“氢弹只是他成就的一小部分”

2022-06-22 23:55田亮
环球人物 2022年12期
关键词:原子核于敏氢弹

田亮

1987年,于敏在北京办公室看文件。

1987年劳动节前夕,国务院决定授予赵成顺、于敏、艾有勤、李国桥和熊汉仙5人“全国劳动模范”称号。当时的媒体报道中,其中4人都有相对详尽的人物事迹介绍,唯独关于于敏只有短短13个字:“于敏是核工业部科技委副主任。”除此之外,人们对他几乎一无所知。

30多年过去了,尽管这位“中国氢弹之父”生前已获得国家最高科学技术奖,逝世后又获得“共和国勋章”等至高荣誉,尽管2021年热播剧《功勋》已经在很大程度上普及了于敏的事迹,但《环球人物》记者近日在进行于敏相关采访时,仍有身边朋友问:“于敏是谁?”有些电脑输入法依然不能默认打出“于敏”这个名字。“干惊天动地事,做隐姓埋名人”,于敏他们真的用一生践行了这句话。

为展示我国核武器的发展历程,位于北京花园路的北京应用物理与计算数学研究所(简称北京九所),最近建成了一座展览馆,即北京第九研究所所史馆。馆中有两间场景复原展厅——周光召厅和于敏厅,各约20平方米,分别介绍了两位“两弹一星”元勋的卓越贡献。两个展厅紧挨在一起,其中又各划出一小部分空间还原了两人上世纪60年代的办公场景:桌椅、沙发、衣架、书柜各一,仅此而已。两人的办公室背靠背连在一起,仿佛他们一直在肩并肩战斗。

说到核武器,许多人首先想到原子弹,然而与远程投射工具相结合的小型化氢弹才是当今各国核威慑力量的主体。于敏虽曾自比为一片无足轻重的叶子,在他氢弹原理突破基础上研制出的中国系列核武器却成为支撑世界核平衡、维护世界和平的一根重要支柱。

1957年2月23日,《人民日报》罕见地发表了一篇满是θ、τ、π、μ等物理学符号的理论文章《宇称守恒定律是怎样被动摇的》,作者是时任中科院近代物理研究所(1958年改为原子能研究所)副研究员于敏。他敏锐地发现,从30年前量子力学创立之日起,一直被认为是无可怀疑的物理学的基本定律之一——宇称守恒定律,已经被我国留美理论物理学家李政道、杨振宁二位教授予以动摇。“由于这一重要工作的启示,我们相信物理学界将呈现活跃景象。”于敏此文发表后,引起我国物理学界的广泛重视。果然,同年10月,李、杨二人获得诺贝尔物理学奖。

当时,于敏的主要研究方向是原子核理论,在原子核相干结构等方面取得了令人瞩目的成就,发表了数十篇学术论文。1955年9月,于敏被评为“全国青年社会主义建设积极分子”。积极分子大会在北京足足开了9天,于敏作为代表发言。后来,他还和北京大学教授杨立铭共同出版了新中国第一部原子核理论教材《原子核理论讲义》。

时任中科院近代物理研究所副所长、“两弹一星”元勋彭桓武说:“于敏的工作,完全是靠自己,没有老师。因为国内当时没有人会原子核理论。他是开创性的,是出类拔萃的人,是国际一流的科学家。”时任近代物理研究所所长、“两弹一星”元勋钱三强称于敏的工作“填补了我国原子核理論的空白”。于敏之子于辛告诉《环球人物》记者:“我父亲他们提出的相干结构模型与国际上受到重视的日本学者有马朗人等人提出的玻色子模型十分近似,两者相比,我们的相干结构模型无论在物理图像还是数学表达形式上都毫不逊色。”

20世纪60年代的于敏。

1959年夏,于敏与北京大学教授杨立铭合作在成都主办原子核物理培训班,并以此为基础出版了《原子核理论讲义》一书。

然而,正在原子核理论领域大展拳脚的于敏,突然改变了人生轨迹。1961年1月12日,北京飘着雪花,已是第二机械工业部(简称二机部)副部长兼中科院原子能研究所所长的钱三强把于敏叫到自己的办公室,严肃地说:“经所里研究,报请上级批准,决定让你参加氢弹理论的预先研究。”

当时,美国、苏联和英国已相继研制出比原子弹威力大几十倍、几百倍的氢弹。“杜鲁门跟艾森豪威尔都赤裸裸地讲,他们决不能让中国搞氢弹。”于敏回忆说。1960年,苏联又撤走了全部在华专家。中国决定自主研发核武器。

二机部负责核武器的研制。作为二机部的科学家副部长,钱三强很了解有哪些“将”可遣“兵”可用。1957年5月,日本物理学家朝永振一郎率团访华,受到周恩来接见。朝永振一郎在访问近代物理研究所时,钱三强、彭桓武指定于敏参加接待,并让他在会上介绍自己的工作和所里年轻人的成长情况。于敏的才华和研究成果给日本专家留下了深刻印象。日本代表团回国后发表文章称,没有海外留学经历、仅在北京大学学习过的于敏是中国“国产土专家一号”。

2022年6月7日,杜祥琬在北京接受本刊记者专访。(本刊记者 侯欣颖/ 摄)

2022年6月9日,于辛在北京接受本刊记者专访。(本刊记者 侯欣颖/ 摄)

只是,从原子核理论研究转向氢弹预先研究,并非于敏兴趣所在。“父亲一生崇尚‘淡泊以明志,宁静以致远’,他喜欢安安静静地搞基础理论研究,最喜欢从事的工作是大学刚毕业时的量子场论研究,后来根据国家需要改行做的原子核理论研究也还是基础理论研究。而氢弹研究是应用研究,接受这个邀请,就意味着又一次改行,要放弃在原子核理论上取得的一切成就,隐姓埋名地投身于核武器事业。”于辛说。但对于这个影响一生的抉择,于敏当即就答应了。“爱国主义压过兴趣。”于敏回忆说。

这份“爱国主义”信念从何而来?

1935年,中日签订《何梅协定》,河北省被日本控制,于敏的家乡河北省宁河县(今天津市宁河区)一带,由日伪“冀东防共自治政府”管辖。在天津读中学时,于敏正在马路上骑自行车,对面一辆日本兵开的吉普车突然飞快地直冲他开来,他及时躲避才幸免于难。“日本兵根本不把中国人当人看。还有一次,父亲的一个表叔莫名其妙地被日本宪兵抓走,不知道什么原因就被枪毙了。”于辛说。

新中国成立后,又多次受到美国的核讹诈。抗美援朝期间,杜鲁门威胁对中国使用核弹。1955年3月,艾森豪威尔宣称,如果远东发生战争,美国当然会使用某些小型战术核武器。1958年,美国向台湾海峡增兵,将能装上核战斗部的榴弹炮运抵金门。随后,美国多次举行针对我国的核战争演习。

“我们国家没有自己的核力量,就不能有真正的独立。面对这样庞大而严肃的题目,我不能有另一种选择。”“我过去学的东西都可以抛掉,一定全力以赴把氢弹搞出来。”于敏说。

从此,于敏的名字就在原子核理论界,乃至整个物理学界“蒸发”了。1962年,丹麦著名物理学家奥格·玻尔来华访问,于敏担任翻译,时常与玻尔探讨一些学术问题。玻尔发现他很有才华,便邀请他到丹麦工作。于敏曾渴望出国学习、工作。他说:“应该学习西方先进的科学技术,回来再给国家做点事。”然而,由于工作重点已转向氢弹,于敏婉言谢绝了玻尔的邀请。

“一个人的名字,早晚是要没有的。能把自己微薄的力量融进祖国的强盛之中,便足以自慰了。”于敏回忆道。

1996年,于敏在北京办公室查阅计算数据。

一枚原子弹的威力很容易达到数万吨TNT(黄色炸药)当量,美国1945年在日本投下的两颗原子弹的当量为1万多吨。而氢弹的威力可以达到几百万吨。当然,氢弹的研制也比原子弹难得多。“起初我们国家研制氢弹,只知道一些一般概念,知道氢弹要用原子弹做‘扳机’,制造氢弹需要首先掌握原子弹技术,而对怎么达到那么高的压力、温度、密度等大量细节一概不知,也没有美、苏的任何相关信息。”曾参与氢弹研制的中国工程院院士杜祥琬告诉《环球人物》记者。

1961年1月,于敏出任原子能所轻核理论组副组长。他以功底扎实闻名。在北京大学理学院上学时,他選修了一门课——近世代数。一次考试,老师出的题特别难,数学系里成绩最好的学生也只考了60分,平均分只有20分,而非数学系的于敏却得了100分。北大的老师说,多年没见过这样的好学生了。在研究原子核理论时,有一次,一位法国专家到原子能所作报告,还没讲到实验结果,于敏就小声对旁边的同事说,结果是10的负4次方至10的负6次方数量级。法国专家最后给出的数据果然如于敏所估,同事觉得于敏实在是太神了。

在轻核理论组,“神”一样的于敏很快进入角色。4年之内,黄祖洽、于敏和同事们提交研究成果报告60余篇,对氢弹的许多现象和规律进行了细致的研究。1965年1月,于敏调入二机部第九研究院(今中国工程物理研究院)理论部(今北京九所),任副主任。

二机部副部长刘西尧说:“做事要抓龙头,二机部是核事业的龙头,搞核武器九院是龙头,理论部又是九院的龙头,要研制氢弹,要在理论设计上首先突破才行。”1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功。此后,理论部把大部分力量转到了氢弹原理的研究上。1965年1月23日,毛泽东在听取汇报时提出:“敌人有的,我们要有,敌人没有的,我们也要有。原子弹要有,氢弹也要快。”周恩来立即要求有关部门作出全面规划。于敏就是在这个时候率队加入九院理论部的,与主任邓稼先和副主任周光召、黄祖洽、秦元勋、周毓麟、江泽培、何泽慧,共同被称为理论部“八大主任”。

杜祥琬于1965年3月到理论部报到,那年27岁,是理论部里的小字辈。他说:“当时,我们不分领导职务大小,一律以‘老’‘小’相称。邓稼先、周光召、于敏叫老邓、老周、老于,我是小杜。大家常常在一起开‘鸣放会’,不管老小,谁有想法,都可以到黑板上去画,去说。从不同的意见中发现每一点有价值的东西。”

理论部聚集了全国的顶尖高手,但天才并不等于天然成功。一条条途径、一个个方案被提出来,经过仔细讨论和计算分析,又一个个被否定了,“山穷水复疑无路”是于敏等人当时常有的感觉。于敏曾回忆说,自己并不是很聪明,但很勤奋。“(大学时)每年夏天我回不了家,因为没有路费,常常跑到景山顶上去,拿着课本,拿着习题,乘景山的凉风,勤奋得很。”为突破氢弹原理,于敏可谓废寝忘食。有一次,妻子孙玉芹让于敏去食堂买饭,他随手拿了一个破底的塑料袋。包子和米饭装进袋子里,没走几步就漏了出去,散落一地,惹得大家哄然大笑。

1965年9月,于敏带领一批年轻科研人员赴上海华东计算所对氢弹物理原理全过程进行分析计算。图为科研人员在使用的J501计算机。

最终,理论部形成了几种可能成形的方案,需要在计算机上进行大量的数值模拟计算。当时国内计算速度最快的计算机有两台,一台是北京中科院计算所的119型,另一台在上海华东计算所的J501型,运算速度都是5万次/秒。这样的计算机在中国十分稀缺,各单位都在抢着用。1965年国庆节前夕,于敏按上级要求带领几十位工作人员前往上海,利用国庆假期使用J501型计算机抓紧验算。“核武器爆炸后,每个时间、空间点上,都有温度、速度、压力、加速度等物理量。计算机就把这些物理量计算出来后打印在A4纸大小的连续纸带上。”杜祥琬说。

当时,打印出的字迹很不清楚,用手一摸打印纸,手上就会留下金属烧蚀后的灰烬。于敏等人就是在这样的纸带上,往往一趴就是几个小时,手上、衣袖上都是黑乎乎的一片,但个个依然热情高涨。“一天,老于突然发现,某个量从某个点开始不正常了,让我们马上去查原因。我们搞物理的就去查方程、参数,没有发现错误。做计算数学、编程序的同志去查原因,也没有任何错误。最后,大家从众多的晶体管里发现一个加法器坏了,换掉这个晶体管,物理量马上就变得正常了。这件事情给我留下了非常深刻的印象。于敏高人一筹的地方就是对物理规律理解得非常透彻。经过 3个多月的分析、比较,于敏带领同事们发现了实现氢弹自持热核燃烧的关键,找到了突破氢弹的技术途径,形成了从原理、材料到构型完整的氢弹物理设计方案。”杜祥琬说,这就是后来所说的“百日会战”。

于敏第一时间通过电话把这个好消息告诉了北京的邓稼先,邓稼先第二天就专程飞到上海。因为于敏的工资比大家高,按照惯例,要由于敏请客犒劳大家了。不过,于敏每个月都把大部分工资寄回天津老家,因为老家人多,又没有什么收入来源。等到被称为“财神爷”的邓稼先一到上海,请客的任务就落到他的头上,他请大家美美地吃了一顿螃蟹。

很多人看到过一组数字:从突破原子弹到突破氢弹,美国用时7年3个月,苏联为6年3个月,英国为4年7个月,法国为8年6个月,而我国仅用了2年8个月,创造了新的世界纪录。这2年8个月指的是从1964年10月16日原子弹爆炸成功至1967年6月17日氢弹爆炸成功。杜祥琬在接受《环球人物》记者采访时,更加强调另一个时间——2年2个月,即到了1966年12月28日,中国具有氢弹特征、威力远小于全当量氢弹的氢弹原理试验爆炸成功。“这是我国掌握氢弹的实际开端。”杜祥琬说。

“我们小组负责计算爆炸后产生的高能中子和伽马射线这两个重要指标,由测试同事负责测量。爆炸之后几分钟以内,速报結果就出来了。老于一听到这两个关键的速报数据后,便脱口而出:‘与理论预估的结果完全一样!’中国的氢弹原理试验成功了!”杜祥琬说。

“这种心情只有经历过的人才能知道,从心提到嗓子眼上,到成功,心情是无法概括的。简直不知道怎么形容,不只是欣慰,也不只是喜悦,是种说不出来的心情。前面提心吊胆得很厉害,知道成功了,好像五脏六腑、三万六千个毛孔全都舒服极了……”于敏回忆道。

1967年6月17日上午8时,空军飞行员驾驶轰—6甲型轰炸机,从核试验基地新疆马兰机场起飞,在预定着弹点成功投弹,这颗全当量氢弹在距地面2930米的高度爆炸,天空中出现了“两个太阳”。烟云上升到1万米高的平流层,蔚蓝的天空中出现了壮观的蘑菇云。爆点以东420公里外的门窗被震得咯咯作响。实测当量为330万吨。

1967年6月17日,空军飞行员驾驶轰—6甲型轰炸机在新疆罗布泊成功投放氢弹。

一个感人至深的细节是,在马兰基地参加核试验的工作人员来自全国各个单位,他们互相保密。即使是一个单位的,被分在不同岗位,也互不知情。直到在核试验时见面了才知道:“原来你也是干这个的呀!”

在于辛印象中,父亲从不谈起他的工作,只说是做科研。于辛说:“那时候,经常有他的同事来家里探讨工作,这时候妈妈就带我和姐姐出去玩。”直到1999年,于敏被国家授予“两弹一星”功勋奖章时,于辛才真正知道父亲具体是干什么的,才知道父亲的成就有多大。

于敏的成就有多大?于辛和北京九所研究员、于敏带的博士生蓝可不约而同地谈道,氢弹只是于敏的成就中很小的一部分。我国的第一颗氢弹很大,这样的氢弹不利于远程投送,需要小型化,否则无法装到导弹上。此外,于敏还是中国中子弹理论设计的技术把关者和负责人。中子弹也是一种核弹。于敏被人们称为“中国中子弹之父”,但他生前并不愿意人们叫他“某某之父”,曾说:“核武器的研制是集科学、技术、工程于一体的大科学系统,需要多种学科、多方面的力量才能取得现在的成绩,我只是起到了一定的作用,氢弹又不能有好几个‘父亲’。”

1986年,于敏对世界核武器科学技术发展趋势作了深刻分析,认为美国的水平已接近理论极限,尽管美国不断做地下核试验,但性能不会再有很大提高,为保持自己核霸权,很可能会加快促成国际社会签订核禁试条约。如果届时我们该拿到的数据没有拿到,恐将功亏一篑。于是,他找到邓稼先,联名给中央写信,要求加速核试验,中央批准了他们的报告。果然,1992年,美国向联合国大会提出全面禁止核试验。于敏在我国核武器发展战略上做出了重要贡献。

“‘春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干’是对于敏老师生动的写照。由于长期过度的脑力劳动,他身体很虚弱,有时实在不舒服,无法来办公室讨论,就约我们去他家里讨论,而且一讨论就是三四个小时。孙阿姨说:‘你们一来,老于就好多了。’”蓝可说。于辛也回忆道:“父亲的同事多次和我说,找你父亲有‘三不论’:不论时间地点、不论是物理还是力学问题、不论问题的难易,他都知无不言,言无不尽。”他把毕生精力全部投入到国家尖端国防科技的发展上,甚至无暇出版学术专著。《环球人物》记者苦苦搜寻于敏写的书,结果只发现60多年前出版的那本定价1.1元的《原子核理论讲义》。2014年,北京大学出版社重印了这本书。

“于敏老师经常教导我要‘坚持科学,勇于创新’。他强调,这里面‘勇’字最难,因为在科学道路上,会遇到来自方方面面的阻力和压力,这时就需要有足够的勇气才能坚持科学,才能做到‘不唯书,不唯上,只唯实’。”蓝可说。1985年,中国首设国家科学技术进步奖。于敏作为第一完成人的“氢弹突破和武器化”工作,获得1985年度特等奖。接着,他作为第二完成人的某种装置的突破工作,获得1987年度特等奖。作为第一完成人的“中子弹装置的突破”工作,获得1988年度特等奖。2015年1月,获得国家最高科学技术奖。2019年9月,获得“共和国勋章”。如此殊荣,举世无双。遗憾的是,于敏在2019年1月驾鹤西去,成为唯一一位获得“共和国勋章”却没有机会佩戴它的人。

如今,于敏已离世3年多了,中国工程物理研究院官网首页仍在显要位置展示着缅怀于敏的照片,上书他的自勉诗句:“身为一叶无轻重,愿将一生献宏谋。”

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