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揭露原子弹秘密的卢鹤绂

发布时间:2022-03-28 08:42:08 浏览数:

编者按:1945年8月6日,美国在日本广岛掷下了第一颗原子弹,使日本人民遭受了巨大灾难。这一爆炸引起了世人和科学界的极大震惊。人们纷纷在探究是何种“怪物”会有如此大的摧毁力?殊不知,早在3年前的1942年,中国有位年轻的物理学家在他的论文中就作出过理论推导,预见世界上将要出现能裂变巨大能量的原子弹这一骇人武器。此人是谁?他就是我国著名的物理学家,被人誉为“第一个揭露原子弹秘密的人”、“中国核能先驱”的卢鹤绂。

卢鹤绂(1914.6—1997.2),字合夫,英文名HOFFLU,物理学家,一级教授,中国科学院院士。

卢鹤绂教授有多项创造性研究被国际承认,他测定的锂7锂6丰度比(12.29)载入国际同位素表,被沿用六十多年。他的驰豫压缩基本方程d(S-S∞)/dt=(SO-S)/T被国际物理学界命名为“卢鹤绂不可逆性方程”。1947年发表《关于原子弹的物理学》、1995年发表《对马赫原理的一个直接检验》两篇论文,被认为挑战了爱因斯坦相对论。他培养了杨福家、丁大钊等十多位中国科学院、中国工程院院士。

倾心艺术的科学家

家庭环境对人的成长影响甚大,但人却无法自主选择母胎,故在此点上有幸与不幸之说。就此而言,卢鹤绂在同时代人中是极幸运的。他的父母都出洋留过学。母亲崔可言,早年留学日本东京女子实践学堂,与“鉴湖女侠”秋瑾同学。父亲卢景贵,留学美国意利偌大学,得机械科学士学位,不仅西学有成,且于中国传统文化学养深厚,尤爱京剧艺术,自1918年学成回国,历任奉天省立工业专门学校教授、济南机车厂技师、东北四洮铁路局局长、东三省交通委员会主任委员等职。论社会地位与经济条件,卢家属当时中国中层阶级。因此卢鹤绂小学起就接受了正规的新式教育,又从父辈处受到传统文化熏陶,故亦好京剧,尤倾心谭派艺术,能唱能演,曾为赈灾、抗日义演而多次登台。他的思想受剧中精忠报国、仁义爱人的传统道德浸润极深,认为“中国传统京剧宣扬的是忠孝仁义,赞颂的是仁义礼智信、温良恭俭让,这些做人的道理不能一概抛掉。人若弃之,岂非混同于畜牲?”

对于京剧的爱好,卢先生至老未改,虽因身体原因已不能演唱,但电视中有这类节目则必定收看。1995年3月的一天下午,笔者致电先生,接通后,话筒中传来京剧老生高昂的唱声。第二天到卢府拜访时言及,先生很是开心 ,说“斯好至老未衰也”。回家后去函,谈及抗战后国内再未出现京剧大家、文学大家之感慨,并告手头有《许姬传七十年见闻录》一书(许氏为梅兰芳私人秘书)。得卢先生复信:“复旦大学档案馆杨家润同志如晤:二十六日来书收阅,所提关于京剧大家及文学大家之事,不无道理。但愚以为这两类人物抗战后未能出现的缘故,在于其生存条件不复存在。京剧大师原来自人民大众艺人,而文学大家则出自地主家庭(因为地主家庭中方既有钱又有闲去弄墨)。不知你同意否?

《许姬传七十年见闻录》一书,谈及谭、王、孙三大派,且他本人又是谭派票友,愚急欲一阅。下次来舍下时,请带来借我一读。匆复。 顺颂

时绥 卢鹤绂 1995.4.8傍晚”

我本欲随即挂号寄去,途中巧遇新闻系林帆教授(林教授与卢先生同为燕京大学校友,且住处相近),便托交了。

“中国人在称原子的重量!”

1936年夏,卢鹤绂从北京燕京大学物理系毕业,随后留学美国明尼苏达大学,选择原子能物理为研究方向。在研究中,他感到前人测定的锂7锂6同位素丰度比范围过大,几无定值。他认为这是原子能物理学上一个至关重要的问题,在导师泰特教授支持下,决定以此为研究课题。他自己动手制作质谱仪,选用各种含锂矿石。经无数次试验,反复对比,发现磷矾石作实验材料比公认的锂矿石更为优良。经一年多的实验,最终发明了时间积分法,精确测定出锂7锂6丰度比为12.29。这一成果在美国权威刊物《物理评论》上发表,被国际同行公认为最准确值而载入国际同位素表。对此,美国一家报纸在头版位置标出“中国人在称原子的重量!”并配有卢鹤绂在实验仪器旁与明尼苏达大学物理系主任埃里克森交谈的照片。卢先生因此于1939年获明尼苏达大学科学硕士学位。

这一年,铀235核裂变有大量能释放的假设被实验证明,这一物理学成果震惊了世界,同时引起美、英、德、日政府高度重视。但是如何才能获得大量的铀235,却是当时的难题。卢先生选择了与之相关的课题,进行博士论文的研究工作。他在自行设计的新型60°聚焦高强度质谱仪上分离出微克量级硼10与硼11,核实其各自的原子核反应,在此基础上制备同位素靶。1941年夏他提交题为《新型高强度质谱仪及在分离硼同位素上的应用》的博士论文,获明尼苏达大学哲学博士学位,论文提要刊登于1950年美国《核科学文摘》。抗战时,日本对蒋介石政权从诱降改困死政策,实行海陆空全面封锁,加强对华经济压迫。中国的抗日战争进入最艰难时期。卢先生决定辞谢一切挽留,放弃美国优越的物质生活,回国报效。1941年10月,卢鹤绂携新婚夫人吴润辉回到战火纷飞的祖国。友人笑他,他却绝无悔意。

“第一个揭露原子弹秘密的人”

1945年8月6日午夜,美国总统杜鲁门发表声明:美中英所以于7月26日在波茨坦发表对日本的最后通牒,其目的在于最后关头唤醒日本当局的良知,使日本人民免遭全部毁灭。但是,日本当局执迷不悟,拒绝了那项旨在挽救日本人民的最后通牒。现在,如果他们仍拒不接受我方条件,可以预期,地球上从未出现过的毁灭性打击将从空中向他们袭来。

8月6日,日本广岛上空发生了地动山摇般的巨响,强光、灼热、冲击波淹没了一切。一个剧烈翻滚、不断蠕动着盘旋上升的巨大“蘑菇”拔地而起,冲入云霄。“大蘑菇”吞下7.1万无辜生灵,伤残10万余人,爆炸中心12平方公里被夷为平地。

8月9日,灾难再次降临日本,长崎68%的工业设施被摧毁,平民死伤10余万人。

日本帝国罪恶的战车终于戛然而止。历经八年苦战,丧失2000余万军民生命的中国,迎来了抗日战争的胜利。

此时,贵州湄潭,一位才华横溢的青年物理学家临窗而立,凝视着远方,沉重地叹了口气。嗬!原子弹,它真的出现了。他就是卢鹤绂,浙江大学教授。早在1942年春,卢鹤绂就写下了如下惊世之言:“一公斤铀235全部裂变所产生的原子能相当于2500吨优质煤燃烧后所释放出的能量。”“就现实而论,此种浓厚之能源,必将有其特殊之用途。”这是一篇名为《重原子核内之潜能及其利用》的论文之关键要点。作者将当时世界原子能物理研究最新成果披露于众,尽管文章未明言核能将可能用于战争武器的制造,但似乎已向世人预示了什么,留给人们足够的想象空间。倘人们顺着作者的思路推导下去,一公斤铀235能释放如此巨大能量,那么几十公斤、上百公斤同时裂变呢?所释能量是不是足以将一座城市掀翻?

此时英、德、日等国均已成立铀研究机构,目的在制造核弹。美国则启动了“曼哈顿工程”,着手原子弹研究。以上在当时皆为最高机密,绝不允许泄露。一个中国科学家,凭着深厚的专业知识及卓越的智慧才能,从理论上推导,预见世界将要出现惊人的事物。这种创造性研究成果,怎能不令世人钦佩敬慕。这篇重要论文写成于1942年,因战争原因,直至1944年2月才在重庆《科学》杂志上公开发表。

一年半后,美国在日本广岛掷下了人类用于战争的第一颗原子弹,其爆炸所造成的破坏震撼了全世界。倘若从人类和平与环境保护角度讲,可说是人类自身的犯罪行为。后人有溯源文章,认为卢鹤绂将论文公开,是提醒世人:原子弹将要出世了。因此称他是“第一个揭露原子弹秘密的人”。

抗战胜利后,应当时国民政府之邀,卢先生着手撰文介绍原子堆与原子弹的情况。尽管当时美国官方已将H.D.Smyth撰就的《军用原子能》一文公开,广岛原子弹爆炸后地面建筑遭毁的图片,参加制造原子弹的人数及投入之经费都公之于众了,但原子堆与原子弹的大小规模仍属绝密。卢鹤绂依据所能获得的资料加以研究分析,得出估算铀235原子弹及费米型原子堆临界体积的简易方法,于1946年6月撰成《原子能与原子弹》,发表于《科学》杂志。这是国内第一篇阐述原子堆及原子弹的发明经过的文章,也是世界上第一次公开发表原子堆及原子弹大小的估算方法,其结果与后来美国所公布的相符合。文章经美国原子能委员会审查,一年后才发表于美国的《物理月刊》。

之后,卢先生又先后发表了《关于原子弹的物理学》、《从铀之分裂谈到原子弹》、《铀核之自裂》、《重核二分之欠对称》、《关于核模型》、《关于热能中子所致铀235分裂时发出的中子数目的讨论》等一系列核物理方面的重要文章。并出版了《原子物理学》、《受控热核反应》、《波动学》、《高能粒子物理学漫谈》、《哥本哈根派量子论考释》等著作。世人誉称卢鹤绂为“中国核能先驱”,确是来源有据,名实相符的。

愿核能为人类谋福利

对人类如何利用核能,《从铀之分裂谈到原子弹》一文中,作者有这样一段话:“前节所论,乃就为人间谋幸福之目标以求能发明稳妥利用核能之机器,事属建设。……为斗争谋战器之目标以求能制造迅速利用核能之炸弹,事属破坏。虽此次大战之拖延促其先得出现,然已建设难而破坏易之例证矣。”此或许可认作是这位科学家所表达的心声吧。

1952年,教育部实行全国高等院校院系调整。浙江大学改为工科大学,卢鹤绂与苏步青、陈建功、谈家桢、吴征铠、谭其骧等一批知名教授从浙大调入复旦大学。记得在一次笔者的采访中,卢先生笑谈此事:上海人真“滑头”,当年周谷城先生来浙大,说是向浙大同仁介绍上海情况,介绍复旦大学。报告作了一上午,然后宴请我们。哪知把我们灌得醉醺醺,然后一列专车,一古脑儿统统拉到上海,从此我们便成了复旦人。

卢先生到复旦后,任分子教研室主任、原子核物理教研室主任。开设了热力学、统计物理、量子力学原理、核物理等课程。1955年夏,受教育部特命,调北京大学物理研究所担任特别教学任务。学生来自全国各大学,都是四年级高材生,先生讲授中子物理、加速器原理、原子核物理、统计物理等课程;又特别为90名工程师讲授原子核物理。此项特别教学,虽未明言目的,事实上是为中国制造原子弹培养急需人材。

翌年,卢先生被评定为国家一级教授。来年暑假,授课任务完成,忽透出高层机构欲指派他去主持一项国防绝密工程的消息。他闻讯大惊,自思与素志相背,无法接受。便以只擅理论研究与教学为由,提出愿回复旦执教。几经婉陈,始得允准。经教育部、二机部特批,他回到了复旦讲坛。

2003年,有人采访王零(50年代至60年代复旦大学负责教学科研的党委副书记),提到此事时,他有如下一段话:“这里有件事必须要说清楚的,那就是卢先生不喜欢参加生产实验原子弹,他喜欢培养人材,喜欢教书,喜欢研究理论,他曾经说过,看见原子弹爆炸就害怕。”

卢永芳在回忆他父亲不愿参加制造原子弹的原因时说:父亲说了两件事,其一,第一次投掷原子弹的飞机驾驶员,看到原子弹杀伤力这么强,杀伤无数无辜后,他疯了;其二,设计原子弹的工程师奥本·海默,在核爆炸成功的第二年也后悔了。更深层的,恐怕是卢先生对此事的行为准则。他将儒家传统道德之仁爱与西方自由平等博爱精神相融和,铸就自己的行为准则,此实乃智者之仁。因此,他是不会参加原子弹制造工作的。

“不过是把天空戳了个洞罢了”

1995年11月,美国《伽利略电动力学》杂志刊登了一篇题为《对马赫原理的一个直接检验》的论文,引起美国物理学界的震动。该杂志主编海顿在前言中评论说:“这篇论文开辟了挑战爱因斯坦理论的新方法。”

论文的要点是两个结论:“(1)横向多普勒效应在宇宙空间是各向异性的。(2)光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定,是符合马赫原理的。”这是卢先生与助手王世明十几年合作研究所得成果的一部分。文章完成于1992年春,随后投稿美国《物理学刊》。该刊编辑对论文各项立论逐一提出质疑,作者则一一或作解答,或作驳辩。你来我往,历时约年余。

最后,PRL杂志总编以该刊为主流物理杂志,不宜刊登此类文章而婉辞。卢先生对此并无怨言。论文在《伽利略电动力学》杂志发表后,一些中外学者聚会美国休斯敦盖娜亚黑大学俱乐部,举行庆祝晚会,卢先生在越洋电话中自信而幽默地说这篇论文“不过是把天空戳了个洞罢了”。当时美国《侨报》、《神州时报》、《国际日报》都作了报道。当然也有不同声音,学术争论原属正常。

卢先生是一个不知疲倦,终生以探索物理奥秘为乐趣的人。他时刻关注物理界的最新动态、最新成就,使自己始终处于前沿地位。

及至在他去世前10日,日记还留下了病中的他仍孜孜不倦于学问。这种生命不息、探索研究不止的真正学人精神,当感天地泣鬼神。先生有言:“关于物质探源,这个我很注意,太远了,我怕搞不成。”倘天假以年,让他再长寿十年二十年,恐怕是会有更惊世的成就的。

卢先生并不是那种闭门不闻窗外事的学者,他有忧国忧民之心,关心着国计民生问题。在任全国人大代表、全国政协委员期间,曾多次建言,大声疾呼:工业部门、大型企业应当建立自己的研究机构,建设自己的科研技术队伍,研究新技术、新工艺,开发新产品,增加中国工业产品科技含量,使之立足世界市场,有足够的能力与国际高、新、尖产品竞争。他举1941年明尼苏达大学物理专业获博士学位的十人为例,其中八人从事工业研究,只有他与另一人搞教育科研。这个10:8的例子,他经常用来说明美国工业为什么领先世界的原因。

对于高等学校体制、院系专业设置,卢先生都有自己的看法。他始终认为大学本科时,专业不能分得太细。物理就是物理,不必分原子能物理、普通物理、半导体物理等。细分专业,那是读研究生的事。树根基不深广,难以成大木。一次笔者随口问先生:“人家称您是原子能之父、核物理学家,您自己看呢?”不料他随即大声说:“我可不那么认为,我就是物理学家。我赞成大物理。”

卢家四代个个是大学生

卢先生的家庭是令人羡慕的,是一个既传统又开放的家庭。传统表现在对父母尊长讲孝道,对子孙小辈讲慈爱,对社会成员讲仁爱。这是卢先生及其子辈身体力行的,亦是有口皆碑的。开放表现在家庭成员不守旧,不厮守一处,为事业敢于闯荡天下。如先生次子卢永亮,创业加拿大,现为加拿大福特贸易公司总裁。三儿卢永芳,立足美国,现任美国罗帝欧达特公司总裁。

最令人惊羡的是卢家四代人,人人都受过高等教育。卢先生的父母留美留日,接受国外高等教育,为子女们创造了良好的受教育条件。先生有五弟三妹,同胞九人,个个读大学。他的二弟美籍航空工程师,四弟天津建筑设计研究院总工程师,五弟南开大学教授,大弟曾任中国驻土耳其大使。先生育有三子,长子复旦大学毕业,留学美国,次子交通大学毕业,三儿上海师范大学毕业,留学美国。第三代一女二男,孙女美国哈佛大学博士、加州大学柏克利分校博士后;长孙、次孙均在美国完成大学学业。

二十世纪中上叶的中国,战乱频仍,政治运动迭起,这样的社会环境下能出现四代人人读书,人人受高等教育的家庭,实属罕见。

访问卢先生似乎还是才发生的事,他的音容笑貌清晰如在眼前,转眼间他驾鹤归山已十周年了。其间,美国休斯敦第一浸信会、美国明尼苏达大学相继为他树立了铜像。对一位华人科学家如此礼遇,在美国大约尚无第二例吧。

(作者单位为复旦大学档案馆)

注释:

①《卢鹤绂年表》第64页。吴水清、卢嘉主编。机械工业出版社1997年12月版。

②《卢鹤绂年表》第5页。

③《科学世界丛书第一集——原子核论丛》第50页。中华自然科学出版社,民国三十六年十二月出版。

④《卢鹤绂侧影》第55页。古江编著。复旦大学出版社2004年7月版。

⑤《卢鹤绂侧影》第144页。

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