于敏到底有多神?没有他恐怕中国核武比印度强不了多少

2019-01-17 09:10 炮火笔记
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1月16日,我们的氢弹之父于敏先生走了。

这个世界上有核武器的国家不少,但是能在安理会这个战后最重要的国际安全秩序谈判桌上拥有永久席位,而且能一锤定音一票否决的国家只有5个。新中国能成为其中之一,除了我们在二战中做出的牺牲和贡献之外,一个很重要的原因,就是可靠的大威力核武器全球投射能力。

在这个领域中,有两位国宝级的大师起到了关键的作用,一位是投送工程也就是各种弹道导弹工程的奠基人钱学森(1911.12.11-2009.10.31),另一位正是多次领导突破核武器弹头的于敏。

于敏是河北宁河县(今天津市宁河区)人,生于1926年8月16日,1944年考入北京大学后就以理论物理为研究方向展开研究,并展现了惊人的天赋,1956年就担任原子核物理理论组组长,当时的他才30岁。在此期间,于敏在物理学报上发表了《关于208Pb 附近一些原子核的能级》和《关于重原子核的壳结构理论》等水平居于世界前列的论文,引起国际关注(当时中外的科研交流非常频繁和顺畅,后来中国原子弹工程的一些科学家此时也在国外学习交流)。1957年日本的诺奖获得者、理论物理学家朝永振一郎在访华时点名要见于敏,称他是中国的“国产土专家一号”,1962年,另一位诺奖得主玻尔在访华时也邀请于敏去丹麦工作。于敏特别善于对实验和数据的总结和整理,并分析其中的规律,世界理论物理学界的一颗新星正在冉冉升起。

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于敏和夫人孙玉芹

然而正在此时,于敏从人们的视线中消失了。

1961年,钱三强找到于敏,让他从理论物理研究转向氢弹的预研工作。核武器的研究本质上是个工程实现问题,和于敏所擅长和热爱的理论物理研究完全是两个不同的方向,可以说是强行让他转行。虽然还有选择的余地,于敏还是接下了这个任务,他认为在国家的人民的利益面前,个人的爱好和发展是次要的。当时钱三强许诺,搞完了氢弹以后,还可以继续回来做他热爱的理论研究。

原子弹和氢弹,是中国人在西方的启发之下进行发展的。但这并不意味着别人铺好了路我们走过去就能拿到。除了率先趟路的美国之外,苏英法三国的条件都比中国优越得多,但他们在氢弹的研发之路上走了更多的弯路,花了更多的时间。他们从原子弹到氢弹的间隔分别是美国7年、苏联4年、英国4年、法国8年。而中国仅仅用了2年8个月(如果除去降落伞问题耽误的半年,还更短)这期间的关键,就在于敏。

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中国第一次氢弹试验就采用轰炸这种具备实战价值的方式进行设计成熟度极高

当时美国人所公布的消息,仅仅是“氢弹”这么个名称。各国都很容易联想到用氢的同位素进行核聚变这条理论方式。但是到底怎么做到上百万吨当量威力的,谁也不清楚。几个大国一开始都是从在原子弹中直接加入氘氚进行助爆。虽然这可以提升原子弹的威力,但是很难过百万吨:轻核材料在完全反应完成之前就被爆炸给轰散了,无法继续完成反应。必须将原子弹和轻核燃料分开,将原子弹(初级)的能量导入轻核材料(次级)中,并想办法在完全反应结束前将轻核材料约束住不被自身反应产生的能量轰散。这种分级实现氢弹爆炸的思路被称为T-U构型,最早是美国天才数学家斯坦尼斯拉·乌拉姆和物理学家爱德华·泰勒共同完成的。

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泰勒(左)和乌拉姆(右)

于敏到轻核理论组进行研究工作之后,首先通过计算确定了美国权威杂志《现代物理评论》上发表的氘氚反应截面数据出错,确定了氢弹的材料选择,节省了上亿元的实验经费。在能量传递方式上,于敏也通过计算否定了原子弹直接点燃氘化锂的设想。接下来,于敏通过对无限大的氘化锂和铀238混合物的模型计算,发现了对氘化锂进行升温和压缩可以急剧增加中子产生速度,加快聚变反应的规律,解决了氢弹维持聚变反应的必要反应条件。

在解决了氢弹的点火和燃烧机理以及相关方程后,于敏开始尝试设计多种不同的几何结构,并通过计算机试验找到了泰勒、乌拉姆所发现的那个关键症结问题:原子弹的能量会在轻核材料完成聚变反应之前将其轰散。于敏在这些计算结果中总结出了自己的解决办法,并最终完成了中国人自己的氢弹。当然,这其中还有更多其他的困难的工程学问题需要解决,也许我们永远无法知晓于敏在其中做出了多大的贡献。

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于敏当时所使用的计算机

在后来各种途径公开的中美核武器设计的只言片语中,有不少相似的地方,比如“大球和小球”、“初级和次级”、“原子弹扳机”等。可以认为双方氢弹的大体结构差别不大,这应该是聚变反应规律、辐射流体力学、等离子体等自然物理规律所决定的氢弹唯一实现方式。至于是否如坊间传说一般于敏的设计是T-U构型之外的另一种“于敏构型”,也许永远无法盖棺定论:氢弹的具体设计构型作为五常手中的绝对王牌,谁都不会揭开这个秘密。

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美国MX洲际导弹所搭载的W87核弹头结构图,看起来也不复杂,但他是真的吗?照抄有用吗?

没有邓稼先,中国依然能顺利搞出原子弹,但是如果没有于敏多次在关键问题上的纠偏和突破,中国得氢弹之路就是个未知数。在这个充满了未知和假消息的领域,我们可以看到不少后进国家卡了多少年都无法前进半步。他们现在的科研硬件水平比当年的中国可不知道高到哪里去了。要知道于敏提出氢弹构型时所用的计算机,还是运算速度只有5万次每秒的纸带打孔式计算机呢。现在路边随便一个计算器都比当年快得多。

在这里讲个老笑话,一位当年参与氢弹研发的老前辈写了一些回忆录准备发表,事先把文章给于敏看一看把把关。于敏表示过两年再发吧,当时印度正卡在氢弹的门槛上,别给他们指路,等他们突破了再发。然而几十年过去了,印度还没迈过这个门槛。老前辈只能感叹:印度人不可信……

在完成了氢弹之后,于敏并没有停下脚步。钱三强几次问他要不要回中科院继续搞他热爱的理论物理。此时还奋战在核武器研制前线的骨干专家只剩三人,于敏知道,虽然中国突破了氢弹,但还远远不够,于是他留了下来。

如果说核武器是子弹的话,必须要装在枪上才能发挥作用。而负责运载的导弹并不能像轰炸机一样带个数吨重的大家伙。核武器的小型化和轻量化势在必行。在中国核武器的第三次重大突破:“小型化”中,于敏领导突破了气态初级原理和高比威力次级原理,为中国的二代核武器奠定了坚实的基础,成功将氢弹装入导弹的弹头。并以此荣获1987年国家科技进步特等奖。可以说,给于敏颁奖,是这个奖项的荣幸。

1977年8月起,于敏领导的核武器理论组又开始探索中子弹。于敏经过一年的系统研究和总结,明确了中子弹的主攻方向和设计目标,提出了解决关键难点的可能途径,并为实验提出“三锤定音计划”,1988年,中国的中子弹实验圆满成功。

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中国的核武器试验次数少,但每次都尽量将相关试验也附带一起做了

1986年,于敏针对当时的国际形势,美苏作频繁进行核试验之后已经获取了足够多的数据,核武器的设计已经逼近理论性能的极限,为确保其核武器上的优势地位,他们很可能限制别国的核武器发展。而中国还有不少实验数据没有获得,当时正处于“军队要忍耐”时期,各方面的研究进度都在放缓。于敏找到邓稼先、胡思得一起向中央提报告,希望加快热核武器的实验进程。

果然,美苏于1992年就开始进行全面禁止核试验谈判,要关上后进国家的氢弹研制大门(因为核试验尘埃随大气运动,别国也可以获取有价值的数据)中国抢在1996年全面禁止核试验条约签署之前完成了所有必要的核试验之后也签署了这份文件。

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世界第一次氢弹试验的影像。核试验的放射性产物在高层大气扩散全球,掌握其规律就能收集到有效信息

于敏的这个建议确保了中国核武器水平看齐美俄,粉碎了对方的阴谋,和后进核国家拉开了质的差距,其意义并不亚于突破氢弹、中子弹。截止1996年,中国的核试验次数为45次,和英国持平。核武器水平在经历了6次重大技术突破之后,看齐美俄,逼近物理原理的极限,是中国大国地位的坚强柱石。

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中国的“原子弹之父”邓稼先(右二)和“氢弹之父”于敏(右一)他们都是国之栋梁

在核武器之外,于敏还在1988年上书中央,建议加速发展惯性约束核聚变的研究。同样受到了中央的重视,使我国的核聚变研究买入了新阶段。中国未来的核聚变研究成果,也要感谢于敏的贡献。

国有于敏,幸甚。大师一路走好!

责任编辑人:吴雨洪 PN011
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