王淦昌是我國(guó)杰出的高能物理學(xué)家,他不僅在粒子物理學(xué)方面作出了重大的發(fā)現(xiàn)和貢獻(xiàn),是我國(guó)實(shí)驗(yàn)原子核物理、宇宙線及基本粒子物理研究的奠基人之一,而且也為獨(dú)立自主地發(fā)展我國(guó)的核武器立下了不朽的功勛。他以廣博精深的學(xué)識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng),堅(jiān)持真理的科學(xué)精神,愛(ài)祖國(guó)、愛(ài)人民,坦蕩謙遜、平易近人的崇高品格受到了全國(guó)人民的尊敬和愛(ài)戴。王涂昌不愧是我國(guó)科學(xué)工作者學(xué)習(xí)的典范。
一、青年時(shí)代
1907年,王淦昌生于江蘇常熟的一個(gè)小鎮(zhèn)上,父親是有名的中醫(yī),可惜在他四歲時(shí)就去世了,他自幼好學(xué),先進(jìn)私塾,后入小學(xué),在小學(xué)里他最喜愛(ài)的就是算術(shù),特別對(duì)解趣味數(shù)字題有興趣,他表現(xiàn)的聰明才智深受老師的贊賞。
13歲時(shí),母親又患病去世,王涂昌隨親戚到上海浦東中學(xué)讀書(shū),對(duì)他影響最大的是數(shù)學(xué)教師周培。在周培的指導(dǎo)下,王淦昌積極參加數(shù)學(xué)自學(xué)小組,在中學(xué)就學(xué)完了大學(xué)一年級(jí)的微積分課程。 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
1924年王涂昌高中畢業(yè),他沒(méi)有忙著考大學(xué),而是先人外語(yǔ)專修班,打好外語(yǔ)基礎(chǔ),再找機(jī)會(huì)進(jìn)了一年技術(shù)學(xué)校,學(xué)習(xí)汽車駕駛和維修,然后報(bào)考清華大學(xué),這時(shí)清華大學(xué)還叫清華學(xué)校,原為留美預(yù)備學(xué)校,就在這一年開(kāi)始設(shè)立大學(xué)部,王淦昌成了清華大學(xué)物理系第一屆本科生。
清華大學(xué)有一個(gè)特點(diǎn),就是注重實(shí)驗(yàn)。物理系規(guī)定實(shí)驗(yàn)課程不少于理論課程的二分之一,王淦昌一進(jìn)清華。就迷上了化學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn),他往往長(zhǎng)時(shí)間呆在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里,關(guān)于元素和化合物的各種性質(zhì),凡是有條件的他都認(rèn)真去做,這些訓(xùn)練對(duì)他后來(lái)的許多成果有重要作用。
物理系主任葉企孫是著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,他親自給學(xué)生上普通物理。在一堂課中,葉企孫提出一個(gè)關(guān)于伯努利方程的問(wèn)題,王淦昌在短時(shí)間給出簡(jiǎn)練而準(zhǔn)確的回答。葉企孫很欣賞王淦昌理解和分析問(wèn)題的能力,課后找他談話,了解他的情況,并對(duì)王淦昌說(shuō),有問(wèn)題隨時(shí)可以去找地。葉企孫的特殊關(guān)懷更加激發(fā)王淦昌的信心,決心要扣實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的大門(mén),他成了物理實(shí)驗(yàn)室的???。
王淦昌大學(xué)四年級(jí)時(shí),正值清華大學(xué)請(qǐng)到吳有訓(xùn)主持近代物理學(xué)課程,吳有訓(xùn)在講課中,特別注意介紹和剖析近代物理學(xué)的許多重要實(shí)驗(yàn)。他非常強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究的本領(lǐng),要求大家掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù),努力提高實(shí)驗(yàn)的精確性,把對(duì)物理學(xué)的理解建立在牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。吳有訓(xùn)很快就注意到王淦昌對(duì)實(shí)驗(yàn)的特殊愛(ài)好和動(dòng)手能力。1929年6月,王淦昌畢業(yè)后,吳有訓(xùn)把他留下來(lái)當(dāng)助教,并要求他在工作中專注近代物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。吳有訓(xùn)給王淦昌出了一個(gè)很有實(shí)際意義的研究課題:清華園周圍氧氣的強(qiáng)度及其變化。
王淦昌做這個(gè)課題非常認(rèn)真,從1929年11月到1930年4月,實(shí)驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行了六個(gè)月,基本上都是在室外作業(yè)。他首先查閱了大量參考文獻(xiàn),其中包括最早在1902年-1904年間發(fā)表的論文。王淦昌每天上午9點(diǎn)前把長(zhǎng)6米,直徑0.5毫米的裸銅線水平地架到實(shí)驗(yàn)室外5米的高處,用蠟桿使之絕緣,再用靜電機(jī)使導(dǎo)線帶上負(fù)3000伏的電位。經(jīng)過(guò)大約兩小時(shí)的曝露后,在1分鐘40秒內(nèi)把銅線仔細(xì)地繞在一個(gè)線框周圍,然后把線框放到金箔驗(yàn)電器的絕緣箱中,通過(guò)顯徽鏡讀出金箔的放電率。每次都詳細(xì)記錄下當(dāng)時(shí)的大氣壓、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、云的性質(zhì)和分布。工作十分繁鎖,非常艱苦而又需極其敏捷的技巧。王淦昌接受了歷經(jīng)整整半年的考驗(yàn),不管天寒地凍,從不間斷.論文發(fā)表在1931年-1932年的《國(guó)立清華大學(xué)科學(xué)報(bào)告》中。題為《大氣放射性和北平的氣候》,這是一篇有關(guān)中國(guó)地區(qū)大氣放射性的論文。
三、失去了一次機(jī)遇
1930年,王淦昌考取江蘇省官費(fèi)留學(xué),到德國(guó)柏林大學(xué)當(dāng)研究生,師從著名物理學(xué)家邁特納(LiseMeitner,1878-1968)學(xué)放射性物理學(xué)。王淦昌終日沉浸在實(shí)驗(yàn)室里,往往一工作就到深夜,而實(shí)驗(yàn)室的大門(mén)十點(diǎn)鐘關(guān)閉,所以他有時(shí)只好翻墻回到住所。在這期間,王淦昌聽(tīng)到玻恩等知名物理學(xué)家的講演,從中吸取了許多新思想和新方法,了解到物理學(xué)前沿的許多最新發(fā)現(xiàn)。
這時(shí)候正值發(fā)現(xiàn)中子的前夕,一個(gè)難得的機(jī)遇來(lái)到王淦昌面前,1930年的一天,王淦昌在柏林大學(xué)聽(tīng)到了有關(guān)玻特和貝充用放射性釙所放出的α粒子轟擊鈹核得到很強(qiáng)的中性輻射的報(bào)告。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)者解釋為γ輻射。這個(gè)報(bào)告給王淦昌留下了深刻的印象,在他的腦子里引起了疑問(wèn)。他想,γ輻射果真有那么強(qiáng)的穿透力嗎?如果改用云室做探測(cè)器,有可能弄清這種輻射物的本性。他在報(bào)告會(huì)后兩次找邁特納,建議用云室研究這個(gè)問(wèn)題??上Ф急贿~特納拒絕。兩年后,當(dāng)英國(guó)的查德威克證明這種中性輻射物正是盧瑟福預(yù)言的中子,并且公布了云室的證據(jù)時(shí),邁特納只好對(duì)王淦昌說(shuō):“這是運(yùn)氣問(wèn)題”,如果王淦昌當(dāng)年有更好的條件,導(dǎo)師能積極地支持他的見(jiàn)解,如果他自己堅(jiān)持,百折不撓地通過(guò)其它途徑去爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)條件,也許會(huì)改寫(xiě)中子的發(fā)現(xiàn)史呢!當(dāng)然,歷史就是歷史,王淦昌作為一個(gè)剛登上科學(xué)殿堂的研究生,身處異國(guó),畢竟難以實(shí)現(xiàn)自己的愿望。
1932年和1933年,王淦昌先后發(fā)表了兩篇引人注目的論文,一篇是關(guān)于連續(xù)β射線譜的研究,另一篇與邁特納聯(lián)名,是關(guān)于γ射線的內(nèi)光電效應(yīng)的,也涉及β射線譜,1933年12月19日,王淦昌完成了博士論文,他采用蓋革一耐勒計(jì)數(shù)器測(cè)量β射線譜,比別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要精確得多。不久,意大利的費(fèi)米發(fā)表了β衰變理論,在建立這個(gè)理論的過(guò)程中參考了當(dāng)時(shí)有關(guān)β譜的許多測(cè)量結(jié)果,王淦昌的工作可能對(duì)費(fèi)米有一些參考價(jià)值。
三、抗戰(zhàn)期間提出重要建議
1934年,王淦昌回國(guó)后應(yīng)聘到山東大學(xué)物理系任教,后轉(zhuǎn)浙江大學(xué)。王淦昌在這兩所大學(xué)都致力于近代物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),對(duì)加強(qiáng)我國(guó)的科學(xué)研究基地發(fā)揮了作用。當(dāng)時(shí)王淦昌在浙江大學(xué)物理系是最年輕的教授,他以廣博的學(xué)識(shí),誠(chéng)懇待人的性格,得到了師生的愛(ài)戴,大家常稱他為:“baby professor”。
1937年5月23日,著名物理學(xué)家玻爾到杭州訪問(wèn),王淦昌與之見(jiàn)面,并在陪同游覽的過(guò)程中,討論了有關(guān)原子核和宇宙線等問(wèn)題。
不久,抗日戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā),浙江大學(xué)內(nèi)遷,在流亡途中師生歷盡艱辛。王淦昌和大家一起,在萬(wàn)分困難的情況下堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)和教學(xué)。他非常關(guān)心學(xué)生,經(jīng)常以自己有限的財(cái)物接濟(jì)窮苦學(xué)生。他除了開(kāi)出近代物理課以外,還講過(guò)“軍用物理”,在討論課上介紹重核裂變的新發(fā)現(xiàn)。在教學(xué)之余,他曾試圖用照相方法尋求核裂變產(chǎn)生的核徑跡。
1940年初,浙江大學(xué)遷到了遵義。貴州的條件雖然艱苦,但比較安定。在這以后的五年中,王淦昌和師生一起,有了一段穩(wěn)定的教學(xué)和研究。王淦昌在這個(gè)時(shí)期作出了一項(xiàng)重大成果,得到了國(guó)際上的重視,這就是關(guān)于探測(cè)中微子的建議。
中微子是泡利(w.Pauli)在1903年為解釋為什么連續(xù)β射線譜中能量會(huì)有差異時(shí)作的一個(gè)假設(shè)。隨后,費(fèi)米提出β衰變理論,進(jìn)一步肯定了中微子的存在,但直到1941年還未有任何實(shí)驗(yàn)找到確鑿的證據(jù),證實(shí)有關(guān)中微子的理論預(yù)言,因?yàn)橹形⒆颖旧聿粠щ姡瑹o(wú)法直接測(cè)量。
王淦昌一直關(guān)心這方面的進(jìn)展,在閱讀了大量的文獻(xiàn)資料之后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的思考,寫(xiě)出了一篇短文,寄到美國(guó)《物理評(píng)論》雜志,題為《關(guān)于探測(cè)中微子的一個(gè)建議》。他在論文中提出了一個(gè)可行方案,使探測(cè)中微子成為可能。論文發(fā)表于1942年1月,不出兩個(gè)月,美國(guó)的阿倫(J.S.Allen)就照著王淦昌的方案初步得到了肯定的結(jié)果。
王淦昌在貴州的山區(qū)里,條件雖然艱苦,仍堅(jiān)持科學(xué)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室非常簡(jiǎn)陋,儀器設(shè)備卻井井有條,沒(méi)有電力供應(yīng),以一臺(tái)靠汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的小發(fā)電機(jī)代替,沒(méi)有探測(cè)器,自制云室也能得到一些有用的結(jié)果。無(wú)從獲得新的放射源,手頭僅有十幾毫克的鐳。就是在這樣艱苦的情況下,王涂昌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,五年中發(fā)表了九篇論文。其中值得特別提到的是有一篇建議用透明膠質(zhì)塊記錄電離粒子的徑跡,比鮑威爾(C.F.Powell)發(fā)明核乳膠技術(shù)還早3年。王淦昌和他的學(xué)生曾多次作過(guò)這方面的試驗(yàn),可惜均因條件不足而失敗。
王淦昌非常重視對(duì)學(xué)生的啟發(fā)教育。在抗戰(zhàn)時(shí)期那樣困難的情況下做實(shí)驗(yàn),明知條件不足,他還是帶領(lǐng)學(xué)生做。他說(shuō):“不要以為物理學(xué)的研究工作只鉆研純理論和做實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面,還有第三個(gè)方面,那就是歸納,分析和判斷雜志上所發(fā)表的人家的實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)和結(jié)論。這種工作是給理論搭橋的,是推動(dòng)實(shí)驗(yàn)工作前進(jìn)的?,F(xiàn)在是抗戰(zhàn)期間,中國(guó)還很窮,還很糟糕,我們要鉆研前沿問(wèn)題缺乏必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件,只能做這種搭橋工作。這種工作在物理學(xué)界也很重要”。王淦昌不但注重實(shí)驗(yàn),也很重視理論分析。他曾多次指導(dǎo)學(xué)生做理論物理學(xué)方面的研究,有一些是探索性的。他常說(shuō):“羅馬不是一朝一夕建成的”。王淦昌特別注意啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)熱情。諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者李政道是他的學(xué)生,至今李政道博士還記得有1943年剛進(jìn)入浙大時(shí),王淦昌和束星北與他作過(guò)的討論,是他們激起了他對(duì)物理學(xué)的熱情。著名哲學(xué)家范岱年回憶說(shuō):“1944年入學(xué),一天上午,王淦昌先生就從湄潭徒步趕來(lái),與十一名新生共坐在一間教室的幾條破舊板凳親切地交談,他很帶感情地說(shuō):“物理學(xué)是很美的科學(xué),大至宇宙,小至基本粒子,都是她研究的對(duì)象。她尋求其中的規(guī)律,這是十分有趣味的,你們選擇了一個(gè)很好的專業(yè)?!彼闹v話鼓舞了大家獻(xiàn)身物理學(xué)的決心。
四、杜布納發(fā)現(xiàn)新粒子
1946年,王淦昌隨浙大師生遷回杭州。次年,得資助赴美作粒子物理學(xué)研究,1949年回國(guó),回國(guó)時(shí)自己沒(méi)有帶什么東西,卻用節(jié)余的錢(qián)購(gòu)買(mǎi)了許多科研的電子器材和一臺(tái)直徑30厘米的大云室,他以安裝好這臺(tái)云室來(lái)迎接解放。
1950年4月,王涂昌應(yīng)錢(qián)三強(qiáng)之邀,到中國(guó)科學(xué)院近代物理所任研究員,后任副所長(zhǎng),負(fù)責(zé)日常工作。他不但忙于事務(wù),參加制定長(zhǎng)期規(guī)劃,促進(jìn)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究開(kāi)展,還親自主持宇宙線的研究工作。他以極大的精力推動(dòng)我國(guó)物理學(xué)的基礎(chǔ)研究,在很短的時(shí)間里在一些領(lǐng)域,特別是宇宙線研究方面趕上世界先進(jìn)水平。1956-1960年,王淦昌代表我國(guó)到蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合原子核研究所工作,在這里,他作出了一項(xiàng)最重要的貢獻(xiàn)。杜布納聯(lián)合原子核研究所是一個(gè)以蘇聯(lián)為主的國(guó)際合作科研組織,有中、蘇、朝、羅、波、捷等十幾個(gè)國(guó)家參加。王淦昌先任高級(jí)研究員,后任副所長(zhǎng),領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)有幾十位科技人員組成的大集體。當(dāng)時(shí),聯(lián)合原子核研究所正在建造10Gev質(zhì)子同步穩(wěn)相加速器,與此同時(shí),歐美的大型加速器也正在建造或已經(jīng)運(yùn)行,一場(chǎng)科學(xué)競(jìng)賽擺在科學(xué)家面前,迫切需要選擇最佳方案。王淦昌以敏銳的科學(xué)判斷力,根據(jù)當(dāng)時(shí)面臨的各種前沿課題,結(jié)合聯(lián)合原子核研究所高能加速能的特點(diǎn),提出了兩個(gè)研究方向。一是尋找新的粒子,其中包括各種超子的反粒子,二是系統(tǒng)地研究高能核作用下各種基本粒子產(chǎn)生的規(guī)律性。王淦昌親自負(fù)責(zé)新粒了的研究工作。
研究課題開(kāi)創(chuàng)之初,還有一項(xiàng)重要任務(wù),這就是建立相應(yīng)的探測(cè)器。王淦昌小組果斷地選擇氣泡室作為主要的探測(cè)器,氫氣泡室固然有效,但需等待過(guò)多時(shí)間,王淦昌和大家決定先自己動(dòng)手做一臺(tái)24升丙烷氣泡室代替之。這樣就爭(zhēng)取到了時(shí)間,為了降低本底,王淦昌設(shè)計(jì)了巧妙的實(shí)驗(yàn)方案,利用高能π介子引起的核反應(yīng),這樣可以把π介子引到離靶甚遠(yuǎn)的地方,無(wú)需復(fù)雜的電磁鐵分離系統(tǒng)。
王淦昌研究組從1958年秋開(kāi)始數(shù)據(jù)采集,前后總共得到近十萬(wàn)張氣泡照片,其中有幾十萬(wàn)個(gè)高能π介了核反應(yīng)的事例。王淦昌在數(shù)據(jù)采集之初,就根據(jù)各種超子的特性,事先作好標(biāo)準(zhǔn)圖形,以便以觀察氣泡照片時(shí)比較參考。王淦昌把握著研究課題進(jìn)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。
1959年3月9日,王淦昌小組從四萬(wàn)張照片中發(fā)現(xiàn)了第一張反西格馬負(fù)超子事例的圖象,經(jīng)過(guò)計(jì)算正與預(yù)期相符。王淦昌小組這一發(fā)現(xiàn)在蘇聯(lián)和中國(guó)引起強(qiáng)烈反響,大家一致公認(rèn),王淦昌在整個(gè)工作中起了主導(dǎo)作風(fēng)
五、報(bào)級(jí)祖國(guó) 堅(jiān)持工作在科學(xué)研究第一線上
王淦昌1960年回國(guó),1961年參加原子彈研制工作(596工程)。從此王淦昌隱名埋姓(化名為王京),消失在科學(xué)前沿上。
王淦昌積極從事祖國(guó)的國(guó)防建設(shè),早在1952年,為了檢查放射性,就曾應(yīng)召赴朝鮮戰(zhàn)場(chǎng),達(dá)四個(gè)月之久?! ?963年王淦昌到青海高原準(zhǔn)備第一顆原子彈試驗(yàn),他不僅參與了我國(guó)原子彈、氫彈原理突破及第一代核武器研制的實(shí)驗(yàn)研究和組織領(lǐng)導(dǎo),而且在爆轟試驗(yàn)、固體炸藥工藝研究和新型炸藥研制、以及射線測(cè)試和脈沖中子測(cè)試方面,指導(dǎo)解決了一系列的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。在開(kāi)展地下核試驗(yàn)的過(guò)程中,他花費(fèi)了巨大精力,研究和改進(jìn)測(cè)試方法,使我國(guó)僅用狠少次數(shù)試驗(yàn)就基本上掌握了地下核試驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵。他一直十分重視核武器研制中的基礎(chǔ)研究工作,早在1962年,他就領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展了新興的脈沖X射線技術(shù)的研究, 用于測(cè)量瞬時(shí)壓縮度問(wèn)題,在他的指導(dǎo)下建成了大型強(qiáng)流脈沖電子加速器。
1964年第一顆原子彈爆炸成功。接著1967年第一顆氫彈爆炸成功,1969年地下核試驗(yàn)成功。王淦昌為祖國(guó)的富強(qiáng)歷盡艱辛,可是這時(shí)卻彼人戴上“反動(dòng)學(xué)術(shù)權(quán)威”的帽子,勒令靠邊站,受到了批判。四人幫倒臺(tái)后,王淦昌復(fù)出,任二機(jī)部副部長(zhǎng),兼任原子能研究所所長(zhǎng)。王淦昌在1964年就獨(dú)立地提出了用激光進(jìn)行慣性約束以產(chǎn)生核聚變的方案,這以后,多次提出開(kāi)展這項(xiàng)研究的建議,從1980年起,他一直在主持激光慣性約束聚變的研究工作。1992年,這時(shí)王涂昌已經(jīng)85高齡了,還依舊活躍在科學(xué)實(shí)踐的第一線上,這年5月31日,北京舉行了一次非常難得的、具有歷史意義的聚會(huì),中國(guó)當(dāng)代物理學(xué)家聯(lián)誼會(huì)。在會(huì)上,主席李政道博士請(qǐng)王淦昌講話,問(wèn)他道:“王老師,在您所從事的眾多次科研工作中,您認(rèn)為哪項(xiàng)是您最為滿意的?”王淦昌想了想說(shuō),深情地說(shuō):“我自己對(duì)我在1964年提出的激光引發(fā)氖核出中子的想法比較滿意。因?yàn)檫@在當(dāng)時(shí)是個(gè)全新的概念;而且這種想法引出后來(lái)成為慣性約束核聚變的重要科學(xué)題目,一旦實(shí)現(xiàn),這將使人類徹底解決能源問(wèn)題?!蓖蹁撇壬@樣大的年紀(jì)還在科學(xué)戰(zhàn)線上奮斗,真不愧為我們學(xué)習(xí)的典范。
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