选择崇高:物理学家陈佳洱

2017-02-10 19:22龙巧玲
中外书摘 2017年2期
关键词:加速器

龙巧玲

“吝啬”的父亲

陈佳洱的父亲陈伯吹先生是一位著名的儿童文学作家,老先生对待爱子陈佳洱的教育也堪称楷模。20世纪50年代,老先生与儿子比赛看谁先能入党。陈伯吹在做教师时,跟随地下党散传单、贴标语,差点被宪兵拘捕;抗日战争时,陈伯吹以笔作刃,跟日伪做斗争;即使上了国民党的“黑名单”,陈伯吹也从未停止过战斗。1927年,跟随地下党贴标语时,地下党员黄忆农通知他已是正式共产党员,但想不到的是,黄忆农被反动派杀害了。这一次与共产党的擦肩而过,让陈伯吹的入党梦等待了半个世纪。陈佳洱报考大连大学后,父子俩鱼雁往来,父亲一直鼓励儿子:“政治上要追求进步,千万不能做顽固派。”“20年代,我就入过一次党了。现在我是中华书局党的宣传员,我们比一比,看谁先入党。”这回,儿子赶在了老子的前面。直到1983年9月27日,已届77岁高龄的陈伯吹才正式加入中国共产党。陈伯吹是著名作家,晚年的生活十分节俭,熟识他的人有口皆碑。一日三餐,极少吃荤菜;一件衣服要穿好几年,有了补丁就在会客或出席正式场合时套上一件稍新的;大多数时候都以步代车,连公交车都舍不得坐,累了蹲一蹲再继续走;儿孙一离开,就把空调关掉。即使剪下的指甲,陈伯吹都会收集起来送到中药房做中药。对纸张的节约,更是到了无以复加的地步。看完别人的来信,陈伯吹会用反面来打草稿;字写错了,不是随手一涂,而是用小刀轻轻刮去;边边角角的纸片,也用夹子夹住,用来做随手记素材的笔记本。然而,就是这样一位近乎“吝啬”的老先生,竟在1981年时拿出了毕生积蓄的5.5万元,设立了“儿童文学园丁奖”。5.5万元,按当时的收入水平,相当于100个普通职工一年全部的工资收入。陈伯吹也知道,用这笔钱完全可以在上海淮海路、嵩山路一带买一栋小洋楼。如果当时买下那栋小洋楼,那么现在的价值就要以千万元来计了。捐款前,陈伯吹也曾征求儿子的意见。陈佳洱毫无异议,他理解父亲,也支持父亲,知道父亲心里想的是儿童文学,他的一生也执着于此。就是在这样的家风中,陈佳洱耳濡目染,节俭的意识也自然深入骨髓。

陈佳洱

北大来了个“小孩儿”

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,会上做出了建立中国原子能事业的决策。根据党中央的这一决策,培养核科学方面的专门人才就成为当时的一项紧迫任务。为此,中央很快决定在国务院第三办公室(负责核工业的三机部前身)领导和中国科学院现代物理研究所(原子能所前身)的协助下,筹建北京、兰州两个物理研究室,作为专门培养核科技人才基地。时任国务院总理周恩来亲自签发了在北京大学建立中国第一个原子能人才培养基地——物理研究室的文件,并从当时全国高校中抽调了一批科学家:胡济民、虞福春、卢鹤绂等,负责组建工作。这当中,就有陈佳洱毕业论文的指导老师——朱光亚教授。不久之后,陈佳洱也被调往北大协助建设物理研究室。北京大学物研室建立之初,只有六个人,几乎都是德高望重的学界泰斗,陈佳洱是唯一的助教,还不到21岁。刚到物研室报到的时候,因为太年轻,值班的任副主任的教授看见陈佳洱时,非常严肃地问他:“你是哪里来的小孩儿,我们要开会了,你赶快出去吧。”陈佳洱只得亮出老师朱光亚的牌子,教授才恍然大悟,噢,原来你就是光亚的学生啊!

派往英国

1963年,中国科学院与英国的皇家学会开展合作、互派交流学者。第一批交流互换的名额只有四个,时任中科院党组书记的张劲夫同志顾全大局地主动提出,中科院本系统去两个,再由高校派两个。这样,北大的老师和领导,就推荐了陈佳洱。经过选拔,英国皇家学会同意了。于是,陈佳洱获得了到英国牛津大学学习的宝贵机会。多年后,陈佳洱仍然对当时去英国学习的经历记忆犹新。

牛津大学核结构实验室的丹尼斯·威尔金森教授是一位英国皇家学会会员,负责照顾陈佳洱他们的学习和研究工作。他是一个对中国很友好的著名科学家。后来是英国萨塞克斯大学的校长。他发明了记录和分析原子核信息用的多道分析器,所以当时他得诺贝尔奖的呼声很高。当他了解到陈佳洱在国内搞过加速器,就让陈佳洱参加他们正在安装、调试中的串列静电加速器的工作。于是陈佳洱就一边工作,一边了解原有的设计计算,发现那个加速器的设计上,存在与加速离子的横向运动不匹配的问题。当时,陈佳洱还对要不要告诉威尔金森教授有些犹豫不决。直到后来威尔金森教授主动问他,你对实验进展怎么看?陈佳洱才坦言,说你这个设计是有问题的,因为横向接受度太小不匹配。没想到大名鼎鼎的威尔金森教授听了非常高兴,当即就叫陈佳洱将自己的发现写一个报告,作为实验室内部报告保存下来。

直到1966年,陈佳洱离开英国回国的时候,威尔金森教授又把印好的报告作为礼物送给陈佳洱,作为当时陈佳洱对这份工作所做贡献的佐证。这件事,让陈佳洱体会到搞科学十分讲究实事求是。这也为陈佳洱应该如何对待科学研究中出现的一些问题树立了一个好榜样。当时,在英国工作时,我国使馆有三个规定。第一条规定不许拿英方的钱。陈佳洱为英方工作、做贡献,按道理他们要付劳务费的,差不多100英镑(月薪),他们也表示了要给酬劳。但是,陈佳洱只能谢绝,拿使馆提供的18英镑,相当于一个月的伙食费;第二条规定不得读英国大学的学位;第三条规定是反映研究成果的论文不得在国外发表。这一条当时英国朋友表示很难理解。但老实厚道的陈佳洱不敢打半点折扣,他在英国期间自始至终地严格执行了我国使馆的三条规定。在英国学习生活基本上安定后,陈佳洱给系里写信汇报自己在牛津学习情况,并将自己在那里具体帮助做些什么如实反映。系里回信希望他去学习做一种新的等时性回旋加速器。这在当时是国际最前沿的一种加速器,英国也只有卢瑟福高能研究所在做。陈佳洱根据系里要他自己想办法的指示,就向威尔金森教授说,我希望到那儿去工作。威尔金森教授非常欣赏陈佳洱前面一段工作的努力表现,见他态度也很诚恳,就答应了陈佳洱的请求。这样,陈佳洱经威尔金森教授的推荐,与负责等时性回旋加速器的J. D.劳森(也是皇家学会会员,核聚变领域著名的劳森判据的发明人)讲好后,就顺利地转到了英国卢瑟福高能研究所,陈佳洱去报到时,劳森还亲自开车来接。

被定了“五宗罪”

1966年年初,从英国回来后,国家科委给陈佳洱下达了一个任务,拨了500万元经费,准备组建北京大学重离子实验室。他希望通过自己和大家的努力,赶上发达国家的科研水平和能力,为建设现代化的国家贡献更多智慧,急性子的陈佳洱很快就与同事们一起欢快地干了起来。但只有短短的几个月,随着政治运动的到来,就无法从事正常的科研了。刚从英国留学回来,32岁就当上系里的副主任,于是,造反派给陈佳洱定了“五宗罪”:一是陆平黑帮分子;二是资产阶级反动学术权威;三是走资派当权派(副系主任);四是漏网右派;五是特务嫌疑。这“五宗罪”里最要命的是特务嫌疑。原因是陈佳洱在1958年和同事们一起做成加速器后,刘少奇来看了,被记者拍了照片,刊登在美国的杂志上,这事本来连陈佳洱自己也不知道,但在那个混乱的时代,陈佳洱真是有口难辩。被批糊涂了的他一时都搞不清楚自己“到底是革命的还是反动的”。最让陈佳洱难受的是眼见订购的机器、部件退货的退货,撤销的撤销,什么都没有了。一时让陈佳洱感到了心灰意冷,那时心里想:哎,算了,我就好好劳动就是了,这辈子再也不搞加速器了。

因为实在找不到陈佳洱特务嫌疑的证据,工作中,陈佳洱是个拼命三郎,也从不计较个人得失,他生活俭朴,为人随和。离开科研和教学岗位的陈佳洱被迫到北大印刷厂参加劳动,陈佳洱是个勤奋的人,他到哪里都闲不住,在印刷厂劳动期间,他眼见印刷厂设备落后,工人们劳动强度大,于是他就帮助工厂搞技术革新,不但让工人们的劳动强度减轻,还提高了生产效率,增加了效益。陈佳洱的劳动得到了工人们的支持和拥护,所以,当造反派要来揪斗陈佳洱时,就被印刷厂的工人们集体保护起来。工人师傅的一句话“这个人做事轻手轻脚!”让陈佳洱在那个自己尊严被侵犯、精神被侮辱、几乎万念倶灰的时候,感到了无比的温暖和亲切,这句朴素的话语是对自己最好的肯定和认同。

1969年,陈佳洱下放到陕西汉中分校,因为前途渺茫,离开北京前,陈佳洱卖光了所有与加速器相关的书,他不知道什么时候才能再一次用上那些书。在到汉中的前几年里,因为一切要从头来,所以没法从事加速器的研究工作,而是在那里修路、喂猪、种地。即使干这些体力活,陈佳洱也是任劳任怨,默默忍受,一直到逐渐恢复工作。

在逆境中创造契机

1972年,他开始致力于研制螺旋波导加速器的工作,从理论上研究了导致螺旋线的动态不稳定的特性,并通过研制强度更高的短螺旋线耦合结构和调整负载因子等办法,解决了从结构到稳定运行的一系列问题,建成了第一台可用的螺旋波导加速器样机。之后,他和同事们研制的螺旋波导聚束装置获得了北京市科技成果二等奖。他和教研室的十几位同志长期驻扎在上海先锋电机厂,与企业相结合,自主设计建造一台能量为4.5MV的静电加速器。他们根据物理研究需要,从优化物理参数入手进行物理设计,又系统地对高压电极形状、高压柱结构及各离子光学参量等进行优化,并增加了脉冲化等新功能。通过与工人、技术人员密切合作,他们工作了整整四年多,终于高质量地建成了这台高水平的静电加速器。这台高8.2米、重30吨的4.5MV静电加速器大型装置从物理设计、工程设计到加工安装都是由陈佳洱组织十余人的研制小组完成的。1986年,这台加速器刚运进新建的北大加速器楼之后还经历了一次意想不到的“浩劫”。

一天夜里,由于电焊工的违规操作,引发了火灾,把加速器的高压电极、均压环等主要部件都烧坏了。面对这样严重的打击,陈佳洱心里难受至极。但他没有气馁,在同事和工人师傅的鼓励和支持下,他率领大家硬是把烧坏的部件一一整修、擦亮,终于顺利完成了安装和调试运行。经检测,加速器机械结构稳定,电场分布均匀,空载时电压可达6.2MV,并且即使在夏日雨季湿热条件下也可连续运行数百小时。现在这台加速器仍是北京大学核物理与技术国家重点实验室的基本设备之一,它不仅在离子种类、能量范围和束流脉冲化性能等方面优于国内同类设备,而且还填补了中国单色中子源在3—7 MeV和16—20 MeV能量的空白,二十多年来不断地有来自高校、研究单位的学者以及外籍科学家前来进行实验研究,并获得了国家教委科技进步二等奖。它的建成对于我国中子核参数、中子核反应测量和抗辐射等研究以及离子束在材料科学、生物、医学等的应用具有重要意义。

“夏—商—周断代工程”

1978年3月召开全国科学大会之后的一年之中,由高等教育部和中科院在北京大学联合建立的我国第一个原子能教育基地——北京大学技术物理系,经邓小平同志亲自批准,由汉中搬回北京。消息传到正在汉中接受再教育劳动的系里,整个系都沸腾了!大家庆贺从此获得新生。在改革开放思想的引领下,系里全体同志多年来憋着的一股劲终于像火山一样爆发出来了!大家争先恐后地要打“翻身仗”,群策群力,依靠自主创新进行原子能科研教育二次创业。之前,陈佳洱科研团队已经克服困难,完成了4.5MV加速器的设计和制造,之后他们继续与上海先锋电机厂展开合作,同时还依靠海外同行的帮助,在短短几年里创造了第一台射频效率达到国际前列的螺旋波导聚束器和整体分离环型RFQ(射频四极场)重离子直线加速器、研制出我国第一只射频超导加速腔。并在英国牛津大学转让的2×6MV串列静电加速器主体设备的基础上,北大技物系自行设计、研制并配置了气体处理系统、真空系统、控制系统、束流输运线和四条物理实验线。这台结构复杂、安装精度要求高的2×6MV串列静电加速器,是在基本上没有安装图纸和没有外国专家帮助下,仅用一年零十个月的时间安装调试出来,而且性能比英国牛津大学的还有所提高。这些设备的研制成功可谓生逢其时。1995年,正好国家科委宋健主任直接下达了一个新任务就是“夏—商—周断代工程”,并成立了“夏商周战略工程领导小组”,组长是科技部的副部长邓楠,副组长由陈佳洱担任。“夏—商—周断代工程”的起因是中华文明数千年绵延流传,而且从未间断。古代文献中清楚地记录了夏、商、周三个朝代。其中,夏代是中国历史上第一个王朝时代;商汤灭夏之后建立了商代;武王伐纣灭了商朝,又建立了周代。历史学家将夏、商、周这三个朝代,简称为“三代”。古代伟大的历史学家司马迁在《史记》一书中清楚地记下了夏商周三代君王的世系,其中商周两代的君王世系,已被地下出土的甲骨文和金文所证实,说明三代的存在是肯定的、不容怀疑的。

可是有关中国的历史年代只能上溯到西周的共和元年,即公元前841年。在西周时期,它已处于西周晚期。在此之前的西周早期和中期的年代、更早的商代和夏代的年代就说不清楚了。很多人在编写历史时,只能按自己的认识去估算,常常写上一个“约”字或在年代之后打个“?”表示有关年代的不确定性。这样做是不得已的,当然也是不准确、不科学的。早在两千年前的西汉时代,就有学者对三代的年代进行研究。以后,历代的学者仍孜孜不倦地对三代年代进行探索。到了近代,还吸引一些国外的汉学家也投身到三代年代学研究的行列之中。他们在利用历史文献的同时,还尝试引入天文学的方法对天象材料进行计算,试图在三代的年代学研究中取得突破。不过,过去的研究者所用的手段比较单一,基本上是凭个人的力量进行研究,难度极大。虽也提出了各种结果,但受材料的局限和方法的不完备,缺乏必要的证据而不能达成共识,致使三代的年代一直未能解决。因此,这个工程就是要求通过科学的方法,精确地测量年代,它的测量精度比国际上有名的测耶稣“裹尸布”的要求还高得多。如要求测定三千年前一个有甲骨文的骨片的年代的精度优于正负三十年。为此,陈佳洱先到当年因测耶稣“裹尸布”的年代而出名的几个加速器质谱的权威实验室去请教。还去了英国牛津大学、瑞士苏黎世高工、加拿大多伦多大学,听取他们的意见。他们听了都摇头说,我们暂时还做不到,你们先试试吧。经过一番求援无果后,陈佳洱依靠研究小组集体的智慧,利用前面所说的那些设备,想尽一切办法降低本底、降低“分馏效应”,做到“平顶传输”,并做好数据分析和年轮校正,结果总算实现了目标。由于这台加速器质谱计的碳14测年发挥了重要作用,北京大学加速器质谱计的总体测量水平也因而升至国际前列。

如今,由陈佳洱团队创建的第一台射频效率达到国际前列的螺旋波导聚束器和整体分离环型RFQ(射频四极场)重离子直线加速器,还广泛用于加速器质谱计测量、离子束分析和核技术应用等领域。

甘当激光照排的推手

1984年陈佳洱被任命为北京大学副校长。作为北京大学的副校长,他为当时刚刚创业的王选和他的激光照排机四处奔波,并且和当时的副教务长花文廷等人倡议,经北大党政办公会议讨论决定,成立了北京大学新技术公司,即方正集团的前身,着力推动科技产业化。

王选研制的精密照排系统始于1975年,当时国家有—个“748工程”,即汉字信息处理系统工程,分三个子项目:汉字通信、汉字情报检索和汉字精密照排。对于这三个子项目,王选独钟精密照排系统。虽然当时王选正病休在家,每月只领40多元的劳保工资,但可以做自己想做的任何事情,于是义无反顾地投入到精密照排系统的研制工作中。这一事例也说明在可能的条件下让年轻人自由选题,做自己喜欢做的事情,才能激发创造的欲望。王选首先了解清楚国内外的研究现状和发展动向。由于有多年的硬件实践,并懂得微程序,所以很容易就想到可以用一个专用硬件将复原速度提高100倍到200倍。1976年时,国外尚无激光照排机,但国内在高精度传真机研制方面已积累了多年经验,激光扫描分辨率高和幅面宽等突出优点强烈地吸引了王选,但逐线扫描,不能改变光点直径和扫描后不能停顿的特点又使控制器的设计难度变大。“需要”和“矛盾”正好促使新方法的产生,他的逐段形成点阵、逐段缓冲、四路平行输出等方案就是被逼出来的。这些困难找到了解决办法后,王选于1976年夏做出了一生中第四个重要抉择:跳过第二、三代照排机,直接研制当时尚无的第四代激光照排系统,这实际上是选择了技术上的跨越。

当时陈佳洱觉得王选的成果是很有前景的,而且是很不容易的。王选是个学数学的,他应用数学公式来描述汉字,把信息压缩500倍,这样就可以用计算机来处理汉字。陈佳洱觉得这样的想法是了不起的,是原创性的。激光照排技术依靠了北京大学在基础科学方面的一些最好的成果,比如说激光,物理系当时在发展激光技术,用激光来控制汉字的扫描照排,学校的好多个系包括中文系、数学系、物理系等,他们的研究成果和思想都用计算机汉字扫描照排集成在一起了。这样一个科研成果,陈佳洱觉得是必须支持的,因为它太重要了。经过北大党委和陈佳洱等人奔走和呼吁,王选的工作得到有关主管领导的支持。当时最早支持的是“748工程”的组长、电子工业部计算机工业管理局局长郭平欣,以及小组的重要成员张淞芝,这两位1976年了解了方案后给予了包括经费在内的大力支持,因为当时这样做要冒很大风险。后来教育部、国家计委、国家科委,以及后来的国家经委、经贸委,甚至邓小平同志、江泽民同志都给予了支持,才使得中国没有经过二代机、三代机,没有经历照排机输出毛条、人工剪贴成页的阶段,直接从铅排跳到了最先进的第四代激光照排,是“淘汰了铅与火,迎来了光与电”的印刷技术革命。

学校最重要的工作固然是培养人才、做科学研究,从生产知识、传播知识上为社会做贡献,这是学校责无旁贷的责任。但是如果学校跟整个经济、社会脱开的话,就很难真正地为社会服务。所以当时北大党委的想法就是,既然我们有这么好的成果,我们也有责任让它真正变成一个产品。我们不是为了谋取利润,是为了使研究成果能够顶天立地,这就是当时的指导思想。当然,令人欣慰的是经过北大几代人和各方面共同的不懈努力,王选主持开发的激光照排系统,不仅占领了国内99%的市场,而且应用于海外中文媒体与日本媒体,然而一般人并不知道这当中凝聚着陈佳洱的心血和智慧。

猜你喜欢
加速器
莫比斯加速器众创办公空间
知识快餐店 科学加速器
国内外医用直线加速器可靠性对比研究
瓦里安VitalBeam直线加速器Portal Dosimetry验证通过率低故障维修
全民小康路上的“加速器”
基于NVDLA与FPGA结合的神经网络加速器平台设计
面向多任务处理的神经网络加速器设计
电子加速器辐照处理中药的检测
如何吃透“回旋加速器”的工作原理
教师是学生日记写作水平提高的加速器