李耀邦

中国物理学会最早的会员之一

李耀邦，中国近代物理学史上最早出国学习物理学并获得哲学博士学位者之一。以密立根方法测定了固体粒子带电电荷的绝对值，对于测定并证实基本电荷做出了贡献。是中国物理学会最早的会员之一，积极、热心地支持了物理学事业的发展。

人物简历

1884年12月9日　生于广东省番禺。

1914年　获美国芝加哥大学哲学博士学位。

1915—1917年　任南京高等师范学校教授。

1917—？年　任基督教青年会全国协会副总干事。

20年代后期—约1940年，从商。

约1940年逝世。（卒月、日不详）

生平概况

李耀邦，1884年12月9日生于广东省番禺。大约1903年获广东基督教会资助赴美留学，曾入芝加哥大学攻读物理学，后随密立根深造。在密立根教授指导下，以测定基本电荷的数值于1914年获芝加哥大学哲学博士学位。后任芝加哥大学研究助理一年。1915年回国后，曾任南京高等师范学校教授。1917年离开教育界，转入宗教领域，在天津任基督教青年会全国协会副总干事多年，曾多次在基督教会中作科学讲演，并由该会特派赴欧美作工艺调查。20年代后期又从商，曾任实业部上海商品检验局生丝检定处技师。30年代初，他将自己经商的大部分积蓄用于支持上海私立沪江大学，被选为该校董事会会长。他还是中国物理学会最早的会员之一，作为物理学界前辈曾被特邀参加中国物理学会第一（1932）、二届（1933）会议，热心支持物理学事业。抗日战争爆发后，离沪入川，在西南地区经商，约1940年逝世。 1911—1913年，密立根用油滴法测定了电子的绝对电荷值（e=4．774×10－10e.s.u.），通过改变液滴的大小和压强，他还得出了关于在粘性介质中球粒降落速率的斯托克斯定律的修正项。在密立根教授指导下，李耀邦1914年的博士论文题目是《以密立根的方法利用固体球粒测定e值》。这是李耀邦从1913年夏天开始的为期7个月的工作综述。其检验目的有二：一是以不同于使用液滴的方法，用固体球粒是否能得出e值；二是对于固体球粒和液滴二者，斯托克斯定律的修正项是否相同。

成就

虫胶微粒

李耀邦所用的实验装置和计算方法与密立根的几乎完全相同，只是他用虫胶代替油滴。把仔细过滤过的虫胶的酒精溶液用喷雾器喷入实验容器，酒精挥发之后，便得到了虫胶球粒。在实验容器的下方装一平板电容器，一些虫胶球粒通过上板中间的小孔而落入电容器极板之间，在这里，由于粒子带电荷，并通过给电容器平板施以足够并适当的正负号电场，粒子就会由于电力抵消其本身重力作用而被向上拉。由斯托克斯定律计算粘性介质中固体球粒所受到的向上作用力，并且反复改变给定粒子的电荷，就可以通过实验仪器测定该粒子向上运动的各种速度值。但是，当粒子的尺度与气体分子的平均自由程相

当时，斯托克斯定律并不适用，而必须对它作出修正，才能在运用该定律时得到准确的粒子向上运动的速度。当这一速度值准确测定后，粒子所带的基本电荷或其倍数就可以通过计算而得。在实验中，李耀邦所以采用虫胶，而不用硫、蜡或石蜡，是因为虫胶溶液可以调之极稀，从而制成极小的微粒；又不必加热，可在喷雾时保持液态；酒精极易挥发，虫胶微粒可在实验容器内以极短时间达到一个恒定值。

测定电荷

李耀邦先在一个大气压下测量了19个粒子，实验容器不盖紧，空气是否干燥也不考虑。尔后，又在保持干燥的密闭容器里，观测了39个粒子，容器压强从1个大气压到9．65cmHg柱之间变化。先后对这58个粒子的观测，得到e的平均值为e=4．764×10－10e。.s.u.这个数值与密立根用油滴法测得的e值之差在0．2%以内，而比后来的公认值少0．8%。另外，李耀邦还得到，无论对于固体球粒还是液滴，斯托克斯定律的修正项都相同，只是其常数A对于固体粒子要比液滴大20%左右。李耀邦对此作了解释，认为这是由于油滴和空气之间的滑移系数与固体粒子和空气之间的滑移系数不同的缘故。在李耀邦取得以上结果的前一年，朱尔斯·鲁通过测量硫的球粒先在空气中后在液体中的降落速率，也得到斯托克斯定律修正项的A值。不过，他总共只观测了5个球粒，使用了一只只能读到0．2秒的秒表，其可能产生的误差足足包含他试图确定的常数的整个值。而鲁用密立根方法以硫的球粒确定e值，不仅只观测了8个粒子，而且是在其不准确的A值基础上作出的。鲁测得e=4．17×10－10e.s.u.，其精确性比密立根的油滴实验和李耀邦的球粒实验都相差太大。

李耀邦作为密立根的学生，时值密立根油滴实验的重要时刻。在密立根油滴实验发表之后，他以7个月的时间综述测定基本电荷的工作，并将油滴实验发展到球粒，极大地支持了密立根油滴实验的结果，对测定并证实基本电荷做出了贡献。

在物理学史上，确定电子的荷质比，进而测定电子的绝对电荷值，是一件极有意义的工作。1890年斯通尼最早提出“电子”一词表示基本电荷的载体。汤姆孙、勒纳和威耳逊等人曾以阴极射线管、气体云室证实电子的存在，并测定了电子的荷质比。但此时一部分物理学家和哲学家都持怀疑态度，像门捷列夫这样伟大的科学家，直到临终时还否认电子的存在。1913年，密立根以闻名的油滴实验再次证实电子的存在，并在绝对意义下测定了电子的电荷值，但是，这一工作只限于气体和液体，还不能证明基本电荷的普遍存在。紧接着，在密立根指导下的李耀邦的工作，表明在固体中基本电荷也不例外，电子的普遍存在从此得到令人信服的证明，也加深了密立根工作的意义。

物理学发展

在中国知识界中，极少有人知道李耀邦的名字，却极少有人不知道李政道的名字。李耀邦与李政道两人之间并没有亲缘、地缘和业缘的关系。但他们都是物理学家，有份“学缘”。在湖南教育出版社出版、戴念祖主编的《20世纪上半叶中国物理学论文集粹》（下简称《集粹》）一书中，始以李耀邦开篇，终以李政道收篇。全书按作者的生年排序，一共收进105位物理学家的180余篇论文，宛如一条展示中国近代物理学兴起与发展的彩色斑斓的有序谱带，李耀邦与李政道，就在这谱带的两端。生逢中国社会急剧变革的年代，于本世纪初负笈大洋彼岸，有幸于芝加哥大学师从密立根教授（1923年诺贝尔奖得主），写出了《以密立根的方法利用固体球粒测定e值》的论文。其行也早，其行也速，其行也孤独，回国后竟未能在科学的道路上坚持走下去。然而，在他之后，中国的物理学家却如潮涌浪逐，至三十年代，中国大学的物理学教育已相当发达，并已形成了若干研究重心，青年学子人才辈出。当李耀邦谢世时，李政道即将迈进浙江大学的门坎，几年后转入西南联大，经吴大猷教授的指点和举荐，1946年到了李耀邦当年受业的芝加哥大学，又是在一位国际物理学大师，费米（1938年诺贝尔奖得主）的指导下获博士学位。接着他与杨振宁合作，提出了在弱相互作用中宇称不守恒，得到吴健雄小组的实验证实，于1957年获得诺贝尔物理学奖。他在回首当年时动情地说：“我1946年去美国之前，是在浙江大学和西南联大打基础，物理已经读得相当全了。去美国之后，主要是做研究工作。我得诺贝尔奖时，还不是美国公民，在当时获诺贝尔奖的名单中，我跟杨振宁都是中国人！”

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