程开甲:此身已许核裂变——2013年度国家最高科技奖获奖者程开甲的科技人生
来源:紫金国际中央委员会宣传部 戴红   日期:2014-01-23  浏览次数:

【程开甲,紫金国际社员,中共党员,1918年出生于江苏吴江,中国著名物理学家,中国核试验科学技术的创建者和领路人。中国科学院资深院士。第三、四、五届全国人大代表,第六、七届全国政协委员,曾荣获国家科技进步特等奖、一等奖,国家发明奖二等奖和全国科学大会奖、何梁何利科技进步奖等奖励。1999年,他被中共中央、国务院、中央军委授予“两弹一星”功勋奖章。】

 

他是我国第一颗原子弹研制的开拓者之一,我国核武器试验事业的创始人之一。他在国内第一个计算出原子弹爆炸的弹心温度和压力,其内爆机理研究解决了原子弹的关键问题,为原子弹爆炸威力、弹体结构设计提供了重要依据。他创建了核试验研究所,成功设计和主持了首次原子弹、氢弹、导弹核武器和增强型原子弹等不同方式的几十次核试验,推动了核武器设计、改进和试验技术协调发展,创立了我国自己的系统核爆炸及其效应理论,为我军的核武器应用奠定了基础。

2014年1月10日,北京人民大会堂掌声如潮。著名物理学家、中国核试验科学技术的创建者和领路人、“两弹一星”功勋科学家程开甲院士,从习近平总书记手中接过2013年度国家最高科学技术奖的大红奖状。在全场目光和镜头聚焦下,这位96岁的老人笑得平静而坦然。

 

笃志求索

江南形胜,自古才人辈出。

程开甲祖籍安徽,祖辈早年从徽州到江苏吴江的盛泽经商,祖父去世后家境败落。程开甲7岁丧父,毕业于家乡淘沙弄小学,1931年考入浙江嘉兴秀州中学。程开甲来到秀中后,受教于中国近代教育史上十分出色的教育家顾惠人校长,从此开始了程开甲的人生道路。在秀州中学,程开甲读了伽利略、牛顿、爱因斯坦、巴斯德、居里夫人、詹天佑等名人传记。科学家追求真理、热爱祖国的精神深深打动了程开甲。他处处以科学家为榜样,在学习上刻苦钻研,肯动脑筋,学习成绩始终名列前茅。秀州中学的6年为程开甲打下了坚实基础,这所教会学校培养了包括陈省身、李政道在内的10位院士,在此他接受了6年具有中西合璧特色的基础教育和创新思维训练。初二时,他要发明水循环驱动的大船,想法幼稚,但姚广钧老师还是要他再多动动脑筋,精心呵护他敢于想象、敢于“发明”的童心。

1937年,程开甲以优异成绩考取浙江大学物理系公费生。在这所被英国著名学者李约瑟博士誉为“东方剑桥”的大学里,他接受了束星北、王淦昌、陈建功和苏步青等大师严格的学习和科学精神训练。大三时,程开甲听陈建功教授的复变数函数论课后,敢于挑战难题,撰写了《根据黎曼基本定理推导保角变换面积的极小值》的论文,得到陈建功和苏步青赏识,并推荐给英国数学家Tischmash教授发表,之后文章被苏联斯米尔诺夫的《高等数学教程》全文引用。

1946年,经李约瑟推荐,程开甲获得英国文化委员会奖学金,来到爱丁堡大学,成为被称为“物理学家中的物理学家”M.玻恩教授的学生。

在玻恩那里,他选择超导理论研究作为主攻方向,在导师的指导下,先后在英国的《自然》、法国的《物理与镭》和苏联的学术杂志上发表了5篇有份量的超导论文,并于1948年与导师共同提出超导“双带模型”。

从秀州中学、浙江大学到爱丁堡大学,程开甲在开明开放的教育环境中,在名师名校的教育熏陶下,夯实了日后成为科学大家的深厚底蕴。

1948年秋,程开甲获哲学博士学位,任英国皇家化学工业研究所研究员。当听到解放军击败阻挠渡江战役的英国“紫石英”号军舰时,程开甲婉谢导师和朋友好意,购买了建设祖国所需的书籍,整理好行装,于1950年8月回到浙江大学物理系。

1952年,全国高等学校院系调整时,程开甲调到南京大学物理系任副教授,一直从事理论物理的教学和研究。为了国家建设,程开甲全身心投入金属物理教研室的筹建和金属物理专业的建设,编写教材,亲自上课讲授。

1959年他出版了我国第一本《固体物理学》专著。该书对中国固体物理的教学与科研起到了重要作用。同时,程开甲竭力倡导把理论物理学新成果、新方法应用于固体物理。为此,程开甲主持了一个理论讲习班,组织青年教师和研究生参加,为中国固体物理和固体理论的发展与人才培养作出了贡献。

为培养原子能研究人才,1958年程开甲再一次改变专业,与施士元一起创建南京大学核物理教研室,创建江苏省原子能研究所。程开甲带领几个年轻教师研制出一台双聚焦β谱仪,成功测量了一些元素的电子衰变能谱。接着又研制出一台直线加速器。1956年,程开甲参加了国家的《一九五六年——一九六七年科学技术发展远景规划纲要(草案)》的制定。1960年,程开甲接到命令,去北京报到,不知道去干什么。直至来到第二机械工业部第九研究所(院)接任副所(院)长时方知被“点将”参加搞原子弹,从此在不为外界所知的情况下工作二十多年。1960年—1962年期间,程开甲仍兼任南京大学教授,为南京大学核物理专业的建立做了大量工作。

 

为国铸盾

在新中国波澜壮阔的发展历程中,上世纪五、六十年代是极不寻常的时期。1960年6月苏联单方面撕毁协议之后,美、英、法、苏四个核大国对中国在原子技术上都实行严密封锁,中国别无选择,只有靠自己力量研制原子弹。1960年夏,经钱三强亲自点将,南京大学教授程开甲调进了中国核武器研制队伍,自此,他在学术界销声匿迹几十年。

程开甲来到国防科委负责核试验科研总体工作,筹备创建核武器试验研究所。程开甲与吕敏、陆祖荫、忻贤杰等人,夜以继日地工作,拟定并论证原子弹爆炸试验的总体方案,研制原子弹爆炸测试所需的有关仪器和设备,为第一颗原子弹的试验作准备。核试验是大规模、综合性、多学科交叉的科学试验,在中国准备核试验的初期,国内没有人懂、也不知道怎样干,没有仪器、没有设备,又无可借鉴。程开甲就亲自编写冲击波、电磁波理论等方面的教材为科研人员讲课,阐述核爆炸的各种物理、力学的作用和过程。他带领科技人员有针对性地钻研核试验理论和技术问题:点爆的流体力学和空气动力学理论,核爆炸链式反应的测量技术和设施;微秒级示波器、快速传输电缆、射线探测和记录系统;每秒几千次到百万次的远距离长焦距高速摄影机;在爆炸后高空烟云之中收取放射性样品和进行放化分析;保证下风方向居民点不受裂变碎片沉降放射危害的气象预报;高精度、高可靠性全系统同步控制系统研制等。短短两年中,他到科学院、研究所、院校、各军兵种召开了一两百次任务会,提出一个个具体科研要求。经过辛勤努力和刻苦研究,逐步完善给出了一个全面的、在科学技术上广泛交叉的、有高度预见性、准确性和创造性、切实可行的试验方案;提出了有定量分析的爆炸图像;研制出1000多台测试仪器。程开甲遵照周总理提出的要求——“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”,做到“一次试验,全面收效”,做到“保响、保测量、保安全、保取样”,坚持“一切通过实践”。

西北核试验基地初建时,生活条件极其艰苦,喝苦水,战风寒,打只野兔会顿餐。不仅粮食吃不饱,戈壁滩上水也珍贵,早晨的洗脸水留着下班洗手,晚上洗脚,澄清了洗衣服。有时水紧张几天不洗脸。

当时程开甲是核试验研究所的副所长,他的主要任务就是保证原子弹试验取得成功,测得各项参数和试验产生的效应数据。为了制造中国的原子弹,他的时间表上没有节假日,一搞起科研来,经常通宵达旦,忘了吃饭睡觉是经常的事。有一次,程开甲一门心思研究光辐射和力学冲击波能量问题,把吃午饭忘了。当他走出办公室看到别人在午休,他奇怪地问:“你们为什么白天睡觉?”同志们用惊讶的目光看着他,告诉他现在是午休时间。他这才意识到,自己连午饭还没吃呢。这样的事对他来说不足为奇。

第一颗原子弹在哪里爆炸?最初的方案是飞机投掷,但第一次试验就用飞机投掷,会增加测试同步和瞄准上的困难。程开甲以自己渊博的学识,勇敢地否定了原先由苏联专家提出的“空爆”方案。1964年9月,在茫茫戈壁的深处,罗布泊上竖起了一座102米高的铁塔。以后,原子弹就安装在铁塔顶部。程开甲满怀信心地对基地张蕴钰司令员说:“我们没有理由失败,一定响,一定成功!”

1964年10月16日就是在这座铁塔上,惊天动地的蘑菇云腾空而起,中国第一颗原子弹爆炸成功。当时在指挥所里身经百战的张爱萍将军激动地拿起话筒说:“总理,我们成功啦,原子弹爆炸成功啦!”周恩来的声音也很激动。随着核试验的发展,程开甲不断提出核试验的方向、改进核武器爆炸方式和测试方法,并在空爆、地面爆、地下核爆炸的安全和抗干扰论证、理论计算等方面进行了卓有成效的工作。为搞地下核试验,程开甲不知担过多少次风险。

在首次地下核爆炸成功后,为了掌握地下核爆炸第一手材料,程开甲和朱光亚等科学家决定进入地下爆心去考察。到原子弹爆心作考察,在我国还是开天辟地第一次,谁也说不清洞里辐射的剂量,其危险可想而知。但程开甲经过细心计算,认为采取多种防护措施后,可以进入。他们勇敢地穿上防护衣,戴上口罩、手套、安全帽,走进了通向原子弹爆心的地下通道。没走几步,温度就升高到摄氏四十多度。他们顾不上自己身体吃了多少剂量,他们在刚刚开挖的直径只有80厘米的小管洞中匍匐爬行,最后进到爆炸形成的一个巨大空间。洞里温度很高,科学家们忙乎得汗流浃背,把所有考察工作做完,取得了我国地下核试验现象学的第一手资料。

这些优秀的科学家用无私奉献的精神,为中国核武器开拓出成功之路。对于这些永载共和国史册的辉煌业绩,程开甲感慨道:“如果当初我不回国,没有到核试验场区,可能个人会有更大的科学成就,但肯定不会有现在这样幸福,因为我把自己的一切都与祖国的国防科技事业紧紧联系在一起了。”

 

科技人生

20多年中,作为中国核试验技术的总负责人,程开甲成功参与主持决策了包括中国第一颗原子弹、氢弹、两弹结合以及地面、首次空投、首次地下平洞和首次竖井试验等在内的多种试验方式的三十多次核试验。

20多年中,他带领团队,建立发展了中国核爆炸理论,系统阐明了大气层核爆炸和地下核爆炸过程的物理现象及其产生、发展规律,并在历次核试验中不断验证完善,成为中国核试验总体设计、安全论证、测试诊断和效应研究的重要依据。以该理论为指导,创立了核爆炸效应的研究领域,建立完善不同方式核试验的技术路线、安全规范和技术措施;领导并推进了中国核试验体系的建立和科学发展,指导建立核试验测试诊断的基本框架,研究解决核试验关键技术难题,满足了不断提高的核试验需求,支持了中国核武器设计改进。

上世纪80年代,程开甲开创了抗辐射加固技术研究新领域,倡导开展了高功率微波研究新领域,为国防科技和武器装备建设发展作出了重要贡献。

程开甲一生求索不已,创新不断。虽然参加核武器研试的20多年没发表论文,但他学术研究仍然建树多多。他起草中国战略核武器的第一个加固方案规则,领导辐射加固技术研究,并完成首次抗辐射加固试验。他组织、开创中国定向能高功率微波研究的新领域,亲自讲课、作报告,为其应用研究打下重要基础。1986年以来,程来甲进一步发展和完善了超导电性双带理论,证明了BCS电子成对理论是错误的,出版了超导专著《Study on Mechanism of Super conductivity》和《超导机理》;近年来程开甲提出凝聚态的新的电子理论,得到实验验证,为材料性能研究和新材料设计提供新的理论依据。

前些年,程开甲与他的大女儿程漱玉天各一方,开始合作著书——《超导机理》。超导是当今材料科学的一个崭新课题,它研究的对象是材料在导电时,实现“0”电阻。50年代,国外有3位科学家提出了“BCS”电子成对理论,解决了材料在低温条件下实现“0”电阻的难题,获得了诺贝尔奖。后来,高温超导材料出现,但还没有这方面的超导理论。程开甲与他的导师———诺贝尔奖得主玻恩教授共同提出超导电性双带理论,初步建立起一套“超导机理”的研究理论。研究中,程开甲在电脑上打出英文书稿,女儿协助做计算和校对,近20万字的英文专著终于问世。接着,程漱玉又用中文整理出版。现在,程开甲仍不倦地对材料科学的理论和应用开展创新性研究,建立了程氏“TFD”电子理论,并在一系列的试验中取得了重要进展。

程开甲在核试验工作中成功的关键不仅在于他理论物理方面的深厚功底,还在于他勤奋实干的精神。这种精神在学生时代就有突出表现。中学时代他能对圆周率3.1415以后的小数背到60位之多;所有英语课文都能熟背。程开甲的大学生活就是在不断逃避战乱的情况下度过的。就是在这样极端艰苦困难的条件下,他的学习成绩始终是名列前茅,正是这种勤奋学习的精神为程老打下了扎实的理论物理基础。

对核试验事业,程开甲深知其重要性和紧迫性,因此他在开始接受任务时就对其工作及生活做出了特殊安排。他完全放弃了正常的有劳有逸的生活习惯,把全部时间投入到核试验事业中。他把家中的所有事务都交给了夫人,自己则关在办公室里专心工作,同时还要求孩子们不进入他的办公室以免干扰他的工作。在他们全家搬进新疆研究所驻地以后,大家可以看到他每天往返于办公楼与家之间总是匆匆忙忙的。程开甲很少外出,他总是在办公室、实验室忙碌着,或看材料、查资料,或思考琢磨着试验科研中遇到的各种问题,或在小黑板上或伏案进行复杂的演算或推导,或在早期的小计算器上编写计算程序,或在一台老式打字机上撰写论文。他几乎没有正常休息日,甚至节假日和晚间都在工作。

程开甲的警卫员说,陪程老出差,每次都要带上他那把心爱的计算尺,在全国各地搞科研协作,总是风尘仆仆,北京、上海、南京、新疆一年内总要长途奔波多次。他经常吃住在场区帐篷里,不停地用计算尺推算各种数据。我们晚上熬不过程老时,他就让我们先休息。不知多少次,我们一觉醒来,总看见程老还在昏暗的灯光下写着、画着、算着,他好像头脑里根本没有休息和节假日的概念,似乎是个永不知疲惫的人。

以身许国、竭诚奉献。程开甲的大家风范深深感染激励着身边的同志。

一天,施工正在进行,程开甲来到现场。在坑道口,工程队简要汇报了施工情况,防化部队汇报了剂量监测情况,研究所的现场技术人员也做了介绍,并说明了一些现象。因为洞内极其恶劣的高温、高放射性和坍塌等危险,技术人员担心发生意外,极力劝阻他进去。

程开甲说,“你们听过‘不入虎穴,焉得虎子’这句话吗?我只有到实地看了,心里才会踏实。”最后,程开甲穿着简陋的防护服,顶着昏暗的灯光进入坑道。他一边详细地观察询问,一边嘱咐科技人员一定要把现场资料收集齐全,仔细观察记录每个现象。现场的同志们看到大科学家还到现场亲自调查研究,既亲身感受到这项工作的重要性和意义,也受到极大的鼓舞。

程开甲对身边的工作人员很关心。每年春节,他都要请司机、警卫员在家吃年饭,虽然那时物资匮乏,但这顿饭总是尽可能丰盛,而程开甲无论多么忙,这顿饭也要陪着大家。他不抽烟,但每遇到出差,司机经常要吸烟提神,他都会让秘书带两盒烟给司机。程开甲从不以老资格自居,他对待技术干部很关心、很爱才,特别对年轻人的学术成长更是关怀备至。20世纪60年代,核试验研究所开始为试验做准备,很多人对核爆炸中的问题搞不懂,程开甲就亲自编写讲义给大家上课,交代工作时,他总是深思熟虑、条理分明、清楚准确地布置任务,包括一些细节,有时还写下书面材料,帮助理解,以便他人尽快开展工作,快速成长,还为他们争取发挥更大作用的工作平台,实事求是地介绍、推荐吕敏、杨裕生、钱绍钧等院士。

……

“罗布惊雷响,两弹裂长空。大学者,核司令,是元勋。无愧一代天骄,辉煌耀古今……”程开甲为共和国铸盾的重要贡献,将永远铭刻在共和国的史册上。

对于这些崇高的荣誉,程开甲有他自己的诠释。他说:“我只是代表,功劳是大家的。功勋奖章是对‘两弹一星’精神的肯定,国家最高科学技术奖是对整个核武器事业和从事核武器事业团队的肯定。我们的核试验,是研究所、基地所有参加者,有名的、无名的英雄们在弯弯曲曲的道路上一步一个脚印去完成的。”