中國原子能科學事業(yè)的開創(chuàng)者
——錢三強

侯新杰 李林艷 李小丹 夏從新

（1.河南師范大學物理學院，河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南師范大學附屬中學，河南 新鄉(xiāng) 453007）

錢三強（1913—1992）是我國杰出的核物理學家、中國科學院院士、“兩彈一星”功勛.他早期師從約里奧·居里夫婦從事原子核物理實驗研究，因發(fā)現(xiàn)鈾核的三分裂、四分裂現(xiàn)象并科學地解釋了三分裂的機制而聞名物理學界.歸國后，他創(chuàng)建了我國首個原子核物理專門研究機構，聚集和培養(yǎng)了大批研制原子彈和氫彈的科技人才，并組織領導研制核武器，為我國原子能科學事業(yè)做出了開創(chuàng)性貢獻.讓我們通過此文回顧錢三強的求學及科研歷程，領略他立志讓原子能科學在中國生根的感人事跡.

1 棄工從理，轉考清華物理系

1913年10月16日，錢三強出生于素有“人文甲天下”之稱的浙江紹興，父親錢玄同是一代國學大師.次年盛夏，母親攜他遷居北京，與當時在北京高等師范大學任教的父親同住.出生在思想進步的書香家庭，錢三強自幼就聰慧敏捷、勤奮好學.他6歲時進入北京高等師范學校附屬小學受啟蒙教育，一年后轉入蔡元培創(chuàng)辦的孔德學校就讀.孔德學校當時在北京名聲不小，提倡學生德、智、體、美、勞平衡發(fā)展，教的外語是法語.錢三強在這所學校度過了小學和中學時光.在校期間，他成績優(yōu)秀，身體強健，還打下了很好的法文基礎.

1929年春，錢三強被孫中山的《建國方略》深深吸引，認為國家擺脫屈辱，走向富強，必須要建立強大的工業(yè).錢三強立志“工業(yè)救國”，準備考南洋大學（今上海交通大學）.考慮到南洋大學是英文教學，他決定先考北京大學預科班，以適應英文教學.考入北大預科班后，他放棄了很多課余愛好，努力學習英語，甚至到了廢寢忘食的地步，僅半年就順利地攻克了英文難關.在北大的主動學習氛圍中，錢三強也經常去旁聽物理系的課.當時，清華大學物理系教授吳有訓、薩本棟在北大兼課.錢三強被他們的淵博學識和教學藝術吸引.這時，他剛好讀了《原子新論》一書，認為物質結構十分神秘.在日本發(fā)起“九一八”事變，南京政府未能按照《建國方略》來建設中國的背景下，錢三強決定改變初衷，轉考清華大學物理系.這一次選擇影響了他的一生.我們在為祖國減少了一位電機工程師而遺憾的同時，也應為祖國增加了一位杰出的核物理學家、一位優(yōu)秀的戰(zhàn)略科學家而慶幸.開明的父親支持他的選擇，并題寫“從牛到愛”4個字送給他，希望他能發(fā)揚那股子牛勁，并以牛頓、愛因斯坦為榜樣，在科學上不斷進取.［1］

1932年，錢三強考入了清華大學物理系.留美歸來的著名物理學家葉企孫、吳有訓、薩本棟等都在此任教.他們時常介紹科學的最新發(fā)展，在培養(yǎng)學生思維能力的同時又十分注重學生的動手能力.在吳有訓教授的實驗技術課上，錢三強掌握了扎實的動手制作技能.他還在吳有訓的指導下完成了畢業(yè)論文《真空條件下鈉的金屬表面對真空程度的影響》.從確定題目，閱讀文獻，動手制造設備，進行實驗，到寫作論文的過程，錢三強身上熱愛科研、全心投入的科學家品質已初有體現(xiàn).1936年，大學畢業(yè)后，錢三強由吳有訓推薦到北平研究院工作，從事分子光譜研究.1937年，在嚴濟慈的指導下，他完成了論文《銣分子離解的帶狀光譜和能量》并在美國《物理評論》上發(fā)表.這是錢三強科學生涯的第一篇研究論文.在嚴濟慈的鼓勵下，錢三強考取了去巴黎大學居里實驗室攻讀鐳學博士學位的名額.他立志努力學習，用先進的思想和科學來使國家強大.懷揣著這個夢想，錢三強開啟了新的征程.

2 留法11年，取得卓越科研成就

2.1 改建威爾遜云霧室，初試鋒芒

1937年8月，錢三強抵達法國巴黎.他在嚴濟慈的引薦下，師從伊萊娜·居里（與丈夫約里奧·居里因發(fā)現(xiàn)人工放射性而共同獲得1935年的諾貝爾化學獎）.在伊萊娜的指導下，錢三強確定了博士論文方向——用云霧室研究含氫物質在α粒子轟擊下所產生的質子群.面對全然陌生的課題，他積極投入，虛心請教，同時也熱心助人，受到導師與同事的一致贊賞.

1937年12月，伊萊娜推薦錢三強去約里奧的法蘭西學院核化學實驗室?guī)兔?，改進現(xiàn)有的威爾遜云霧室.威爾遜云霧室是一種研究原子核粒子徑跡的基本設施.需要對此進行兩項改進：改進充氣壓力和延長有效靈敏時間.面對又一個陌生的工作，錢三強開始查閱資料，初步了解，然后動手嘗試.由于錢三強的動手能力很強，工作進展得非常順利.1938年冬，云霧室改建完成.之后，他又設計制作了一個自動照相系統(tǒng)，能自動記錄瞬間出現(xiàn)的粒子徑跡.約里奧將改建后的云霧室稱為“可變壓力威爾遜云霧室”.1939年初，約里奧用這個云霧室首次記錄到鈾受中子轟擊時產生裂變碎片的徑跡.這是世界上第一張用云霧室拍到的鈾裂變照片.該云霧室被珍藏于巴黎“居里與約里奧·居里博物館”.錢三強初試鋒芒，受到約里奧的高度認可.在約里奧和伊萊娜的悉心指導下，錢三強于1940年初完成了博士論文《含氫物質在PO-α粒子轟擊下所產生的質子群》，獲得法國理學博士學位.

2.2 法國應用核乳膠技術的開創(chuàng)者

1940年5月，德軍大舉進攻法國，巴黎很快被戰(zhàn)爭的陰霾籠罩，錢三強的生活非常窘迫.即使這樣，他的科學研究也并未停止，還有不少長進.1941年冬，錢三強得知回國有望，立刻決定要回到一直思念的祖國.然而途中遇日美開戰(zhàn)，他無奈滯留在里昂.在戰(zhàn)亂中，錢三強仍堅持著他的科學追求.1942年初，他開始在里昂大學物理研究所工作.在指導學生論文時，他竟意外發(fā)現(xiàn)了釙的α粒子能在照相底板上留下像云霧室中的粒子徑跡，并于1943年6月在法國《物理學手冊》上發(fā)表了名為《用照相乳膠記錄帶電粒子》的實驗報告.當意識到回國無望時，錢三強又回到巴黎.1945年夏，第二次世界大戰(zhàn)漸近尾聲，錢三強被派去英國布里斯托爾大學核乳膠技術發(fā)明者鮑威爾所在威爾斯實驗室，學習新發(fā)明的原子核乳膠技術.在里約時用照相乳膠記錄α粒子的工作經驗做基礎，錢三強不負期望，很快就掌握了這項新技術.他將應用核乳膠的技術帶回法國，成為了法國應用核乳膠技術的開創(chuàng)者.無論順境還是逆境，錢三強都始終記著父親“從牛到愛”的期望，不斷積累，不斷前進.

2.3 破先入之見，發(fā)現(xiàn)三分裂與四分裂現(xiàn)象

1946年，錢三強與清華同學何澤慧結為科學伉儷.何澤慧從德國來到法國，與錢三強一同從事原子核物理的實驗研究.自1938年核裂變發(fā)現(xiàn)以來，學界關于核裂變的共識就是一個重原子核只能發(fā)生“兩分裂”.美國于1945年在日本投下原子彈，而原子彈的基本原理正是利用了重原子核的裂變反應，因此人們十分關注原子核裂變.1946年7月，在劍橋國際基本粒子與低溫會議上，兩位英國學者作報告時，出示了許多裂變碎片在乳膠里留下的徑跡照片.這些照片中有一個三叉形狀的徑跡，只是被他們簡單地解釋為α粒子.直覺敏銳的錢三強覺得這個現(xiàn)象很特別，認為有極大的研究意義.

回到巴黎后，錢三強立刻組建研究團隊（何澤慧是成員之一），利用核乳膠技術研究裂變，重做用中子照射鈾核產生裂變的實驗.經過反復實驗與觀測，他們終于找到合適的方法（將乳膠片先用硝酸鈾酰溶液浸泡）來降低乳膠對α粒子和質子的靈敏度，能將裂變碎片的徑跡與α粒子、質子的徑跡分辨開來，便于觀測裂變現(xiàn)象.由于錢三強扎實的核乳膠技術、何澤慧敏銳的觀察力以及團隊的共同努力，他們找到了大量三叉形狀的徑跡.在欣喜之余，錢三強意識到數(shù)量多并不能說明問題，關鍵要弄清楚這些三叉形徑跡的性質.錢三強開始用高倍顯微鏡對這些三叉形徑跡進行精細觀測.經分析，他發(fā)現(xiàn)3條徑跡的能量一定高于α粒子，3條徑跡共面且有共同起點.于是，錢三強意識到這可能是原子核的“三分裂”現(xiàn)象.1946年12月9日，他們在《法國科學院公報》上以《俘獲中子引起的鈾的三分裂》為題，公布了初步研究結果.

在進一步的研究中，何澤慧于同年11月22日首先觀測到了一個四叉形徑跡.經過長時間的討論，他們認為這是鈾的“四分裂”，并于1946年12月23日，以《鈾四分裂的實驗依據(jù)》為題，發(fā)表在《法國科學院公報》上.錢三強、何澤慧等根據(jù)質量守恒、能量守恒等物理學基本定律，運用了一種逐步近似的回歸計算方法，計算出第3個碎片的能量是10－25 Me V，遠大于α粒子；還計算出三分裂與二分裂出現(xiàn)之比為1∶300左右，四分裂出現(xiàn)的概率更小，與二分裂出現(xiàn)之比小于0.02%.［2］他們正是經過了反復實驗和上萬次的觀測，才發(fā)現(xiàn)了這概率極小的三分裂與四分裂現(xiàn)象.1947年1月27日，他們在《法國科學院公報》上發(fā)表了論文《鈾三分裂與四分裂的能量與幾率》.3月15日，他們又在《物理評論》上發(fā)表了《鈾核的新的裂變過程》，解釋了三分裂與四分裂.然而，并不是所有人認可這一結果.面對權威同行的疑義，他們并沒有無故動搖.由于錢三強滯留里昂時自學過量子力學，十分重視理論物理.他開始全身心地投入到實驗與理論工作中，理論聯(lián)系實際，試圖揭示出現(xiàn)象背后的本質.他在大量實驗的基礎上，分析計算出鈾核裂變產生的3個粒子的質量、動能和角度，并運用發(fā)展了玻爾的液滴模型，科學地解釋了鈾核的三分裂現(xiàn)象.之后，錢三強獨自完成了《論鈾的三分裂的機制》論文.由于極具科學性，此論文成為該領域的經典性文獻.

當時，年僅34歲的錢三強大膽突破先入之見，注重理論聯(lián)系實際.他以非凡的科學敏銳性、深厚的原子科學素養(yǎng)和扎實的實驗動手能力，發(fā)現(xiàn)鈾核的三分裂與四分裂現(xiàn)象并科學地解釋了三分裂的機制，揭示了裂變反應的多樣性和復雜性.在裂變機理的研究中，三分裂作為研究裂變過程中斷裂點特性的一種有效直接的探針，至今仍為物理工作者所關注.

3 學成歸來，開創(chuàng)中國原子能事業(yè)

錢三強因核裂變方面的工作在物理學界名聲大振.他和何澤慧都很清楚，繼續(xù)留在巴黎十分有利于他們的科學研究，回到戰(zhàn)亂的中國，難免會阻礙重重.不過，他們深信他們最大的愿望是讓自己深愛的祖國興旺發(fā)達.臨別之際，伊萊娜和約里奧高度評價了錢三強，認為他早已具備了研究人員的特殊品格和研究機構領導者的各種品德，是他們指導的同時代人中最優(yōu)秀的.1948年6月10日，錢三強與何澤慧回到了日思夜想的祖國.

3.1 創(chuàng)建新中國核科學技術研究基地

由于錢三強早已意識到原子能在國防事業(yè)中的重要地位，他一回國就躊躇滿志，致力于在中國發(fā)展原子能科學.1948年8月，他應清華大學理學院院長葉企孫的邀請到清華任教.為宣傳原子能科學，錢三強每周都要講一次原子物理學.1949年11月，中國科學院成立.他立即請來葉企孫、吳有訓、嚴濟慈等物理學前輩，商討物理學如何發(fā)展和研究機構如何設置的問題.他們最終達成共識，必須竭力改變人員力量分散和科學研究脫離實際需要的現(xiàn)狀.基于此，于1950年5月正式成立了中國科學院近代物理研究所（1958年改名為原子能研究所）.

擔任所長的錢三強為研究所殫精竭慮，廣攬賢才.他從不強調自己的科學工作，總是盡量先支持其他科學家的研究.他從全局出發(fā)，在聚集人才上兼收并蓄，組織工作上甘為人梯.短短幾年內，彭桓武、王淦昌、趙忠堯、楊澄中、楊承宗等人紛紛加入，還培養(yǎng)了許多反應堆理論和反應堆計算、原子能科技等方面的專門人才.一大批杰出的原子核科學家匯聚于此，實現(xiàn)了全國核物理科研力量的統(tǒng)一.著名物理學家王淦昌曾說：“中國核物理有了他的組織領導，才團結了全國核物理學界，他的功勞最大.”［3］

錢三強為近代物理研究所研究方向的確定也做出了巨大貢獻.經過3年的努力，錢三強和王淦昌、彭桓武一同制定了研究所發(fā)展核科學的第1個五年計劃.實驗核物理生效快，毋庸置疑成為研究所的重點研究方向.短期內不能有顯著成效的理論物理研究受到一些科學家的反對.錢三強雖是實驗物理學家，可是他思想十分開闊，極具戰(zhàn)略目光.他強烈支持建所初期也要重點發(fā)展理論物理研究，使理論組得以保存.事實證明，理論研究在我國核武器研制中起到了決定性作用.

3.2 組織領導研制核武器

新中國成立后屢遭西方國家的核訛詐.1955年，黨中央決定大力發(fā)展中國的原子能事業(yè).極具戰(zhàn)略眼光的錢三強早已意識到了原子反應堆和加速器的重要性，并為其積極奔走.1955年4月，中蘇簽訂有關協(xié)定，蘇聯(lián)將幫助中國建造重水實驗反應堆和回旋加速器.我國建設原子反應堆和加速器的工程拉開帷幕.錢三強面臨的首項任務是為這一堆一器選址.他和劉偉等同志在京郊多處勘察，馬不停蹄地奔波了近半個月，終于選定了北京西南遠郊的坨里.同年10月，錢三強和彭桓武率領一批專業(yè)人員赴蘇審查反應堆和加速器的初步設計、進行全面培訓和考察，利用一切有利條件為我國核物理研究培養(yǎng)人才.為使一堆一器建成能立刻開展研究工作，1956年9月，國務院批準將興建中的科研基地與近代物理所合并，任命錢三強為所長.1958年6月，一堆一器順利建成，我國跨進了原子能時代.錢三強憑借其極強的凝聚力，匯聚了一大批核科學家，在一堆一器上，他們建立了許多重要的物理測量儀器設備，如各種中子譜儀、裂變室等，為裂變物理、中子物理等研究創(chuàng)造了實驗條件.這是我國發(fā)展原子能科學事業(yè)的一個決定性階段.

1960年，在中蘇關系破裂的形勢下，黨中央決定完全靠自力更生發(fā)展原子彈.核武器研制是一個浩大的工程，必須集結一批杰出的科學技術人才.錢三強具有豐富的核物理研究經歷和組織管理經驗.他擔任了中國核武器工程的總設計師.為了實現(xiàn)黨中央8年搞出原子彈的決策，錢三強鉚足干勁，迅速重新排兵布陣，將具體任務與科學家的專長相聯(lián)系，為中央推薦最恰當?shù)娜瞬咆撠煾鳝h(huán)節(jié)的攻堅任務.原子彈的研制主要由4部分組成：理論設計、測試、制造和核試驗現(xiàn)場觀測.他推薦彭桓武、朱光亞、鄧稼先領導原子彈的理論設計工作，推薦王淦昌、程開甲等負責測試工作，推薦程開甲、呂敏等組織實施核試驗現(xiàn)場觀測.他還親自赴蘇邀請青年物理學家周光召參與原子彈的研制.他特別注意發(fā)揮女科學工作者的作用，推薦優(yōu)秀女物理學家王承書攻克研制濃縮鈾的難題，為中國研制原子彈清除了一大路障.錢三強在科學家中起到了磁鐵的作用，知人善任、熱誠無私，被公認工作做得很出色.在聯(lián)合攻克研制擴散分離膜、點火種子源等關鍵難題后，中國第一顆原子彈在1964年10月16日爆炸成功.

作為頂尖的物理學家出身的科技領導者，錢三強不僅在領導決策方面提出對策建議，在人才方面排兵布陣，還能在關鍵時刻把握方向，堅持理論與實際相結合.在研制原子彈的關鍵時刻，周總理做出了預先探索氫彈理論的決定.氫彈要以原子彈作起爆器，但它的原理與規(guī)律不同于原子彈，與輕核聚變反應有關的理論問題需先做探索.按照指示，錢三強組織黃祖洽、于敏等理論物理學家成立了輕核理論組，探討和研究氫彈的各種物理過程、氫彈的作用原理和可能結構.錢三強如此重視理論研究是極具遠見卓識的.［4］他考慮到理論與實際相結合，輕核理論組成立后立即又成立了輕核反應實驗組，以輕核反應數(shù)據(jù)的精確測量來配合和支持輕核理論組的工作.［5］在中國第一顆原子彈爆炸成功后，研究原子彈的隊伍與研究氫彈的隊伍合二為一，共同探索實現(xiàn)氫彈的具體途徑.在原子彈研制和氫彈預研的基礎上，中國第一顆原子彈爆炸僅僅2年8個月后，中國第一顆氫彈試驗成功.

中國氫彈和原子彈的研制是在大科學背景下誕生的重大國防科技工程.中國核武器研制進展得如此順利，與錢三強的組織協(xié)調有方、堅持理論與實際并重分不開.他發(fā)揮了戰(zhàn)略科學家的重要作用.如果錢三強先生繼續(xù)做科學研究，他一定會有更多的科研成就，可是國家需要他這樣一個具有尖端科技研究與管理全面才能的人去承擔這個責任，需要他發(fā)揮更大的作用.錢三強不僅最早投身于新中國的原子能科學事業(yè)，還服從國家安排，組織領導研制核武器，是中國原子能科學事業(yè)當之無愧的開創(chuàng)者和奠基人.

4 壯心不移，心系國家科學事業(yè)

1981年初，錢三強因病住院，照理，他可以安度晚年了.可對于一個熱愛科學、胸懷國家科學事業(yè)的科學前輩來說，這是不可能的.他依然精神矍鑠，盡力做好那些他能做并且有意義的工作.錢三強做了一些科學史的研究工作，撰寫了大量與原子能相關的著作，如《原子能發(fā)現(xiàn)史話》等.這些著作不僅為人們提供了大量的原始史料，還有對原子能科學發(fā)展史的深刻論述，深入淺出地為人們講解原子能科學史.他提倡的重視科學史的學術價值、科普功能、教育功能和資政功能的科學史學思想在當今也有重要意義.［6］為了消除教育方面的崇洋思想，錢三強積極推動國家建立學位制.他開拓了中國科學技術名詞審定事業(yè)，為我國自然科學名詞術語的統(tǒng)一與規(guī)范化奠定基礎.他還支持和推動中國軟科學事業(yè)的制度化，創(chuàng)建了中國自然辯證法研究會等軟科學組織.作為學界前輩，但凡能兼顧到的領域，他都懷著滿腔熱血投入，為中國的科學事業(yè)發(fā)展做出了獨特的貢獻.

5 結語

錢三強先生一生都在為祖國科學事業(yè)作貢獻，一切以國家需要為主.他是中國高科技起步階段的代表性人物，是中國原子能科學事業(yè)的開創(chuàng)者.他成就頗高，但功成不居，質樸無華，比普通人還要普通.1992年6月28日，錢三強先生因病去世，終年79歲.著名的物理學家彭桓武曾用“忠心遵照黨領導，服務竭誠終此生”來送別錢三強先生.錢三強先生離開了我們，但他的愛國情懷、科學品格和卓越貢獻令我們難以忘懷.