在真正的伟大面前,一切赞美之词都显得黯然失色于敏诞生以及发挥的作用,不管用怎样的伟大来形容都不为过,堪称20世纪最大的天佑中华之一!于敏这个名字用来回答有哪些国士无双也是完全切题的,但我还是觉得这个名字应当是与国家和民族放在一起,只要我们的国家和民族还存在,这个名字就应该被顶礼膜拜,这个名字就该当与日月同辉! 这个名字第一次为人所知是因为两弹一星功勋奖章,这是共和国给予国家功臣的最高嘉奖,一共23位科学家,任何一位都功高盖世都是各领域的泰山北斗,与核武器相关的包括于敏一共9位,说句政治不正确的话吧,于敏对于核武器的贡献大于另外八位功勋科学家(邓稼先王淦昌彭桓武朱光亚程开甲周光召钱三强陈能宽)之和!不过考虑到科学研究很大程度上不能够线性叠加,或许不尽准确,但我只是想陈述一个事实,一个主流媒体的八股文无法言说的事实,丝毫没有贬低其他科学家的意思。
在不涉及保密的情况下,请容我通过工作中接触过的所知的把这个事实稍稍来展开一下,也请容我怀着无比崇敬的心情来说说于敏究竟是一个怎样的神!拥有这个神对于国家和民族又是怎样的大幸! 于敏最为人所知的称号是所谓的氢弹之父,曾经我还看到有人质疑说夸张和过誉,其实如果仅仅是氢弹之父这一个头衔,最多也只是能把于敏的功勋概括了不到五分之一! 氢弹三要素是材料原理构型,现在媒体上宣传的氢弹突破,也就是于敏领衔突破的原理和构型,而被媒体们忽略的材料关也是于敏突破的! 1960年,于敏被调进轻核理论小组,做一些预先研究,由于西方的严密的技术封锁,当时尚不知氘氘聚变、氘氚聚变和氚氚聚变哪种核反应适合应用于氢弹,由于氘的提取非常昂贵,而氚的制备只能依靠核反应堆,都是极为稀缺获取困难的材料,价值远超等量的黄金。
美国人的方法是,修建海水提纯氘工厂,提取出氘,再用反应堆造出氚,然后做氚靶和氚束加速器进行打靶实验来测量,这是最自然不过的步骤了,但对于中国几乎为零的工业基础来说,连最基本的电力供应都没有,这就还需要修发电站,有了发电站,还要修铁路运煤炭给电站,等这一切都造好完成,多少年都过去了! 轻核反应的截面完全是一个实验参数,也绕不过去,怎么办,要做饭难道不用米?大神就这样第一次登场了,于敏当然没有条件做试验,只能用理论方法,于敏并没有直接计算各个轻核反应的反应截面,而是用一种巧妙的方法计算出所有轻核反应的反应截面的上限,从而否定了氚氚反应,确立了氘氚反应的技术路线,大神之所以是大神,就是仅用了一支笔加草稿纸就顶替了数十万人去建工厂做实验,毫不夸张地说,光这一项成果让中国少走的弯路至少让氢弹提前五年! 1964年10月原子弹爆炸成功之后,理论部氢弹原理攻关被分为三个小组,分别由于敏、黄祖洽和周光召领衔,由于一开始研究处处碰壁,几乎无法继续进行,不得已根据形势需要,把主要任务转变为尽快研制出一颗一吨重100万吨爆炸当量的加强型原子弹,被称为1100计划。
由于当时中科院只有一台计算机,无奈之下于敏小组于1965年9月远赴上海华东计算所,那里拥有全中国另外一台计算机,开始了中国核武器发展历史上最著名的“百日会战”。
这里摘抄一段当事者的回忆:1965 年9 月,理论部决定由于敏副主任率领13 研究室的一部分研究人员到上海华东计算技术研究所出差,利用该所的J501 计算机(运算速度为每秒5 万次),完成加强型核航弹的优化设计任务。
邓稼先主任要求去上海出差的人员在国庆节前赶到上海,以便利用华东计算技术研究所国庆节假日期间空出的全部机时,集中突击。
4 个组的科研人员和为数不多的科研辅助人员共50 多人参加此次任务。
9 月27 日,队伍抵达上海。
创造历史的“百日会战”开始了。
那时的计算机性能不稳定,机时又很宝贵,一碰到机器跳动,算出来的结果就不对,就会前功尽弃,浪费很多机时。
解决的办法是,每隔一段时间就把计算结果存在计算机的磁鼓里,一旦机器跳动,就把存在磁鼓里的前一时刻的计算结果取出来作为初始条件由计算机重新计算,叫做“取鼓重做”,用这个办法来减少机时损失。
但这样一来,机器就离不开人,机器24 小时工作,人也要在一旁睁大眼睛,看着纸带上打印出来的计算结果。
那时物理工作者与数学工作者混合编组,一起到计算机房算题,数学工作者负责把磁带里的程序输送到机器里,并时刻关注程序的运行情况,物理工作者则负责监视打印机打印出来的计算结果是否合理,发现问题及时解决。
于敏在计算机房和宿舍里,埋头于输出纸带卷中仔细分析计算结果。
他从众多的计算模型中挑出三个用不同核材料设计的模型,进行了深入细致的系统分析。
于敏发现在加强型原子弹中,聚变材料虽然能起到加强原子弹威力的作用,但对于加强弹中聚变材料自持燃烧,这种加强作用是远远不够的:“这不是个量变到质变可以解决的问题,因为技术途径不对”。
“这是个大科学工程,必须要凝聚大家的共识,依靠大家群策群力,共同完成。
我就想着把在原子能研究所探索氢弹机理时积累下来的氢弹物理知识,结合眼前加强弹优化设计的实践给大家做系列报告。
”10 月13 日,于敏开始了他在上海持续约两周的一系列报告的第一讲。
他从炸药起爆开始,将加强弹的全过程分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段,并对其中每一阶段进行分析。
通过这样的学术报告,大家对加强弹的物理过程有了进一步的认识。
通过系列报告,于敏也进一步理清了思路,加强弹中“火球内的能量释放率干不过能量损耗率,差了几倍”在如此巨大赤字的压力下,火球温度焉能不每况愈下呢?当然找不到“点火点”。
“这不是提高炸药能量利用率能解决的问题,利用率提的再高也是远远不够,只有利用原子能,并且把它作为驱动力,进行内爆压缩”。
于敏紧紧抓住问题的关键,反复思考如何合理利用原子能压缩热核装置,包括如何选用性能合适的材料,采取什么样的构形,才能促进起好作用的物理因素,抑制起破坏作用的物理因素?随着物理实质把握下的剥茧抽丝,氢弹构型的方向越来越清晰,新的构型开始浮现在于敏的思考中。
于敏将新构型可能存在的影响因素梳理成6 个问题。
于敏就这6 个方面的问题给大家做报告,对这些过程做了详细的物理分解,对可能出现的现象作了具体的分析,引起了大家热烈的讨论。
他又将初级能量传输过程分解为三个阶段,随后将三个阶段的物理现象凝练成20多个具体问题,进行物理分析。
10 月29 日晚饭后,于敏和研究室副主任蔡少辉在住地附近田间小道上散步,以得到短暂的身心放松。
当他俩谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时,于敏直截了当地谈到加强型核装置的构形不利于热核材料的压缩和燃烧。
接着,于敏向蔡少辉详细地谈了他几天几夜以来苦苦思索出的想法。
蔡少辉被于敏的崭新思维所吸引,也被于敏所列举的无可辩驳的论据所折服,并马上说:“那我们就马上动手干吧!”于敏说:“可以先计算两个模型看看。
其中的一个会比较理想……另一个则比较接近实际……”显然,这是于敏经过深思熟虑后想要走的关键两步。
回到住处后,蔡少辉立即向研究室主任孙和生讲了于敏的想法。
孙和生听后表示十分支持。
当即找到物理小组的副组长孟昭利一起商量落实。
新模型试算结果,当量和聚变燃耗果然大幅度提高,达到了自持“点火”燃烧。
兴奋之余,临时又加算了一个材料比例不同的模型。
结果也不坏。
隔天,另一个模型的计算也取得了完美的结果。
至此,两类共三个模型的计算结果表明,只要能驾驭原子弹的能量,我们就能设计出百万吨级的氢弹!华东计算技术研究所主楼五层东侧大教室里,全体出差人员安静地围坐在大黑板前。
蔡少辉简略地介绍了上述两类三个模型的计算结果和特点。
黑板上列出的数据立即引起台下一片热烈的议论。
于敏接着登上讲台给大家做学术报告。
他首先向大家介绍新模型的设计思想。
他说“过去大家都很重视对原子弹的压缩,现在看来,热核材料压缩更重要!”接着他列举了最近算的一个理想模型的结果。
年轻同志从纸带里看不出来的东西,经过于敏一分析就变成了活的知识,透过现象触及到了事物的本质,一条条规律被归纳出来了,就这样通过把基础理论与计算机实验的结合,深化了对规律的认识,找到了问题的关键,明确了充分进行热核反应的条件。
这篇回忆文章一开始仅仅在九院内部发表,后来经过了政治部保密部的层层把关,发表在公开刊物上,作者是九所的老人,也是百日会战时于敏小组的成员之一,作者的措辞用句显然已经非常克制了,因为九院有个不成文的原则就是无比强调集体智慧,但不管再怎样刻意平淡都无法否认一个最显而易见的基本事实——那就是氢弹原理基本上是于敏一个人拍脑袋想出来的!不管宣传部门用多么宏大的春秋笔法来刻画出多么伟岸的群像,进行多么煽情的描摹,背后的事实就这么简单粗暴! 从1965年11月突破原理和构型,到1966年12月28日的氢弹原理试验(塔爆,12.2万吨,从材料原理构型是百分之百的氢弹)只有一年左右,到1967年6月17日试爆武器级的330万吨空投氢弹,这个速度远远超越了其他四个核大国。
用一台每秒五万次的打孔计算机(最初只分配给于敏小组百分之五的上机时间),于敏面对的是非线性非平衡态复杂偏微分,极端条件下极短时间内多种辐射扩散多群粒子输运加宏观运动的多重尺度重耦合的顶级难题,他善于用大量的近似和粗估准确的抓住主要矛盾,舍弃一些次要因素,比如在计算过程中用将二维问题近似为一维问题,在能量传输过程中忽略了伽马光子等,用扩散方程替代输运方程,在辐射扩散时忽略宏观运动等等…从而在近乎原始的计算条件下完成了纷繁复杂难于登天的氢弹原理全部的理论计算,这个计算有多难?美国能源部2002年提出到2020年要发展出百亿亿次(10的18次方)超级计算机也就是E级计算来进行核武器的数值模拟,这也是目前各大国争夺的一个技术制高点,对比一下1000000000000000000次和每秒50000次计算机,差多少个0可以自行感受一下…要知道物理上的近似和粗估是最考验一个人对物理本质的洞察力认知水平的,哪些量和参数可以舍弃,哪些又发挥主要作用,这不是凭空武断的,于敏凭借的是在几乎所有的专业领域都有着深不可测的理论功底,如果按照学科专业来凭院士,于敏起码能在十几个专业学科分别评上院士,在偏微分方程理论、计算数学、爆轰物理、冲击波物理、高压物理、原子核物理、中子物理、强场物理、等离子体物理、凝聚态物理、统计物理、状态方程、输运理论、辐射流体力学这些在核武器理论研究中横跨数学物理的专业领域随便单独拎出来一个都够评上院士,还不算由他本人开创的聚变物理、激光等离子体物理、冕区物理、X光激光以及核试验物理诊断等学科,不可思议的是这些知识都在一个人的大脑里交织排列、融会贯通发生出奇妙的反应,生成出旁人不可能想到的创造性思路和方法!有人说于敏突破氢弹原理是灵感闪现,就算是,这些灵感要厚植于多么精深的知识土壤中啊,背后要有多少个夜以继日夙夜忧叹的衣带渐宽,才换来蓦然回首却在灯火阑珊的那一刻迸发!七十年代末,另外四个核大国在突飞猛进,陆续研制出第二代小型化的核武器,比威力实战性大幅度提高,在身后的印度以色列也纷纷迈进了核门槛…九院则陷入空前的混乱状态,那些柱石一样的重量级科学家全部出走,九所作为理论部损失最为惨重,曾经的八大主任离开六人,七百多科研人员只剩下三百人,流失了一大半,仅流失的骨干就够再重建一个九所!一边是改革开放的冲击,一边是文化大革命的延误,我们再次落后的很远!在这种的地狱级的艰难情况下,于敏以鞠躬尽瘁死而后已的责任感和使命感以惊天地泣鬼神的万般勇气几乎凭借一己之力在至暗时刻独木撑起了整个核武器事业,在最紧要的关头力挽狂澜于既倒,他审慎地选择技术途径,独立探索出中子弹以及第二代核武器原理,中子弹是特殊类型核武器,而第二代核武器又是完全不同于氢弹的小型化核武器,材料原理构型均发生了完全的变化,技术难度上又提升了一个数量级,武器动作中的每一步都为下一步反应提供条件,一步失效则后续步骤全部失效,每一步都堪称悬崖,随时可能坠入深渊导致完全失败!如何在技术先进的前提下规划出可行路线,是一个无比艰巨的挑战!在泰山压顶的重担下,于敏带领人迎难而上,直接啃最硬的骨头,从规划第二代核武器发展的技术路线,到提出核试验方案,再到每一次核试验取得的浩如烟海的数据中总结出物理图像和动作过程,来验证理论模型的正确性,并在关键环节加大设计裕量,确保了可靠性,除他一人之外,九院再没有一个人敢对核武器全物理过程作出确定性的论断,要知道九院当时几乎囊括了中国最顶尖的科学家,王淦昌彭桓武程开甲周光召都是可以获得诺贝尔奖的科学家,他们都可以离开九院,唯有于敏不能。
从七十年代后期的技术探索,到整个八十年代的奋力攻关,再到九十年代初的加快核试验,二十次核爆在西北荒漠的地下不断震颤,新原理初级、高比威力次级、中子弹、新形状初级、安全型初级依次研制成功,完成了多次跨越。
这背后的理论总负责人都是这位当时已年过六旬的老人。
如果说中国核武器一共有六次突破,那么其中五次都是于敏领衔,一个人吊打了美苏英法四大国的五代科学家!最终的事实大家都清楚了,中国用最少的核试验次数突破了二代小型化核武器,取得了一次试验多方收益的巨大成果,拿到了应有的数据,技术上没有走任何弯路,以美国几十分之一的核试验次数和百分之一的投入达到了和美国同一技术水平,为转入实验室模拟提供了支撑,赶上了禁核试的末班车。
这个末班车到底有多急迫?1996年7月29日进行了最后两次核试验,晚间确认拿到数据,7月30日中国政府就宣布加入全面禁核试条约,最后关头真的是按天甚至按小时在算!在美国人得知1992年9月25日试爆的新型核武器的试验数据后惊掉了下巴,考克斯报告李文和案随即而出,在美国人看来,如果中国不从洛斯阿拉莫斯偷取w88的技术,那么取得这样的成果完全是无解的,美国人这么想其实并非盲目自大和被迫害妄想症,而是因为美国才是踏踏实实进行1054次核试验,一步一个脚印走完核武器研制发展全过程的选手,中国是阶跃型的选手,走一步跳三步,一跳上一个台阶,而于敏就是让这一切事实合理化的外挂的作弊器,就是这么不讲道理的存在!可以毫不夸张的说如果没有于敏,中国的核武器也就是略强于朝鲜印度的水平,永远不可能成为五个核大国之一!两万吨和千万吨的威力永远不可能等价在天平的两端!以第一完成人获得三次国家科技进步特等奖也注定是前无古人后无来者!当2014年于敏获得国家最高科技奖时,则是这个奖的荣耀!一枚共和国勋章怎抵得过贡献之万一!从历史的视角看,于敏和他创造的核保护伞护佑着中华民族千秋万代的发展空间,永远的杜绝了华夏大地再被大规模入侵再遭铁蹄蹂躏的惨祸,可以毫不夸张的说,纵观人类万千年的历史,从来没有如此多的人被一个人这样的保护着!以科学的眼光看,他解决的极端条件下顶级的科学难题由于高度保密的原因可能永远无法被人知晓,原谅我的物理水平之低下,语言能力之贫乏无法描述其中的艰难和奥秘,也许一百年之后核武器消失了,随便买本物理书就可以看到于敏当年的工作,或许到了那个时候才能够理解这究竟是怎样智慧的一个伟大的人! 1967年6月17日试爆的330万吨空投氢弹1976年11月17日试爆的最大威力氢弹依旧是守护中华民族的末日决战武器于敏对于核武器的贡献早已是功在当代,他的另一项主要研究更有可能利在千秋!于敏从上世纪七十年代开创了惯性约束可控热核聚变的发展道路,这是人类对于核能的终极利用,相比于托卡马克磁环约束聚变永远还有五十年的应用时间,惯性约束或许可能优先一步取得热核点火。
惯性约束主要利用强激光照射高Z材料组成的黑腔产生X射线,X射线驱动靶丸内爆实现聚变。
在驱动过程中,激光能量被黑腔内壁吸收,腔壁升温、电离,同时辐射出大量X射线。
利用这些X射线驱动内爆靶球,压缩聚变燃料使其到达点火和自维持燃料条件。
美国投入了数百亿美元的NIF装置(国家点火装置)在2011年点火失败,而按照于老的思路设计的埙形的多孔黑腔靶段比美国人圆柱形的设计更加优异,待我国的光束更多的神光装置建造完毕后,或许可以先于美国完成人类第一次可控聚变点火,如果真到了这一步,那于老操控的神火应该足以和华夏始祖燧人氏相比肩了!激光惯性约束聚变的靶丸九院里面关于于老的传奇很多,他老人家没有在国外留学的经历,但英语很好,在87年以清华大学教授的身份访问过美国洛斯阿拉莫斯,然后每一个交流过的美国科学家都震惊于哪里冒出来一个物理基础如此好的人,怎么从来没发过什么文章。
又比如法国CEA的科学家来交流,法国人在上面讲,于老在下面眯着眼拿着铅笔随便的写写划划,没几下就把法国人要讲的结论算出来了,纸条递上去法国人瞬间不讲了,用见到上帝的眼光看着老爷子…就是这样的一个智慧碾压一切,几乎到神挡杀神佛挡杀佛程度的老人,晚年对自己的评价竟然是我动手比较笨,动脑子还可以…何祚庥院士在1960年代轻核小组时和于老共事过,他的原话是我的理论物理水平太低了,最多只能算是个高水平的旁观者,关键问题都是于敏解决的,我们是球场上传球的人,而于敏是临门一脚的人。
何祚庥院士在七十年代末曾写过一篇关于氢弹的文章,里面提到很多细节,而于老当时怕泄密,担心一些细节会给印度人以启发,就压着没让发表,大概近两年才发表,当时预估印度能在原子弹爆炸六年后突破氢弹,结果到现在四十多年过去了,印度的氢弹还不知道在哪里…说一句大逆不道的话,我其实觉得于老逝世后应该和爱因斯坦一样把他老人家的大脑保留下来供脑科学研究之用(绝不敢对他老人家有丝毫不敬),这是智慧绝不亚于爱因斯坦的大脑,他老人家仙逝当真是国倾一角!感受一下怎样的数据量能被称作是浩如烟海他老人家仙逝后在一本教材里发现了一张字条,睹物思人,无限追思我觉得有必要澄清几个问题,首先于敏构型其实只是广大网友自己起的名字,九院内部从来没有用过这个名称,于敏构型优于T-U构型的说法则是不科学的,即便是于敏六十年代的成果也在绝密室陈放着,绝密·长期的封印意味着永无解密之日,相信美国也一样,没有人同时知道T-U构型和于敏构型,更无从比较优劣,但一般来认为两种构型差不多;其次所谓的只有中国有氢弹,其他核大国都没有的论调则完全是荒谬的,事实上五个核大国都在一个比较短的时期内研制出了氢弹,中国的基础最差,但速度最快,效率最高,之后核大国的目标就都是核武器的小型化,提高比威力,也就是第二代核武器,第二代核武器是在氢弹基础上采用了新的材料和构型,因此第二代核武器已经不再称作氢弹,仅此而已。
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