中国原子能科学事业的开创者——钱三强

侯新杰 李林艳 李小丹 夏从新

（1.河南师范大学物理学院，河南 新乡 453007；2.河南师范大学附属中学，河南 新乡 453007）

钱三强（1913—1992）是我国杰出的核物理学家、中国科学院院士、“两弹一星”功勋.他早期师从约里奥·居里夫妇从事原子核物理实验研究，因发现铀核的三分裂、四分裂现象并科学地解释了三分裂的机制而闻名物理学界.归国后，他创建了我国首个原子核物理专门研究机构，聚集和培养了大批研制原子弹和氢弹的科技人才，并组织领导研制核武器，为我国原子能科学事业做出了开创性贡献.让我们通过此文回顾钱三强的求学及科研历程，领略他立志让原子能科学在中国生根的感人事迹.

1 弃工从理，转考清华物理系

1913年10月16日，钱三强出生于素有“人文甲天下”之称的浙江绍兴，父亲钱玄同是一代国学大师.次年盛夏，母亲携他迁居北京，与当时在北京高等师范大学任教的父亲同住.出生在思想进步的书香家庭，钱三强自幼就聪慧敏捷、勤奋好学.他6岁时进入北京高等师范学校附属小学受启蒙教育，一年后转入蔡元培创办的孔德学校就读.孔德学校当时在北京名声不小，提倡学生德、智、体、美、劳平衡发展，教的外语是法语.钱三强在这所学校度过了小学和中学时光.在校期间，他成绩优秀，身体强健，还打下了很好的法文基础.

1929年春，钱三强被孙中山的《建国方略》深深吸引，认为国家摆脱屈辱，走向富强，必须要建立强大的工业.钱三强立志“工业救国”，准备考南洋大学（今上海交通大学）.考虑到南洋大学是英文教学，他决定先考北京大学预科班，以适应英文教学.考入北大预科班后，他放弃了很多课余爱好，努力学习英语，甚至到了废寝忘食的地步，仅半年就顺利地攻克了英文难关.在北大的主动学习氛围中，钱三强也经常去旁听物理系的课.当时，清华大学物理系教授吴有训、萨本栋在北大兼课.钱三强被他们的渊博学识和教学艺术吸引.这时，他刚好读了《原子新论》一书，认为物质结构十分神秘.在日本发起“九一八”事变，南京政府未能按照《建国方略》来建设中国的背景下，钱三强决定改变初衷，转考清华大学物理系.这一次选择影响了他的一生.我们在为祖国减少了一位电机工程师而遗憾的同时，也应为祖国增加了一位杰出的核物理学家、一位优秀的战略科学家而庆幸.开明的父亲支持他的选择，并题写“从牛到爱”4个字送给他，希望他能发扬那股子牛劲，并以牛顿、爱因斯坦为榜样，在科学上不断进取.［1］

1932年，钱三强考入了清华大学物理系.留美归来的著名物理学家叶企孙、吴有训、萨本栋等都在此任教.他们时常介绍科学的最新发展，在培养学生思维能力的同时又十分注重学生的动手能力.在吴有训教授的实验技术课上，钱三强掌握了扎实的动手制作技能.他还在吴有训的指导下完成了毕业论文《真空条件下钠的金属表面对真空程度的影响》.从确定题目，阅读文献，动手制造设备，进行实验，到写作论文的过程，钱三强身上热爱科研、全心投入的科学家品质已初有体现.1936年，大学毕业后，钱三强由吴有训推荐到北平研究院工作，从事分子光谱研究.1937年，在严济慈的指导下，他完成了论文《铷分子离解的带状光谱和能量》并在美国《物理评论》上发表.这是钱三强科学生涯的第一篇研究论文.在严济慈的鼓励下，钱三强考取了去巴黎大学居里实验室攻读镭学博士学位的名额.他立志努力学习，用先进的思想和科学来使国家强大.怀揣着这个梦想，钱三强开启了新的征程.

2 留法11年，取得卓越科研成就

2.1 改建威尔逊云雾室，初试锋芒

1937年8月，钱三强抵达法国巴黎.他在严济慈的引荐下，师从伊莱娜·居里（与丈夫约里奥·居里因发现人工放射性而共同获得1935年的诺贝尔化学奖）.在伊莱娜的指导下，钱三强确定了博士论文方向——用云雾室研究含氢物质在α粒子轰击下所产生的质子群.面对全然陌生的课题，他积极投入，虚心请教，同时也热心助人，受到导师与同事的一致赞赏.

1937年12月，伊莱娜推荐钱三强去约里奥的法兰西学院核化学实验室帮忙，改进现有的威尔逊云雾室.威尔逊云雾室是一种研究原子核粒子径迹的基本设施.需要对此进行两项改进：改进充气压力和延长有效灵敏时间.面对又一个陌生的工作，钱三强开始查阅资料，初步了解，然后动手尝试.由于钱三强的动手能力很强，工作进展得非常顺利.1938年冬，云雾室改建完成.之后，他又设计制作了一个自动照相系统，能自动记录瞬间出现的粒子径迹.约里奥将改建后的云雾室称为“可变压力威尔逊云雾室”.1939年初，约里奥用这个云雾室首次记录到铀受中子轰击时产生裂变碎片的径迹.这是世界上第一张用云雾室拍到的铀裂变照片.该云雾室被珍藏于巴黎“居里与约里奥·居里博物馆”.钱三强初试锋芒，受到约里奥的高度认可.在约里奥和伊莱娜的悉心指导下，钱三强于1940年初完成了博士论文《含氢物质在PO-α粒子轰击下所产生的质子群》，获得法国理学博士学位.

2.2 法国应用核乳胶技术的开创者

1940年5月，德军大举进攻法国，巴黎很快被战争的阴霾笼罩，钱三强的生活非常窘迫.即使这样，他的科学研究也并未停止，还有不少长进.1941年冬，钱三强得知回国有望，立刻决定要回到一直思念的祖国.然而途中遇日美开战，他无奈滞留在里昂.在战乱中，钱三强仍坚持着他的科学追求.1942年初，他开始在里昂大学物理研究所工作.在指导学生论文时，他竟意外发现了钋的α粒子能在照相底板上留下像云雾室中的粒子径迹，并于1943年6月在法国《物理学手册》上发表了名为《用照相乳胶记录带电粒子》的实验报告.当意识到回国无望时，钱三强又回到巴黎.1945年夏，第二次世界大战渐近尾声，钱三强被派去英国布里斯托尔大学核乳胶技术发明者鲍威尔所在威尔斯实验室，学习新发明的原子核乳胶技术.在里约时用照相乳胶记录α粒子的工作经验做基础，钱三强不负期望，很快就掌握了这项新技术.他将应用核乳胶的技术带回法国，成为了法国应用核乳胶技术的开创者.无论顺境还是逆境，钱三强都始终记着父亲“从牛到爱”的期望，不断积累，不断前进.

2.3 破先入之见，发现三分裂与四分裂现象

1946年，钱三强与清华同学何泽慧结为科学伉俪.何泽慧从德国来到法国，与钱三强一同从事原子核物理的实验研究.自1938年核裂变发现以来，学界关于核裂变的共识就是一个重原子核只能发生“两分裂”.美国于1945年在日本投下原子弹，而原子弹的基本原理正是利用了重原子核的裂变反应，因此人们十分关注原子核裂变.1946年7月，在剑桥国际基本粒子与低温会议上，两位英国学者作报告时，出示了许多裂变碎片在乳胶里留下的径迹照片.这些照片中有一个三叉形状的径迹，只是被他们简单地解释为α粒子.直觉敏锐的钱三强觉得这个现象很特别，认为有极大的研究意义.

回到巴黎后，钱三强立刻组建研究团队（何泽慧是成员之一），利用核乳胶技术研究裂变，重做用中子照射铀核产生裂变的实验.经过反复实验与观测，他们终于找到合适的方法（将乳胶片先用硝酸铀酰溶液浸泡）来降低乳胶对α粒子和质子的灵敏度，能将裂变碎片的径迹与α粒子、质子的径迹分辨开来，便于观测裂变现象.由于钱三强扎实的核乳胶技术、何泽慧敏锐的观察力以及团队的共同努力，他们找到了大量三叉形状的径迹.在欣喜之余，钱三强意识到数量多并不能说明问题，关键要弄清楚这些三叉形径迹的性质.钱三强开始用高倍显微镜对这些三叉形径迹进行精细观测.经分析，他发现3条径迹的能量一定高于α粒子，3条径迹共面且有共同起点.于是，钱三强意识到这可能是原子核的“三分裂”现象.1946年12月9日，他们在《法国科学院公报》上以《俘获中子引起的铀的三分裂》为题，公布了初步研究结果.

在进一步的研究中，何泽慧于同年11月22日首先观测到了一个四叉形径迹.经过长时间的讨论，他们认为这是铀的“四分裂”，并于1946年12月23日，以《铀四分裂的实验依据》为题，发表在《法国科学院公报》上.钱三强、何泽慧等根据质量守恒、能量守恒等物理学基本定律，运用了一种逐步近似的回归计算方法，计算出第3个碎片的能量是10－25 Me V，远大于α粒子；还计算出三分裂与二分裂出现之比为1∶300左右，四分裂出现的概率更小，与二分裂出现之比小于0.02%.［2］他们正是经过了反复实验和上万次的观测，才发现了这概率极小的三分裂与四分裂现象.1947年1月27日，他们在《法国科学院公报》上发表了论文《铀三分裂与四分裂的能量与几率》.3月15日，他们又在《物理评论》上发表了《铀核的新的裂变过程》，解释了三分裂与四分裂.然而，并不是所有人认可这一结果.面对权威同行的疑义，他们并没有无故动摇.由于钱三强滞留里昂时自学过量子力学，十分重视理论物理.他开始全身心地投入到实验与理论工作中，理论联系实际，试图揭示出现象背后的本质.他在大量实验的基础上，分析计算出铀核裂变产生的3个粒子的质量、动能和角度，并运用发展了玻尔的液滴模型，科学地解释了铀核的三分裂现象.之后，钱三强独自完成了《论铀的三分裂的机制》论文.由于极具科学性，此论文成为该领域的经典性文献.

当时，年仅34岁的钱三强大胆突破先入之见，注重理论联系实际.他以非凡的科学敏锐性、深厚的原子科学素养和扎实的实验动手能力，发现铀核的三分裂与四分裂现象并科学地解释了三分裂的机制，揭示了裂变反应的多样性和复杂性.在裂变机理的研究中，三分裂作为研究裂变过程中断裂点特性的一种有效直接的探针，至今仍为物理工作者所关注.

3 学成归来，开创中国原子能事业

钱三强因核裂变方面的工作在物理学界名声大振.他和何泽慧都很清楚，继续留在巴黎十分有利于他们的科学研究，回到战乱的中国，难免会阻碍重重.不过，他们深信他们最大的愿望是让自己深爱的祖国兴旺发达.临别之际，伊莱娜和约里奥高度评价了钱三强，认为他早已具备了研究人员的特殊品格和研究机构领导者的各种品德，是他们指导的同时代人中最优秀的.1948年6月10日，钱三强与何泽慧回到了日思夜想的祖国.

3.1 创建新中国核科学技术研究基地

由于钱三强早已意识到原子能在国防事业中的重要地位，他一回国就踌躇满志，致力于在中国发展原子能科学.1948年8月，他应清华大学理学院院长叶企孙的邀请到清华任教.为宣传原子能科学，钱三强每周都要讲一次原子物理学.1949年11月，中国科学院成立.他立即请来叶企孙、吴有训、严济慈等物理学前辈，商讨物理学如何发展和研究机构如何设置的问题.他们最终达成共识，必须竭力改变人员力量分散和科学研究脱离实际需要的现状.基于此，于1950年5月正式成立了中国科学院近代物理研究所（1958年改名为原子能研究所）.

担任所长的钱三强为研究所殚精竭虑，广揽贤才.他从不强调自己的科学工作，总是尽量先支持其他科学家的研究.他从全局出发，在聚集人才上兼收并蓄，组织工作上甘为人梯.短短几年内，彭桓武、王淦昌、赵忠尧、杨澄中、杨承宗等人纷纷加入，还培养了许多反应堆理论和反应堆计算、原子能科技等方面的专门人才.一大批杰出的原子核科学家汇聚于此，实现了全国核物理科研力量的统一.著名物理学家王淦昌曾说：“中国核物理有了他的组织领导，才团结了全国核物理学界，他的功劳最大.”［3］

钱三强为近代物理研究所研究方向的确定也做出了巨大贡献.经过3年的努力，钱三强和王淦昌、彭桓武一同制定了研究所发展核科学的第1个五年计划.实验核物理生效快，毋庸置疑成为研究所的重点研究方向.短期内不能有显著成效的理论物理研究受到一些科学家的反对.钱三强虽是实验物理学家，可是他思想十分开阔，极具战略目光.他强烈支持建所初期也要重点发展理论物理研究，使理论组得以保存.事实证明，理论研究在我国核武器研制中起到了决定性作用.

3.2 组织领导研制核武器

新中国成立后屡遭西方国家的核讹诈.1955年，党中央决定大力发展中国的原子能事业.极具战略眼光的钱三强早已意识到了原子反应堆和加速器的重要性，并为其积极奔走.1955年4月，中苏签订有关协定，苏联将帮助中国建造重水实验反应堆和回旋加速器.我国建设原子反应堆和加速器的工程拉开帷幕.钱三强面临的首项任务是为这一堆一器选址.他和刘伟等同志在京郊多处勘察，马不停蹄地奔波了近半个月，终于选定了北京西南远郊的坨里.同年10月，钱三强和彭桓武率领一批专业人员赴苏审查反应堆和加速器的初步设计、进行全面培训和考察，利用一切有利条件为我国核物理研究培养人才.为使一堆一器建成能立刻开展研究工作，1956年9月，国务院批准将兴建中的科研基地与近代物理所合并，任命钱三强为所长.1958年6月，一堆一器顺利建成，我国跨进了原子能时代.钱三强凭借其极强的凝聚力，汇聚了一大批核科学家，在一堆一器上，他们建立了许多重要的物理测量仪器设备，如各种中子谱仪、裂变室等，为裂变物理、中子物理等研究创造了实验条件.这是我国发展原子能科学事业的一个决定性阶段.

1960年，在中苏关系破裂的形势下，党中央决定完全靠自力更生发展原子弹.核武器研制是一个浩大的工程，必须集结一批杰出的科学技术人才.钱三强具有丰富的核物理研究经历和组织管理经验.他担任了中国核武器工程的总设计师.为了实现党中央8年搞出原子弹的决策，钱三强铆足干劲，迅速重新排兵布阵，将具体任务与科学家的专长相联系，为中央推荐最恰当的人才负责各环节的攻坚任务.原子弹的研制主要由4部分组成：理论设计、测试、制造和核试验现场观测.他推荐彭桓武、朱光亚、邓稼先领导原子弹的理论设计工作，推荐王淦昌、程开甲等负责测试工作，推荐程开甲、吕敏等组织实施核试验现场观测.他还亲自赴苏邀请青年物理学家周光召参与原子弹的研制.他特别注意发挥女科学工作者的作用，推荐优秀女物理学家王承书攻克研制浓缩铀的难题，为中国研制原子弹清除了一大路障.钱三强在科学家中起到了磁铁的作用，知人善任、热诚无私，被公认工作做得很出色.在联合攻克研制扩散分离膜、点火种子源等关键难题后，中国第一颗原子弹在1964年10月16日爆炸成功.

作为顶尖的物理学家出身的科技领导者，钱三强不仅在领导决策方面提出对策建议，在人才方面排兵布阵，还能在关键时刻把握方向，坚持理论与实际相结合.在研制原子弹的关键时刻，周总理做出了预先探索氢弹理论的决定.氢弹要以原子弹作起爆器，但它的原理与规律不同于原子弹，与轻核聚变反应有关的理论问题需先做探索.按照指示，钱三强组织黄祖洽、于敏等理论物理学家成立了轻核理论组，探讨和研究氢弹的各种物理过程、氢弹的作用原理和可能结构.钱三强如此重视理论研究是极具远见卓识的.［4］他考虑到理论与实际相结合，轻核理论组成立后立即又成立了轻核反应实验组，以轻核反应数据的精确测量来配合和支持轻核理论组的工作.［5］在中国第一颗原子弹爆炸成功后，研究原子弹的队伍与研究氢弹的队伍合二为一，共同探索实现氢弹的具体途径.在原子弹研制和氢弹预研的基础上，中国第一颗原子弹爆炸仅仅2年8个月后，中国第一颗氢弹试验成功.

中国氢弹和原子弹的研制是在大科学背景下诞生的重大国防科技工程.中国核武器研制进展得如此顺利，与钱三强的组织协调有方、坚持理论与实际并重分不开.他发挥了战略科学家的重要作用.如果钱三强先生继续做科学研究，他一定会有更多的科研成就，可是国家需要他这样一个具有尖端科技研究与管理全面才能的人去承担这个责任，需要他发挥更大的作用.钱三强不仅最早投身于新中国的原子能科学事业，还服从国家安排，组织领导研制核武器，是中国原子能科学事业当之无愧的开创者和奠基人.

4 壮心不移，心系国家科学事业

1981年初，钱三强因病住院，照理，他可以安度晚年了.可对于一个热爱科学、胸怀国家科学事业的科学前辈来说，这是不可能的.他依然精神矍铄，尽力做好那些他能做并且有意义的工作.钱三强做了一些科学史的研究工作，撰写了大量与原子能相关的著作，如《原子能发现史话》等.这些著作不仅为人们提供了大量的原始史料，还有对原子能科学发展史的深刻论述，深入浅出地为人们讲解原子能科学史.他提倡的重视科学史的学术价值、科普功能、教育功能和资政功能的科学史学思想在当今也有重要意义.［6］为了消除教育方面的崇洋思想，钱三强积极推动国家建立学位制.他开拓了中国科学技术名词审定事业，为我国自然科学名词术语的统一与规范化奠定基础.他还支持和推动中国软科学事业的制度化，创建了中国自然辩证法研究会等软科学组织.作为学界前辈，但凡能兼顾到的领域，他都怀着满腔热血投入，为中国的科学事业发展做出了独特的贡献.

5 结语

钱三强先生一生都在为祖国科学事业作贡献，一切以国家需要为主.他是中国高科技起步阶段的代表性人物，是中国原子能科学事业的开创者.他成就颇高，但功成不居，质朴无华，比普通人还要普通.1992年6月28日，钱三强先生因病去世，终年79岁.著名的物理学家彭桓武曾用“忠心遵照党领导，服务竭诚终此生”来送别钱三强先生.钱三强先生离开了我们，但他的爱国情怀、科学品格和卓越贡献令我们难以忘怀.