物理學家溫毓慶的經歷與成就

北京大學 清華大學 哈佛大學 物理 中國物理學會期刊網 2017-04-28

溫毓慶,1920 年獲得哈佛大學哲學博士學位,次年回國,先後在清華大學、北京大學、交通大學等高等學校任教,後從事無線電和密電破譯工作,取得成果。近年其密碼破譯經歷引起媒體關注,但由於軍事、政治等因素,他的工作和經歷記述不詳。作者根據散見於日記、回憶錄、檔案和報刊中的資料及其博士論文等史料,以追記他的特殊經歷與成就。

1 溫毓慶其人

溫毓慶( 圖1) 祖籍廣東臺山,1895 年生於香港,祖父以經商致富,家境殷實。他自幼聰明過人,因體弱多病,至9 歲才入學。初入學校便連越兩級,學習成績名列前茅,被老師和同學們稱為“神童”。後考入香港皇仁書院,畢業後以全校第一的成績考入清華學校留美預備部1),1914 年畢業後赴美留學,入哈佛大學物理數學科學習,1917年獲得理學學士學位,入該校研究院物理科,專習無線電併兼修電機工程,1918 年獲得碩士學位,1920年獲得哲學博士學位。畢業後,在哈佛大學無線電實驗室任教一年。

物理學家溫毓慶的經歷與成就

圖1 溫毓慶

留美期間,溫毓慶於1917 年加入中國科學社,是理算部物理股的社員。

1921 年,溫毓慶回國任清華學校物理科教授。1923 年任國立北京大學物理系教授。劉先洲任北洋大學校長期間(1924—1928),溫毓慶被其聘為北洋大學物理學教授。溫毓慶是中國物理學會和中國電機工程師學會的發起者之一,中央研究院理化實業研究所籌備委員會成員。

任北大教授期間,溫毓慶曾自籌經費欲赴美研究無線電,但船到岸時因查出染病而未被允許登陸。溫毓慶就此求助熊希齡。1924 年2月,熊希齡致函時任民國政府教育總長的張國淦,希望教育部能以派遣溫毓慶赴美考察教育之名義(旅費自籌),以助其赴美。此函得到張國淦的首肯。

1927 年,溫毓慶應國民政府財政部長宋子文之邀,出任北平稅務專門學校校長,同時負責將該校南遷上海,後兼任交通大學教授。溫毓慶與宋子文是哈佛大學同學,亦為廣東同鄉。溫毓慶的夫人施惠珍乃中國近代著名外交家施肇基的侄孫女,宋美齡留美時的同學和好友。溫毓慶後來步入政界,亦與宋子文推薦有關。

1928 年1 月,溫毓慶任國民政府交通部無線電管理局局長、國際無線電電臺臺長、交通部國際電訊局局長、購料委員會主任;1931 年7 月任財政部參事;1936 年11 月任交通部電政司司長;1939 年任軍事委員會技術研究室中將主任;1940年因軍統內部的派系鬥爭,溫毓慶借求醫之名赴香港。不久,應宋子文之邀,轉赴美國華盛頓,在宋子文主持的美國援華租借法案辦事處工作。1941 年4 月30 日被免電政司司長一職。

1941 年,時任駐美大使胡適在日記中寫道:“1 月18 日早8 點回家。……晚上溫毓慶兄來談。他是在政府服務的科學家之一,他做了5 年多的電政司長,為國家做了不少的事。”

有關溫毓慶此後的情況,史料難覓。有資料說,由於受到國內政治因素影響,他很快被迫辭去美國援華租借法案辦事處的工作。竺可楨1947 年2 月8 日的一則日記與這個說法一致:

11 點立夫自Princeton 來,碩民亦到。立夫並約溫毓慶亦來此(Y. C. Wen, 430W 119St.), 系在此經商,已住紐約7 年,不久回國,其夫人、子女均在此。不相見已近15年矣。……1 點侯德榜約立夫、碩民、毓慶及魏菊峰、李善述(述初)至5lth 街‘羊城’中膳。膳後偕碩民、立夫及溫毓慶赴W140thSt.619 號Apt. 6F 晤凌冰。……5 點告別,偕溫毓慶、立夫、碩民至China Town Mott St。廣州樓晚餐。八點三刻告別。

由胡適和竺可楨日記可知,溫毓慶1941 年赴美,先在華盛頓短住,至1947 年,一直在紐約居住了7年,雖以經商為業,但和當時在美的中國學界名人仍保持著密切往來。

竺可楨1947年2月11日另一則日記中又載:“上午溫毓慶打電話來,知二週內將返國。”另有資料說,溫毓慶夫婦曾在1947—1948年間祕密回過上海和南京,變賣了他在南京的一幢花園洋房,後轉至香港隱居。

2 物理學研究和教學工作

溫毓慶1917 年獲得理學學士學位後,師從哈佛大學教授皮爾斯(George W. Pierce, 1872—1956) 和查菲(Emory Leon Chaffee, 1885—1975),開展無線電研究工作。皮爾斯是美國通信工程的奠基人之一,主要研究高頻電磁波;查菲也是一位傑出的無線電物理學家。

1920 年,溫毓慶完成博士論文《在波長的全範圍內受阻尼和非阻尼波激發的天線輻射電阻的理論處理》(圖2),獲得哲學博士學位。他的博士論文共分5 部分:第一部分是天線輻射電阻已有處理方案綜述;第二部分是平頂天線的連續激發和阻尼激發的輻射電阻研究;第三部分討論T 形天線的連續激發和阻尼激發情況;第四部分是針對高頻歐姆電阻情況的研究;第五部分是設計結果的計算和評價。

物理學家溫毓慶的經歷與成就

圖2 溫毓慶的博士論文首頁

在論文中,溫毓慶研究了天線的輻射效率問題。天線的輻射效率是指天線輻射能量與輸入總能量的比值。無線電發射站的設計,都希望獲得最大的天線輻射效率。對此,亞伯拉罕(M. Abraham)首先提出了針對簡單的垂直天線的理論研究,1916 年,溫毓慶的導師皮爾斯將亞伯拉罕的研究方法應用於平頂天線研究。溫毓慶進一步將亞伯拉罕和皮爾斯的方法推廣到更普遍的情況,他研究了4 種不同形狀的天線:平頂天線、T 形天線、傘形天線和扇形天線的輻射電阻。對每種類型的天線,他分別研究了不同的激發方式。研究表明:任何一種激發在波長的全部範圍內其結果都是相同的。得到各種天線的輻射電阻後,溫毓慶轉入對高頻電阻天線的能量損耗作出評估。

溫毓慶的研究,從理論上給出了天線輻射電阻更一般的計算方法,對改進無線電天線設計和提高其輻射效率有積極意義。

1921 年溫毓慶回國後,曾在清華學校、北京大學、北洋大學、交通大學從事高等物理教育近十年。在北京大學任教期間,他主要講授交流電、無線電(或稱電振動) 、應用電學及電振動物理實驗等課程,也曾講授理論力學、普通物理和算學系的流體力學課程,他還對專門物理實驗中的應用電學及無線電實驗的建設作出了重大的貢獻。溫毓慶與顏任光、李書華、丁燮林等共同經營北京大學物理系,充實課程設置,完善教學設備,為中國高等物理教育奠定了基礎。

1925 年,受清華大學學生社團“清華科學社”邀請,溫毓慶在清華做了“真空管及其在無線電上之應用”的演講。第二天,“(該社團的)顧問葉企孫先生,即與該社物理組組員,在科學館樓上,試驗接收無線電話,甚屬有趣。”

3 無線電通訊管理

在無線電通訊管理方面,溫毓慶最突出的成就是與顏任光合作籌建了中國第一座國際無線電臺——上海真如無線電臺。真如無線電臺,原名真如發報站,興建於1929年,1931 年2 月更名為國際電臺,擔負著國際通信任務,成為國內重要通信樞紐。真如無線電臺的建立,使中國獨立自主地打開了通向世界的門戶,為世界開啟了了解中國的新窗口,但同時也受到來自外商的競爭和壓力。溫毓慶領導的交通部為了能在競爭中立於不敗之地,也為了鞏固和發展我國的國際通信事業,於1932 年向英國馬可尼公司購置了收發信設備和天線鐵塔等,又在緊鄰無線電臺處增購48 畝土地,隨後建立了修理廠和發電機廠,多方面擴充和完善真如無線電臺。

1933 年,馬可尼在其全球旅行途中來到中國。在上海期間,12 月11日,馬可尼夫婦及意大利公使,在國際電訊局局長溫毓慶、交通部電政司長顏任光陪同下,參觀了真如國際無線電臺(圖3)。當時電臺內“正在裝置無線電機,其機件全繫馬可尼公司出品,故馬氏對之甚為欣喜”。

物理學家溫毓慶的經歷與成就

圖3 溫毓慶(左一)接待馬可尼夫婦訪華(左二)

溫毓慶為真如電臺的建設付出了很多心血,也注意利用媒體宣傳真如無線電臺。他曾在《工程週刊》撰文《國際電臺添設英機新工程》,介紹真如無線電臺的建設歷史、線路設置、電信業務統計、硬件設備條件、新添置英國馬可尼公司無線電設備及工程設計指標等情況。

在主管電政工作期間,溫毓慶撰寫了多篇文章。在《抗戰以來之全國電政概況》中,他詳細介紹了電政系統為軍事服務、為戰爭犧牲、為後方運行、在敵後抗爭的情況;在《時代的電信職工》中,他強調電信職工要有責任感,尤其在戰亂時更要有“天下興亡匹夫有責”的信念,通過對比我國電信事業商辦與國營的歷史及區別,提倡電信職工樹立“電信事業為國家服務”、“電信事業民眾服務化”、“砥礪學術提升本領”、“鍛鍊體格服務國家”的責任感。

4 掌管密電破譯工作

1928 年1 月,溫毓慶任交通部國際無線電局局長,除注意一般情報及動態,呈報上級參考外,還對股票行情產生了興趣並偶有參與炒股。當時上海設有金融交易所,行情受國際市場影響,金融信息顯得十分重要。許多大盤商、客戶炒作,常派專人長年在國外蒐集經濟情報,用密電拍發回國當作重要參考。溫毓慶認為,這些經國際電報局發回的加密電報有參考價值,便開始研究破譯,供其炒股參考。經過一段時間的經驗積累,溫毓慶初步掌握了一般電報的密碼破譯技巧和原理。

此後,溫毓慶按照其所掌握的原理和方法計劃對汪精衛、陳公博“改組派”的密電進行破譯,這項工作得到了宋子文的經費支持。在當時醞釀政變期間,各派都有代表駐滬,細事可以當面磋商解決,大事才通過電報請示,所以每月能收集的密電很少。又因為溫毓慶系初次試驗,歷時3個月,待資料積累到一定數量,才開始著手破譯研究。1928 年4 月初,溫毓慶破譯出第一份重要電報,並密報宋子文。自此密電破譯引起蔣介石的重視,決定成立電務股。由於前期工作的成效,溫毓慶就任掌管蔣介石最高機密的電務股負責人。該機構隸屬於國民革命軍總司令部,溫毓慶對外仍任國際電訊局局長。當時收集電報只靠三部收報機和大約十位報務員,破譯密碼人員只有三五個。此項工作直接受蔣介石指揮,情報的處理被列入最高機密,用後即毀。

6 月底, 從“ 改組派” 密電中,溫毓慶發現他們與馮玉祥有密電來往,從而破譯了馮系密電。在馮系密電中,溫毓慶發現一種不同加密方法的密電,因情報需求急迫,正當他苦思而不能實時破譯之時,忽見報上有馮玉祥、閻錫山等通電長文,恰與該種密電電報中的一份字數相同,經過對比試驗,破譯獲得成功,於是自7 月下旬起,馮系相關密電均被破譯。在此基礎上,不久又攻破了桂系在上海的電臺密電破譯方法。這些情報為蔣介石的決策派上了大用場,使他從容應對,並幾次獲救於危難之中。

溫毓慶是一位富有研究精神的學者,他對電訊密碼的研究有過人的獨到之處,所發明的方法、圖解(表)等已成為後輩參考的範本。他在我國密碼研究領域具有開創之舉。

1930 年10 月中原戰爭結束後,溫毓慶的密碼研究正處巔峰時期,但他本人因思慮過度,患上了嚴重的失眠症,健康狀況堪憂。同時也因本性及所學不適應於官場,欲急流勇退重返大學任教。但在宋子文的極力挽留之下未能如願,後轉任交通部電政司司長。

被任命為電政司長後,鑑於日本軍國主義侵華野心已日益顯露,溫毓慶出於愛國赤誠和學者本性,著手研究日本密碼。1935 年初,開始蒐集日本外交密電。經過偵獲東京專臺與中國及東南亞各地使、領館的密電,慢慢地可以破譯其中簡單的事務性密電,進而破譯了日本外交電報中更深一層次的密電。為了更好地開展破譯工作,溫毓慶在南京建立了一座偵收日本外交電報的電臺,建立“密電檢電檢譯所”,並遴選技術優秀的報務員和外語、數理學識出類拔萃的研究人員參加到對日的“密碼戰”中來,專門研究密碼破譯技術。4 月底,密電檢電檢譯所先後完成日本外交密電“五碼英文字母”和“子元音拼列”基本密碼的破譯工作,這兩部密碼均系日本外務省與各使、領館使用的高級外交密電密碼。後又針對日本外務省在東京對外電訊附設專臺所拍發外交密電加以偵收,進行研究並掌握了其發報規律和特點。“抗戰”開始後,日本外交密電密碼破譯難度不斷攀升,溫毓慶攻克了一個又一個難題,跟進破譯日本外務省的密電,進而破譯了日本海軍、空軍等作戰系統的密電,為當時國內的抗戰大業貢獻頗多。

5 結束語

20 世紀20 年代的中國高等物理教育正處在創建時期,溫毓慶是這個時期作出了奠基性貢獻的物理學家之一。1921 年回國時,他是當時中國高等物理教育界僅有的幾位海歸物理學博士之一。他只用6 年時間就先後獲得哈佛大學的學士、碩士和博士學位,1921 年任清華大學教授時年僅26 歲。溫毓慶先後任教於清華大學、北京大學、北洋大學、交通大學等學校。在北京大學物理系,他為無線電等電學相關課程的開設、實驗室建設和實驗課程開設等方面作出了貢獻。

無線電是溫毓慶的學術專業,他是中國最早從事無線電物理學研究的學者之一,他參與主持上海真如無線電國際電臺的建設,為我國獨立自主地開展無線電國際通信事業作出了奠基性貢獻。

對電報密碼的破譯,溫毓慶從業餘愛好開始步入研究,由於其作為學者的視野和才華,他逐漸掌握了初步的破譯方法,開創了我國密碼學研究領域,又以掌管全國無線電事務的便利條件,大膽實踐和應用,培養了密碼破譯人才,併成功破譯加密級別越來越高的電報,獲得重要的經濟、政治、軍事信息。溫毓慶是一位有愛國情懷的學者,他艱難開創了我國的密電破譯事業,但為擺脫權利鬥爭的漩渦,遺憾地放棄了學術研究並選擇隱居,再也未能投身鍾愛的教育事業,這不能不說是一種遺憾。

致謝感謝戴念祖先生提議本文選題、審閱全文並提出寶貴意見。

本文選自《物理》2017年第4期

十大熱門文章

END

物理學家溫毓慶的經歷與成就

更多精彩文章,請關注微信號:cpsjournals

物理學家溫毓慶的經歷與成就

長按指紋 > 識別圖中二維碼 > 添加關注

相關推薦

推薦中...