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胡濟民院士誕辰95周年暨中國首枚原子彈爆炸50周年紀念*

2014-03-21 01:42:52尹曉冬
物理教師 2014年9期
關鍵詞:原子核原子能物理

李 睿 尹曉冬

(首都師范大學物理系,北京 100048)

1964年10月16日下午3時整,在古老東方的絲綢之路上,在中國西部的羅布泊上空,伴隨著一聲驚雷,原子核裂變產(chǎn)生的巨大火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠.這朵巨大而美麗的蘑菇云,標志著新中國第一顆原子彈爆炸獲得圓滿成功,使中國躋身核武器國家之列,成為世界上第5個擁有核武器的國家,極大地提高了中國的國際地位和影響力.[1]中國首枚原子彈的研制凝聚著眾多科學家和各條戰(zhàn)線工作人員的心血,正是由于他們的不懈奮斗,使中國獨立自主地掌握了核武技術,為世界和平做出了貢獻.

在眾多為核事業(yè)默默奉獻的科學家中,有一位被稱作“中國原子能事業(yè)的園丁”的科學家,他就是著名理論核物理學家、中國科學院院士、原北京大學技術物理系主任胡濟民先生.胡濟民先生未像其浙江大學的同學程開甲院士(被譽為中國的“核司令”)一樣,揮灑汗水于核試驗的一線工作,而是聽從組織的安排,投身于核科學的教育事業(yè).誠如胡濟民先生自己所說:“我雖然不是工作在核工業(yè)的第一線,但我深知,培養(yǎng)好原子能科技干部對我國發(fā)展核工業(yè)具有多大的份量.”[2]胡濟民先生為中國的核事業(yè)培養(yǎng)了大批人才,他的許多博士生,如許甫榮、沈肖雁、安宇、樊鐵栓、周善貴等現(xiàn)在都是各崗位的學術骨干.

1 志存高遠

胡濟民于1919年1月出生在江蘇省如皋縣掘港市的虹橋鄉(xiāng).10歲時,其父親胡兆沂先生帶他到上海念書,插班進了上海小學5年級,最后以全班第1名的成績小學畢業(yè).

胡濟民的中學時代的大部分時光是在上海大同大學附屬中學度過的,只有在初中二年級時,因其父工作調(diào)動到南通中學學習了1年.這兩個學校各有特色,大同中學重視數(shù)學和英語,南通中學重視語文和數(shù)學,使胡濟民在中學期間打下了深厚的英語基礎、訓練出了強大的心算本領.1931年,“九·一八”事變爆發(fā)時,胡濟民正在上初中二年級.上海的大學生、中學生抗議蔣介石實行不抵抗的政策、將東三省拱手讓給日本人,紛紛罷課示威,到上海市政府門前去請愿.當時只有12歲的胡濟民也在請愿的大隊伍里,他感到一個人不能只顧念書,更要關心國家大事.

1937年秋,胡濟民以優(yōu)越的成績高中畢業(yè)后考上了浙江大學化學系,并拿到了當時民族資本家吳蘊初先生設立的一項獎學金.凡是獲得這獎學金的人,又考上了大學的化學系,每年就有100元的資助.他是大同大學附屬中學唯一考上并獲得該獎學金的人,更是浙江大學化學系唯一獲得這獎學金的人.

進浙大后,胡濟民就認識了物理系的同學程開甲,他們很談得來,經(jīng)常在一起談些哲學命題,程開甲在交談中表達出來的對物理的熱愛深深地打動了胡濟民.胡濟民在讀完大學一年級后,懷抱著對物理學的憧憬,從化學系轉(zhuǎn)到了物理系.雖然處于抗日戰(zhàn)爭的艱苦年代,但在竺可楨校長的領導下治學嚴謹,許多課程都盡量做到由著名教授講授,王淦昌教授教近代物理,束星北教授講熱學,王謨顯教授講量子力學,光學專家、當時的系主任何增祿教授講光學并帶光學實驗.[3]胡濟民在大學四年級時,第一次接觸到物理學的前沿.在王淦昌先生的近代物理學課上,胡濟民聽到了β衰變學說;在束星北先生關于群論的演講中,胡濟民了解了這么一種用來分析原子及原子核光譜的數(shù)學方法.胡濟民的畢業(yè)論文是在王淦昌先生的指導下進行的,該篇論文于1944年2月發(fā)表在第65期《物理評論》(Physics Review)上,題目為《有關X光譜線的分析研究》(On the Term Values of X-Ray Spectra).胡濟民在論文最后向?qū)熤轮x:“最后我要向王淦昌教授表示由衷的謝意,這項研究是由他委派給我,并在他的指導下完成的”.[4]

2 求學異邦

1942年暑期,胡濟民以優(yōu)異的成績大學畢業(yè).畢業(yè)后,留在浙大物理系當助教.在浙大當了一段時間的助教后,他深深地感到只有擁有更廣闊的見識,才能更好地為祖國效力.1945年夏天,為了尋找出國留學的機會,胡濟民離開浙大到了重慶,在重慶的交通大學當助教.一年以后,英國文化委員會來中國招留學生,其中只有一個“電子學”的研究生名額.他在大學期間沒學過電子學,為了可以順利出國進修,自學電子學.皇天不負有心人,終于,胡濟民通過考試,考上了這唯一的電子學研究生.1945年秋,胡濟民和其他100多位中國優(yōu)秀青年踏上了去英國留學的旅途.

到英國后,胡濟民被派到伯明翰大學,師從于澳大利亞籍物理學家奧利芬特(M.L.Oliphant)教授.奧利芬特是幫助美國研發(fā)原子彈的重要科學家之一.從美國回到英國后,他在伯明翰大學做一個加速器,讓胡濟民給加速器做穩(wěn)壓電路.但胡濟民沒學過電子學,沒有這一方面的實驗訓練,而且一直想著核物理.有一次遇到來英國學習核乳膠的錢三強先生,錢先生談到回國后要開展核物理研究,這更堅定了胡濟民學核物理的決心.他把自己的想法告訴了導師奧利芬特,奧利芬特很通情理,支持胡濟民轉(zhuǎn)學,并將胡濟民介紹到他的好友、倫敦大學學院教授莫塞(H.S.W.Massey)處做研究生.莫塞是研究分子、原子碰撞問題的專家,曾與莫特(N.F.Mott)合著了經(jīng)典的《原子碰撞理論》一書.因此,胡濟民在伯明翰大學呆了不到半年后,進了倫敦大學學院.胡濟民在莫塞的指導下,看了大量關于原子核理論的文章,并鉆研了莫塞關于中子為氘核散射的理論,最終決定研究核力問題.

在莫塞的幫助下,胡濟民選擇了用唯象的方法,通過擬合實驗數(shù)據(jù)來確定核力.經(jīng)過艱巨的數(shù)學計算,胡濟民取得了初步成果,1947年在《自然》(Nature)上發(fā)表了《核力和氘核的磁矩》(Nuclear Forces and the Magnetic Moment of the Deuteron[5])一文,獲得好評.1948年4月胡濟民在導師梅塞和波霍普(E.H.S.Burhop)博士的幫助下,在《物理評論》上發(fā)表了《非中心力作用下高能中子與質(zhì)子的碰撞》(The Effect of Non-Central Forces on the Collision of High Energy Neutrons with Protons[6]).1948年夏天胡濟民完成了博士論文《有關質(zhì)子—中子的相互作用》(On the Proton—Neutron Interaction),他在論文中寫道:“部分工作是和梅塞教授一起完成的.我非常感謝他對于我工作的關心.這篇論文中包含了許多他的建議.我同樣很感謝波霍普博士,以及和他富有啟發(fā)性的討論.”胡濟民順利通過博士答辯,獲得哲學博士學位,其修改過的博士論文《中子和質(zhì)子間的非中心相互作用》(Non-Central Interactions between Neutron and Proton[7])于1949年發(fā)表在《英國皇家學會會報》(Proceedings of the Royal Society)上.畢業(yè)后胡濟民被導師留在學校作研究助理,同梅塞招的另一名中國學生徐躬耦一起進一步研究核力.胡濟民用其畢業(yè)論文中得到的核力公式,同徐躬耦一起,計算了氫3和氦3的核結(jié)構,所得結(jié)果是當時最準確的.[3]

3 報效祖國

1949年的夏天,胡濟民回到中國,成為第一批從海外歸來的學子.9月份回到了剛剛解放的浙江杭州,應聘了母校浙江大學物理系副教授的一職.一年后他應聘當了浙江大學的副教務長,并向中國共產(chǎn)黨提出了入黨申請.胡濟民入黨的介紹人是他浙江大學的同班同學許良英.解放初期對高級知識分子入黨的審批非常嚴格,胡濟民是在1951年8月被批準入黨的,他是杭州解放后第一個入黨的高級知識分子.

胡濟民回到浙大任教的第一年,為四年級學生開了“粒子碰撞理論”課,為三年級學生開了“數(shù)學物理方程”課,并在第二年擔負起一年級的普通物理課程.1952年夏天,全國高等學校進行院系調(diào)整,浙江大學被調(diào)整為“工科大學”.院系調(diào)整后,浙江大學物理系被取消,變?yōu)槲锢斫萄惺?,只負責普通物理的教學工作.

1955年1月15日,毛澤東主席在中南海主持召開中共中央書記處擴大會議,討論在我國建立核工業(yè)、發(fā)展核武器問題,并在會上做出了建立中國原子能事業(yè)的決策.根據(jù)黨中央的這一重大決策,培養(yǎng)核科學方面的專業(yè)人才就成為當時一項緊迫任務.為此,中央很快決定籌建北京、蘭州兩個物理研究室,作為專門培養(yǎng)科技人才的基地.

1955年5月間,高等教育部調(diào)胡濟民、朱光亞、虞福春等核科學骨干,在國務院第三辦公室領導和中國科學院物理研究所的協(xié)助下,由胡濟民負責,開始籌建北京、蘭州兩個物理研究室.[8]并由胡濟民、朱光亞、虞福春3人以“中國科學院物理所6組”的名義進行籌備工作.8月1日,高等教育部正式通知,在北京大學設立物理研究室,并任命胡濟民為該研究室主任.1958年12月31日,北京大學教務委員會決定將物理研究室改為原子能系,并任命胡濟民為原子能系主任.1961年6月3日,教育部通知北京大學,同意將原子能系改名為技術物理系.

在1956到1966年的這10年中,在胡濟民等人的帶領下,技術物理系為祖國原子能事業(yè)培養(yǎng)出2200多名高水平的專業(yè)人才.原西北核試驗基地司令錢紹鈞將軍、核科學家王乃彥、高能物理學家冼鼎昌、核物理學家魏寶文、核科學家潘自強、核物理學家張煥橋、核科學家王世績、核化學家黎民樂等均出自該系.這批核科技人才被輸送到核試驗基地、核武器研究院、原子能事業(yè)的廠礦以及核科學研究院所、高等學校等單位,滿足了新建的核工業(yè)部門和原子能事業(yè)單位的需要.[8]

“文化大革命”期間,胡濟民受到相當大的沖擊,但他始終不忘國家的科學工作,設法利用一些空閑時間,同他的夫人鐘云霄一起進行等離子體在強磁場中運輸過程的研究.這是當時的一項開創(chuàng)性的研究工作.[9]

4 老當益壯

隨著“四人幫”的倒臺,歷史翻到了嶄新的一頁.1978年8月,中國物理學會年會第三次核物理會議在廬山召開,標志著“核物理研究的春天”的到來.胡濟民出席會議并擔任了核物理理論組第4場報告的主持人.[10]與胡濟民同屬北大技物系的王正行,在張宗燁主持的理論組第9場報告中,對兩人共同完成的《裂變兩模式模型》[11]、《重核裂變順發(fā)中子能譜的蒸發(fā)模型理論》[12]作了匯報.1978年12月,北大漢中分校被撤銷,胡濟民隨著北大技物系回到了北京,開始了他科學研究與教學的黃金時代.

4.1 理論研究

上世紀70年代初,隨著世界核理論和技術的發(fā)展,重離子物理研究成了核科學研究的前沿課題.胡濟民從理論上探索合成超重核的可能性,提出了重離子核反應要經(jīng)過中間階段的“準復合核模型”,較好地揭示了當時的一些實驗現(xiàn)象.上世紀70年代中期,由于我國發(fā)展核科學、改進核武器,需要更精確和完備的核數(shù)據(jù).核工業(yè)部組織我國核數(shù)據(jù)的編評和理論計算時,胡濟民積極組織北京大學有關教師(鄭春開、唐國友等)承擔研究任務,并且自己也參加了有關裂變核數(shù)據(jù)的計算和裂變機制的研究工作,完成了對裂變瞬發(fā)中子能譜的精確計算,并對裂變機制、碎片質(zhì)量分布等進行了廣泛的研究.[9]進入上世紀80年代,為了更深入地研究裂變物理,胡濟民分析了核體系作大形變集體運動時,核密度會發(fā)生改變、電荷分布也不再均勻,通常的原子核液滴模型也就不再適用,在此基礎上提出了新的原子核宏觀模型——連續(xù)介質(zhì)模型.到了上世紀90年代,他又在高自旋超形變態(tài)研究領域,發(fā)展了原子核的振動與轉(zhuǎn)動模型,為核研究做出了新的貢獻.[13]

4.2 桃李滿園

胡濟民培養(yǎng)了博士生和博士后多人,到年近80去世前夕,一直在不斷招收博士生.他對學生循循善誘,誨人不倦.[3]胡濟民不僅培養(yǎng)學生們獨立的選題能力,更特別注意培養(yǎng)學生嚴格的科學作風:“對學生要防止在科研上急于求成的思想,要緊緊把住質(zhì)量關……在達不到預定要求時絕不能氣餒,這是科學研究的關鍵時刻.”[2]正是在這種思想的指導下,胡濟民所帶的博士生可以寫出高水平的博士論文.其學生白新華的博士論文《輕核結(jié)構的微觀研究》被評為1998年度北京大學優(yōu)秀博士論文世順三等獎,周善貴的博士論文《用推轉(zhuǎn)玻爾——莫特森模型研究A=190區(qū)超形變核》被評為2001年北京大學優(yōu)秀博士論文世順二等獎.

對于本科教學,胡濟民亦是身體力行,幾十年如一日地奮斗在教學第一線.他既講授普通物理學、理論力學、量子力學等基礎課,也講授原子核物理、等離子體物理和原子核理論等專業(yè)課.1998年,還為全校開設的公選課——《人類生存發(fā)展與核科技》講授了第一堂課.他言傳身教,鼓勵學生為發(fā)展中國的核科學與原子能事業(yè)做貢獻.

4.3 著書立說

胡濟民不僅重視用研究成果充實教學內(nèi)容,而且十分重視教材建設.胡濟民主編出版的《原子核理論》(一、二卷),已經(jīng)成為我國核理論教學必備教材和核科技工作者重要參考書.該著作第一版[14、15]獲核工業(yè)部優(yōu)秀教材特等獎和全國優(yōu)秀教材國家優(yōu)秀獎,修訂版[16、17]又獲教育部和國家級兩項科技進步獎.1998年3月,由胡濟民主編,山東省泰山科技專著基金會資助的《原子核的宏觀模型》[18]出版,這本書凝結(jié)了胡濟民20多年在原子核領域里的研究成果,并獲得山東省優(yōu)秀圖書獎.1999年6月,由胡濟民所著的《核裂變物理學》[19]出版,該書是“北京大學院士文庫”叢書的一冊,也是胡濟民的最后一本專著.該書出版時,離胡濟民先生去世已將近一年.

5 結(jié)語

胡濟民有一個座右銘:“從大處著眼,從小處著手;要有多年的積累,不要急于求成;功夫不負有心人.”[2]他作為一個忠誠的中國共產(chǎn)黨黨員、一個為國無私奉獻的科學家、一個辛勤耕耘在教學第一線的大師,用其實際行動為世人樹立了榜樣.我們不能忘記為發(fā)展我國核武器,建立核科學和教育事業(yè)的老一輩“中國核子人”.他們的高尚品德和無私奉獻的精神永遠值得我們銘記和學習.

謹以此文紀念胡濟民院士誕辰95周年,暨中國首枚原子彈爆炸60周年.

1 喬詠梅.巨大而美麗的蘑菇云——中國第一顆原子彈爆炸始末[J].中國檔案,2012(2):74.

2 胡濟民.大處著眼 小處著手[A].盧嘉錫.院士思維 卷3[C].合肥:安徽教育出版社,2001:392,398.

3 鐘云霄.胡濟民[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 鄭春開.核科學家搖籃——北京大學技術物理系的創(chuàng)建、發(fā)展和歷史演變(1955-2001年)[J].物理,2003,32(10):645-653.

9 汪厚基,鄭春開,唐廷友.我國原子能事業(yè)的園丁——胡濟民教授[J].物理,1990,19(10):626.

10 《中國物理學會六十年》編寫組.中國物理學會六十年1932-1992[M].長沙:湖南教育出版社,1992.08:178.

11 王正行,胡濟民.裂變兩模式模型[A].原子核物理1978年會議資料選編 [C].北京:原子能出版社,1979:110-111.

12 胡濟民,王正行.重核裂變順發(fā)中子能譜的蒸發(fā)模型理論[A].原子核物理1978年會議資料選編 [C].北京:原子能出版社,1979:113-115.

13 鄭春開.緬懷著名核物理學家胡濟民[J].現(xiàn)代物理知識,1999,11(2):42.

14 胡濟民等.原子核理論,第1卷[M].北京:原子能出版社,1987.

15 胡濟民.原子核理論,第2卷[M].北京:原子能出版社,1987.

16 胡濟民等.原子核理論,第1卷[M].北京:原子能出版社,1993.

17 胡濟民.原子核理論,第2卷[M].北京:原子能出版社,1996.

18 胡濟民,鐘云霄.原子核的宏觀模型[M].濟南:山東科學技術出版社,1998.

19 胡濟民.核裂變物理學[M].北京:北京大學出版社,1999.

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