【院士口述·大国底气背后的故事】
◎记者 都 芃 陈 瑜 吴叶凡
北京海淀区花园路6号院一栋灰色的4层小楼,是中国工程物理研究院(以下简称“中物院”,原二机部九局、九所)北京第九研究所所史馆所在地。
11月15日,在所史馆一楼展厅,记者见到了中国工程院院士、中物院原院长胡思得。
1958年,为了研制核武器,二机部在北京设立九局、九所。同年9月底,复旦大学毕业生胡思得到九所一室报到。
他告诉记者,1959年,为了给苏联承诺提供的原子弹实物教学模型提供“安家之所”,九所修建了厂房样式的模型厅。然而,直至20世纪90年代被拆除,模型厅未等来任何原子弹模型。
望着空荡荡的模型厅,胡思得和同事们踏上了自力更生研制“两弹一星”的征程。
“土方法”填补空白
1958年,胡思得报到时,室主任是邓稼先。
“老邓给了我们一本俄文版的《超声速流与冲击波》,让我们去北京各大图书馆多借几本。”胡思得说,但寻书无果,只能自己动手油印。
“资料印出来后,我们一人一册开始学,没有人告诉我们将来要干什么。”一个星期后,胡思得憋不住了,咨询了邓稼先。
“老邓向上级请示后,告诉我们,九所是搞原子弹的,一室负责理论研究,并强调一定不能向任何人透露。”胡思得听后,心里抑制不住地激动。
但摆在他们面前的,是一条难走的道路。
“模型厅盖好后,我们就开始等模型,但左等不来,右等不来。”胡思得说,后来,他知道,模型不会来了——1959年6月,苏联单方面撕毁协议,终止了原子弹援助计划。
我国决定自力更生研制原子弹。
“其实当时有人是持怀疑态度的,不相信我们能靠自己的力量造出原子弹。”但对胡思得来说,更多的是兴奋和坚定,中国人终于要研制自己的原子弹了。
在邓稼先的领导下,一室一直保持着互教互学的学术氛围。
“比如研究状态方程的时候,我因为比老邓多看了几篇文章,他就会让我给大家讲讲。”胡思得回忆,大家就这样你讲一段、我讲一段,把原子弹的基本理论吃透了。
胡思得领导的小组主要负责研究铀的状态方程。苏联原子弹用的裂变材料是钚,但我国那时没有钚,只有高浓铀。钚、铀的临界质量不一样,要进行原子弹理论设计,必须要掌握铀的状态方程,即高压下铀材料的密度、温度、压力和能量之间的关系。
在邓稼先的指导下,小组成员从一篇英文文献中找到了27种金属的冲击压缩数据(也称雨贡纽曲线),以及如何通过这些数据求解材料状态方程的方法。
但27种金属中并不包括铀。铀的状态方程当时在国际上是保密的,国内也尚无实验条件。
“小组群策群力,提出是否可以将27种金属的雨贡纽曲线按各种物理参数进行排列比较,找到规律,进而推出铀的雨贡纽曲线?”胡思得说,这个想法得到大家的认可,他带领组员们分头工作。不久,组员李茂生负责的一个参数呈现出明显的相关性,团队初步摸索出了铀的雨贡纽曲线。
这仅是第一步。
雨贡纽曲线的适用范围是几十万标准大气压以下。原子弹爆炸中,铀所经受的压力远超这一范围。如何将更大范围内铀的状态方程计算出来,胡思得想出了一个“土方法”。
他把整个状态方程分为了三段,对应三个范围。在低于百万标准大气压的范围内,用自己推出的雨贡纽曲线。在几亿标准大气压的极端高压范围内,“借用”托马斯—费米理论。之所以说“借用”,是因为此前这一理论被苏联专家认为只适用于天体物理研究。两个压力范围的中间部分,胡思得和同事根据上述两条方程曲线两端的走向进行外推连接,最终“凑”出了一个完整的状态方程。
回忆起当初的“土方法”,胡思得笑着说:“这实在是被逼出来的办法。”
对这个摸索出来的结果,谁也没把握。
“这个时候,程开甲先生来到九所,给我们提供了很大帮助。”胡思得说,后来,他和团队看到一篇苏联学者发表的论文,发现其处理大范围状态方程的方式与他们大同小异。这也再次验证了胡思得等人方法的正确性。
后来,随着理论研究力量不断加强,相关理论研究水平也不断提升,有力支撑起原子弹的设计、生产、试验过程。
助力氢弹小型化研究
1962年下半年,原子弹理论设计方案已基本成型,九所的工作重心转入试验、生产阶段。从事理论设计的一室也开始着重关注理论与实际结合,为此专门成立了理论联系实际小组,胡思得任组长。小组的任务是将理论设计方案带到青海221基地,与实验部门紧密合作,根据试验结果指导实际生产。
周光召非常重视这项工作。出发前,他特意约胡思得谈话。
“他对我说,搞科学工作,最重要的就是不放过理论或试验中存在的任何疑点。当理论和实际不一致的时候,最可能有新的突破。”胡思得一直将周光召的这番话记在心里。
原子弹零部件对精密度的要求极高,导致成品率不高。这不仅拖慢了生产进度,也打击了工人的积极性。院领导找到理论联系实际小组,提出能否在保证试验成功的前提下,放宽公差要求?小组在深入生产一线调研后,提出了一个想法:对加工难度较大的零部件,适当放宽标准,然后通过提高容易加工部件的标准来补偿这种损失。