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“隐身”的国士--记著名核物理学家、“两弹一星”勋章获得者于敏

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人物│Figure【大师风采·2014年度国家最高科学技术奖获奖者】“隐身”的国士——记著名核物理学家、“两弹一星”勋章获得者于敏□ 宋春悦的名字才解禁。1999年,他曾在研制“两弹一星”做出突出贡献的科技专家表彰大会上代表23名“两弹一星”元勋发言。从20世纪60年代起,他投身我国核武器事业,长期领导并参加核武器的理论研究和设计,在氢弹、核武器小型化、中子弹等突破中,均发挥了不可替代的作用,为我国核武器事业做出了不可磨灭的历史性贡献。他还在核武器基础理论发展、核武器发展战略、倡导和推动国防高科技项目等领域贡献卓越。仅在1980—1990年间,他就获得国家科技进步奖特等奖3次、一等奖1次,国家自然科学奖一等奖1次。他就是2014年度国家最高科学技术奖获得者、著名的核物理学家、核武器研究和国防高技术发展的杰出领军人物之一——于敏。 一场改变命运的谈话“二战”后,美帝国主义一直对中国进行核威胁,甚至把核武器摆到中国的大门口。配备着核武于敏器的美国第七舰队在中国沿海晃来晃去,在中国周围建立了一个又一个核基地,其军政头目更是多次邓稼先、周光召、彭桓武、钱学森……他们是扬言要向中国扔核弹。为打破核垄断、核讹诈,20世纪50年代末60年代初,在极端困难的条件下,我国在“自主,自力更生”的方针指引下,勒紧裤腰带,坚定不移地研制原子弹和氢弹。1956年,成立了第三机械工业部(1958年同一时代、同一个伟业中传奇式的人物,在那个物质条件极为匮乏的年代,作出了举世震惊的壮举。他们有一个共同的荣誉:“两弹一星”元勋。与这些如雷贯耳的人物相比,有一个人却显得有些陌生:他曾“隐身”数十年,直到1988年,他38 中国科技奖励CHINA AWARDS FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY改为第二机械工业部,即“二机部”),1958年成立了核武器研究机构——九局(中国工程物理研究院的前身),秘密地调兵遣将,召集了邓稼先、王淦昌、彭桓武、郭永怀、周光召、程开甲等一大批科学家,紧张地开展原子弹的研制工作。氢弹是公认的、在原理和结构上都十分复杂的系统,其理论涉及理论物理、原子物理、核物理、中子物理、辐射输运、辐射流体力学、等离子体物理、凝聚态物理、爆轰物理、应用数学和计算数学等多个学科,核大国对氢弹技术严格保密。考虑到氢弹无论在理论还是制造技术上都比原子弹复杂得多,也困难得多。为了在突破原子弹后,能尽快地突破氢弹,时任二机部的刘杰与副钱三强以战略家的眼光进行部署:在研制原子弹的同时,展开氢弹的理论探索工作,增设“轻核反应装置理论探索组”。于敏,1926年8月16日出生于河北省宁河县芦台镇(今属天津市),18岁考入北京大学工学院,20岁转入理学院,并将专业方向定为理论物理,后在张宗燧、胡宁两位先生的指导下完成研究生论文。1950年,钱三强、王淦昌、彭桓武等远瞩创建了新中国第一个核科学技术研究基地——中科院近代物理研究所。后来,于敏被彭桓武调到了这个所,从事原子核理论物理研究。由于在原子核理论物理研究方面取得的进展,1955年,于敏被授予“全国青年社会主义建设积极分子”称号,次年晋升为副研究员。1961年1月12日,一场谈话改变了35岁的于敏的命运。钱三强把他叫到办公室,非常严肃地对他说:“组织上要安排你参加热核武器原理的研究,你看怎样?”彼时,于敏已经是原子核理论研究领域的一名新秀,他与合作者提出的原子核相干结构模型,填补了我国原子核理论的空白,并与杨立铭编辑出版了我国第一部原子核理论专著《原子核理论讲义》,钱三强、彭桓武对其研究工作赞誉有加。当时,他正带领原子核理论研究小组处在继续攻关取得更大成果的关键时刻,他的研究方向再次面临转变。上一次是受彭桓武影响,从自己的兴趣点基础理论转向国家战略需要的原子核理论。“我毫不犹豫地表示服从分配。决心停下手头的研究,全力以赴转而摸索氢弹原理研究。钱先生的这次谈话,改变了我从事基础研究的夙愿,成为我一生从事核武器研制的开始。”于敏回忆道。国家民族的需要当前,于敏下定决心,欣然接受了时代赋予的使命。百日会战,突破氢弹原理19年10月16日,我国第一颗原子弹成功爆炸,举国欢腾,举世震惊。、周恩来总理明确指示要加快氢弹的研制速度。从1963年起,核武器研究院理论部交出第一个原子弹物理设计方案以后,在彭桓武、邓稼先、周光召的领导下开始了氢弹原理的探索,并在原子弹爆炸成功后,将大部分力量转到氢弹原理的理论研究上。1965年1月,应二机部党组要求,于敏带领小组携带所有资料和科研成果与氢弹攻关主战场汇合,并被任命为副主任,与邓稼先、周光召、周毓麟、黄祖洽、秦元勋、江泽培、何桂莲等并称为理论部“主任”。为了突破氢弹,理论部不分昼夜,经常通宵达旦。那时,既没有奖金,也不能发表论文,要求大家甘当无名英雄。为了保证大家的身体健康,当时的所、各科室的支部等只好到办公室一个一个地动员大家回去休息。那时,理论部学术思想非常活跃,经常开学术讨论和鸣放会,不论资格、人人都可以登台畅所欲言,百花齐放,百家争鸣。理论部上下关系非常融洽,从不叫部、室主任的官衔,而是叫“老邓”“老于”,这种称呼一直延续到现在。作为学科带头人,于敏深感责任重大,经常深入研究室,或指导研究、传授知识,或埋首看纸带,分析计算结果,掌握研究进展和科研方向。他的脑子里每天都装着一系列技术问题:计算的物理模型对吗?物理参数对不对?计算程序是否修改?2020.10 总第256期 39

人物│Figure应该选择什么技术途径?突破氢弹原理的关键是什么?为此,他常常寝食不安,夜不能寐。为了尽快设计出百万吨TNT当量的核弹,理论部决定:主要力量留守北京,利用中国科学院计算机所研制的119计算机继续探索突破氢弹的途径,由于敏率领一支队伍前往上海,利用华东计算技术研究所国庆节假日期间空闲出来的J501计算机,完成百万吨TNT当量加强型核弹优化设计的任务。1965年9月28日,一行人带着行李抵达上海,他们不顾条件的简陋立即投入了紧张的研究。于敏在计算机房和宿舍里,埋头纸带卷中仔细分析计算过程和计算结果。最终,他从众多的计算模型中挑出三个用不同核材料设计的模型,进行了深入细致的系统分析。“这不是量变到质变可以解决的问题,因为技术途径不对。这是个大科学工程,必须要凝聚大家的共识,依靠大家群策群力,共同完成。我就想着把在原子能研究所探索氢弹机理时积累下来的氢弹物理知识,结合眼前加强弹优化设计的实践给大家作系列报告。”于敏回忆道。于是,他开始经常给这支上海小分队作报告,他从炸药起爆讲起,将加强弹的全过程分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段,并对其中的每一阶段进行分析。通过这样的邓稼先(左)和于敏(右)一起讨论工作40 中国科技奖励CHINA AWARDS FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY学术报告,大家对加强弹的物理过程有了进一步的认识。终于,经过100多个日夜的奋战和不断地改进、反思,于敏把各方面的研究成果归纳整理成氢弹物理方案,又一次向大家作了学术报告。于敏逐一分析了氢弹反应各个过程的现象、规律和物理因素,描绘出一幅氢弹反应过程比较完整的物理图像。作完报告后,会场上一片欢欣,大家兴奋的心情再也无法按捺。立即有人嚷着提议:“老于请客!”有人也跟着喊:“老于请客!老于请客!”于敏高兴地马上答应:“我请客!我请客!”他当即给北京的邓稼先打了一个电话。为了保密,于敏使用的是只有他们才能听懂的隐语,暗指氢弹理论研究有了突破。“我们几个人去打了一次猎,打上了一只松鼠。”邓稼先听出是好消息:“你们美美地吃了一餐野味?”“不,现在还不能把它煮熟,要留作标本。但我们有新奇的发现,它身体结构特别,需要做进一步的解剖研究,可是我们人手不够。”“好,我立即赶到你那里去。”第二天,邓稼先就赶到了上海,经过长时间的深入讨论和推敲,将整个理论设计得更加完善。高兴之余,于敏还“撺掇”大家:“有言在先,谁工资高谁请客。以前是我请客,现在‘财神爷’驾到,咱们该改善改善生活了。”于是,老邓做了东道,一顿螃蟹宴给中国核武器研究史上著名的“百日会战”画上了一个完美的句号。经过100个昼夜的奋战,终于形成了一套从原理到结构基本完整的氢弹理论方案,彪炳中国核武器研究史册。氢弹原理突破后,在各方的努力下,1967年6月17日,氢弹爆炸成功,爆炸当量达到330万吨。试验场上顿时爆发出热烈的欢呼声,参试人员个个激动万分。从原子弹试验成功到第一颗氢弹爆炸成功,中国人只用了两年零八个月的时间,创造了研制氢弹的世界纪录!独挑大梁,研制第二代核武器早在第一代核武器的研制过程中,国防科工委和二机部就提出了研制第二代核武器的任务,并指示要采用先进技术,以高比当量、小型化作为第二代战略性核武器发展的核心,同时研制中子弹。钱三强曾几次邀请于敏回科学院工作,于敏本也可以离开核武器研究院,一走了之。但当时,核武器研究院在理论方面能够把关、拍板的领导只剩他一人了。虽然他对基础研究情有独钟,但核武器的进一步小型化和中子弹的突破,关系到我国第二代核武器的研制,意义重大。为此,他婉言谢绝了钱三强的邀请,留了下来,挑起了研制第二代核武器的大梁。从20世纪70年代中期接受第二代核武器预研任务起到80年代中后期,于敏一直是我国核武器物理设计的主要业务领导和技术负责人。高比当量、小型化核武器和中子弹的研制,无论在原理、材料还是构型上都要有新的发展和突破,任务艰巨。第二代核武器研制之难,就难在研究者要对核爆的每一个过程都有深入的认识,要尽量减少设计裕量。于敏将其称为“逼近悬崖”,因为裕量太大,核武器不可能小型化;裕量太小,又可能掉入“悬崖”,导致核爆过程不能正常。如何掌握好这个度?该选择怎样的技术路线?怎样才能攻克第二代核武器?于敏日思夜想,寝不安席。核武器小型化包括初级和次级的小型化。早在20世纪70年代初,于敏就意识到初级小型化的重要性。他选定了小型化初级的类型,提出了主攻方向,对小型化的可能性和小型化的尺寸等都做了分析和粗估,并组织科研人员深入研究理论设计,最终实现了我国核武器小型化的第一次突破。与此同时,于敏结合之前的经验,深刻意识到要突破第二代核武器,就必须加强核武器物理基础研究,加强理论与冷、热试验的结合。核武器的大部分物理过程都是在高温、高密度的等离子体状态下产生和发展的。这种等离子体状态下的物理现象、物理规律和物理机制,目前在地球上只有在核武器里才能够真实、完整地产生和出现。因此,必须加强热核试验的测试及诊断理论研究。热试验的测试数据只有通过与诊断理论相结合,才能推断核武器内部的物理现象、物理规律和各个过程的特征物理量,加深对核武器物理的认识。在于敏的关心和指导下,通过多年的努力,我国的核武器诊断理论取得了长足发展。目前,我国的热测试已经系统化,形成了一套基本完整的体系,并已经为我国成功研制第二代核武器发挥了关键作用。用“如临深渊,如履薄冰”来形容于敏从事核武器设计工作时的精神状态一点儿也不为过。他深知“智者千虑必有一失”的道理,所以经常深入群众,深入第一线,与大家一起讨论,共商业务大计。他经常告诫自己的同事:“确认一个技术途径是否可行,必须慎之又慎,高度重视,仔细论证。否则,出了问题,无法向人民交代!”经过几年的努力,我国的核武器不仅在初级小型化原理试验和中子弹原理试验中取得了成功,小型化核武器初级的研制也取得了重大的决定性进展。中子弹的设计、研制工作也取得了重要成果,为中子弹研制奠定了基础。20世纪80年代后期,于敏已退出领导岗位,并担任高级顾问,为我国核武器事业继续发光发热。全面禁核试后,各个有核国家都加大了惯性约束聚变研究的力度,我国也不例外。针对禁核试后如何保持我国核武器可持续发展的能力问题,于敏提出一定要把以往的经验上升到科学的高度,以精密实验室实验等几个方面支撑禁核试后的武器研究的设想,该建议被采纳并演化为禁核试对策工程,至今仍然是我国核武器事业发展的指导思想。由于保密的需要,于敏的很多著述多没有公开发表,业外知名度也不高,连他的妻子都说:“没想到老于是搞这么高级的秘密工作”。“非淡泊无以明志,非宁静无以致远”是于敏喜爱的格言。“一个现代国家没有自己的核力量,就不能有真正的。一个人的名字,早晚是要没有的,能把微薄的力量融进祖国的强盛之中,便聊以自慰了。”于敏说。(节选自《信念 创新 奉献——国家最高科学技术奖获奖者风采》,有删改。)

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