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“一切为了祖国的需要”

——庆贺程开甲院士百岁华诞


我的目标是一切为了祖国的需要,人生的价值在于奉献是我的信念。正因为这样的信念,我才能将精力全部用于我从事的科学研究和事业上。

——程开甲

54年前,中国西部的戈壁上空腾起巨大蘑菇云,我国第一颗原子弹爆炸成功。这声东方巨响的背后是当时一大批科技工作者隐姓埋名、呕心沥血的坚守与奋斗,其中就有一个传奇人物——程开甲。

作为九三学社社员,“两弹一星”元勋程开甲院士为我国原子弹、氢弹以及 30 多次核试验的成功作出了重要贡献。今年8月3日是程开甲院士100周岁的生日。

海外求学 立志科学报国

1918 年 8 月 3 日,程开甲出生在江苏吴江盛泽镇一个“徽商”家庭。受吴文化崇教尚文影响,祖父程敬斋最大的愿望就是家里出一个读书做官的。程开甲还没出世,程敬斋就给未来长孙取名“开甲”,意即“登科及第”。

1931 年,程开甲考入浙江嘉兴秀州中学。这是一所著名的教会学校,陈省身、李政道等人都曾在这里求学。在秀州中学,程开甲接受了 6 年中西合璧的基础教育和创新思维训练。

秀州中学图书馆有许多名人传记。伽利略、爱因斯坦、牛顿、法拉第、巴斯德、居里夫人、莱布尼茨、詹天佑等科学家的传记,程开甲全部借阅过。他后来回忆说:“可能就是在这个时候,我渐渐萌发了长大后也当科学家的理想。从此,我处处以科学家为榜样,沿着他们曾经走过的道路而努力。”

1937 年 7 月 7 日,卢沟桥的炮声打破了年轻学子心灵的宁静。程开甲和同学们认定,要救国,就得有本领。他以优异成绩考取浙江大学物理系的公费生。在这所被称为“东方剑桥”的流亡大学,程开甲接受了竺可桢校长科学救国思想的熏陶,并遇到了束星北、王淦昌、陈建功和苏步青等大师。大学三年级时,程开甲撰写的论文《根据黎曼基本定理推导保角变换面积的极小值》,得到数学家陈建功和苏步青的赏识,推荐给英国数学家 蒂奇马什教授。这篇论文还被苏联《高等数学教程》全文引用。

1944 年 10 月,英国著名学者李约瑟访问浙江大学,带来了程开甲学术生涯的重要转折。当时,程开甲完成了论文《弱相互作用需要 205 个质子质量的介子》,提出存在一种新介子,并计算出新介子的质量为 205 个质子的质量。王淦昌将这篇论文推荐给李约瑟。李约瑟看了很高兴,还亲自为文稿修改润色,之后转交给英国理论物理学家狄拉克教授。遗憾的是,狄拉克对基本粒子的看法有些偏执。在给程开甲的回信中,他武断地认为:“目前基本粒子已太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”,使程开甲的这篇论文未能发表。

因为相信狄拉克的权威,而且此前,狄拉克已将程开甲撰写的另一篇论文《对自由粒子的狄拉克方程推导》推荐给《剑桥哲学杂志》发表,程开甲就放弃了对这个问题的进一步研究。后来,这方面的实验成果于 1979 年获得诺贝尔物理学奖,实验测得的粒子质量与程开甲当年的计算值基本一致。不能不说这是一件多么令人遗憾的事情!

1946 年,经李约瑟推荐,程开甲获得英国文化委员会奖学金,幸运地来到爱丁堡大学,成为被称为“物理学家中的物理学家”的 M. 玻恩教授的中国学生。玻恩一生中共带过 4 个中国学生,他们是:彭桓武、杨立铭、程开甲和黄昆,后来,他们都成为中国科学院院士。其中,程开甲、彭桓武被授予“两弹一星功勋奖章”,程开甲、黄昆成为国家最高科学技术奖得主。值得一提的是,程开甲、黄昆均是九三学社社员。

科学无国界,但科学家是有祖国的

赴英国之初,程开甲原本想继续从事基本粒子研究,但一个偶然的机会,使他把超导理论研究作为主攻方向。 1946 年底,他聆听了一场关于超导实验的报告,对超导问题产生了浓厚的兴趣。他把超导元素和非超导元素进行归类,在动量空间勾画出它们各自的分布图,发现了分布规律。玻恩看到程开甲画的图,觉得很有道理,鼓励他继续研究下去。从此,程开甲对超导问题的研究一发不可收拾。短短几年间,他先后在英国《自然》杂志、法国《物理与镭》杂志和《苏联科学院报告》上,发表了 5 篇有分量的论文,并于 1948 年与导师玻恩共同提出超导“双带模型”。

1948 年,程开甲获得爱丁堡大学博士学位。毕业后,玻恩推荐他担任英国皇家化学工业研究所研究员,年薪 750 英镑,这待遇在当时已经很高。

1950 年,程开甲响应新中国对海外学子的热切呼唤,怀着一腔报国热忱,谢绝了玻恩的挽留,回到了阔别已久的祖国。

回国前的一天晚上,玻恩和他彻夜长谈,知道他决心已定,就叮嘱他:中国现在生活很苦,买些吃的带回去。程开甲非常感激导师的关心,但在他的行李中,什么吃的都没有带,全是他购买的建设新中国急需的固体物理、金属物理等方面的书籍和资料。

回国后,程开甲先后在浙江大学和南京大学任教。为适应国家大搞经济建设的需要,程开甲主动把自己的研究重心由理论转向理论与应用相结合的领域。1950 至 1960 年间,他先后发表了《内耗热力学研究》等10 余篇论文,开创了国内对于热力学内耗的系统研究。他提出的普适线型内耗理论,对热力学内耗研究具有普遍的指导意义。同时,他还出版了我国第一部固体物理学教科书。

1956 年 3 月,程开甲作为国内固体物理和金属物理方面的专家,参与了国家《1956-1967 年科学技术发展远景规划》的制定。1958 年至 1960 年,根据组织安排,程开甲与施士元教授一起创建了南京大学核物理专业,同时参与筹建江苏省原子能研究所,由此开启了实现科学报国之志的新征程。

20 世纪五六十年代,是新中国发展历程中一个极不寻常的时期。面对严峻的国际形势和帝国主义的核讹诈,中共中央和毛泽东审时度势,决策研制“两弹一星”。一时间,大批优秀科技工作者,包括许多在国外已卓有成就的科学家,怀着对新中国的满腔热爱,积极响应党和国家的召唤,义无反顾地投身到这一神圣而伟大的事业中来。

1960 年盛夏的一天,南京大学校长郭影秋把程开甲叫到办公室说:“开甲同志,北京有一项重要工作要借调你去。你回家做些准备,明天就去报到。”说完,拿出一张写有地址的纸条交给他。就这样,程开甲加入了中国核武器研制队伍,被任命为核武器研究所副所长。从此,他隐姓埋名,在学术界销声匿迹 20多年。后来,程开甲才知道,调他参与研制原子弹是物理学家、核工业部副部长钱三强点的将,最后批准的是邓小平。也是在后来,程开甲才知道,南京大学因不同意放走这个骨干与北京方面打起“官司”,最后还是聂荣臻元帅亲自给国家教育部部长和南京大学校长写信,才使问题得到解决。

以身许国 建功核试

中国原子弹研制初始阶段遇到的困难,是现在的人们无法想象的。

原子弹研制技术是国家最高机密,有核国家都采取最严格的保密措施。美国科学家卢森堡夫妇因泄露了一点秘密,就被判以电刑处死;福克斯也因泄密被判 14 年徒刑。中苏关系“蜜月时期”,聂荣臻元帅和核工业部宋任穷部长去苏联参观,也看不到有用的东西。那时候,我们得不到资料,买不来仪器设备,完全靠自力更生、艰苦奋斗,自己闯出一条路来。

根据核武器研究所领导任务分工,程开甲分管材料状态方程的理论研究和爆轰物理研究。当时,核武器研究所理论研究室主任是邓稼先,他选定中子物理、流体物理和高温高压下的物质性质三个方面,作为原子弹理论设计的主攻方向。核武器研究所高温高压组只有胡思得、李茂生等几个年轻人。

程开甲来到核武器研究所的时候,高温高压下的材料状态方程求解正遇到困难。胡思得向他详细汇报了做过的所有工作,也讲到了利用托马斯-费米理论时遇到的困惑。程开甲认真听取汇报,不时插话讨论。有些概念,例如冲击波,他也是第一次碰到。好在他在南京大学研究过托马斯-费米理论,还在《物理学报》上发表过关于 TFD 模型的文章。当时,高温高压组的成员大部分没有学过固体物理,更没有学过类似托马斯-费米理论的统计理论。为帮助他们在更高的平台上做工作,程开甲决定给他们系统授课,提升他们的业务能力。

那段时间,程开甲脑袋里装的几乎全是数据。一次排队买饭,他把饭票递给窗口里的师傅时说:“我给你这个数据,你验算一下”,弄得卖饭师傅莫名奇妙。身后的邓稼先拍着程开甲的肩膀提醒说:“程教授,这儿是饭堂。”吃饭时,程开甲又突然想到一个问题,就把筷子倒过来,蘸着碗里的菜汤,在饭桌上写着、思考着。

经过半年的艰苦努力,程开甲领着胡思得等年轻人,第一次采用合理的 TFD 模型,计算出原子弹爆炸时弹心的压力和温度,为原子弹的总体力学计算提供了依据。

拿到计算结果后,负责原子弹结构设计的郭永怀高兴得不得了,对程开甲说:“老程,你的高压状态方程可帮我们解决了一个大难题啊!”

难题解决了,可程开甲却病倒了。1960 年冬天,领导不得不让他停止手头工作,回南京养病。为早日康复,程开甲学打太极拳、练气功,并下决心戒烟。1961 年春节一过,他就重返工作岗位。1962 年上半年,经过科学家和技术人员孜孜不倦的探索和攻关,我国原子弹研制工作闯过无数道难关,终于看到希望的曙光。就是这时,我国经济到了最困难的时期。中央决策层就国防尖端武器研制问题,发生上马还是下马之争。关键时刻,毛泽东一锤定音:研制原子弹不是上马、下马的问题,而是要加紧进行。

1962 年 9 月 11 日,核工业部正式向中共中央写报告,提出争取在 1964 年,最迟在 1965 年上半年爆炸中国第一颗原子弹的“两年规划”。毛泽东批示:“很好,照办。要大力协同做好这件工作。”为加快原子弹研制进程,钱三强等核工业部领导决定兵分两路:一班人马继续突破原子弹研制技术;另外组织一班人马,提前进行核试验技术攻关。很快,程开甲的名字被钱三强上报到领导那里。钱三强提议,中国第一次核试验的有关技术方面由程开甲牵头负责。

组织上对程开甲的工作又一次作了调整。程开甲很清楚自己的优势是理论研究,放弃熟悉的工作,前方的路会更曲折、艰难。但面对祖国的需要,他义不容辞。从此,他转入一个全新的领域 ——核试验技术。深厚的理论根底和领导、同志们的信任,使程开甲在中国核试验技术领域,很快打开了局面,并收获了一个又一个创新成果。

从 1964 年第一次进入“死亡之海”罗布泊,到 1984 年调回北京,为了中国的核事业,程开甲在戈壁滩上工作、生活了20 多年,历任核试验技术研究所副所长、所长以及核试验基地副司令员。20 多年里,作为中国核试验技术总负责人,他组织指挥了从首次核爆炸到之后包括地面、空中、地下等方式在内的各种类型核试验 30 多次。他带领团队,利用历次核试验积累数据,对核爆炸现象、核爆炸规律、核武器效应与防护规律等,进行了深入的理论研究,建立了中国特色的核试验科学技术体系。

“努力不懈,不老长青”

1984 年,组织上考虑到程开甲年事已高,把他从戈壁滩调到北京,担任国防科工委科学技术委员会常任委员。由于工作、职责变化了,他的科研工作也发生变化。

一方面,程开甲围绕“假如打一场高技术战争,我们怎么办”进行思考,在抗辐射加固和高功率微波领域继续努力;另一方面,他开展基础研究,进一步发展和完善“程-玻恩”超导电性双带理论,创建了材料科学的 TFDC 电子理论,为材料科学的发展提出了新的研究思想与方法。谈起晚年的创新成就,程开甲感慨地说:“我只是希望,我的建议、我的研究,能对我国武器装备的发展起到作用。”

祖国和人民没有忘记程开甲。他当选为全国人民代表大会第三、四、五届代表,中国人民政治协商会议第六、七届委员,中国科学院院士。他的研究成果,荣获国家科技进步特等奖、一等奖,国家发明奖二等奖,全国科学大会奖,何梁何利科技进步奖等多项大奖。1999年,中共中央、国务院、中央军委授予程开甲“两弹一星功勋奖章”。

2014 年,中共中央、国务院隆重举行 2013 年度国家科学技术奖励大会,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平为他颁发国家最高科学技术奖证书。2017年,中央军委又把“八一勋章”颁授于他。这是党和国家的崇高褒奖,是给予程开甲这位国防科技工作者的最高荣誉。

“我只是代表,功劳是大家的。”对于这些崇高的荣誉,程开甲有他自己的诠释:“功勋奖章是对‘两弹一星’精神的肯定。我们的成就是所有参加者,有名的、无名的英雄们在弯弯曲曲的道路上一步一个脚印去完成的。”

每每想起以前在核试验场区的生活,程开甲总是充满感怀。他说,自己还要“努力不懈,不老长青”。“科学技术研究,创新探索未知,坚韧不拔耕耘,勇于攀登高峰,无私奉献精神。”程开甲院士曾写下的这几句话,堪称他科学人生的自画像。

8月1日下午,九三学社中央常务副主席邵鸿一行,专程前往程开甲寓所为期颐之年的程老贺寿,带去全体社员对程老的衷心祝福。虽已百岁高龄,但程老思路清晰、兴致很高,关注当下国家的发展和社会的进步。他感谢九三学社对自己的关心,并问候“九三的同志都好!”临别之时,程老在家人的陪伴下,将邵鸿一行送至电梯口,并与大家挥手告别。