于敏:艱辛的歲月,時代的使命

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  作者:于敏(1926年8月16日—2019年1月16日),核物理學家,中國科學院院士,“兩彈一星功勛獎章”獲得者,國家最高科技獎獲得者,共和國勛章獲得者。

  出處:《請歷史記住他們中國科學家與“兩彈一星 ”》,暨南大學出版社,1999年09月。

  一

  時代的使命,社會發展的需要往往決定一個人的人生道路和命運。正當我對基礎科學研究滿懷興趣,希望乘風破浪、有所發現和建樹的時候,1961年1月份,有一天錢三強先生把我叫到他的辦公室,非常嚴肅和秘密地告訴我,希望我參加氫彈理論的預先研究。這是我始料不及的事情。錢先生與我的這次談話,改變、決定了我此后的人生道路。

  我的青少年時代是抗日戰爭時期,在淪陷區天津度過的。日本鬼子的橫行霸道、亡國奴的屈辱生活給我留下深刻的慘痛印象,至今仍歷歷在目。民族憂患的意識,使我在青少年時代就立下了學科學、愛科學,從事科學研究,報效祖國,振興中華的志向。但是,我的性格內向,喜歡寧靜,從大學開始就喜歡基礎科學研究,對應用研究不太感興趣,比較適合從事小科學研究,不宜從事大科學研究;更從來沒有想過,要去從事諸如研制氫彈這樣一類大系統科學工程的工作?,F在我們國家要強國富民,要搞原子彈、氫彈,防御外來侵略,這是一個歷史性的任務,也是我實現夙愿,報效祖國的機會。俗話說,“國家興亡,匹夫有責”,無國就無家,更何來個人的興趣、志向和名譽?新中國剛剛成立不久,就受到西方反華勢力的戰爭威脅,像我國這樣貧弱的一個大國,如果沒有自己的核力量,就不可能真正地獨立,巍然屹立在世界之林。正像毛主席說的:“中國要有原子彈,在今天的世界上,我們要不受人欺侮,就不能沒有這個東西?!蔽覈敃r正處于遭受天災人禍,蘇聯撤走專家,國民經濟非常困難的時期,中央仍下決心要堅持搞原子彈和氫彈。錢三強先生在這個時候找我,要我參加研究,我深知這件事情的重要性。面對這樣重大的題目,我不能有另一種選擇。一個人的名字,早晚是要消失的?!傲羧〉ば恼蘸骨唷?,能把微薄的力量融進祖國現代化建設之中,我也就可以自慰了。正是這種很樸素的愛國主義和民族主義精神,促使我經過一番短暫的思想斗爭以后,接受了這項沉重的使命,全力以赴參加這個工作了。

  當時,我曾經想過,等突破氫彈原理,我國自己有了氫彈以后,再回去搞基礎科學研究。但是,世事難料,事不由人,一干就是40年,我幾乎一生都從事我國的核武器研制事業了。

  二

  60年代初是我國集中力量突破原子彈的關鍵時期。當時的二機部部長劉杰、副部長錢三強想,氫彈比原子彈在科學技術上要復雜得多,突破原子彈以后,氫彈要快上,就要早做準備,早做預先研究。這也是他們很重要的意見。但是,當時研制核武器的大本營二機部研究院,正在全力以赴地突破原子彈。為了不分散研究院的精力,他們就把氫彈的預先研究安排在原子能研究所。1960年12月,錢三強先生首先組織黃祖洽、何祚庥帶領一批年輕人成立了一個小組,為了保密,代號叫“中子物理研究小組”,開展氫彈的基礎研究。一個月以后,我也正式參加了這個小組的工作。先后參加這個小組工作的人大概有40個左右。這是一個很好的小組。當時的條件很艱苦,但是大家齊心協力,思想很活躍,奮發圖強,埋頭苦干,非常富于奉獻精神。設計核武器有三個要素:原理、材料和構形。它的基礎是核武器物理。氫彈要以原子彈做基礎,但是無論原理、材料和結構都要比原子彈復雜得多。當時二機部決定成立這個小組,開展氫彈預先研究,我認為確實是非常富有遠見的。

  熱核燃燒,在高溫高密度等離子體狀態下,集流體場、輻射場、中子場和核反應場于一體,形成一個很復雜的綜合場,交互作用,瞬息萬變,有關現象和物理規律非常復雜。要研究這些現象和規律,電子計算機是必不可少的研究工具。那時,我國只有一臺每秒1萬次的104電子管電子計算機,主要的機時要保證主戰場,給研究院使用。我們每個星期只分到十幾個小時。這么小的計算機,每周只有十幾個小時,用來研究熱核材料燃燒的有關現象和規律談何容易!但是我們就是靠這個小機器,每周的這十幾個小時,通過全組科研人員4年左右時間的團結協作和共同努力,對有關的物理問題經過深思熟慮,充分論證后,進行了重點計算,并對計算結果的每個數據做了由表面現象到物理實質的系統的、細致的理論研究和分析,解決了一系列基礎性的問題。當時,提倡學習毛主席的《矛盾論》、《實踐論》。我們以“外因是變化的條件,內因是變化的根據,外因通過內因而起作用”作為指導思想,研究了高溫高密度等離子體狀態下的許多基本物理現象和規律,諸如各種形式能量的相互轉換、耗損、輸運和馳豫過程,各類波的產生、發展和相互作用,熱核材料點火和燃燒的規律等等,得到了許多有關熱核燃燒的內因和外因的重要現象和規律。同時,我們還對氫彈的原理做了一些初步探索,提出了一些可能的技術途徑并建立了相應的模型。實踐證明,這個小組當時所做的這些工作是后來突破氫彈一些必不可少的基礎?,F在回想起來,我對那個小組、對那段時間的非常有意義而又頗有成果的工作還充滿感情,非常懷念。

  三

  1964年10月16日,我國第一顆原子彈爆炸成功。緊接著,主要的工作就轉入氫彈的突破。毛主席指示:“原子彈要有,氫彈也要快?!敝芏鱽砜偫砻鞔_下達任務,要盡快研制氫彈。為加強氫彈理論研究,1965年1月,二機部決定把原子能所這個小組的30多個人調入研究院,與主戰場匯合,一起突破氫彈。當時彭桓武先生任研究院的副院長,主管理論部的業務工作。鄧稼先任理論部主任,我任副主任。研究院這支理論隊伍在彭桓武副院長和鄧稼先主任的領導下,通過突破原子彈的鍛煉,已經成長為一支學術民主、實事求是、思想活躍、無私奉獻、非常有戰斗力的隊伍。那時,我們已經掌握了原子彈,又通過預先研究對熱核材料和熱核燃燒的有關現象和規律獲得了一些重要的認識,這樣就為突破氫彈奠定了比較好的基礎。當時,大家多路探索,或日夜奮戰在計算機房,或在辦公室加班加點,每到晚上,科研大樓燈火輝煌。大家發揚學術民主,暢所欲言,百家爭鳴,通過一個個的學術報告會,提出了許多各式各樣的突破氫彈的設想和途徑,其中有許多很好的意見。但是,氫彈畢竟是非常復雜的系統,一條條的途徑被提出來,經過仔細的討論、計算和分析,又一條條地放棄了,山窮水盡疑無路是當時常有的感覺。但是面對困難,大家的積極性仍然非常高漲,充滿“攻城不怕堅,攻書莫畏難;科學有險阻,苦戰能過關”的激情。

  1965年9月底,理論部領導決定大部分人力繼續留在北京探索突破氫彈的途徑,另外由我帶領理論部13室1個組的年青人到上海去,利用J501機器,完成加強型原子彈優化設計的任務。加強型原子彈雖然含有熱核材料,但是熱核燃燒不充分,只起加強原子彈威力的輔助作用,它不是氫彈。這次到上海去的任務是進行優化設計,盡可能通過熱核材料的加強,達到提高原子彈威力的目的。當時我們國家有兩臺最好的計算機,一臺在北京,代號為119的電子計算機,每秒5萬次;一臺J501,也是每秒5萬次,在上海華東計算機所。這兩臺計算機當時在突破氫彈的過程中起了非常重要的作用。13室的同志跟理論部其他室的同志一樣,非常踏實肯干,朝氣蓬勃,富有青春活力。到上海以后,他們很快就解決了計算方法中存在的問題,改編和研制了大型計算程序,對加強型原子彈做了大量的系統的計算。更為重要的是,在此基礎上我們對計算結果進行了深入細致的系統的分析。通過對計算結果由表面現象到物理實質的規律分析,我們終于找到了熱核材料充分燃燒的關鍵所在。10月下旬,我向在上海出差的全體同志作了系列的“氫彈原理設想”的學術報告,引起了大家的很大興趣,普遍認為通過這個階段的工作,我們牽住了“牛鼻子”,抓到了熱核材料充分燃燒的本質的東西。后來我們抓住這個關鍵,試算了兩個模型,果然得到很好的結果。當時群情激昂,氣氛非常熱烈,決定在完成原來的加強型原子彈優化設計任務的同時,加班加點,開辟另外一條戰線,探索突破氫彈的技術途徑。當時雖然掌握了突破氫彈的關鍵所在,但是要創造熱核材料充分燃燒的條件,還是相當困難的事情。因為原子彈有巨大的多方面的破壞作用,是很難駕馭和控制的。這時,得益于過去對熱核燃燒內因和外因有關現象的基礎研究,利用掌握的規律,通過大量的探索分析,多方面的計算,反復的討論,終于控制住原子彈的破壞因素,采取精巧的結構,創造出了熱核材料燃燒的條件。大家前后在上海連續奮戰了100個日日夜夜,終于形成了一套從原理到結構的基本完整的理論方案。這是充滿激情和艱辛的一段歲月,也是每一位參加這段工作的科研人員難以忘懷的歲月!

  消息傳到北京,鄧稼先同志立即趕到上海。當時大家的工資都很低,老鄧的工資略高一些,大家都把他當成“財神爺”。一見到老鄧,大家都歡呼雀躍,我也要他請客犒勞大家。老鄧詳細了解情況后,立即把上海發現的有關物理現象、規律和突破氫彈原理的方案帶回到北京。北京的同志也同樣為之非常振奮。

  鄧稼先同志是一個接近群眾的非常優秀的科學組織管理工作者,也是一位嚴肅認真的實干家。他組織北京具有各方面專長的同志對這個方案進行了反復的討論,做了很好的補充,使方案得到了進一步的改善。但是,到此為止,這個方案還是理論的東西,要付之實施,還必須在實驗室進行實驗,想辦法解決幾個關鍵技術問題,也就是當時必須克服的技術難點。同時還要解決許多工程問題,包括解決材料的生產、零部件的加工、試驗裝置的制造裝配,以及冷實驗與熱試驗的測試等方面的一系列問題。為此,二機部和研究院的領導把理論部的同志召到研究院基地,與各方面的專家一起對方案涉及到的各方面問題進行了仔細的討論。通過突破原子彈和對熱核材料生產以及加工工藝的預先研究,研究院不但在理論方面,而且在實驗、技術、材料與工程等各個方面都已形成了一支很有戰斗力的隊伍。經過各方面專家反反復復的討論,大家一致認為這個方案是優越的,可行的。于是,當時在基地領導工作的二機部副部長劉西堯同志當即做出決定,以新方案為主,加強型作為候補方案。大家都同意這個決定,二機部黨組很快也批準了這個決定。事實證明,這個決定非常重要,非常正確,大大地加快了新方案的進展。1966年初,實驗部制定了爆轟模擬試驗方案,進行了一系列爆轟模擬試驗研究,并進行了大型爆轟模擬試驗,研究解決了引爆彈的關鍵技術問題。理論研究設計人員,根據當時的計算機條件,發展了計算方法,編制了相應的計算程序,確定了小當量氫彈原理試驗物理設計的具體方案和熱測試要求。與原子彈的試驗裝置相比,氫彈原理試驗裝置的結構要復雜得多,有些部件形狀奇特,給工程設計和加工增加了困難。為了爭取時間,攻克技術難點,理論、實驗、設計和生產四個方面的科技人員密切合作,加強交流,群策群力,匯聚一起共同磋商和及時解決有關技術問題,按時完成了試驗裝置的加工制造任務,從而保證我國趕在研究院受到“文化大革命”的干擾之前,于1966年12月28日就完成了氫彈原理試驗。在我國核武器發展史上,這是一次很關鍵的試驗。通過這次試驗,我們掌握了氫彈原理。當確認幾個關鍵物理量的測試結果數據與理論預估一致時,試驗現場一片歡騰。

  試驗結束后,親自在現場指揮的聶榮臻元帥,立即召集有關方面的專家和有關人員部署下一步的工作,決定乘勝前進,抓緊時機,于1967年6月做全當量試驗。中央立即批準了這個決定。通過大家的努力,1967年2月理論部完成了氫彈的理論設計。1967年4月,在空軍訓練基地進行了彈道特性試驗,達到了預期要求。1967年5月,基地和西北核試驗場全部完成了第一顆氫彈裝置的制造、環境試驗和有關熱核試驗前的測試準備工作。隨后,第一顆氫彈裝置就被運往國家試驗場。

  四

  從突破原子彈到突破氫彈,我國用了2年零8個月的時間,美國人用了7年零4個月,英國用了4年零7個月,蘇聯用了4年,法國用了8年零6個月,我國的速度是世界上最快的。我國突破原子彈的速度也是令世界震驚的。原子彈的突破是在建國15年的時候。建國初期,中國的核科學一片空白,幾乎毫無基礎。中央雖然很早就重視核科學這一類尖端科學技術,在1956年全國科學技術十二年發展規劃中把核科學技術列為重中之重,但是我們的力量畢竟是很薄弱的。核武器是集科學、技術和工程于一體的大系統科學工程。以我國當時的國力來說,要完成這么重大的科學工程,當然是十分困難的。但是,我們不但以令世界震驚的速度研制成功了原子彈和氫彈,而且奠定了持續發展提高核武器性能的堅實基礎,進而研制成功了大幅度小型化、高比威力的戰略核武器,突破中子彈技術,取得了一次又一次的重大進展。原因何在?我認為最根本的是遵循毛主席“要大力協同,做好這件工作”的指示,發揮了社會主義集中力量辦大事這一優越性,在研制過程中始終堅持中央制定的“獨立自主,自力更生”的方針。顯然,如果當初沒有全國各有關方面的大力協同,是搞不出核武器來的。同時,也因為在科學技術上,我們摸索和發展了一條符合國情的、科學的和行之有效的技術路線。

  中央一開始就明確,搞核武器要走“獨立自主,自力更生”的道路。高技術,特別是國防高技術是買不來的,必須依靠自己的力量。正因為我們有這樣的指導思想,在“獨立自主,自力更生”路線的指引下,充分發揮社會主義多方支援,大力協同,集中力量辦大事的優越性,不但很快地突破了原子彈和氫彈,而且把根子扎得很深,具備了持續發展的能力。根深才能葉茂,源遠自然流長。在突破原子彈和氫彈以后,我國又在核武器的發展上取得了舉世矚目的進展,研制成功了大幅度小型化、高比威力的戰略核武器,掌握了中子彈技術。美國和蘇聯做了上千次熱核試驗,法國也做了200多次熱核試驗,我國總共只做了46次,在核武器設計方面就達到了國際先進水平。持續發展的能力如此之強,令世人稱奇,根本原因也是因為我們堅持了“獨立自主,自力更生”的方針,依靠自己,奠定了核武器研制的堅實基礎。

  從科學技術的角度來看,主要是因為我們采取了一條正確的技術路線。具體表現在以下三個方面:

  第一,中央明確制定了我國發展核武器的方針,即有限目標,先進技術。我國的國防戰略是積極防御的戰略。所以,在突破原子彈以后,我國政府就鄭重宣布,中國發展核武器完全是為了自衛,我國承擔不首先使用核武器的義務,不用核武器進行威脅,也不對無核武器國家和無核武器地區使用核武器。我國的戰略方針跟美國是完全不同的。美國的戰略是全面進攻性的,核武器也是進攻性的,要求核武器的性能多種多樣化,能完成各種各樣的作戰任務。因此他們要研制很多的型號,以便滿足他們的戰略戰術需要。美國從開始到現在已經研制過70多種型號。我們的戰略是積極防御戰略,為了打破大國的核壟斷和核訛詐,在國防科工委、二機部的堅強領導下,采取有限目標,突出重點,研制幾個重點型號的方針。但是,為了滿足部隊的戰略需要,方便部隊,我們必須集中力量,少花錢,辦實事,力求采用先進的設計思想,先進的技術——從戰略需要出發,以研制大幅度小型化、高比威力的核武器作為我們的技術核心,逐步縮短與核大國的差距。同時,在總的目標指引下,隨著認識的逐步深入和技術的不斷發展,我們把每個階段的分目標也搞得非常明確,這樣就有利于縮短戰線,集中力量打殲滅戰,一個個突破技術難關。

  第二,在技術途徑的選擇上我們是非常謹慎的,因為每一條技術途徑如果要付諸實現,都要付出巨大的人力和物力。所以,在技術途徑上要力求做到不走彎路或少走彎路。為此,我們始終注意創造一個寬松的環境,活躍大家的思想,發揚研究院在突破原子彈時期就形成的學術民主氣氛,充分發揮具有各方面專長的專家的作用和研究院這支無私奉獻、團結協作、以大局為重的有戰斗力的隊伍群體的作用,集思廣益,大膽創新,從而避免了走彎路的風險。我們充分利用計算機模擬實驗平臺,對每條技術途徑都經過大量的反復的數值模擬,由表及里,從現象到本質,進行系統、深入細致的物理分析,從不同的角度研究它們的優缺點;同時由此及彼,對各條技術途徑的優缺點和發展前途進行反復比較,權衡利弊,擇優選用。因此,在原國防科工委和二機部的領導下,可以說我們選擇的技術途徑基本上一直是正確的,科學的,這就保證了我們又好又省地達到了既定目標。

  第三,將復雜的物理和技術問題進行分解,狠抓物理和技術關鍵。在每個階段技術途徑選定以后,對關鍵的物理和技術問題,我們總是遵循周總理“嚴肅認真、周到細致、穩妥可靠、萬無一失”的教導,充分發揮實驗室硬件平臺和計算機軟件平臺以及深入細致的物理分析這三種科學手段相輔相成的作用,過細地做工作,決不放過任何一個隱患。周總理指示的這16個字一直是我們工作的指導方針。研究院的同志形成了一種共識:凡是能在實驗室解決的問題、決不帶到熱試驗上去解決。每次熱試驗,所要解決的問題都是必須通過熱試驗才能解決的。試驗前,我們對各方面的物理因素,通過計算機的模擬和實驗室的冷實驗都已進行了反復的考核,對那些必須通過熱試驗解決的問題,總是經過反復推敲,力求恰當地掌握它的“度”,努力做到既留有一定的余量,以便確保試驗成功;又不致保守,技術落后,使試驗收效小。因此,我國熱核試驗的成功率是非常高的。每經幾次試驗,我們就能做到技術上有所突破,就能上一個新的臺階;經過幾個臺階,幾個階段,只通過46次試驗就達到了現在這樣高的水平。

  五

  回顧我國研制核武器的歷程,我內心充滿感慨。研究院這支無私奉獻,久經鍛煉,富于開拓進取精神的隊伍,在中央的英明決策和原國防科工委與二機部的堅強領導下,在全國大力支援下,堅持我國“獨立自主,自力更生”的方針,群策群力,努力拼搏,發揮集體的聰明才智,努力創新,完全靠我國自己的力量攻克了核武器的秘密,走出了一條符合中國國情和中國戰略需要的有自己特色的研制核武器的道路,這是何等艱難的歷程,何等輝煌的業績??!

  誦讀人:中國科學院微生物研究所項目研究員畢玉海

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