王乃彥[物理學家]

王乃彥[物理學家]

王乃彥,1935年11月21日,生於福建福州。物理學家。是中國研究最早核子彈的專家之一,與同事建立中國第一台在原子反應堆上的中子飛行時間譜儀,測得第一批中子核數據;對Yb和Tb同位素的中子共振結構的研究做出了貢獻;建立和領導開展核武器試驗中物理測試的許多課題,為核武器的設計、試驗、改進提供重要的實驗數據;在中國開闢並發展粒子束慣性約束聚變研究,取得突出成就,同時創建相應的研究室。

基本信息

個人簡介

王乃彥王乃彥

王乃彥,物理學家。1935年11月21日,生於福建福州。1956年,畢業於北京大學技術物理系,中國原子能科學研究院研究員,中國核學會理事長。並被聘入中國科學院原子能研究所進行研究工作。

曾任中國原子能科學研究院雷射與粒子束研究室主任、研究員,核物理研究所所長,中國原子能科學研究院副院長,後任該院科學技術委員會主任;同時擔任中國國家“863”計畫高功率準分子雷射研究項目負責人,“863”計畫雷射技術主題專家組和慣性約束聚變主題專家組成員等學術職務。1993年,當選為中國科學院院士(學部委員)。

王乃彥他的祖父去世很早,父親能由中國當時最高的測量學堂畢業,全靠姑姑做衣服納鞋底的收入。父親在生活上克勤克儉,在子女的讀書上卻決不吝惜。王乃彥兄妹四個,他排行老三。哥哥上大學後,姐姐也考取了上海交通大學。這樣一來使本不富裕的家境更加捉襟見肘。一天深夜,父母親的談話讓還沒睡著的王乃彥聽到了:父親說,我手邊還有一點錢,用它給孩子當學費吧。這差不多是這個六口之家的家底了。他還記得那時國民黨垮台後,父親失業,他們家上午和晚上都是稀飯,家裡人要分著吃一點點主食。解放後,父親成為福建農學院的教授,哥哥也大學畢業。最重要的是待王乃彥上大學時一切費用都由國家負擔了。

求學經歷

王乃彥王乃彥
王乃彥國中三年級的時候,福州解放了。他從福州三中考到了福州一中,這兩所學校都是福州最好的。高中時福州一中用的英語課本是商務印書館出版的原版英語教科書,價格比較貴。買書成為這個家庭做不到的事情。他清晰地記得,父親在開課前想辦法從別人那裡借來了英語課本,將其中要上的課,用筆把單詞一個一個抄下來,而王乃彥就拿著這手抄本去上課。父親對他說,再艱難的日子也得念書。這手抄的課本,1952年王乃彥上大學時從家帶到北大,可惜的是後來失落了。

高中時他用了1年零2個月的時間參加福州市郊區的土改工作,並且是當時全福州5、6個土改工作一等功臣中的一個,他以最小的年紀和最出色的工作贏得了當時非常缺乏年輕知識人才的福州市委的青睞,他們希望王先生能夠留在市委,事實上,他的很多同學都做了這樣的選擇。拿不定主意時,他去請教一個人,這個人是他所在的土改工作組的組長孫作青,這位從部隊下來的領導成為他的第一位恩師。

孫告訴他:好好考慮,怎樣選擇都可以。想來想去,他還是決定回到學校。當然,土改時對能力的鍛鍊,影響了王先生後來的人生,這是後話。孫給他本子上的題詞是,好好學習,帶領青年們,攻克科學堡壘。回到學校的時候,高二已經開始了,很難想像一年多沒讀書的王乃彥怎樣跟得上進度。

他的數學老師徐景賢(後來調到福州大學教數學),是那種有教育水準又愛自己學生的好老師。福建省一中在解放前是非常進步有我們地下黨的學校,剛剛解放後高中生活大概也像改革開放之初,是新舊思想交替,學生觀念轉變的時刻。他們常常白天上課,晚上開會,老師留了作業,學生自然喊多。老師就讓學生挑著做幾道,這時,他就從頭到尾每題都做,徐老師心裡非常高興,每次都在作業本上批上:好,非常好。

王乃彥因此得到徐老師的格外照顧。回到學校最初的日子,每天吃過午飯之後,徐老師都叫王先生到家去補課。福州的天氣很熱,老師拿著扇子一邊扇著一邊講,然後由王先生自己做習題,這樣的時光持續了5、6個月,基本上把落下的數學課程都補完。就這樣,經過徐老師耐心的輔導,他的數學成績優異。

王乃彥的物理老師叫林童雀物理講得非常深刻。他講牛頓三大定律,王乃彥聽了非常有興趣。那時看了蘇聯電影《航空之父》,王乃彥很喜歡航空模型,就自學飛機怎么才能起飛,怎么才會降落,還自己動手裝單管礦石收音機。王乃彥的語文老師也很好,在他的影響下,王乃彥甚至會背許多普希金的詩。那時王不僅喜歡數學、物理、化學,語文等學科也喜歡。那種學習的熱情還體現在他自覺地學習:高中三年級的時候他就自學了微積分和大學普通物理。飛揚的政治理想與探究科學的熱情完美地結合在一起。

一天,班主任老師把他叫到辦公室,告訴他,現在他的各科分數,與在學的同學比,還是第一名。1952年,他與同班的5個同學一起考上北大物理系。

在北京大學的讀書生活讓王乃彥無比愉悅,它是雙重的:既有精神上的也有物質上的。1952年全國院系調整,原北大、清華燕大三校物理精英合併成新的北京大學物理系,聚集了饒毓泰周培源葉企孫王竹溪胡寧黃昆褚聖麟虞福春等一大批中國物理界的領軍人物,使北大物理系成為中國高校中實力最強的物理重鎮。王乃彥幸運地趕上這個最鼎盛的時期。

黃昆老師、虞福春老師、王竹溪老師、胡寧老師當時學習蘇聯,讓最好的老師教一年級學生。黃昆老師教他們普通物理。他給他們講一堂課,要備四堂課的時間。同學們都說聽黃老師講課就像聽交響樂一樣,那么有節奏,教室里鴉雀無聲,但是,先生從來不貶低為難學生,最難的是黃先生出的思考題,目的是為了考察學生是不是聽懂了他的課。同學們就猜,黃老師的思考題是從哪來的?到圖書館去找,誰都找不到。黃先生說,千萬別去找了,原來,這些題是黃先生自己出的,並且都事先自己做一遍。他上課就拿一個信封,上面寫著提綱,講課時黑板上寫滿了板書,一點不會錯。先生最精彩的是答疑課,一種形式是學生提問老師答,還有一種是老師提問學生答,這是最緊張的。黃先生有一個特點,他很不願意提一個問題,讓學生答不出來,有一次,他出個問題,全班同學都回答不了,他非常沮喪,他說,大概我沒有講清楚,‘同學們,對不起,這一段我重講’。他一點不責備學生。無論好的還是差一些的學生都對黃老師非常尊敬。

1955年,大學三年級。分專業的時候,本來要學無線電電子學的王乃彥被分配學習原子能專業,當時叫北大六組,代號546。大背景是1955年國家作出了建立和發展中國原子能事業的戰略決策。從此,中國開始了核工業建設和核武器研製的秘密歷程。讓一批大學生改學核科學與核工程專業,充實核工業研究力量。王乃彥就成為其中最早的一名。1956年大學畢業後,王乃彥被分配到原子能研究所的錢三強小組,錢三強先生是他的組長,做中子能譜學研究。

2006年10月13日,王乃彥作為中國核科學首屆畢業生,50年後重返燕園,他們那一屆就有六位同學成為中國科學院或工程院的院士。

1952年國家院系調整後第一年實行國家為高校學生學費買單。一到考試時,馬寅初校長就動員各個後勤部門要給學生們搞好一伙食。大學四年,王乃彥曾感嘆,那是他“吃得最好的時候”。在北大六組時,條件依然很好,冰刀、小提琴放在那裡,隨便使用。

學術生涯

1959年,又一次幸運,降落在王乃彥身上。在原子能所工作的三年中,錢三強先生曾親自去聽王先生大學畢業後的第一次學術報告,在推薦王先生前往前蘇聯杜布納聯合核子研究所工作的事情上也是錢先生拍的板。

杜布納聯合核子研究所是當年我國和各社會主義國家聯合興辦的研究所,主要進行核科技等方面的合作與交流,簡稱“聯合所”。參加的國家有蘇聯中國波蘭南斯拉夫羅馬尼亞等12個社會主義國家。1956年秋冬起,中國先後由中國科學院從全國各地區選派了130多位科學家和青年赴聯合所工作,他們中有王淦昌、張文裕胡寧朱洪元周光召何祚庥等。王淦昌曾被推舉擔任該所1958-1960年期間的副所長。

第一次把王乃彥的材料寄到聯合所,竟被退了回來,附言寫的是:請你們派有學位的人來。錢先生把王乃彥叫到自己辦公室,說,“我們研究了一下,決定還是你去。我又把你的材料寄回去了”。

在錢先生的堅持下,對方同意了。所以,作為第二批人員,年僅24歲的破格獲得資格的。

王乃彥王乃彥(中)視察工作
他1959年開始到聯合所中子物理實驗室工作了6年時間。當時正是王淦昌先生在那裡做副所長任屆期滿,準備回國的前夕,王老親自領著他去見當時實驗室主任、諾貝爾獎獲得者弗朗克院士,兩位科學大師在非常友善的氣氛中對他的工作做了安排。他永遠記得獲得諾獎的室主任的一句話:並不是老師所有講的話都是對的。後來,錢三強去蘇聯開會參觀王先生所在的實驗室時,問他的室主任,王乃彥工作表現怎么樣?你們滿意不滿意,室主任回答說,“我很滿意,但你們滿意不滿意,最後如何等回國後,你們就知道了。”

1964年10月,中國第一顆核子彈爆炸成功時,王乃彥他們在蘇聯得知的訊息,非常激動。他們希望回國以後參與其中。由於中蘇關係破裂,1965年王乃彥及所有在研究所的中國人員全部撤回到國內。這使得王先生有機會真正在一線參與第一顆氫彈的科研工作,有機會與王淦昌先生重續師生緣。這使他高興得不得了。

王先生回國之後的科研是從二機部九院位於青海一個叫金銀灘的地方開始的,著名民歌作曲家王洛賓生活過的地方。這裡海拔3500米。王乃彥主要從事核武器實驗中近區物理測量工作,以便了解武器的性能並在今後得以改進。他們任務的關鍵點是要確保找到試爆成功或失敗的真正原因。在實驗部的王先生參加試驗的時候多數都要承擔回收的任務,要穿著“豬鼻子”一樣的防護服到場地去回收。“我那時候還年輕啊,不知道搬了多少鉛裝。”

他把核物理的方法以及數學的方法套用到核武器測試上,包括能普測量。解決了數學計算上的一些困難。這些科

王乃彥王乃彥(右)
研上的突破,當時是極不容易的,沒有來自國外的任何資料。完全依靠自己的鑽研。有一個細節頗有意思,70年代以後,為了解決一個時間方面的數學問題,王乃彥看了很多書,花了一年多的時間,仍然沒有完全解決,恰巧1978年全國科學大會召開,王乃彥作為九院6個代表之一帶著這個題目上會了,周光召和于敏也是會議代表。曾經作為王先生大學時輔導老師的周光召數學很好,周先生開會期間竟然把最關鍵的幾步推算出來了。“我真佩服他,”王先生說。現在王先生所有的筆記資料都在九院保密室,這幾張演算紙自己保留了下來。

雖然他們身處測試站,回收測試設備等工作承受著核輻射的危險;雖然他沒有給三個女兒更多生活上的照顧;雖然也有許多政治上的無奈,但在九院工作了15年,先青海後四川的他說,“我一生最美好的時光都奉獻給了那裡,那是一段非常美好的記憶。”

這期間,王淦昌老師是分管近區物理測試工作的九院領導。王淦昌先生逝世後,王乃彥寫了很多回憶文章記述他在王老身邊陪王老檢查地下核實驗準備工作的情形,那時王老60多歲,王乃彥30多歲,從蘇聯杜布納聯合研究所開始的關懷到現在的言傳身教,一老一小之間既有師長的喜愛引領,也有知音的信任默契。1978年,王淦昌先生帶著王乃彥一起調到原子能研究院。從此開始了他們研究的新階段:共同從事中國粒子束和氟化氪雷射聚變的研究。

“小王,睡得這么晚,還不起床!”每天早晨不到六點,王老就來敲門了,那時他們都住在研究院的宿舍,然後兩人一起從南區走到北區,這每天半個小時的時光,王老給他講了很多事情,世界觀、經歷、感悟。

在王老這種“催得真緊”的強度下,王乃彥他們慣性核聚變小組基本不到一年時間就很快做出了成果。王乃彥說起他們建設第一台1兆伏80千安的電子束加速器的過程,從討論到設計到實施,全部是自己動手,雖然科研條件與現在的遠不能比,但這是中國第一台低阻抗強流電子束加速器。王老特別高興,立即開展的實驗工作中,他們研究強流電子束和靶相互作用中是否存在由於反常吸收會使吸收係數比經典值大100倍的現象,用五種實驗測量,從不同的角度否定了日本科學家的結論,澄清了當時轟動一時的問題。當時世界只有美國和中國的實驗做得最出色,並取得了一致的結論,實驗結果引起了國際上的重視,美國聖地亞國家實驗室粒子束聚變計畫負責人來參觀實驗室,王老向其介紹了他們靶上束流的穩定性很好,靶上的束斑很小。美國人問王老能否做一下實驗看看,實驗結果十分理想。王老的日本朋友宮原昭教授也是參觀後要求現場做實驗,看後感到非常高興和驚訝,第二天宮原昭教授在友誼賓館作學術報告,稱讚他們實驗中的物理思想,稱讚他們在簡單設備下的出色成績。“九十步和一百步,中國和日本彼此彼此。”通曉中文的這位教授在黑板上寫下這樣的字。

1985年,王乃彥在日本名古屋大學訪問學習,在不長的一年時間中發表了5篇文章,1986年,第二屆國際相對論性電子束慣性約束聚變會議在日本長岡舉行。他應邀在大會上做特邀報告。
“我們的事業是被國外封鎖的,要強調自力更生。”這是王老多次說過的話。“怎么能說你不會呢?不會就去學嘛。”王老的這句話王乃彥永遠記得。

個人成就

領導和參加了核武器試驗中極其重要的11種近區物理測試項目,對探測器系統的回響函式、測試數據的解卷積的復原處理等重要問題做了創造性研究,促進了我國核武器設計和測試技術的不斷改進。對慣性約束核聚變領域的物理和技術問題做了系統研究,在高功率脈衝技術束流物理束靶相互作用諸方面取得在國內具有開創性的研究成果。在電子束泵浦氟化氪準分子雷射的研究中,雷射輸出能量達106焦耳,能量抽取效率達國際水平。同時在大面積非箍縮型電子束泵浦技術大孔徑氟化氪雷射振盪器、強流束流物理和高功率脈衝技術等方面建立了鞏固的基礎。

他一天無法睡夠8小時,有人將他稱為“永不停歇的發動機”,王老樂於接受這個稱號,但是,當別人給他的“核子彈之父”的稱呼,他非常嚴肅地指正說,絕對不能這么說,一顆核子彈的成功引爆,是千千萬萬中國人的共同成果。

王乃彥王乃彥在辦公室
1959年,前蘇聯成立了杜布納聯合核子研究所,王乃彥得以到蘇聯呆了6年,完成了多項國際先進水平的研究工作。他說,後來,中國方面找到他的室主任,問王乃彥在蘇聯期間工作表現怎么樣?對方專家豎起大拇指回答說,“回國後,你們就知道他的能力怎么樣了。”

1979年年底,王乃彥調回原子能研究所。第二年年初,日本大阪大學的核物理學家稱他們測量出電子束在物質里的能量沉積由於存在雙流不穩定性而增加了100倍。這個結論在國際物理學界引起了轟動。王乃彥說,通俗地說,一旦確實如此,也就意味著,用電子束聚變的方法,幾毫克的就能等同於兩百多噸TNT炸藥的爆炸能量,而氘和氚可以輕易從海水中獲得。
1983年起,王乃彥開始用自己的實驗方法進行測試,當時還有很多國家也在做類似測試。他多次實驗證明,日本專家所稱的有100倍是不對的,只有3~5倍。這一研究結果和美國國立聖地亞實驗室的結果相符合。中、美的實驗結果證明了電子束聚變是沒有前途的,完全否定了日本大阪大學的結論。原蘇聯專家來現場察看時,很驚訝地說,“很難想像你們在這樣的設備和條件下測試出了這樣好的實驗結果。我們的設備比你們好得多,也沒有測出這樣好的結果。”
1986年,第二屆國際相對論性電子束慣性約束聚變會議在日本長岡舉行。他應邀在大會上做特邀報告。除了主辦方外,大會懸掛國旗的位置主要和各國科學家的論文數,也就是研究成果相掛鈎。當他看到自己祖國鮮艷的五星紅旗掛在最中間的位置時,他異常激動和自豪。他說,這是最讓他開心的一次國際會議。

個人榮譽

他擔任的職務有:有中國科學院院士、中國核學會理事長等。
王乃彥和他的同事們建成了我國第一台測量中子能譜和截面的中子飛行時間譜儀,測量了中國第一批中子核數據,為核子彈等核武器的設計、試驗、改進提供了重要的實驗數據。
此外,他被授予了2004年度世界核科學理事會全球獎,在全世界獲此殊榮的4人中,他是第一位獲得此項獎勵的中國人。

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