胡济民院士诞辰95周年暨中国首枚原子弹爆炸50周年纪念*

2014-03-21 01:42尹晓冬
物理教师 2014年9期
关键词:原子核原子能物理

李 睿 尹晓冬

(首都师范大学物理系,北京 100048)

1964年10月16日下午3时整,在古老东方的丝绸之路上,在中国西部的罗布泊上空,伴随着一声惊雷,原子核裂变产生的巨大火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠.这朵巨大而美丽的蘑菇云,标志着新中国第一颗原子弹爆炸获得圆满成功,使中国跻身核武器国家之列,成为世界上第5个拥有核武器的国家,极大地提高了中国的国际地位和影响力.[1]中国首枚原子弹的研制凝聚着众多科学家和各条战线工作人员的心血,正是由于他们的不懈奋斗,使中国独立自主地掌握了核武技术,为世界和平做出了贡献.

在众多为核事业默默奉献的科学家中,有一位被称作“中国原子能事业的园丁”的科学家,他就是著名理论核物理学家、中国科学院院士、原北京大学技术物理系主任胡济民先生.胡济民先生未像其浙江大学的同学程开甲院士(被誉为中国的“核司令”)一样,挥洒汗水于核试验的一线工作,而是听从组织的安排,投身于核科学的教育事业.诚如胡济民先生自己所说:“我虽然不是工作在核工业的第一线,但我深知,培养好原子能科技干部对我国发展核工业具有多大的份量.”[2]胡济民先生为中国的核事业培养了大批人才,他的许多博士生,如许甫荣、沈肖雁、安宇、樊铁栓、周善贵等现在都是各岗位的学术骨干.

1 志存高远

胡济民于1919年1月出生在江苏省如皋县掘港市的虹桥乡.10岁时,其父亲胡兆沂先生带他到上海念书,插班进了上海小学5年级,最后以全班第1名的成绩小学毕业.

胡济民的中学时代的大部分时光是在上海大同大学附属中学度过的,只有在初中二年级时,因其父工作调动到南通中学学习了1年.这两个学校各有特色,大同中学重视数学和英语,南通中学重视语文和数学,使胡济民在中学期间打下了深厚的英语基础、训练出了强大的心算本领.1931年,“九·一八”事变爆发时,胡济民正在上初中二年级.上海的大学生、中学生抗议蒋介石实行不抵抗的政策、将东三省拱手让给日本人,纷纷罢课示威,到上海市政府门前去请愿.当时只有12岁的胡济民也在请愿的大队伍里,他感到一个人不能只顾念书,更要关心国家大事.

1937年秋,胡济民以优越的成绩高中毕业后考上了浙江大学化学系,并拿到了当时民族资本家吴蕴初先生设立的一项奖学金.凡是获得这奖学金的人,又考上了大学的化学系,每年就有100元的资助.他是大同大学附属中学唯一考上并获得该奖学金的人,更是浙江大学化学系唯一获得这奖学金的人.

进浙大后,胡济民就认识了物理系的同学程开甲,他们很谈得来,经常在一起谈些哲学命题,程开甲在交谈中表达出来的对物理的热爱深深地打动了胡济民.胡济民在读完大学一年级后,怀抱着对物理学的憧憬,从化学系转到了物理系.虽然处于抗日战争的艰苦年代,但在竺可桢校长的领导下治学严谨,许多课程都尽量做到由著名教授讲授,王淦昌教授教近代物理,束星北教授讲热学,王谟显教授讲量子力学,光学专家、当时的系主任何增禄教授讲光学并带光学实验.[3]胡济民在大学四年级时,第一次接触到物理学的前沿.在王淦昌先生的近代物理学课上,胡济民听到了β衰变学说;在束星北先生关于群论的演讲中,胡济民了解了这么一种用来分析原子及原子核光谱的数学方法.胡济民的毕业论文是在王淦昌先生的指导下进行的,该篇论文于1944年2月发表在第65期《物理评论》(Physics Review)上,题目为《有关X光谱线的分析研究》(On the Term Values of X-Ray Spectra).胡济民在论文最后向导师致谢:“最后我要向王淦昌教授表示由衷的谢意,这项研究是由他委派给我,并在他的指导下完成的”.[4]

2 求学异邦

1942年暑期,胡济民以优异的成绩大学毕业.毕业后,留在浙大物理系当助教.在浙大当了一段时间的助教后,他深深地感到只有拥有更广阔的见识,才能更好地为祖国效力.1945年夏天,为了寻找出国留学的机会,胡济民离开浙大到了重庆,在重庆的交通大学当助教.一年以后,英国文化委员会来中国招留学生,其中只有一个“电子学”的研究生名额.他在大学期间没学过电子学,为了可以顺利出国进修,自学电子学.皇天不负有心人,终于,胡济民通过考试,考上了这唯一的电子学研究生.1945年秋,胡济民和其他100多位中国优秀青年踏上了去英国留学的旅途.

到英国后,胡济民被派到伯明翰大学,师从于澳大利亚籍物理学家奥利芬特(M.L.Oliphant)教授.奥利芬特是帮助美国研发原子弹的重要科学家之一.从美国回到英国后,他在伯明翰大学做一个加速器,让胡济民给加速器做稳压电路.但胡济民没学过电子学,没有这一方面的实验训练,而且一直想着核物理.有一次遇到来英国学习核乳胶的钱三强先生,钱先生谈到回国后要开展核物理研究,这更坚定了胡济民学核物理的决心.他把自己的想法告诉了导师奥利芬特,奥利芬特很通情理,支持胡济民转学,并将胡济民介绍到他的好友、伦敦大学学院教授莫塞(H.S.W.Massey)处做研究生.莫塞是研究分子、原子碰撞问题的专家,曾与莫特(N.F.Mott)合著了经典的《原子碰撞理论》一书.因此,胡济民在伯明翰大学呆了不到半年后,进了伦敦大学学院.胡济民在莫塞的指导下,看了大量关于原子核理论的文章,并钻研了莫塞关于中子为氘核散射的理论,最终决定研究核力问题.

在莫塞的帮助下,胡济民选择了用唯象的方法,通过拟合实验数据来确定核力.经过艰巨的数学计算,胡济民取得了初步成果,1947年在《自然》(Nature)上发表了《核力和氘核的磁矩》(Nuclear Forces and the Magnetic Moment of the Deuteron[5])一文,获得好评.1948年4月胡济民在导师梅塞和波霍普(E.H.S.Burhop)博士的帮助下,在《物理评论》上发表了《非中心力作用下高能中子与质子的碰撞》(The Effect of Non-Central Forces on the Collision of High Energy Neutrons with Protons[6]).1948年夏天胡济民完成了博士论文《有关质子—中子的相互作用》(On the Proton—Neutron Interaction),他在论文中写道:“部分工作是和梅塞教授一起完成的.我非常感谢他对于我工作的关心.这篇论文中包含了许多他的建议.我同样很感谢波霍普博士,以及和他富有启发性的讨论.”胡济民顺利通过博士答辩,获得哲学博士学位,其修改过的博士论文《中子和质子间的非中心相互作用》(Non-Central Interactions between Neutron and Proton[7])于1949年发表在《英国皇家学会会报》(Proceedings of the Royal Society)上.毕业后胡济民被导师留在学校作研究助理,同梅塞招的另一名中国学生徐躬耦一起进一步研究核力.胡济民用其毕业论文中得到的核力公式,同徐躬耦一起,计算了氢3和氦3的核结构,所得结果是当时最准确的.[3]

3 报效祖国

1949年的夏天,胡济民回到中国,成为第一批从海外归来的学子.9月份回到了刚刚解放的浙江杭州,应聘了母校浙江大学物理系副教授的一职.一年后他应聘当了浙江大学的副教务长,并向中国共产党提出了入党申请.胡济民入党的介绍人是他浙江大学的同班同学许良英.解放初期对高级知识分子入党的审批非常严格,胡济民是在1951年8月被批准入党的,他是杭州解放后第一个入党的高级知识分子.

胡济民回到浙大任教的第一年,为四年级学生开了“粒子碰撞理论”课,为三年级学生开了“数学物理方程”课,并在第二年担负起一年级的普通物理课程.1952年夏天,全国高等学校进行院系调整,浙江大学被调整为“工科大学”.院系调整后,浙江大学物理系被取消,变为物理教研室,只负责普通物理的教学工作.

1955年1月15日,毛泽东主席在中南海主持召开中共中央书记处扩大会议,讨论在我国建立核工业、发展核武器问题,并在会上做出了建立中国原子能事业的决策.根据党中央的这一重大决策,培养核科学方面的专业人才就成为当时一项紧迫任务.为此,中央很快决定筹建北京、兰州两个物理研究室,作为专门培养科技人才的基地.

1955年5月间,高等教育部调胡济民、朱光亚、虞福春等核科学骨干,在国务院第三办公室领导和中国科学院物理研究所的协助下,由胡济民负责,开始筹建北京、兰州两个物理研究室.[8]并由胡济民、朱光亚、虞福春3人以“中国科学院物理所6组”的名义进行筹备工作.8月1日,高等教育部正式通知,在北京大学设立物理研究室,并任命胡济民为该研究室主任.1958年12月31日,北京大学教务委员会决定将物理研究室改为原子能系,并任命胡济民为原子能系主任.1961年6月3日,教育部通知北京大学,同意将原子能系改名为技术物理系.

在1956到1966年的这10年中,在胡济民等人的带领下,技术物理系为祖国原子能事业培养出2200多名高水平的专业人才.原西北核试验基地司令钱绍钧将军、核科学家王乃彦、高能物理学家冼鼎昌、核物理学家魏宝文、核科学家潘自强、核物理学家张焕桥、核科学家王世绩、核化学家黎民乐等均出自该系.这批核科技人才被输送到核试验基地、核武器研究院、原子能事业的厂矿以及核科学研究院所、高等学校等单位,满足了新建的核工业部门和原子能事业单位的需要.[8]

“文化大革命”期间,胡济民受到相当大的冲击,但他始终不忘国家的科学工作,设法利用一些空闲时间,同他的夫人钟云霄一起进行等离子体在强磁场中运输过程的研究.这是当时的一项开创性的研究工作.[9]

4 老当益壮

随着“四人帮”的倒台,历史翻到了崭新的一页.1978年8月,中国物理学会年会第三次核物理会议在庐山召开,标志着“核物理研究的春天”的到来.胡济民出席会议并担任了核物理理论组第4场报告的主持人.[10]与胡济民同属北大技物系的王正行,在张宗烨主持的理论组第9场报告中,对两人共同完成的《裂变两模式模型》[11]、《重核裂变顺发中子能谱的蒸发模型理论》[12]作了汇报.1978年12月,北大汉中分校被撤销,胡济民随着北大技物系回到了北京,开始了他科学研究与教学的黄金时代.

4.1 理论研究

上世纪70年代初,随着世界核理论和技术的发展,重离子物理研究成了核科学研究的前沿课题.胡济民从理论上探索合成超重核的可能性,提出了重离子核反应要经过中间阶段的“准复合核模型”,较好地揭示了当时的一些实验现象.上世纪70年代中期,由于我国发展核科学、改进核武器,需要更精确和完备的核数据.核工业部组织我国核数据的编评和理论计算时,胡济民积极组织北京大学有关教师(郑春开、唐国友等)承担研究任务,并且自己也参加了有关裂变核数据的计算和裂变机制的研究工作,完成了对裂变瞬发中子能谱的精确计算,并对裂变机制、碎片质量分布等进行了广泛的研究.[9]进入上世纪80年代,为了更深入地研究裂变物理,胡济民分析了核体系作大形变集体运动时,核密度会发生改变、电荷分布也不再均匀,通常的原子核液滴模型也就不再适用,在此基础上提出了新的原子核宏观模型——连续介质模型.到了上世纪90年代,他又在高自旋超形变态研究领域,发展了原子核的振动与转动模型,为核研究做出了新的贡献.[13]

4.2 桃李满园

胡济民培养了博士生和博士后多人,到年近80去世前夕,一直在不断招收博士生.他对学生循循善诱,诲人不倦.[3]胡济民不仅培养学生们独立的选题能力,更特别注意培养学生严格的科学作风:“对学生要防止在科研上急于求成的思想,要紧紧把住质量关……在达不到预定要求时绝不能气馁,这是科学研究的关键时刻.”[2]正是在这种思想的指导下,胡济民所带的博士生可以写出高水平的博士论文.其学生白新华的博士论文《轻核结构的微观研究》被评为1998年度北京大学优秀博士论文世顺三等奖,周善贵的博士论文《用推转玻尔——莫特森模型研究A=190区超形变核》被评为2001年北京大学优秀博士论文世顺二等奖.

对于本科教学,胡济民亦是身体力行,几十年如一日地奋斗在教学第一线.他既讲授普通物理学、理论力学、量子力学等基础课,也讲授原子核物理、等离子体物理和原子核理论等专业课.1998年,还为全校开设的公选课——《人类生存发展与核科技》讲授了第一堂课.他言传身教,鼓励学生为发展中国的核科学与原子能事业做贡献.

4.3 著书立说

胡济民不仅重视用研究成果充实教学内容,而且十分重视教材建设.胡济民主编出版的《原子核理论》(一、二卷),已经成为我国核理论教学必备教材和核科技工作者重要参考书.该著作第一版[14、15]获核工业部优秀教材特等奖和全国优秀教材国家优秀奖,修订版[16、17]又获教育部和国家级两项科技进步奖.1998年3月,由胡济民主编,山东省泰山科技专著基金会资助的《原子核的宏观模型》[18]出版,这本书凝结了胡济民20多年在原子核领域里的研究成果,并获得山东省优秀图书奖.1999年6月,由胡济民所著的《核裂变物理学》[19]出版,该书是“北京大学院士文库”丛书的一册,也是胡济民的最后一本专著.该书出版时,离胡济民先生去世已将近一年.

5 结语

胡济民有一个座右铭:“从大处着眼,从小处着手;要有多年的积累,不要急于求成;功夫不负有心人.”[2]他作为一个忠诚的中国共产党党员、一个为国无私奉献的科学家、一个辛勤耕耘在教学第一线的大师,用其实际行动为世人树立了榜样.我们不能忘记为发展我国核武器,建立核科学和教育事业的老一辈“中国核子人”.他们的高尚品德和无私奉献的精神永远值得我们铭记和学习.

谨以此文纪念胡济民院士诞辰95周年,暨中国首枚原子弹爆炸60周年.

1 乔咏梅.巨大而美丽的蘑菇云——中国第一颗原子弹爆炸始末[J].中国档案,2012(2):74.

2 胡济民.大处着眼 小处着手[A].卢嘉锡.院士思维 卷3[C].合肥:安徽教育出版社,2001:392,398.

3 钟云霄.胡济民[M].北京:金城出版社,2008:27,63.

4 Hu T M.On the Term Values of X-Ray Spectra[J].Physics Review,1944(48):76-79.

5 Massey H S W and Hu T M.Nuclear Forces and the Magnetic Moment of the Deuteron[J].Nature,1947(160):794-795.

6 Massey H H S.Burhop E H S and.Hu T M.The Effect of Non-Central Forces on the Collision of High Energy Neutrons with Protons[J].Phys.Rev.,1948(73):1403-1404.

7 Hu T M and Massey H S W.Non-Central Interactions between Neutron and Proton[J].Proc.Roy.Soc.,1949(196):135-159.

8 郑春开.核科学家摇篮——北京大学技术物理系的创建、发展和历史演变(1955-2001年)[J].物理,2003,32(10):645-653.

9 汪厚基,郑春开,唐廷友.我国原子能事业的园丁——胡济民教授[J].物理,1990,19(10):626.

10 《中国物理学会六十年》编写组.中国物理学会六十年1932-1992[M].长沙:湖南教育出版社,1992.08:178.

11 王正行,胡济民.裂变两模式模型[A].原子核物理1978年会议资料选编 [C].北京:原子能出版社,1979:110-111.

12 胡济民,王正行.重核裂变顺发中子能谱的蒸发模型理论[A].原子核物理1978年会议资料选编 [C].北京:原子能出版社,1979:113-115.

13 郑春开.缅怀著名核物理学家胡济民[J].现代物理知识,1999,11(2):42.

14 胡济民等.原子核理论,第1卷[M].北京:原子能出版社,1987.

15 胡济民.原子核理论,第2卷[M].北京:原子能出版社,1987.

16 胡济民等.原子核理论,第1卷[M].北京:原子能出版社,1993.

17 胡济民.原子核理论,第2卷[M].北京:原子能出版社,1996.

18 胡济民,钟云霄.原子核的宏观模型[M].济南:山东科学技术出版社,1998.

19 胡济民.核裂变物理学[M].北京:北京大学出版社,1999.

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