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于敏,到底多厉害?| 于敏先生逝世2周年 (一)

送交者: 过客无名[♂☆★过路的客★☆♂] 于 2021-10-04 11:08 已读 13623 次  

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2021年1月16日是伟大的氢弹之父,于敏先生逝世2周年……


在真正的伟大面前,一切赞美之词都显得黯然失色!


在中美激烈碰撞,几乎滑落冷战边缘的今天,审视核武器对于中国的意义,再回看核武器的创造者则更加呈现出一种空前的伟大于敏的诞生以及发挥的作用,不管用怎样的伟大来形容都不为过,堪称20世纪最大的天佑中华之一


于敏


这个名字用来回答有哪些国士无双也是完全切题的,只是我认为仅仅是国士无双,完全无法将其成就功勋对于国家兴衰民族庚续、对于子孙后代的重要影响反映出来,这个名字需要在一个更高层次的语境中来被提及,只要我们的国家和民族还存在,这个名字就应该被顶礼膜拜,这个名字就应当与日月同辉!有朋友评论说不喜欢这种把国家的前途命运与虚无缥缈的所谓天命联系在一起。


这一点我很是赞同。


但有时候历史的发展又是非线性的,甚至雷同于物理上三体中的混沌效应,充满了偶然性,一次微小的蝴蝶翅膀的挥动,甚至可以引起一场飓风…所谓的“天佑中华”我的理解就是一种正向的偶然性,是一种概率事件。


于敏幼时差点被日军的卡车撞死,高中毕业因家境困窘濒临失学,是一个同学的父亲不忍心这样的天才被埋没才资助他上了北大,在大学时又生重病生命垂危,是物理系同学们集体献血才挽救回来,一次又一次的偶然或许造就了某种程度的必然,两弹一星的事业也成就了天才施展拳脚的舞台,这也是我强调“诞生”和“发挥作用”的原因。


于敏这个名字第一次为人所知是因为两弹一星功勋奖章,这是共和国给予国家功臣的最高嘉奖,一共23位科学家,任何一位都功高盖世都是各领域的泰山北斗,与核武器相关的一共9位(邓稼先、彭桓武、周光召、程开甲、王淦昌、郭永怀、钱三强、陈能宽、于敏)。若要论资排辈,于敏恐怕要排最末,而且只有他一人没有留过洋。但要按贡献大小来排序,说句政治不正确的话吧,于敏对于核武器的贡献是无可争议的第一,且大于另外八位功勋科学家之和。这句话从来没有人敢公开说过,如果不是自媒体平台,或者但凡有人知道我是谁,我也不敢这么说,这么说似乎有夸张成分和博人眼球之嫌,因为那些名字一个个都太如雷贯耳。


但我依旧坚定地用陈述句来描述这样一个主流媒体的八股文无法言说的事实。其实这个事实是如此的明晰,从1958年九院(现中国工程物理研究院)成立,1959年6月苏联专家撤走,自力更生开始,到1996年停止核试验全面转入实验室研究的整个阶段来看,邓稼先于1986年英年早逝;王淦昌、彭桓武、周光召均于七十年代离开核武器研制单位,基本上未参加第二代核武器的研制;朱光亚在原子弹爆炸成功后就在国防科工委做领导工作;程开甲于1963年组建核试验基地研究所,专攻核试验诊断测试;钱三强除在最早期拉队伍外没参加任何科研工作;陈能宽主要解决了原子弹的起爆问题……每一位都很伟大,但是于敏更不容易。


如果必须用几个定语来形容于敏所做的工作,那只能是贯穿始终、攻坚克难、引导方向、决定作用!并且一直到未来的2040年,都是在于敏规划的道路上艰难地前进着。考虑到科学研究很大程度上不能够线性叠加,或许有不尽准确之处,我所说的也仅限于核武器科技这一个方面,丝毫没有贬低其他科学家的意思。王淦昌、程开甲在实验物理领域,彭桓武、周光召在理论物理领域都是几乎获得诺贝尔奖的世界级科学家。有朋友留言说,一直以来都认为两弹一星是理所应当板上钉钉的…那只是宣传口宏大叙事的说辞,其实则不然,这当中的艰难困苦是非曲折甚至惊心动魄实不足为外人道也。在不触及保密的情况下,我想把工作中接触过的所知的点滴事实稍稍来展开一下,作为我人生最宏大的一篇命题作文。我不敢打涉密的擦边球,很多细节只能模糊过去点到即止,有空的时候会写几个字,前前后后写了几个月。以我非常有限的文字水平,写这样一个回答真的是捉襟见肘,总感觉语言苍白,平淡无力,但铁一样的事实总会胜于一切华丽的描写,我唯一能保证的是我所说的每一个字都是真的,来告诉大家于敏究竟是一个怎样的神,拥有这个神对于国家和民族又意味着什么。


于敏最为人所知的称号是所谓的氢弹之父,曾经我还看到有人质疑说夸张和过誉,其实如果仅仅是氢弹之父这一个头衔,最多也只能把于敏的功勋概括了不到五分之一!


1960年,于敏被调进轻核理论小组,做一些预先研究。由于西方严密的技术封锁,当时尚不能确定氘氘聚变、氘氚聚变和氚氚聚变哪种热核反应适用于氢弹。由于氘从海水中提取非常昂贵,而氚的制备只能依靠核反应堆,都是极为稀缺且获取困难的材料,价值远超等量的黄金。美国人用的方法是,修建海水提纯氘的工厂,再用提取出的氘在反应堆中人工嬗变造出氚,然后做氚靶和氚束加速器进行打靶实验来测量轻核反应的反应截面。这是最自然不过的步骤了,但对于当时一穷二白的中国和几乎为零的工业基础来说,连最基本的电力供应都没法保证,这就还需要修发电站,有了发电站,还要修铁路运煤炭给电站发电,等这一切都造完就绪,多少年都过去了!


更重要的是中国到底需不需要生产氚,如果氚是氢弹中不可缺少的材料的话,又不是说造第二天就能造出来的,要用的时候没有,直接就是死路一条…轻核的反应截面完全是一个实验参数,也绕不过去,怎么办,要做饭难道不用米?大神就这样第一次登场了,于敏当然没有条件做试验,只能用理论方法,于敏并没有直接计算各个轻核反应的反应截面,而是用一种巧妙的近似方法估算出了所有轻核反应的反应截面的上限,发现氚氚反应并不具有特殊优越性,进而否定了该路线,确立了氘化锂材料核反应中现场造氚的技术路线。


数学多厉害:


【于敏当年北大读书时期,有一次考试题目太难,大家都拿了二三十分,只有于敏拿了100分,吊打整个北大数学系……】


令人感叹神乎技矣的就是仅用了一支笔加草稿纸就顶替了数十万人去建工厂做实验,光这一项成果而少走的弯路恐怕至少让氢弹提前五年!氘化锂材料在常温下是固体,最简单直接的想法就是可不可以在原子弹外面套一层氘化锂做的壳子?这种结构最简单,最符合一般的思路。那有了聚变材料做成的壳子,该如何来点燃聚变材料?聚变点火所需的要达到劳森判据的能量该通过何种方式来传输?用原子弹爆炸产生的冲击波来传输能量是否可行?举个简单的例子,如果用同样能量的一块煤和一块炸药来做个烤肉,煤可以点个小火把肉烤熟,而炸药只能把肉炸飞,因为煤的能量是缓慢释放的,而炸药的能量是瞬间释放的。点燃氘化锂发生热核聚变就好比要烤肉,原子弹就是炸药,氘化锂就是要烤的肉,如果用爆炸冲击波来传输能量,那么最直接的问题就是肉在被烤熟之前就已经被炸飞了…于敏认为必须用光辐射来传递能量,原子弹爆炸产生的冲击波速度是340米/秒,而产生的光辐射的速度是30万千米/秒,两者相差6个数量级,就是这6个数量级的时间差,如果通过巧妙的设计将光辐射聚焦就可以在冲击波到来之前先把肉烤熟,然后再随着冲击波的到来一齐飞散,叠加在一起释放能量,这也被称作放光模型。当所有人都认为放光模型就是可能的氢弹构型的时候,于敏又是只用笔和草稿纸就把这个方案直接击碎,原因就是于敏证明了氘化锂中的核外电子会把放光能量全部吃掉,能量无法被用作聚变。


1964年10月原子弹爆炸成功之后,于敏所在的轻核理论小组整体加入九院理论部,从预先研究的闲棋冷子瞬间变成了炙手可热的主力队员。一时间理论部群英荟萃猛将云集。


为尽快突破氢弹原理,主管理论部的著名理论物理学家彭桓武院士将科研人员按照不同的技术路线分为三个小组,分别由于敏、黄祖洽和周光召领衔。于敏小组一开始提出的“放光模型”和黄祖洽小组提出的“挡光模型”都被证明不可行,理论部的一位科学家感叹说“这光挡也挡不住,放也放不出”。周光召小组则陷入冲击波聚焦传输能量的泥潭…研究处处碰壁,几乎无法继续进行。没办法只能大鸣大放,不管是谁,每天都要提出一个点子,有的科研人员说家乡的东北小扁锅烧开水大锅不开小锅开,都拿出来当理论模型……此时,高层对于能否研制出氢弹心里也完全没底,不得已根据形势需要,把主要任务转变为尽快研制出一颗一吨重100万吨爆炸当量中心加入聚变材料的加强型原子弹,被称为1100计划。由于当时中科院只有一台计算机,无奈之下于敏小组于1965年9月远赴位于上海嘉定的华东计算所,那里拥有全中国另外一台电子计算机,由此开始了中国核武器发展历史上最激动人心的“百日会战”。


这里摘抄一段亲历者的回忆:


1965 年9 月,理论部决定由于敏副主任率领13 研究室的一部分研究人员到上海华东计算技术研究所出差,利用该所的J501 计算机(运算速度为每秒5 万次),完成加强型核航弹的优化设计任务。


邓稼先主任要求去上海出差的人员在国庆节前赶到上海,以便利用华东计算技术研究所国庆节假日期间空出的全部机时,集中突击。4 个组的科研人员和为数不多的科研辅助人员共50 多人参加此次任务。


9 月27 日,队伍抵达上海。创造历史的“百日会战”开始了。那时的计算机性能不稳定,机时又很宝贵,一碰到机器跳动,算出来的结果就不对,就会前功尽弃,浪费很多机时。解决的办法是,每隔一段时间就把计算结果存在计算机的磁鼓里,一旦机器跳动,就把存在磁鼓里的前一时刻的计算结果取出来作为初始条件由计算机重新计算,叫做“取鼓重做”,用这个办法来减少机时损失。但这样一来,机器就离不开人,机器24 小时工作,人也要在一旁睁大眼睛,看着纸带上打印出来的计算结果。那时物理工作者与数学工作者混合编组,一起到计算机房算题,数学工作者负责把磁带里的程序输送到机器里,并时刻关注程序的运行情况,物理工作者则负责监视打印机打印出来的计算结果是否合理,发现问题及时解决。


于敏在计算机房和宿舍里,埋头于输出纸带卷中仔细分析计算结果。他从众多的计算模型中挑出三个用不同核材料设计的模型,进行了深入细致的系统分析。于敏发现在加强型原子弹中,聚变材料虽然能起到加强原子弹威力的作用,但对于加强弹中聚变材料自持燃烧,这种加强作用是远远不够的:“这不是个量变到质变可以解决的问题,因为技术途径不对”。


“这是个大科学工程,必须要凝聚大家的共识,依靠大家群策群力,共同完成。我就想着把在原子能研究所探索氢弹机理时积累下来的氢弹物理知识,结合眼前加强弹优化设计的实践给大家做系列报告。”


10 月13 日,于敏开始了他在上海持续约两周的一系列报告的第一讲。他从炸药起爆开始,将加强弹的全过程分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段,并对其中每一阶段进行分析。通过这样的学术报告,大家对加强弹的物理过程有了进一步的认识。


通过系列报告,于敏也进一步理清了思路,加强弹中“火球内的能量释放率干不过能量损耗率,差了几倍”,在如此巨大赤字的压力下,火球温度焉能不每况愈下呢?当然找不到“点火点”。“这不是提高炸药能量利用率能解决的问题,利用率提的再高也是远远不够,只有利用原子能,并且把它作为驱动力,进行内爆压缩”。


于敏紧紧抓住问题的关键,反复思考如何合理利用原子能压缩热核装置,包括如何选用性能合适的材料,采取什么样的构形,才能促进起好作用的物理因素,抑制起破坏作用的物理因素?随着物理实质把握下的剥茧抽丝,氢弹构型的方向越来越清晰,新的构型开始浮现在于敏的思考中。于敏将新构型可能存在的影响因素梳理成6 个问题。


于敏就这6 个方面的问题给大家做报告,对这些过程做了详细的物理分解,对可能出现的现象作了具体的分析,引起了大家热烈的讨论。他又将初级能量传输过程分解为三个阶段,随后将三个阶段的物理现象凝练成20多个具体问题,进行物理分析。


10 月29 日晚饭后,于敏和研究室副主任蔡少辉在住地附近田间小道上散步,以得到短暂的身心放松。当他俩谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时,于敏直截了当地谈到加强型核装置的构形不利于热核材料的压缩和燃烧。接着,于敏向蔡少辉详细地谈了他几天几夜以来苦苦思索出的想法。蔡少辉被于敏的崭新思维所吸引,也被于敏所列举的无可辩驳的论据所折服,并马上说:“那我们就马上动手干吧!”


于敏说:“可以先计算两个模型看看。其中的一个会比较理想……另一个则比较接近实际……”


显然,这是于敏经过深思熟虑后想要走的关键两步。


回到住处后,蔡少辉立即向研究室主任孙和生讲了于敏的想法。孙和生听后表示十分支持。当即找到物理小组的副组长孟昭利一起商量落实。新模型试算结果,当量和聚变燃耗果然大幅度提高,达到了自持“点火”燃烧。兴奋之余,临时又加算了一个材料比例不同的模型。结果也不坏。隔天,另一个模型的计算也取得了完美的结果。


至此,两类共三个模型的计算结果表明,只要能驾驭原子弹的能量,我们就能设计出百万吨级的氢弹!华东计算技术研究所主楼五层东侧大教室里,全体出差人员安静地围坐在大黑板前。蔡少辉简略地介绍了上述两类三个模型的计算结果和特点。黑板上列出的数据立即引起台下一片热烈的议论。于敏接着登上讲台给大家做学术报告。他首先向大家介绍新模型的设计思想。他说“过去大家都很重视对原子弹的压缩,现在看来,热核材料压缩更重要!”接着他列举了最近算的一个理想模型的结果。年轻同志从纸带里看不出来的东西,经过于敏一分析就变成了活的知识,透过现象触及到了事物的本质,一条条规律被归纳出来了,就这样通过把基础理论与计算机实验的结合,深化了对规律的认识,找到了问题的关键,明确了充分进行热核反应的条件。


这篇回忆文章一开始仅仅在九院内部发表,后来经过了政治部保密部的层层把关,发表在公开刊物上,作者是理论部的老人,也是百日会战时于敏小组的成员之一,是历史的见证者。作者的措辞用句显然已经非常克制了,因为九院有个不成文的原则就是无比强调集体智慧,不能突出个人。


但不管作者再怎样刻意平淡都无法否认一个最显而易见的基本事实——那就是氢弹原理构型基本上是于敏一个人拍脑袋想出来的!不管宣传部门用多么宏大的春秋笔法来刻画出多么伟岸的群像,说一千道一万,背后的事实就这么简单粗暴!

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于敏天才,震撼人心。我们中华民族的光荣! - sunnyvale12345 (309 bytes) 10/05/21
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