方励之: “纸老虎”研究五十年

Jinan90

方励之: “纸老虎”研究五十年
时间：2006/02/16 出处：
　　今年（2006）是北大物理系1952-1956届学生毕业五十年。我是其中之一。诸同窗好事者将于2006年四月聚首北京，忆半世纪岁月之沧桑。另外，北京天文台诸友，也于今日聚首叙旧。我均不能恭逢其盛，谨写下几段有关“纸老虎”研究的经历以谢之。也供其它友好一笑。

算盘年代

1999年，中华人民共和国成立五十年，TIME(Asia)杂志 在那年九月出了一个专集，有五十篇文章，介绍大陆五十年中的五十个方面。其中有关中国进入核俱乐部的一篇，题为“The Big Bang”，是约我写的。其实，我对中国核历史内情所知甚少。他们约我写，只因为我是介入核项目的早期研究人员之一。所以，我也只能为TIME极简单地描写一下1955-57两年间的核经历。有关的几段原文如下：

“五十年代初，（在中国）核弹，即俗称原子弹，经常被批判为“纸老虎”。然而，就在那时候中国当局已经决定制造自己的“纸老虎”….1955年一百个物理系大学生被调集到北京大学的一个秘密单位——我也在其中。当局告诉我们，任务是学核物理，准备发展中国的核项目。当时，中国有资格的核物理学家，不会多于三十位。远不足以加入核俱乐部。

“一年之后, 我20岁，成为近代物理研究所的一名实习研究员。我所在的组，有12个成员。我们当时的任务是研究核反应堆理论。核反应堆能生产镤－239，通过裂变它可释出巨大能量。该组的日常事务由我负责。除了一个成员外，其余的年龄都小于25。

“最大的问题是数值计算。那时候，连电动计算器都缺。我们只能靠算盘。在计算高峰时，整个房间听起来像是一个老式的银行，充满算盘珠的劈啪声。谁想得到，这些噪声就是核爆炸巨响的前奏之一。”

TIME杂志的编辑不要求我写“算盘计算”的课题，写了也不会发表。他们可能怕担待不起“核（知识）扩散”的罪名。当时，最耗时的数值计算是用Runge-Kutta 方法求解中子的输运方程。中子如何在输运过程中随时间变慢（能量减小）是设计反应堆的一个关键。由于，反应堆中物质分布极不均匀，加之非简单的边界条件，“算盘计算”决非易事。

“核机密”

其实，TIME杂志编辑可能不知道，物理方面的核机密，到1999年，早就扩散了。1992年，加州大学出版社出版了Robert Serber 著“The Los Alamos Primer: The first lectures on how to build an atomic bomb”。 这是美国Manhattan 计划的第一篇经典文献。当时是绝密。现在可以在amazon.com 网上用12美元买到。

借助Serber的书，我扩散一个“核机密”。制造核弹或核堆的一个重要参数是一个铀核裂变时释放出的中子数。这个数大于一，链式反应才有可能。这个数愈大，做核弹或核堆所要的材料愈少，或所需铀浓缩的程度愈低。反之要多，要高。所以它对设计核弹或核堆的是至关重要的。伊朗的核项目就是在铀浓缩上与西方起了冲突。

二战之前，研究释放中子数的文献是公开发表的。大战爆发后，有关释放中子数的研究成为军事机密，不再也不准公开发表。1956年秋，在近代物理研究所，有关领导口头告诉我，这个数是2.3。绝密。只许记在脑子里，不准写在纸上。计算时直接打入算盘，不留痕迹。

对2.3一数，我一直好奇。我查过文献，直到战争前夕，在公开发表的文献中2.3 并不是公认的。1940年L.A.Turner 在Reviews of Modern Physics, vol.12, p.1-29上的文章，可能是战前发表的最后一篇总结。其中列举的数据从2到3.5都有，很不准确。因为实验很难作，不能直接测到中子，只能用裂变核的质量亏缺反推。中国在1956年之前并不具备准确测量这个数的实验条件。所以，当时我想，这个数据多半来自苏联。因为，按照596计划，苏联的确给过中国一些核数据。也许，2.3 是苏联的秘密实验结果。

不过，我买到Serber一书后（1994年），发现历史并非如我五十年前猜测的。

第一， 在Serber一书中，“中子数”的数值也是2.3（他用2.2-2.4）。
第二， 他说，直到那时(1943)，还没有很准确的实验结果。
第三， 所以，2.3实质上是当作缺省（default）值来用的。
第四， 书中有后人的注：2.3一数其实并不对。现在知道，对铀-235，准确值是2.52， 对镤-239，它是2.95。

所以，如果2.3一数的确来自苏联，那麽， 美，苏，中三方当年各自在秘密发展核弹时，都采用了一个同样的但并不正确的缺省参数2.3。所以，结论应当是，“核（知识）扩散”是从制造原子弹的第一篇文献的时代就开始了。

宇宙学与恐怖主义

我早就离开了“纸老虎”研究。当时的12个人中，有6个也很快离开了。因为，从物理学角度看，核项目是技术性的。

1970年代，我的兴趣转向相对论天体物理和宇宙学。九十年代初我耒美国后，平均每年要请一位中国的年轻学者来我这里作宇宙学研究。九十年代一直没有签证困难。纽约911恐怖事件后，情况变了。签证一度极为困难。或拒签，或要等半年以上。问领事部门，他们说国土安全部要进行审查，因为宇宙学包含有对恐怖活动有用的知识。宇宙学是最公开的学科， 居然也不准扩散？

国土安全部的专业分类，不是全无道理。当今美国最怕的是核恐怖。宇宙学虽多是纸上谈的“大爆炸”，但也许有真“老虎”在。二战后，不少从事制造核武器的人，“转业”下来后，都到了天体物理和宇宙学。从核爆炸转到超新星爆炸和宇宙学的标准模型——大爆炸。如今，Los Alamos 的强项之一就是超新星爆炸的数值模拟。俄国的Y. Zeldovich，是苏联氢弹的两位奠基之一（另一个是A. Sakhrov ）。六十代，Zeldovich转到物理宇宙学，又成了这一领域的奠基人之一。Zeldovich转到宇宙学后，立即（1968）提出了著名的Sunyaev-Zeldovich 效应。这是Zeldovich的一个重要的宇宙学贡献。如果知道他的核经历，一点都不奇怪他的“手到擒来”。Sunyaev-Zeldovich 效应同上述的“算盘”课题，物理实质是一样的。后者是中子在冷核子中输运，导致中子能量减少，而前者是光子在热电子中输运，导致光子能量增加。在近似情况下，二者都是用Kompaneetz方程来计算。而且，宇宙学中，物质分布大多是均匀的，或对称的，没有复杂边界条件，好算。

我现在得到NSF 支持的一个项目是用新算法研究宇宙学中的光子输运。又是要用到老朋友Runge-Kutta 方法。所以，宇宙学中发展的算法，真说不定对铀项目等还有用处。就此打住，不再多说，以防以今后来美宇宙学者再遇上签证麻烦。

五十年的“纸老虎”，悲耶？乐耶？

方励之

记于“从心所欲不逾矩”到来之日

Jinan90

ZT: 于敏 vs 方励之


新语丝读书论坛

送交者: Fuzzlogic 于 2011-04-10, 23:29:26:

为了增强轻核理论组的研究力量，黄祖洽和何柞麻多次向钱三强所长建议，调本所1955年荣获“全国青年社会主义建设积极分子”光荣称号的副研究员于敏来参加研究工作。钱三强考虑了再三，采纳了这一建议，并准备让于敏任轻核理论组副组长。1961年1 月12日，钱三强约于敏到他的办公室，严肃而秘密地对他说：经所里研究，报请二机部党组批准，决定请你参加氢弹理论的预先研究。时年34岁、已经在国内原子核理论研究领域开创性地辛勤耕耘了近10年并做出了出色成绩的于敏，做梦也没有想到领导会让他参加氢弹理论研究工作。一开始他感到脑子有点发蒙，以为自己听错了。当他很快明白过来，知道这是领导上的决定要他去参加氢弹理论的预先研究后，他的心中矛盾了起来。他觉得自己性格内向，喜欢宁静，喜欢从事比较自由的基础科学研究，不喜欢搞应用研究。况且当前的原子核理论研究正处在有可能取得更大成果的关键时刻，有些舍不得停下来去改行。然而，于敏马上又想到：中国多少年来贫穷落后，屡遭帝国主义的侵略、欺侮和蹂蹭。自己青少年时代在抗日战争时期沦陷区当亡国奴的屈辱生活，依然在心中留着深刻的惨痛印象。新中国刚刚成立不久，又受到西方反华势力的战争威胁。如果我们国家没有自己的原子弹和氢弹，不强大，就不可能真正地巍然屹立于世界之林。现在国家遭受了天灾人祸，经济困难，苏联政府又背信弃义，撕毁协议，停止援助，撤走专家。在这样的情祝下，中央仍然坚持要继续搞原子弹、氢弹，显然这是一项非常重要的战略性的历史任务。

“国家兴亡，匹夫有责”，无国就无家，怎么能在这个时候强调个人的兴趣、志向和名誉？正是这种民族忧患意识和强烈的爱国主义情怀，促使于敏面对这样重大、艰巨、光荣而神圣的任务，觉得自己不能再有另一种选择，只能接受。经过短暂的思想斗争以后，于敏毅然决然服从了组织上的决定，他下定决心从基础研究转向氢弹理论的预先研究工作。


（摘录者的一点感想：差不多同一时候，另一位年轻一些的物理学家也被领导提出了类似要求，他以“我还是对基础研究更感兴趣一些”为由拒绝了。这个人二十年后在恒星演化方面做出相当大的成就，被一些人吹嘘成“中国大陆最接近诺贝尔物理学奖的人”，说来很有意思，冷战期间双方基础物理的交流还是通畅的，唯一的例外就是恒星演化。因为恒星演化研究的恒星内部高温等离子体和核武器爆炸时高温等离子体是一样的。

一直到80年代，双方的天体物理学者才能再次聚首，原因和双方都完成了核武器小型化的关键研究（双方都达到了核武器的物理极限）不无关系。此时一些国家如伊朗，伊拉克，朝鲜也纷纷派出研究生到先进国家学习天体物理。真不知道为什么霍梅尼，萨达姆，金日成这些国家领袖为什么同时对恒星演化感兴趣了呢？于敏如果坚持基础物理研究，是否会取得类似或者更大的个人成就呢？最后提一点：上面说的那位比较年轻的物理学家就是大名鼎鼎的方励之。

作为美国某知名大学的天体物理学教授，直到21世纪初，他仍活跃于物理学研究领域和某领域，这和由于身体原因1988年就基本淡出学术领域的于敏比起来，实在是强多了）

Jinan90

对照着看， 新语丝说的看来没错，老方 不食人间烟火：


"我早就离开了“纸老虎”研究。当时的12个人中，有6个也很快离开了。因为，从物理学角度看，核项目是技术性的。"

"（摘录者的一点感想：差不多同一时候，另一位年轻一些的物理学家也被领导提出了类似要求，他以“我还是对基础研究更感兴趣一些”为由拒绝了。这个人二十年后在恒星演化方面做出相当大的成就，被一些人吹嘘成“中国大陆最接近诺贝尔物理学奖的人”"

silicon_beaver

Yes 于敏。
留取丹心照汗青。The nation won't forget him.

BlueRiver

郭永怀， 邓稼先， 于敏， 王洸昌那批人是民族的脊梁， 每一个华夏子孙都应该永远铭记。

方厉之算是个正直而有良心的知识分子， 政治这东西是太肮脏了， 不适合他。 到米国后老年丧子，令人痛惜。 希望他在天堂里安息。