曹昌祺

曹昌祺, 理論物理學家,物理教育家。對量子光學進行了多方面的理論研究,在激子的超輻射和共振螢光以及激子雷射方面取得了積極的成果。為發展物理教學經驗交流和促進中青年教師的成長做了大量的工作。

基本介紹

  • 中文名:曹昌祺
  • 國籍:中國
  • 出生地:安徽省安慶市
  • 出生日期:1932年5月15日
  • 畢業院校:北京大學
人物生平,技術成就,簡歷,主要論著,

人物生平

曹昌祺,安徽省安慶市人,出生於一個知識分子家庭,按祠堂譜,系曹植後代。祖父為我國第一任台灣巡撫劉銘傳幕友,祖母陳氏為台灣當地人。父親在12歲時由於祖父去世而返回大陸,後勤工儉學赴法國學習化學,歸國後曾在中央大學(現南京大學)、安徽大學、武漢大學等校任教授。曹昌祺國小和國中都是抗日戰爭時期在四川省輾轉就讀的。當時生活很艱苦,尤其是國中一年級在國立九中住讀時,由於吃不飽,同學們常到農民菜地里偷點瓜豆吃,到了食堂“打牙祭”(吃肉)的日子,全校學生整個上午都興奮得連課都聽不進去。
1946年抗日戰爭結束後回到安慶,在省立安慶高中就讀。高中階段是一個人的人生觀形成的重要時期,並要決定中學畢業後的生活走向。高一時他讀了朱光潛的“給青年的十二封信”,不但在情操方面深受影響,也促進了他獻身科學、為社會作貢獻的志向。1949年夏他和其弟曹昌祐(後來成為飛彈專家)冒著未息的戰火去上海報考大學,由於崇尚和嚮往蔡元培先生在北大所倡導的兼容並包、自由爭鳴的學術民主精神,他倆都選擇進了北京大學物理系。當時大學生的生活也很艱苦,食堂是包伙制,平時難得吃到細糧和肉食。除了節日外,改善一伙食主要是在每個月底。這是因為各學生食堂都由學生(基本上是文科)組成膳團,通過競選和“膳友投票”來承辦,每月改選一次。月底改善一伙食就是為了爭取連任。那時曹昌祺1個月的零用錢只相當於10斤糙米的價錢,因此牙膏都被看作奢侈品,只用牙粉來刷牙。那一代人就是在這種艱苦的環境下奮鬥出來的,因此他至今仍習慣於過比較簡樸的生活。

技術成就

曹昌祺具有較深厚和廣博的理論物理基礎,常成為許多人士(包括外單位)來諮詢的對象。在教學方面他以概念的清晰闡述和理論的深入分析見長。擔任過許多課程的講授,如電動力學、熱力學統計物理、量子力學、積分變換和積分方程基本粒子理論、量子規範場論、光場和輻射的量子統計理論等,其中後兩門是北大物理系首開的新課。在各門課中,以講授電動力學和後兩門研究生課程的時間最長,並編著了有關教材,其中《電動力學》一書被許多高等學校採用,具有廣泛影響。在教學中他經常向學生宣傳“從事科學一定要有老實的態度和勤奮的精神”,不僅言傳而且身教。如在課中發現自己有錯或不夠恰當的地方,他絕不掩飾,一定公開更正。若對學生提出的問題一時想不清楚,也坦率地說明,並約定下次回答,從不敷衍搪塞。不少學生深為他這種老實認真的態度所感動。他還對這些年來許多學生寒暑假都要回家探親或旅遊進行了規勸,並以親身經歷說明利用寒暑假時間的重要性:一方面鑽研上課期間未及深思的問題,另一方面預習某些新課的內容。他自己從1949年上大學一直到研究生畢業都未回過家,1957年見到分別已8年的母親時他禁不住感泣不止。
在學校評價方面,他最看重的因素是學風。因為風氣對年輕人有很強的感染力,好的風氣能激發一個人的主動上進心,終生都會起到好的作用。
曹昌祺對學習紀律有他自己的要求。他曾在課堂上公開宣布:“你們若能通過自學達到教學要求,可以不來上課。來了也可以打瞌睡,但不能影響別人聽課;在劇場看劇,遲到了還只能在幕間休息時才能坐到座位上去,何況課堂!”在那學習風氣較差的年代,為了糾正一些學生經常性的遲到,他在開始講課時就把教室門從裡面扣住,讓遲到的學生在外面等到課間休息才能進來,通過這種斷然措施終於使課堂秩序得到了整頓。他自己也以身作則,教了一輩子的課只遲到過1次,還是因為腳踏車在路上漏了氣。即使如此,他也向學生道了歉。對於考試評分,他既認真又不死板苛刻,從不因為只少三四分就給人不及格(他認為這是在誤差範圍內),但實在不夠格的都堅決不予及格,不論比例有多大。最突出的一次是在20世紀90年代初“從商”風氣流行的歲月,在選修量子規範場論的8位研究生中,他給了7位不及格(另一位得了90多分)。在教學和考試方式上他也做過多種改革試探。例如考試,他試過由學生自出部分題目以顯示自己的鑽研體會,並把這比作體操競賽中的自選動作。他贊同這樣的看法:“不必太在乎學生有的地方未學會,要在乎的是他自己認為會的是否真的會了”。並解釋說孔老夫子2500年前就說過“知之為知之,不知為不知,是知也”。在通常的試題中他也讓學生有挑選的餘地,還曾在講課中提出一些較深的思考題,並宣布對正確回答者在評分上予以獎勵。
對一些比較特殊的學生他也熱心地給予幫助。例如1986級的李立新,對理論物理特別有興趣,常提前自學或選修高年級的理論課程,但對其他某些課程則不重視,到畢業時平均成績只不過中等偏上。1989年李立新畢業後被分配到一家從事技術工作的單位,完全不符合他的志趣與專長。為此,曹昌祺特別將他推薦給北師大的一位教授作研究生,從事廣義相對論天體演化方面的研究,工作表現很出色,後赴普林斯頓大學攻讀博士學位。曹還為此事致信北大研究生院,對他們在招生方面不如其他院校靈活提出了批評意見。
曹昌祺在講解基本概念和原理方面進行了精心的鑽研,並把自己當初學習時的體會融合了進去。以電動力學為例,在講授麥克斯韋方程組時,有的教科書把它作為原理性假定,有的則簡單地說,第一個方程(關於電場散度)是從庫侖定律推出來的,等等。前一種講法將使麥克斯韋方程失去它的實驗基礎,而簡單地說第一個方程是從庫侖定律推出來的雖沒有錯,但會引起一個疑問,即在一般情況下靜電的庫侖定律並不成立,從它推出的結果如何可作為電磁普遍規律的一部分?曹昌祺第一個根據普遍性與特殊性的關係,指出從庫侖定律所分解出的諸因素中有的體現了其特殊性,有的則可能反映了普遍性。這樣既指出了該方程組的實驗基礎又指出它在提出時包含了一些科學假說,需要進一步實驗檢驗。他並藉機指出科學假說在科學發展中的重要意義。曹昌祺的這一講法已在後來的國內許多教材中被採用。又如有介質存在時的靜電問題和穩定電流問題,雖然場都是靜電場,但定解的方程和邊條件並不相同。曹昌祺在講授中指出,在上述靜電和穩定電流情況,都是經過介質與場的相互作用才最終形成,並通過具體分析解釋了為何兩者定解的方程和邊條件不同。曹昌祺的第二本書《量子規範場論》講的是非阿貝爾規範場的量子理論,比較艱深,但卻是基本粒子物理的理論基礎,弱作用與電磁作用的統一理論以及強作用的色動力學理論都建立在它的基礎上。該書上市後不到1個月即銷售一空。一位中科院的研究生說他看了許多本參考書,對其中法捷耶夫—波波夫虛粒子(鬼粒子)理論始終未看懂,後來看了《量子規範場論》才弄懂了這一理論。
改革開放後,曹昌祺獲得機會出國進行學術交流。從1981 年起,曹昌祺在國外學術機構的邀請和資助下,先後訪問了西歐7國,並作為瑞典科學家代表團成員出席了在巴黎舉行的第21 屆國際高能物理會議。遺憾的是,10年“文化大革命”使他錯過了基本粒子理論迅速發展的時期。弱作用與電磁作用的統一理論已在1967-1968年建立,強作用的色動力學理論也於1973年提出。而正在研討中的強弱電大統一的理論雖然提出了不少模型,但實驗檢驗所需的加速器能量太高,超出了現實的能力。1981年曹昌祺在義大利訪問時,薩拉姆教授(弱電統一理論的創立人之一)曾建議他對剛興起的超對稱性進行研究,但他認為該對稱性缺乏實驗基礎,始終沒有投入。正當他感到有些迷惘的時候,一門年輕的學科——量子光學引起了他的注意。
量子光學研究的對象是光場的量子相干、統計性質,以及光場與原子或介質相互作用的量子統計過程(後來,量子信息和量子計算也成為它的重要研究內容)。在20世紀70、80年代,理論預言的一些特徵性量子光場(如反群聚光場和擠壓態光場)先後被觀察到。在我國,它是光學幾個分支中唯一的缺門。80年代前期國內有少數人開始轉到這一方向,另外還有一些從國外回來的留學人員。大家感到有相互交流和向青年學生進行宣傳的需要,就借中國光學會雷射專業委員會名義於1984年在安徽滁縣琅玡山召開了第一次全國性的量子光學討論會,並約定以後每兩年舉行一次。會議還決定爭取建立自己的學術組織。曹昌祺參加了這次會議,並受託先後與中國光學會和中國物理學會進行聯繫,最後中國物理學會同意在其屬下成立量子光學專業委員會。經過籌備,該委員會於1990年在成都舉行的第四屆討論會上得以正式成立,並推舉曹昌祺為主任,王育竹、彭堃墀、郭光燦、譚維翰為副主任,郭併兼秘書長,後都經中國物理學會批准。隨後該專業委員會積極籌備自己的學術刊物《量子光學學報》。經過努力該學報於1995年出版,由彭堃墀任主編,郭光燦、虞仲博任副主編,曹昌祺為顧問。第二屆專業委員會(1994-1998)仍繼續推選曹昌祺為主任。1985年後國內的量子光學實驗室陸續建立,量子光學隊伍也逐漸成長壯大。
曹昌祺從1983年5月起擔任北京市物理學會理事長併兼任北京市高校物理教學研究會理事長,共任三屆,達12年。在任職期間他和理事們做了大量的工作。由於各學科的學術交流主要由中國物理學會相應的專業委員會(或分會)來承擔,作為地方性組織的北京物理學會除了組織一些評介性報告外,主要工作是放在高校和中學的物理教學方面。北京市有30多所高校,大部分是工科性院校,因此在高校物理教學方面以工科性學校的共同性問題為主。經過“文化大革命”的破壞,20世紀80年代初各校招聘了大量年輕教師來擔任普通物理教學,他們對進修的要求很迫切,於是兩會(物理學會和物理教學研究會)聯合組織了普通物理中各學科的講習班和教學經驗交流會,以及教學輔助人員培訓班等。另外,為了調動學有餘力的工科學生對物理學的學習積極性,以適應新世紀科技迅速發展的需要,還組織了非物理類專業大學生物理競賽,後來有一些外省市也參加了進來,採用統一試題但分別評獎。這一活動一直堅持進行,在培養具有較高物理素質的工科人才上起了積極作用。

簡歷

1932年5月15日 出生於安徽省安慶市。
1949年9月-1952年7月 在北京大學物理系學習(本科)。
1952年9月-1952年7月 在北京大學研究生院學習。
1955年9月-1957年1月 在蘭州大學物理系任教。
1957年2月-2000年7月 在北京大學任教。
1983年5月-1996年1月 被選為北京市物理學會理事長。
2000年7月 退休。

主要論著

1 曹昌祺.電動力學.北京:人民教育出版社,1961
2 曹昌祺.量子規範場論.北京:高等教育出版社,1990

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