程開甲:此身已許核裂變——2013年度國家最高科技獎獲獎者程開甲的科技人生
來源:九三學社中央委員會宣傳部 戴紅   日期:2014-01-23  瀏覽次數:

【程開甲,九三學社社員,中共黨員,1918年出生于江蘇吳江,中國著名物理學家,中國核試驗科學技術的創建者和領路人。中國科學院資深院士。第三、四、五屆全國人大代表,第六、七屆全國政協委員,曾榮獲國家科技進步特等獎、一等獎,國家發明獎二等獎和全國科學大會獎、何梁何利科技進步獎等獎勵。1999年,他被中共中央、國務院、中央軍委授予“兩彈一星”功勛獎章。】

 

他是我國第一顆原子彈研制的開拓者之一,我國核武器試驗事業的創始人之一。他在國內第一個計算出原子彈爆炸的彈心溫度和壓力,其內爆機理研究解決了原子彈的關鍵問題,為原子彈爆炸威力、彈體結構設計提供了重要依據。他創建了核試驗研究所,成功設計和主持了首次原子彈、氫彈、導彈核武器和增強型原子彈等不同方式的幾十次核試驗,推動了核武器設計、改進和試驗技術協調發展,創立了我國自己的系統核爆炸及其效應理論,為我軍的核武器應用奠定了基礎。

2014年1月10日,北京人民大會堂掌聲如潮。著名物理學家、中國核試驗科學技術的創建者和領路人、“兩彈一星”功勛科學家程開甲院士,從習近平總書記手中接過2013年度國家最高科學技術獎的大紅獎狀。在全場目光和鏡頭聚焦下,這位96歲的老人笑得平靜而坦然。

 

篤志求索

江南形勝,自古才人輩出。

程開甲祖籍安徽,祖輩早年從徽州到江蘇吳江的盛澤經商,祖父去世后家境敗落。程開甲7歲喪父,畢業于家鄉淘沙弄小學,1931年考入浙江嘉興秀州中學。程開甲來到秀中后,受教于中國近代教育史上十分出色的教育家顧惠人校長,從此開始了程開甲的人生道路。在秀州中學,程開甲讀了伽利略、牛頓、愛因斯坦、巴斯德、居里夫人、詹天佑等名人傳記。科學家追求真理、熱愛祖國的精神深深打動了程開甲。他處處以科學家為榜樣,在學習上刻苦鉆研,肯動腦筋,學習成績始終名列前茅。秀州中學的6年為程開甲打下了堅實基礎,這所教會學校培養了包括陳省身、李政道在內的10位院士,在此他接受了6年具有中西合璧特色的基礎教育和創新思維訓練。初二時,他要發明水循環驅動的大船,想法幼稚,但姚廣鈞老師還是要他再多動動腦筋,精心呵護他敢于想象、敢于“發明”的童心。

1937年,程開甲以優異成績考取浙江大學物理系公費生。在這所被英國著名學者李約瑟博士譽為“東方劍橋”的大學里,他接受了束星北、王淦昌、陳建功和蘇步青等大師嚴格的學習和科學精神訓練。大三時,程開甲聽陳建功教授的復變數函數論課后,敢于挑戰難題,撰寫了《根據黎曼基本定理推導保角變換面積的極小值》的論文,得到陳建功和蘇步青賞識,并推薦給英國數學家Tischmash教授發表,之后文章被蘇聯斯米爾諾夫的《高等數學教程》全文引用。

1946年,經李約瑟推薦,程開甲獲得英國文化委員會獎學金,來到愛丁堡大學,成為被稱為“物理學家中的物理學家”M.玻恩教授的學生。

在玻恩那里,他選擇超導理論研究作為主攻方向,在導師的指導下,先后在英國的《自然》、法國的《物理與鐳》和蘇聯的學術雜志上發表了5篇有份量的超導論文,并于1948年與導師共同提出超導“雙帶模型”。

從秀州中學、浙江大學到愛丁堡大學,程開甲在開明開放的教育環境中,在名師名校的教育熏陶下,夯實了日后成為科學大家的深厚底蘊。

1948年秋,程開甲獲哲學博士學位,任英國皇家化學工業研究所研究員。當聽到解放軍擊敗阻撓渡江戰役的英國“紫石英”號軍艦時,程開甲婉謝導師和朋友好意,購買了建設祖國所需的書籍,整理好行裝,于1950年8月回到浙江大學物理系。

1952年,全國高等學校院系調整時,程開甲調到南京大學物理系任副教授,一直從事理論物理的教學和研究。為了國家建設,程開甲全身心投入金屬物理教研室的籌建和金屬物理專業的建設,編寫教材,親自上課講授。

1959年他出版了我國第一本《固體物理學》專著。該書對中國固體物理的教學與科研起到了重要作用。同時,程開甲竭力倡導把理論物理學新成果、新方法應用于固體物理。為此,程開甲主持了一個理論講習班,組織青年教師和研究生參加,為中國固體物理和固體理論的發展與人才培養作出了貢獻。

為培養原子能研究人才,1958年程開甲再一次改變專業,與施士元一起創建南京大學核物理教研室,創建江蘇省原子能研究所。程開甲帶領幾個年輕教師研制出一臺雙聚焦β譜儀,成功測量了一些元素的電子衰變能譜。接著又研制出一臺直線加速器。1956年,程開甲參加了國家的《一九五六年——一九六七年科學技術發展遠景規劃綱要(草案)》的制定。1960年,程開甲接到命令,去北京報到,不知道去干什么。直至來到第二機械工業部第九研究所(院)接任副所(院)長時方知被“點將”參加搞原子彈,從此在不為外界所知的情況下工作二十多年。1960年—1962年期間,程開甲仍兼任南京大學教授,為南京大學核物理專業的建立做了大量工作。

 

為國鑄盾

在新中國波瀾壯闊的發展歷程中,上世紀五、六十年代是極不尋常的時期。1960年6月蘇聯單方面撕毀協議之后,美、英、法、蘇四個核大國對中國在原子技術上都實行嚴密封鎖,中國別無選擇,只有靠自己力量研制原子彈。1960年夏,經錢三強親自點將,南京大學教授程開甲調進了中國核武器研制隊伍,自此,他在學術界銷聲匿跡幾十年。

程開甲來到國防科委負責核試驗科研總體工作,籌備創建核武器試驗研究所。程開甲與呂敏、陸祖蔭、忻賢杰等人,夜以繼日地工作,擬定并論證原子彈爆炸試驗的總體方案,研制原子彈爆炸測試所需的有關儀器和設備,為第一顆原子彈的試驗作準備。核試驗是大規模、綜合性、多學科交叉的科學試驗,在中國準備核試驗的初期,國內沒有人懂、也不知道怎樣干,沒有儀器、沒有設備,又無可借鑒。程開甲就親自編寫沖擊波、電磁波理論等方面的教材為科研人員講課,闡述核爆炸的各種物理、力學的作用和過程。他帶領科技人員有針對性地鉆研核試驗理論和技術問題:點爆的流體力學和空氣動力學理論,核爆炸鏈式反應的測量技術和設施;微秒級示波器、快速傳輸電纜、射線探測和記錄系統;每秒幾千次到百萬次的遠距離長焦距高速攝影機;在爆炸后高空煙云之中收取放射性樣品和進行放化分析;保證下風方向居民點不受裂變碎片沉降放射危害的氣象預報;高精度、高可靠性全系統同步控制系統研制等。短短兩年中,他到科學院、研究所、院校、各軍兵種召開了一兩百次任務會,提出一個個具體科研要求。經過辛勤努力和刻苦研究,逐步完善給出了一個全面的、在科學技術上廣泛交叉的、有高度預見性、準確性和創造性、切實可行的試驗方案;提出了有定量分析的爆炸圖像;研制出1000多臺測試儀器。程開甲遵照周總理提出的要求——“嚴肅認真,周到細致,穩妥可靠,萬無一失”,做到“一次試驗,全面收效”,做到“保響、保測量、保安全、保取樣”,堅持“一切通過實踐”。

西北核試驗基地初建時,生活條件極其艱苦,喝苦水,戰風寒,打只野兔會頓餐。不僅糧食吃不飽,戈壁灘上水也珍貴,早晨的洗臉水留著下班洗手,晚上洗腳,澄清了洗衣服。有時水緊張幾天不洗臉。

當時程開甲是核試驗研究所的副所長,他的主要任務就是保證原子彈試驗取得成功,測得各項參數和試驗產生的效應數據。為了制造中國的原子彈,他的時間表上沒有節假日,一搞起科研來,經常通宵達旦,忘了吃飯睡覺是經常的事。有一次,程開甲一門心思研究光輻射和力學沖擊波能量問題,把吃午飯忘了。當他走出辦公室看到別人在午休,他奇怪地問:“你們為什么白天睡覺?”同志們用驚訝的目光看著他,告訴他現在是午休時間。他這才意識到,自己連午飯還沒吃呢。這樣的事對他來說不足為奇。

第一顆原子彈在哪里爆炸?最初的方案是飛機投擲,但第一次試驗就用飛機投擲,會增加測試同步和瞄準上的困難。程開甲以自己淵博的學識,勇敢地否定了原先由蘇聯專家提出的“空爆”方案。1964年9月,在茫茫戈壁的深處,羅布泊上豎起了一座102米高的鐵塔。以后,原子彈就安裝在鐵塔頂部。程開甲滿懷信心地對基地張蘊鈺司令員說:“我們沒有理由失敗,一定響,一定成功!”

1964年10月16日就是在這座鐵塔上,驚天動地的蘑菇云騰空而起,中國第一顆原子彈爆炸成功。當時在指揮所里身經百戰的張愛萍將軍激動地拿起話筒說:“總理,我們成功啦,原子彈爆炸成功啦!”周恩來的聲音也很激動。隨著核試驗的發展,程開甲不斷提出核試驗的方向、改進核武器爆炸方式和測試方法,并在空爆、地面爆、地下核爆炸的安全和抗干擾論證、理論計算等方面進行了卓有成效的工作。為搞地下核試驗,程開甲不知擔過多少次風險。

在首次地下核爆炸成功后,為了掌握地下核爆炸第一手材料,程開甲和朱光亞等科學家決定進入地下爆心去考察。到原子彈爆心作考察,在我國還是開天辟地第一次,誰也說不清洞里輻射的劑量,其危險可想而知。但程開甲經過細心計算,認為采取多種防護措施后,可以進入。他們勇敢地穿上防護衣,戴上口罩、手套、安全帽,走進了通向原子彈爆心的地下通道。沒走幾步,溫度就升高到攝氏四十多度。他們顧不上自己身體吃了多少劑量,他們在剛剛開挖的直徑只有80厘米的小管洞中匍匐爬行,最后進到爆炸形成的一個巨大空間。洞里溫度很高,科學家們忙乎得汗流浹背,把所有考察工作做完,取得了我國地下核試驗現象學的第一手資料。

這些優秀的科學家用無私奉獻的精神,為中國核武器開拓出成功之路。對于這些永載共和國史冊的輝煌業績,程開甲感慨道:“如果當初我不回國,沒有到核試驗場區,可能個人會有更大的科學成就,但肯定不會有現在這樣幸福,因為我把自己的一切都與祖國的國防科技事業緊緊聯系在一起了。”

 

科技人生

20多年中,作為中國核試驗技術的總負責人,程開甲成功參與主持決策了包括中國第一顆原子彈、氫彈、兩彈結合以及地面、首次空投、首次地下平洞和首次豎井試驗等在內的多種試驗方式的三十多次核試驗。

20多年中,他帶領團隊,建立發展了中國核爆炸理論,系統闡明了大氣層核爆炸和地下核爆炸過程的物理現象及其產生、發展規律,并在歷次核試驗中不斷驗證完善,成為中國核試驗總體設計、安全論證、測試診斷和效應研究的重要依據。以該理論為指導,創立了核爆炸效應的研究領域,建立完善不同方式核試驗的技術路線、安全規范和技術措施;領導并推進了中國核試驗體系的建立和科學發展,指導建立核試驗測試診斷的基本框架,研究解決核試驗關鍵技術難題,滿足了不斷提高的核試驗需求,支持了中國核武器設計改進。

上世紀80年代,程開甲開創了抗輻射加固技術研究新領域,倡導開展了高功率微波研究新領域,為國防科技和武器裝備建設發展作出了重要貢獻。

程開甲一生求索不已,創新不斷。雖然參加核武器研試的20多年沒發表論文,但他學術研究仍然建樹多多。他起草中國戰略核武器的第一個加固方案規則,領導輻射加固技術研究,并完成首次抗輻射加固試驗。他組織、開創中國定向能高功率微波研究的新領域,親自講課、作報告,為其應用研究打下重要基礎。1986年以來,程來甲進一步發展和完善了超導電性雙帶理論,證明了BCS電子成對理論是錯誤的,出版了超導專著《Study on Mechanism of Super conductivity》和《超導機理》;近年來程開甲提出凝聚態的新的電子理論,得到實驗驗證,為材料性能研究和新材料設計提供新的理論依據。

前些年,程開甲與他的大女兒程漱玉天各一方,開始合作著書——《超導機理》。超導是當今材料科學的一個嶄新課題,它研究的對象是材料在導電時,實現“0”電阻。50年代,國外有3位科學家提出了“BCS”電子成對理論,解決了材料在低溫條件下實現“0”電阻的難題,獲得了諾貝爾獎。后來,高溫超導材料出現,但還沒有這方面的超導理論。程開甲與他的導師———諾貝爾獎得主玻恩教授共同提出超導電性雙帶理論,初步建立起一套“超導機理”的研究理論。研究中,程開甲在電腦上打出英文書稿,女兒協助做計算和校對,近20萬字的英文專著終于問世。接著,程漱玉又用中文整理出版。現在,程開甲仍不倦地對材料科學的理論和應用開展創新性研究,建立了程氏“TFD”電子理論,并在一系列的試驗中取得了重要進展。

程開甲在核試驗工作中成功的關鍵不僅在于他理論物理方面的深厚功底,還在于他勤奮實干的精神。這種精神在學生時代就有突出表現。中學時代他能對圓周率3.1415以后的小數背到60位之多;所有英語課文都能熟背。程開甲的大學生活就是在不斷逃避戰亂的情況下度過的。就是在這樣極端艱苦困難的條件下,他的學習成績始終是名列前茅,正是這種勤奮學習的精神為程老打下了扎實的理論物理基礎。

對核試驗事業,程開甲深知其重要性和緊迫性,因此他在開始接受任務時就對其工作及生活做出了特殊安排。他完全放棄了正常的有勞有逸的生活習慣,把全部時間投入到核試驗事業中。他把家中的所有事務都交給了夫人,自己則關在辦公室里專心工作,同時還要求孩子們不進入他的辦公室以免干擾他的工作。在他們全家搬進新疆研究所駐地以后,大家可以看到他每天往返于辦公樓與家之間總是匆匆忙忙的。程開甲很少外出,他總是在辦公室、實驗室忙碌著,或看材料、查資料,或思考琢磨著試驗科研中遇到的各種問題,或在小黑板上或伏案進行復雜的演算或推導,或在早期的小計算器上編寫計算程序,或在一臺老式打字機上撰寫論文。他幾乎沒有正常休息日,甚至節假日和晚間都在工作。

程開甲的警衛員說,陪程老出差,每次都要帶上他那把心愛的計算尺,在全國各地搞科研協作,總是風塵仆仆,北京、上海、南京、新疆一年內總要長途奔波多次。他經常吃住在場區帳篷里,不停地用計算尺推算各種數據。我們晚上熬不過程老時,他就讓我們先休息。不知多少次,我們一覺醒來,總看見程老還在昏暗的燈光下寫著、畫著、算著,他好像頭腦里根本沒有休息和節假日的概念,似乎是個永不知疲憊的人。

以身許國、竭誠奉獻。程開甲的大家風范深深感染激勵著身邊的同志。

一天,施工正在進行,程開甲來到現場。在坑道口,工程隊簡要匯報了施工情況,防化部隊匯報了劑量監測情況,研究所的現場技術人員也做了介紹,并說明了一些現象。因為洞內極其惡劣的高溫、高放射性和坍塌等危險,技術人員擔心發生意外,極力勸阻他進去。

程開甲說,“你們聽過‘不入虎穴,焉得虎子’這句話嗎?我只有到實地看了,心里才會踏實。”最后,程開甲穿著簡陋的防護服,頂著昏暗的燈光進入坑道。他一邊詳細地觀察詢問,一邊囑咐科技人員一定要把現場資料收集齊全,仔細觀察記錄每個現象。現場的同志們看到大科學家還到現場親自調查研究,既親身感受到這項工作的重要性和意義,也受到極大的鼓舞。

程開甲對身邊的工作人員很關心。每年春節,他都要請司機、警衛員在家吃年飯,雖然那時物資匱乏,但這頓飯總是盡可能豐盛,而程開甲無論多么忙,這頓飯也要陪著大家。他不抽煙,但每遇到出差,司機經常要吸煙提神,他都會讓秘書帶兩盒煙給司機。程開甲從不以老資格自居,他對待技術干部很關心、很愛才,特別對年輕人的學術成長更是關懷備至。20世紀60年代,核試驗研究所開始為試驗做準備,很多人對核爆炸中的問題搞不懂,程開甲就親自編寫講義給大家上課,交代工作時,他總是深思熟慮、條理分明、清楚準確地布置任務,包括一些細節,有時還寫下書面材料,幫助理解,以便他人盡快開展工作,快速成長,還為他們爭取發揮更大作用的工作平臺,實事求是地介紹、推薦呂敏、楊裕生、錢紹鈞等院士。

……

“羅布驚雷響,兩彈裂長空。大學者,核司令,是元勛。無愧一代天驕,輝煌耀古今……”程開甲為共和國鑄盾的重要貢獻,將永遠銘刻在共和國的史冊上。

對于這些崇高的榮譽,程開甲有他自己的詮釋。他說:“我只是代表,功勞是大家的。功勛獎章是對‘兩彈一星’精神的肯定,國家最高科學技術獎是對整個核武器事業和從事核武器事業團隊的肯定。我們的核試驗,是研究所、基地所有參加者,有名的、無名的英雄們在彎彎曲曲的道路上一步一個腳印去完成的。”

    
    
    
    
    
    
快乐十分任选五万能码