邓稼先与中国核武器研制

丁兆君 杨 雪

邓稼先是我国核武器理论研究的开拓者和奠基人,也是我国研制、发展核武器在技术上的主要组织领导者之一。他为我国核武器研制事业呕心沥血、孜孜不倦地奋斗了28年,从原子弹、氢弹原理的突破和试验成功及其武器化,到新的核武器重大原理突破和研制试验,都作出了重大贡献,尤其为我国第一颗原子弹和第一颗氢弹试验成功立下了卓越的功勋,被誉为“两弹”元勋。在中国筹建核武器研制机构——九所之时,二机部副部长、原子能所所长钱三强首先选中了邓稼先。后来,邓稼先一生的好友、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁表示,他很佩服钱三强的眼光,认为:“这个推荐是非常对的,与后来整个中国的原子弹、氢弹工作的成功有很密切的关系。”时值邓稼先百年诞辰,也是我国第一颗原子弹试爆成功60周年,特撰此文以纪念。

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求学报国

1924年6月25日,邓稼先出生于安徽怀宁。他很小就随母亲到北平投奔在北大任教的父亲邓以蛰。邓稼先少年时所打下的文化底子,主要得益于父亲的严教和多方面的熏陶,父亲的民族气节也对他产生了深远的影响。正如其在《回忆父亲邓以蛰》一文中所述:“童年时代,父亲对我的教育很严格,除了学小学的课程以外,还让我读四书五经,每天背诵古诗词。后来又让我苦读英文,专攻数学,为我打下了全面的文化基础。这些学习使我终生受益”。

1935年,邓稼先考上志成中学,一年后又转到崇德中学。在这里,他遇到了高他两级的杨振宁。他们经常聚在一起探讨数学、物理等方面的问题。1937年7月29日,北平沦陷,打破了邓稼先原本平静的读书生活。占领北平的日寇强迫市民和学生游行,以庆祝他们的胜利。民族恨、家国仇萦绕在邓稼先的心头。一次游行后,邓稼先无法克制心中怒火,气愤地将手里的纸旗子撕碎,扔在地上使劲踩了一脚。这引起日本人的注意,邓稼先因此不得不离家躲避抓捕。临行之际,父亲语重心长地对他说:“以后你一定要学科学……学科学对国家有用。”爱国的父亲从自身角度出发,指引邓稼先用科学为国作贡献。

1940年5月,邓稼先跟随大姐邓仲先经北平、上海、香港和越南辗转到达昆明。当年9月,邓稼先进入四川江津国立第九中学就读。次年,考入西南联合大学物理系。邓稼先学习非常刻苦,为了不影响其他同学阅读,他经常将从图书馆借来的书中的重要内容一字不漏地全部抄写下来。为了提高英语水平,他曾和同学一起将一本牛津词典完全背下来。同时,邓稼先密切关注时局变化,经常参加学生爱国活动,和进步同学、地下党员往来。并在同学杨德新的介绍下加入了中国共产党的外围组织——民主青年同盟。在叶企孙、吴有训、郑华炽等人指导下,1945年邓稼先以优异的成绩毕业。抗战胜利后,他返回阔别六年的北平,并在北大物理系任助教。之后,邓稼先决定到国外继续深造,以便将来更好地投身于国家建设。1947年,邓稼先通过赴美研究生考试,并于翌年秋进入普渡大学物理系学习。临行前,他说:“将来祖国建设需要人,我学成后一定回来”。

邓稼先在普渡大学师从德尔哈尔,从事核物理研究,各门功课优异,还拿到了奖学金。三年的博士课程,邓稼先仅用了不到两年的时间就修满了学分,获得博士学位。他虽人在美国,但心中始终牵挂国内的情况,曾加入留美中国科学工作者协会,在普渡大学担任分会干事。新中国甫一成立,邓稼先就拒绝了导师的挽留,毅然搭乘威尔逊总统号轮船回到祖国。

1950年,邓稼先获得普渡大学博士学位。

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勇担大任

邓稼先回国后,到成立不久的中国科学院近代物理研究所(1953年改名为物理研究所,1958年改名为原子能研究所)担任助理研究员,在彭桓武的领导下从事原子核理论研究。1956年,邓稼先加入中国共产党。1957年,他与何祚庥、徐建铭、于敏等人合作,在《物理学报》上发表了系列论文,为我国核理论研究做出了开拓性的工作。

在毛泽东等中央领导同志的重视下,原子能被列为《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要》中的首要任务。在中苏关系“蜜月”期,我国积极争取苏联的援助。1957年10月,中苏签订《国防新技术协定》,苏方正式同意帮助中国发展尖端武器,并向中国提供一个原子弹教学模型和生产原子弹的技术资料。这就要求中方派出合适的科技人员向苏联专家学习。选择谁来和苏联专家打交道,以便学习他们的技术和经验,是一个难题。经过层层筛选,钱三强最终选定了在原子能研究所工作的邓稼先。邓稼先毫不犹豫地接受了这个任务。研制核武器在当时属于国家机密,接受任务后,邓稼先就从亲戚朋友的视野里消失了,也没有再发表过一篇文章。长达28年,他的妻子也不知道他在哪里,在忙什么。直到邓稼先临终前一个月,他的事迹才逐渐解密。

邓稼先与家人合影

邓稼先是第一位到二机部九所(后改称九院)报到的高级研究人员。他接到的第一个任务便是带领从几所重点高校挑选出的毕业生组成的平均年龄仅23岁的研究队伍学习基础理论,准备接收苏联提供的原子弹教学模型和相关图纸资料。可苏联的援助一开始就是有限度的,尤其是尽可能不涉及军事援助。由于中苏关系破裂,1959年6月,苏联单方面终止两国签定的《国防新技术协定》,随即撤走了全部专家,甚至连一张纸片都没留下。

邓稼先的团队原先只是准备向苏联专家学习如何仿制原子弹,而现在却需要独立制造原子弹。当时我国科学技术水平相对落后,特别是原子能这一卡脖子技术。曾经担任二机部部长和我国第一颗原子弹塔爆实验副总指挥的刘西尧提出过“龙头的三次方”的说法:核武器的龙头在二机部,二机部的龙头在九院(九所),九院的龙头又在理论部,这个说法形象地表达出邓稼先所领导的理论部工作的重要性与任务的艰巨性。

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迎难而上

研制原子弹要经过一条坎坷崎岖的探索之路,而邓稼先始终有股咬定青山不放松的韧劲。他带领理论部秉承中央“自己动手,从头摸起,准备用八年的时间搞出原子弹”的决策,在一无图纸、二无资料的情况下,迅速掌握了原子弹的构造原理,开展起原子弹的理论探索和研制工作。

为了让那些来自不同专业的大学生快速上手,邓稼先办起“原子理论扫盲班”,亲自给他们讲课、辅导并组织翻译、学习外文资料。通过夜以继日的工作,他最终选定中子物理、流体力学和高温高压下的物质性质三个方面作为主攻方向。这大大加快了研制进度,是我国原子弹研制过程中的一大重要决策。在当时中国计算机资源缺乏的情况下,他们经常只能使用算盘这样简单的工具进行大量高难度的数学计算。在原子弹总体力学的计算中,有个参数对探索原子弹原理有着决定性的重要作用。邓稼先他们得出的结果与苏联专家曾经随口留下的数值截然不同,于是先后计算了九遍,花费了将近一年的时间。他们计算的结果最终被从苏联回国的周光召证明是正确的,从而成为指导原子弹研制的具有重大应用价值的关键性理论成果,数学家华罗庚后来称之为“集世界数学难题之大成”。

邓稼先作为理论部的总设计师,一面负责各组的总体进展,参与各组的讨论并给予指导,一面亲自领导难度最大的高温高压下物质性质组。以我国当时的技术手段和条件,无法模拟出原子弹爆炸瞬间所需的高温高压状态。邓稼先率领该组创造性地用了没有实验条件下的外推法,由此求出了极高温高压下的核材料方程,并且巧妙地与低压状态方程连接,得出了相当大区域之内完整的状态方程,满足了原子弹理论设计的要求。这是邓稼先为我国原子弹理论设计做出的重要贡献之一。

1961年,邓稼先报告了我国第一颗原子弹的蓝图。他明确说明了,我国使用铀-235做核材料,采用内爆方式,与任何国家的第一颗原子弹都不一样。经过三年不懈的努力,邓稼先和他带领的团队攻克一个又一个难关,终于设计出了原子弹的理论雏形。

1964年10月16日,我国成功试爆了第一颗原子弹。

1964年10月16日下午3时,新疆罗布泊大沙漠发出一声巨响,一朵蘑菇云腾空升起,我国成功试爆了第一颗原子弹。这件壮举向全世界彰显了中国人民的伟大智慧和力量,极大提升了中国在国际社会的影响力。

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殚精竭虑

早在爆炸第一颗原子弹前的一年,邓稼先就已经奉命瞄准更高的目标了。1963年9月,聂荣臻元帅下令让邓稼先领导的九院理论部开始氢弹的理论设计任务。1965年,又从原子能所调来了于敏等一批科研骨干参与氢弹研制。原子弹试验成功后,邓稼先立即组织人力,在研究原子弹的小型化之外,探索氢弹原理。当于敏带领的一个小组在上海中科院华东计算技术研究所通过计算逐步明确了突破氢弹原理的可能途径后,邓稼先立即前往与大家一起分析计算结果,讨论技术问题,反复分析技术难点,寻求解决的方法,终于选定技术途径,形成了一套经过充分论证的氢弹设计工作方案,也就是“邓—于理论方案”。这是邓稼先为我国核武器事业作出的第二个重大贡献。“文化大革命”中,面对九院的混乱局面,邓稼先努力把陷于派别斗争的科研人员和干部工人组织在一起攻关。1967年6月17日,中国第一颗氢弹爆炸成功。从原子弹到氢弹,美国用了7年,苏联用了4年,法国用了8年,而我国只用了2年8个月。

随后,邓稼先领导理论部科研人员致力于核武器的实战化、提高发展核武器性能、突破核武器小型化原理及关键技术的研究。其中许多关键技术和设计都是在他亲自参与下提出和解决的。再后来,他又致力于我国第二代核武器和中子弹的研究。几次原理的突破都渗透着他的智慧和心血。在身体极度虚弱的情况下,他仍亲临现场指导试验。1984年,邓稼先在大漠深处指挥第二代新式核武器试验成功。这是他最后一次亲临现场指导的试验。截至1986年,我国进行的32次核试验中,他亲自主持了15次。

邓稼先长期参加我国核武器研制的组织和领导工作,历任二机部九院理论部主任、副院长、院长等职。他对自己的工作有高度的责任感,总是在最关键、最危险的时候站在第一线。每当加工有极强放射性的工件时,他都在一线坚持到加工产品合格为止。原子弹爆炸试验前,要插镭管,这是所有工作中最危险的,邓稼先总是默默地站在操作人员的身后。他视国家使命为己任,在重要关头能够沉着、敏锐应对。多次原子弹试爆都需要邓稼先签字确认,所以他的神经总是处于紧绷状态。有一次睡到半夜,他忽然想到一个可能导致失败的因素,于是组织相关人员连夜商量对策,避免了一场可能发生的事故。作为整个团队的主心骨,他的这种沉着、敏锐总给其他工作人员极大的信心。

邓稼先不仅全身心投入到核武器的研制中,还格外注重对科学理论的梳理和总结。他和周光召共同撰写的《我国第一颗原子弹理论研究总结》一书,是一部核武器理论设计开创性的基础巨著,总结了上百位科学家的研究成果,不仅对以后的理论设计起到指导作用,也是培养科研人员入门的教科书。为了培养年轻的科研人员,他还先后撰写了《电动力学》《等离子体物理》《球面聚心爆轰波理论》等许多讲义,并着手编写了《量子场论》和《群论》等教材。

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赤胆忠心,以身殉国

为了核武器研制事业,邓稼先经常出入车间,在相当长的一段时间里几乎天天接触放射性物质。20世纪70年代末发生了一起核试验事故,飞机空投时因降落伞没有打开,核弹从高空直接摔到了地上,没有爆炸。上百名防化兵在沙漠上寻找,却难见核弹踪迹。弹头里所装的放射性钚,人一旦被辐射,将终身受到伤害。邓稼先不顾基地司令员陈彬的劝阻,坚持亲自前往搜寻,并强烈阻止二机部副部长赵敬璞和司机与他同行。他终于找到了核弹掉落的位置,竟捧起含有剧毒的碎弹检查,直到确认最担心的后果没有发生,他才放心。这次辐射给他的健康造成了巨大的伤害。几天后,经医院检查,他的尿里有很强的放射性,白血球内染色体已经呈粉末状,肝脏也受损。可他深知自己身上的使命还没有完成,国家核事业还需要他,因而没有停下工作。

不幸的事情还是发生了,由于之前受到严重的核辐射,1985年7月,邓稼先被确诊罹患直肠癌,生命进入了最后倒计时。预感到时日无多的邓稼先,开始和生命赛跑,病情稍有好转时便在医院里开展工作。他最关心的是中国核事业的发展,这也是他一辈子的心血。他敏锐地洞察到国际上核大国的发展动向:设计技术水平已经接近理论极限,为了国际优势极可能会禁止别国继续做核试验,来保持自己的核强国地位。于是他邀于敏商谈关于我国核武器发展的设想,以尽快赶上大国的核武器水平。邓稼先凭着毅力忍痛坚持工作,最终他们拟定了一份给中央的建议书。邓稼先去世后,他的继任者们贯彻执行这份建议书的精神,使中国的核武器发展继续快步推进,终于赶在全面禁止核试验之前,达到了中子弹的实验室模拟水平。完成国家的使命后,1986年7月29日,邓稼先逝世。临终前,他仍在关心如何在尖端武器方面努力,并叮咛:“不要让人家把我们落得太远”。

为研制原子弹、氢弹,邓稼先视名利如粪土,将生命所受的严峻挑战置之度外,隐姓埋名、无私无畏地奋斗了28年,以自力更生的志气以及在科学探索上自主创新的智慧,一步步攀登世界核科学技术高峰。1996年7月29日,中国进行了最后一次核爆炸试验。至此,我国终于与其他核大国一样,跨过了原子弹、氢弹、中子弹及小型化、实验室模拟等里程碑,使中国彻底摆脱了核威胁、核讹诈的阴影。正如邓小平所说:“如果60年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志”。为此,邓稼先付出了毕生心血与智慧,乃至生命。

来源:《百年潮》2024年第8期

作者:丁兆君(中国科学技术大学科技史与科技考古系副教授、博士生导师)

杨 雪(中国科学技术大学科技史与科技考古系硕士研究生)