——纪念中国氢弹之父于敏
钢筋水泥
今天,2019年1月16日,我国国防科技事业高速发展的重要推动者、氢弹之父于敏,在北京去世,享年93岁。
于敏毕业于北京大学,1961年,于敏开始了长达28年隐姓埋名的氢弹理论探索任务,并取得了我国氢弹试验的成功。是中国的氢弹之父。于敏是在新中国极其艰苦的科研条件下,从事氢弹理论研究的,于敏凭借什么思想武器、哲学方法和学术环境能攀登上科学高峰?对今天的科技发展或有重要的启示。
1967年6月17日上午8点20分,由飞机空投的330万吨当量的氢弹试验获得成功。中国在世界核舞台展示了氢弹的早操,动作潇洒、飘逸,虽然困难重重,却充满红色激情的浪漫和哲学指导的科学。
氢弹的技术壁垒是很高的。虽然轻核的聚变反应比重核裂变现象发现得早,但氢弹却比原子弹出现得晚,历史第一颗氢弹在1952年才试制成功,原因是要实现轻核聚变反应的条件比实现重核裂变的条件要困难得多。
轻核聚变反应发生反应只能在极高的温度(高于40000000℃)和足够大的碰撞几率条件下,才能大量发生。引爆氢弹极为困难。
世界第一颗原子弹1945年问世,美国从1945年原子弹成功到1951年氢弹成功用了6年时间,苏联从1949年原子弹成功到1953年氢弹成功用了4年时间,英国从1952年原子弹成功到1957年氢弹成功用了5年时间。
在世界第一颗原子弹1945年爆炸成功时,中国还在战争的硝烟中,四年后1949年新中国成立,毛泽东接手的中国,是从1840年以来经历与英国的鸦片战争、与倭寇的甲午战争、被英法联军火烧圆明园、被八国联军血洗北京城、抗击日本的侵略战争和打垮蒋介石的解放战争,110年战乱不断的中国;遭受了英国、法国、日本、八国联军等各西方列强多次掠夺,割地赔款;蒋介石溃败台湾前,又用炸药把残存的工业设施毁坏殆尽,用金元劵把国民财产洗劫一空,用军舰把机器设备和黄金白银尽数掠走,极其贫穷落后,连火柴、三轮车都叫洋火、洋车。百年战乱使绝大多数中国人没有条件受教育,几亿中国人不识字,是文盲,初中生就算是知识分子,宝贵人才了,更是奇缺科技人才,与西方发达的资本主义国家科技差距一、二百年。同时面对国外的封锁,条件极端艰苦困难。
新中国从修路,建桥,识字,扫盲,普及教育,盖厂房,找石油,造机器,炼钢铁,学习开始。15年后,1964年10月16日,西部罗布泊上空。中国第一次将原子核裂变的蘑菇云升上了戈壁天空,第一颗原子弹爆炸成功!中国人终于迈进了原子核时代。到1967年6月17日氢弹爆炸成功,只用了2年8个月。
中国核武器发展是国家最高等级绝密工程,也是最具神秘色彩的领域。很多参与此项计划的人员长期默默无闻地奉献自己的青春和人生,他们是国家和民族走向富强的基石,是为祖国撑起核保护伞的人民英雄!
1957年10月15日,中苏签订《中华人民共和国政府和苏维埃社会主义共和国联盟政府关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性的原子工业的协定》(简称“国防新技术协定”)。
苏联政府在1958到1960年期间却找种种借口拖延履行条约规定的原子能工业援助项目。
I960年7 月16日,苏联政府突然照会中国政府,决定自1960年7 月28日到9月1 日,撤走在中国的全部1390名苏联专家。
苏联毁约终止援助以后,中国原子能工业建设进入了全面的自力更生。
1960年秋,时任二机部部长的刘杰开始考虑氢弹研制工作如何部署展开。
刘杰认为,氢弹肯定比原子弹更复杂,研制氢弹必须由我们自己首先在氢弹的理论上进行探索突破,而进行氢弹理论探索,不会在短期之内获得突破,这项工作也不能等到第一颗原子弹研制成功以后再进行安排。刘杰同钱三强商量此事。刘杰讲了上述想法以后说:“九所现在正在全力进行第一颗原子弹的基本理论和关键技术攻关,没有力量顾及氢弹的理论研究。为了不分散九所的精力,原子能研究所能不能组织力量在氢弹理论研究方面进行探索,先行一步?”
钱三强说:“氢弹的研制工作迟早是要进行的,早做布置好。氢弹有自己的原理,轻核反应有它自己的规律,与轻核反应有关的理论探索工作确实需要早做安排。我很赞成。原子能研究所还有一点理论物理研究力量,可以动员投入。”
1960年第四季度,在原子能研究所第四研究室增设了一个从事氢弹理论探索研究工作的机构,名称叫“轻核反应装置理论探索组”(简称轻核理论组,保密代号为“乙项任务”),由黄祖洽任组长。有黄祖洽、蔡少辉、萨本豪、刘宪辉、何柞庥等科学家。
黄祖洽和何柞麻多次向钱三强所长建议,调本所1955年荣获“全国青年社会主义建设积极分子”光荣称号的副研究员于敏来参加研究工作。钱三强采纳了这一建议,并准备让于敏任轻核理论组副组长。
34岁的于敏已经在国内原子核理论研究领域开创性地辛勤耕耘了近10年并做出了出色成绩,于敏1944年考上了北京大学工学院,1946年转入了理学院学习物理,1949年于敏本科毕业,考取了研究生在张宗遂、胡宁教授的指导下,1951年于敏以优异的成绩毕业。是纯国产物理学家。在当前的原子核理论研究正处在有可能取得更大成果的关键时刻,有些舍不得调离停下来。
为了中国氢弹早日成功,于敏服从了组织上的决定,转向氢弹理论的预先研究工作。1961年1月于敏调入轻核理论组后任副组长。全组共有十一二个人。1961年第四季度何柞麻、黄祖洽在九所兼职参与原子弹的攻关,轻核理论组的工作担子主要落在了于敏的肩上。1963年这个组陆续扩充至40人左右。
当年提倡学习毛主席的《矛盾论》,于敏、何作麻以《矛盾论》中所说的“唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用”作为指导思想,将热核点火和燃烧作为氢弹爆炸的内因,将辐射流体力学创造的条件作为外因,反复研究外因与内因的辩证关系,进而研究了高温高密度等离子体状态下的许多基本物理现象和规律。在研究过程中,于敏最“善于抓主要矛盾”去解决问题。
那时,没有电子计算机,连手摇电动计算机也只有几台,那是第四研究室数学组专用的,轻核理论组的同志们主要靠的是计算尺和算盘。为了完成任务,只能加班加点到深夜。每天没有几个小时的睡眠时间,都是拼命工作。就是在这样困难的条件下攻克了一道道科学难关。在许多实质性问题和关键性问题上,于敏做出了最主要的贡献。从一些复杂纷乱的现象中,于敏善于抓主要矛盾,总能理出头绪,找出物理上的原因。总能从复杂的计算中找出其中的物理内容,使认识有所前进。他不断地发掘问题,提出问题,分析问题,解决问题。于敏体会到问题就是矛盾,他把这一套提出问题、解决问题的方法叫做“物理学的分析方法”,毛主席的《矛盾论》给轻核理论组的理论研究提供了重要的哲学指导。
1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸试验成功。
1965年1月7日,刘杰在二机部党委会议上讲话时,传达了中央指示:如果有氢弹、导弹,仗可能就打不起来,和平就更有把握了。
为了和平,为了中国人不流血,中国的核物理英雄就要多流汗。氢弹研究工作面临一个迫切的问题:该如何对待原子能研究所轻核理论组和九院理论部这两方面研究氢弹理论的研究力量,在九院理论部这一方面,有突破原子弹的实践经验,已经掌握了原子弹的有关理论和计算技术,比较系统地查明了原子弹内部的物理图像和各种物理规律,有条件在氢弹理论研究方面向纵深发展。但是,他们开展氢弹理论问题的研究起步晚,面对这样的现状,刘杰想到:必须把这两方面的研究力量统一起来,把两股绳拧成一股绳,集中力量,形成拳头,集智攻关。
刘杰和刘西尧、钱三强不谋而合。1965年1月,黄祖洽、于敏等原子能研究所轻核理论组的31位科研人员携带着预先探索研究的所有成果和资料,调到了九院理论部,一起攻关。黄祖洽、于敏任理论部副主任。轻核理论组另外的10余位科研人员,包括何柞麻,则留在了原子能研究所继续从事基础理论方面的研究工作。
根据现在了解,从原子弹到氢弹是一个阶段性的发展,需要一个过程,这个过程美国是6 年,苏联是4 年,英国是5 年,
1965年2 月3 日二机部党委向中央专委呈报了《关于加速发展核武器问题的报告》。
在副院长彭桓武、朱光亚的指导下,由理论部主任邓稼先、副主任周光召主持,组织理论部有关方面的专家和研究人员开规划会议,讨论制定突破氢弹的具体规划。制定了旨在突破氢弹技术的《氢弹科研大纲》。
大纲中要求:氢弹研制的近期目标主要是在已有工作的基础上,通过进一步的理论研究,突破并掌握重量轻、威力大的热核武器的基本原理;第一步,作为这一目标的标志,是争取完成重量1吨左右、威力为100 万吨级TNT当量的热核弹头的理论设计(当时把这一目标简称为“1100" )。达到上述目标的关键是要摸清氘化锂-6能够烧起来,而且烧下去的规律及所需要的条件,并研究如何创造这些条件。另外,大纲也要求理论部在原理、材料、构形、计算方法等各个方面进行多路探索,并做出部署。
“1100”目标的制定,说明研制的氢弹是要装到导弹上去的,指导思想很明确。
为了突破氢弹原理,实现“1100”目标,九院理论部分兵作战,多路探索。邓稼先、周光召、于敏、黄祖洽等部主任,带领有关研究室的人员分别攻关夺隘。工作起来不分白天、黑夜,经常加班加点工作到深夜,甚至是通宵达旦。每天晚上,科研大楼内灯火辉煌,几乎每一个人都在忘我地工作,苦苦探索。大家一心只想的是怎么快点突破氢弹原理,为国争光,为民族争气!当时,理论部及研究室的党政领导和政工人员,为了保证大家的身体健康,不要累垮,经常在晚上到办公室去一个一个地动员大家回去休息。
那时已经成名的专家与刚出校门的大学毕业生,自然有知识与经验的差别,但是,没有谁把研究成果和收获看成是自己的私人财富或专利技术。那时大家的学术思想十分活跃,学术气氛非常民主,几乎每周都要召开学术讨论会和鸣放会。在会上从彭桓武副院长这样的大科学家到邓稼先、周光召、黄祖洽、于敏等部主任直到年轻的研究人员,不论资格,人人都有发言权。不论谁有了新的想法,都可以登台各抒己见,畅所欲言。有不同的意见就展开争论,一场争论下来,常常大家都面红耳赤,最后谁说得对,就听谁的,彼此都从中得到启发。
许多好的想法,就是在你一言我一语的讨论中产生出来的。通过一个个的学术报告会和学术讨论会以及鸣放会,许多种突破氢弹的设想和途径被提了出来。
知识公有,学术民主,思想自由,科技创新,没有枷锁禁锢,没有权威压制,是真正科学的春天!
1965年7月10日,二机部党委向中央专委呈送了《关于核武器研究试验工作的报告》。这个报告是朱光亚代二机部起草的。报告说,核武器的研究试验工作当前的主要任务有二:一是按预定计划在1966年上半年解决原子弹与中近程地地导弹结合的问题;二是突破氢弹技术关键的问题。
9月27日,孙和生带领,50多位人员携带自己的被褥、脸盆等生活用品(当时华东计算技术研究所只能安排这50多位出差人员住办公室,为每人准备一个铺有稻草垫子的双层铁床的铺位)、计算软件、科研笔记本等资料,乘火车奔往上海计算模型。28日,他们来到了坐落在上海郊区嘉定县城外、被一大片金黄色稻田包围着的华东计算技术研究所。于敏也一同到达,并与大家同吃、同住、同工作。
大家首先解决了程序计算中中子不守恒的计算方法问题。数学组的同志日夜加班,很快编出了大型计算机程序,开始了三相氢航弹的优化设计,进行了大量的数值模拟计算。尽管困难不少,很辛苦,但在强烈的使命感的鼓舞下,大家热情高涨,干劲十足,很快就算出了一批模型。从结果看,离要求并不太远,只要加入少量的贵重好材料,威力就可以提高到100 万吨TNT 当量。
但是,这批模型的聚变份额都很低,这表明其中的热核材料并没有充分燃烧。
面对这批计算结果,于敏并不感到意外。因为他早在原子能研究所轻核理论组进行氢弹应用基础理论的预先研究时,就曾经对原子弹中加入聚变材料的加强型原子弹进行过探索。如今,于敏受理论部主任会议的委托,率领大家来上海出差,就是要研究如何把加强型原理与现实的原子弹结合起来,完成加强型核装置—三相氢航弹的优化设计任务,这是个艰巨的任务。
于敏经常深入到计算机机房,平日里大部分时间都是埋头于堆积如山的计算机打印的纸带中,聚精会神地仔细分析计算结果,一看就是几个小时,常常顾不上吃饭。大家帮他把饭打来,他就边吃饭、边思考问题。为了找出优化设计中的问题所在,他进一步理清了头绪,获得了启发。于敏分析了决定氚一中子循环次数的几个物理量,看出设计氢弹的途径不外乎两条:一是高温度道路,一是高密度道路。
高温度道路已经探索过,知道其中的困难所在。从分析加强型原子弹模型看出,这种模型中氚一中子之所以达不到多次循环,是因为热核材料没有被极高地压缩,没有达到极高的密度。大幅度提高热核材料的密度是一个关键!而热核材料之所以达不到极高的压缩密度,是因为这种加强型核装置模型的压缩靠的是炸药的能量,而炸药可利用的能量是有限的,要使热核材料达到极高的压缩密度,单靠提高炸药能量利用率的办法是绝对办不到的。
于敏紧紧抓住了问题的关键,开始了新的思考。怎么办呢?于敏认为,要达到极高的压缩度,只有利用原子能才有可能。用原子能来实现热核材料的高密度。
于敏比一般人懂得多、想得深、算得快,并且善于透过复杂现象抓住事物的本质。他又苦苦思索、估算了几天几夜。他首先分析了原子弹爆炸所释放的各种能量形式,比较了它们的特性与在总能量中所占的比例,明确了一种比较容易控制、驾驭的能量形式。然后,他想出了一个减少这种能量损失、提高其利用率的精巧的结构,估计了有多少能量可以被利用,又有多少可以用来压缩热核材料氘化锂-6,如何有效地利用这些能量,氘化锂-6能压缩到什么程度,如何使它点火和自持(自行维持下去)燃烧等。
11月,于敏同大家一起商量,算了几个材料比例不同的模型。计算模型取得了完美的结果。至此,两类共三个模型的计算结果表明,只要能驾驭原子弹能量,我们就可以设计出百万吨级的氢弹来!
在华东计算技术研究所主楼五层东侧的大教室里,13研究室的全体攻关人员安静地坐在大黑板前,准备听于敏的学术报告。于敏走上讲台给大家做“氢弹原理设想”的学术报告,向大家介绍了新模型的设计思想。他说:“过去大家都很重视对原子弹的压缩,现在看来,热核材料的压缩更重要。”接着,于敏列举了物理小组陈辅之等人最近算的一个理想模型的结果,当人为地把热核材料压缩度提高一倍后,加强弹的烧氘量和威力都大幅度地增加了。于敏报告的深入,大家随着他那深入浅出的语言,严密的逻辑思维,无懈可击的推理和充分的论据进入了氢弹王国。于敏强调说:“要实现这么大的压缩度,靠炸药不行,要靠原子能!”于敏经过多年的艰苦探索和大胆设想,今天终于抓住了使热核材料充分燃烧的关键因素和创造这些因素的技术途径。
报告会以后,孙和生主任把蔡少辉、彭清泉两位副主任及各位小组长找到一起,同于敏一起开会研究决定:抽调物理组的几位同志和蔡少辉一起,配合于敏另外开辟一条突破氢弹新原理和技术的途径;立即启动大型计算机程序的编制工作,以适应突破氢弹新原理工作的需要。
北京的九院理论部12研究室也派出人员前来支援。经过大家废寝忘食、夜以继日的努力工作。
于敏把各方面的研究成果归纳整理成从氢弹初级到能量传输到氢弹次级的原理、材料和构形基本完整的氢弹物理方案以后,又一次向大家做了学术报告。于敏逐一分析了氢弹反应各个过程的现象、规律和物理因素,描绘出一幅氢弹反应过程的比较完整的物理图像。做完报告,会场上一片欢欣沸腾,大家按捺不住高兴的心情。氢弹原理突破了!
喜讯用电话暗语送到北京后,邓稼先主任第二天就飞至上海。带回成果到北京汇报,布置氢弹的试爆研究。
1966年12月8 日,九院副院长彭桓武在青海221 厂召集院内的专家开会,研究论证了于敏等人新突破的氢弹原理理论设想方案。
12月9 日至10日,吴际霖主持召开了九院1966一1967年核武器科学研究与生产两年规划讨论会。二机部副部长刘西尧、李觉,国防科委二局局长胡若暇,九院副院长王淦昌、彭桓武、郭永怀、朱光亚、陈能宽等,邓稼先、周光召、于敏和理论部的部分研究人员,以及九院所属各大部门的专家和行政领导人都参加。于敏向与会者详细介绍了利用原子弹作为“扳机”(“初级”)来引爆“被扳机”(“次级”)的两级氢弹原理理论设想方案,以及实现该方案所必须解决的关键技术问题与结构问题,初步提出了对爆轰实验、加工制造、核测试诊断等方面的要求,并回答了大家提出的问题。
1966年6 月上旬,在经过了大量的理论计算和爆轰模拟实验以后,629 装置“扳机”的理论设计方案初步确定。
1966年12月28日12时,629 氢弹装置按时爆炸。中国成功地进行氢弹原理试验。
12月28日晚,新华社发表《新闻公报》中说:“继导弹核武器试验成功之后,又圆满地实现了这次新的核爆炸,从而把我国核武器的科学技术提高到一个新的水平。”
1967年6 月17日8 时20分,我国第一次氢弹(航弹)实验爆炸成功,爆炸威力达到了330 万吨TNT 当量。美国从1945年原子弹成功到1951年氢弹成功用了6年时间,苏联从1949年原子弹成功到1953年氢弹成功用了4年时间,英国从1952年原子弹成功到1957年氢弹成功用了5年时间。而一向被认为是落后的中国,只用了2 年零8 个月就爆炸了空投的氢弹,在全世界时间最短,展示了中国氢弹的早操,正如于敏1966年12月9日的报告会上所言,这个奇迹得益于毛主席《实践论》和《矛盾论》的思想营养和哲学指导,《矛盾论》成为中国氢弹之父的哲学武器。更得益于社会主义公有制制度,没有谁把研究成果和收获看成是自己的私人财富或专利技术。大家的学术思想很活跃,学术气氛很民主。
毛泽东时代知识公有,学术民主,思想自由,科技创新,没有枷锁禁锢,没有权威压制,是真正科学的春天!它向世界证明,只有社会主义才能创造出这样的人间奇迹!
钢筋水泥2019年01月16日