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"大地球物理学"的创导者和开拓人——赵九章

     二,"天行健,君子以自强不息"

     1907 年 10 月 15 日赵九章在河南古城开封一位原籍浙江吴兴的中医家里诞生了.当时正值满清王朝的末年,人民受着封建主义和帝国主义双重压迫.1911 年虽然辛亥革命成功,但接着又是军阀混战,到处烽火,民不聊生.他们的家道也逐渐衰微,在人生的坎坷道路上他发奋读书,从幼年起便以"天行健,君子以自强不息"为座右铭。

     1921 年他 14 岁时,家境更为困难,不得不辍学去商店当了一年学徒,但他不甘心放弃学生,1922 年去投考河南留欧美预备学校(即河南大学附中)名列榜首.三年后,1925 年考进浙江工专电机系(即浙江大学工学院前身).那时他父母亲相继去世,生活全靠姑妈接济.在那里他接触一些进步同学,读了一些进步书刊,特别是现实生活使他认识到,为了使国家富强,必须投入到火热的革命斗争,打倒帝国主义,封建主义和军阀的反动统治.于是,他以满腔热情投入爱国的民主学生运动.在学生运动的活动中结识了一位正直,勇敢的姑娘吴岫霞女士,她虽然家境较富裕,但十分同情穷苦人民,对不合理的社会极为不满,他们在共同思想的基础上谈得很投机,建立了深厚的友情.后来赵九章参加了共产主义青年团(CY).但 1927 年大革命失败后,不幸被捕入狱,在狱中受尽迫害和折磨得了重病,吴岫霞女士听到赵被捕的消息后,心乱如焚,不顾自身的安危多次去探监,并送去日常衣物食品.后来赵的姑妈到处奔走求救,终于由戴季陶(赵的姨夫)疏通了关系,将他从奄奄一息的重病中保释出狱。

     戴季陶是当时国民党有权有势的大官僚.赵九章有这么一个社会关系,假如他愿意同反动政治者同流合污,完全可以官运腾达.尽管当时革命受到严重挫折,形势十分严峻,他虽迷茫傍徨,但决不肯卖身投靠反动势力,决不愿依附屈从有权势的姨夫,而选择了自我奋斗,科学救国的道路.1930 年他毅然北上,考进清华大学物理系,在叶企孙,吴有训等教授的指导下,打下坚实的数理基础.那时吴岫霞女士也在北京师大女附中读书,住在她的一位同学也是好朋友朱安恕家里.赵九章星期假日常去朱家同吴岫霞相会.他那才智过人的谈吐,淳厚坦诚的举止深得朱安恕一家的欢迎.朱的母亲常永芳老太太特别喜欢这位忠厚,文静的书生,有意要收赵为干儿子.那时吴岫霞在精神上给他很大支持,物质上也给他很多帮助.1933 年 9 月他大学毕业后留校担任一年助教.1934 年 10 月考取清华公费留学,也就在那年,他同吴岫霞女士结为伉俪。

     出国前,他曾在中央研究院气象研究所实习气象工作.在竺可桢所长的指导下研习气象业务.在短短的半年时间里,他利用北平,南京两地高空探测资料,对东亚地区大气的温度,湿度的垂直分布和天气情况作了分析,写出《中国东部空气团之分析》.这是他的第一篇论文,也是我国分析东亚气团的第一篇论文。

     1935 年 7 月,他到德国柏林大学研习动力气象学,高空气象学和海洋学等课程.他的指导老师是着名的气象学家费克(H.Von Ficka)和德芬(A.Defant)两位教授.学习期间,他不仅专心致志学好专业课,而且十分注意世界气象研究的发展动向.1937 年他在《现代气象学之研究与气象预报》一文中写道:"理论气象学的最后目的,不外利用物理之定理,以现在观测所得的气象要素之分布为出发点,推测未来此种要素之变化,因则预报一短时期或长时期之天气."他指出要转变现有以描述性为主的属于地理学范畴的研究方法."使我国在气象方面有其独立的特质".从他这篇早期论着就可以看出他十分明确地要把数学物理引进气象学的领域.同年他发表的《信风带主流间的热力学》是他在整理大西洋高空探测资料的基础上,用求解数学物理方程的方法定量地讨论了从热带高压到赤道途中信风主流中得到的水气和热量的多少.他是按自己的思路把数学,物理和流体力学的基本原理引进到气象科学中来的初次尝试.该文于 1937 年发表在《Vacot-fentlichungeen des mefeorologiscben Instituts,Berlin》后,引起国际气象学界的重视.我国近代气象学的创始人竺可桢教授对该文给予高度评价,他认为这篇论着是"新中国建国以前理论气象研究方面最主要的收获".后来该文被收进《中国近代科学论着丛刊》(气象学)中。

     三,中国大气物理学的开创者

     1938 年秋,赵九章取得了柏林大学博士学位.当时抗日战争烽火已烧遍大半个中国,国内许多着名大学和研究机构都已内迁到西南大后方.他怀着用自己的学识报效祖国的愿望于当年 9 月回到祖国的春城崑明.那里的西南联大给他发了聘书,后来他又兼任清华大学航空研究所高空气象台台长和中央研究院气象研究所(在重庆北碚)研究员.他虽身兼数职,所得的微薄薪水只够一家四口勉强填饱肚子.他们四口人住在一间半的农舍里,他的长女燕曾八岁时还穿着四岁时做的棉袄,其幼女理曾出世时第一件内衣是吴岫霞用破袜子改制而成的,多亏他们的好友朱安恕女士从重庆给小理曾邮来了几件旧衣服.有一次,刚一岁多的小理曾突患肺炎,病情十分严重,需立即住院治疗,但住院需要一笔相当可观的款项,赵九章的收入哪里能承担呀!吴岫霞抱着奄奄一息的孩子,急得直落泪,后来还是吴有训先生到处向朋友们那里募捐筹集到钱,才挽救了这个小生命.1942 年春,在重庆要举行一次气象学方面的学术会议,邀请他参加,可是.由于拿不出旅费,只能忍痛放弃.竺可桢关于这件事在 1942 年4 月 13 日的日记中写到"赵九章以无积蓄不能来云云".在那样艰难困苦的日子里,赵九章仍日以继夜地努力工作,既要在大学教书,又要做研究工作.他在西南联大先后开了理论气象学,大气物理学,高空气象学等课程,编写出我国第一部《动力气象学》讲义.他在讲课时不遗余力地将气象学引上数理的轨道,他以清晰的物理概念,严密的数学推导,改变了以往多以描述性的讲授方法,使听课的学生耳目一新,吸引了许多本来学物理的学生转到他的课堂里来.他对学生既严格要求,又谆谆善导,而且十分注意国际上的新动向,例如当时国际上气象学方面刚出现等熵分析,他就指定他的学生做这方面的毕业论文.那时他培养出我国第一批大气物理学家。

     在研究工作中,赵九章是中国第一位把物理数学引进气象学中的学者.前文提到的他在柏林撰写的《信风带主流间的热力学》这篇着名论着之后,他又发表了一系列论文.例如 1943 年他撰写的《LayersOf Frictional influence and the theory Of divrnal wind variation withheight》就是他用求解数学物理方程的方法讨论摩擦中风随高度变化的规律。

     那时,他就对大气长波进行了深入研究.大气长波理论是 30 年代末 40 年代初由着名的气象学家 G.C. Rossby 等首先创立的.这一理论为现代天气学,动力气象,数值天气预报以及海洋学等奠基性理论.揭示大气长波的存在,是气象科学发展史上重要一页.但是当时的理论还解释不了大气长波何以发生和发展,而赵九章率先从理论上得出大气长波的临界波长.他指出:由于水平温度梯度的存在,当大气长波波长大于临界波长时,该波动是不稳定的,亦即大气长波能够得到发展.这一重要成果发展了 Rossby 的大气长波理论.1945—1946年他在美国讲学时,将该科学成果介绍给美国气象界,受到极大的重视,后来撰文发表在《Journal Of Meteorology》(1946)。

     1944 年他出任中央研究院气象研究所代所长后,除了自己沿着数理化的道路发展,而且引导他的学生走这条路,那时他同他的学生顾震潮合作发表了《蒸发方程及其新解》,指导朱岗崑撰写了《东亚的大气涡能运动》等.竺可桢对他这一研究方向十分赞赏,多次表示"余喜托付得人",并在日记中写道:"研究指导有方,且物理为气象之基本训练,日后进步非从物理着手不行,故赵代所长主持,将来希望自无限量。"

     赵九章果然不负竺老的重托和期望.从 40 年代到 60 年代 20 余年的努力,使我国的气象事业有了飞跃的发展,完全实现了竺老的"自无限量"的预言。

     1928 年,我国近代气象学的创始人竺可桢先生在中央研究院内创立了一个人员虽少但活力很强的气象研究所.在竺先生的苦心经营下,我国有了自己的气象台站,气象观测,气象资料和气象专家.抗日战争爆发后,该所内迁至重庆北碚,竺先生虽仍担任所长,却在贵州遵义主持浙江大学,校务十分繁重,无法顾及远在四川的气象研究所.由于当时环境恶劣又无得力之人主持,所里工作曾一度一蹶不振.竺先生 1940 年 10 月从遵义去重庆参加研究所的谈话会时,忧心忡忡地谈到:"离所四年半以来所中朝气变为暮气,所有工作如高空,测绘,日照广播,地震均已停顿,而仪器损失犹其余事,重要人员亦星散,非重整旗鼓不可,缺点在于人自为谋,不能合作,以后望能和衷共济,渡此难关……".他多次提出要辞去浙江大学校长职务,或研究所必物色得力之人来主持.直到 1944 年 1 月,朱家骅(当时主管教育部和中央研究院)才决定由竺可桢推荐的赵九章代理气象研究所所长。