桂質廷

桂質廷，祖籍湖北省武昌青山（今武漢市青山區），1895年1月9日生於湖北省江陵縣沙市鎮（今沙市市）一個基督教神職人員家庭。父親是沙市聖公會會長兼教會小學校長。桂質廷幼年即受過洗禮，教名保羅（Paul）。他先在沙市讀小學，隨後到宜昌美華書院讀書4年，相當於如今的高小至初中。因為他是神職人員子弟，可以免費進入教會學校，所以1909年到上海，先在聖約翰讀中學，以後又進入大學讀了兩年。1911年，他父親去世，家庭境遇困難。他原想停學就業，但其母認為家中只此一子，堅決要他繼續上學。於是變賣家中部分衣物，並得到在上海做家庭教師的姐姐的一些接濟，才得免於輟學。

1912年，桂質廷以總分第一的成績考入北京清華學校高等科文科。因他英文成績很好，畢業後留校擔任了一年中等科英語教員。1914年被保送留美，進入耶魯大學，先學文科，後轉學理科。1917年獲學士學位，隨即進入芝加哥大學讀研究生。

當時正值第一次世界大戰，美國參戰後，芝加哥大學許多物理教員轉入從事與戰爭有關的工作，原有的研究項目多已無法繼續進行。適逢國際青年會徵集華人到法國為挖戰壕的華工服務，桂質廷應徵於1918年5月到達法國。他們這一批從國內和美國應徵的學生共60餘人。他們教華工識字，代寫家信，還做各種生活福利工作。戰爭結束後，他於1919年6月再到美國繼續學習。

他這次進入了康奈爾大學，研究無線電，1920年獲碩士學位。在康奈爾，他結識了美籍華人許海蘭（哥倫比亞大學博士，任教於武漢大學） ^[2]  。1920年，桂質廷先期回國。次年，許海蘭也毅然放棄美國國籍，來到上海與桂質廷結婚。從此他們開始了互助互勉共同獻身祖國科學和教育事業的生涯。

1923年，桂質廷在長沙雅禮大學任教時，由洛克菲勒基金獎學金資助，再次到美國普林斯頓大學深造。在該校，他曾隨著名物理學家K．T．康普頓（Compton）研究氣體放電和紫外光譜，於1925年獲得博士學位。其論文《在氫、氮和氫、汞、氮混合氣中的低壓電弧的特性和光譜》發表於1925年美國《物理評價》上。

1925年桂質廷學成回國。此後，他在多所高等學校工作了37年：32歲受聘為教授，33歲擔任物理系主任，40年代初期成為部聘教授，連續主持華中大學和武漢大學物理系與理學院多年，並受聘為國際學術期刊Jowrnal of Geophysical Research的編輯。他為祖國的高等教育事業和高空大氣物理的研究獻出了畢生的精力。

1895年1月9日 出生於湖北省江陵縣。

1911—1912年 在上海聖約翰大學學習。

1912—1913年 就讀於北京清華學校高等科文科。

1914—1917年 就讀於美國耶魯大學，獲學士學位。

1917—1918年 美國芝加哥大學研究生。

1919—1920年 美國康奈爾大學研究生，獲碩士學位。

1920—1922年 任北京協和醫學院助教。

1922—1923年 任長沙雅禮大學講師。

1923—1925年 在美國普林斯頓大學讀研究生，獲博士學位。

1925—1927年 任長沙雅禮大學副教授。

1927—1928年 任瀋陽東北大學教授。

1928—1930年 任上海滬江大學教授、物理系主任。

1930—1939年 任武昌華中大學教授、理學院院長兼物理系主任。

1939—1961年 任武漢大學教授，並曾任理學院院長、物理系主任等職。

1961年10月 逝世於武漢。

1 Kwei C T（桂質廷）．Characteristics and spectra of low voltage arcs inH2，N2，and in Mixtures of H2 with Hg and N2．Phys．Rev．，1925，26：535—560．

2 Brown F C，Kwei C T．Results of magnetic observations in north Chi－na．中國物理學報，1933，1（1）：91—94．

3 Kwei C T，Tao S C（陶士珍）．Experiment on the dielectric constantsof tung oil．Lingnan J of Science（嶺南大學自然科學學報），1933，12：93—100．

4 Kwei C T．Some evidences of the dependence diurnal variation of mag－netie disturbance in the polar latitudes on longitude．Terr Mag and AtmElec，1936，41（3）：57．

5 Hsu T Y（許宗嶽），Kwei C T．The polariation and electric moment ofTug oil．中國化學學報，1936，（4）：105—106．

6 Sung P L，K wei C T．Ionspheric measurement at Central China College，Wuchang，China October l937 to June 1938．Terr Mag and Atm Elec，December 1938，43（4）：453—461．

7 Kwei Chi－Ting．The status of Physics in China．American Journal ofPhysics，1944，12（1）：13—18．

8 桂質廷，梁百先，莫紀華，周煒．一九四八年五月九日日食與武昌上空F－2層所受之影響。中國物理學報，1951，8（3）：195—206．

9 桂質廷，王燊．地磁極光及電離層．北京：科學出版社，1957．

10 桂質廷．磁靜日Sq電流系統對於電離層E層的影響．武漢大學自然科學學報，1960，（4）：1—8．

11 桂質廷．地磁及電離層電波傳播．武漢：武漢大學出版社，1986．

桂質廷在大學執教40年，為國家培育了一代又一代的專門人才。他教授過普通物理學、電磁學、光學、無線電、近代物理等課程，備課認真，講授親切、生動。他每堂課先用中文一字一句地將講授大綱在卡片上逐條列出，然後親自和助手準備演示實驗與講解圖表。

他對待學生和藹可親，作風民主。他提倡自學，鼓勵深入思考鑽研。他在課堂上宣佈：如果有誰感到講授內容不能滿足需要，可以從後面退出。建國初期，高等學校採用蘇聯的教學大綱，基礎理論課程內容比前大為加重。一些新任課的青年教師反映過去學少了，很多內容不熟悉，要求為他們補課。他耐心地以身説法開導這些教師應在工作中學，邊幹邊學。他自己也正是這樣身體力行的。近60歲的高齡時，仍參加俄文學習，和學生一樣跟班聽蘇聯專家的講學，從不缺課，為青年教師做出了榜樣。

桂質廷是一位實驗物理學家，他一生主要成就都與實驗觀測分不開。對於實驗室，他很有感情，即使擔任系主任、院長等職務，有繁忙的教學、行政任務，仍經常進實驗室去工作。動手是他的樂趣，家中的書桌後面，有一塊工具板，整整齊齊地排放着一套常用工具。他對自己的研究助手和學生，特別注意實驗技能的培養，親自指導新型設備的試製、安裝和調整。在他的日記上，可以找到當時做實驗情況的一些記載。他曾經説過：“我和系內一些同事的感情，是在實驗室修儀器中建立的。”他經常強調用儀器不能一味貪新、貪精、貪洋，要物盡其用，要學會正確地選擇與使用儀器。

他是地球物理專家，卻鼓勵學生不必一定跟着自己的腳步前進。40年代他指導自己的第一個研究生時，就為該生指出了兩個可供選擇的研究方向。一是自己從事研究的電離層物理；另一是生物物理。當時，生物物理還處於萌芽階段，他竟高瞻遠矚，預見到它將會來臨的蓬勃發展。另外，如哨聲傳播問題，他在40年代就給予了密切注意。這些都證明了他在科學上的遠見卓識。

1960年，桂質廷開始編寫《地磁及電離層電波傳播》一書，可惜他當時的身體條件已不太好，只能在病牀上完成初稿，不久就與世長辭了。他這部遺著，到1985年才由他的學生們整理出版。

中國古代對於地磁的知識處於世界領先地位，史書上有不少記載。然而對於地磁常量的測量，中國卻落在外人之後。從清朝末年起，陸續有俄國人、日本人、德國人、美國人及法國人在中國境內做過地磁普測，卻沒有中國人主持過這項工作。1931年，桂質廷獲得卡內基研究院地磁部的資助，利用學校假期，在華北、華南、華西等地區進行地磁巡測，到1935年，共測了94個點。華北地區的測量結果，發表在1933年出版的《中國物理學報》第1卷第1期上。這是中國人首次巡測自己國境內的地磁常量。

地磁場的變化與電離層的電流密切相關。桂質廷於1935—1936年在卡內基研究院地磁部作短期研究時，就考慮在中國進行電離層探測的計劃。1936年，中央研究院物理研究所觀測了電離層電子濃度對日偏食的依賴關係。這是中國最早的電離層研究成果。這次的三位觀測者之一，就是桂質廷的學生梁百先。稍後，桂質廷與他的學生宋百廉一道，在武昌華中大學校園內，開始常規的電離層垂直探測。當時正是抗日戰爭時期，武漢時遭空襲，工作條件十分困難，他們盡最大努力，取得了從1937年10月至1938年6月共9個月的探測記錄。這是中國首次對電離層的常規觀測研究。這項研究取得了兩項突破性成果：一項是桂質廷與美國科學家H．G．Booker幾乎同時注意並報道的“擴展F層”的重要現象；另一項是桂質廷發現武漢地區F2層臨界頻率明顯超過了按緯度分佈的預期值。後來他將這一現象歸結為“經度效應”，實際上即是E．V．愛潑頓和梁百先在1947年所總結的電離層赤道異常現象。

1943年桂質廷作為中國知名學者被派出訪美國。在美期間，他一手促成武漢大學與美國標準局合作研究電離層的計劃，並於1945年回國時與許宗嶽教授一道帶回一台DTM－CIW3型的半自動電離層垂測儀。1946年元旦零時在四川樂山武漢大學戰時校址開始正式觀測，武漢大學遊離層實驗室也由此創建。

抗日戰爭勝利後，武漢大學由樂山遷回武昌。1946年8月20日，遊離層實驗室在武昌恢復觀測。桂質廷帶領梁百先、許宗嶽等物理系和電機系的部分教師與研究生做了大量的觀測、分析和研究工作，並與全球數十個觀測台站進行資料和成果的交流。從此，中國早期研究電離層的一支基本隊伍便初步形成。在桂質廷的領導下，短短几年，遊離層實驗室在F2層臨界頻率的地磁控制現象、F2層的出現規律、日食的電離層效應等方面的研究，都處於當時國際前沿。1949年桂質廷受聘為Jowrnal of GephysicalResearch這一國際著名學術期刊的編輯，是該刊編輯中第一位中國學者。

中華人民共和國成立後，桂質廷在武漢大學開創的電離層研究工作不斷得到發展。1955年武漢大學設立電離層及電波傳播專業，並恢復招收研究生。1978年發展成為空間物理系和電波傳播及空間物理研究所。為了準備參加國際地球物理年，1956年武漢大學與中國科學院地球物理研究所合作，在校園內建立地球物理觀象台（現屬中國科學院武漢物理研究所），桂質廷受聘為地球物理所兼職研究員。1960年武漢大學又建立了黃陂試驗站。從此人才輩出，碩果累累，無不凝聚着桂質廷等前輩學者的心血。

桂質廷出生於中國滿目瘡痍的時代，他的學習和工作經歷，家庭和社會關係，都與海外，尤其是美國有密切的聯繫。在他一生中，隨時隨地都表露出一片愛國之心和報國之志。

他留學時棄文就理，以期“科學救國”。在法國以一同盟國公民的身份，為廣大華工熱心服務。1919年，“五四”運動的熱潮傳到美國，康奈爾大學的中國留學生召開了座談會。桂質廷在會上含淚慷慨陳詞，提出挽救祖國責無旁貸。一次，有位白種人朋友稱讚他的研究才能，説他“和白人一樣白”，他立即聲稱自己是“像黃種人一樣黃”。

他從事的科研工作，都具有中國的特點。地磁巡測和電離層的研究，體現了中國的地域特徵。他一度從事測定介電常數的工作，也將對象選定為當時中國大宗出口的特產——桐油。1942年4月在成都舉行的中國物理學會第10屆年會四川分會上，他和他的同事報告了兩篇測定石油和潤滑油的介電常數的論文。他長期在教會學校和國外學習，對中國古代書籍接觸不多。但在30年代研究地磁時，親自翻閲資料，查找中國古代在地磁方面的成就。這些在他的日記和遺著中都有所反映。

根據美國法律，許海蘭和桂質廷結婚後，就算自動放棄了美國國籍，然而經過一定的程序，是可以恢復美籍的。但是，他們夫婦相互勉勵，無論經受什麼樣的困苦與坎坷，決不動搖作為中國人的尊嚴。他們這樣的高風亮節，終生不渝。解放戰爭後期，有美國朋友來信勸桂質廷出國，併為他找到了工作，他回信謝絕，堅持留在國內，迎接中華人民共和國的誕生。抗美援朝時期，桂質廷夫婦堅持讓留在國內的女兒參軍。1978年許海蘭出國探親，不顧海外四代93名親屬的挽留，以八旬高齡，毅然返國。

桂質廷在1912-1949年時期，從未參加過任何政治團體，即使當年國民黨施加壓力要求各院院長加入國民黨，他也堅決拒絕。然而，在中華人民共和國成立不久的1956年，加入了九三學社，並擔任過該社武漢市委員會的副主任委員。

桂質廷積極參加了早期中國物理學會的活動。他是1943—1945年間中國物理學會理事（共有理事12人），在此前後他還任學會的監事、名詞審查委員會副主任委員和學報委員會委員等職。

為了紀念這位全國知名、有一定國際影響的物理學家，武漢大學和九三學社武漢市委員會於1985年1月9至15日，舉行大會隆重紀念他90誕辰，同時設立了武漢大學“桂質廷獎學金”，出版了他的遺著。 ^[3]