張文裕（1910年1月9日—1992年11月5日），曾用名張少岳，中國科學院院士，中國科學院高能物理研究所名譽所長。福建省惠安縣人。
1931年張文裕完成了大學學業。由於他的學習成績優異，從四年級開始就在物理系任教，同時進行研究生學習，1933年取得碩士學位。
基本介紹
- 中文名：張文裕
- 別名：張少岳
- 國籍：中國
- 民族：漢族
- 出生地：福建省惠安縣
- 出生日期：1910年1月9日
- 逝世日期：1992年11月5日
- 職業：教學科研工作者
- 畢業院校：燕京大學
- 主要成就：發現μ介原子
- 性別：男
人物生平,成就及榮譽,主要論著,社會任職,個人生活,人物評價,
人物生平
1910年1月9日，出生於福建省惠安縣。
1927—1931年，在北京燕京大學物理系學習，畢業。
1931—1935年，任燕京大學物理系助教、教員；1933年獲碩士學位。
1935—1938年，在英國劍橋大學卡文迪什實驗室學習；1938年獲博士學位。
1938—1939年，任四川大學教授。
1939—1943年，任昆明西南聯合大學物理系教授、南開大學教授。
1943—1949年，任美國普林斯頓大學帕爾麥（Pa1mer，現改名為亨利）實驗室教授。
1949—1956年，任美國普度大學物理系教授。
1956年，任中國科學院物理研究所、原子能研究所研究員，宇宙線研究室主任。
1957年，當選為中國科學院數理化學部委員。
1961—1964年，任蘇聯杜布納聯合核子研究所研究員，中國組長。
1964—1973年，任中國科學院原子能研究所副所長，兼宇宙線研究室主任。
1973—1983年，任中國科學院高能物理研究所所長。
1978—1984年，兼任中國科學技術大學近代物理系主任。
1979年起，任中美高能物理聯合委員會第一、二屆中方主席。
1984年起，任中國科學院高能物理研究所名譽所長。
1992年11月5日，在北京病逝。
個人履歷
1934年他考取“英庚款”到英國劍橋大學留學，在該校卡文迪什實驗室攻讀博士學位，導師是該實驗室主任、著名物理學家E．盧瑟福（Rutherford），具體指導他工作的是C．D．埃里斯（Ellis）。他在卡文迪什實驗室從事核反應研究，驗證了N．玻爾（Bohr）的液滴模型，發現了（γ，n）（γ，2n）及16O（n，p）16N過程。
1937年國內抗日戰爭爆發，南京失陷，日本侵略軍大肆屠殺，無惡不作，這些訊息在英國報紙上均有詳細報導。當時在劍橋的幾個中國同學義憤填膺，迫切要求回國參加抗日。張文裕寫信給“英庚款”董事會，申請提前回國參加抗日。董事長朱家驊回信說，回國可以，但必須完成學業，取得博士學位。他又向劍橋大學研究生院提出提前考試的要求。盧瑟福對他的要求很不以為然，但張文裕仍然堅持，校方終於同意了他的請求。論文很快就通過了，基礎課的考試卻進行了兩次。
1938年春天，通過了考試，但頒發博士證書的典禮卻要等到夏天才能進行。為了回國後能參加抗戰工作，張文裕利用這段時間，經國內防空學校教務長介紹，到柏林AEG工廠自費學習探照燈技術。10月底結束學習回到劍橋，立即動身?籃?內回國。他原希望能到“防空學校”工作，以便直接為抗戰服務。到了貴陽，才知道防空學校已遷至桂林。在貴陽等了40多天，得到的回信卻是“請另高就”。因此張文裕於1939年2月去四川大學任教，正值期末大考，看到一些學生作弊，校方不予制止，他憤而應南開大學之聘到西南聯合大學任教。
在昆明這段時間，他講授的原子核物理課程得到學生們的好評。講課之餘還盡力創造條件，做些研究工作。但當時物價飛漲，師生們食不果腹，教學和科研工作十分困難。張文裕當時還到雲南大學兼課，生活仍十分困難。報國無門，他感到失望。1943年應美國普林斯頓大學的邀請，張文裕赴美國繼續從事核物理研究和教學。
普林斯頓大學帕爾麥（Palmer）實驗室（後改名為亨利實驗室）是美國歷史最悠久的實驗室之一，許多美國老一輩著名物理學家曾在這個實驗室工作過。19431949年，張文裕在這個實驗室工作了7年，做了兩方面研究工作：一是與S．羅森布魯姆（Rosen－blum）合作建造了一台α粒子能譜儀，並利用這套儀器測量了幾種放射性元素的α粒子能譜；二是進行μ子與核子相互作用的研究，在研究過程中發現了μ介原子，從而開創了關於奇異原子領域的深入研究。
1950—1956年，張文裕轉到美國普度（Purdue）大學工作。這期間他系統研究了海平面的大氣貫穿簇射，並對Λ°奇異粒子做了系統全面的研究，同時指導研究生研究宇宙線引起的高能核作用，並利用高能加速器進行粒子物理以及核物理方面的研究工作。
中華人民共和國成立的訊息傳到美國，張文裕積極準備回國，但因夫人王承書臨近分娩而稍有耽擱。當時，張文裕由於參加了“全美中國科學家協會”的籌建，後來又擔任了協會執行主席，因此受到美國聯邦調查局的注意。為了避免糾纏，不少朋友勸他們夫婦加入美國籍，但他始終堅定地說：“要入美國籍，何須到今天！我們生為中國人，回國的信念是不會變的。”1956年張文裕夫婦克服重重困難，終於帶著6歲的兒子回到了祖國的懷抱。
回國以後，張文裕任中國科學院物理研究所（1958年改稱中國科學院原子能研究所）研究員，領導宇宙線研究。他提出在雲南落雪山宇宙線高山站增建一個較大的雲室組，以便利用中國優越的自然條件，使宇宙線研究在國際上取得領先地位。在蕭健、力一、霍安祥等努力下，建成了大雲室組，並利用它進行了一系列研究工作，培養了一批宇宙線研究人員。這個大雲室組至今一直是國際上最大的雲室組之一。
1961年，張文裕受中國政府委託，前往莫斯科杜布納聯合核子研究所接替王淦昌教授的工作，擔任該研究所的中國組長，領導一個聯合研究組，負責組織和領導中國在該所工作的科學家。
1973年起，張文裕擔任中國科學院高能物理研究所第一任所長。1978年5月12日加入中國共產黨。1979年中美簽定高能物理合作協定，每年召開一次中美高能物理合作委員會會議，檢查上一年協定執行情況，並商定下一年合作協定。張文裕擔任第一、二屆中美高能物理會議中方主席。1984年以後，他因健康原因，不再在第一線工作，改任高能物理研究所名譽所長。回國以後，他一直是中國科學院數理化學部委員(院士)，
成就及榮譽
張文裕在國際學術界的威望較高，多次擔任國際高能物理會議的顧問委員會成員、組織委員會委員；1978年起擔任美國《粒子加速器》（ParticleAccelerator）學報顧問委員會委員。
堅持科學實驗，取得累累碩果
張文裕以嚴謹、踏實的科學態度，孜孜不倦的探索精神，始終奮鬥在核物理研究的前沿，並有多項重要發現。早在燕京大學工作期間，他與同事合作，對北京地區大氣的荷電（電壓）和塵粒密度的關係進行觀測；對鋼絲的磁滯效應隨溫度的變化和皂石的物理、化學性質進行研究，研究成果均在有關學術刊物上發表。
張文裕在劍橋大學進行核物理研究期間，人工放射性才發現一年有餘，複合核理論還剛剛提出，高壓倍加器才發明幾年，對原子核的結構還不很清楚。他與同事合作，用天然放射源發出的α粒子轟擊輕元素（如鋁、鎂等），研究所形成的放射性同位素的產額與α粒子能量的關係，由此來研究原子核的結構。他們研究了天然α射線引起的30P，研究了28Al和25Mg的共振效應，驗證了N．玻爾的液滴模型。又與W．B．劉易斯（Lewis）合作，研究了高壓倍加器產生的8Li的衰變機制，及由此產生的激發態8Be，測量了8Be蛻變成兩個α粒子時產生的α射線能譜，發現它是一個連續譜，由此判斷8Be有很寬的激發態。還與M．哥德哈伯（Goldhaber）和R．嵯峨根（Sagane）合作，利用高壓倍加器產生的γ射線和快中子轟擊不同的元素，發現多種放射性元素，並首次在一些核中觀察到光激放射性現象的（γ，n）和（γ，2n）反應，和16（n，p）16N過程。這個過程在設計、建造反應堆及其運行時，是大家所關注的，因為冷卻水中的16o變為16N，它放出的6MeVγ射線可能會引起輻射損傷。
抗戰期間在昆明極其困難的條件下，他自己動手吹玻璃，做出幾根蓋革計數管，又在農村找了個倉庫作為實驗室開展宇宙線研究，測量宇宙線強度與天頂角的關係。還曾努力爭取建造一台靜電加速器，以便進行核物理研究，終因無法實現而作罷。
1943年在美國普林斯頓期間，張文裕在建造α粒子譜儀的過程中，根據法國科學家羅森布魯姆的想法研製出了最早的火花室作為α粒子譜儀的探測器，並提出粒子探測的“精確定位”概念，這是大型多絲室的先驅。繼而用這台高解析度的譜儀測了釙、鐳等元素的α譜線，指出有α精細譜，這些低能的α譜線的能量只是主要α譜線的萬分之一，甚至更低，用過去測量射程來定α粒子能量的辦法是測不出來的。
1946年，他承擔美國軍方和原子能委員會的研究課題，研究“介子武器”之謎。當時傳說蘇聯利用磁透鏡聚集宇宙線介子的強相互作用力而產生巨大的爆炸力。他設計建造了一套自動控制、選擇和記錄宇宙線稀有事例的雲室，利用這套雲室研究宇宙線中μ子與物質的相互作用。實驗證明，μ子被核吸收之後，沒有放出α粒子，也就是說，不存在引起爆炸的“星裂”徑跡，從而證明μ子是非強相互作用粒子，否定了關於介子武器的謠傳。在進一步的研究中，他發現了μ介原子，後者在國際上被稱作“張輻射”。
1961年在杜布納聯合核子所工作期間，他領導一個聯合研究組。全組20多人，只有四五名中國人。他們研究高能中子在丙烷泡室中產生的各種基本粒子的產生截面、衰變形式和壽命，以及與其他粒子的相互作用等。他把當時已知的重子共振態歸納成核子和超子的激發態，提出了一個重子能級躍遷圖，並根據這個想法對Λ°超子和核子散射過程進行了研究。當時這方面的數據很少，高動量方面的數據還沒有。他們從100多萬張丙烷泡室的照片中篩選出十幾個Λ°和質子的彈性散射事例，給出了在平均動量2．7GeV/c下，Λ°（p）彈性散射的總截面和角分布，這在當時是很不容易的。至於其他學者從加速器引出較強的次級Λ°束流來做散射實驗，已是70年代的事。
發現μ介原子，拓寬物質結構的研究領域
張文裕最主要的學術成就是μ介原子的發現。μ子是1936年被發現的，當時人們對它的性質還很不清楚，一直以為它是強作用粒子，被核吸收以後會產生核反應，放出能量。因此，研究μ子被核吸收之後所出現的現象是當時粒子物理學家所關注的問題。
張文裕利用多層薄板雲霧室系統研究宇宙線中μ子與物質的相互作用。他觀察到，與人們的預料相反，μ子被核吸收之後，沒有觀察到放出α粒子或質子，也就是說沒有引起核反應。由此判斷：μ子和原子核沒有強作用。但這究竟是一種什麼現象？μ子被核吸收以後，它的100M發eV的靜止質量到哪裡去了？帶負電荷的μ子會不會形成圍繞原子核運動的玻爾軌道？他帶著這些問題仔細察看從雲霧室中拍下的照片。分析了1948年底—1949年初經2610小時拍攝的雲室照片後，得到7張預示有新現象的照片。這些照片顯示：μ子停止在薄板上，當它停止時，發射出一個低能電子，或者一個低能電子對，它們的方向指向μ子停止的地方，能量只有5MeV左右。經過仔細研究，張文裕發現，當帶負電荷的μ子通過雲室的金屬片逐漸慢化後，其運動速度接近熱運動的速度，在強大的核的正電荷的吸引下，μ子會被核抓住，代替原來圍繞核運動的一個電子，形成μ介原子，或稱μ子原子。
為了確認這種新現象，張文裕繼續從事μ子停止於金屬片中的實驗研究。到1954年他已找到21張指向μ子的電子和電子對的照片。當時的理論物理學家J．A．惠勒（Wheeler）用量子力學對μ子進行了計算，計算結果與張文裕的實驗結果相符。同時，柯星斯（Cosyns）於1949年，富雷（Fry）於1950年利用核乳膠，L．J．雷瓦特（Rainwater）於1953年利用加速器，都觀察到同樣的結果。μ介原子這一新物質形態終於為人們所普遍接受。
μ介原子的發現開創了研究物質結構的一個新領域，即奇特原子物理學，可以用μ介原子產生的輻射來研究核的結構。由於μ子的質量比電子大200倍，μ子的某一軌道半徑只應為電子相應軌道的1/200，即μ子比電子離核更近，因而用μ子作探針來觀察核結構要準確得多。1975年吳健雄和V．W．休斯（Hughes）在他們的專著《μ子物理》（MuonPhysics）中對此作了很好的總結。
盡心竭力，為發展中國高能物理事業奠定基礎
中蘇關係破裂後，這個願望更加強烈。1972年，以張文裕為首的18位科學家聯名給周恩來總理寫了一封信，要求建造一台高能加速器，以開展高能物理實驗研究。周恩來總理一直很重視高能物理研究工作的發展，多次關心詢問這方面的情況，還曾到蘇聯杜布納聯合核子研究所，探望在那裡工作的中國科學工作者，並和大家商討如何發展中國的高能物理研究。信送上去不到兩個星期，就得到了周恩來總理的批示。批示指出：“……這件事不能再延遲了。科學院必須把基礎科學和理論研究抓起來，同時又要把理論研究和科學實驗結合起來。高能物理研究和高能加速器的預製研究，應該成為科學院要抓的主要項目之一。……”周恩來總理為此批准成立中國科學院高能物理研究所，任命張文裕為第一任所長。
1973年以後，張文裕不遺餘力，為發展中國高能物理事業付出了巨大精力。他多次帶領代表團出國考察，調查、了解國際高能物理髮展情況，打通國際合作渠道，派遣大批研究人員出國學習，掌握先進技術。
1977年國家批准建造一台500億電子伏的質子環形加速器，原定10年建成，定名為“八七工程”。為此，選定在昌平縣十三陵附近建設高能物理實驗中心，並以玉泉路為預製研究基地。1982年國民經濟調整，“八七工程”下馬。為了保證高能物理研究不斷線，中央又批准建造一台2×22億電子伏的正負電子對撞機，定名為“北京正負電子對撞機工程”。
北京正負電子對撞機已於1988年實現對撞，1989年建成。它的建成標誌著建設中國自己的高能物理實驗基地的夢想終於成為現實。這裡凝結著張文裕和一切為之奮鬥的創業者的努力，灌注了老一輩科學家的心血。
精益求精，發展實驗技術
張文裕一貫主張自然科學發展的基礎是實踐。自然科學研究的對象是“物”。要研究“物”，必須變革“物”，並觀測其變革後的反應。以這些反應的現象作根據，經思維加工而推出結論。物理科學更是如此。他指出，物理學是一門實驗科學，在物理學的教學和科研中，要特彆強調科學實驗。
張文裕在科研和教學中始終重視科學實驗，包括對實驗方法的研究、實驗儀器的設計和製作，以至實驗技能的訓練。在研究放射性元素的α粒子能譜時，他精心製作α能譜儀，借用了回旋加速器上的磁鐵，能量解析度相當高；又製成了最早的火花室來記錄α粒子。這個火花室只對游離大的α粒子靈敏，對β粒子不靈敏。當α粒子進入時，肉眼可以看見火花，還可以在強磁場和低真空中使用。這個火花室的構想是羅森布魯姆提出的，張文裕進行了設計、加工，使它成為現實。他用這台譜儀作了釙、鐳的α譜測量。測出的能譜主峰位置和前人的結果完全一樣，但更準確。
奇怪的是，在低能方向有若干條弱譜線，強度約為主峰的萬分之一。這些低能譜線用過去的射程測量辦法是測不出來的。它們是從哪兒來的？很難把這些α粒子解釋為由核內來的。後來，密執安大學韋迪（Wadey）用比較小的α譜儀也觀察到了類似的現象。理論家伽莫夫（Gamov）對此很感興趣，張文裕和他討論過，想出的幾個機制都被否定了。看來，這些α粒子可能是在核外形成的，或由α粒子與源的白金支柱固體表面作用而成；或者只是統計漲落，但這種可能性很小。本來想對這一現象作進一步探索，由於第二次世界大戰結束，在國防方面工作的人員陸續回到實驗室，借用回旋加速器的磁鐵又要歸還，這項工作也就中斷了。
在研究宇宙線和物質相互作用時，張文裕製作了一個多層雲霧室系統。其獨到之處，是採用了不同材料的多層薄金屬片，分別用鉛片、鐵片、鋁片做三次實驗，用以鑑別穿過雲室的各種低能粒子。同時，採用的金屬片很薄，它們的厚度分別為0．018英寸（Pb），0．028英寸（Fe），0．032英寸（Al），使15MeV或能量更低的質子可以穿過，提供了深入研究μ子與物質相互作用的可能性。為了增加照相時的反光，在鉛片和鐵片的兩面都鍍上厚度為0．002英寸的鋁箔。張文裕對實驗進行了精心設計，使只有停止在雲室內的粒子徑跡才被照相。還可以根據質子、μ子和電子在穿過金屬薄片前後電離密度變化不同的特點，準確地辨認粒子。為了確證整套實驗裝置的運行可靠性，張文裕作了許多檢驗，其中之一是從工作時間、金屬片的原子序數和質量、雲霧室的立體角獲得μ子的絕對停止率是1．5×10－6/（克·秒·立體角），與其他實驗結果完全一致，說明實驗所用的多層薄膜雲霧室系統運行可靠。
張文裕重視科學實驗不僅身體力行，而且倡導這個觀點。他曾在第五屆全國人民代表大會常務委員會會議上發言，強調“發展科學技術，必須加強科學實驗，解決好科研、教育與工業三者的關係”。他曾多次在報刊撰文，談“科學實驗與現代科學的發展”（見《百科知識》1983，1），“糾正輕視實驗工作的偏向”（見《光明日報》1979．3．29）等。在為科學專著撰寫的序言中更一再強調科學實驗的重要性。張文裕在總吉他60年教學科研的體會時，就以切身經歷著重總結了對科學實驗重要性的認識。他認為，“科學實驗是科學理論的源泉，是自然科學的根本”。
重視隊伍培養，關心青年成長
現代科學實驗發展至今天，任何科學實驗都不是一兩個人的力量所能完成。高能物理是一門大科學，一個實驗往往需要幾十人、上百人的通力合作。張文裕深深懂得這一點，他把培養一支具有高素質的科研隊伍作為他後期工作的主要目標。1978年中國實行改革開放之初，他就積極利用他在海外的關係，打通渠道，將中國從事高能實驗物理及加速器的科研人員派往世界各大高能物理研究中心進修、工作，使他們較快地掌握國外最新技術，了解到國際前沿的發展動態。這支隊伍已成為中國高能實驗物理及加速器建造的中堅力量，他們成功地建成了北京正負電子對撞機及北京譜儀，並開展高水平的研究工作。
張文裕對年輕人既循循善誘，又嚴格要求。他要求研究生首先要學會使用實驗中用到的各種設備，逐步學會製造實驗需要的各種設備。他很重視學生對物理概念的理解，要求他們有清楚的物理圖象。還要求他們下功夫學習數理統計，以便學會從分析數據中找出本質的東西。他認為一個高水平的實驗人員既要能提出物理問題，又要能自己製造實驗所需設備，把實驗設備安裝調試出來；還要會做實驗，會取數據、分析數據，並從實驗數據中找出新現象，得出新結論。他認為，“改理論就實驗天經地義、理所當然；改實驗就理論則荒謬絕倫、眾所不容”。
張文裕曾長期在學校工作，在國內、國外都培養了不少學生。1958年起，他在中國科學技術大學任兼職教授，主講“普通物理”這一重要的基礎課程。以後他又兼任中國科學技術大學近代物理系主任，對該系的建設和學生的培養都給予了極大關注。
主要論著
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社會任職
張文裕曾任《中國科學》和《科學通報》的主編、副主編。張文裕曾任第二至六屆全國人民代表大會代表，第四屆至第六屆全國人民代表大會常務委員會委員。張文裕長期擔任中國物理學會理事、常務理事、名譽理事。他是中國高能物理學會的第一任理事長，1985年後被選為名譽理事長。此外，他還是中國核學會的名譽理事。
個人生活
1910年1月9日，出生在福建省惠安縣一個沿海山村的貧苦農民家庭，家中只有幾畝薄田和一家中藥店。兄弟姐妹八人幾乎無人識字。由於祖父的寵愛和親朋老師的關照，排行老四的張文裕唯一幸運地被送去讀書。先在村旁的私塾念了兩年，以後又上了四年國小。國小畢業後，他考上了泉州培元中學。但因兄、姐相繼夭折，父親要他回家幹活幫助養家。在國小老師和親友的勸說和資助下，才勉強同意他繼續上學。靠著學校的獎學金和張文裕自己教國小及其他勞動所得，念了三年半中學。中學尚未畢業，由於反抗家庭的包辦婚姻，張文裕帶著培元中學校長許錫安的推薦信，隻身來到北京燕京大學。在謝玉銘教授的幫助下，經過補考，張文裕被破格錄取，進入燕京大學物理系學習。在校學習期間張文裕一面讀書，一面找些零活乾，掙錢養活自己並交學費。這期間他幫老師改過卷子，給別人補過課，在學校農場、果園當過小工，到內蒙古開渠工地幫助測量等。
人物評價
張文裕是中國宇宙線研究和高能實驗物理的開創人之一。畢生致力於核科學研究和教學，有多項重要發明和發現，學術上最突出的成就是發現μ介原子，開創了奇特原子物理的深入研究。重視實驗科學，重視實驗基地的建設，為中國高能物理的發展、北京正負電子對撞機的建成奠定了堅實基礎。在核科學領域培養了大批人才。
張文裕十分愛護學生、後輩，熱心幫助他們成長。對於年輕科研人員，他總是耐心地指導他們；對於年輕人提出的新的科學想法，他都給以熱情鼓勵，積極指導。他鼓勵年輕人總結工作，寫成專著，熱情為他們寫序言，給以推薦。有時外單位的科研人員來找他寫序，他也熱情幫他們審核書稿，認真寫出序言。他還應報刊的邀請，為青年人寫文章談學習問題，談治學經驗。總之，他把培養年輕一代作為一個老科學家應盡的責任。
