科技研究的推进并汇入世界主流科学体系

2.科技研究的推进并汇入世界主流科学体系

在各种学会作为科学发展的有力杠杆和重要机制的作用下，科学研究作为一种社会功能而得到了社会的承认，科学家也开始真正成为社会中一个角色而独立存在，这使中国的科学事业能够自由地、大踏步地向前迈进；同时，在世界科学发展的影响下，有相当多的科学家已经参加到了主流科学的研究体系之中，从而使得20—30年代中国的科学研究在各个学科都取得了重大的进展。⁽¹⁶⁾

（1）数学方面

1900年，在巴黎召开的世界数学家大会上，德国数学家希尔伯特发表了著名的演说。他提出了23个问题以预测20世纪数学的发展。如果说此时“中国的现代数学事业尚未诞生”的话，那么，到20年代中期以后，中国出现了具有世界先进水平的数学家和数学研究成果，对世界现代数学的发展做出贡献。

在数学分析上，自1918年胡明复在美国发表了中国第一篇现代数学论文《线性微分和积分方程》之后，1921年陈建功在日本发表了《关于无穷乘积的一些定理》的论文，引起国际学术界的极大关注。1928年他还把日本洼田忠彦有关普拉斯级数的求和的结果作了改进。同年，他写出了名著《三角级数论》，在日本发表，这是世界上最早的关于这方面的专著之一。陈建功于1929年又把拉特马赫有关勒贝格函数的估值问题（1922年得到解决）重新作了修改和改进。在微分和积分方程方面，张世勋关于特征值的分布及其间的关系问题的研究、徐利治关于渐进积分中“陡降”方法的研究，都取得重要成果。而在变分法领域，以胡坤升的博士论文“Bolza问题和他的附属边界问题”（1932年）成果最为突出。同年曾远荣开始引进并研究了任意维数的实、复或四元数体上的线性空间，得出一批可喜成果，从而开始了我国把泛函分析作为一个独立数学分支进行深入研究的历史。30年代，熊庆来还在巴拿赫空间及内积空间领域取得重要突破，他在1933—1935年连续发表一系列重要论文，证明了奈望利纳（Nevanlinna）所引之函数为逐段解析函数，并作成无穷级亚纯函数的一般理论。

表7.4　20世纪20—30年代中国主要科学团体的科学奖励一览表

在代数与数论上，曾炯之于1933—1934年在德国发表了关于代数函数域上的可除代数的研究成果，并取得了博士学位。在抽象代数学领域，他的好几项成果被人称为“曾定理”。1935年开始，华罗庚深入研究解析数论，集中对苏联科学院院士维诺格拉陀夫的三角和法进行研究，并且创造性地把它推广到数论中各个不同的方面，1940年，华罗庚完成了重要的数学著作《堆垒素数论》，把维诺格拉陀夫的方法做了不少改进，还把解决华林问题与哥德巴赫问题的方法进行了结合。

在几何与拓扑上，1928年开始，苏步青在关于仿射微分几何的研究中发现了仿射铸面、仿射旋转面和某些特殊族的曲面，并且发展了仿射曲面论；1932年以后，他又对射影曲面论、射影曲线论、射影共轭网论进行了十分深入的研究，取得了一大批优秀的成果；30年代后期，他着重研究了极值离差理论，在一般空间微分几何学方面取得新进展。1925年，俞大维在德国发表了关于点集拓扑的论文，成为中国研究拓扑学的最早数学家。而中国拓扑研究的真正开拓者是江泽涵，他在临界点理论和不动点理论方面取得了系统的成果。

另外，在数理统计与概率论上，最早开始研究的学者是褚一飞，早在1930年，他从法国巴黎寄回一篇论文，是讨论“相关度”与“相变度”原理的数理论文。而成果最突出的是许宝騄，他于1935年在《美国数学会会报》上发表了第一篇论文《关于一个点集序列的极限》，此后他在数理统计和概率论方面发表了一系列科学论文，得到数学界的高度评价。

（2）物理学方面

近代物理学革命始于1895年伦琴发现χ射线，χ射线的发现成为近代物理学特别是作为物质结晶分析方面的有力工具。1923年，吴有训和康普顿一起从事χ射线散射光谱的研究。他以一系列杰出的实验研究，证明了康普顿效应。回国后，他继续在清华大学研究，1930年发表《论射线被单元子气体散射的总散射强度》，寄英国《自然》杂志发表，开创了国内近代物理研究的先河。吴有训在清华大学的学生陆学善于1936年在英国出色地完成了对铬铝二元合金系的研究，他创立的利用点阵常数法测定相图中固溶线的方法，是χ射线晶体学中的重要进展，至今仍为国内外晶体学家所沿用。

1896年法国的贝克勒尔（H.Becquerel）发现铀盐的天然放射性，否定了原子不可分的旧观念，揭示了原子核具有内部结构。而1898年，居里夫人发现了新的放射性元素镭等，更使科学界爆发了一场真正的革命，从而开创了原子能应用的研究，使人类迈向现代文明。20年代，中国也开展了放射性的研究工作，1929年，还在德国人盖革（Geiger）在杂志上公开他发明的盖革计数器时，吴有训立即建议其学生余瑞璜研制，1930年，中国第一只盖革计数器研制成功，并用来研究铝对镭的伽马射线（γ-Rays）的吸收系数。同时，盖革计数器还成为清华大学物理系高年级的学生实验装置。1911年，美国人威尔逊发明了探测粒子运动轨道的云室，被称为威尔逊云室。1935年，霍秉权在国内首次制成威尔逊云室。在理论方面，吴大猷在1933年研究了与铀原子有关的计算问题，有助于后来对铈原子的发现。

19世纪末物理学的三大发现，最终导致了量子力学和相对论的建立。从20年代起，我国物理学工作者也开展了对量子论的研究，早在1921年在美国哈佛大学学习的叶企荪与人合作，精心测定出了被当时认为较为精确的普朗克常数的数值。1927—1928年在美国攻读博士学位的王守竞在拜德的指导下，研究量子电动力学理论，他在美国物理学会第147次年会上宣读了《论普通氢分子的问题》的论文，第一次把量子力学应用到分子的研究中，并提出了独特的见解，算得的核间最小能量值和正常核的振动频率与实验数据接近。在30年代，赵忠尧还完成了当时中国最杰出的实验物理工作。1930年，狄拉克（P.Dirac）根据量子力学的计算结果预言了反物质的存在。同年，赵忠尧利用一套经他改进了的装置发现重元素对硬枷玛（γ）射线存在反常吸收。进一步研究又发现这种反常吸收还伴随着一种特殊辐射。他的一系列论文在《美国国家科学院院报》及美国《物理评论》上发表，产生了重要影响。而对相对论的研究最为系统的是周培源，从1936年起，他曾发表过多篇论文，如在引力论方面，在各向同性条件下，求得静止场不同类型严格解；在宇宙论方面，证实了各向同性条件下，引力场方程本身就能给出宇宙的均匀性和弗里德曼（Friedmann）宇宙的度规等等。

（3）化学方面

西方化学知识早在鸦片战争后就开始传入中国，一直到20年代，国内一系列化学研究机构相继成立。主要有1928年中央研究院化学研究所，其早期重点研究中草药及有机化合物合成；1929年吴蕴初在上海创办中华工业化学研究所；1930年北平研究院化学研究所成立，重点研究无机化学、理论化学和应用化学等；1931年北平研究院镭学研究所成立；1932年，北平药物研究所成立，主要进行中草药的化学药理作用的研究。到1932年止，全国约有9个化学研究机构。近代化学研究也因此取得了一系列的重要成果。

自从1918年胡嗣鸿在《科学》第4卷上发表关于有色金属冶炼的论文《以火蒸法于黄铜中取纯铜纯锌之索引》，揭开了中国近代工业化学研究的序幕之后，1921年，王琎在《科学》杂志上发表《中国制钱之定量分析》，这是我国最早用实验方法进行化学史研究，1923年，他又发表《五铢钱化学成分及古代应用铝、锡、锌、镴考》，为我国不同年代古钱的化学实验，寻找到判断五铢钱年代的实验依据，这是我国化学史研究中的开创性成果。1925年高崇熙曾试验了8种性方法，以证明Se7CL2可在含70%水的体系中制备出来，受到无机化学界的赞许，他因此成为中国近代无机化学的开拓者。1926年，赵承嘏发表有关麻黄素的研究论文，开创了用近代化学方法分析研究中草药的工作。在胶体化学方面，傅鹰研究了吸附作用，1929年完成了博士论文《硅胶自溶液中吸附问题》，就吸附作用以及影响溶液吸附的多种因素进行了广泛的实验研究，并作出了具有指导意义的理论分析，同时还对胶体与表面化学中著名的特拉波（Trauble）规则作了补充和修正，论证了在一定条件下，特波拉规则是可以颠倒的。他的结论多次被国外有关专著引用，被认为具有普遍意义。而1932年，戴安邦发表了博士论文《氧化铝水溶胶的本质》，以配位化学的观点，阐明了氧化铝溶液的组成、性质、结构的生成机制，成为我国最早研究胶体化学和络合化学的学者。另外，在物理化学方面，1928年，李方训以出色的成就开创了中国物理化学研究的先河。1935年，黄子卿在美国进行测定水的三相点研究，他得到的0.0098°C，至今仍被国际温度标准会采用为标准温度之一，这一研究也推动了当时热化学计量工作，对于热力学和物理化学的发展有着重要意义。同年，孙承谔在美国发表了《关于3体碰撞反应3H→H2＋H》的论文，被1976年美国化学会举行的百年纪念列为百年成就之一。

（4）地质学方面

地质学是中国近代发展得较早也是较为成熟的学科，它在20—30年代更是取得了巨大的成就。

首先，在中国近代地层学及大地构造理论方面。早在1922年，葛利普在地质学会的常会上宣读论文《论震旦纪》，他将1860年美国地质学家庞培烈（R.Pumrrell）提出的用以表示我国东部山系一种构造方向的“震旦”一词的含义大大发展了，认为震旦系应包括前寒武的那些没有变质或已经轻微变质的地质，它不整合在结晶的元古代之上，这一定义为中国地质学界普遍地使用了50年。1924年和1928年，葛利普先后出版了《中国地层》上、下册，这部著作奠定了中国地层学的基础，在国际上也受到重视。由于葛利普的带动，中国一批地质学家如李四光、孙云铸、赵亚曾、许杰、谢家荣、黄汲清、丁文江、俞建章、尹赞勋、田奇隽、乐森璕等，从1924—1926年对南方震旦系、北方寒武系、南方寒武系、南方奥陶系、鄂西志留系、南方二迭系、贵州广西石炭系、湖南和广西泥盆系、南京附近石炭二迭系等的分层进行了大量的研究，取得了中国地层学上的一系列重要成就。而杨仲健、斯行健在1928—1939年分别对中生代恐龙和新生代哺乳动物群化石、对中生代植物群进行研究，取得重要成果，从而对新生代地层的划分和研究作出了重大贡献。

关于大地构造理论，中国地质学家先后提出了一系列的假说，创造了较为完整的理论。如1933年葛利普在第16届国际地质大会上提出“脉动学说”。1927年翁文灏发表《中国东部中生代以来地壳运动及火山运动》，首次提出“燕山运动”学说，至今还是中国和东亚构造地质学中的重要篇章。后来谢家荣发展了燕山运动学说，将这一运动划分为5个造山幕。李四光、丁文江等先后提出过一系列造山运动的名词，如怀远运动、柳江运动、淮南运动、昆明运动、广西运动、越南运动等。而李四光更是创造了用地质力学理论和方法解释中国大地构造特征，1929年，李四光在英国《地质学杂志》上发表了论文《东亚一些构造型式及其对大陆运动问题的意义》，创造性地运用力学方法解释东亚大地构造，并提出了构造体系的概念。1939年，他的专著《中国地质学》在伦敦出版，发挥了他关于大地构造的理论，也促进了地质力学的发展。黄汲清则采用欧洲人的地槽—地台说，并按照历史分析法和建造分析法对中国大地构造进行初步总结。他还编绘了一系列大地构造—古地理图，试图说明从寒武纪到中生代以来不同阶段的大地构造和古地理的不同发展点，这一尝试在世界上也属首次。

其次，关于成矿规律的研究。1919年翁文灏发表《中国矿产志略》，全面论述当时所知的我国各种矿产的分布和分类，使他成为我国近代有系统研究成矿规律的先驱。1926年，他又发表了《金属矿分布的几点规律》、《砷矿在金属矿系列中的位置》，首次提出中国矿产区域论。他在《中国矿产区域论》这篇重要论文中，首次应用地热分带理论，探讨了中国南部金属矿产的分布，并首次在中国提出成矿系列的概念。谢家荣把中国东部的燕山花岗岩分为四期，他和孙健初等著的《扬子江下游铁矿志》，对该地区的铁矿进行了详细的论述和系统的分类。郑厚怀对若干内生金属矿床进行了矿物学和矿床成因学的研究，划分出即接触交代型、高温热液型、晚期热液型、次生富集型等类型。另外，孟宪民等对云南个旧锡矿、田奇隽等对湘西的汞矿、叶良辅等对浙江平阳矾矿石床等都进行了较详细的研究，也取得了重要的成果。

再次，关于中国近代独立进行的古生物学研究。最早开始于1923年，这一年周赞衡在《地质汇报》第5号上发表论文《山东之白垩纪植物化石》，是我国近代第一篇古植物学论著。同年，李四光发表《蜒蜗鉴定法》，⁽¹⁷⁾这是我国学者最早关于蜒科研究的论文。后来他又完成了古生物巨著《中国北部之蜒科》，1931年因此获得“葛氏奖章”。1924年孙云铸出版《中国北部寒武纪动物化石》，这是中国近代第一部古生物学专著。1927年杨钟健完成博士论文《中国北部之齿类动物化石》，受到当时国际古生物学界的关注，被认为标志着古脊椎动物学在中国诞生。1929年裴文中发现了北京猿人化石，这是当时中国古人类学最突出的贡献。

另外，关于中国近代地震地质和石油地质的研究也有相当的成果。1923年翁文灏就发表了对地震构造研究的成果，写成了《中国某些地质构造对于地震的影响》⁽¹⁸⁾，其中绘制了一张即使现在看来也相当合理的中国地震分布图，突出了大地震和大断裂的密切关系，并按照构造特点划分若干地震带。他是中国最先研究中国地震构造的著名地质学家。1930年，我国第一个地震台——鹫峰地震台建立，其仪器设备、记录质量均达到世界一流水平，所出版的《地震专报》受到国际同行的重视。1921年翁文灏和谢家荣开始研究我国石油概况，谢家荣曾写出了《甘肃玉门油矿报告》，刊于湖南《实业》杂志第54号。后来又有《四川石油概论》（谭锡畴等著）、《陕北油田地质》⁽¹⁹⁾（王竹泉等著）等著作。

（5）生物学方面

中国近代生物学研究在20世纪20—30年代是一个兴旺发达的学科，取得了极为全面而重要的研究成果。

植物学。20—30年代是中国近代植物学从单纯采集标本向近代植物学各个领域发展的重要阶段，而首先在中国扎根生长起来的是植物分类学。从1918年以后，植物学界就出版了一系列如武昌、广东、广西、江苏、湖南、江西、浙江等省区植物名录以及《中国木本植物名录》。1928年起还出版了多种植物图谱和植物志，如《中国植物图谱》、《中国森林植物志》等。而由专门从事高等植物分类学研究的胡先骕编写的《中国种子植物志属》，更是后人研究中国植物的基本文献。1927年秦仁昌首先开展了中国蕨类植物的研究工作，直至1940年他发表了《水龙骨科的自然分类系统》，首次将水龙骨科划分为33科、249属归纳为4条进化线的方案，震动了世界植物学界。20年代起，秦仁昌、钱崇澍、章树帜等采集了部分苔藓植物标本，开始了中国苔藓植物学研究，而长期从事苔藓植物研究的学者陈邦杰，更是采集了几千号标本，他写的《东亚丛鲜科植物研究》，论述了该科系统演化、地理分布，至今仍是世界各地区研究苔藓科植物的重要文献。中国真菌学的研究开始于1916年章祖纯在北京附近调查植物病害，20年代以后，胡先骕作了纯真菌分类研究，他的《浙江、江西两省真菌采集杂记》是我国最早发表的关于真菌的论文。后来，戴芳澜于1936和1937年曾把国内已知真菌编为《中国真菌名录》，列出真菌2600种。1926年，张景钺在国外发表了《蕨茎组织之研究》，回国前后又培养了一批人才，从此开始了中国植物形态学的研究。1929年，严楚江发表了《梧桐性分化及花部解剖》，这是我国花果形态学的第一篇重要文献。30年代后，静生生物研究所创建了木材研究室，唐耀在此共完成了7篇木材解剖文章（1931—1935）以及《中国木材学》一书，成为这一研究的开创者。自从1917年钱崇澍发表我国近代第一篇植物生理学论文之后，李继侗开展了这方面的研究，特别是他于1929年在英国植物学年刊上发表了《光对光合速率的瞬时效应》的论文，被国外学者认为是论述光合作用的有重要价值的文献，他也是国内从事植物生理学实验研究的第一人。另外，这一时期，段续川、王宗清等对植物细胞学的研究；钱崇澍、李继侗等对植物生态学和地植物学的研究；罗宗洛等对植物营养生理的研究；汤沛松对呼吸代谢的研究；殷宏章、黄昌贤等对植物激素的研究；李继侗、罗宗洛等对细胞生理的研究；丁颖等对植物生长发育的研究；袁淑范、赵承嘏、赵燏黄等对植物化学的研究等等，都取得了重要进展。

动物学。以秉志为代表的一批动物学家在20—30年代取得了大量的研究成果。从20年代起，秉志就对江豚、虎、白鲸等多种动物作了一系列解剖研究，陈纳逊、陈伯康、张伯钧、武兆发、马文昭等分别在解剖学、组织学、胚胎学、细胞学领域开展过研究工作。林可胜在生理学方面对胃液分泌机制作了研究，吴宪等在蛋白质变性作用、免疫化学、血液分析方面，蔡翘关于肝糖元代谢的研究都取得了有价值的结果。1931年，朱元鼎出版了《中国鱼类索引》，著录鱼类1479种，是中国第一部鱼类分类学专著。20年代起，贝时璋还开始从事实验动物学研究，他对细胞再生、分裂、转变等活动规律，作了较深入的实验研究，可以说，他和朱冼、童第周等开创了我国近代实验动物学研究的先河。

另外，在微生物学和工业微生物学方面也取得了许多有价值的研究成果。

从前面所列的诸多科学研究成果可以看到，20—30年代中国的科学发展已经走出了以往仅仅靠引进为主的近代科学发展时代，这标志着科学研究时代的到来以及现代科学全面复兴的开始。同时，从世界范围而言，中国以科技进步的全面推进而与世界主流科学合流。当然，我们也应看到，相当数量的科技成果是科学家们献身科技事业的结晶，而非政府精心组织、大力扶持的结果，这从某些卓有成就的科学家的成就不是在国内，而是在国外取得的事实中可以看到这一事实。