在希臘神話裡,有一位盜火者:普羅米修斯。他從阿波羅的太陽車盜取到火,將之贈予人類。
而在中國的核事業中,也有一位盜火者。
1946年6月30日,在太平洋的比基尼小島上升起了一朵蘑菇雲。這是美國繼日本投入原子彈後,進行的一次原子彈試驗。
為了展示自己的力量,美國特意邀請了自己在二戰中的盟友一起參觀。
就在爆炸中心25公裡遠的"潘敏娜"號驅逐艦上,來自英、法、蘇、中的代表觀看了這一人類最強大武器的試爆。
與會的各國代表各懷心事。英法大概猜測世界大哥的位子會離自己越來越遠。而蘇聯大概是最為焦慮的。
至於中國,雖然在二戰中投入大量兵力,為二戰勝利付出甚多,但這樣的觀禮,在美國人看來,只是一種禮貌。他們既不指望讓中國對美國多一些敬畏,也不擔心中國會冒出製造原子彈的念頭。
可他們並沒有想到,在中國的代表團中,有一人戴著墨鏡,平靜的臉上難掩著激動的心情。如果祖國也擁有這樣的武器,怎麼可能還被侵略十幾年之久。
在未來的世界中,如果祖國沒有掌握這樣的武器。還能成為一個大國嗎?
美國人更沒有想到的是,他們能夠研製成功,其實跟這位中國代表團成員有著不少的關係。
他的名字叫趙忠堯。
趙忠堯,浙江省諸暨縣人,清光緒二十八年生人。
18歲那年, 趙忠堯進入國立中央大學的前身南京高等師範學校學習。畢業後來到北京,成為清華大學的一名物理系助教。
兩年後,趙忠堯獲得了去美國加州理工學院深造的機會。
在那裡,他碰到了諾貝爾獎獲得者密立根教授。
密立根教授是實驗物理的大牛,因為測定電子電荷以及光電效應的工作,從而獲得1923年諾貝爾物理學獎。
能夠師從密立根教授,是趙忠堯的幸運。
密立根教授對趙忠堯,這位中國來的學生頗有好感。有意思的是,趙忠堯在美國的人緣極好,任何跟他接觸的學生或者導師都對他抱有最大的善意。
其原因大概是趙忠堯和藹可親的性格。
不過,第一次跟密立根接觸 ,趙忠堯就跟導師有了分歧。
密立根教授給他安排了一個光學幹涉儀相關的試驗,只要完成這個試驗,就可以順利拿到學位。
一向好話說的趙忠堯拒絕了,理由很簡單,這個試驗太簡單,沒有挑戰性,最重要的是,可能學不到什麼東西。
拿學位還嫌教材太容易的?
想了一下,密立根教授給了他另一個試驗,難度大了一些:"硬伽馬射線通過物質時的吸收係數"
可沒想到,眼前的這位中國學生沒有下去,還站在原地,好像有什麼話想說。
還有什麼不滿意的?
「能不能再換個課題,這個課題好像還是太簡單了……」
密立根鬱悶了,這哪來的學生,怎麼這麼挑。密立根告訴趙忠堯,這也是很重要的課題,你別挑三揀四!
趙忠堯只好接下了這個不太情願的任務。可沒想到,這一接就是一個諾獎級的發現。
他上午上班,下午做試驗,晚上整理數據,在做了一些實驗之後,他發現了一個反常。
他的試驗主要是驗證剛剛面世用於計算吸收係數的克萊因-仁科公式, 趙忠堯發現硬伽馬射線只有在輕元素上的散射符合這個公式,而當硬伽馬射線通過重元素--比如鉛時,所測得的吸收係數比公式的結果大了約40%。
這是什麼原因?
趙忠堯把這個結果報告給密立根教授。密立根教授卻遲遲沒有把趙忠堯的論文去發表,因為這個結果跟他的預期並不一致。直到三個月後,密立根的助理向密立根表示 ,趙忠堯的實驗非常嚴謹,從儀器操作、實驗設計、測量記錄到計算的全過程,沒有任何的遺漏,他的實驗結果應該是可以信的。
密立根這才同意趙忠堯將論文送美國的《國家科學院院報》上發表。
這一發現已經足夠趙忠堯畢業,當他決定再深入研究一下,找出反常的原因。
在接下來的實驗中,趙忠堯選擇鋁和鉛作為輕、重元素的代表,比較硬伽馬射線在這兩種元素上的散射強度。
這個實驗一做就是數個月,他準備已久的暑期旅行也不得不取消。
而在實驗中,他發現伴隨著硬伽馬射線在重元素中的反常吸收,還存在一種特殊輻射。趙忠堯測定這種特殊輻射的能量大約等於一個電子的質量,而且還測出它的角分布大致為各向同性。
其實,這正是正反物質的湮沒現象。
硬伽馬射線通過重金屬鉛,產生成對的正反物質,兩者迅速消失之後產生光子。
這是人類第一次觀察到正反物質湮沒現象。而他的研究,也是後面原子彈研製的理論基礎之一。
這一下,連密立根都高興壞了,趕緊跟教授們開起玩笑來,說自己當日讓這小子做這個實驗,他還挑來挑去,這下撿到大便宜了吧。
事實上,這是一個諾獎級別的發現。
當時瑞典皇家學會曾經決定授過趙忠堯諾獎,但當時委託兩位物理學家重複趙忠堯的實驗時,卻沒有得到趙忠堯的結果。因此他們覺得趙忠堯的試驗可能是不正確的。
最終,趙忠堯跟諾獎擦肩而過。
事後證明,這兩位物理學家並沒有認真做這個實驗,,一個是方法做錯了,另一位則是儀器的靈敏度不夠。
也許,他們並不相信一位還在讀學位的學生,尤其是來自中國的學者能夠得出諾獎級的結果。
很多年以後,前諾貝爾物理學獎委員會主任愛克斯朋在文章中寫到:「中有一處令人不安的遺漏,在談到有關在重靶上高能(2.65兆伏)伽馬射線的反常吸收和輻射這個研究成果時,書中沒有提到中國的物理學家趙忠堯,儘管他是最早發現硬伽馬射線反常吸收者之一,趙忠堯在世界物理學家心中是實實在在的諾貝爾獎得主!"
儘管諾獎錯失了趙忠堯,但趙忠堯卻很少提起這件事情。在他的心中,得獎並不是什麼重要的事情。重要的是自己能夠學有所成,能夠把更前沿的知識帶回國內。
相比諾獎,1946年,在比基尼島上升起的蘑菇雲更讓他感到緊迫。
這是中國必須要掌握的技術。他甚至能夠感覺到,核技術是一個國家進入強國的入門券。
在觀禮結束之後,列國代表紛紛回國匯報這一次的所見所行。
而趙忠堯失蹤了。
他並沒有回國。在短暫地失去聯繫後,他出現在了美國的領土上。
在完成美國的學業之後,他回國在清華擔任教授。在清華開設了物理課,並建立了中國的第一個核物理實驗室。從這個層面來說,兩彈一星的大多數科學家都跟他有師承關係。
此後又在西南聯大物理系任教。
李政道、楊振寧、王淦昌、趙九章、彭桓武、錢三強、王大珩、陳芳允、朱光亞、鄧稼先……等等都是他的弟子。
而在1946年,他是物理研究所的研究員,是中國物理學界做原子核物理實驗研究的領軍人物。從而代表中國,赴美參觀原子彈試爆。
參觀完之後,他還肩負另一個重要的任務,採購研究原子的器材,最主要的就是購買一臺加速器。因為只有加速器才能按需產生高能粒子,才能進行核研究。
當時的美國已經實現加速器的工業化,但這個東西不出口,拿不到出品許可證,而且價格昂貴,一臺就要四十萬美元,還是當年的四十萬美元,而研究所能提供的經費只有五萬,還要購買其他東西。
趙忠堯想了一下,提了一個建議。
自己可以去美國,把一些重要的技術參數背下,然後回國之後,可以自己造的就自己造,不能造的一些精密部件,就在美國秘密定製,然後再運回來。
研究所同意了這個方案,事實上,這是一個極其無奈的方案。不僅僅是要花費更多的時間,更重要的是,趙忠堯,這位中國最有前途的物理學家將放棄自己的物理研究,然後轉向工程技術,去研究加速器的製造。
我們需要浪費頂尖科學家的天份去換取金錢上的缺失。
有人勸趙忠堯,沒有必要浪費自己的精力去研究加速器,因為再成功,也不過是一個工程師。你不如藉此機會到美國繼續深造,說不定還會有更新的發現和成果。
但趙忠堯表示,研製出加速器,在國內建立中國自己的核科學實驗基地,為中國培養科學人才,自己的這些付出是值得的。
於是,在參觀完美國的原子彈試驗後, 趙忠堯直接去了美國。
趙忠堯先是聯繫了麻省理工學院物理系的範德格教授,這位教授正在生產加速器。
但他以商業保密為由,拒絕了趙忠堯的加入。
趙忠堯只好轉到麻省理工學院電機系的靜電加速器實驗室,開始學習靜電加速器的發電部分和加速管的製造。
幸運的是,該實驗室主任屈潤普(J.G.Trump)對趙忠堯十分友好,讓他利用實驗室的資料設計靜電加速器,並給他介紹了另一位專家,幫助他解決問題。
如果你對Trump這個姓感到熟悉,那很正常,因為這位屈潤普有個侄子,就是現在的美國總統川普。
當時屈潤普把實驗室一臺已退役的大氣型靜電加速器無償贈送給趙忠堯,讓趙忠堯自己研究然後組裝自己的加速器。
後來,中國的第一臺700千電子伏靜電加速器就是用這裡面的絕緣支柱搭建起來的。
不知道,川普知不知道,他的家族對中國的原子彈事業也是做出過貢獻的。
在這裡進行一段時間研究後,趙忠堯轉去了華盛頓卡內基研究所的地磁實驗室,因為那裡有他需要的離子源技術。
在他的面前是生產加速器需要的技術拼圖,拼圖的塊散落在美國各大院校的實驗室以及研究院,他要奔波期間,把這些技術塊一塊一塊學到手。而期間,他一年的所有費用不超過二百美元。不及當時公差人員的十分之一。
漸漸地,他將這些技術塊聚集在一起,畫出了靜電加速器的機械圖紙。
接下來,就是尋找組裝零件。說實話,唯一的困難就是差錢。
好多零件是定製的,費用非常之高。趙忠堯又沒有什麼經費,他只能找各種朋友幫忙。有時候為了找到便宜又好的加工廠,他一天要跑十多個地方。
此外,為了得到一些免費零部件,他主動要求給一些實驗室做義務勞動。
這大概是中國最為辛苦的國家採購員。
為了湊齊所有的零部件,他整整花了兩年時間。
在湊齊後,他發現國內局勢急劇變化,根本沒辦法回國。他只好留在美國,準備多學一些必要的實驗技術。尤其是怎麼運用加速器。
結果短短的一年,就完成了三篇論文,全部發表在當時最前沿的物理學科雜誌《物理學評論》上。
可以想像,如果他沒有搞加速器製造,而把精力投入研究中,一定有機會再次拿到諾獎級別的成果。
在新中國成立之後,他再也不能等待,決定把這一批器材運回國。這是祖國交給他的任務。
一開始,他聯繫的是一家與國民黨有關的輪船公司,但他擔心有可能會運不回大陸,就把零件提了出來,然後委託了另一家美國的運輸公司。
可沒想到,美國聯邦調查局很快找上門,將這批器材扣押,幸虧學校為他出面,表示這些東西都是一般器材,跟造原子彈無關。最終,大部分的零件返回給了趙忠堯。
1950年,趙忠堯回國了,他帶著設備乘坐威爾遜總統號從洛杉磯啟程。
剛上船,美軍就衝了上來,檢查一翻後,放過了趙忠堯。因為一來,他們的目標是船上另一位矚目的中國科學家:錢學森。二來,趙忠堯的行李裡沒有發現什麼重要機密,什麼所有的關鍵技術都在趙忠堯的腦海裡記著。
於是,船開了。
等船駛離美國,走向太平洋時,美國人腦子突然靈光了。怎麼可以放走趙忠堯?他可是差點得諾獎的人,而且這些年來往美國各大學的核物理實驗室,他跟錢學森一樣,也是值好幾個師的關鍵人物。
美軍司令部連發三道攔截令。終於在日本橫濱,再次截住了輪船,將趙忠堯扣押了起來,關到了日本的監獄。
當時臺灣當局讓他回臺灣,至少回美國,不要回大陸。
趙忠堯拒絕了。
美方又將他送到臺灣駐日代表處軟禁了兩周,試圖讓他屈服。
中國得知消息後,展開了援救,物理所出證明,趙忠堯就是中國物理所的員工,他是到美國出差交流的,他出差後,他的家眷還按薪金的70%領著生活補助費。
美國沒有理由扣押一個中國人。
終於,趙忠堯回到了祖國,投入到中國壯魄的核事業當中。
他帶回的器材,組建了中國第一臺70萬電子伏的質子靜電加速器。加速器發揮了巨大作用,間接提速促成了9年後中國第一顆原子彈的試爆成功。
而一直到2000年,他的加速器才完全「退役」。
以他的才能,原本可以做出更大的貢獻,卻在年輕時與諾貝爾獎擦肩而過,又與「兩彈一星」功勳獎章無緣。
在1998年5月28日下午15時55分,趙忠堯因病逝世,享年96歲。去世時安安靜靜,媒體並無太多報導,很多中國人並不知道他的名字。
趙忠堯卻並不在乎這些,在他獲得一些獎項時,往往第一時間把獎金捐給科學事業。因為他最想得到的東西是祖國的科學進步。是破解科學史的那個難題。曾經在科技上領的中國,為什麼在近代落後了。
也許,他並不在乎答案,他只在乎,中國能否在接下來的百年,實現科學的復興,讓科學在中國這片古老的土地重新鮮活起來。
為了這個目標,越來越多的人貢獻著火種。
華羅庚拒絕美國伊利諾大學的高薪聘請,回國發表告同學書,「梁園雖好,非久留之地。」
李四光放棄在英國伯明罕大學進修的機會,「我想把我學到的知識,儘快貢獻給我的祖國。」
錢學森說:「我是一個中國人,我可以放棄這裡的一切,但不能放棄祖國。我應早日回到祖國去,為建設新中國貢獻自己的全部力量。」
楊振寧回到國內,還帶回了計算機科學的頂尖科學家姚期智。
每一位熱愛祖國的科學家,都在以自己的方式為祖國貢獻著自己的力量。
有了他們的付出,中國才有了今天的一些科技成就。
二彈一星使中國成為核大國。
1970年的第一顆衛星,讓中國加入到外太空探索的行業。
……
而在晚年,錢學森發出了錢學森之問:「為什麼我們的學校總是培養不出傑出的人才?這麼多年培養的學生,還沒有哪一個的學術成就,能夠跟民國時期培養的大師相比。」
我們都知道建國後湧現出了一大批影響深遠的科學家,如錢學森、李四光、鄧稼先、錢偉長、楊振寧 、李政道等等,而他們的共同特點就是都有深厚的數學基礎。為什麼在那個戰亂橫飛的年代,他們會有如此好的數學基礎?這得益於民國時候紮實的數學教育,其中不乏教育名家,而這其中最有名的是劉薰宇。
劉薰宇是我國著名的數學家和教育家,曾在暨南大學、同濟大學、西南聯大任教,還當過人民教育出版社的副總編輯,而劉薰宇與普通教育者最大的不同就是他會講故事,比如他講的這個故事。
某個書生娶了一個富家千金,經常被老婆訓。後來這個書生中了狀元當了官,但他的老婆還是經常訓他。他就跟他老婆說,我現在當了官,你怎麼還訓我。他的老婆機智的回答到:「虧你還是狀元,連水漲船高的道理都不懂。你看,如果男人是當官的,生下來的女兒就是千金小姐,男人要是挑大糞的,生下來的女兒就是丫頭。等她嫁人後,如果嫁的男人是大官,她就變成了官太太,如果嫁的是農戶,那麼她就變成了一個農婦。這就是數學上的函數,男人是x,女人是y,y總隨x改變。
一個故事把函數講得生動有趣,這樣的例子在他的書中比比皆是。他一生論著頗豐,深受人們喜愛,很多人正是讀了他的書才喜歡上了數學,其中就有我國著名物理學家楊振寧。
楊振寧在一次講學中說道,他在很小的時候,偶然接觸到了一位叫劉薰宇寫的書,看了後他愛不釋手,書非常有趣,通俗易懂,看了他寫的一個智力測驗的文章,我才知道什麼是奇偶排列。
我國著名數學家齊民友也非常崇拜劉薰宇,他說他初一時學數學,那時的數學非常難,有很多的四則應用題,後來他看了劉薰宇的作品後,用他書中教的方法做題,非常容易,受到了老師的表揚,從此以後,才逐漸增加了對數學的興趣。
我國著名的畫家豐子愷也很喜歡數學,但他就沒有那麼幸運了,他直到中年後才接觸到的劉薰宇的著作,他說劉薰宇寫一篇,我就讀一篇,他的文章非常有誘惑力,而誘惑我的就是他裡面講的故事,如果我能早點接觸到劉薰宇的作品,我小時候絕對不會忽視這樣一門非常有用的基礎學科,為此,他懊悔不已。後來,他還專門為劉薰宇的著作寫了一個序。
劉薰宇的著作主要集中在三本書《馬先生談算學》《數學趣味》《數學的園地》,這三本書都非常的有趣,非常適合五、六年級的小學生和中學生來讀。很多學生讀了後都會愛不釋手,甚至像讀小說一樣讀得津津有味,把數學書語文化,在學語文中讀懂數學,這就是這套書最大的魅力。