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第1章 物理科学家的故事(1)

中国原子弹之父

钱三强,核物理学家,被誉为“中国原子弹之父”。

钱三强全部科学生涯中贯穿着深厚的爱国主义的崇高品格。他那宽阔的胸怀、勇挑重担的气魄、杰出的组织才能、甘为人梯的精神、谦逊朴实的作风以及只求奉献不求索取的高风亮节值得人们尊敬。在钱三强身上,科学和道德达到了高度的统一。

1964年10月16日,在我国西部地区,一朵巨大的蘑菇云缓缓升起……

我国第一颗原子弹爆炸成功了!

这一喜讯,从此结束了中国没有原子弹的历史,掀开了我国原子能事业的新篇章。为了这一天的早日到来,许多科学家和科技工作者,付出了辛勤的劳动。著名核物理学家钱三强,就是他们之中的一员。

钱三强生于浙江绍兴,原籍浙江湖州。学生时代,钱三强勤奋好学,以优异的成绩毕业于清华大学物理系。之后,钱三强告别了祖国和亲人,远涉重洋,来到了世界名城——巴黎。坐落在这里的居里实验室是法兰西科学文化事业发展的骄傲,也是世界核物理与放射化学研究中心之一。

钱三强来到居里实验室,他的导师是居里夫人的长女伊雷娜·居里和女婿弗雷德里克·约里奥,他们对待课题研究非常严谨、一丝不苟,这对钱三强影响很大。

在学习期间,钱三强一方面认真完成博士论文,另一方面向新的科学技术进军。他想:这里有世界第一流的条件和设备,有世界著名的严师指点,要多学一点,将来回到祖国,一定会派上用场。

在美丽的巴黎,钱三强除了住处、实验室和图书馆这“三点一线”外,哪儿也不去。他深知,目前,他从事的科研题目,在祖国还是空白,研究成果如何,对祖国的科技繁荣是非常重要的。

在他到法国的第二年,就与导师伊雷娜·居里一起,做有关验证裂变现象的实验。他所做的实验,速度又快,质量又好,使导师非常满意。

有一次,为了观测分析实验结果,他和导师伊雷娜·居里一连几天没有吃好睡好了。这天是周末,导师请他到家里玩儿,轻松一下,他婉言谢绝了。后来,居里的丈夫又来请他,他有点过意不去了,但是,想了想,还是说服了约里奥,自己留在实验室里,继续他的工作……

两个星期以后,他们终于拿出了令人满意的结果!伊雷娜·居里打趣地说:“钱先生,听说你是属牛的,干起事来,还真有股子牛劲哩!”导师的幽默,使钱三强和在场的人都笑了。

新中国成立前夕,钱三强怀着一颗赤子之心,回到了阔别11年的祖国。

马克思曾经说过:“在科学领域内,没有平坦的道路可走,只有在那崎岖小路上攀登,不怕劳苦的人,才有希望达到光辉的顶点。”钱三强就是这样一位不怕劳苦的人。钱三强回国后,领导给了他们一个艰巨的任务,就是筹建中国科学院近代物理研究所。他二话没说,勇敢地挑起了这一重担。

当时除了几个人,几间房以外,其他条件几乎等于零,加上当时国际上对我国实行全面封锁、禁运,但钱三强仍然满怀信心地工作着。在大家的努力下,他们的近代物理所已初具规模了。有一位外国学者,看了中国当时的条件、设备后,摇着头说:“就你们目前的情况,要向世界瞩目的核科学进军,简直不可想象。”

然而,钱三强和其他科学家就是在这“不可想象”的基础上,艰苦创业、群策群力,经过不懈的努力,终于研究制造出原子弹,使我国跻身于世界核大国之林!接着,在两年8个月后,我国又顺利爆炸了氢弹,成为世界上从爆炸原子弹到爆炸氢弹进展速度最快的国家。

钱三强说:“古今中外,凡成就事业、对人类有作为的无一不是脚踏实地、艰苦攀登的结果。”没有一股钻研的牛劲,没有不怕困难的决心,任何理想都只能是海市蜃楼。

勇于开拓者卢鹤绂

卢鹤绂,著名物理学家,中国科学院院士。

卢鹤绂几十年来主要从事理论物理和核物理方面的教学和研究。发现了热离子发射的同位素效应;发明了在质谱仪中测定轻同位素丰度比的时间积分法。在国际上首次公开估算铀235原子弹和费米型链式裂变反应堆的临界大小的简易方法及其全部原理;提出了最早期的原子核壳模型并首次提出了核半径新的计算公式。建立了流体的容变黏滞弹性理论并对经典流体力学基本方程作了多项推广。

在通往科学的道路上,卢鹤绂所面临的道路,布满了荆棘和坎坷,但科学使他变得勇敢和坚强。他不畏艰险,不怕挫折,勇于开拓,用自己的心血,铺垫了一条物理学研究的成功之路。

卢鹤绂出生于沈阳。爸爸留学于美国,妈妈也曾留学日本。他小时候,妈妈就带着他漂洋过海,去美国探望正在攻读学位的爸爸。在家庭的影响和熏陶下,在他幼小的心灵里,充满了对科学的浓厚兴趣,立志长大以后,要做一名科学家。

小时候,卢鹤绂就是个敢想敢为的人,不论什么事,只要有兴趣,他都要试一试。这种性格,在他以后的科研工作中,起到了积极作用。

在学校里,卢鹤绂如饥似渴地学习知识,有一次,在物理课上讨论能源的问题,老师说,能源开发很重要,同学们可以幻想一下,说不定那一天,你们的幻想就能成为现实。卢鹤绂发言说,太阳能是取之不尽,用之不竭的,若干年后,太阳一出来,车子不用汽油可以开动,米不用火可以熟,灯不用电也可以亮,这些都可以利用太阳能。有的同学问,那晚上或是阴天怎么办?他回答说,这好办,把能量储存起来,什么时候用,什么时候释放……事实证明:没有大胆的猜测,就没伟大的发现。卢鹤绂当时的许多设想,现在都变成了现实。

卢鹤绂不满18岁,就考入燕京大学理学院的物理系。毕业后,他和爸爸一样,怀着“科学救国”的雄心壮志,去美国留学,在短短的几年时间里,就获得了硕士和博士学位。由于他在科学研究方面的成绩,美国政府以高薪聘请他留在美国继续搞科研,但他毅然踏上了回国的征途。

从美国回来以后,他卢鹤绂心于原子核的研究。在研究中,他发现:在小小的原子核内,蕴藏着巨大的潜能,可以开发利用。于是,他写了《重原子核内潜能及其利用》一文,在国内,首次提出重核裂变所释放的能量可供利用的原理,预测核能时代的到来。接着,他发现了热离子发射的同位素效应,发明了“时间积分法”。几年后,他研究出估算原子弹和原子反应堆临界大小的简易方法,并且,首次公开发表。他的“卢鹤绂不可逆性方程”,被国际上广泛引用。另外,他还撰写了好多专业书籍,给我们留下了宝贵的资料。

1997年,卢鹤绂在上海逝世。此后,美国休斯敦第一凌信会、美国明尼苏达大学相继为他立铜像,并创办卢鹤绂科学实践室。

在前进的道路上,要大胆地猜测、大胆地实践。不论道路有多艰险,都要坚定地、勇敢地走下去。

物理全才杨振宁

杨振宁,生于安徽合肥,华裔科学家诺贝尔奖得主第一人。

有人总结,杨振宁的成功除了个人的努力外,有两大外因。一是名师出高徒。他的老师都是赫赫有名的学界泰斗,他先后师承美国氢弹之父爱德华·泰勒和20世纪最具影响力的科学家爱因斯坦。二就是父母对他的影响。

杨振宁出生不满周岁,父亲杨武之(后任清华大学数学系教授)就到美国留学去了,母亲一人承担起抚养和教育他的责任。杨振宁刚4岁时,母亲就开始教他识字,虽然自己识字不多,但她还是想出各种办法教杨振宁认字。为了让杨振宁加强记忆,她把字写在一张张的方块纸上,类似现在孩子启蒙用的识字卡片,然后一张一张抽出来反复让杨振宁辨认。就这样,仅仅用了1年多的时间,杨振宁就认了3000个字。50年后,杨振宁回忆起当年母亲对自己的教育时仍感恩不已,他觉得这3000字是一个非常扎实的知识起步基础,他激动地说:“现在我所有认得的字加起来,估计不超过那个数目的2倍。”杨振宁5岁时,母亲又为他请来一位家庭教师,教他读书。到了杨振宁6岁的时候,父亲从美国回来,得知他居然可以把私塾先生不曾讲解过的《龙文鞭影》从头到尾熟练地背下来,很是惊喜,并把随身的钢笔作为奖励给了他。也是这一次,杨振宁从父亲这里懂得,读书求知的重要。可见,母亲细微的关怀和父亲宏观的指导共同促进了少年杨振宁的成长。

杨振宁进入普林斯顿高等研究院攻读博士后,开始同李政道合作进行粒子物理的研究工作,其间遇到许多令人迷惑的现象和不能解决的问题。他们大胆怀疑,小心求证,最终推翻了物理学上屹立不移30年之久的“宇称守恒定律”,开启了“基本粒子弱交换作用规则”的研究,使人类对物质结构内层的认识迈进了一大步。

杨振宁对物理学的贡献范围很广,涉及粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等。除了同李政道一起发现宇称不守恒之外,杨振宁还与米尔斯共同提出了“杨—米尔斯规范场”,与巴克斯特创立了“杨—巴克斯特方程”。美国物理学家、诺贝尔奖获得者赛格瑞推崇杨振宁是“全世界几十年来可以算为全才的三个理论物理学家之一”。

对于我们中国人来讲,杨振宁的成功,其影响并不仅仅在学术界。在此以前,许多外国人怀疑中国人因为受到中国文化的影响,根本不适宜从事现代科学研究,甚至许多中国人也因此对自己的民族和文化存有自卑感。而杨振宁获得诺贝尔奖,正是向世人展示了受中国文化熏陶的中国人一样有能力登上科学的高峰,他改变了人们对中国人和对中国文化的偏见。

一个人的成功不是偶然的,只要我们努力,既定的法则、世俗的看法都不能阻挡我们,任何人眼中的不可能都能成为可能。

最不愿浪费时间的丁肇中

丁肇中,继李政道、杨振宁之后,第三位获得诺贝尔物理奖的美籍华人科学家。国际科技界称赞他是现代最具有实验能力、最善于观察现象的实验物理学家。

丁肇中的祖籍是山东日照。父亲丁观海、母亲王隽英皆任教于大学。丁肇中出生不久,日本帝国主义便发动了对中国的全面侵略战争。幼小的丁肇中跟着父母开始了流浪的生活。他童年时期的学习也因此时断时续,很不稳定。由于父母都是大学教授,经常有许多学者到家中聚会,讨论问题。每当这个时候,他都坐在大人旁边,睁大眼睛认真地听,从小就表现出强烈的求知欲和对科学的浓厚兴趣。

受家庭的影响,丁肇中对学习一丝不苟,读书专心致志,遇到疑难问题,便找遍书本,一定要得到答案才肯罢休。课堂上他聚精会神地听课,不论对自己的答案有没有把握,他总是第一个举手回答老师的提问。他的课余时间大部分是在图书馆度过的,很少与同学一起打球、看电影。他认为“最浪费不起的是时间”。

中学毕业后,丁肇中被保送台湾成功大学,在大学里他学习更加勤奋、更加踏实。大学第一个暑假,丁肇中开始反复思索着自己的前程,开始不安心于学机械工程,物理学的广阔天地令他心驰神往,他决定把自己的一生献给物理学。

丁肇中的父亲深知,机械工程学好学坏都有饭吃,物理学却需要上等人才,要有极好的天赋,才能立足于世界。但当他看到儿子的坚毅自信时,便毅然表示支持。母亲也鼓励他:“你要记住一点,不管你学哪一行,你一定要成为那一行的佼佼者。”父母的大力支持,为他转修物理学增加了动力。

不久,父亲在密执安大学的师友——密执安大学工学院院长布朗教授到台湾访问,答应为丁肇中去美国念书提供条件。丁肇中听了,高兴万分,尽管前途茫茫,但他深信:“只要把稳舵,海阔天空任我遨游的日子是会来临的。”

不久,丁肇中赴美国学习。在异国的城市,除了上课、做实验,课下他还要挣钱维持生活。经过三年的努力,丁肇中获得了数学和物理学硕士学位。后来,丁肇中又在密执安大学物理研究所攻读了两年,提前获得博士学位。进研究所的第一个夏天,有两位教授正在进行一项暑期实验工作,缺少一名助手,丁肇中应邀参加了实验。从此,他与实验物理结下了不解之缘。博士毕业后,他选择了哥伦比亚大学的尼文斯实验室。在努力钻研两年以后,他发现了重氢分离子,第一次获得自己的实验成果。

随后,丁肇中前往日内瓦欧洲核子研究中心工作,与可可尼教授共事。可可尼教授分析问题清晰简明的方式和选择研究课题的敏锐洞察力使丁肇中深受启发。一年后,他又回到哥伦比亚大学。他珍惜时间,虚心好学,善于从别人的经验和成果中吸取营养,加上他敢于质疑,善于分析,富于革新创造,从而形成了自己独特的研究风格。他参加了一流物理学家李昂·黎德曼主持的实验组,发现了“抗氢同位素”,在物理学界初露锋芒。

当时,剑桥大学的一次意外实验,似乎揭示了违反量子电动力学的反常现象,引起了各方的瞩目。丁肇中决定研究这个明显的反常现象。他仔细制订了计划,准备详细地加以复查。丁肇中以惊人的毅力,仅仅用了半年时间就证实了量子电动力学的正确无误,澄清了从前未能澄清的问题。丁肇中因而在国际实验物理学界取得一席之地。

为了寻找与光子类似的各种长寿粒子,丁肇中采用了高能光子冲击核子的方法,同时亲自设计了一个具有极精细的质量分辨能力的探测器进行实验。他夜以继日地用一部300亿电子伏特质子加速器寻找新的粒子。一踏进实验室常常忘记了时间。终于,在高能加速器的质子碰撞实验中,他发现了一个新的粒子,即“J”粒子。“J”粒子是原子核中已发现的几百种粒子中重量最大、寿命最长的一种,“它的寿命比其他粒子长一万倍”。为了慎重起见,他又经过两个月的无数次实验,反复核实,最后证实确凿无误,才向全世界宣布这一伟大的发现。

“J”粒子的发现,轰动了沉寂十多年的高能物理学界。这是近数十年来高能物理学界最重大的发现,为人类开拓了宇宙未知的领域。1976年,丁肇中和里希特共同获得了诺贝尔物理学奖。

丁肇中在荣誉面前没有止步,而是更勤奋地继续攀登新的科学高峰。他说:“我完全靠工作来激发充沛的精力,工作就是我的兴趣,兴趣使我不会疲倦。”1977年丁肇中被选为美国国家科学院院士,这是美国科学家所能获得的最高荣誉。

丁肇中,这个最不愿意浪费时间的物理学家,用自己的勤奋和努力,在有限的生命征程中做出了不平凡的业绩。他的成就我们也许不能企及,但是,他珍惜时间、不畏艰难、勇于思考的精神却是我们学习的榜样。

诺贝尔物理奖得主朱棣文

朱棣文,美籍华裔物理学家,第五位获得诺贝尔奖的华裔科学家。

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