“两弹一星”功勋奖章获得者彭桓武
2022年11月07日
字数:2,786
版次:04
□ 陶诗秀
二
这时的欧洲,现代物理学正进入繁荣勃发时期。1926年诞生的新量子论(量子力学和量子场论)仍是物理学发展的前沿。对量子理论和量子力学有划时代贡献的薛定谔、海森堡、狄拉克、波恩等,仍在不懈地探索。而中国的物理学研究,20年代才从几个高等学校零星地开展起来,30年代刚建立两个研究机构,教学和科研条件相比较更差。1938年,彭桓武考取了“英庚款”,他在清华大学的老师周培源为他选择了导师——马克思·波恩。彭桓武来到了东濒北海、人杰地灵的爱丁堡,成为波恩的第一个中国学生。波恩是德国人,这位当代理论物理学大师可谓“桃李满天下”。他指导过的学生中,有“原子反应堆之父”费米、“原子弹之父”奥本海默等科学界的精英。波恩与当时一般古板的德国教授大不相同,他对学生亲切随和,不拘小节;他善于启发学生,还是一名出色的讲演者,能把深奥的问题讲得清晰明了。波恩这一批学生中,除了彭桓武来自中国,还有英、法、德、印度、爱尔兰人,后来参加了第一颗原子弹研制的福克斯这时也在这里和彭桓武同窗。
彭桓武在波恩的指导下,研究晶格动力学、分子运动论,也涉足场论、固体物理。他甚至还尝试了量子场论的发散困难、辐射阻力和凝聚态物理中的超导问题,这些是后来多名诺贝尔物理学奖得主的获奖题目。
1940年,彭桓武获得了哲学博士学位。
1941年,彭桓武来到都柏林高级研究院工作。这个研究院的负责人薛定谔1926年提出了波动力学,为狄拉克完成非相对论性量子力学的综合理论提供了基础。因此,他们分享了1933年诺贝尔物理学奖。由于在德国受到法西斯迫害,薛定谔留在爱尔兰工作了10年。彭桓武常向薛定谔请教,还从薛定谔那里学习了微分方程。
在都柏林高级研究院的两年间,彭桓武与海特勒、汉密特两位学者合作,研究关于解释宇宙线的介子的课题。他们综合了介子场论若干成果,对宇宙线现象作了较系统的解释,这个理论便以它的作者姓名的第一个字母命名:HHP。HHP理论的主要工作出自彭桓武之手,彭桓武的名字一时广为同行所知。海特勒后来在回忆都柏林高级研究院生活时说:“同事中最受热爱的一个是中国人彭桓武”“经常的兴致结合着非凡的天才,使他成为同事中最有价值的一个。”
随后,彭桓武又回到爱丁堡大学,独立开展研究。1945年,彭桓武获得了科学博士学位。同年,他以关于场的量子力学与统计力学的一系列探索性工作,与波恩共获爱尔兰皇家学会的麦克杜格尔—布里斯班奖。
薛定谔接着又聘请彭桓武回都柏林高级研究院当教授,彭桓武开始指导研究生。1946年夏,第一次基本粒子会议在剑桥大学举行,彭桓武应邀出席。
彭桓武在这里的科学界拥有了自己的位置,这是许多外籍学者求之不得的。然而,彭桓武却念念不忘回到祖国。归程曾被战火阻隔,现在第二次世界大战结束了,他更加归心似箭。他和滞留在法国的钱三强相约,回国后联合志同道合的人,让祖国借助原子时代的科学技术强盛起来!
三
1947年底,彭桓武登上了东归的海轮。1948年,当爱尔兰皇家学会遴选他为会员时,彭桓武已经在云南大学执教。彭桓武对昆明是熟悉的,1937年他曾在云南大学理化系工作过,那时教员的工资超过省长的薪水。10年后他重返昆明,这里却已物价飞涨,后来一月的收入已不够糊口了。教授尚且如此,平民又当何如。军阀横行,保安团镇压学生运动的大棒,连云南大学实验室的仪器都不放过。
彭桓武取道香港,用自己原来准备躲避战乱的全部积蓄,买了张到天津的船票。南下时人满为患的客轮,北上时上千个舱位只有十来个乘客。船过吴淞口时,还隐隐可闻人民解放军攻占上海的隆隆炮声。
来到已经解放的北平,彭桓武精神一振,他和钱三强重逢,暂住在叶企荪教授家里,他们终于能以促膝谈心代替纸上交流了,钱三强兴致勃勃地告诉彭桓武:“中央准备成立一个人民的科学院,如果我的意见被采纳,就能成立一个近代物理所。”“这回,咱们可以干起来了!”彭桓武和钱三强商定,先从教育开始,解决物理学人才匮乏的问题。彭桓武,作为“清华四杰”(指清华物理系历届毕业生中四位杰出者,其他三人为王竹溪、林家翘、杨振宁)之一回到母校,在国内第一次开设了正规的量子力学课程。
彭桓武带研究生,注重训练学生的科学眼光,激发他们的创造力,鼓励他们独立思考。学业上,他是严师;其他方面,他又是学生们的良友。他是学生宿舍的常客,常和学生们沿着校园里的林荫道漫步长谈。他们探讨科学,也探讨社会和人生。彭桓武常常讲起一些著名科学家的轶事——预言正电子存在的狄拉克,世界大战中搞过铀分离;研究宇宙线的布莱特,战时去搞运筹学,转而研究核潜艇的运动规律;波恩等人民主的学术风格,曾使德国的理论物理保持世界先进水平;法国的理论物理学术水平则由于德布罗意的把持而止步不前;彭桓武在都柏林帮助海特勒工作时,还向他学了一手修自行车的本事。
学生们从彭桓武那里,不仅秉承了他既能搞基础研究又能搞应用研究的特点,又学习了他民主的科研作风和耿介旷达、不计名利的品格。黄祖洽和周光召,当年都是彭桓武的研究生,如今已是中国科学院的学部委员,黄祖洽是我国第一座原子反应堆的主要设计者,周光召在“两弹”理论设计中身手不凡。黄祖洽说:“我跟彭先生的最大收获,就是学到了他培养人的方法。”
在教书育人的同时,彭桓武和钱三强、何泽慧、王淦昌等人一起创办了近代物理所。这是中国科学院第一个新的研究所。他们在北京东皇城根的半个四合院里创业,既是研究员,又兼勤杂工;彭桓武还做着“图书馆长”,因为他的办公室也是图书室。有时,他们还去天桥、东单和东四的旧货市场搜寻采购科研材料。
在半个四合院里起家的近代物理所,就是后来的原子能所、高能所、兰州近代物理所、上海原子核所等机构的母体。从这里开始,一批物理学家渐渐成熟,后来挑起中国物理学界的大梁。
彭桓武的天地并不限于大学和研究所的象牙之塔,他走进了工厂。我国最大的钢铁基地鞍钢为提高生产效率,拟采用先进工艺。但钢锭在快速加热时容易产生裂缝的难关怎么逾越,彭桓武巧妙地建立了物理模型,简化了数学计算,举重若轻,求出的高温加热中钢锭的安全直径和实验结果完全一致,从而为我国钢锭高温加热制订了第一个规程。这正是大规模建设开始的“一五”计划第一年,彭桓武赢得了理论物理学家为国民经济建设服务的“第一人”的赞誉。
1955年10月,由于国家需要,彭桓武与黄祖洽去苏联学习反应堆理论。
核反应堆号称原子巨人,它蕴蓄着巨大能量,是个拥有众多成员的大家族,有的为原子弹、氢弹制造装料,有的作为核潜艇和航天器的推进动力,有的则可为工农业、医药服务……核反应堆也展示着人类和平利用原子能的广阔前景。
彭桓武他们承担起开辟我国核反应堆事业的使命。在莫斯科近郊,彭桓武和黄祖洽与其说是向苏联权威卡拉宁学习,不如说主要是自己看资料。半年时间内,他们便掌握了反应堆理论,并对苏联帮助我们建立的原子反应堆独立地进行了物理计算。黄祖洽还纠正了苏联权威的设计书中的一个计算错误。
1956年他们回国,1958年,我国建成亚洲最大的重水型原子反应堆。 (连载二)