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记“中国核能之父”卢鹤绂

行业上下游中国仪表网2014年06月09日 09:47人气:4959

  导读:当20世纪带着诸如相对论、量子论、信息论和基因论等物理学巨大成就被载入史册之时,一定不会少了这样一个中国人的名字,他就是被誉为“中国核能之父”和“世界上第一个揭露原子弹秘密的人”的中国科学院院士、复旦大学教授、享誉世界的核物理学家——卢鹤绂。
  
  
        2014年6月7日,是卢鹤绂的百岁诞辰。复旦大学举行了一系列纪念活动,以总结这位中国现代科学事业开拓者的非凡贡献和辉煌成就,发扬其为国奉献、开拓创新、求真务实的科学精神。
  
  “中国人在称原子的重量!”
  
  祖籍山东省莱州市的卢鹤绂于1914年6月,出生在辽宁沈阳的一个知识分子家庭里。他的父亲卢景贵是我国上世纪早期公派赴美留学生,交通机械专家,与“少帅”张学良熟稔;母亲崔可言曾东渡日本,和秋瑾同在东京女子实践学堂公费留学,后从事教育工作。在家庭的熏陶下,天资聪颖的卢鹤绂从小就对自然科学产生了浓厚的兴趣。1932年,他以优异的成绩考入了燕京大学理学院物理系。1936年大学毕业以后即赴美国明尼苏达大学研究院深造,专攻近代物理和原子物理。
  
  1937年,攻读硕士学位的卢鹤绂在导师的指导下,展开了一项热盐离子源发射性能的研究。然而,当时用来进行这项研究的实验仪器并不完备,卢鹤绂就自己动手设计制造了一台180度聚焦型质谱仪,并在这台今天看来颇为简陋的仪器上开始了他的工作。经过多次反复实验,卢鹤绂在测量锂7及锂6离子释放量的比值时,发现此值在不同时刻不尽相同,从而发现了“热盐离子发射的同位素效应”。紧接着,他又用自己发明的“时间积分法”在世界上第一次精确地测得了锂7和锂6的天然丰度比为12:29。
  
  卢鹤绂的这一科研成果刚做出就引起了不小的反响。美国《明尼阿波利斯日报》在头版显著位置刊发了题为《中国人在称原子重量》的报道,还配发了卢鹤绂正在做实验的照片。
  
  卢鹤绂所做的这一开创性的工作,也一直为国际物理界所公认。1953年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者雪柯瑞在他主编的《实验核物理》一书中就明确指出,是卢鹤绂在世界上“首先发现了热盐离子发射的同位素效应”。1958年,英国剑桥大学沃尔士在其所著的《质谱学》中,专门介绍了卢鹤绂的“时间积分法”,并认为这是一种创举。另外,卢鹤绂精确测定的锂7和锂6丰度比数值,也被选定为同位素表上的准确值,被国际同位素表沿用了50多年,直到1990年美国核数表引用的还是这一定值。
  
  “世界上第一个揭露原子弹秘密的人”
  
  20世纪30年代,原子物理学是当时最热门的研究学科。特别是铀核裂变现象被发现以后,如何用特大的质谱仪长时间积累出足够数量的铀核,更成为物理学界迫切需要解决的难题。1939年,卢鹤绂在获得硕士学位以后,就把这一课题作为自己攻读博士学位的研究目标。
  
  经过3年刻苦努力,他根据扇形磁场对入射带电粒子有聚焦作用的普适原理,设计制造了一台新型60度聚焦的高强度质谱仪,并研究撰写了名为《新型高强度质谱仪及在分离硼同位素上的应用》的博士论文。而这一研究成果,因被美国政府列为设计制造第一批原子弹及原子反应堆的绝密资料而被扣发,直到1950年才以摘要的形式发表在美国《核科学文摘》上。
  
  1941年,卢鹤绂回国,战乱中的中国没有条件自己开展核物理方面的实验研究。卢鹤绂为把所学的知识贡献给祖国,在教学之余继续科研,先后发表了两篇重要论文。一篇是1944年在国内《科学》上发表的《重原子核内之潜能及其利用》:该文全面阐述了核裂变的实验发现及有关理论,并预言了人类大规模利用原子能的可能性,被学界普遍认为是“中国科学家第一个给中国读者全面介绍原子能物理知识及其应用”的科学著述。另一篇则是战后1947年在《美国物理月刊》上发表的《关于原子弹的物理学》一文:这篇论文诠释了原子弹机理的奥秘,并提出了简单估算原子弹和原子反应堆之临界体积的独特方法。该文发表后,旋即在国际物理学界引起轰动,不仅文献资料被广泛引用,而且卢鹤绂也被誉为“世界上第一个揭露原子弹秘密的人”,从而确定了他成为世界第一流原子能物理学家和“中国核能之父”的历史地位。
  
  最满意的成果:“卢鹤绂不可逆性方程”
  
  曾经有记者这样问卢鹤绂:“您认为自己最满意的科研成果是什么?”卢鹤绂毫不犹豫地答道:“卢鹤绂不可逆性方程。”
  
  建国以后,在党和政府的关心和支持下,卢鹤绂的科学研究得到了长足发展。
  
  一方面,他延续了之前对于原子核结构的研究:最早提出原子核的壳模型,并得出了核半径新的计算公式;进行核裂变实验研究,首次实现了中国人在本土观察铀核裂变的夙愿;发表我国第一篇描述铀核裂变的论文《铀核之自裂》,扩充了爱因斯坦的化学弛豫学说,以理论和实践的双重开创性对当时我国即将崛起的核能开发研究和后来的原子工业发展起到了不可磨灭的促进作用。
  
  另一方面,卢鹤绂还对流体动力学进行研究。1950年,他发表了著名的《容变黏滞性之唯象理论》,首次在世界上推出了“容变弛豫方程”,从而修改扩充了已有的经典流体动力学方程。1951年,在已有的工作基础上,卢鹤绂又进一步论证了容变黏滞性理论的普适性,进而把这一理论的应用范围进行了推广。卢鹤绂取得的这一系列成果,谱写了流体动力学研究的新篇章,他建立的容变弛豫方程,也被物理学界命名为“卢鹤绂不可逆性方程”,并被列入德国物理百科全书《物理大全》。
  
  20世纪60年代初,卢鹤绂转向受控热核反应研究,主编了我国第一本有关热核反应的专著《受控热核反应》。此外,卢鹤绂晚年还进行了粒子物理学和宇宙真空场结构方面的研究,出版了《哥本哈根学派量子论考释》的物理学著作。
  
  卢鹤绂对物理学,特别是对核物理学做出的卓越贡献,使他成为“世界上第一流的原子能物理学家”(英国学者、中国科技史专家李约瑟评语),因为在生前即被英国剑桥国际传记中心授予“20世纪成就奖”,载入国际传记辞典。他还被美国传记研究院授予“国际成就奖”,列入“世界5000人物志”及“500权威领导人名人榜”。卢鹤绂去世以后,美国休斯敦大学和明尼苏达大学均为他竖立铜像,美国檀香山市还把每年的6月15日定为“卢鹤绂日”。
  
  6月7日,为纪念卢鹤绂诞辰100周年,一尊卢鹤绂铜像也将永久地伫立在他曾经执教的复旦大学校园内。
  
  卢鹤绂与神秘的复旦“物理二系”
  
  今人大多不知道,在复旦大学的校园里,曾经还有过一个神秘的科系——原子能系,当年为了保密,它只对外用代号“物理二系”。
  
  “物理二系”的建筑是一个封闭式的环形院落,周围还有一条“护城河”围起来,架一座独木桥进出,门岗森严。与物理系那座当时看来精美宏大的恒隆物理楼比起来,“物理二系”的房子基本就是水泥老公房的样式。虽然看似简陋不堪,建筑面积也不及物理楼的三分之二,但是它的造价却比物理楼还贵,因为里面有核物理实验室、放化实验室,因此建筑材料都是特殊的,施工也很讲究。不仅如此,据当年“物理二系”的学生,后来成为系党总支书记的袁竹书教授回忆,当年“物理二系”招生的考分曾是全校最高的,能进入这个系读书也是倍感光荣。
  
  复旦大学“物理二系”成立于1959年,本是为了响应大跃进时期“全民办原子能”的口号。当时全国院校中,除了北大能借行政之力借调专家,在1955年就办起技术物理系(以原子能教研方向为主)外,其他院校最多只有核物理课程。而复旦大学之所以能在1959年短短一年内就办起一个原子能系,离不开其失而复得的专家——卢鹤绂。
  
  1941年,卢鹤绂拿到博士学位后,毅然放弃了美国优越的工作条件和舒适的生活,与新婚不久的太太回到了抗战中的祖国(为此,卢鹤绂退出了自己与另外两名物理学家正在进行的课题,而不久之后这两名物理学家正是凭借这一课题获得了诺贝尔奖)。在敌后奔波涉险的卢鹤绂先后执教于中山大学、广西大学、浙江大学三所流亡中的学校。
  
  新中国成立,1952年全国院系调整,已是享誉国际的卢鹤绂从浙江大学调来复旦。当时的浙大已久负“东方剑桥”的国际声誉,而复旦尚且默默无闻,远不能比肩。卢鹤绂的到来,使复旦物理的教研力量大大提升。
  
  然而,短短三年后,卢鹤绂被一纸调令调去北大技术物理系,任中子物理教研室主任。事实上,当时中国在苏联的援助下开始创办核工业,由于相关人才紧缺,卢鹤绂是进入了抽调全国院校教师办起来的机密培训班“546信箱”任教。卢鹤绂在“546信箱”执教了两年,培养了大量核科学人才,后来大都参与了与原子弹相关的科研工程,或回到各院校去“开花结果”,开课办班。
  
  1957年,由于政治运动的冲击干扰,“546信箱”停止招生。卢鹤绂借此机会要求调回上海,调回复旦大学从事教学工作。在相关领导的批示下,复旦幸运地复得卢鹤绂,这才得以在1959年有了“物理二系”,卢鹤绂是筹建工作的重要专家之一。
  
  卢鹤绂在教育战线上辛勤耕耘六十载,为祖国培养了几代人才,其中包括许多科学院院士、大学校长以及一批科技与教育精英,在11位两弹元勋中就有7位曾经是卢鹤绂的学生。
  
  科学精神:开拓创新,求真务实
  
  “一是有所发现、有发明、有所发展,最后的目的是开创新领域。二是要老实,不要虚伪;弄虚作假,故弄玄虚的人都是站不住的。知而告人,告而以实,仁信也。”这是卢鹤绂告诫青年科学工作者的箴言,也是卢鹤绂自己恪守一生的人生信条。
  
  《现代物理知识》杂志的一位主编曾经给卢鹤绂写信,问到这样的问题:“为什么诺贝尔物理学奖与大陆中国人无缘?”卢鹤绂言简意赅地说:“开天辟地,创出新领域,自然得之。模仿练习,细游旧山河,只能失之。”
  
  卢鹤绂提倡的是一种开天辟地的首创精神,正是基于这样的精神,他才能够自由地遨游在物理学广阔的天地里,在不同领域均有建树。
  
  在复旦大学为卢鹤绂庆祝八十大寿的大会上,他曾经说:“物理学不能跟在人家屁股后面跑,应当创出新的东西来,才有意义。不管是大是小,只要是新的。要有所发现,有所发明,有所创造,有所前进,这是毛主席告诉我们的。”
  
  在卢鹤绂的学生们看来,先生除了交给他们知识、培养他们的创新意识,另外一个很重要的方面便是“德”。
  
  “知而告人,告而以实,仁信也”是卢鹤绂的座右铭。据他的学生撰文回忆,“他无论是谈话、开会,还是上课、演讲,抑或著书、撰文,无不向听众、读者敞开胸怀,真实地报告自己的见解学识、所知所闻。他没有不可告人之言、没有不可告人之事,心地坦荡、率直无伪,真乃君子之信;他待人至诚、满腔热忱,向亲朋弟子、向社会大众无私地亮出自己的知识、见解、智慧、思想,真乃君子之仁。……先生是最慈祥、最通达的严师。”
  
  卢鹤绂治学严密、教学严谨,对学生严格要求,批评某些时弊陋习还相当严厉;他的以实告人,也绝非只是记诵的书本知识,而往往是他对一些问题的深邃看法,往往是他的治学经验和科学创造方法;同时,卢鹤绂还要求学生仁义而不虚伪、方正而不圆滑。
  
  卢鹤绂的这些言传身教令许多学生受益终身
  
  卢鹤绂之子卢永亮曾在一篇纪念文章中说:“父亲把物理作为一种信仰,作为他生命的一部分,这也就是后来他成功的基础。”正是因为这样的科学信仰,卢鹤绂的一生,治学、育人、爱国、奉献,身体力行,如日之恒,影响了一代又一代科研教育工作者和莘莘学子。
  
  总结卢鹤绂之于科学和世界的影响,也许休斯顿大学物理系主任爱德华•汉格弗的评价更为贴切:
  
  更深远的是他性格中的正直,以及对人类的关爱。……这是永远抹不去的痕迹。卢鹤绂被称为“中国核能之父”,但他的目光,具有和平和荣耀的远见,不仅仅是对中国人民的,而是对所有人的。
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