二十世紀五十年代,為了突破原子彈技術,我國作出部署,由核武器研究院集中攻關,並安排于敏“轉行”,參加氫彈理論的預先研究工作。從接受這份任務開始,于敏的名字和他從事的事業便一起成為國家最高機密。他不僅需要隱姓埋名,常年奔波在外,更是被要求上不告父母,下不告妻兒,忍受家人的誤解,耐得住寂寞清苦。
于敏毫不猶豫地接受了任務,因為他忘不了“童年亡國奴的屈辱生活”帶給他的慘痛記憶。于敏說:“中華民族不欺負旁人,也不能受旁人欺負,核武器是一種保障手段,這種民族情感是我的精神動力。”
于敏,中國科學院院士,著名核物理學家,國家最高科技獎、“兩彈一星”功勳獎章、“共和國勳章”獲得者。他在中國核武器研製中作出了突破性貢獻,獨立提出了從氫彈原理到構形基本完整的設想,直接引領和推動中國第二、三代核武器理論的探索、設計、研製、定型。
“真正鑽進去了的只有于敏”
上世紀五十年代,黨中央做出發展核科學技術、研製核武器、建設核工業的重要決策。1951年,25歲的于敏調入近代物理所(1956年改為原子能研究所,現原子能研究院和高能物理研究所的前身),並被分配在彭桓武院士領導的原子核理論研究組,從此開始了他的科研生涯。
當時,彭桓武決定從調研入手,瞭解國際上核物理研究的進展情況。在這次調研中,于敏閱讀了大量文獻,還仔細鑽研了物理學家費米的名著《原子核物理》一書。1953年,于敏遞交了一份完整的調研報告,其中包含了他對原子核模型、輕原子核能極、裂變、中子反應、β放射現象、γ放射現象深入而系統的認識。
彭桓武看完報告說:“真正鑽進去了的只有于敏。”
1956年,于敏擔任原子核理論組組長。他在廣泛閱讀核物理文獻的基礎上,精讀了諾貝爾物理學獎得主梅耶(M.G.Mayer)和簡森(J.H.D.Jensen)合寫的《原子核殼結構基本理論》。
于敏在研讀梅爾的論文時發現,她的成功一部分是因為堅實的物理基礎和數學功底,而最重要的一點是她非常重視物理實驗,她的殼模型理論正是在分析大量物理實驗基礎上建立起來的。由此,于敏感悟到從事物理理論研究,一定要重視物理實驗,要同時仔細瞭解相關物理實驗的內容,注意和分析相關的物理現象,去偽存真,總結有關的物理規律。只有這樣,才能做到有所發現,有所前進。這一感悟一直貫穿他終身的研究生涯。
著名實驗核物理學家王淦昌院士後來也曾說:“我所接觸的我國理論物理學家中最重視物理實驗的人是于敏。”
1957年,于敏在物理學報上發表《關於208Pb附近一些原子核的能級》,1959年發表《關於重原子核的殼結構理論》。在他的指導下,研究小組發表的《一個具有等間隔能譜的費米系統》和《原子核在短程力下的相干效應》等研究成果在當時位居世界前列水平。
一次談話,改變一生
1961年1月12日,二機部副部長錢三強告訴于敏:“經所裡研究,並報請上級批准,決定讓你作為副組長領導和參加‘輕核理論組’,參加氫彈理論的預先研究工作。”
當時,于敏帶領原子核理論研究小組正處在有可能取得更大成果的關鍵時刻,同意“轉行”就意味著他將從基礎研究轉入應用研究。
這次談話改變了于敏從事基礎研究的夙願,成為他終身奉獻核武器研製的開始。于敏這個名字從此也在原子核理論研究領域“隱形”了。他說:“當時國家的國防基石要是沒有這個東西(指氫彈),就要受人欺負,就沒有真正的獨立。面對這樣龐大的題目,我不能有另一種選擇。一個人的名字早晚是要沒有的,我必須要義不容辭地盡國民一份責任”。
從1960年到1965年初,“輕核理論組”在黃祖洽、于敏、何祚庥的帶領下,對氫彈的物理基礎和各種物理過程進行了探索和研究,同時對氫彈的作用原理和可能結構方面作了一些初步探索。
電視劇《功勳》中,于敏因十二指腸潰瘍用蘿蔔乾頂餓
于敏領導的工作組人手一把計算尺,廢寢忘食地計算。透過4年多時間的團結協作,他們解決了一系列有關熱核材料燃燒的應用基礎問題,對氫彈的許多基本現象和規律有了深刻的認識,產生了六十多篇論文。
當時使用的計算尺
1965年1月,黃祖洽、于敏等原子能研究所“輕核理論組”的31位科研人員攜帶著預先探索研究的所有成果和資料,來到九院理論部,于敏被任命為理論部副主任。
為了突破氫彈原理,九院理論部分兵作戰,多路探索。鄧稼先、周光召、于敏、黃祖洽等部主任,帶領有關研究室的人員分別攻關奪隘。
于敏在九所科研室查閱計算資料
在科研攻關的同時,理論部還召開了大量技術研討會。研究探索中出現的種種問題都會拿到會上進行“會診”,會診的專家除了理論部之外,還有朱光亞、王淦昌、程開甲、陳能寬等實驗部領導。
這些研討會當時被稱為“鳴放會”,不論資格,人人都有發言權,只要有了新的想法,都可以登臺各抒己見。
氫彈原理突破的百日會戰
氫彈是非常複雜的系統,其研究受諸多制約因素影響,幾個月過去,多路探索並不順利,許多種試圖突破它的途徑被提出來,經過一一仔細地討論、計算和分析後,又一條條地被否定了。
1965年9月,理論部決定由於敏率領一部分研究人員前往上海華東計算技術研究所出差,利用該所的J501計算機(運算速度為每秒5萬次),完成加強型核航彈的最佳化設計任務。
9月27日,隊伍抵達上海。創造歷史的“百日會戰”開始了。
那時的計算機效能不穩定,一碰到機器跳動,算出來的結果就不準確,上機時間有限,一次次推倒重來,時間全都浪費了。解決的辦法是,每隔一段時間就把計算結果存在計算機的磁鼓裡,一旦機器跳動,就把存在磁鼓裡的前一時刻的計算結果取出來作為初始條件讓計算機重新計算,用這個辦法來減少機時損失。這樣一來,機器就離不開人,機器24小時工作,人也要在一旁時刻盯著紙帶上打印出來的計算結果。
于敏整日在計算機房和宿舍裡,埋頭於輸出紙帶卷中仔細分析計算結果。他從眾多的計算模型中挑出三個用不同核材料設計的模型,進行了深入細緻的系統分析。
中國氫彈的構型是個大科學工程,必須要凝聚大家的共識,依靠大家群策群力,共同完成。為此10月13日,于敏開始了持續約兩週的一系列報告。他從炸藥起爆開始,將加強彈的全過程分為原子階段、熱核爆震階段和尾燃階段,並對其中每一階段進行分析。透過這樣的學術報告,大家對加強彈的物理過程有了進一步的認識。
10月29日,于敏和研究室副主任蔡少輝在住地附近的田間小道散步。當談到應如何創造條件讓熱核材料充分燃燒時,于敏直言加強型核裝置的構型不利於熱核材料的壓縮和燃燒,並把自己幾天幾夜以來苦苦思索的想法一一道明。
回到住處,蔡少輝把于敏的思路向上級反映,得到批示後立即投入試算。在於敏的指導下,對去掉炸藥改用原子能的新模型進行了試算,當量和聚變燃耗果然大幅度提高,達到了自持“點火”燃燒。這也就意味著:氫彈的物理構型成了!
興奮之餘,他們臨時又加算了一個材料比例不同的模型,結果也不壞。隔天,另一個模型的計算也取得了完美的結果。至此,兩類共三個模型的計算結果,為設計出百萬噸級的氫彈做好了準備。
在華東計算技術研究所主樓五層東側大教室裡,于敏登上講臺給大家做學術報告,介紹新模型的設計思想,列舉理想模型的結果。上海的工作進入群情振奮、思想活躍的高潮,研究人員對現象、規律的討論熱烈而持續。
于敏在抓住苗頭之後,不放棄、不懈怠,抓住主要矛盾,抽絲剝繭,深究所以, 以自己的學科功力和大家的團結協作,成功建立了氫彈的物理模型。
1967年6月17日,羅布泊沙漠腹地成功升起了巨大的蘑菇雲,當日,新華社向全世界莊嚴宣告:中國的第一顆氫彈爆炸成功!
1967年6月17日人民日報喜報
從第一顆原子彈成功爆炸到氫彈爆炸成功,我國僅用32個月,創下了全世界最短的研究週期紀錄。這對超級大國的核訛詐、核威脅是一記漂亮的反擊。
“兩彈一星” 事業是中國歷史上值得銘記的偉業,也是科技強國的史詩。《無名英雄于敏》展現的不僅是于敏一個人的故事,還有以他為代表,千千萬萬為我國核武器發展作出突出貢獻的科學家們。他們為了“兩彈一星” 事業的成功,把青春融入黨和人民事業中,把個人理想與國家民族命運緊密聯絡起來。他們所代表的“兩彈一星”精神,成為了為實現中華民族偉大復興奮勇前進的重要精神力量。
文:採集工程專案辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考資料:
[1]應陽君、李紹孟. 于敏和氫彈原理突破的百日會戰[J]. 現代物理知識,2014,26(04):39-42.
[2]《于敏院士成長資料研究報告》,溫天舒、李紹孟,老科學家學術成長資料採集工程
[3]本文圖片來源於老科學家學術成長資料採集工程