孫承緯院士：承時代擔當 鑄國防基石

作者 | 湯淼 譚多望 趙鋒

孫承緯

爆炸力學專家，中國工程院院士。1939年12月12日出生於上海市，祖籍江蘇常州。

1963年畢業於北京大學數學力學系。

中國工程物理研究院研究員、博士生導師。長期從事炸藥爆轟、雷射輻照效應、應用脈衝功率技術、材料動態響應和高能量密度動力學等領域的研究工作，為核武器發展作出了應有的貢獻。獲國家發明獎三等獎1項、國家科技進步獎二等獎1項、軍隊科技進步獎40餘項，發表專著2部、譯著4部，文章400餘篇。

孫承緯的九口之家

孫承緯參加中國工程院第十次院士大會留影。

1957年9月，孫承緯初到北大。

2019年孫承緯寄語青年人。

孫承緯的父親孫啟粹書寫的座右銘。

2019年12月12日，剛剛跨入耄耋之年的孫承緯收到了來自中國工程院院長李曉紅的賀信，信中對孫院士進行了高度評價——「您以崇高的愛國情懷，勇敢扛起我國爆轟物理事業自主創新的旗幟」。

正如八十華誕賀信所述，作為我國著名的爆炸力學專家，孫承緯承擔重任，把全部智慧和精力都貢獻給了我國的國防事業——發展了爆轟物理，倡導了我國的電磁發射、高電壓爆磁發生器和電磁內爆研究，並且做出了開拓性工作，為我國核武器發展作出了重要貢獻。

從1963年來到「九院」起，五十七載風雨路，孫承緯始終與國家科技事業的發展同頻共振，自主創新精神始終貫穿於他的奮鬥歷程，成為他最亮麗的人生底色。

孫承緯在事業上取得的卓越成就實現了其父對子女後輩寄予的厚望：「只有一代勝一代，社會才能發展，國家才能前進，民族才有希望。要看看別人，努力前進；想想自己，莫虛我生。」

承家風，少年立志

成為國家的有用之才，是孫承緯的父親孫啟粹對7個子女的希望，也是他最大的心願。

曾歷任學校教師、銀行高級職員的孫啟粹，解放後任職於中國民主促進會上海市委機關，為人正直謙和，辦事縝思周密，愛好古文詩詞和書法篆刻。

孫承緯的母親周靜諍數十年從事居民委員會工作，任勞任怨，熱心為大家服務。

孫承緯的父母關係和睦，非常重視對子女的培養教育，同時，教育理念也很開明。

孫啟粹並不關心子女具體考多少分，而是關注每個孩子有什麼興趣愛好，從而幫助孩子在特長上進行發展。

孫承緯兄弟姐妹之間友愛互助，家庭文化氣息甚濃，認真學習在家裡蔚然成風。

在這樣的家庭氛圍下，孫承緯自小博覽群書。

他偏愛歷史、文學及科普類書籍，常常流連忘返於附近的幾家書店，甚至到了廢寢忘食的地步。

喜歡手工製作的孫承緯，第一件作品是在上小學之前，用祖母的線筒加上釘子、算盤珠做成的坦克車，線筒的邊上刻成齒輪一樣的花紋，坦克車不僅可以平地開，還可以爬坡下坎。

小小坦克車開啟了小小少年對科學實踐的濃厚興趣，從此，他總是帶著強烈的好奇心動腦筋琢磨著做一些小手工和小實驗。

從孩童時第一輛親手做的簡易坦克車到中學製作步槍、安裝收音機、製作航模等，這些經歷為孫承緯培養了超強的動手能力。

對科學實踐的熱愛也得益於父親孫啟粹的悉心引導。

孫承緯曾經回憶，小學五年級時，有一天放學回家，天色已經很晚了，父親說要帶孩子們去看一個青少年科技創作展覽，因怕地址不明迷路，父親特意帶著子女們坐電車趕去觀展。

拓展子女的眼界是父親一直很關注的事情。

孫啟粹經常教導子女：對於不明白的問題一定要想清楚，不可以囫圇吞棗；不懂裝懂是自欺欺人的表現；要想做成一件事沒有捷徑可走，認真努力永遠是成功的基本要求……父親的教導也成為孫承緯一貫秉持的做人做事準則，為他今後的事業成功打下了極其重要的基礎。

1956年，黨中央提出「向科學進軍」的口號，國家也出版了很多從蘇聯翻譯過來的科普讀物，這對當時的知識分子以及大學生、中學生起到了很大的鼓舞作用，也使得正在上中學的孫承緯對彈道、鐘擺以及天體運行等物理問題產生了濃厚興趣，自此立下了科技報國的志向。

這一年，17歲的孫承緯與同學們共同制訂了「向科學進軍」學習計劃。一次，他在新華書店買到一本蘇聯科普讀物《控制論淺說》中文版，讀後深受啟發，大大增強了學習數理的積極性，也找到了他希望報考的大學專業志願。

當時的孫承緯感覺到力學運動和自動控制有很大關係，「這裡面有很多奧妙的東西我不懂，我想去了解」。

在仔細查閱招生目錄後，發現當時全國力學專業只有北京大學開設，於是，孫承緯便下決心報考北大力學專業。

1957年，孫承緯夢想成真，如願考入北大數學力學系力學專業，三年後分配到固體力學專門化，至1963年夏季畢業。

當時的北大力學系名師雲集，周培源、錢敏、吳林襄、葉開沅、陳耀松、董鐵寶、王仁、周光炯、孫天風、黃敦等中國力學界前輩，先後來到力學專業任教，開設與承擔力學專業的基礎課程。

北大力學系向來重視基礎課程教育，最好的老師都在教學一線，同時鼓勵學生獨立思考，因而，6年的北大學習生活給孫承緯帶來了堅實的理論基礎和獨立思考的能力。

值得一提的是，孫承緯在北大數力系的木工車間得到了很好的鍛鍊。

該車間主要做力學實驗裝置，在那裡通過給老師傅打下手、聆聽老師傅認真傳授，酷愛動手的孫承緯學到了很多東西。

雖然磨一把刨刀需兩三個小時，很是費勁，但他慢慢琢磨出木工的門道。

在車間，他學會了很多基本操作，像刨床、車床，以及很多木工活，感覺自己收穫特別大。

這段經歷為他將來較強的實驗能力打下了基礎。

「我對實驗本身還是感興趣的。我並不認為動手就低人一等，動手也可以解決很多很難的問題。事情總得一步一步做出來，不動手怎麼做啊。」理論和實驗兼長的孫承緯曾經這樣說。

1963年，孫承緯的畢業論文《三角形截面重力壩的固有振動》獲得了「優等」的好成績。

在論文中，他把三角壩作為鐵木辛科梁考慮，用函數級數方法得到了其振型和頻率的近似解析解及數值解——當時還是手搖計算機，計算量非常大，經過一番努力，孫承緯得到了一個很好的計算結果。

在當時，很少有學生自己擬定論文題目，孫承緯所在的固體力學專門化也只有他一人是自己擬定的題目。

由此可見，善於獨立思考、敢於自我創新的精神在那時就已初見端倪。

承使命，結緣爆轟

1963年，孫承緯大學畢業，被分配到二機部北京地區。當他正準備去報到時，學校突然宣布收回原派遣令，另發了一份。

孫承緯打開一看，上面沒有單位，只有一個地址——青海西寧西關大街甲18號。

面對突如其來的變化，一頭霧水的孫承緯就去學校打聽到底是怎麼回事，結果學校的答覆是：學校並不清楚是怎麼回事。

當時，孫承緯的畢業論文指導老師王大鈞做他的思想工作：「據我所知，這個單位非常重要，很多有名的學者、大科學家都到那兒去了。」

接著王老師又說，「你不要放棄，要想通。」孫承緯聽了王老師的話，轉念一想，肯定是很重要的任務，去就去吧。

1963年9月，孫承緯被分配到二機部九院（即中國工程物理研究院）實驗部工作，來到了位於青海湖畔空氣稀薄的金銀灘草原。

當被問起初到草原、面對惡劣的生活環境是否失望時，孫承緯如是說：「我沒有失望的感覺。剛從學校出來是沒有科研能力的，就是懂一點基本的數理知識而已，但並不等於實驗當中、實際工作當中就有能力。」

當時，初來乍到的孫承緯被分配在二室一組，任務是研製「瓦片元件」。

劉文翰是設計和實驗方案負責人。新分配來的大學生受到了老同志們的熱情接待，但很長一段時間，年輕人並不知道大家在做什麼，因為根本看不出來。

孫承緯回憶，同年一起分去的西安交大物理系畢業的趙同虎曾經這樣問他：「瓦片？什麼叫瓦片？」孫承緯回答：「我也不知道，我也沒看出來哪個東西像瓦片啊。」

就這樣，初出茅廬的大學生們在老同志的帶領下投入到當時熱火朝天的原子彈研製攻關中，雖然當時他們並不知情。

其實，孫承緯加入了陳能寬指導、劉文翰負責的關鍵起爆元件課題組，從此，「讓炸藥更加有效、準確、安全地為武器作功」成為孫承緯鍥而不捨研究爆轟的目標。

半年過後，當我國的第一顆原子彈正在準備熱試驗時，孫承緯轉而承擔新型號小型化元件的探索課題。

他發現散心爆轟波驅動模型與大範圍實驗數據較好符合，而且不需要經驗參數修正，可以作為設計的理論指導，由此提出了「三點調整設計方法」。

在此基礎上，依據變分求極值方法給出了極限條件，提出元件總高參數和允差的新計算方法，研製成功相對高度大為降低、波形質量顯著提高的小型化元件，成功地應用於我國第一個武器化型號產品以及飛彈核武器試驗。

這個設計方法一直沿用於多個型號，成效顯著。

1966年，孫承緯在王淦昌院士的指導下開始雷射引爆炸藥研究，他通過理論考慮和實驗研究，弄清物理機制，提出光學窗口的正確設計，實現了雷射對猛炸藥的直接引爆，並得到系統的實驗結果。

「文革」時科研一度中斷，1973年恢復工作後，孫承緯領導建立了所內的雷射引爆實驗室，研製成功兩種安全性高、瞬發性好、引爆參數低的雷射雷管，提出並製作了130枝多路均勻分岔組合光導束，研製了小型化Q開關雷射器。

1978年，他的團隊成功實現百路雷射雷管同步起爆，達到國際領先水平，獲得1985年國家發明獎三等獎。

本世紀初，孫承緯了解到皮秒雷射輻照驅動的金屬薄膜能夠瞬發引爆極鈍感的炸藥，及時指導學生開展這種新途徑實驗，很快取得了以較低雷射能量引爆了PETN、HNS等炸藥樣品，進行了較好的數值模擬計算，並與劍橋大學卡文迪許實驗室進行了交流。

承重擔，碩果纍纍

自踏上爆轟研究之路，孫承緯承擔時代擔當，開拓創新，取得了累累碩果：

——上世紀七八十年代，為了給出更好的散心爆轟波驅動規律，在元件理論研究的基礎上，孫承緯鑽研了柱、球面散心波波後爆轟產物的流動理論。

這是平面爆轟波解析解（Taylor波）在幾何上的擴展。

當時許多作者給出了柱、球面波後產物流動一端展開的近似解，但精度不高，原因在於沒有考慮到此時爆轟產物流動區兩端都是奇點。

而孫承緯則分析了積分曲線兩端的性態，用半冪級數修正得出了新穎的近似解析解，在波後全範圍內與數值解偏差不超過3%，得到柱、球面爆轟波高精度近似解。

90年代，孫承緯進一步完善這項研究，給出任意形式爆轟產物物態方程下散心爆轟波理論解的計算方法，並編寫了從歐拉形式轉換到拉格朗日形式的編碼，使這個理論解可以進一步融入流體力學編碼計算之中。

至此，孫承緯創造性地構建了任意形式爆轟產物物態方程下柱、球面散心波高精度近似解、數值解和與流體力學編碼結合的方法。

——上世紀70年代末，孫承緯從理論上證明從正、反向爆轟驅動的平面剛性飛片表面反射的簡單波都是虛擬的（「截斷的」）中心簡單波，完整地解決了一維爆轟驅動雙向平面飛片的問題。

他提出用瞬時爆轟驅動加以產物等熵指數修正的模型，得到滑移爆轟驅動平面飛片問題更加有效和準確的計算公式。

基於前述自相似散心爆轟波的研究，他給出爆轟產物驅動剛塑性柱殼、球殼和圓板等構型運動的近似解，為實用爆炸裝置設計提供了有力工具。

為了發揮爆轟驅動的最大潛力，孫承緯帶領學生探索強爆轟波傳播和多級爆轟驅動高速飛片方法，研究強爆轟產物物態方程、多級驅動的理論和計算，0.2mm厚度平面鉬飛片的實驗速度已達到10km/s。

——1982年，孫承緯利用在華盛頓州立大學物理系衝擊動力學實驗室進修兩年的機會，鑽研了當時美國大型計算機專用的爆轟反應流動計算編碼SIN和2DL，改編成為兩個通用源碼：SSS（一維）和WSU（二維）。

回國後他繼續擴充這些程序的功能，將其變為爆轟物理基礎研究的有力工具。他也因此成為國內爆轟物理數值模擬研究開拓者之一。

近幾年來，他指導學生成功地把SSS編碼擴展到了磁流體力學範圍，成為多介質、多物理場和多連通區計算的有效工具。

1986年，孫承緯依據POP關係和唯一跡線假設，編寫了計算炸藥反應速率模型參數的計算程序，並完成了多種炸藥的模型參數定標計算，為這方面研究搭建了平臺。

此外，他在組織指導新起爆部件研製的同時，對相關的爆轟波傳播問題展開了深入研究。

利用衝擊波幾何動力學理論和自己編制的二維編碼，開展爆轟波繞射和拐角效應研究，計算各種炸藥構型中爆轟波形的演化和繞射的不起爆範圍，並得到實驗驗證，解決了許多工程應用問題。

他對雷射引爆炸藥的理論和實驗研究在國內享有盛名。

——1992年，孫承緯根據國外最新文獻，洞察到爆轟衝擊波動力學（DSD）理論對鈍感炸藥爆轟研究難題可能帶來巨大革新，提出把該理論中曲率效應關係當作實驗確定的炸藥物性函數，則可把爆轟波傳播轉變為運動幾何學問題，沒有必要去求解國外那時提出的複雜偏微分方程組。

根據孫承緯提出的「廣義幾何光學原理」途徑（即國外後來採用的廣義Huygens原理），可以直接獲得完全正確的漸近波形理論結果，並可用保留波陣面曲率信息的三次樣條函數進行計算。

孫承緯指導高文研製的GGO2D編碼，對爆轟波長程繞射波形做出準確預言，與鈍感炸藥大型爆轟實驗結果十分符合，達到國際同類工作先進水平，並對不同環境條件下起爆器件性能的設計和實驗研究起到重要作用。

根據這項研究撰寫的論文，在1998年第11次國際爆轟學術會議上作了大會邀請報告。

孫承緯指導學生在國際上首先應用等位面方法（Level Set）進行三維爆轟波傳播DSD方法的研究，得到處理爆轟波相互作用問題的有效方法，他還指導學生把DSD計算耦合於複雜構型二維爆轟驅動的流體力學數值模擬，系統地總結了以往各種類型實驗數據，把相關工作提高到新的水準。

這些研究工作不僅為核武器研製作出重要貢獻，學術上也具有明顯創新，達到較高的水平。

——上世紀80年代末期，國際形勢急劇變化，中國工程物理研究院的發展徘徊在十字路口。

面對爆轟學科發展形勢，孫承緯敏銳地意識到鈍感炸藥（IHE）發散爆轟理論與試驗研究將會是近期發展方向，並提前進行了布局。

他帶領流體物理研究所爆轟團隊，對國外發表的IHE爆轟性能文獻進行深入、獨到的調研和分析，並在有關論證會上與不同方向的思想進行了多次辯論，認為這類炸藥對武器安全性關係極大，而且性能可控、爆轟規律可知，建議儘快直接研製並使用。

為此，孫承緯還特地給于敏先生去信，並收到了覆信，信中于敏先生表示贊同他的觀點。

經過各方面的努力，領導及時做出了有關重大技術途徑的決策。

該調研分析報告部分核心思想發表於1992年3月的內部學術刊物《高能量密度物理》的《鈍感高能炸藥研究與武器爆轟物理的發展》一文中。

文章以詳實的數據、合理的假設、嚴密的邏輯，分析、論證了使用IHE的必要性、可行性和優越性。這是一篇反映孫承緯研究工作的重要論文，雖然刊登於等級不高的內部刊物，但卻是理論聯繫實際的典範，達到了科學、技術和工程三者的有機結合，在特定的歷史時刻發揮了重要的作用。

吸引孫承緯注意的，經常是炸藥爆轟理論和技術在國防科技和高能量密度科學方面的獨特應用，例如上世紀60年代後期王淦昌院士倡導的跟蹤蘇聯獨創的爆炸磁通量壓縮技術。

20年後，孫承緯團隊恢復了這項工作並發展到相當水平。在電流發生器（MC-2型裝置）方面，仿製的大型螺線管發生器已可輸出幅值10 MA的脈衝電流，自己研發的小型高電壓發生器成功地應用於高功率微波脈衝的產生。

在強磁場發生器（MC-1型裝置）方面，首次研製的2~3千克炸藥量的小裝置已獲得上千特斯拉的強磁場，可對低密度物質實施數百萬大氣壓的等熵壓縮。

同樣，他的團隊還研製成功炸藥驅動的光解碘雷射器。

這些都是國內首創並達到國際水準的工作。

承責任，薪火相傳

年輕時的孫承緯一直傾向於另外的學科，曾花費很多時間鑽研，而時代的使命卻使他站在了與爆炸、強光、高電壓等極端條件打交道的特殊崗位。

雖然這是始料未及的，但從17歲時立下科技報國的志願——學以致用、報效祖國，始終是孫承緯一直堅守的人生責任，國家的需求更是他不懈探索、勇攀高峰的動力。

熱愛會讓人樂在其中，這一點在孫承緯身上尤為突出。對科學的熱愛和對國家的責任，使他數十年來一直保持著對新技術的強烈好奇心，並沉浸其中潛心鑽研，一以貫之地秉持著敢為人先的精神，在科學研究的道路上開拓創新、勇往直前。

多年取得的累累碩果是孫承緯不懈努力的豐碑，卓著的成績讓他成為當之無愧的學者、學科領頭人、科學家。

作為我國核武器科技事業自主創新發展的親歷者和創造者，孫承緯為我國國防科技事業發展立下了卓越功勳。

《道德經》中有道：含德之厚，比於赤子。

就是說富有修養、品德之人猶如赤子。「科學頑童」是學生們對孫承緯的普遍印象——懷著科技報國的赤子之心、帶著敏銳眼光在科學海洋中執著地探索與暢遊的孫承緯讓學生們敬佩不已，並成為他們效仿和追隨的榜樣。

物質和名譽一直是孫承緯所看淡的，能夠穿暖吃飽足矣，他更關心的是事業如何發展和傳承，認為這是他義不容辭的責任。他常說選擇方向應當是「栽樹」，根深蒂固、枝繁葉茂，不能是「種草」，廣種薄收、難以為繼。

把握未來的發展方向，有重點地培養後備力量，形成人才梯隊，在實驗研製設計過程中大膽起用年輕人，是孫承緯從劉文翰身上繼承並一直秉持的原則。

「兩彈一星」精神中的「協同攻關」亦是他始終堅守的科研理念。

孫承緯認為現代科研工作是集體的成就，不是哪個天才獨力完成的，但技術骨幹的德識才學依舊是科研事業成敗優劣的決定性因素，為此他承擔起培養年輕人才的責任。

為了助力我國青年學者的成長，孫承緯主持撰寫專著《應用爆轟物理》，該書的特色和深度受到一致好評，被評為全國研究生優秀教材。

陳能寬院士在《應用爆轟物理》序言中寫道：「與已經發表的一些爆轟專著不同，本書的特色在於理論、實際和應用的結合。本書結構嚴謹，思路清晰」「本書以許多實例說明並強調了解析理論、數值模擬與實驗的結合，是發展爆轟學科、解決實際問題的必循途徑。」

2005年，年過六旬的孫承緯歷時5年，克服重重困難，終於將俄文《爆炸物理學》原著（兩卷本，1500頁）翻譯成中文出版，該作內容既深又廣，成為爆炸力學的扛鼎之作。

為了培養後繼人才，孫承緯甘為人梯。他擅長因材施教，修改學生或同事的論文稿件，常常寫得密密麻麻，「紅字比黑字多」。

他所有的原稿、筆記、程序、幻燈片和下載資料，都毫無保留地提供給大家使用。

他培養的數十名研究生很多已成為院、所的主要技術骨幹，肩負起科研的重擔。

繁霜儘是心頭血，灑向千峰秋葉丹。

在八十自述中，孫承緯深情地寫道：「保持健康和良好心態，做些力所能及的事情，助力於青年一代順利成長，為所熱愛的科技事業略盡綿薄，就是我晚年的心願。」

薪火相傳，弦歌永續，從少年立志到耄耋之年的老驥伏櫪，孫承緯科技報國的初心未曾有過絲毫改變。

2020年4月21日是我國原子彈研製第一次爆轟試驗60周年，作為一個「爆轟」科研人，自1963年起，孫承緯便和這項艱難而光榮的事業結下了不解之緣，扛起了我國爆轟事業自主創新的旗幟。

孫承緯的科研成長經歷和科學精神給後繼者留下了深刻啟示——唯有立志長期事業，坐得住冷板凳，經得起百般考驗，去除浮躁氣和功利心，才有可能有所成就；唯有砥礪奮進，發揚矢志創新的科學精神，敢於承擔重擔和責任，才能扛起鑄國防基石的使命擔當……

（作者單位：中國工程物理研究院流體物理研究所）

《中國科學報》 （2020-08-06 第8版 印刻）

編輯 | 趙路

排版 | 郭剛

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