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程开甲:中国的 “核司令”


空投、平洞、竖井,

朔风、野地、黄沙,

戈壁寒暑成大器,

于无声处起惊雷。

一片赤诚、一生奉献,

一切都和祖国紧紧相联。

黄沙百战穿金甲,

甲光向日金麟开。

这是2018年年度“感动中国”人物评选组对他的颁奖辞。

他就是中国科学院院士、“两弹一星”功勋奖章获得者,被称作“中国核司令”的程开甲。


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程开甲在家中黑板上演算


立志做一名科学家

1918年8月,程开甲生于江苏吴江的盛泽镇,祖籍安徽徽州。程开甲的祖辈早年从徽州到吴江盛泽经商,到他祖父时,已是家境殷实。吴江是江南水乡,隶属于自古文化底蕴就很深厚的吴地苏州,苏州被称为“状元之乡”,吴地儒生不仅有很多在朝廷做官,而且名人大家、文化世族、书香门第比比皆是。

生活在这种环境里,想要光宗耀祖,读书、科举取仕成为人们的首选之道。很遗憾,程开甲的父亲没能实现祖父的心愿。而程开甲这个名字,意即“登科及第”,这是祖父在其未出生前就想好的名字,饱含着家族对他的殷切期望。

然而,童年的程开甲是不幸的。在他出生前,祖父就去世了,父亲对生意一窍不通,程开甲七岁时父亲又去世了,程家家道中落。身为二房的母亲,处境越发艰难,一年后离开了盛泽镇。家庭出现如此大的变故,给他带来了巨大的心灵创伤,年仅八岁的程开甲成了一个无依无靠、没人管教的孩子,他的性情变得有些孤僻,既自卑、胆怯、怕见场面,又倔强、反叛、胆大包天。

程开甲在各阶段的学习中则是幸运的,遇到了许多良师。第一位就是观音弄小学的校长简晓峰,他大力推广自主、自动、自学、自助的“四自”教育法,学校面貌焕然一新。他教学得法,课讲的好,而且经常讲大人物成才的故事,鼓励同学们从小立大志。程开甲后来回忆:在这里,我开始懂得了“成才”的含义,并立志成为一个“大人物”。

1931年,程开甲小学毕业后考进了嘉兴秀州中学,这是一所很有名气的教会学校,陈省身、李政道等人都是从这个学校毕业的。时任校长顾惠人是一位出色的教育家,他的教育思想中西合璧,注重人品第一,纪律严格,培育了“爱国、爱校、爱科学”的秀州中学精神。在求学问和学做人最关键的中学时期,程开甲是幸运的。

上初中二年级后,程开甲的成绩就名列前茅了。这时候的数学老师是姚广钧,他教学很有方法,尤其重视对学生进行数学基础知识的记忆训练和运算能力训练。与此同时他懂得因材施教,针对程开甲的数学水平高于其他同学,经常给程开甲出一些难题,还要求他用不同的方法解答。这时候的程开甲十分勤奋,他黎明即起,每天在晨曦中早读,经常带着书跑步到大操场参加早操。晚饭后至晚自修前的一段时间,大部分同学都在闲谈,他却早已在自己的座位上埋头苦读。学校一般在晚上9点半熄灯,他就坐在楼梯口的廊道灯下继续学习,有时甚至在厕所里读书,直到深夜12点,节假日也不例外。

程开甲特别爱动脑,初中二年级时,他拿着一张图纸对姚广钧老师说:“我想造一条大船,通过船的重量把大海的水压到船里面去,然后用水的冲力带动发电机发电。发电机工作后,一面可以把船开动,另一面可以把船中的水抽出去……”面对这样的奇思妙想,姚老师惊叹不已,耐心地听他解释并和他进行讨论。姚老师对学生敢于想象、敢于“发明”的童心,精心呵护并引导着。


1948年,程开甲获哲学博士学位时在爱丁堡大学办公楼前留影.jpg

1948年,程开甲获哲学博士学位时在爱丁堡大学办公楼前留影


程开甲的英语也很突出,曾两次在校内参加英语比赛,第一次因紧张,只背了三句,最后尴尬下台。经过充分的准备,第二次比赛时他赢得了全校的第一名。上高三时,他代表秀州中学参加浙江省教会学校举办的演说竞赛,最终获得高中英文演说第一名。程开甲出色的英语能力,为他日后出国留学奠定了扎实的语言基础。

秀州中学图书馆有许多名人传记,伽利略、牛顿、爱因斯坦、詹天佑等中外科学家的传记,他都借来阅读。这些书增长了他的知识,增强了他的责任感和使命感。这些科学家追求真理、热爱祖国的精神,执着创新和不倦研究的品格深深地影响了程开甲,他渐渐萌生了当科学家的远大理想。


在颠沛流离中完成学业

1937年程开甲中学毕业时正赶上“七七事变”,日本开始全面侵华,中华民族面临生死存亡的关键时刻。

程开甲有自己的考虑,他认定要救国,先得有本事;要有本事,先得上大学。他同时报考了交通大学机械系和浙江大学物理系,考试是在上海外国租界的考场完成的,他一辈子都没忘记这件事。

因成绩优异,他同时被两所大学录取。因浙江大学有“公费生”奖励,最终他选择去浙江大学。

开学不久,上海沦陷,杭州岌岌可危,以至于浙江大学不得不搬迁,甚至在接下来的四年里一共搬迁了六次:杭州—建德—吉安—泰和—宜山—遵义—湄潭。在宜山时,日军以浙江大学为目标,出动18架飞机,投下118枚炸弹狂轰滥炸,学校损失惨重。就这样,程开甲在流亡中读完四年大学。

读大学的这四年,有几个人对他产生了重要的影响。校长竺可桢,物理系教授束星北和王淦昌,数学系教授陈建功和苏步青。

教育界有句至理名言:“一个好校长,就是一所好学校。”竺可桢就是这样的好校长。1939年2月,程开甲听了校长竺可桢题为《求是精神与牺牲精神》的著名演讲,思想受到强烈震撼。再联想到高中时读的巴斯德传记,他进一步认识到科学技术造福国家、民族的伟大力量。

凭借一张力学答卷,程开甲进入了束星北的视线。当时的考题:“太阳吸引月亮的力比地球吸引月亮的力要大得多,为什么月亮还跟着地球跑呢?”出完试卷,束星北笑了,笑中带着几分得意。批阅完试卷,束星北又笑了,笑中带了几分满意。这是因为全班学生中有两个人把他的这道考题破解了,其中一个就是程开甲。程开甲用牛顿力学的原理计算出在太阳的作用下,地球与月亮间的相对加速度要比太阳与月亮间的相对加速度大得多,所以月亮只能绕着地球转。从此,束星北对他刮目相看。程开甲读大学三年级时,束星北讲授狭义相对论,刚开始听课的人很多,可学着学着,就只剩下程开甲一人了。束星北干脆将教学形式改为研讨式,师生两人相对而坐,面对面教学、研讨,被同学们称作“真正的相对论”。正是这门课程和这种别开生面的“相对论”,让程开甲受益一生。1941年,程开甲在束星北的指导下,完成了他的毕业论文《相对论的STARK效应》,获得老师们的一致好评。

从王淦昌教授那里,程开甲学到了搞科学研究的两条诀窍:一条是紧跟前沿,另一条是抓住问题,扭住不放。1940年王淦昌讲授原子核物理,当讲到核裂变时,他预测:“如果可控的核裂变链式反应能够建立,人类将进入一个新的时代。”这是程开甲第一次接触原子核方面的知识。没想到二十年后,程开甲就干了这一行。

因对数学的喜爱,大学四年中,程开甲选修了数学系的许多课程,特别是陈建功、苏步青两位教授的课,使他受益匪浅。大学三年级,程开甲听陈建功讲授复变函数论时受到启发,常向他请教一些别人提不出的问题,陈建功每次都耐心予以解答。后来,程开甲撰写了论文《根据黎曼基本定理推导保角变换面积的极小》,陈建功不由自主地赞叹:“没想到,这小子还真的有这个能耐了!”多年后,这篇文章被苏联斯米尔诺夫所著《高等数学教程》全文引用。

程开甲的大学生活在颠沛流离中度过,可他又是极其幸运的,遇到了几位学界名师,这对他以后的求学和研究生涯产生了深远的影响。


 与诺贝尔奖擦肩而过

1941年,程开甲大学毕业后留校任教。他边工作边坚持学习研究,并开始钻研相对论和基本粒子。1942年至1946年,浙江大学理学院在湄潭办学四年,创造了一段学术辉煌。在浓厚的学术氛围中,程开甲的思维异常活跃。

束星北专于狭义相对论的研究,受其启发,程开甲完成并发表了《用等价原理计算水星近日点移动》。他在量子力学和相对论的基础上,用正则运动方程导出物理学权威狄拉克提出的狄拉克方程,完成《对自由粒子的狄拉克方程推导》,后来这一成果由狄拉克本人推荐发表于剑桥大学的《剑桥哲学杂志》。这些研究成果都影响着他的未来。


第一颗原子弹爆炸零时,在主控站(左2程开甲、左4忻贤杰).jpg

第一颗原子弹爆炸零时,在主控站(左2程开甲、左4忻贤杰)


1944年,原子核物理正处在物理学科发展的最前沿,浙江大学物理讨论班就这个问题引发的学术争鸣最多,其中β衰变是争鸣的问题之一。为了说明β衰变中的极弱作用,程开甲决心独立思考和研究,并撰写了论文《弱相互作用需要205个质子质量的介子》,这篇论文假定存在十分重的重介子传递弱作用,并计算出这一重介子的质量为205个质子的质量,作用距离很短。英国学者李约瑟亲自对其修改送狄拉克教授,然而狄拉克教授的“目前基本粒子太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”的回信使文章终未发表,这也成为一件憾事。更令人遗憾的是,二十世纪七十年代的一个实验不但证实了重介子的存在,而且测得的重介子质量与程开甲当年的计算值基本一致,这个实验结果获得了1979年度的诺贝尔物理学奖。程开甲的研究就这样与诺贝尔奖擦肩而过。

直到晚年,程开甲还念念不忘这桩学术憾事,并坦言因为自己没有坚持,造成学术上的遗憾,这是自己的错误。


留学英国

1945年,在李约瑟的推荐下,程开甲得到英国文化委员会的资助,有了出国留学的机会。

1946年8月,他来到英国,被安排到爱丁堡大学学习,师从玻恩教授。玻恩有“物理学家中的物理学家”的称号,是量子力学的奠基人之一,在点阵力学、量子力学甚至化学领域都有卓越的贡献,并由此获得了诺贝尔物理学奖。玻恩是一个在学术上很开放、很包容的人,第一次见面,他就给程开甲订下学习制度:每天上午或下午到他的办公室,在二十分钟内可以与他自由交谈、提出问题,他欢迎就学术问题进行争论,鼓励畅所欲言,这一学习制度持续了整整四年。

成为玻恩的学生,是程开甲人生道路上的又一次幸运,也使他在科学研究的道路上又上了一级台阶。程开甲不但学到了许多先进的知识,了解了不同学派的不同观点,而且结识了许多世界级的大物理学家,如海特勒、狄拉克、薛定谔等。

1946年底,爱丁堡大学举办了两次超导实验讲座,程开甲对超导问题产生了浓厚的兴趣,进而确立了自己的研究方向。

程开甲将周期表中的元素分为超导元素和不超导元素,发现了超导元素的分布规律。他对超导问题的研究从此一发而不可收。在爱丁堡大学,他完成了三篇超导研究论文,先后单独或与玻恩共同发表在英国的《自然》杂志上。在这些论文中,程开甲和玻恩创造性地提出了他们对超导问题的看法,共同建立了“程—玻恩”超导电性双带理论及其模型。在超导上的研究成果,使程开甲获得了博士学位。

1948年,瑞士苏黎世大学召开低温超导国际学术会议,参加大会的还有海森堡,他是玻恩的学生,当时已经是物理学界响当当的权威。程开甲与海森堡的观点针锋相对,两人进行了激烈的争论。海森堡是德国人,争吵激烈时,嘴里经常会蹦出一些德文。程开甲不但英文水平高,德文也很流利。海森堡说德文时,程开甲不仅听得懂,而且能用德文应战,非常热闹。大会主席、著名物理学家泡利觉得十分有趣,主动提出:“你们争论,我来当裁判。”程开甲与海森堡吵了很久,公说公有理,婆说婆有理,泡利实在难以裁决,就说:“你们师兄弟吵架,这裁判我当不了,还是请你们的导师来吧!”

会议结束后,程开甲向未能参会的导师详细汇报了参加会议的情况。玻恩显得格外高兴,有时对双方的观点进行评议,有时则发出朗朗的笑声,为他们精彩的争辩叫好。在这次谈话中,玻恩向程开甲讲述了爱因斯坦“离经叛道”的科学经历,以及他取得科学研究成果的秘籍。“离经叛道”是爱因斯坦说自己的,不过这是科学巨匠们的一个共性,自己不迷信权威,也反对别人把自己当成权威。


回家去!回祖国去!

程开甲虽然离开了硝烟弥漫、多灾多难的祖国,但在英国感受到的并不全是友好。

刚到英国,他为租房吃了不少苦头,受了很多白眼。有的房东明明有空房,却不租给中国人,好不容易找到愿意租的,又不肯将好房间租给他,多给租金也不行。

有一次坐电车,他听到两个英国人交谈:“最讨厌奶油面孔的人。”当时车上只有程开甲一个黄种人。还有一次去海滩游泳,几个中国留学生一下水,几个英国人就指着他们说:“你们一群人把水弄脏了。”更令人愤怒的是,一次有个英国人当面问他:“你喜不喜欢猴子?”在英文中,喜欢和像是同一个词,Like,其实也就是在问他像不像猴子?这是在用双关语侮辱人,令人气愤。来自一个积贫积弱的国家,连尊严都不配拥有,这些经历深深地刺痛了程开甲。

1948年,程开甲被授予爱丁堡大学博士学位。在玻恩的推荐下,英国皇家化学工业研究所以年薪750英镑的优厚待遇聘请程开甲担任研究员。第一次领到薪水时,程开甲首先想到的,就是坚定支持他出国留学、独自在国内抚养两个孩子的夫人高耀珊。他来到商店,挑选了一件皮大衣。当他把支票递过去结账时,老板蔑视地打量他,根本不相信黄皮肤的中国人能买得起他店里的商品,还专门打电话向银行查询。银行职员告知,程开甲是英国皇家化学工业研究所的研究员,老板才将大衣递给他。

这件事,再一次刺痛了程开甲的自尊心,“中国人在国外没有地位,人家根本瞧不起你,再努力,最多也只能是一个二等公民的科学家。”

1949年4月,又一件事深深地影响了程开甲。他在观看电影新闻片时看到关于“紫石英号”事件的报道,中国人敢于向英国军舰开炮,击伤英国军舰“紫石英”号,使他第一次有出口气的感觉。

程开甲想到自己的大学入学考试是在上海的租界参加的;想到在宜山时,学校被十几架日本飞机投下上百枚炸弹狂轰滥炸;想到从湄潭回吴江时,因大片国土沦陷,不能顺江而下,而是绕道香港的艰难险阻;想到此行科学报国的初心……此时此刻,他走在大街上,把腰杆挺得直直的。他看到了中华民族的希望,看到了祖国的希望,在他内心深处,水到渠成般下定了决心:回家去!回祖国去!

回国前的一段时间,他一直泡在书店和图书馆,买了许多固体物理、金属物理方面的书籍和资料。他想新中国刚成立,百废待兴,钢铁、材料一定很缺,这方面的知识和资料,国内一定非常需要。

1950年8月,伴着那句“不看今天,我们看今后”的豪言壮语,他婉拒了导师玻恩的大力挽留,回到了祖国,开启了他报效祖国的人生之旅。

回到祖国后的十年,他先是在浙江大学物理系任副教授,1952年高等院校院系大调整时,他去了南京大学,先后领导创建南京大学金属物理研究组和南京大学核物理专业,为南京大学的发展作出了重要贡献。


第一颗原子弹

1945年,美国人在日本的广岛和长崎投下两枚原子弹,从此世界进入“核时代”。美国也在原子弹的威力中感受到了核武器带来的“好处”,越发膨胀起来。在朝鲜战场的美军节节败退之时,美国总统杜鲁门就公开表示:“如果朝鲜的形势难以控制的话,我军的战场最高指挥员将负责对核武器的使用。”之后,苏联、英国等国也相继拥有了核武器,新中国接二连三地受到核威胁、核讹诈。


1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸产生的蘑菇云.jpg

1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸产生的蘑菇云


在此情况下,党中央、中央军委通过了中国的核决策。刚开始还有苏联的帮助,但1959年6月,苏联政府片面撕毁中苏两国签订的关于国防新技术的协定,撤回向中国提供的原子弹样品和生产原子弹的技术资料。1960年6月布加勒斯特会议以后,更是单方面撕毁全部合同,直接撤走了全部在华专家。

就是在这个夏天,程开甲的名字进入了“绝密档案”,他调入二机部第九研究所担任副所长。后来,他才得知是要研制原子弹。

中国在研制原子弹初期遇到的困难,是今人无法想象的。1960年,二机部多次指示:“我们的事业,完全由我们自己来干,必须抛弃一切依赖思想。”程开甲分管材料状态方程的理论研究和爆轰物理研究两方面。

那段时间,程开甲没日没夜地思考和计算,满脑子装的除了公式,就是数据。有一次排队买饭,他把一张饭票递给打饭的师傅,说:“我给你这个数据,你验算一下。”弄得师傅莫名其妙。排在后面的邓稼先拍着程开甲的肩膀提醒说:“程教授,这儿是饭堂。”程开甲这才反应过来。可没过多久,邓稼先看到他刚往嘴里扒了两口饭,就把筷子倒过来,蘸着碗里的菜汤,在桌子上写出一个公式……

经过半年的艰苦努力,程开甲终于采用合理的TFD模型,估算出原子弹爆炸时弹心的压力和温度,即引爆原子弹的冲击聚焦条件,为原子弹的总体力学设计提供了依据。

1962年,国家提出了“两年规划”,即争取在1964年,最迟在1965年上半年,爆炸我国的第一颗原子弹。程开甲奉命组建核试验技术研究所,面对“两年规划”的紧迫性,他又一次为了国家的需求,改变自己的专业方向,转入一个全新的研究领域——核试验技术。为了核试验,他进入被称为“死亡之海”的新疆罗布泊,进入了长达二十多年的“罗布泊时间”。

1962年10月,程开甲正式成为中国第一颗原子弹爆炸试验的最高技术负责人。他一开始就用战略思维和前瞻性眼光,提出组建一个有强大研究能力、能适应核武器未来发展需要的核试验技术研究单位,而不仅仅是一个核试验技术部。面对我国第一颗原子弹的爆炸方式,有空爆、塔爆等不同观点,经过大家的认真分析和研究,并根据原子弹的设计参数,最后程开甲提出采用静态方式,将原子弹放在高102米的铁塔上进行爆炸实验。

1963年夏天,在程开甲的组织和指挥下,我国第一颗原子弹爆炸试验的理论准备、技术准备已基本就绪。接下来,便是去罗布泊实地考察,与核试验基地的同志一道,把原子弹爆心的位置以及工程施工时的一系列技术问题敲定下来。在四五天的考察过程中,程开甲格外忙碌。

第一次见面,第一任核试验基地司令员张蕴钰就对程开甲说:“原子弹响不响是你的事,其他的,都是我的事。”他表达出对程开甲的绝对信任和坚定支持,两人由此建立了深厚的友谊。

经过一年多的全国大会战、大公关,在我国第一颗原子弹爆炸试验“零”时到来前,程开甲组织指挥的研究项目全部圆满完成,向党和国家献上了三份厚礼:有高度预见性和创造性的、切实可行的试验方案;有定量分析的核爆炸效应图像;独立自主研制的、性能稳定可靠的1700多台(套)测试、取样、控制仪器设备。

最终,爆炸“零”时定于1964年10月16日15时。

15日晚上,程开甲彻夜未眠。16日一早,天刚亮,他就披衣起床,走出帐篷,观测天气。

“零”时准时到来,随着一声爆响,蘑菇云直冲云霄。“我们成功啦,原子弹爆炸成功啦!”

当晚,周恩来总理在北京人民大会堂郑重地向外界宣布:“在我国西部地区爆炸了一颗原子弹,中国成功进行了第一次核试验!”举国上下一片欢腾,核试验厂区更是一片狂欢的景象。


最大的幸福

程开甲总是忘我地工作,有一次,试验准备工作一切就绪,他和基地司令员一起去向周总理汇报。周总理询问得很细致,程开甲对答如流,各种数据如数家珍,临近汇报完毕,周总理关切地问了一句:“程开甲同志,你今年多大年龄?”程开甲突然愣住了,想了半天,很长时间没有回答出周总理的提问。一个能把圆周率记住六十多位数的人,居然记不住自己的年龄了。

几十年来,程开甲设计出中国第一个具有创造性和准确性的核试验方案,确保了首次核试验任务的圆满完成。他还成功设计并主持了包括首次原子弹、氢弹、导弹核武器,平洞、竖井和增强型原子弹在内的几十次试验,是中国指挥核试验次数最多的科学家。除了科学家的身份之外,程开甲也是一名军人,人们称他为“核司令”。1984年,程开甲调回北京,担任国防科工委科技委常任委员,从此,程开甲的科学人生翻开了新的一页。

程开甲的一生是创新、拼搏,奉献的一生。为了祖国,他一生中多次转专业,变换工作。从大学毕业后研究相对论和基本粒子到留学英国时研究超导电性双带理论,从归国后的固体物理学到金属物理学,再到核武器理论研究、核武器试验技术等,每一次都是从零开始。全新的开始,也就意味着全新的挑战。

在这背后默默付出的,是他的爱人高耀珊和孩子们。他们两人的婚姻是中国传统式婚姻,妻子高耀珊文化程度不高,虽然在事业上不能直接帮助程开甲,但她能吃苦、很贤惠,把程开甲当作自己的“天”和“地”,在生活上对他照顾得无微不至。程开甲参加核试验后,高耀珊带着孩子们放弃大城市的生活,把家从北京搬到新疆,与他一起在戈壁滩生活,从而使程开甲能将全部精力投入到中国的核试验事业当中。

程开甲为祖国奉献了自己的一生,祖国当然也会永远记得他的付出。1999年他被国家授予“两弹一星”功勋奖章,2013年荣获国家最高科学技术奖,2017年被授予“八一勋章”……中国科学院院士、“两弹一星”功勋奖章、国家最高科学技术奖、“八一勋章”、“改革先锋”、“人民科学家”国家荣誉称号,迄今为止,同时获得这六项国家至高荣誉的,只有程开甲一人。对于取得这些荣誉,程开甲有自己的看法:“我只是代表,功劳是大家的。”

回望百年人生,程开甲说:“我这辈子最大的幸福,就是自己所做的一切,都和祖国紧紧地联系在一起”。

(李进,青岛市军事历史研究者。)