历史不会忘记,特朗普叔父曾为中国核物理事业所做的贡献

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(本文引自《核物理先驱:赵忠尧传》一书,由禾几日月整理发布于公众号“禾几视角”)

1946年6月30日,美国继在日本扔下原子弹后,在太平洋比基尼小岛上又试爆了一颗原子弹。此时,在距该岛爆炸中心25公里远的“潘敏娜”号驱逐舰上,英、法、苏、中四个同盟国的代表,也是第二次大战胜利集团的盟友代表,应美国政府之邀正在观“战”,物理学家赵忠尧就是中国代表。

当其他国家的代表都情不自禁地为核爆炸的威力惊呼时,赵忠尧却沉默不语,他在想中国什么时候也能释放出这样巨大的能量?

这次演习完毕,观摹代表都回到美国本土游玩一番后,各自回国。美国国防部在机场却发现欢送盟国参观代表回国的队伍中,惟独少了中国代表赵忠尧,他上哪儿去了呢?

赵忠尧的“失踪”并不神秘,他回到了自己的母校加州理工学院。赵忠尧此行,负有进一步接触了解核爆炸核心技术的使命。当时中央研究院总十事、物理学家萨本栋让他“滞留”美国尽可能多地了解美国在核物理方而的新进展,掌握核心技术,并设法购买核物理研究设备,萨本栋本人则留在国内筹款给他汇去。

赵忠尧趁参观之机回到母校,他要充分利用这个优势,对加速器的操作台和零部件进行深入研究,迅速掌握加速器设计和制造的细节知识。

回旋加速器的发明者,他的老师、诺贝尔物理奖得主密立根显然知道赵忠尧此行的目的。但他十分赞赏赵忠尧的才智,也敬佩赵忠尧的爱国心。更何况,美国的核爆炸是建立在赵忠尧研究发现的基础上。

为了让赵忠尧在实验室多研究一段时间,密立根聘他为自己的工作助手,特意安排他多接触实验设备和相关核心图纸。

这时,萨本栋秘密汇来两笔款项,一笔5万美元,委托赵忠尧替中央研究院购买实验设备,这件事他们在国内曾商谈过,赵忠尧已答应办理;另一笔7万美元,委托他代为保管,供购买其他科研器材用。

这一点钱究竟能做多少事?当然,赵忠尧心中也很清楚。

萨本栋教授能从一心打内战、腐败不堪的国民党政府那里挖出这点经费,已经很难为他了。因此,赵忠尧深知此款来之不易,决心好好利用这笔钱。

我们知道,进行核物理实验需要用能量很高的粒子轰击原子核,引起核的嬗变,然后用仪器探测这些变化,从而推断出核的结构和性质。这样的粒子源有两种,一种是从字宙空间飞来的天然粒子,叫宇宙射线;另一种是人工将带电粒子加速,使它的能量提高到足以接近或击入原子核,这种装置就是加速器。

由于宇宙射线成分复杂(含有能量不同的各种粒子),粒子的数目又极少,要获得一个有意义的实验结果,常常要等待很长的时间。要进行大量的、有预期目标的实验研究,就必须使用粒子加速器。

所以,赵忠尧认为,要在国内开展核物理研究,开始起码应拥有一台加速器。当时,美国已着手兴建几十亿电子伏的高能加速器。对此,赵忠尧不敢想象,即使是订购一台完整的200万电子伏的静电加速器,也要40万美元,而他手上却只有区区5万美元。

更何况,即便买到了,也拿不到出口许可证,无法运回中国,美国政府严禁此类尖端技术出口。但是,赵忠尧不甘心,他太想给贫弱、落后的中国装一台加速器了。反复斟酌后,赵忠尧决定采取唯一的办法,就是将技术参数默背下来,烂熟于心,然后回国自己制造,而一些国内一时无法制造的精密部件则在美国秘密定制,然后再想方设法托运回去。

于是,赵忠尧决心自己设计一台规模较小但结构比较先进的高气压型静电加速器。这样只需要在美国购置国内买不到的器材和加工国内无法加工的部件,然后运回国内配置总装。这样,5万美元或许够了。

后来,赵忠尧在回忆文章中对此特别做了说明:

那时中央研究院的总干事萨本栋先生筹了五万美金托我在参观完毕以后,买回一些研究核物理用的器材。因为钱数实在太少,完成这项任务是很难的事。

不过,有总比没有好。而且,核物理在那时是一门新兴的基础学科,国家总是需要它的。所以我就答应在指定的财力范围以内,以最经济的办法,购买一些对于学习原子核物理最有用的器材。

就当时情况,经济的限制是压倒一切的。全部的财力是准备用于购买核物理器材的五万美金和以后托管购买其他学科器材的经费七万美金。个人的生活费实报实销,谈不上薪给。

由于经费紧张,我在吃住方面尽量节省,每年开支两千美金。这是很难与当时公派出国人员每年一万美金的生活水平相比的。

此外,在个人控制下的还有回国的航空旅费和头三个月出差费的余数而已。

开展核物理研究,至少需要一台加速器。而当时订购一台完整的200万电子伏的静电加速器要40万美金以上。很明显,在这样的条件下,不可能购买任何完整的设备。

经与友人多次商讨,唯可行的办法是,自行设计一台加速器,购买国内难以买到的部件和其他少量的核物理器材。当然,这是条极为费力费时的路。


这时有人劝赵忠尧,到美国来一趟不容易,还是趁这么好的机会多做一些研究工作为好,多出点成绩。加速器不是他的本行,何必把时间和精力消耗在这么一件出不了成果的事情上呢!

赵忠尧心里非常清楚,朋友们的忠告是有道理的。然而,他却不能接受。

一个人在国外做出成绩,只能给自己带来荣誉,对于提高中华民族的科学文化水平,对于国家的富强,作用并不大。他希望在国内建立起核科学的实验基础能在国内开展研究工作,培养人才。为此,个人做出一点牺牲也是值得的。

这样,赵忠尧先到加州大学访问了回旋加速器的发明者劳伦斯(E·O· Lawrence),劳伦斯答应安排赵忠尧在自己的辐射实验室工作。

事情定下来以后,赵忠尧又到加州理工学院拜访了昔日的师友。他的老师、诺贝尔物理学奖得主密立根教授显然知道赵忠尧的目的何在,他十分赞赏赵忠尧的才智,也敬佩赵忠尧的爱国心。更何况,美国的核事业是在赵忠尧的研究成果的基础上发展起来的。

为了便于赵忠尧熟悉情况,使他能在实验室多工作一段时间,密立根聘他为自己的工作助手,特意安排他多接触实验设备和相关核心图纸。

这段时间,赵忠尧成了实验室里最勤奋的人,在完成科研项目的同时,他拼命掌握有关加速器制造的技术资料和零件参数。每天,他的工作时间都在16小时以上。

但是,赵忠尧还是一心想着要到劳伦斯教授的辐射实验室去,于是,他辞去了导师那里的工作。不料,仅仅才过了两个多星期,当他再回到劳伦斯那里时,事情变卦了。劳伦斯告诉他个不好的消息,美国原子能委员会正在清除它所管辖下的核物理实验室的外籍科学家,因此,赵忠尧不能在这个实验室工作。

赵忠尧没有了落脚的地方,但是,搞加速器的心没变,他开始寻找新的研究机构。

就这样,赵忠尧开始了人生又一个重要的历程,就是在美国科研机构“打工”的历程:一方面开展科学研究,设计和搜集加速器所需的部件和器材;另一方面还要解决自己开展研究的经费以及补贴生活费用。为了梦中的加速器,他东奔西跑,辗转于美国各大科研机构,常常是累得筋疲力尽。那时,他的生活费一年只有2000美元,而当时的公派人员却是1万美元。瘦弱而坚强的赵忠尧只好一边打工一边搞科研,尽可能地节衣缩食,历尽艰辛。

离开了加州,赵忠尧来到了麻省理工学院的所在地坎布里奇。

当时,赵忠尧了解到麻省理工学院的物理系正在装置一台高气压型的质子静电加速器,而加速器实验室的领导人范德格拉夫(Van De Graaff)就是静电加速器的发明人,而且与赵忠尧相识。

赵忠尧兴奋异常,立即提出要求到该系实习,以便自主设主要部件。但是,不巧的是,当时,范德格拉夫教授正卧病在床,无法接待赵忠尧,而代理的一位教授又不愿意赵忠尧去学习加速器技术,但表示欢迎他去做科研工作。赵忠尧只好另想办法。

离开麻省理工学院物理系,赵忠尧一心想着设计加速器,于是,又去联系该校的电机系的静电加速器实验室。

没想到,该实验室主任屈润普(John Trump)热心而又和气,十分支持赵忠尧的工作,并为他想了好多办法。就这样,赵忠尧开始在麻省理工学院电机系静电加速器实验室学习静电加速器发电部分和加速管的制造,并在那里参考该实验室的资料,设计一台能量为200万电子伏的高气压型质子静电加速器。

赵忠尧在这个实验室里和同事们关系很融洽,他在那里学到了封接加速管技术等。他还帮助那里的同行们做过一些减少加速管击穿的实验,很受大家欢迎。

屈润普教授让赵忠尧利用他们的资料,还介绍给他另一位专家,帮助解决问题,该专家还帮助赵忠尧做过一些具体的设计。当时,实验室里有一台旧的大气型静电加速器要拆掉,屈润普教授对赵忠尧说,你们刚刚开始造加速器,也许可以利用它做初步的试验,于是就将这台加速器作为废料转给了赵忠尧作试验用。

赵忠尧对此非常感激,后来还建立了良好关系

1986年我国原子能研究院从美国购买的串列式静电加速器就是屈润普教授他们的公司供应的。

麻省理工学院和哈佛大学相隔不远,当时已有很多中国学者在这两所著名的大学工作,如钱学森教授,林家翘教授,微波专家朱兰成、任之恭教授和语言学老前辈赵元任教授等。这些学者常常在一起海阔天空地欢聚畅谈,朱兰成教授和赵元任教授家“座上客常满”,是中国学者聚会的中心。

学者们在一起议论科学,但更多的是谈论时政,都想着如何报效祖国,为祖国的强盛服务。赵忠尧在聚会中也是常发议论特别希望大家早些回国,趁抗战胜利之机把国家弄上轨道。

然而,他们不过是一群爱国学者,他们对政治既不了解又没有影响力,眼看着国民党政府又发动了全面内战,尽快回国之说也就只好作罢。

赵忠尧在麻省理工学院电机系的静电加速器实验室待了半年。由于那里当时不做离子源的工作,也没有核物理研究工作,为了进一步学习离子源的技术,1947年春,赵忠尧转去华盛顿卡内基地磁研究所访问半年。

那里有两台质子静电加速器和一台回旋加速器在工作,学习的环境也很好。研究所的所长图夫(Tuve)对待外籍科学家十分友好,他对赵忠尧说,你们不要太客气,可以多在加速器上爬爬,弄弄设备。

在卡内基地磁研究所,赵忠尧遇到即将回国的毕德显先生。赵忠尧挽留他多待半年,一起继续静电加速器的设计,并采购电子学及其他零星器材。毕德显先生为人极为忠厚,工作踏实,他也曾在加州理工学院学习过,后来在一家无线电公司实验室做研究工作,有丰富的电子技术方面的实践经验,对加速器的设计工作起了很大作用,尤其是在电子线路方面弥补了赵忠尧的不足。

此时,由于研究开展得比较顺利,一些费用也逐步增加。赵忠尧请示了萨本栋教授,从代管的7万美元中提出了2万美元用来购买了一批电子器材和其他核物理实验用的相关器材。


半年以后,质子静电加速器的机械设计已经完成,要找工厂加工,而华盛顿地区这类工厂很少。为了寻觅厂家定制加速器部件,1947年冬天,赵忠尧又重返麻省理工学院,一方面在物理系的字宙射线研究室工作,开展混合宇宙射线簇射的研究,另方面就是为自己那台加速器的加工事宜奔忙。

赵忠尧对宇宙射线研究一直很有兴趣,麻省理工学院物理系的宇宙射线研究室主任罗西(B·Rosi)人又很和气,为人热心,非常欢迎赵忠尧在他那里工作。罗西教授是意大利人,他很了解赵忠尧的工作。1952年他的第一本专著《高能粒子》中就引用了不少赵忠尧拍的云雾室照片。罗西教授专门拨了一个技师为赵忠尧焊接了八套供核物理实验用的电子线路。

当时,在中国的物理工作者中间,懂得无线电技术的人还很少,为了用最新技术武装中国的实验室,赵忠尧还开始在这里学习无线电方面的知识。

麻省理工学院离波士顿很近,那座古老的城市附近有一些小的加工厂,但要找到真正合适的工厂来制造赵忠尧设计的那台加速器的机械部分却并不容易。好在当时他在联系定做加速器的各种部件,需要打听情况时,麻省理工学院附近有好多朋友可以帮忙。

身处国外,由于有朋友帮忙这些难得的有利因素,赵忠尧就决定暂时留在麻省理工学院,直到结束采购器材的任务加速器上的机械设备都是特种型号,每种用量不大,加工精度要求又高,好的工厂很忙,不愿接受这种吃力不讨好的小加工。

赵忠尧为此奔走多日,有时一天要跑十几处地方,最后联系到一个开价较为合理的制造飞机零件的加工厂。这样,加速器运转部分、绝缘柱及电极的制造总算有了着落。

与此同时,赵忠尧受中央大学的委托,定制了一个多板云雾室,用来开展宇宙射线研究,并且买好了与此配套的照相设备。加上核物理实验及电子学器材,都是从为中央研究院代管的7万美元中支出的。

这段期间,赵忠尧曾在几个加速器、宇宙射线实验室义务工作,以换取学习与咨询的方便。他的义务劳动也换得了一批代制的电子学仪器和其他零星器材,节约了购置设备的开支。制造和购买器材的工作前后花了整整两年时间。

同时,在加工加速器部件等的过程中,赵忠尧还取得许多重要的研究成果。他将宇宙射线研究的成果写成论文,名为《混合宇宙射线簇射》,发表在美国《物理评论》杂志上。

实验室主任罗西教授对赵忠尧的实验结果很满意,便建议他去看看他们的卡罗拉陀高山宇宙射线实验室,由学校支付车旅费,作为酬劳。

1948年冬,赵忠尧离开了坎布里奇,参观了几个核物理实验室和宇宙射线实验室。

1948年冬季,赵忠尧结束了中央研究院委托的购买简单的核物理实验设备的任务,也结束了静电加速器的准备工作,原来预计即可回国。

但那时国内战局急剧变化,中国人民解放军节节胜利,蒋介石军队全面溃败和南京国民党政府土崩瓦解的消息不断传到国外。了解这些消息后,赵忠尧非常兴奋,因为长期以来他目睹了国民党政府贪污腐败的情况,对国民党的统治早就不抱希望。而现在,一个新中国就要诞生了!

赵忠尧感到兴奋,同时又在寻思:现在战局的变化很大,不如待局势稳定之后,回国参加和平建设。

因此,他决定暂不回国,等到新中国建立以后,再回国去,为新中国建设服务。

与此同时,赵忠尧还想到,那时核物理是战争中崛起的学科,个人对于加速器上的实验亦没有经验,因此决定在美国再留些时间,多学些必要的实验技术,以备随时回国。

赵忠尧十余年前曾在加州理工学院读博士学位,有不少师友,因此与他们相商,在加州理工学院短期从事研究工作。这时,加州理工学院有两台中等大小的静电加速器,具备研究核反应所需要的重粒子和β谱仪,正适合他们初学的借鉴。于是,赵忠尧又在加州理工学院的开洛辐射实验室工作了一年多。

1949年春天,赵忠尧来到当初求学过的加州理工学院,在核反应实验室进行短期的核物理研究工作。他参加的研究计划,是美国原子能委员会和海军部联合支持的核物理科学研究,虽然如此,但具体课题是纯科学的。

当时的实验室主任劳瑞岑( Louriesen)原籍丹麦,是一个相当诚恳的人,也很热心帮助赵忠尧的研究工作。

赵忠尧在该实验室和其他科学家一起合作做了两个课题的研究,另外还单独做了一项研究工作。这些研究的结果都在赵忠尧离开美国之前发表在《物理评论》杂志上,其中一篇合作的论文是《质子轰击氟所产朱的低能a粒子》。这类问题正处于当时核反应研究的前沿。

这次在美国的四年多的时间里,赵忠尧通过自己的努力,不仅再一次进入到物理学研究的前沿,而且在静电加速器的设计和研究工作上取得许多重要成果,为以后中国核物理的发展做出了重要贡献。后来,赵忠尧回忆起这段历程,也是比较满意,而且深有感触:

我第二次去美国期间,为了联系定制器材,曾先后访问了几个科学实验室,在那里短期做静电加速器实验,利用云雾室做了宇宙射线实验。在这个过程中,与国外同行建立了学术上的友谊。可惜以后由于中美长期断交,一直不能得到进一步的发展。

在将主要精力用于定制设备的同时,我也抓紧时间在宇宙射线及质子、核反应等方面开展了一些科研工作,终因精力有限,收效不大。

有些人笑我是“傻瓜”,放着出国后搞研究的大好机会不用,却把时间用在不出成果的事上。好心的人也劝我:“加速器不是你的本行,干什么白白地耗费自己的时间精力呢?”如今我回首往事,固然仍为那几年失去了搞科研的宝贵机会而惋惜,但更为自己的确把精力用在了对祖国科学发展有益的事情上而欣慰!

赵忠尧在美国期间,从来不考虑个人的得失,为了祖国的科研事业,兢兢业业,奉献自己的一切。经费不足,赵忠尧就下决心自己设计研制加速器,设计完成后又自己联系部件加工,以及采购一些必要的关键部件,以便化整为零,分箱装运,回国再重装,这样既可大大节省开支,还可以避免美国海关对整机出口的刁难与阻挠。为了购买和搜集有关书刊资料,身上的钱花光了,他只好以“换工”的方式帮助别人进行研究工作,以维持个人的生活开支。

赵忠尧的身体一直很瘦弱,一人在外要办那么多的事情,要不断外出选购材料,跑加工跑订货,还要包装入箱,分批托运,其工作量和劳动强度都很大,生活的紧张和劳累更是可想而知。但是,为了祖国的科研事业,他从来都没有犹豫,更无怨言。

赵忠尧在美国四年多的时间里,妻子郑毓英一个人带着三个小孩,住在南京中央大学宿舍,靠中央大学发给赵的70%工资维持生活。勤劳节俭的妻子于是接了一些绣花活计,以补贴家用......

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