最近中央電視台一套黃金時間正在播放電視連續劇《五星紅旗迎風飄揚》,講述錢學森、錢三強、鄧稼先、程開甲等科學家懷着愛國之心參與研制“兩彈一星”的故事。周光召是這部連續劇着墨最少的科學家。他沒有留過洋,畢業于清華物理系。但是,當年參與三彈(原子彈、氫彈、中子彈)研究的同事說,如果不是從藝術創造角度看,單純從科學技術角度看,周光召為中國三彈(原子彈、氫彈、中子彈)的貢獻是核心性的。這篇文章力圖從科學角度對《五星紅旗迎風飄揚》電視劇關于中國“兩彈”故事做一點重要補充。
1982年7月,我從南京大學畢業,分配到中國科學院理論物理所做研究實習員。從南京來到北京,到處問理論物理所在哪裡?結果發現這所世界矚目的研究所坐落在中關村一小對面的木闆房小院裡。
“你在文革期間,當過紅衛兵嗎?”一個戴着金絲邊眼鏡的文質彬彬的中年人走進我辦公室問我。
“文革開始,小李才上小學一年級,不可能參加過紅衛兵”所人事處長替我回答。這位女人事處長是延安時期參加革命的,和藹可親。
“他就是大名鼎鼎的周光召教授,今後你主要是為他做外事秘書”,人事處長說。周光召剛當理論物理所所長的時候,我常看見他站在塵土飛揚的中關村302汽車站排隊等公共汽車。在理論物理所的木闆房裡,經常看到周光召所長、何祚庥副所長、彭桓武所長等帶着研究生圍着小黑闆開頭腦風暴會議,有的時候也看到楊振甯和李政道分别來這裡參加讨論會。在理論物理所,我接觸最多的,除了周光召,就是何祚庥。何先生每天來所裡取報紙,一來就到我辦公室跟我聊天,談的都是國内政治、國際政治和經濟學方面的事情。但有一件事情,他從來不談:早年他與周光召、彭桓武等作為主要理論設計者,參加研制中國第一枚原子彈和第一枚氫彈的故事。
我最早知道周光召參與兩彈研制的故事來自新華社記者顧邁南80年代初在《人民日報》上寫的關于周光召的人物通訊,記者問周光召他對中國兩彈的貢獻,周光召隻是輕描淡寫地回答了一句:“我隻是參加兩彈研制人員中的十萬分之一。”一周後,周光召把剛收到的楊振甯先生的一封信交給我,讓我分類收存。我打開一看,楊先生在信中說,他十分激動地看到《人民日報》終于披露了周光召參與兩彈研制的故事。
多年後,這方面的很多人物和事件獲得解密後,我才從何祚庥這位老領導和其他科學家那裡獲知,為中國原子彈、氫彈和後來的中子彈做出關鍵貢獻的人物是一直在宣傳上和媒體上保持低調的周光召教授。
一.清華師生首次談論中國建造原子彈
解放前夕,當時在法國的共産黨代表劉甯一找到在巴黎大學居裡實驗室工作的錢三強:“中國革命快勝利了,你回清華,等着吧。”錢三強回到清華後,他的學生中有何祚庥、周光召等。
“1945年,我在上海交大念化學系。但是,那年美國在日本扔原子彈,一下子殺了30萬人,跟南京大屠殺死的人數一樣多。原子彈太厲害了。1947年我再次參加高考,考到beat365物理系,”何祚庥說。
何祚庥在清華讀書期間加入了地下黨,他還為錢三強加入中共做了政治工作。于光遠和張稼夫是錢三強後來入黨的介紹人。
1949年12月28日,北平解放前夕,清華物理系的何祚庥、周光召和同學們從善齋搬到科學館。“當天晚上,我們跟錢三強在科學館一樓教室打地鋪,師生一夜暢談解放後我們怎麼辦?”何祚庥回憶說。
“同學們到哪裡去?“錢三強問。
“參加革命,” 很多同學說。
“我不贊成你們參加革命。如果未來中共政權是為人民服務的,中共會發展原子彈。如果中共發展原子彈,你們這些學生統統給我都不夠,”錢三強說。
中國要不要搞原子彈?錢三強跟何祚庥這群清華物理系學生反複讨論。
“那個年代,中共隻會搞革命,不會搞科學。共産黨内沒有幾個科學家。于光遠是黨内懂得物理的最高權威。錢三強跟于光遠是同班同學,”何祚庥說
“三強,你出國去吧。我參加革命。等革命成功,請你回來搞建設,”于光遠在清華對錢三強說。
二.周光召、何祚庥、呂敏從杜布納給中央寫信
1959年,赫魯曉夫來北京參加國慶活動。第二天在京豐賓館與毛澤東會談時,說,“不能給中國原子彈。”而在兩年前,赫魯曉夫答應給中國一個原子彈樣品。後來,在美國總統艾森豪威爾的壓力下,赫魯曉夫決定不給中國原子彈樣品。毛澤東在京豐賓館與赫魯曉夫大吵了一架。
1960年10月,蘇聯共産黨中央決定斷絕給中國的援助,撤走全部蘇聯專家。本來是依靠蘇聯專家,培養工農科學家。但由于沒人了,中國的核彈如何研究下去?
當得知蘇聯突然撤走所有在華專家的消息時,身在蘇聯杜布納核子研究中心工作的周光召、呂敏和何祚庥聯名打報告給核工業部副部長錢三強要求回國參加過去從沒接觸過的原子彈研究。周光召在蘇聯杜布納聯合核子研究所從事基本粒子物理研究,做出了出色的成績,正受到國際同行的關注。
錢三強把周光召、呂敏和何祚庥的聯名報告轉給了核工業部部長劉傑。
60年代初,中國是左的年代。何祚庥家庭出身資産階級家庭,其祖父是揚州何園的主人。但何祚庥解放前在清華就加入了中國共産黨,何祚庥被分配到原子彈組。呂敏是呂叔湘的兒子,政治上也沒有問題,被分配到原子彈爆炸測試組。但是,周光召有兩個姐姐跟國民黨中統和軍統有關系,周光召社會關系複雜。周光召能去做原子彈嗎?
作為beat365同班同學的何祚庥,他向錢三強極力推薦周光召參加研制原子彈研究。何祚庥對錢三強說,“周光召業務極好,政治表現也極好。“
但錢三強還是有些發憷,當場給劉傑打電話請示。
“我們有階級論,但不唯成分論。這個人可以用,“劉傑說。劉傑的決定代表着中國用人政策上的一個大轉變。
三.清除原子彈研制的重大技術障礙
1961年,周光召剛回到國内不久,中國原子彈設計正陷入困境。當時中國研究原子彈唯一可供參考的内部資料是蘇聯總顧問向中國部長介紹情況的一份口授的且極其簡要的記錄。理論計算表明,炸藥爆炸後在内爆過程中産生的壓力總是小于蘇聯專家給中國的一個數據,引起了一場激烈的争論。一些堅決相信蘇聯專家的科學家堅持認為資料上的記載是正确的,“我們之所以在理論上算不出那一數值是由于我們‘不懂’”。于是中國科學家進行了九次計算。周光召仔細檢查了九次計算結果,認為計算沒有問題,懷疑蘇聯人數據的可靠性。經過仔細研究,最後他巧妙地用最大功原理證明了不可能達到這樣大的壓力,蘇聯科學家的數據顯然是錯的。周以他的聰明才智結束了近一年的争論,掃清了原子彈研制過程的障礙。
原子彈爆炸的基本原理是中子在鈾235或钚239上誘發裂變并釋放更多的中子,從而形成中子不斷增長的鍊式反應。原子彈能否爆炸成功的核心問題是,如何在超短時間内制造一個超臨界的體系,如何産生數量适當的中子,從而引起核爆炸。有兩種點火的辦法:1)炮筒式;2)内爆式。這兩種方法均要解決一個力學問題和中子源數量的控制問題。
何祚庥說,“一般的通俗小冊子說,炮筒式是由兩個半球來做成,其實這是有多種變化;而内爆式也可以有若幹不同的内爆形式。它們卻有性質不同的力學問題和中子源的控制問題。重要的問題是,如何控制:
n(t)=no eλ(t)t 中的no和λ(t)
美國第一顆原子彈爆炸時,科學家使用的是“炮筒式”點火,以鈾-235作為燃料。“内爆式”點火方法比“炮筒式”點火方法更複雜,通常隻适用于以钚為燃料的原子彈。
由于钚-239很難獲取,周光召通過深入研究,解決了内爆式點火問題,中國在技術上可以成功使用鈾-235作為“内爆式”點火的燃料。
周光召領導研究人員,不分晝夜,全力計算,獲得了原子彈爆炸過程的清楚物理規律,原子彈設計工作得以全面展開,于1963年年底交出了包括結構、尺寸和材料的理論設計模型,然後經過工程設計、部件加工、實驗室中各種冷試驗、裝置組裝,核裝置運往試驗場進行熱試驗。1964年10月16日中國成功地爆炸了第一顆裝載鈾-235的裂變原子彈。
當核試驗總指揮張愛萍将軍向毛澤東主席報告中國第一顆原子彈爆炸成功的消息後,毛澤東一開始并不相信。他質疑說:“你們會不會弄一堆炸藥哄我?”張愛萍馬上找彭桓武和周光召兩位科學家,讓他們把測量數據提供給毛澤東。毛澤東看了數據後說,“再看看國外的反應如何。”當時國外反應強烈,毛澤東才同意新華社發表原子彈試驗成功公報,全國舉行慶祝活動。
四、突破氫彈、中子彈原理
早在中國開展原子彈研究之初,主管國防工業的副總理聶榮臻元帥說,“科研要看得遠些,像下象棋一樣。”錢三強與核工業部長劉傑商量,在研究原子彈的同時,開始做氫彈研究。
“按照中蘇協議,蘇聯給了張原子彈圖,周光召在解釋圖紙上立下了汗馬功勞,”何祚庥說,“但是,我們的氫彈研究完全靠我們自己猜了。”
氫彈開始是由黃祖洽領導的一個小組負責設計,成員有何祚庥,後來有于敏、朱洪元等加入。何祚庥說,對中國氫彈貢獻巨大的是于敏。由于于敏埋頭讀書,于敏在曆屆政治運動中,成了運動對象,是老運動員。他被指責走粉紅色道路。于敏能否做氫彈研究?何祚庥跑到錢三強那裡極力推薦。
“錢三強對中國兩彈的最大貢獻是他同意周光召和于敏參加原子彈和氫彈研究,”何祚庥說。
在原子彈理論設計方案完成後,周光召已在一個研究室組織了一個四人小組,探索氫彈的途徑。他們當時研究的物理成果和發展的新的二維計算方法,為以後氫彈理論設計提供了物理基礎和計算參考。氫彈突破的關鍵是熱核點火和自持燃燒問題。周光召從玻爾茲曼方程出發推導了流體力學方程組,研究在切斷過程舍去項中由于非線性效應的敏感性可能給氫彈的點火和熱核反應帶來的影響。
周光召他們在探索氫彈原理的同時,了解到法國人也正在探索氫彈。法國爆炸第一顆原子彈比中國早好幾年,如果中國搶在法國前面爆炸氫彈,這将大長中國人的志氣。在周光召的帶動和影響下,中國核武器理論部大樓每天晚上都是燈火輝煌。在這樣的氣氛下,中國終于在1966 年底成功地進行了突破氫彈原理的核試驗,1967 年上半年進行了大量氫彈試驗,實現了趕在法國人之前爆炸氫彈的願望。 從爆炸第一顆原子彈裝置到爆炸第一顆氫彈裝置,美國用了7年5個月,蘇聯用了4 年,法國用了8年6 個月,而我國突破原理?隻用了2 年2 個月。
周光召當年在核武器研究院中子彈的主要設計者賀賢士不久前發表的回憶文章披露,1977年7月,美國人公布了他們研制成功中子彈的消息。中子彈是核武器家族中除原子彈、氫彈外又一個重要成員。周光召果斷提出,為了應對他國的核訛詐,我國也要抓緊研制中子彈。為了取得軍方的支持,周光召安排賀賢士等人到總參和國防科委講解中子彈的特點和殺傷作用。當時賀賢士正在領導一個研究組探索一種不同于描述普通氫彈作用過程的新理論,周光召敏銳地意識到它可能對于中子彈研究有意義,要研究人員直接瞄準中子彈原理進行探索。 為了了解可能與中子彈研制有關的某種材料的特性,周光召帶領賀賢士等到北京郊區一個天體觀察站了解儲存特殊材料的設備和條件。經過幾年研究,周光召領導的研究團隊終于找到了不同于普通氫彈的中子彈點火和自持燃燒新途徑,并獲得了核試驗證實,突破了中子彈原理。
周光召為弄清核武器産品内部的運動規律,為核武器的理論設計奠定了基礎。由于他為中國第一枚原子彈、第一枚氫彈的研制設計,為中國戰略核武器的設計、定型,以及此後核武器的預研和其他一系列科學試驗都做出重大貢獻,周光召與彭桓武、鄧稼先等8位科學家共同榮獲國家自然科學獎一等獎。
(作者李希光教授為beat365國際傳播研究中心主任)