中国“氢弹之父”于敏(上)
钱三强在谈到于敏时说:“于敏填补了我国原子核理论的空白。”
彭桓武称赞道:“原子核理论是于敏自己在国内搞的,他是开创性的,是出类拔萃的人,是国际一流的科学家。”
“国产的土专家一号”
于敏是一个神秘人物,曾经“隐身”三十年之久,直到1988年他的名字才得以解禁。1999年9月18日,在中央军委表彰为研制“两弹一星”做出突出贡献的科技专家大会上,他第一个被授予“两弹一星功勋奖章”,并代表科学家发了言。
由于保密的原因,这位核物理学家、中国科学院院士的著述多未公开发表,连他的妻子都说:“没想到老于是搞这么高级的秘密工作的。”不过他的杰出贡献仍有蛛丝马迹可寻,原中顾委常委、国务委员张劲夫在《请历史记住他们——关于中国科学院与“两弹一星”的回忆》中提到,“研制氢弹工作主要是于敏他们做的,方案是于敏提的,也得过大奖”。在《中国军事百科全书——核武器分册》中,“于敏”的条目下写着:“在氢弹原理突破中起了关键作用。”
1926年8月16日,于敏生于河北省宁河县芦台镇(今属天津市)。他父亲当时是天津的一位小职员。于敏的青少年时代是在抗日战争时期的沦陷区度过的,童年亡国奴的屈辱生活给他留下惨痛的记忆。他在天津耀华中学念高中时,以门门功课第一闻名全校。1944年,于敏考进了北大工学院机电系,仍是出类拔萃的学生。一次进行数学考试,题目出得很难,就连数学系学习最好的一个学生也才得60 分,惟独学物理的于敏却得了 100 分。
但上学后于敏发现,因为是工学院,老师只是把知识告诉学生会用就行了,根本不告诉学生根源。而他却偏偏喜欢沉浸在“纯粹”的理论之中,高深的物理学像一块巨大的磁石吸引着他。1946年于敏转到理学院物理系,并将自己的专业方向定为理论物理。他在理论物理方面的天赋很快展现出来,并以惊人的记忆力和领悟力赢得教授们的欣赏。1949年于敏本科毕业,考取了张宗遂先生的研究生。张先生病后,胡宁教授担负起指导之责。在两位先生的悉心教导下,1951年于敏以优异的成绩毕业。不久,他被慧眼识才的钱三强、彭桓武调到中科院近代物理研究所。这个所1950年才成立,由钱三强任所长,王淦昌和彭桓武任副所长。
1957年,以朝永振一郎(后获诺贝尔物理奖)为团长的日本原子核物理和场论方面的访华代表团来华访问,年轻的于敏参加了接待。于敏的才华给对方留下了深刻印象。他们回国后,发表文章称于敏为中国的“国产土专家一号”。对此于敏有自己的见解,他说:“‘土专家’不足为法。科学需要开放,应该学习西方先进的科学技术。只有在大的学术气氛中,互相启发,才利于人才的成长。现在的环境已有很好的条件了。”
提前进入氢弹研究
于敏调到近代物理研究所,一头扎进了文献堆,几乎阅读了全部有关文献。他一方面扎扎实实地学习核物理的基础理论,一方面非常重视物理实验,了解相关物理实验的内容,分析相关的物理现象,去伪存真,总结有关的物理规律。后来与于敏共事的科技人员,发现他对相关的物理实验总是了如指掌,无不感到十分惊讶和佩服。著名实验核物理学家王淦昌后来说:“我所接触的我国理论物理学家中最重视物理实验的人是于敏。”由于理论研究的需要,不久在近代物理所成立了理论研究组。于敏被分到了这个组,由彭桓武兼任组长,胡宁是兼职研究员,全组共 8 个人,除彭桓武,胡宁和于敏外,还有朱洪元,邓稼先,黄祖洽,金星南和殷鹏程。后来这个组有 6 位当了科学院院士。于敏是这个组里年龄最小,资格最浅的。于敏与这么多卓有成就的学者在一起工作,对他一生的科研工作影响匪浅。
对于于敏的刻苦学习精神和良好的调研习惯,彭桓武倍加赞赏,说“真正钻进去了的只有于敏”。于敏和邓稼先担负着原子核理论方面的研究任务,但因邓稼先肩负许多领导职务,这个任务实际上主要落在了于敏的肩上。于敏深感自己责任的重大。为了不负重托,他对所有能找到的相关文献都要浏览或精读,苦苦地思索着一切有价值的东西。就这样,他很快就钻到了原子核物理发展的前沿,发表了多篇颇有份量的论文。
于敏在科研中有一种特殊的本领,就是善于抓物理本质的东西。他在听报告或学术讨论时很少记笔记,总是在那里用心地听,用心地思考,即使偶尔记点什么,也只是扼要地记些画龙点睛的东西。然而,他对数学公式和有关的数据记得却非常清楚,复杂的数学表达式经他一指点,就变成了一幅幅生动的描写物理过程的图像。关键的数据他脱口而出,决不会记错。于敏在原子核理论研究领域辛勤地耕耘了十几年。先后发表论文,著作和译著二十多篇册,在中国物理学界名闻遐迩。他与杨立铭教授合著的《原子核理论讲义》成为我国第一部原子核理论专著。钱三强在谈到中国原子核科学的发展时, 曾说:“于敏填补了我国原子核理论的空白。”彭桓武也赞赏他说:“原子核理论是于敏自己在国内搞的, 他是开创性的, 是出类拨萃的人, 是国际一流的科学家。”
在我国研制第一枚原子弹尚未成功时,有关部门就已做出部署,要求氢弹的理论探索先行一步。为什么提前研究氢弹?原来,原子弹和氢弹有很大差别,氢弹是利用原子弹爆炸的能量点燃氘、氚等轻核的自持聚变反应,瞬间释放巨大能量,又称聚变弹或热核弹。氢弹的威力要大得多。1960年底,钱三强找于敏谈话,让他参加氢弹原理研究,于敏毫不犹豫地答应了。在钱三强的组织下,以于敏等为主的一群年轻科学工作者,悄悄地开始了氢弹技术的理论探索。他的一位老同事对记者说,这次从基础研究转向氢弹研究工作,对于敏个人而言,是很大的损失。于敏生性喜欢做基础研究,当时已经很有成绩,而核武器研究不仅任务重,集体性强,而且意味着他必须放弃光明的学术前途,隐姓埋名,长年奔波。
于敏开始涉足深奥的核理论研究工作。当时国内很少有人熟悉原子能理论,是钱三强、王淦昌、彭桓武和于敏等创建了新中国第一个核科学技术研究基地。于敏没有出过国,在研制核武器的权威物理学家中,他几乎是惟一一个未曾留过学的人,但是这并没有妨碍他站到世界科技的高峰。于敏几乎从一张白纸开始,他拼命学习,拼命地汲取国外的信息,在当时遭受重重封锁的情况下,他只有依靠自己的勤奋,举一反三进行理论探索。
尽管于敏有着雄厚的理论基础,有着广博的知识,可是,对于氢弹这样复杂的系统,仍感到陌生。从哪入手呢?于敏经过认真思索,觉得还得从氢弹理论的最基础部分开始摸索。他一方面自己亲自做课题,推导方程,做物理粗估,构造物理模型,做解析解;另一方面给年轻人讲课,辅导他们做课题,不分昼夜,不懈攻关。有一次,他们看到国外报道了一个重要元素的新的截面数据。这个数据太理想了,高得简直有点令人吃惊,如果实验数据是对的,将对热核反应大有好处。但是,这个数据是真的吗?会不会实验有误或故意报错,将你引入歧途?鉴别这个数据的真伪,一般只有重复做这个实验。但这要花掉大笔资金,而且需要二三年时间。这值得吗?一时议论纷纷,莫衷一是。于敏对这个数据也甚为怀疑。他昼夜分析论证和计算, 决心搞清楚它的对错。一天深夜,他辗转反侧,不能入眠。突然,他一跃而起,高兴得拉住妻子的手说:“我搞清楚了!”妻子不解地问“什么搞清楚了”?他说:“三言两语也说不清楚。今天我得提前上班,请早点起来给我做早饭。”
第二天,于敏早早到了办公室,对自己的推导和计算再次进行了缜密的思考和检查,上班后给同事们做了一个报告。他从核反应的基本理论出发,分析了各种物理因素,抓住该问题的主要物理机制,依据布莱特—魏格纳公式进行了详尽的推导,最后,高度自信地宣布:外国报道的数据是错误的,完全没必要花费那么多人力,物力和时间去重复那个实验。于敏一锤定音,再无人相信这个数据。后来,外刊报道,国外有人做了那个实验,证明原来报道的那个数据是错的。
氢弹要实现核燃烧,单靠理论解析研究是远远不够的,必须要创造高温密度的等离子体状态,来摸清它的现象和规律,而做到这点,必须靠电子计算机进行定量或半定量的数值模拟研究。当时,全国最好的一台计算机是104 机,运算速度每秒只有一万次,而且每周只能给提供十几个机时。如此小的计算机,每周十几个机时,在现在看来,要研究热核材料燃烧的有关现象和规律,简直是不可想象的!然而,他们硬是靠这笨玩艺,经过 4 年时间的团结协作和艰苦拼搏,解决了一系列有关热核材料燃烧的应用基础问题, 为最终突破氢弹原理打下了坚实基础。
于敏记忆力惊人,他领导下的工作组人手一把计算尺,废寝忘食地计算。一篇又一篇的论文交到了钱三强的手里,一个又一个未知的领域被攻克。四年中,于敏、黄祖洽等科技人员提出研究成果报告69篇,对氢弹的许多基本现象和规律有了深刻的认识。
计划中的氢弹的研制速度是力争 1968 年研制出高标准和高当量的氢弹装置,并明确提出装置的标的为 1100(即威力达到 100 万吨 TNT 炸药当量)。二机部党组又调集三十多人,集中力量进行氢弹攻关。于敏被任命为理论部副主任。为了突破氢弹原理,理论部分兵作战,多路探索。于敏作为学科带头人,带领各室人员分别攻关夺隘。他经常深入到研究室,或指导大家进行研究,给大家讲课,或自己埋头看纸带,分析计算结果,抓物理实质,掌握研究进展和科研方向,发现问题和及时解决问题。大家密切配合,通力合作,“八仙过海,各显神通”。在他的带领下,大家的学术思想非常活跃,遇到难题,大家畅所欲言,各抒己见,民主气氛十分浓厚。每个人都在不声不响地克服困难,忘我地工作,苦苦地探索。
于敏处处身先士卒,真可谓是寝不安席,食不甘味。有的时候,妻子为了让他换换脑筋,硬拉着他去逛公园,可他满脑子都是学术问题,老是跟不上趟。有时一转眼人不见了,一找原来到了幽静地方独自看书去了。有的时候,他帮妻子洗衣服,一盆一盆地往洗衣机里加水,口中念念有词地计着数,谁知,倒了半天,衣缸里水却不见涨,一看,原来没有关排水阀。弄得妻子啼笑皆非。像这样的事,不胜枚举。“苍天不负有心人”,在邓稼先和周光召的领导和组织下,在于敏的直接指导和率领下,硬是靠大家这种锲而不舍的精神,攻克了一个又一个难关,终于解决了一系列最为关键性的问题,取得了氢弹原理的重大突破。
为了尽快地设计出百万吨 TNT 当量的核弹,1965 年 9 月下旬,39 岁的于敏带领 13 室 4 个组的科学工作者前往上海华东计算机研究所,利用该所的 J501 机(运算速度每秒 5 万次),夜以继日地对加强型原子弹模型进行优化设计。这次优化设计的目的,就是要通过热核材料的燃烧,尽可能把原子弹的威力提高到百万吨 TNT 当量。于敏对那堆积如山,布满数以万计蝇头小字的纸带, 都要亲自审阅。他检查物理图象,分析计算结果,解决疑难问题,一看就是几个小时,常常连饭都顾不上吃。
在于敏的影响带动下,参加执行任务的年轻人个个热情高涨,干劲冲天,恨不得马上就把百万吨当量加强型的原子弹设计出来。但是,计算结果却老是不理想,威力总是上不去。一时间,大家陷入了困惑,情绪有些低沉。怎么办?为了提高大家的业务水平,鼓舞士气,于敏决定给他们做系列学术报告。他选择了一些典型的计算结果,结合物理粗估,对辐射流体力学,内爆动力学,中子物理和热核反应动力学等有关现象和规律进行了系统分析,给年轻人详细地讲解有关的物理和各个阶段的特征物理量,教他们学会如何分析计算结果,抓物理实质。于敏的学术报告内容全面、系统,分析详尽、透彻,而且推理严密,语言简洁,表
达力强,无懈可击。好多设想新奇、独特,出人意料。大家听了,茅塞顿开,都说:“听老于的报告,真是一种享受!”
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