核物理学巨人于敏：一个理论家对实验数据的独特见解

      转眼间，著名核物理学家、"两弹一星"元勋、国家最高科技奖得主于敏逝世已经五周年了。《赛先生》特发旧文，以纪念这位核物理学巨人。

      于敏少年成名，青年时期担纲重任，仅仅用时2年多研制出我国首颗氢弹，晚年却隐姓埋名28年，很少出现在公众视野。

      在诸多前辈物理学家的眼中，于敏志虑忠纯、做学问严谨敏锐、特别重视物理实验，留下了宝贵的学术精神遗产。

著名核物理学家于敏特别喜欢诸葛亮在《诫子书》中的格言：非宁静无以致远，视之为座右铭。这是于敏事业和人生的写照，他是真正躬身实践了这一点的。

“他拥有一个非常明确的志向，保持着一颗宁静的心，因而能排除干扰，由宁静达到精深。”中国工程院院士杜祥琬曾解读道。

这位“宁静”的物理学家，却在上世纪60年代共和国初创的艰难岁月里，一举打破封锁，揭开人类掌握的最高级别爆炸形式——氢弹研制的奥秘。

此后几乎“隐身”的于敏很少出现在公众视野中。2015年1月9日，他获得“国家最高科技奖”，历史再一次把这位中国氢弹研制的功勋推到了前台。

少年成名

于敏本性沉静好思，喜欢寻根问底。在耀华中学时期他逐渐形成了自己的思维模式和学习方法，善于薄书厚读，再由博而约，由厚而薄，融会贯通，得其精髓。他非常喜欢魏征谏唐太宗的两句话：“求木之长者，必固其根本；欲流之远者，必浚其泉源”，深知基础乃治学之根本。

中学时期的于敏

高中毕业前夕，父亲失业，于敏继续上学成了问题，幸得同学父亲惜才之心眷顾，帮助其获得启新公司资助。于敏1944年进入北京大学工学院电机系学习。后因酷爱更富创造性的物理学理论研究，辞去启新公司资助，转入北大理学院物理学习，凭着每月一袋白面的微薄奖学金，每天就着窝头咸菜，艰难地攻读自己钟爱的理论物理专业。

大学时期的于敏仍然延续了师友心目中的“学霸”形象，有一次全年级考近世代数，数学系成绩最好的同学也只得了60分，唯独于敏得了100分，老师和同学无不刮目相看。在学习讨论中，他常常见地独到，语惊四座。北大的教师说，多少年没有见到这样的学生了。在物理学中，他尤爱量子场论，并以此作为他攻读研究生的专业方向。

原子核研究理论的开创者

于敏大学毕业于1949年，成为新中国第一批北大毕业生。他继续留校攻读研究生兼任助教，先后师从张宗燧、胡宁两位先生。

胡宁则在美国师从理论物理学大师泡利（W.Pauli），强调物理图像和物理概念，同时还有极强的物理直觉。这让于敏在以后的研究中兼备数学之严谨与物理之灵感。不久他在胡宁的指导下完成了第一篇论文《核子非正常磁矩》。

1951年，于敏调入中国科学院近代物理研究所（后更名为原子能研究所）任助理研究员，在著名物理学家彭桓武麾下从事原子核理论研究。此时的于敏兴趣虽在量子场论，但当时的原子核物理研究是国家科学规划的重点，他听从领导的“希望”转换了理论研究的方向。

数年后，于敏在原子核相干结构、平均场独立粒子运动方面作出了为人瞩目的成果，他和合作者当时提出的原子核结构可以用玻色子近似的观念来逼近的思想，与核理论学界享有盛名的日本学者有马郎人的思想十分相似。彭桓武后来中谈到这段工作时说：“于敏的工作，完全是靠自己，没有老师。因为国内当时没有人会原子核理论。他是开创性的。”钱三强称赞于敏的工作“填补了我国原子核理论的空白”。

1958年，32岁的于敏和北京大学杨立铭教授在成都开办了原子核理论暑期讲习班，全国各地的许多大学和研究所的学员参加，他们的讲稿——署名“夏蓉”的《原子核理论讲义》就是于敏所作。1961年，这本书作为高校交流讲义出版，是国内第一部，也是20多年里唯一出版的一步原子核理论教材，是好几代学子学习原子核理论的必读书籍。

1960年7月，苏联突然照会中国政府，撤走在中国的全部1390名苏联专家。8月23日，在二机部系统工作的233名苏联专家，全部撤走回国，其中有的人还带走了重要的图纸资料，随后又停止供应一切技术设备和资料。

失去苏联的援助的中国，从此开始走上自主研发核武器的道路。时任二机部部长的刘杰、副部长钱三强考虑到氢弹比原子弹在科学技术上更复杂，做出预先研究氢弹的意见。但是，当时研制核武器的大本营二机部研究院，正是全力以赴地突破原子弹的关键时刻。为了不分散研究院的精力，氢弹的预先研究被安排在原子能研究所，增设“轻核反应装置理论探索组”（简称轻核理论组）。

1961年，35岁的于敏迎来了人生的又一次选择。自觉性格比较适合集体性不那么强、比较自由的基础研究工作的于敏经过思想斗争，答应了钱三强的请求，作为副组长领导和参加氢弹理论的预先研究工作。从此，于敏开始了自己的“隐形”生活，这一隐就是将近30年。

于敏在后来的回忆录中说：“这次变化，改变、决定了我的一生。三十年中，我一直深入实际，昼夜思虑，全力以赴。”在核武器理论研究领域，于敏保持一生的辛勤耕耘姿态，最终与一代优秀核物理学家一同成就了共和国初创时期实现“两弹一星”研制的一番伟业。

1984年于敏（右）与邓稼先在核试验基地

理论部的研讨会

1963年，九院理论部已经完成了第一颗原子弹的理论设计，随即转入氢弹的研制。当时的人们对于氢弹没有任何可以参考的信息，只是从美国到通俗小册子上知道，氢弹必须有一个原子弹引爆，为氢弹内的燃料创造自持聚变的条件，这个原子弹被称为氢弹的“扳机”。聚变反应的自持条件相当于燃料在很高的密度下，维持一亿度量级的高温足够长的时间。但是在这样的高温条件下，所有的材料都会很快飞散，同时维持高温和高密度成了让众人一筹莫展的“拦路老虎”。

那一时期群英荟萃、自由争鸣的学术研讨氛围是科学史上值得书写的一章。

邓稼先是当时理论部的主任，他发动大家自由讨论，并借用当时的政治术语，戏称为“大鸣大放”。彭桓武、邓稼先、黄祖洽、周光召以及后来加入的于敏一起，与年轻人一起，都到黑板前讲自己的设想。当时产生了形形色色的氢弹原理设想，经过讨论，基本上都被否定了。

在攻克“两弹”阶段，理论部经常组织讲座、研讨会。当时的条件十分简陋，一间空房，一块黑板，大家自己搬椅子去，就在膝盖上记笔记，有时候集体学习讨论到深夜，对于不同专业背景的年轻人来说，高水平的专业授课和研讨对于“两弹”攻坚起到了迅速催化的作用。中国工程院院士唐西生曾回忆，很多知识是从研讨会上汲取的，大量重要科研难题也是通过研讨会的启迪而解决的。

有一次，周光召和于敏各自领导的攻关小组进行交流研讨，整个屋子座无虚席，靠墙也站满了人，有些人不得不站在会议室外听会。会议的高潮出现在周和于轮番上台对氢弹的自持反应问题进行阐述和争论，让大家见识到了两位科学家扎实的理论功底和对真知的求索精神。科学真理越辩越明，理论部的研讨会是最终攻克氢弹原理难关的催化剂，也是年轻科学家增长知识、启发思路的最佳课堂，也提高了集体的理论水平、创造了求真务实的学术氛围。

中科院院士贺贤土回忆听于敏讲课的情形，深深感到他思维敏捷，物理概念非常清楚，在报告中把问题说得很透彻，言简意赅，使人很快明白。“老于对一个复杂问题的分析使人能够一下子抓住事物的本质。这种本领建立在他深厚的理论功底和熟练的表达技巧之上。”

中科院院士何祚庥告诉《赛先生》：“我有幸年轻时曾经与于敏一起工作，感受到他对科学工作的严谨和敏锐，他经常会有一些很妙的想法。”

1957年，以朝永振一朗（后获诺贝尔物理奖）为团长的日本原子核物理和场论方面的访华代表团来华访问，年轻的于敏参加了接待。于敏的才华给对方留下了深刻印象，被称为中国的“国产土专家一号”。

当然，于敏让人印象深刻的不是才华与才干。在工作中，他勤奋、刻苦而富于钻研精神，这些都为攻克氢弹的关键问题打下了基础。

当时，国内仅有一台每秒万次的电子管计算机，并且95％的时间分配给有关原子弹的计算，只剩下5％的时间留给于敏负责的氢弹设计。就是这么小的计算机，在有限的时间里，于敏带领全组科研人员对有关的物理问题进行了重点计算，并对计算结果的每个数据做了由表面现象到物理实质的系统的、细致的理论研究和分析，解决了一系列基础性的问题。

当年曾经参与“氢弹原理试验模型”计算的数学工作者、现中科院数学与系统科学研究院研究员张锁春告诉《赛先生》，1965年是氢弹原理突破的关键年，其中最关键的是于敏与同事找到了一条突破氢弹原理的新途径，抓住了“牛鼻子”。

1965年9月底，于敏带领理论部的同事一起到上海华东计算机所完成加强型原子弹优化设计的任务。于敏在其自述中讲道，加强型原子弹虽然含有热核材料，但是热核燃烧不充分，只起加强原子弹威力的辅助作用，它还不是氢弹。到上海以后，于敏和理论部的年轻人很快就解决了计算方法中存在的问题，改编和研制了大型计算程序，对加强型原子弹做了大量的系统的计算。更为重要的是，在此基础上他们对计算结果进行了深入细致的系统的分析。自此，于敏和同事终于找到了热核材料充分燃烧的关键所在，解决了氢弹原理方案的重要课题，并提出了从原理到材料再到构形的基本完整的新设想。

1966年12月28日，氢弹原理试验完全成功，达到预期目的。从突破原子弹到突破氢弹，中国只用了2年2个月，美国用了7年4个月，苏联用了4年，法国用了8年6个月，中国的速度是世界上最快的。

随后在1967年6月17日进行的全当量的氢弹空爆试验成功就变得顺理成章。