侯新杰 邵夢迎

(河南師范大學物理與材料科學學院,河南 新鄉(xiāng) 453007)

·物理學家與物理學史·

于敏:獻身中國氫彈事業(yè)的核物理學家

侯新杰 邵夢迎

(河南師范大學物理與材料科學學院,河南 新鄉(xiāng) 453007)

介紹了于敏的求學經歷、隱性埋名改變研究方向和突破氫彈原理的歷程、以及他鞠躬盡瘁獻身祖國核武器事業(yè)的動人事跡．

核理論;氫彈原理;氫彈試驗;核武器

1967年6月17日,伴隨著羅布泊沙漠腹地上空的一聲驚天巨響,我國的第一顆氫彈爆炸,成功地震懾了西方各國,深刻地影響著當今世界的格局．然而,被譽為“中國氫彈之父”的于敏,卻由于核事業(yè)的特殊性甘心“隱身”30年．1988年,他的名字才被解禁,但仍然鮮少出現于報端．2014年獲得國家最高科學技術獎使于敏先生回到了大眾的視野,也使更多人認識了這位國之巨匠．讓我們通過此文回顧于敏的科研歷程和動人事跡．

1 出身寒門難擋報國赤子心

1926年,于敏出生在河北寧河縣蘆臺鎮(zhèn)(現天津市)的一個普通家庭,父親是天津市財政局的小職員．于敏排行老二,上面有一個姐姐,下面還有一個妹妹和弟弟,但都不幸夭折．于敏出生的前一年,國父孫中山去世,而后北方開始了軍閥混戰(zhàn)時期,社會動蕩,民不聊生．國弱家窮,一大家人只靠于父一人的微薄工資過活,生活也越來越困難．

少年時代的于敏性格內向,善于思考并且酷愛讀史書,讀書時常常被名著里的古代將領的愛國精神和聰明智慧深深感動．當時于敏親眼目睹日本侵略者的暴行,憂憤之情郁結于胸．自己不像古代將領能上戰(zhàn)場英勇殺敵,想要改變舊中國積貧積弱的面貌,只能好好學習科學知識,將來搞科學研究．從此以后,他矢志不改,立志走科學救國的道路,一直為實現自己的理想抱負奮斗不懈．

于敏在中學期間勤奮好學,成績出類拔萃,老師們都一致認為他是多年未見過的好學生,臨近高中畢業(yè)時,于敏本以為自己還能接著上大學,但沒想到父親突然失業(yè),無力再供他求學深造．幸虧天無絕人之路,同窗好友陳克潛的父親出于愛才之心,為他申請了資助,在各方的幫助下,1944年于敏被北京大學工學院電機系錄取．在工學院學習,老師更強調知識的應用,而于敏喜歡刨根問底、追本溯源的習慣對此并不滿足．于是,1946年于敏轉到理學院物理系,將自己的專業(yè)方向定為理論物理．他在理論物理方而的天賦很快展現出來,并以驚人的記憶力和領悟力贏得教授們的欣賞．在于敏上學期間還有個令人津津樂道的小插曲．于敏為了打好學習物理的基礎,選修了張禾瑞先生的代數,張先生是出了名的教學嚴謹,對學生要求極其嚴格．一次張先生考試出的題目很刁鉆,數學系“尖子生”才勉強得了60分,唯獨選修的于敏考了100分,師生無不佩服和稱贊．

2 服從祖國需要轉變研究方向

1949年,于敏從大學畢業(yè),留校攻讀研究生,先后師從張宗隧、胡寧兩位先生．在胡寧先生指導下完成了第一篇論文《核子非正常磁矩》．1951年他被慧眼識才的錢三強、彭桓武選中,調到中國科學院近代物理研究所(1958年改稱原子能研究所)任助理研究員,專心從事原子核理論研究．

彼時新中國建立不久,百廢待舉．國家科學規(guī)劃把原子核物理研究列為重點,領導希望于敏從事這一課題的理論研究工作．想到建國初期國家需要原子核理論方面的人才,于敏放棄自己鐘愛的量子場論,欣然服從了國家需要．當時我國在核物理理論研究上幾乎是一片空白,作為早期進入該領域的先行者,于敏克服重重困難,憑著學習上慣有的韌性,經過幾年努力發(fā)表了《關于重原子核的殼理論》、《關于原子核獨立粒子結構的力學基礎》、《一個具有等間隔能譜的費米系統(tǒng)》和《原子核在短程力下的相干效應》等具有國際領先水平的核物理文章,為我國核武器的研制與發(fā)展奠定了基礎．1959年暑假,于敏與北京大學楊立銘教授合作,在成都主辦了我國第一個原子核物理培訓班,出版了我國第一部原子核理論專著《原子核理論講義》,為國家培養(yǎng)了亟需的原子核理論科研人才．

就在于敏在原子核理論研究上將要取得重要進展和豐碩成果的時候,1961年1月,時任第二機械工業(yè)部(簡稱二機部)副部長的錢三強找于敏談話,向他傳達了上級任命他為“輕核理論組”副組長、領導開展氫彈理論預先研究的決定．氫彈是基于輕原子核的熱核反應而制成的,比原子彈的威力更大,各核國家都把氫彈的制造技術列為國家的最高機密．面對這個艱巨的任務,于敏先生毫不猶豫地接受了組織的安排,立即停下手中有關原子核理論的基礎研究,全力以赴地投入到氫彈原理的探索之中．在他的科研生涯中,這已是第二次根據國家需要調整自己的專業(yè)方向,從此以后,便與核武器結下不解之緣．然而,氫彈的理論與技術遠比原子彈復雜,它具有高度的綜合性,涉及理論物理、原子物理、核物理、輻射流體力學、等離子體物理、凝聚態(tài)物理、應用數學等眾多學科．于敏雖然基礎理論雄厚,知識面寬,但對于氫彈理論這個研究領域仍感到陌生．而且當時美、蘇兩大國對所有與氫彈相關的技術信息都絕對保密,所以只能靠自己摸索．從1961年到1964年,于敏和黃祖洽、何柞庥一起,領導“輕核理論組”做了大量研究工作,包括氫彈中多種物理過程的探討和研究、氫彈作用原理和可能結構方面的探索．

時代的使命,社會的需要往往決定了一個人的命運和人生道路．于敏這次的學術轉向,對他個人損失很大．搞氫彈研究,不僅任務重,集體性強,而且意味著他必須放棄原本光明的學術前途,轉向絕密的核科研領域,從此隱姓埋名,默默奉獻．多年后于敏在一篇回憶中說:“這次變化,改變決定了我的一生．30年中,我一直深入實際,晝夜思慮,全力以赴．中華民族不欺侮旁人,也決不受旁人欺侮,核武器是一種保障手段．這種樸素民族感情、愛國思想一直是我的精神動力．”[1]

3 “百日會戰(zhàn)”突破氫彈原理

1964年10月16日中國第一枚原子彈爆炸成功．這標志著中國已經掌握了設計制造原子彈的科學技術．研制氫彈的任務更加緊迫了,必須要盡快在氫彈的理論上有所突破．雖然在原子能所的4年時間里,于敏和何柞庥帶領同事們對氫彈的原理做了初步的探索,了解了熱核反應的基本現象,掌握了熱核反應的基本條件,但氫彈畢竟是復雜系統(tǒng),探索過程仍十分艱苦．一條條途徑提出來,經過仔細的討論和計算分析,又一條條地被否定,于敏和同事們始終找不到氫彈原理的突破口．

氫彈理論轉折發(fā)生在1965年,一場創(chuàng)造歷史的上?！卑偃諘?zhàn)“,最終打破僵局．1965年9月27日,于敏作為理論部業(yè)務領導率領部分隊伍去上海華東計算技術研究所開展加強型原子彈優(yōu)化設計．工作剛開始時,大家熱情高漲,都想盡快完成從加強型原子彈到氫彈的設計任務,但無論如何優(yōu)化,計算結果總不理想．于敏便整日都泡在計算機房里,埋頭于堆積如山的紙帶中,仔細分析計算結果．于敏以其敏銳的理論洞察力透過現象抓住了事物的本質,不僅很快找到了加強型原子彈無法進一步優(yōu)化的癥結所在,更進一步發(fā)現了實現氫彈自持熱核燃燒的關鍵之處．值得一提的是當時美國想要通過禁運計算機來遏制我國核事業(yè)的發(fā)展,用于運算的J501計算機,是我國自主研發(fā)的,5萬次每秒的計算速度比美國當年用的要快5倍,在突破氫彈過程中發(fā)揮了非常重要的作用．10月下旬,于敏向在上海出差的全體同志作了系列的”氫彈原理設想“的學術報告．于敏從輻射流體力學、中子擴散和熱核反應動力學的基本方程出發(fā),結合以前的理論探索和最新的計算結果,列舉了實現熱核材料自持燃燒的各種可能途徑,比較了它們的優(yōu)劣利弊,詳盡地論證了實現熱核材料自持燃燒的內因和必要條件,提出了兩級氫彈的原理和構型的設想．聽完于敏的報告,大家都極為興奮,認為經過多年的苦苦探索,終于牽住了”牛鼻子”,抓住了使熱核材料充分燃燒的關鍵因素和創(chuàng)造這些因素的技術途徑．這樣的突破使大家深受鼓舞,熱情高漲,又抓緊完成了一系列系統(tǒng)的工作,發(fā)現了一批重要的物理現象和規(guī)律,終于形成了一套從原理到構型的基本完整的氫彈理論方案.

1966年12月28日,中國進行了氫彈原理試驗,這是一次完美的試驗．試驗結果證明,我國已在原子彈研制成功后僅兩年零兩個月的時間內獨立掌握了氫彈原理．而后理論部經過5個多月的團結協作,完成了全威力氫彈的理論設計任務．1967年6月17日,沉寂的戈壁大漠上空,剎那間升起了一顆極為神奇壯觀的“太陽”,中國第一顆氫彈試驗圓滿成功!從第一顆原子彈到氫彈,我國只用了26個月,速度是世界上最快的,而于敏在其中發(fā)揮了關鍵作用．氫彈爆炸成功后,于敏與鄧稼先、周光召、黃祖洽等理論部領導一起帶領科研隊伍完成了核裝置的理論設計,在提高比威力和核武器生存能力等方面進行了優(yōu)化設計．經過冷、熱試驗證實,該理論設計是成功的．從此,中國擁有了第一代核武器,并開始裝備部隊．[3]

4 殫精竭慮三次與死神擦肩而過

由于長年累月的科研攻關,廢寢忘食,積勞成疾,于敏的健康狀況每況愈下,1969年初,因奔波于北京和大西南之之間,沉重的精神壓力和過度勞累,使得于敏的胃病日益加重,身體瘦得形銷骨立．在首次地下核試驗時,他身體虛弱得連走路都很困難,上臺階要用手提著腿才能邁上去．在做熱核試驗,當于敏被同事們拉到小山岡看火球時,突然臉色蒼白,冷汗淋漓,由于操勞過度和心力交瘁,當場休克昏迷過去……

到了1971年,考慮到于敏的身體狀況,上級準許于敏的妻子留在身邊照顧他．10月的一天深夜,于敏正伏案鉆研,突感身體不適,頭暈眼花,叫醒妻子．孫玉芹見他臉色蠟黃,氣喘叮叮,趕緊將他扶起來,不料,于敏身子一軟,攤倒在地,經醫(yī)生及時搶救,才化險為夷．

出院后,于敏身體還未完全康復,就又全身心的投入到工作中．1973年于敏從綿陽返京途中,在列車上開始便血．回京時,人便昏厥過去,還沒進家門,就直接送進了醫(yī)院,由于搶救及時,才轉危為安．[2]

就是在這樣的身體條件下,于敏也沒有停下科研的腳步．第一代核武器雖然解決了有無問題,但在武器的性能上還亟待提高．為了與運載裝置導彈適配,核裝置還得提高比威力并小型化．只有小型化才能裝上導彈頭,才能機動,只有高比威力才能構成實戰(zhàn)所要求的破壞殺傷力．因此發(fā)展第二代核武器勢在必行．在1980年,于敏被任命為核武器研究院副院長兼核武器理論研究所所長,全面負責領導突破第二代核武器原理．于敏清楚二代核武器的發(fā)展對我國的國防安全的重要性,也深知研制第二代核武器核武器的技術難度．從原理、材料和構型上都要有新的發(fā)展,新的突破,任務的艱巨性是局外人無法想象的．面對這樣重大的國防任務,于敏以其強大的理論功底縝密的思維能力、勇于擔當的精神和強烈的責任心為祖國交出了滿意的答卷,中國在20世紀80年代終于突破了新型初級小型化原理的任務,成功研制出了第二代核武器．與此同時,在于敏的親自指揮下中子彈的試驗也于1988年獲得圓滿成功,我國核武器設計達到了國際先進水平．

5 甘于奉獻的學界楷模

自從擔起研制氫彈重任那天起,于敏不但要隱姓埋名,而且還要遠地奔波,在條件艱苦的環(huán)境里,他憑借信仰、毅力、智慧和心血,孜孜以求,鞠躬盡瘁．可以這么說,為了中國氫彈早日研制成功,于敏不惜付出生命代價．然而有的人對于敏和他的同事們從事的事業(yè)并不理解,認為他們是在制造殺人武器,不人道．對此于敏非常樸素的說了這樣一番話:“中國5000年的歷史都是受外族的侵略,中華民族從來就是非常堅強同時又非常愛好和平．我打心眼里贊成核武器最好都徹底銷毀、完全禁止,但是在50年代,核大國幾次威脅要使用核武器來打我們,要不受人家欺負,就必須打破核壟斷．我國的的核戰(zhàn)略屬于戰(zhàn)略防御性質,我們完全是為了自衛(wèi)．我們承擔不首先使用核武器的義務,不對無核國家或地區(qū)使用核武器,也不會用核武器進行威脅．”[2]

回顧于敏先生的經歷,我們不難發(fā)現于敏先生所處的時代和科研經歷,使他無法像科學工作者通常所做的那樣著書立說,并在所獲得的科學成就上打上個人的標記,個人首先服從于國家的需要,淡薄名利,甘心將自己無私地奉獻給祖國的科學事業(yè)和國防建設．在祖國的核武器事業(yè)中,他是勇敢的先行者之一,與一批老科學家在科學道路上中披荊斬棘,完全靠自己的智慧和毅力走出了一條自主創(chuàng)新之路,給后來者開辟領域,指引道路．著名科學家周光召稱他,“畢生奉獻,學界楷模!”

1 鄭紹唐.氫彈功勛,于敏傳略[J].現代物理知識.2015(02):4.

2 鄭紹唐,曾先才.于敏[M].貴州:貴州人民出版社，2005.05.

3 應陽君,藍可,李華.從理論物理到工程物理——于敏先生的學術生涯與杰出貢獻[J].物理,2015,44(2):88-89.

本文系2017年河南省教師教育課程改革研究重點項目“中學物理校本課程開發(fā)及實施策略研究”的研究成果之一．

2016-12-12)