北京大学：理科百年辉煌
北大理科百年辉煌
提起北大，人们自然而然就会想起兼容并包、思想自由的精神，想起红楼，想起五四新文化运动，想起陈独秀、李大钊、毛泽东、胡适、鲁迅等一大批叱咤风云的英雄人物。确实，在国人心中，北大好像是一所人文气息更加浓厚的大学。这也许和近现代中国的历史使命紧密相关，在救亡压倒启蒙的日子里，救亡英雄的呼声总是久久回荡在人们心中。在风云激荡的近现代中国，与民主相比，科学只是汪洋中的一叶方舟，北大理科也更像是一股湮没在救亡呼声和血雨腥风中的潜流。然而，正是这股默默前行的潜流伴随着北大度过百年沧桑，在历经千沟百壑后终于汇成滔滔大江，与文科一起铸就了民主与科学的北大精神。
一、筚路蓝缕 以启山林
北大理科源远流长。北大理科的历史可以追溯到比北大前身京师大学堂更早的京师同文馆。
1862年，同文馆创立。1868年，在清朝开明派的坚持下，同文馆设立算学馆和天文馆，成为中国历史上第一所系统地开展自然科学教育的学校。中国的理科教育在列强的枪炮声中蹒跚起步，承载着清朝开明派富国强兵的希望。
算学馆的首任算学教习李善兰是清末最著名的数学家，他在数学、物理、天文、生物等领域都取得了可观的成就，李善兰的著作如《方圆阐幽》、《孤矢启秘》、《对数探源》等在当时影响极大。同文馆还聘请了许多外国教习，在向中国传播外国科学知识方面，他们功不可没。同文馆总教习丁煨良编写了《格物入门》、《格物测算》；天文教习海灵顿等编写《中西合历》；总教习欧礼斐编写《电理测微》、《孤三角阐微》；化学教习毕利干翻译了《化学指南》、《化学阐源》。可以说，同文馆为中国理科教育很好地完成了准备工作。此后，同文馆陆续增设化学、物理以及医学生理等课程。1876年，同文馆还建成了中国最早的化学实验室。
1902年，清政府下令将同文馆并入京师大学堂，而此时京师大学堂已成立4年。
即使不算同文馆，北大也是我国最早设立数学、物理、化学、地质等系的高校。
在京师大学堂的学制中，当时的理科叫格致科。京师大学堂格致科门类齐全，1902年颁布的《钦定大学堂章程》详细列举了大学分科的科目，格致科包含天文、地质、高等算学、化学、物理、动植物学等六类，这和现代理科的分科没有多少差别。同年，京师大学堂师范馆设数学物理部，这是我国数理高等教育的开端。
在京师大学堂理科所在地北大红楼二院的日咎上刻着这么一段文字：仰以观于天文，俯以察于地理，远取诸物，近取诸身，展现了北大人发展理科的恢弘气势。在师夷长技以制夷的理想中，北大理科承载着国人的希望迈出了关键的第一步。
二、群贤毕聚 气象万千
1917年1月的一天，北京大学大门敞开，戴着金丝眼镜，身着长袍马褂的前清翰林蔡元培一脚踏进了北京大学，从此开始了他对中国最高学府长达11年的精心营造。
和他的前任校长相比，蔡元培无疑是一个新、旧时代的复合体。他是封建王朝的革命者，在天朝帝国的梦幻行将破灭之际，他对西方社会的先进科学知识的见闻和认识要比同辈高出许多。从这一点来看，他的兼容并包思想里必定蕴涵着对理科的无限关注。北大理科也正是在蔡元培的手中茁壮成长。
在蔡元培先生亲自为北大设计的校旗里，据说最上面的一道颜色代表科学，仅此一点就足以表明当时科学在他心中的地位。
蔡元培校长首先改革北大学科设置，扩充文科和理科，停办工科。在他的蓝图里，北京大学应该是以文、理科为主的大学。1918年，北大还成立了理科研究所。这是我国高校成立研究所之始。
蔡元培校长整顿教务，为了提高教学质量，他在北大实行专任教师制，他还辞退了一批不合格的教员。他广聘名流，聘请了当时赫赫有名的中国第一位介绍爱因斯坦相对论的夏元傈担任理科学长。蔡元培在北大建立的宽松的学术环境名扬四海，在他的安排下，一批大师级的科学家纷至沓来，如李四光、冯祖荀、颜任光、何育杰、丁文江、孙云铸、翁文灏及外籍教师葛利普(A.G.Grabau)等。在这些教授中，最有名的恐怕当数李四光。1920年，李四光来北大任教，他是中国地质学的奠基人，其卓越的成就在今日之中国家喻户晓。1930年，他担任北大地质系系主任，在他的带领下，地质系突飞猛进，在国内高校中长期一枝独秀。
这一时期，北大理科各系的课程质量大幅提高，各系都建立了非常完整的课程体系。数学系开设了微积分、数论、立体解析几何、群论、微分方程式、形化及曲线几何学和数学史等29门课程。物理系的课程分为初级物理、普通物理和专门物理三个层次，各个层次的课程非常完备，分别为不同年级的同学修习。化学系开设了普通化学、有机化学、定性分析、定量分析、有机化学实验、高等分析化学、应用化学和冶金化学等30多门课程。生物系开设的课程涵盖各个专业，地质系的课程则达到了70多门。此外，北大理科各系的交叉教学和科研也比较深入。各个系都为其他系开设了选修课程，还开设了如生物化学、高等物理化学等跨学科的课程。
北大大力改善理科各系的实验设备，加强培养学生动手实验操作的能力。1924年，在钟观光教授艰苦卓绝的努力下，北大创建了全国第一个植物标本室；经过李四光的多年努力，北大地质系建立了矿物学、古生物学、矿物岩石光学等专业实验室，开辟了地质陈列室和研究室，还设立了地质学教室、古生物学教室和选矿实习室；北大物理系在颜任光的带领下，逐步成为国内同类专业中设备最齐全的系，有普通物理和专门物理实验室5所，光学实验室3所，电振动实验室、应用电学实验室和放射物X光线实验室各1所，以及研究室、仪器房和物理特备教室等。
蔡元培校长为北大理科这条大船扯满了风帆。蔡元培离开北大之后，1930年，继任校长蒋梦麟成为这条船的舵手，并且一直干到1945年。
今天看来，蒋梦麟校长的远见一点不比蔡元培逊色。北大这时实行了学院制，设立文、理、法三个学院。蒋校长亲自担任文学院长，而理学院院长则由著名的皮革专家刘树杞担任。
蒋梦麟对理科教师队伍进行彻底整顿，在实行教授专任制度的同时全部重新聘请教授。工夫不负有心人，北大网罗到一大批有名的专家和学者。蜚声国际数学界的大师、原哈佛大学数学系主任奥斯古德(W. F. Osgood)于1934年来到北大，即受聘北大数学系教授；哈佛大学博士江泽涵，1935年开始任北大数学系主任，他是我国拓扑学的先驱；1933年，我国近代物理学奠基人之一饶毓泰开始任北大物理系主任，1936年起又兼任理学院院长；1934年，我国最卓越的物理学家吴大猷担任北大物理系教授，而从他的弟子中先后走出了郭永怀、马大猷、朱光亚、杨振宁、李政道等一大批中国最优秀的物理学家；曾昭抡是麻省理工学院博士，是我国近代教育的改革者和化学研究的开拓者，1931年北大聘请他为化学系教授、系主任；张景钺，我国植物形态学和植物系统学的开拓者，1932年开始任北大生物系主任；而在北大地质系，最早预见大庆油田的科学家谢家荣1935年起任系主任
可以说，北大理科的师资力量代表了这一时期中国的最高水平。
同时，北大教学硬件的建设成就卓著，新修的图书馆、地质学馆等为师生提供了良好的科研环境。到1935年，北大已建成实验室40多个，实验仪器6716件，标本15788种，药品及实习用具3100多件，在当时被称为全国高校之冠。
三、坚忍卓绝 厚积薄发
如果把1937年以前的北大理科比作一枝含苞待放的迎春花的话，那么抗战期间的北大理科就是一棵历经战火的青松。
1937年，当日军把战火烧到华北时，北京大学不得不南迁，最终和清华大学、南开大学在云南昆明成立了西南联合大学。
在日军的隆隆炮声中，西南联大的师生可能很难想到在他们中间将会产生未来的诺贝尔奖获得者，诞生许多共和国的两弹元勋。正是在这里，李政道、杨振宁、邓稼先、朱光亚、黄昆、钱伟长、郭永怀、唐敖庆、邹承鲁等人与他们的导师们一起默默耕耘。他们中的许多人将成为未来之中国乃至于世界最卓越的科学家，将在各自研究的领域里引领潮流。在极端艰苦的环境下，在刚毅坚卓的校训的激励下，联大师生一边抗日一边埋头苦学。
西南联大理学院由算学、物理学、化学、生物学和地质地理气象学等5个系组成。理学院汇集了当时国内的顶尖学者，可谓人才济济，教授阵容绝对全国第一，其中不少是我国各有关学科的开山鼻祖。算学系教授有江泽涵、姜立夫、程毓淮、杨武之、陈省身、华罗庚等，物理学系的教授有饶毓泰、郑华炽、吴大猷、叶企孙、吴有训、周培源、王竹溪等，化学系的教授有曾昭抡、孙承谔、朱汝华、高崇熙、黄子卿、张青莲、杨石先、邱宗岳等，生物学系的教授有张景钺、沈嘉瑞、李继侗等，地质地理气象学系的教授有孙云铸、王烈、袁复礼、冯景兰、李宪之、王恒升等。他们中的任何一位都足以在各自的领域里引领风骚。
联大的教授大多数都曾经留学欧美，获得过国际一流大学的学位。不仅这些前辈大师，联大还吸引了不少在国外学业有成的年轻教授，他们在国外时就从事各前沿学科的学术研究，他们的到来，无疑为联大的教学和科研带来了勃勃生机。借助这种优势，联大的教学水平不仅国内一流，而且已经十分接近国际水平。联大学生直接使用国际最新的外文教材，联大还开设了许多直接反映科学新发展的课程。华罗庚的解析数论、连续群论，陈省身的网罗几何、黎曼几何等，反映了当时国际学术界的新成果；江泽涵从事拓扑学研究，这一研究当时在国外都是全新领域，引起了全校师生浓厚兴趣；华罗庚和程毓淮讲授的近世数学的内容也非常新颖。不仅如此，联大还提高了以往理科课程的质量，例如高等理论化学课分作了量子力学、统计力学和应用力学等三门课。
诺贝尔奖获得者杨振宁回忆联大的学习时深情地说：西南联大是中国最好的大学之一，我在那里受到了良好的本科教育，也是在那里受到了同样良好的研究生教育。课程都非常有系统，而且都有充分准备，内容都极深入。直到今天我还保存着当年听王(竹溪)先生讲授量子力学时的笔记，它对我仍是有用的参考资料。我在物理学里的爱憎主要是在该大学度过的6年时间里培养起来的。杨振宁在联大的硕士论文是吴大猷指导的，他说：我学到了群论的美妙和它在物理中的深入。对我后来的工作有决定性的影响。这个领域叫对称性原理。而杨振宁正是由于提出弱相互作用下宇称不守恒的理论而与李政道获得1957年诺贝尔奖。
由于战事影响，三校的实验仪器或无法长途运送，或损失严重，因此联大理科的实验设备相对缺乏。但联大还是多方筹集经费，从国外购买了少量仪器，或者自制仪器，基本满足了教学的需要，这在当时已是很不容易。生物学系建设了生理实验室，航空学系还建设了实验设备风洞。无论怎样，联大利用有限的条件，坚持了实验教学的不中断。联大某些系还坚持带领学生进行野外实习，其中最有影响的是由曾昭抡教授率领的由10人组成的西康科学考察团。他们步行考察了大凉山彝区506华里，对沿途矿产资源进行了普查和核对，并记录了交通情况，为日后我国攀枝花矿区的探矿及开采提供了依据。
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