北大老校長回顧：英國人對“中國成功爆炸了原子彈”的反應
陳佳洱，1934年生于上海，北京大學物理學院技術物理系教授。1954年畢業(yè)于吉林大學物理系，1955年來到北京大學技術物理系任教，1993年當選為中國科學院院士，2001年當選為第三世界科學院院士。曾任北京大學校長、國家自然科學基金委員會主任。長期致力于粒子加速器的研究與教學。
北大一批老同志的回憶文章，從不同的側面，勾畫出北京大學的發(fā)展歷程，記述了許多鮮為人知的故事，是了解北大歷史，乃至中國高等教育史的珍貴史料。本文為前北京大學校長、核物理學家陳佳洱的自述。
1964年10月16日，英國正在進行大選，突然所有電視屏幕上大選的畫面都沒了，打出兩行字：“中國今天成功爆炸了原子彈。”
在英國留學的陳佳洱，親眼看到英國人對一窮二白的新中國能這么快地掌握原子彈的核心技術的難以置信。
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自述 ｜ 陳佳洱
編輯 ｜ 山石
責編 ｜ 燕元
1
緣結核物理
我最開始在大連大學工學院讀書，1952年院系調整，從大連大學轉到了東北人民大學（現吉林大學）物理系。給我上原子物理課的老師，是著名科學家、“兩彈元勛” 朱光亞先生。
朱光亞先生是西南聯(lián)大的學生，曾在美國密歇根大學留學，新中國成立后，他毅然回國。那時候，抗美援朝正在進行，經過志愿軍戰(zhàn)士的浴血奮戰(zhàn)，美國人不得不與我國進行停戰(zhàn)談判。但在停戰(zhàn)談判中，美國仍不時對我們揮舞 “核大棒”，進行 “核訛詐”，拿核武器威脅我們。因為朱光亞先生是學原子核物理的，所以組織上派他去朝鮮板門店參與談判，任停戰(zhàn)談判志愿軍代表團外文秘書。由于他表現優(yōu)秀，還因此獲得了一枚軍功章。
朱光亞先生講課講得非常好，他對上課非常用心，講一節(jié)課，備課可能要備一周。他不是簡單地講一下原理，而是詳細介紹原理背后的故事，比如黑體輻射，為什么當時的理論跟實驗事實不符？當時有幾種假設？物理大師最后是怎么解決的？他像講故事那樣講給我們聽，所以我們都非常喜歡聽他的課。加上他在朝鮮戰(zhàn)場上立過功、得過軍功章，在我們眼里他是英雄。
后來寫畢業(yè)論文時，我就選了朱光亞先生做導師。他給我出了一個題目：探測β射線的核子計數管。他對我要求非常嚴格，我每周都要把閱讀文獻的筆記交給他來批閱。理解得不深或錯誤的地方，他都要畫出來，幫我糾正。在他的教導下，我成功做出了我們國家第一個測量β射線的核子計數管。
1955年1月15日，毛主席主持召開中共中央書記處擴大會議，討論決定在我國建立并發(fā)展原子能工業(yè)。發(fā)展原子能事業(yè)需要人才，所以周總理專門批示教育部在北京大學建立原子能人才培養(yǎng)基地。為此，教育部讓北京大學依托中國科學院近代物理研究所建立了一個物理研究室，并從各地抽調一批著名核物理學家來參與籌建工作，其中就有朱光亞先生。朱先生到了物理研究室以后，第一個想到的就是我，他指導過我的畢業(yè)論文，知道我很努力，所以就把我也調到物理研究室工作。
1955年5月底，我來到了物理研究室當助教。那時候，我得知要來北大，非常高興，因為我一直對北大很向往，但是這個物理研究室雖然行政上屬于北大，辦公地址卻不在北大，而是在中國科學院的近代物理研究所內。那時候研究室剛剛創(chuàng)建，什么也沒有，就在近代物理研究所所長錢三強先生的辦公室306房間辦公，在研究所內的代號是物理六組。
2
從零起步，培養(yǎng)人才
物理研究室最開始只有六個人，我是其中最年輕、資歷最淺的。我去報到的時候，只有21歲，當時值班的是虞福春先生，他看我像個小孩，說：“哪里來的小孩？我們要開會，快走吧。”我說：“虞先生，我是來報到的?！?拿出教育部的證書，虞福春先生才驚訝地說：“原來你是光亞的學生，歡迎歡迎！”
我入職后第一項任務是招生。培養(yǎng)優(yōu)秀人才，首先當然要招好學生。1955年夏，我奔赴各地招生，去了武漢大學、復旦大學等學校。到了有關學校，我直接拿出周總理給教育部的批示給他們看。那時全國一盤棋，他們一看也十分重視，把最好的學生拿出來讓我挑。我挑了之后還不放心，又專門找他們的團總支書記把關，看這些同學是不是思想品質、學習成績都是最好的。我們預計的目標是招100名學生，結果挑來挑去只有99名。
有了學生，還缺上課、做實驗的場所。當時錢三強先生是中國科學院的副院長，他就把中科院化學所的二層整層調整出來給我們做教室和實驗室。
一切就緒后，就開始上課了。胡濟民先生講核理論，虞福春先生講原子核實驗方法，盧鶴紱先生講加速器和反應堆，朱光亞先生講核能譜。幾位教授負責講課，我則負責帶剛畢業(yè)的幾位助教把核物理實驗排出來?？墒沁@些實驗我也沒做過，不知道該怎么排。后來虞福春先生找來一本英文的《實驗原子核物理》，我就參考這本書選了八個實驗，跟朱老師商量，確定下來后開始排實驗。
排實驗的過程中，我與同事們發(fā)現，幾乎每個實驗都需要計數管。為此我專門成立了一個計數管車間，研制α計數管、β計數管和γ計數管。γ計數管最好做，帶有薄膜的β計數管是我做的畢業(yè)論文，也沒有問題。最難的就是α計數管，因為α射線射程很短，要非常薄的薄膜才能穿透?？墒沁@樣薄的膜一抽真空，就被大氣壓壓碎了。我好不容易想了個辦法，就是在β計數管的薄膜上，開一個小洞，把更薄的云母膜粘在上面，讓α射線通過這個小洞進去，這樣總算把國內第一個α計數管做出來了。
每天我要管計數管車間，又要排實驗，工作量很大。為此，我把一張床搬到實驗室，每天干到半夜三四點鐘，實在困了，就到床上瞇一會，醒了起來接著工作。做實驗中，朱光亞先生對我的指導最多。記得有一次我設計了一個電路用以檢測我做的計數管的 “死時間” 特性，用示波器把這個時間顯示出來。我正在觀看示波器上的波形時，忽然聽到后面有人講：“這個波形很漂亮嘛！” 回頭一看是朱老師在我后面。他的一句夸贊讓我備受鼓舞，感覺渾身所有的疲勞都化解了。就這樣，我花了十個月的時間把八個實驗排了出來。虞福春、朱光亞等先生看了以后覺得很滿意，認為符合教學大綱要求。
培養(yǎng)核物理人才這件事需要保密，大家都不允許對自己的家人、朋友講自己在干什么。因為我們的信箱是546信箱，所以我們對外都講我們是在546信箱工作的。我的家里也一樣，他們都不知道我在做什么，以為我到了北大，每天可以欣賞北大的湖光塔影。其實我那么忙，都在中科院化學所樓里，根本沒時間到北大校園里看看。
當時學校對我們的工作非常重視。校黨委書記江隆基專門來看望我們。他對我們說，人類對原子能的發(fā)現，在某種意義上講，比發(fā)現火還重要。原子能的應用是劃時代的偉大成就，他鼓勵我們一定把核物理和核科學的教學、研究搞好。大家聽了非常受鼓舞。
國家對我們也特別支持，除了教育部，國務院三辦即后來的二機部，也對我們予以大力支持，所以我們不缺經費。只要有需要的設備，我們就去采購，北京市能夠采購就在北京市采購，不能采購就到教育部請他們訂貨。后來，教育部在化學所旁邊把技術物理樓建起來了，我們也有了自己的大樓。
盡管是從零做起，但是應該說我們的工作取得了不少成效，招來的第一批99個學生里，后來出了6位院士。北京大學物理研究室為國家培養(yǎng)了一大批核科學人才。
3
篳路藍縷，鉆研加速器
原子能事業(yè)的發(fā)展離不開反應堆、加速器等重大設施。要開展教學和研究，也離不開加速器。
為此，胡濟民先生帶隊到莫斯科去考察加速器。蘇聯(lián)教育部建議我們引進比較便宜的電子感應加速器，于是我們就從蘇聯(lián)引進了25MeV（兆電子伏）電子感應加速器。設備運到北京后，組織上調我去當加速器教研室的主任，讓我負責安裝、調試這臺電子感應加速器。后來清華大學也進口了一臺。我們比較努力，比清華早兩個月調試出來。但是當我們真的用它來做實驗研究時，才發(fā)現這臺加速器原來不是用來做核反應研究的，而是做探傷用的。它的能量達不到光核反應巨共振的峰值，不能滿足我們研究的要求。于是，我和一些年輕的老師、學生一起鉆研，對照這個加速器，照貓畫虎地自主研制出一臺能量達到30MeV的電子感應加速器，以滿足我們科研的要求。
我們做出來以后，學校非常重視。我們的工作成了高校力爭上游、追趕前沿的重要成果。1958年11月，團中央召開了全國第二次青年建設社會主義積極分子大會，來自全國各個戰(zhàn)線的5000名青年代表出席這次大會，北大大概有四五個人參加，我也被選為積極分子參加了大會，并獲得了獎章。
同時，教育部在當時的北京鋼鐵學院，專門找了幾個房間把當時最前沿的一些科技成果包括我們的電子感應加速器進行展示，請領導來參觀。那天正好我值班，劉少奇和王光美來參觀了。王光美同志是學物理的，對物理裝置比較感興趣，她就問我這臺加速器的原理是什么、怎么運作。我講述以后，她再轉述、解釋給劉少奇聽，劉少奇也聽得津津有味。
電子感應加速器可以滿足一定的需求，但是一些更重要的反應，這個加速器做不了。我們覺得中國已經進入原子能時代了，也要緊跟國際最前沿，我就提出要做更先進的等時性回旋加速器。它的最高能量理論上可以比當時的加速器高100倍。懷揣著這個夢想，我開始了新的征程。
4
留學英國，為新中國爭氣
20世紀60年代初，中科院的黨組書記張勁夫同志跟英國皇家學會談判，決定互派訪問學者。中科院派兩名學者，高校派兩名學者，北大推薦了我。作為新中國成立以來第一批公派前往資本主義國家留學的學者，我既想虛心求教，認真學習發(fā)達國家的先進科技，又覺得我作為新中國自己培養(yǎng)的年輕科學家，要做出一番成績，為中國爭一口氣。
在英國操作加速器
經過一段時間的籌備，1963年年末，我們四人坐火車穿越廣袤的西伯利亞到達莫斯科，再從莫斯科坐飛機到倫敦。那時候國家外匯很緊張，我們幾個人身上都沒有帶英鎊。結果飛機到了英國，因為雷雨無法降落倫敦，降到曼徹斯特去了。到曼徹斯特以后，航空公司再用長途汽車把大家送到倫敦。我們四個人因為沒外匯，不敢吃飯，也沒法打電話。直到次日凌晨1點，駐英代辦處才把我們找到。
當時的駐英代辦是熊向暉，他被譽為我黨地下情報系統(tǒng) “后三杰” 之一，曾在胡宗南身邊潛伏近13年，傳遞過很多重要情報。我們四個人在駐英代辦處休息了兩天，然后我被送到牛津大學做訪問學者。
學校里帶我的是著名的物理學家德尼斯·威爾金森（Denys Wilkinson）。他對中國很友好，讓我參加當時牛津大學的串列靜電加速器安裝調試工作。這是一臺實驗室用250萬美元從美國買來的設備。但是這臺加速器出來的束，經過分析器以后，衰減了很多，他們一直找不出原因。我白天跟他們一起工作，晚上自己進行數據和理論分析，經過推演，我發(fā)現譜儀里邊裝的擋板位置不對，所以接收度受到影響。但是我也不敢告訴他們，怕人家說你剛來就指手畫腳。這時，剛好威爾金森找我談話，問我對這個情況怎么看，我就坦白地告訴他我認為這里有問題。他聽了之后很高興，讓我寫份報告。這是我到英國寫的第一份報告。
有趣的是，現在北大加速器樓大廳中的那臺串列加速器，正是我在牛津調試的那臺。1985年，我再去牛津訪問時，見到了曾一起工作的海德教授。他指著當年我參與調試的加速器問我：“你想不想將這臺加速器拿回中國去呀？如果你愿意，牛津可以將這臺加速器送給北大，但是北大必須保證這臺加速器能夠繼續(xù)運行?！蔽荫R上通過使館請示學校，學校表示愿意接受。于是我代表北大與牛津簽了一個協(xié)議，將這臺加速器運回國內?；貒?，經過我們的調試，這臺加速器運行得比在牛津時還要好。我們在它的基礎上建立了國內第一臺面向用戶的超高靈敏度加速器質譜計，為后來的 “夏商周斷代工程” 作出了重要貢獻。20世紀80年代末，牛津大學專門派人來考察，對這臺加速器的運行情況表示很滿意。
我寫了到英國的第一份報告以后，系里來信說，之前我曾提出做我們自己的等時性回旋加速器，因此希望我能夠在英國學習等時性回旋加速器相關原理。我和威爾金森教授談了系里的想法，得到了他的大力支持。為此他與英國正在主持建造等時性回旋加速器的著名物理學家勞遜（J. D. Lawson）聯(lián)系，讓他把我從牛津大學接到了英國哈維爾原子能中心旁邊的盧瑟福實驗室做訪問研究。當時他們做等時性回旋加速器遇到一個困難，離子束從離子源出來以后90%都沒了，勞遜先生要我研究清楚這些離子跑哪里去了。
這個題目很難。但是，我覺得這實際上是英國人對新中國培養(yǎng)的年輕科學家的一個考驗，我覺得我一定要給中國人爭氣，把這個任務完成好。為此我設計了一個微分探針裝置，探測微觀空間里離子的運動規(guī)律。經過了將近一年的研究，我最后確定，造成損失的最主要的機制是兩個：一個是離子源的發(fā)散度與加速器中心區(qū)的接受度不匹配，引起束流損失；另一個是這種扇形加速器存在一種 “越隙共振”，導致離子軌道中心連續(xù)滑移而造成束流損失。所以我就 “以毒攻毒”，沿著它滑的方向放置一次諧波，讓它往另外一個方向滑，把它抵消了，結果在中心區(qū)的束流強度比原來的要高3-5倍。
當時實驗室有位科學家約翰·庫普蘭，他是加速器磁體組的組長。他對研制工作的要求非常嚴格，不管是誰，工作中有任何一點紕漏，都會受到他的嚴厲批評。那天正好他來了解我的工作進展情況。我向他介紹了我的發(fā)現和取得的成果后，他非常高興并伸出大拇指對我說：“You are the king of harmonic acceleration（你是諧波加速之王）！” 那一刻我覺得，只要我們中國人不怕苦、不怕難，勵志攻堅就一定能做出非凡的成績。
盡管因為我研究做出了成績，英國人對我很友好，但是我始終覺得他們往往是帶著一種同情弱者的心態(tài)來對待我。有些好心的同事常常提一些讓我哭笑不得的問題。例如，他們說：“你在這里工作做得很好，將來回國時，要不要把這里的磁鐵和變壓器帶回中國，繼續(xù)你的實驗研究？”盡管我說這些東西中國已經能自己制造了，但是他們不相信。
直到一件事的發(fā)生，改變了這種情況。那時候英國正在大選，電視里全是大選的新聞。有一天，突然所有屏幕上大選的畫面都沒了，打出兩行字：“中國今天成功爆炸了原子彈?！?我對此印象很深，那天是1964年10月16日。當時，身邊的英國同事都不相信，紛紛向我求證。當時我也拿不準，所以連夜搭乘火車從牛津趕往倫敦，到駐英大使館求證。當使館黨委書記告訴我中國真的成功爆炸了原子彈，我高興得跳了起來！
第二天我回到實驗室的時候，正好是午飯時間，我一進入飯廳，立即變成餐廳中的明星人物，所有的同事都向我圍攏過來打聽中國為什么能這么快造出原子彈。英國人對一窮二白的新中國能這么快地掌握原子彈的核心技術覺得難以置信！開始，英國同事以為我們是用蘇聯(lián)援助我們的 “一堆、一器” 上生產出來的钚做的原子彈。后來，哈維爾中心對從大氣層漂浮過來的核爆炸塵埃進行分析，發(fā)現我們爆炸的是鈾彈，這使他們大吃一驚！因為這表明中國已自力更生地建立起自己的核工業(yè)體系。
我感到從此以后英國同事對我更加尊重了。我走在路上，腰板更挺了，也第一次切身感受到，只有國家實力增強，才能使中國人得到國際友人發(fā)自內心的尊重！
5
十年飲冰，難涼熱血
在英國兩年多的訪學中，我逐漸學習掌握了等時性回旋加速器基本規(guī)律。1966年2月，我回到了祖國，將在英學習情況向國家科委基礎局局長進行了匯報。他聽了很高興，馬上給我撥款500萬元，讓我在中國制造當時最先進的等時性回旋加速器。我當然特別高興，因為在當時500萬元可是一筆巨款啊！正當我躊躇滿志準備大干一場時，“文化大革命” 開始了，我一度被扣上了五頂帽子，被關押起來進行勞動改造。那時候，我甚至覺得這輩子再也搞不了加速器了，把英國帶來的書籍資料都賣掉、扔掉了，只留了三個筆記本作為紀念。
后來，我們被送到陜西漢中，在秦嶺腳下的山溝溝里進行勞動。盡管如此，一段時間之后，我又默默繼續(xù)對加速器進行了探索。當時，上海原子核物理所想做新加速器，派了四個人來漢中，讓我給他們講等時性加速器是怎么回事。我大概講了四天多，他們覺得收獲很大，向漢中分校的領導表達了對我的感謝，為此我得到了軍管干部的表揚。
那時清華大學也想做新的加速器，就請北大把我從漢中叫回北京，跟清華幾位老師一起討論新的加速器研制方案?？上路桨钢屑铀倨鞯囊?guī)模不小，不適宜在漢中研制。為此我要求學校讓我在北京多待幾天，借機做些調查。那時候，北京化工學院有一個存放科學技術文獻材料的資料室，我就到那里去查閱文獻。結果，我看到法蘭克福大學有科學家提出了一種新的加速器結構的概念，叫螺旋波導加速器。這個加速器尺寸很小、結構簡單，我覺得可以在漢中試試研制。
回到漢中后，我找了幾個志同道合的同事一起做研究。在秦嶺的山溝里，我們幾個人排除萬難，花了一年的時間，把螺旋波導加速器做了出來。當時我還提出了束流脈沖化的二維理論。在加速器做好后，我利用北京師范大學的高壓倍加器引出的束流，進行螺旋波導加速器的載束實驗。當螺旋波導加速器運行在聚束器狀態(tài)下，在不同的功率時得到的束流脈沖波形與我提出的二維理論完全一致，證明了這臺加速器和束流脈沖化的二維理論都是成功的。后來，這項成果獲得北京市科技成果二等獎。
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喜迎科學的春天
1977年，中央決定籌備召開全國科學大會，并決定會后制定全國的科學規(guī)劃。中央讓錢三強先生負責核科學技術方面的規(guī)劃。錢先生把我從秦嶺調回北京，參與制定原子核科學技術的規(guī)劃。
1978年3月，盛況空前的全國科學大會在北京隆重召開。這次大會是我國科學史上空前的盛會，標志著 “科學的春天” 到來。我有幸參加了這次盛會。開幕式上，鄧小平同志做了重要講話，他重申了科學技術是生產力，還指出知識分子是腦力勞動者，也是勞動人民的一部分。我聽了以后非常激動，忍不住流下熱淚。我覺得我的政治生命恢復了，科學生涯又重啟了！我切身感受到科學的春天帶來的溫暖。小平同志還強調：必須打破常規(guī)去發(fā)現、選拔和培養(yǎng)杰出的人才，把盡快培養(yǎng)出一批具有世界第一流水平的科學技術專家，作為我們科學、教育戰(zhàn)線的重要任務。
出席全國科學大會的知識分子滿懷喜悅地熱烈討論，右一為陳佳洱
開會期間進行分組討論，我被分在北大和北醫(yī)那個組，組里還有周培源、張龍翔、侯仁之等著名學者。我記得我發(fā)言說，由于 “文化大革命”，我錯過了最好的科學創(chuàng)造的年華，現在已經44歲了，年紀大了，不可能再有大的作為了。周培源先生指著我說：“你看他還說自己老了，那我們該怎么辦？” 周老的話激發(fā)了我進一步拼搏的決心！當時，大家都憋著一股勁，要打一場翻身仗，把失去的幾年補回來，科學研究的熱情像火山一樣爆發(fā)出來，我們的核科學更是突飛猛進。
我從1955年來到北大，始終跋涉在核物理的山路上，攀登加速器研究的高峰，北大的精神和氣質流淌在我的血液里。我感覺到，北京大學作為五四運動的策源地，最寶貴的光榮革命傳統(tǒng)就是“愛國、進步、民主、科學”。在新時代，我們要繼續(xù)發(fā)揚北大優(yōu)良、光榮的傳統(tǒng)和 “勤奮、嚴謹、求實、創(chuàng)新” 的優(yōu)良學風，以世界一流大學為目標，大踏步前進！
記得有一次我陪美國斯坦福大學的校長卡斯珀去見朱镕基總理。那時候國內外對大學排名正炒得很熱，朱總理問：“你們斯坦福大學很有名，又締造了硅谷，為什么排在第四名？” 斯坦福大學校長說：“總理先生，請您把這個排名忘了吧，我們斯坦福大學有斯坦福大學的文化，有斯坦福大學的傳統(tǒng)，不管它排第幾名，斯坦福大學就是斯坦福大學?！边@話說得非常切合實際，非常好！
魯迅先生曾經說過：“北大是常為新的，改進的運動的先鋒，要使中國向著好的，往上的道路走?！?這句話精辟地概括了北大的傳統(tǒng)和北大的精神，也是北大歷史的主旋律。北京大學必須秉承這樣的文化和傳統(tǒng)，培養(yǎng)和引進世界一流人才，把北京大學建設成真正的世界一流大學，為實現中華民族偉大復興的中國夢，作出自己的貢獻！
（采訪、整理：王子萌、黃琬婷、毛颯韻、秦沅）
注：本文首發(fā)于北京大學新聞網，原文標題為“我和我的祖國 | 陳佳洱：勇攀核物理的高峰”，摘自《我和我的祖國——北大老同志慶祝新中國成立70周年會議文集》，《知識分子》獲授權轉載。
原文鏈接：
http://pkunews.pku.edu.cn/xwzh/c5d70a4cf91c4e048713d7a9f7db2875.htm
制版編輯 | 盧卡斯
