李书华

李书华,物理学家、教育家。早年在法国从事极化膜渗透性的实验研究,证实离子通过生物膜的渗透过程和有机体内细胞壁对湿润它的介质的分离过程有类似性。这一研究对生物物理、生物化学以及了解生物体内发生的物理化学过程有重要意义。为建设北京大学物理系、创建中法大学和北平研究院、创建中国物理学会做出了重要贡献。

李书华 - 生平概况

李书华,字润章,1889年生于河北省昌黎,1913年留学法国,1918年获图卢兹大学理学硕士学位,1922年获法国国家理学博士学位,旋即回国。历任北京大学物理系教授、系主任,中法大学教授、代理校长,北平大学副校长兼代理校长,南京国民政府教育部政务次长、部长,北平研究院副院长、中央研究院总干事。1948年被选为中央研究院院士。1949年7月李书华抵达巴黎,曾任巴黎大学物理、化学和生物学研究所负责人。1951—1952年间,为德国汉堡大学访问教授,在该校作有关中国语言文字方面的讲演。1952年到美国,曾一度担任联合国教科文组织的中国代表,后在纽约哥伦比亚大学作访问学者,并在该校东亚图书馆从事科学史研究,度过晚年。1979年7月5日在美国纽约逝世。

李书华 - 科学研究

研究极化薄膜的渗透性

1920年前后,李书华在法国巴黎大学从事极化膜渗透性的研究,获得了法国国家理学博士学位。

处于酸或碱溶液中的有机体薄膜会发生极化现象,即在薄膜两面吸附着不同符号的电荷。在本世纪初及其之前,科学界常以这种现象解释胃腺分化的细胞所以生成盐酸的过程,即假设胃细胞周围存在着碳酸(H2CO2)和氯化物(例如NaCL)。但是,这个化学反应过程在玻璃试管内绝不可能出现,因为碳酸是不易分解的最弱的一种酸。何况,流行的解释法没有得到任何物理化学上的证明。在吉拉尔德教授指导下,李书华进行了有关的研究。他试图在试管内建立一种物理模式,以便对活细胞的物理特性作出大致的描述。

当在系统的(A)、(B)间插入薄膜(如牛羊大肠或猪膀胱制成的薄膜)时,可测量到其电位差(A、B间)发生的变化值。他以不同浓度的HCI、K2CO3、Na2SO4、HNO3、HI、HNO3+BaCI2、BaCI2+HI等溶液或混合溶液进行实验,其结果完全证实前人有关薄膜极化的结论,即只有在浓度不同的酸性或碱性的两种溶液中插入薄膜时,电位差才能发生变化;而在完全中性的浓度不同的两种溶液中,插入薄膜并不使电位差发生改变。李书华在这些实验中发现了薄膜极化的瞬时性。膜一旦置于两种溶液之间,极化电位差立即达到非常接近其最大值的状态,而且这个最大值与膜的厚度无关。这是不同于通常所说的极化现象的现象。另一个重要发现是:在薄膜极化的吸附带电过程中,真正活跃的是H+离子和OH-离子。

李书华着重从实验上研究了极化膜的渗透作用,即某种电解液穿过薄膜在水中的扩散过程。实验方法与上述相同。通过实验,他发现了极化膜的选择性渗透现象:在盐的电解液中阳离子不容易穿过薄膜,而其阴离子却完全相反;在穿过薄膜的各种阴离子中,其穿越速度也不相同,按速度快慢的排列大致为CI->I->NO3-CCI3C2O-。李书华对这一现象作出的理论解释是:由于离子体积不同所致。体积越小越容易穿过薄膜组织的孔洞。如果在溶液中(如HNO3)加入含Ba、Mg的盐,那么穿过薄膜的阳离子(H+)的数量就会增加。当实验两种电解液(如BaCI2和H2CO3)的混合物穿过薄膜而扩散的过程中,他发现了在化学反应中不能解释的现象。在这两种电解液中,阴离子(CI-)很快穿过薄膜,阳离子(Ba2+)与弱酸中阴离子(CO32-)渐趋平衡,并在介质中出现H-和CI-,由于这些离子而形成了数量显著的HCI。这就等于在化学反应中由弱酸形成强酸的反应过程。这个现象与前面所述的有机体内由胃细胞而形成HCI的例子完全相似。

李书华关于极化膜选择渗透性的实验研究,表明在试管内有机体惰性膜的物理性能类似于有机体内细胞壁对湿润它的介质的分离过程。他的实验不仅完成了对活细胞物理特性的试管模拟,而且对于胃酸形成过程中胃腺细胞的作用得到了实验室证据,这在有机体内要进行类似实验是难于成功的。因此,李书华的研究,对生物物理、生物化学以及了解生物体内发生的有关现象有着重要意义。

在学术研究方面,50年代初,年过60的李书华还与巴多瑟合作探讨了大分子的某些物理性质。晚年时,他还撰写了中国的指南针、中国纸的起源与传播、中国的印刷术等论文或专著,对于传播中国的传统科学文化起了一定作用。

科学教育事业的创建者之一

从20年代初到40年代末,李书华在国内从事科学教育和科学研究的组织管理工作,对于20世纪上半叶中国科学的发展起了促进作用。

1922年9月,李书华来到北京大学,任物理系教授。当时物理系主任是颜任光,教授有何育杰、夏元瑮、丁燮林(兼任预科主任)。李书华在历年教学中,曾分别讲授一年级普通物理学(包括物性、热学、热力学、音学)、初等力学和普通物理实验;二年级普通物理学(包括光学、电磁学)和普通物理实验;三、四年级的近代物理学(当时称为“放射学及X光线”,包括离子、电子、阳射线、X光和放射学等内容);预科物理、初等物理实验和本科四年级的专门物理实验。1925年和1926年,李书华当选为全校教授会评议员。1926年11月,被选为物理系教授会主任,即今日的物理系主任,但他仍然担任一年级普通物理学和普通物理实验、四年级的专门物理实验课程。由于一批新教授(先有颜任光、丁燮林,后有李书华、温毓庆、杨肇燫)来到北京大学物理系,使20年代的北京大学课程水准大为提高。

1925和1926年间,北洋政府经常拖欠教育经费和教师薪金,教授们一年只能领到5个月的报酬。因此,教师离校、改从他事者日益增多。这使学校不仅不能开展科学研究,甚至连维持正常上课和实验都感到困难万分。李书华任系主任时期恰遭此厄运,他勉力维持系里工作,殊为不易。

1926年“三一八”惨案后,中法大学代理校长李石曾被段祺瑞诬为“假借共产主义,啸聚群众,率暴徒闯袭国务院”,而被下令通缉。又是在这艰难时刻,李书华出任代理中法大学校长之职。撰写了中国的指南针、中国纸的起源与传播、中国的印刷术等论文或专著,对于传播中国的传统科学文化起了一定作用。

1928年6月张作霖退出北京,国民党中央政治会议决议直隶省改为河北省,北京改为北平。6月下旬,大学院院长蔡元培派高鲁接收北京原有国立学校,李书华被邀为襄助接收人之一。9月国民政府会议通过“北平大学区组织大纲”,北京原有的9所国立大学和天津国立北洋大学合并为国立北平大学,李石曾任校长,李书华任副校长。撤销河北省教育厅,河北省教育行政归北平大学管理。不久,李书华又兼任北平大学代校长。在北平大学区时代,李书华虽忙碌异常,但他仍然像往常一样,在物理系每周讲授两小时物理课,直到1929年夏大学区制被撤销,李书华参与北平研究院院务工作时方离开北京大学。

北平研究院筹备成立与北平大学同时,起初该院是作为北平大学的一个研究机构,由北平大学校长李石曾和副校长李书华总其成。1929年7月正式确定其为地方研究院,由李石曾任院长,李书华任副院长襄理院务。北平研究院和中央研究院几乎同时成立,它们标志着中国近代科学的建立。李书华参与创建北平研究院,从该院成立到1949年的20年间,为该院的建设、组织和发展起了极其重要的作用。从1929年到1936年,该院为院、部、所三级结构,共有10个部(如天算部、理化部、出版部、海外部等)、17个研究所级机构(如物理研究所、化学研究所、生物学研究所,以及博物馆、图书馆和出版委员会等)。1936年后该院为院、所二级结构。起初,李书华除负责全院日常事务外,还兼任出版部部长、理化部部长、物理研究所主任、理化部水利研究会干事。1930年严济慈博士回国,任物理研究所主任兼镭学研究所主任,李书华的所级事务才稍有减轻。1936年起,各研究所主任名称改为所长。 “七七”事变前后一二年,为北平研究院的疏散及内迁,李书华做了大量的组织工作。1938年8月,他在昆明设立办事处,安排各研究所相继迁入昆明等地。又由于战事影响,停发数月经费,在极端困难的条件下,他维持了全院研究工作和日常事务。在整个抗日战争的特殊环境和特殊时期,北平研究院得以存在和发展,是和李书华的辛勤工作与组织管理才干分不开的。

1943年9月,李书华接替叶企孙出任中央研究院总干事。在抗战的艰难时期,他身兼两个研究院的日常行政事务,并且着实下功夫要将它们办好。在他任总干事期间,1943年11月修订了中央研究院组织法和该院评议会条例,1944年又制定了中央研究院研究所组织规程。他先后还具体操办了动植物研究所分为动物研究所和植物研究所,地质研究所、物理研究所和心理学研究所3个研究所搬迁事务,筹备成立医学研究所和其他一些所改名问题,等等。

除了教学和繁杂的行政事务外,李书华还在国内各报刊上发表了大量的科学评论,其中包括科学史、科学教育、科学与抗战、国际合作等方面的精辟见解,为策划和推动中国科学的发展而呐喊。他言行并重,尤其在创建北平研究院期间,上下奔走,筹措经费,推举人才。就中国科学发展问题,他的设想是,应当吸取洋务运动失败的教训,要竭尽全民之力兴办自己的科学教育和研究机构。抗战期间,他极力主张“科学研究应注重实际应用问题,以利于抗战之急需。”长期以来,他始终认为,“科学研究乃工业进步之基本,科学研究恰如水源,科学应用恰如河流。如无水源,便无河流”;“如仅在应用方面学习与摹仿他国,必致望尘莫及,永落人后。故欲在应用方面迎头赶上各国先进,惟有提倡科学研究。此则吾人所应充分认识与积极倡导者也。”40年代中期,他提出工业化与科学研究相结合的必要。他说:“中国战后最需要者为工业化。故工业应与科学研究取得密切之联系,此又吾人所应特别注意者也。”就科学研究的组织系统问题,他提出了英、美、法、苏四种模式,供大家评述取舍。而他自己则认为,“无论何种方式,吾人均应注意科学研究与工业之联系”。这些虽是半个世纪前的言论,今日看来仍不失远见卓识。

李书华平时严于律己,思路开阔。由于他具有相当的组织能力和行政管理能力,也由于他在30年代初曾一度出任南京国民政府教育部长和立法委员,因此在当时科学界有一定威望和影响。他还是中国物理学会的创建者之一,曾任该会第一、二届会长(1932—1934)。1948年,因其出色的科学研究组织管理才干而被选为中央研究院院士。1949年,他受谣传与恐吓之裹胁,流离欧美,心怀故土。虽曾一度任联合国教科文组织的中国代表,但长期在美国哥伦比亚大学东亚图书馆默默地度过晚年。其时,他不仅以研究和撰写中国科学史来表达他思乡之情,还写下了《碣庐集》和《李书华游记》两本自传体传记文学。
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