程开甲

  程开甲,著名理论物理学家。江苏吴江人,1918年8月3日生。现为国防科工委科技委员会顾问、研究员、博士生导师。他于1937年考入浙江大学物理系,1941年毕业并留校任物理系助教,1946年经推荐入英国爱丁保大学数学物理系学习,1948年获博士学位,1950年回国,任浙江大学物理系副教授,1952年起任南京大学物理系副教授。六十年代初,调入国防科研部门工作,先后担任第二机械工业部第九研究院副院长,西北核技术研究所所长,国防科工委科技委员会常任委员、顾问,国家超导攻关领导小组顾问。1982年起兼任南京大学物理系教授,还兼任国防科技大学教授。他于1980年11月当选为中国科学院数学物理学部学部委员。

少年开甲

        1918年8月3日,程开甲出生于江苏吴江盛泽镇一个商人家庭。
程开甲
       程开甲
  这个生命一来到人间,就在他的家乡承载了一个颇具悲剧意义的故事。
  原来,程开甲的祖先本是徽州的“徽商”,清代才来到江苏吴江盛泽镇,传至程开甲的祖父程敬斋时,程家已是远近闻名的大户。
  吴江与徽州不同。徽州尊商,但吴地却崇教尚文。在吴地,要想光宗耀祖,科举取仕是首选之道。自然,这个观念也深深地印入了程敬斋的脑海。为了他的理想,他教唯一的儿子侍彤只读圣贤之书,不让他涉足商道。但精心栽培的结果,不但仕梦未圆,商道也从此失传。程侍彤连考几次,连个秀才也没中上。
  无奈之下,程敬斋寄希望于下一代,让儿子娶了一位姓洪的举人家的闺女为妻,还给未来长孙取了一个“开甲”的名字。没料到,侍彤与洪举人的女儿连生六胎,都是女儿,无一人可领“开甲”之名。
  失望中的程敬斋只好又让儿子将南浔镇一个姓梅的大户人家的丫环董云峰娶回为妾。董云峰嫁到程家不久怀孕了,并且很快生出了“开甲”。不幸的是,就在“开甲”出生前一天,程敬斋因病去世了。据说,死时他的眼睛瞪得很大,有人说那是程老爷死不瞑目,也有人说那是他拭目以待……
  就这样,程开甲从一出生,便背负着祖先“万般皆下品,唯有读书高”的沉重期望。
  1931年,程开甲小学毕业,考进了离家乡约20公里的嘉兴秀州中学,在这里整整呆了六年。
  秀州中学创建于20世纪初,前身叫秀州书院,是美国基督教传教士同嘉兴绅士一起创办的。第一任、第二任校长分别是美国西差会派来的传教士裴来仪和窦维思。1928年,中国人收回了教育权,黄式金担任了第一任华人校长。1930年,顾惠人成为秀州中学校长。
  顾惠人是中国近代教育史上一位十分出色的教育家。毕业于上海光华大学,获美国哥伦比亚大学教育硕士学位,一生立志教育。他十分强调人格教育,将它摆在教育的第一位,并提出了“学校家庭化,生活纪律化,头脑科学化,身手平民化”的“四化”教育目标。从1930-1958年,顾惠人担任秀州中学校长长达28年。在这里,他将自己的教育思想实践得淋漓尽致,不但培养了大批杰出人才,而且还培育了“爱国、爱校、爱科学”的秀州精神。
  在秀州的校友名录中,我们看到了10位院士级科学家的名字。他们是:陈省身李政道、顾功叙、谭其骧院士、周达儒、周达冲、钦俊德、方怀时、潘文渊、程开甲
  一个中学培养出了10位院士级科学家,足见这个学校的教学水平和质量。程开甲能够在这样一个环境中生活和学习6年,对他的人生来说意义非同一般。更何况程开甲在校的那段时间,也是顾惠人校长生涯中一个辉煌的历史阶段。以上列举的那10位院士级科学家,其中有7位就是在1928-1937年这10年间毕业的。
程开甲题词
程开甲题词
  初一的时候,程开甲成绩平平,并没有什么突出的地方。但到了初二的时候他就开始冒头了,尤其是数学和英文非常出色。
  程开甲的数学老师叫姚广钧,十分重视对学生数学工具知识的记忆训练。在姚广钧严格的训练之下,程开甲对数字的记忆力让全校师生都为之折服。
  他能将圆周率轻松自如地背诵到小数点之后60位数;
  他能将1—100平方表倒背如流;
  他能记住每一个数学公式和许许多多数学习题的演算结果……
  这种记忆在他日后70余年学习和科研中发挥了重要的作用。直到今天,程开甲对数学的平方、立方、公式是从不查表、翻书的。
  姚广钧非常懂得怎样因材施教。看到程开甲的数学水平远远高于同班同学,他把程开甲叫到家里给他开小灶。高中时,姚广钧就让程开甲接触大学的微积分知识。为拓宽他的视野,姚广钧经常借给程开甲一些习题集,让他去做课堂以外的难题。至于考试成绩,程开甲是从不担心的,姚广均年年给他100分。这个100分为程开甲挣得了一笔可观的学费。
  英文是程开甲的又一“杀手锏”。秀州中学原是一个教会学校 ,十分重视英文,学校还有好几位外籍教师,他们采取“直接”教授法,注重学生的发音和听、读训练。这与程开甲的愿望十分吻合。至于他的英文水平,程开甲在《母校学习生活的片断回忆》中有这样一段文字:“我在初中二年级,发奋得将每一篇课文全部背出来。有一次顾惠人校长代张才茂老师上课,听到我背诵流利,十分称赞。学校每年都要举行一次英文背诵比赛,我在初三,第一次参加比赛,精神太紧张,上台背了三句,就把下面全忘了,只好下台,但辅导老师姚广钧却笑笑说,‘看以后的’。翌年,我高中一年级,由骆之骏老师训练,吸取了上次失败的教训,稳定了情绪,就获得全校英文背诵比赛第一名。到了高中三年级,由窦维思师母训练,参加了浙江省四所中学演讲比赛,获得了第一名。”
  这第一名的成绩,对于秀州中学的意义要比对于程开甲个人的意义大得多。因为这次比赛是浙江省第一次组织的省级中学教学水平大比武。在这次比武中,秀州中学旗开得胜,不但获得了集体第一名的好成绩,而且拿下了三项单科冠军。从此,秀中声誉大振。
  随着学习的进步,程开甲逐步确立了当一名科学家的理想,他到图书馆借来了伽利略、牛顿、爱因斯坦、巴斯德、詹天佑甚至还有甘地等名人的传记,如饥似渴地读了起来。程开甲回忆道:“是这些书,使我增强了责任感和使命感。这些科学家追求真理、热爱祖国的精神深深地感动了我,教育了我,对我的人生起了重要的作用。我渐渐地萌发了长大了也当科学家的理想。”
  从科学家们的经历中,程开甲总结出了成功的两条秘决:一是勤奋,二是肯动脑筋。程开甲是秀州中学出了名的勤奋人。60多年后他的校友还以《勤奋的人》为题写了一篇回忆录,真实地记录了他在秀州中学勤奋、刻苦的学习精神。因为爱读书,以至于后来上大学时有同学送了他一个绰号——“程BOOK”。

走近大师

  1937年,程开甲高中毕业。他投考了两所大学:一所是上海交通大学机械系 ,另一所是浙江大学物理系。
程开甲
          程开甲
  考试结果,他同时接到了两所大学的录取通知,但相比而言,浙江大学的成绩要出色些,因为在浙江大学录取通知书上,清楚地注明他考上的是公费生。
  没有什么犹豫,1937年秋,程开甲来到杭州,成为了浙江大学物理系学生。
  程开甲入校时,浙江大学已是群贤荟萃,大师林立。校长竺可桢是我国地理学与气象学的一代宗师;数学系苏步青、陈建功等教授国际知名;物理系张绍忠、束星北、王淦昌、何增禄等都是留学归来,学术上有很深造诣的教授级大师;还有贝时璋、黄翼、蔡堡、周厚复等学界精英。1944年,李约瑟考察了浙江大学后,对其取得的学术成果非常惊讶,称其为“东方剑桥”。程开甲走近大师就是从走近束星北、王淦昌、陈建功、苏步青等人开始的。
  大学四年,对程开甲影响最大的是束星北。二年级时,束星北给程开甲讲力学,非常吸引人。他把力学的基本原理讲解得既透彻,又生动,让程开甲如痴如醉。热力学中“熵”的概念和第二定律是最难理解的,但束星北能用极其通俗易懂的语言,轻而易举地解释清楚。相对论和电磁学更是束星北的两门拿手好戏,讲授得炉火纯青。程开甲由束星北领着一步一步进入了物理学的殿堂。
  程开甲引起束星北的关注则是借助了力学考试的一份答卷。当时束星北出了一道考题:“太阳吸引月亮的力比地球吸引月亮的力要大得多,为什么月亮跟地球跑?”,这道题全班同学只有两个得了满分,那就程开甲和胡济民。从此,束星北对这个学生刮目相看。直至今天,谈起束星北,程开甲不但肃然起敬,而且充满了感激,他说:“我的力学知识都是他传的,我物理学的理论功底也是从他那里学来的”。
  王淦昌开设的“物理讨论”课实际上就是学术前沿研究报告会。当时只要是物理学研究杂志上发表的论文,无论是什么人,什么观点,王淦昌都会拿出来讲,让师生们开阔眼界。1939年7月,王淦昌就向物理系师生介绍1938年12月和1939年1月间哈恩和迈特纳发现铀原子核裂变现象经过。这是程开甲第一次接触原子核。在王淦昌的影响下,程开甲一生都十分注意对科学前沿的把握,即使是现在,他对学术发展动态仍是了如指掌。
  抓住问题,扭住不放,这既是王淦昌对他的教诲,也是王淦昌的风格。但认识归认识,在实践中真正要做到这一点是十分不易的,对此,程开甲有经验,也有教训,用他自己的话说:“我想跟王先生学,我学了一些,但学得不好,吃了亏”。
  程开甲所说的“学了一些”,是指他后来所取得的成果,都是因为记住了王淦昌的告诫,执着研究的结果。而最早让他尝到这个甜头的就是与王淦昌合作,在美国《物理评论》杂志上发表的那篇《论五维空间》的论文。
  程开甲所说的“吃了亏”,是指他终生遗憾的一件事。1944年程开甲在浙江大学任助教,写出一篇题为《弱相互作用需要205个质子质量的介子》的论文。其时恰逢李约瑟来浙大考察,程开甲经王淦昌介绍,将自己这篇研究成果交给李约瑟,托他带给物理学权威狄拉克。狄拉克收到这篇论文后,亲自给程开甲写信,“目前基本粒子已太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”。当时狄拉克是物理学界的权威人物,而且在此之前他亲自将程开甲的一篇论文《对自由粒子的狄拉克方程推导》推荐给剑桥大学的《剑桥哲学杂志》,并发表了。所以,程开甲也就放弃了对这一问题的进一步研究。后来这个研究成果被一个重要的实验所证实,而且实验所测得的粒子质量与程开甲当年的计算值基本一致。这项成果于1979年获得了诺贝尔奖,程开甲就这样遗憾地与诺贝尔奖失之交臂。
  大学四年,程开甲除了受束星北、王淦昌的影响外,数学系陈建功,苏步青的指导和鼓励也是让他终身难忘的。大学三年级时,程开甲听陈建功的复变数函数论,写了一篇论文《根据黎曼基本定理推导保角变换面积的极小值》,在英国发表之后,被苏联米尔诺夫的《高等数学教程》全部引用。这篇文章和随后在《自然》杂志上发表的《用等价原理计算水星近日点进动》两篇论文,是程开甲科学研究的起步。前者受陈建功函数论启发而作,后者受束星北相对论启发而作。
  显示程开甲科学研究潜力的最早成果是1945年发表在剑桥大学《剑桥哲学杂志》上的那篇《对自由粒子的狄拉克方程推导》。正是这篇论文不但引起了远在英国的物理学权威狄拉克对这位素未谋面的年轻中国学者的关注,也引起了正在中国考察的李约瑟对他的兴趣。
  1945年,在李约瑟的推荐下,程开甲获得了英国文化委员会的奖学金,远渡重洋来到英国,成为爱丁堡大学数学物理系M·玻恩的研究生。
  玻恩是位知识渊博,多才多艺的教授,他除了是一个诺贝尔奖获得者外,还是一位哲学家、文学家和音乐爱好者。程开甲成为玻恩的研究生时,玻恩门下已经走出了许多在物理学界享有声誉的人,如奥本海默、福克斯、海森伯和中国的彭桓武等。有趣的是,玻恩的学生后来有许多人都与核武器结下了不解之缘,包括他的两个中国学生彭桓武和程开甲。
  成为玻恩的学生是程开甲人生道路上的又一次幸运。为了将程开甲带入物理学领域,玻恩常让他一同去参加各种国际学术会议,鼓励他认识外界朋友。程开甲刚到英国不久,玻恩就应邀去牛津大学讲学,程开甲作为助手一同前往。在随后剑桥大学学术会议上,玻恩把程开甲引荐给了狄拉克和海特勒。海特勒在场论方面造诣很深,程开甲早就读过他的学术论文并受其启发,与王淦昌合写过《论五维空间》一文,所以程开甲对这位大师一直很尊敬,当玻恩将他介绍给海特勒时,程开甲十分兴奋,并与他进行了长时间的交谈,两人的观点有许多相似。1947年,玻恩又带程开甲参加了爱尔兰会议,在这个会上程开甲又认识了薛定谔、谬勒、鲍威尔等科学大师。
  1948年,物理学界在瑞士苏黎士大学召开低温超导国际学术会议,程开甲和玻恩合写了一篇《论超导电性》的论文,递交大会。会议召开时,玻恩未能前往,程开甲作为代表在会上宣读论文。很巧的是,海森伯也参加了这个会议,由于观点针锋相对,在会上两人就争议了起来,程开甲不但英文水平很高,在大学也学过德文,所以他们吵架,时而用英语,时而用德语。大会主席泡里觉得非常有趣,主动提出当裁判,但吵了很久,泡里实在难以裁决,就说:“你们师兄弟吵架,为什么玻恩不来?这裁判我也不当了”。
  程开甲与海森伯的这次争论成为了苏黎土会议的一个花絮,而且也让程开甲永远难忘。就在这场争论之后,泡里将程开甲推荐给了量子论的权威索马菲尔德。直到今天,程开甲仍然没有放弃自己的观点。

祖国需要

  程开甲在英国留学的四年,是国内政治形势急剧变化的时期。当时程开甲还是一个无党派人士,没有什么党派之见,但他十分关心祖国的命运和民族的未来。
周恩来接见
国家领导人周恩来接见
  他在等待着,等待着中华民族扬眉吐气的一天┉┉
  终于有一天,程开甲的眼中燃烧起了明亮的火花,看到了中国的希望。
  那是1949年4月的一天晚上,程开甲正在苏格兰出差,一个人走进电影院。按照惯例,电影正片之前是一个简短的新闻片。恰好当天的新闻片就是轰动一时的“紫石英”号事件。
  1949年4月20日是中国人民解放军等待国民党政府决定是否在《国内和平谈判协定》上签字的最后一天。此时人民解放军已作好了一切渡江作战的准备。美、法等国已知趣地将自己的舰队驶离了南京。只有英国军舰极不明智地仍悬着“米”字旗,驻泊南京,并不时耀武扬威。20日上午,“紫石英”号等英舰与国民党军舰相伴,由东向西驶进人民解放军第二十三军防区游弋。
  大战在即,英国舰只竟敢贸然驶来,其阻扰解放军渡江之心昭然若揭。经请示,渡江部队先礼后兵,发出警告。但英舰置警告于不顾,继续向前行驶。随即,长江之上炮火连天。片刻功夫,“紫石英”号中弹30余发。刚刚还神气十足的“紫石英”号慌忙扯起白旗告饶。
  “紫石英”号事件,让不可一世的西方列强第一次看到了中国人民强大的力量,也让程开甲第一次了解到中国共产党和中国人民解放军的民族立场。
  新闻片放完后,程开甲心潮澎湃,很久很久以来积压在心头的民族自卑感一扫而光。之后,他开始悄悄地整点行装,作回国准备。
  也就是这一年,程开甲获得爱丁堡大学哲学博士学位,成为英国皇家化学研究所的一名研究员。玻恩对程开甲的工作极为欣赏,两次与他谈话,要他把爱人与小孩带到英国来。程开甲认真听着,不作回答。此时,胡济民已先他回国。从胡济民的来信中,程开甲得知祖国在共产党的领导下,正在开展废墟上的建设,许多海外学子也已陆续回家。“祖国形势真的很好,国家有希望了!”胡济民在信中一次又一次的向程开甲传递着国内经济发展的情况。
  程开甲要回国的决定让同学们知道了。一天晚饭时,几个英国学生一番好意,劝程开甲留下来,他们历数了中国种种的不好:中国穷,中国没饭吃,中国落后……。程开甲听得很不舒服,最后他竟然拍着桌子对他们咆哮起来:“中国穷,中国落后,中国没饭吃,比不上英国,但你们要知道这是今天,要看就看今后。OK!”。程开甲对他的英国同学扔下几句话,气愤地离席而去。回忆起来,程开甲说,这是他在英国四年中第一次对英国人发大火,也是他感到最理直气壮的一次。
  玻恩毕竟是长者,他完全能够理解自己这个学生报效祖国的急迫心情,尊重他的选择。回国前的一天晚上,玻恩对程开甲有一次语重心长的谈话,并关心地说:“中国现在很苦,你回去会要吃许多苦头,到了埃及多买些吃的带回去吧!”。导师的关心,让程开甲十分感动,但他没有采纳导师的建议。他知道国内很苦,但这是他心甘情愿的选择。在英国他除了给爱人买了一件皮大衣外,其余买的全是书籍。
  50年代的第一个盛夏,程开甲终于踏上了祖国的热土。
  回到杭州,程开甲没有直接回家,而是直奔母校——浙江大学。浙大伸出热情的臂膀欢迎了他,安排他在物理系任副教授。
  1952年院校调整,程开甲被调到南京大学物理系。他没有丝毫犹豫就搬了家。由于国内急需培养大量金属物理专业人才,程开甲与施士元一起创建南京大学金属物理教研室。为加快我国固体物理学理论人才的培养,程开甲还竭力主张把当时的理论物理学的新成果、新方法应用于固体物理。在这期间,他还完成了专著《固体物理学》,此书1959年由高等教育出版社出版,填补了我国高等院校《固体物理学》教材的空白。
  1956年,程开甲参与制定的十二年科学规划出台后,国防科技发展规划中提出的原子能技术,被列为国家十二年科学规划12项重点任务前列。当时中国科学院原子能研究所所长钱三强为了推进原子能技术的发展,呼吁各省和各高校分别建立原子能研究所和核物理教研室。江苏省南京大学回应呼吁,又一次将程开甲推向了这项工作的前台。程开甲只好将“金属物理教研室”交给他人,又去开拓一项全新的领域,组建“核物理教研室”。
  组建“核物理教研室”后的第一项工作就是从事科研工作的条件建设。程开甲带领几个年轻教师根据苏联学者发表的一篇论文,自己研制出了一台双聚焦β-谱仪,运用它测量一些元素的电子衰变能谱,一举成功。这是南京大学第一台核子物理实验仪器。不久,一项特殊使命又一次改变了他的人生轨迹。
  1960年,程开甲接到命令,去北京报到。不知道去干什么,也习惯了不多过问,程开甲第二天就启程了。去了那里以后,他才知道是去搞原子弹。就这样,程开甲进入了我国核武器研究行列。
  10年内,几易岗位,数易专业,这对一个孜孜追求科学研究的科学家来说决不是一件容易做到的事情,但程开甲却做到了。当询问原因时,没想到他的回答仅是简简单单四个字:“祖国需要”。

秘密使命

  “原子弹就是那么大的东西,没有那东西,人家说你不算数。那么好吧,我们就搞一点吧!”1958年6月21日毛泽东在军委扩大会议上的讲话第一次道出了中国进行原子弹研究的被迫和无奈。
核武器
          核武器
  研制原子弹,把从国外回来的科学家集中起来!中共中央终于作出了果断决策。
  1958年7月,“核武器研究所”在北京建立。所长李觉,副所长吴际霖、郭英会在二机部领导下开始“招兵买马”。
  1960年3月,程开甲由钱三强“点将”,经邓小平批准走进了核武器研究所,并被任命为第三位技术副所长。在此之前,另外两位技术副所长朱光亚和郭永怀已先期到达。
  谈到自己走进核武器研究行列,程开甲讲述了一段颇为有趣的往事:
  1949年,程开甲与玻恩一起在爱丁堡出席一次学术会议,从事美国原子弹内爆机理研究的福克斯也来了。福克斯也是波恩的学生,所以玻恩将程开甲介绍给他,师兄弟第一次见面谈得甚为投机。当时美国政府正在怀疑有人将原子弹核心机密泄露给苏联人。福克斯在怀疑名单之列。尾随福克斯来到爱丁堡的美国特工看到福克斯与程开甲有接触,特别是了解到程开甲来自中国后,以为自己有了重大发现,竟然“天才”地将程开甲——中国共产党——红色苏联——福克斯——原子弹机密联系起来。并对程开甲展开调查跟踪。当然,美国特工后来查清,程开甲当时既不是中国共产党,也与原子弹机密没有任何瓜葛。事后,玻恩将这段离谱的插曲告诉程开甲,程开甲才猛然想起他在一段时间总感到背后有个“尾巴”。
  历史竟是如此巧合。10年之后,程开甲的名字真的与中国共产党,与红色苏联,与原子弹联系了起来。
  研制原子弹是一个崭新的课题,谁也不懂,大家都在学中干,干中学。初期的探索工作大致是按理论设计、爆轰物理、中子物理和放射化学、引爆控制系统、结构设计等几个方面进行的。朱光亚技术总负责,郭永怀和程开甲一人负责一个方面。程开甲分管状态方程理论研究和爆轰物理研究两大块工作。
  1960年春节后,程开甲领着胡思得等一些青年科技人员,对爆轰产物的状态方程进行了探索。由于程开甲早在1958年南京大学时就发表过关于“TFD”模型方面的研究论文,于是,他就给这些青年人讲课,指导他们查阅国外文献。经过半年艰苦努力,他们终于第一次采取合理的TFD模型计算了原子弹化爆压缩中心产生的压力和温度,为原子弹的总体力学计算提供了依据。拿到程开甲他们计算出来的结果,郭永怀兴奋不已,“老兄,你的高压状态方程可帮我们解决了一个大难题啊。”
  在科学家们孜孜不倦的探索中,中国原子弹事业在1962年终于露出了希望的曙光。张爱萍、刘杰以二机部的名义向党中央、国务院正式报告,提出争取在1964年,最迟1965年上半年爆炸中国第一颗原子弹的“两年规划”,并很快得到了中央的批准。
  1962年初秋,张爱萍请钱三强等就试验问题提出意见。钱三强向张爱萍推荐,由程开甲出面牵头负责试验当中的有关技术问题。
  程开甲又开局了,他和张超一同组建“核武器试验研究所”,由他全面负责核武器试验中的技术工作。人马到齐后,程开甲划分了5个研究室,分别对应力学、光学、核、电子和理论计算专业。之后为适应地下核试验工作的需要,又设立了第6研究室。事实证明,程开甲最初的这个划分完全符合客观需要,后来除了把核物理和放射化学分为两个研究室以外,直至今天核武器试验研究所延续的仍是1963年“程氏划分体制”。
  程开甲组建核武器试验研究所后进行的第一项工作就是拟定我国第一颗原子弹爆炸试验方案。当时二机部九局有一个《关于第1种试验产品国家试验项目与准备工作的初步建议》,程开甲、吕敏、陆祖荫、忻贤杰等在讨论中碰到的第一个问题就是第一颗原子弹采取何种方式爆炸?《初步建议》采用的是空投。
  空投?飞机投掷?程开甲总觉得第一次核试验就用空爆方式有些不妥。他反复思考,终于写出了否定空投方案的三条理由:第一,空爆增加测试同步和瞄准上的困难,难以测量到原子弹爆炸时的各种效应;第二,保证投掷飞机安全的难度很大;第三,保密性也有问题。
  否定空爆方式的理由充分,新的方案是什么?经过反复论证,程开甲提出了“百米高塔爆炸方式”。1962年11月26日,程开甲主持起草的《国家第1种试验性产品试验技术方案》出台了,明确提出我国第一颗原子弹采用静态试验方式,将核装置放在百米高的铁塔上做爆炸试验的意见。该方案经钱三强审阅,转报国防科委,很快得到了批准。
  为了确保第一次核试验成功,1963年秋,在程开甲主持下,核武器试验研究所利用工程兵在北京西郊的大型化爆试验场进行了模拟联试试验。试验成功之后,程开甲领着他的人马提前半年进入了核试验场罗布泊
       罗布泊,号称死亡之海。这里自然环境十分恶劣,曾经被人们描绘为“生命的禁区”。但在当时,程开甲他们根本没有时间去感受。
  紧张的调试开始了,程开甲深入每一个角落,每一个现场,检查监督。不放过一个细微的问题,不放过一个细小的疑点。试验工作的组织领导是极其严密和有效的。按照中央专委指示,1964年8月23日,试验场区组成了首次核试验党委会和核试验委员会。核试验党委由35人组成,书记张爱萍,程开甲等人任委员。核试验委员会由68人组成,张爱萍为主任委员,程开甲任副主任委员。
  1964年10月14日19时20分,原子弹平稳、安全地吊上塔顶,在密闭工作间就位,安详地等待着“零”时的到来。
  核试验是不可逆的一次性试验,它要求大部分测试仪器必须在自控状态下,在零时到来时,开机工作,捕捉瞬间,获取数据。从原子弹吊上塔顶开始,程开甲就将心悬在半空中。1990年4月张蕴钰所写的一篇回忆文章《戈壁春雷——我国首次原子弹试验》中的一段话对程开甲当时的心情,刻划得非常形象。
  10月16日“零”时前的上午,张蕴钰按照张爱萍总指挥的指示对全场进行最后一遍巡视。张蕴钰写到:“在返回途中我先到了主控站,在主控站的领导同志还有基地的邓易非和基地研究所副所长程开甲教授。程开甲是1950年从英国归来的学者,1948年他在爱丁堡大学获博士学位,这位基地最高级的专家和技术召集人是一位真正的老师。在试验各项准备工作就绪后,他曾不止一次地对我说:‘它不能不响’。薄薄的嘴唇颤抖着,那样子像是对原子弹诅咒和祈祷。爆炸后,我又见到他——这个试验方案的制订者,并对他说:‘这一回你是张飞的胡子’——满脸”。
  “零”时终于到了。程开甲站在主控台,屏住呼吸。顷刻,惊雷般的巨响宣告了中国第一颗原子弹试验的成功。随着这声巨响,自动控制在瞬间启动上千台仪器分秒不差的完成地爆和全部测试。程开甲长长地松了一口气。
  当年法国人进行第一次核试验,测试仪器没有拿到任何数据,美国、英国、前苏联也仅仅拿到了很少的一部分数据,而我们拿到了全部数据。这一了不起的成绩载入了当年周恩来总理所作的第三届全国人民代表大会政府工作报告中。

冲击空爆

  中国第一颗原子弹在罗布泊爆响的消息,震惊了世界。
原子弹爆炸成功
原子弹爆炸成功
  看到国际社会的强烈反应,程开甲会心地笑了。他摊开资料,思维迅速地集中到《空中核爆炸方案》上。
  这是中国首次空爆核试验方案,意义非同小可。
  所谓空爆试验就是指用飞机等运载工具将核装置投下,并将其控制在预定高度爆炸的一种核试验。中国第一颗原子弹采取的是百米高空塔爆方式进行的,这种静态核装置试验的成功只能说我们已经掌握了核技术,如果说中国拥有了可供投入实战使用的核武器,就必须等待首次空爆试验的结果才能断言。
  程开甲当然知道他正在做的工作的分量。也正因为这样,周恩来才专门为此指示:“这次试验一定要准备好,要更周到、更细致、更妥善的全面做好安排,在效应试验上,要搞清楚在空中、地面各种条件下杀伤和破坏的威力半径。总之,凡是通过试验应该得到的数据和资料都要得到。中国反对核讹诈和核威胁,不主张搞几百次核试验,因此,我们的核试验都要从军事科学、技术的需要出发,做到一次试验,全面收效。”
  试验党委落实周恩来的指示,根据此次试验的特点,将第一颗原子弹试验时的“三保”(保响、保测、保安全)要求扩展成“八保”(保响、保投得准、保地面空中联得上、保测试、保回收、保证有足够的数据进行分析、保证资料储存和管理、保证安全的标准)。
  从“三保”到“八保”,内容多了,要求高了,技术复杂了。但所有这些,程开甲都必须把它们一一落实到方案中。好在第一颗原子弹试验的方案也是他做的,对于做这类方案,他已经有了一定基础和经验,程开甲抓住与第一次试验的不同之处,再抓住不同之处中的关键之点,很快理清了思路,形成了文字。方案报到中央专委,没多久就批下来了。
  1965年5月14日,中国第一颗空投原子弹在罗布泊试验成功。当天《人民日报》发表公报,“这是中国人民加强国防、保卫祖国的又一重大成就。”
  “原子弹要有,氢弹也要快。”1965年1月毛泽东作出指示后,二机部九院迅速调集力量,加快了氢弹的研究步伐。程开甲也将主要的精力转移到思考氢弹试验的有关技术问题。
  氢弹和原子弹是核武器中的系列产品,可它们的威力却有着天壤之别。有人形象地比喻道:“原子弹只是氢弹的火柴头”。
  产品不同,试验方法自然有别。问题是,在1966年4月国防科委组织的一次氢弹原理试验方式研讨会上,专家们的意见又是十分一致:“塔爆”。而且铁塔就用首次原子弹试验时留下的备份铁塔。
  氢弹原理试验采取塔爆的方式,专家们自然有他们的理由:一是考虑测试效应,二是为了节省费用。
  会议结束后,有四个字、两个问号在程开甲的脑袋里放得大大的,象两个“幽灵”缠绕着他。它们是:“塔爆?安全?”。
  当量大,爆点低,沾染重,这是专家们都熟知的此次试验的三个突出特点。在这里,塔爆与安全显然是存在冲突的。解决这个问题就是这次试验的技术关键。
  怎样才能冲破现有铁塔高度和试验场地条件的局限,将核试验场区及下风附近地区的放射性沉降影响降到最小程度?程开甲将这个难题写在黑板上,一次又一次地组织研究所的科技人员讨论,一遍又一遍地领着他们反复计算。不知干了多少个白天黑夜,也不知做了多少次重复劳动和无效劳动,最终雾拨天开。他们拿出了几条解决办法。
  为了检验计算值的准确性,氢弹原理试验前,程开甲带领他的技术骨干用常规炸药做了一次化爆模拟试验。试验结果表明,采取上述措施相当于把现有铁塔加高60米,使放射性沉降减少三分之二。
  石头落地了,“幽灵”飞跑了。试验前,程开甲拍着胸脯向领导保证:“安全问题唯我是问”。
  1966年12月28日,我国首次氢弹原理试验在罗布泊获得成功。中国成为了继美苏英之后第四个掌握氢弹技术的国家。
  就在场区人们弹冠相庆的时候,程开甲紧张的神经还没有来得及松弛,又领受了新的更加艰巨的试验任务:全当量空投氢弹。
  这时,核武器试验研究所已经从北京通县搬到了红山,程开甲在罗布泊有了属于自己的固定的小屋。于是,就在这个戈壁滩上长期住了下来。从1964年第一次进入号称“死亡之海”的罗布泊到1984年从罗布泊调回北京,程开甲在戈壁滩上扎根了整整20年。20年中,他隐姓埋名。20年中,他没有用程开甲的名字在外界的学术刊物上发表过一个文字。
  根据中央专委原来的计划,我国空投全当量氢弹爆炸试验定在1968年进行。后来推测法国可能在1967年进行首次氢弹试验。这一刺激,激发了中国科学家们为祖国争光的强烈责任感,提出一定要赶在法国人之前爆炸我国第一颗全当量氢弹。这样,第一颗空投氢弹试验的时间提前到了1967年上半年。
  元旦过后,罗布泊核试验基地又忙碌了起来,忙碌的最初迹象就是程开甲黑白颠倒的不规律生活以及核试验研究所办公大楼彻夜不眠的灯火。为了准确地算出氢弹安全的爆炸高度,程开甲首先调集精兵强将,开始积智攻关。
  爆高终于计算出来了,这个数字凝结了程开甲他们研究所许许多多科技工作者的心血。
  安全问题一直是程开甲自己亲自抓的。在这次空爆试验中,程开甲提出了两个首创性意见:一个是火箭取样的新方法;另一个是投弹飞机飞行的新方向。
  谈起这个首创,程开甲讲了三个方面的因素:一是这时我们已经研制出了火箭,有条件;二是氢弹威力大,烟云高,取样飞机受到飞行高度的局限有可能取不回“干净”的样品;三是考虑取样飞机的飞行员剂量安全问题。
  程开甲的两条首创,在当时影响很大。一方面它为我国首次氢弹空爆试验的圆满做出了贡献,为今后的氢弹试验的安全开辟了新方法,另一方面也使程开甲自己赢得了他人信任。以后只要听说安全问题程开甲已经把了关,就不会再有人怀疑。
  辛勤的劳动,获得的是成功的报偿和喜悦。1967年6月17日,我国第一颗全当量氢弹空爆试验圆满成功。这次成功再次引起了一场不小的世界噪动。正如法新社6月18日电所说:“人民中国爆炸热核炸弹所取得的惊人成就,再次使全世界专家感到吃惊,惊奇的是中国人取得这个成就的惊人速度。”

地下惊雷

   在进行了一定数量的大气层核试验之后,尽快地将核试验从空中转入地下,既是军事保密和技术发展的需要,也是国际政治形势发展的要求。
程开甲
          程开甲
        地下核试验是指将核装置放在竖井或水平坑道中爆炸的核试验。这种核试验工程量大、周期长、投入多,且不便于进行百万吨级梯恩梯当量大威力的试验。所以,在中国需要不需要进行地下核试验这个问题上,人们的认识不尽一致。
  程开甲是发展地下核试验的积极主张者、倡导者和推动者。当然他知道地下核试验有它的不足,但他坚信地下核试验是中国未来核武器研制的必然走势和发展方向。
  程开甲最早接触地下核试验方面的资料是1963年夏天。
  1963年7月25日,正当我国积极准备首次核试验时,美、英、苏三个核大国在莫斯科签订了《关于禁止在大气层、外层空间和水下进行核试验的条约》。这个条约的实质就是在于防止中国获取核能力。中国政府当然不会理睬他们,一方面发展表政府声明,揭露这一骗局,另一方面继续走自己的路。
  棋是这样下,可涉及到技术问题,周恩来还是想听听专家们怎么说。
  一天,周恩来将李觉、吴际霖、朱光亚、王淦昌、郭永怀、彭桓武、程开甲等叫到中南海,一方面征求他们对此事的看法,另一方面向他们询问有关地下核试验问题。如什么是地爆?国外为什么要做地爆?他们从空中转入地下是政治问题还是技术问题?等等。
  从总理办公室出来后,已被任命为核武器试验研究所副所长的程开甲一头扎进书房,钻进外文堆,开始了对地下核试验有关知识的研究。
  随后,二机部和国防科委从正规途径也得到了中央专委的指示:“在抓紧第一颗原子弹试验准备工作的同时,把地下核试验列为科研设计项目,并提出地下核试验的具体方案”。
  任务明正言顺地落到了程开甲头上。
  于是,程开甲亲自筹划,于1964年以核武器试验研究所技术人员为基础,调进丁浩然、宁培森等一些工程技术骨干,在他的直接领导下对地下核试验的试验方案、安全方案和控制测试等仪器设备进行了初步研究。
  听说河北承德在搞铜矿的地下爆破开采,程开甲和董寿萃副所长等到实地去考察和测量。当炸药在矿洞里爆炸时,他们站在对面的山头上,一方面感受地下爆炸产生的震动效应,另一方面通过测试获得震动效应的各种数据。程开甲说:“通过这次考察,我对地下核试验的效应就有了初步认识,再结合理论和实验开展研究,拿出具体方案,把这个工作一步步完成。”到1964年,他的头脑中已经能够勾画出我国第一次地下核试验的基本图像了。对此张蕴钰写到:
  “程开甲教授在一张白纸上画出了一条通道,带个鱼钩形。他解释说,试验时原子弹放在钩部;爆炸时,动能在岩石中传播比在空气中要快,不等冲击波冲出坑道,岩石已经将通道封住,可以防止放射性物质污染坑道。这就是最初的、最原始的设计。基地的地下核试验准备工作从此就开始了”。
  随着探索的深入,地下核试验的有关技术难题都被弄清了。1965年12月底,经国防科委批准,程开甲在莫合尔山以西地区进行了第一次化爆试验。这次试验最主要的目的是检验安全方案是否可行,检验坑道的自封和回填堵塞技术,防止核爆炸产生的高压气体冲出坑道造成“放枪”或“冒顶”。时隔不久,又进行了第二次化爆试验。
  一次次试验,一点点加深认识,一点点积累经验。1969年9月,程开甲他们终于得到了中央军委办事组和周恩来总理批准立即进行我国第一次地下核试验的消息。
  听到这个消息,程开甲禁不住热血翻腾。这个决策对我国核武器研制和核试验事业的发展起了极大的推动作用,它为我国核试验方式由空中转入地下,直至最终向国际社会庄严承诺完全停止大气层核试验,跨出了具有决定性意义的第一步。
  1969年9月23日零点15分,一阵剧烈的震动象波浪一样从莫合尔山传来,我国首次地下平洞核试验成功了。
  地下核爆炸成功后,为了掌握地下核爆炸各方面的第一手材料,程开甲他们决定“深入虎穴”,进入地下爆心考察。
  到原子弹爆心考察,在我国还是开天辟地第一次,其危险程度可想而知。但程开甲他们义无反顾。尤其是第二次地爆后,朱光亚和程开甲一起穿上防护服、戴上口罩、手套、安全帽,背着测试仪器,在刚刚开挖出来的直径只有80厘米的小管洞中匍匐爬行,两人最后进到爆炸形成的一个巨大空间。洞里温度很高,他们汗流夹背。但这次“深入虎穴”获得了大量数据,取得了我国地下核试验现象学的第一手资料。
  用地下平洞方式进行核武器弹头试验,爆炸当量在一、二万吨还可以。但如果爆炸当量达到5万吨、10万吨,再选高山平洞就不行了。不仅地形受限,工程作业也有影响。美国、苏联早在50年代初期就已使用竖井方式进行核试验了。程开甲知道中国的核试武器也必然走这条道路,于是,他又适时地提出了进行我国第一次竖井核试验的建议。
  竖井核试验,由于井区地下水位很高,排水十分困难,程开甲就迎难而上,研究设计了一套不排水的“全水位”试验方案,获得成功,这个方案成为了以后竖井试验的基本方案。
  1978年10月14日,中国首次竖井地下核试验获得圆满成功。实践证明这种核试验方式具有很大的优越性。
  随着地下核试验技术的日趋成熟,1980年后我国已不再进行大气层核试验,试验方式全部转入地下。
  事实证明,程开甲当年关于核试验方式由大气层向地下转变的正确主张,不仅解决了大气层试验无法解决的许多技术难题,使我国核武器事业避免了由于国际形势的发展而可能出现的被动局面,更重要的是为我国在国际政治和外交斗争中赢得了主动权。
  从1962年筹建核武器试验研究所到1984年离开核试验基地共22年,程开甲一直主持和决策着我国核试验技术的全局工作。他筹划主持的30余次各种类型的核试验基本上达到了周总理提出的“稳妥可靠、万无一失”的要求。
  1977年,程开甲被任命为我国核武器试验训练基地副司令员,同时兼核武器试验研究所所长。
  1996年,与他相知相识,感情笃深的核试验基地老司令张蕴钰给程开甲写了一首诗:
  核弹试验赖程君,电子层中做乾坤。
  轻者上天为青天,重者下沉为黄地。
  中华精神孕盘古,开天辟地代有人。
  技术突破逢艰事,忘餐废寝苦创新。
  戈壁寒暑成大器,众人尊敬我称师。
  这就是程开甲,中国名符其实的“核司令”。

人物成就

  1941年毕业于浙江大学物理系,1946年赴英国爱丁堡大学留学、工作,1948年获博士学位后任英国皇家化学工业研究所研究员。1950年回国,历任浙江大学南京大学副教授、教授,二机部核武器研究所副所长、核武器研究院副院长,国防科工委核试验基地研究所副所长、所长、基地副司令员、科技委常任委员、顾问。现任中国人民解放军总装备部科技委顾问。
两弹一星功勋
     两弹一星功勋
  我国第一颗原子弹研制的开拓者之一,我国核武器试验事业的创始人之一。在国内第一个计算出原子弹爆炸的弹心温度和压力,其内爆机理研究解决了原子弹的关键问题,为原子弹爆炸威力、弹体结构设计提供了重要依据。他创建了核试验研究所,成功地设计和主持了首次原子弹、氢弹、导弹核武器和增强型原子弹等不同方式的几十次核试验,推动了核武器设计、改进和试验技术协调发展。他是核试验总体技术的设计者,及时提出了向地下核试验方式转变的建议并在较短的时间里组织实现了大气层试验向平洞与竖井试验的转变。创立我国自己的系统核爆炸及其效应理论,为我军的核武器应用奠定了基础。开创了核爆炸的测试研究,对武器的研制及改进、效应及其防护研究起到重要作用。开创了抗核加固技术新领域并完成首次抗加试验。1985年获国家科技进步奖特等奖。

人物评价

·中国核司令

  1960年—1962年期间,他仍兼任南京大学教授,为南京大学核物理专业的建立做了大量工作。在原子弹作用机制的研究中,程开甲分管状态方程理论研究和爆轰物理研究两大块工作。他通过对高压状态方程和化爆试验的研究,在国内第一个计算出原子弹爆炸时弹心的温度和压力,为核武器爆炸威力的设计提供重要依据;在原子弹内爆机理研究中,他解决了原子弹研制中关键问题之一的起爆冲击聚焦设计,为弹体结构设计与加工精密度提供依据。他在原子弹研制的开拓性研究中做出了贡献。
程开甲在母校做报告
程开甲在母校做报告
  1962年夏,为两年内进行第一颗原子弹试验,程开甲被调到国防科委(后国防科工委、现总装备部),任国防科委核试验基地研究所副所长、所长。  
  1977年任基地副司令员兼研究所所长。1984年至今,程开甲任国防科工委(总装备部)科技委常任委员、顾问,国家超导专家委员会顾问。程开甲来到国防科委负责核试验科研总体工作,筹备创建核武器试验研究所。他与吕敏、陆祖荫、忻贤杰等人,夜以继日地工作,拟定并论证原子弹爆炸试验的总体方案,研制原子弹爆炸测试所需的有关仪器和设备,为第一颗原子弹的试验作准备。核试验是大规模、综合性、多学科交叉的科学试验,涉及到多种学科及各种实验方法和测试手段,在我国准备核试验的初期,国内没有人懂、也不知道怎样干,没有仪器、没有设备,又无可借鉴。程开甲就亲自编写冲击波、电磁波理论等方面的教材为科研人员讲课,阐述核爆炸的各种物理、力学的作用和过程。他带领科技人员有针对性地钻研核试验的理论和技术问题:点爆的流体力学和空气动力学理论,核爆炸链式反应的测量技术和设施;微秒级示波器、快速传输电缆、射线探测和记录系统;每秒几千次到百万次的远距离长焦距高速摄影机;在爆炸后高空烟云之中收取放射性样品和进行放化分析;保证下风方向居民点不受裂变碎片沉降的放射危害的气象预报;高精度、高可靠性的全系统同步控制系统研制等。在国防科委机关的协调下,开展了大规模的联合攻关。短短的两年中他到科学院、研究所、院校、各军兵种召开了一两百次任务会,提出一个个具体科研要求。经过辛勤努力和刻苦研究,逐步完善给出了一个全面的、在科学技术上广泛交叉的、有高度预见性、准确性和创造性、切实可行的试验方案;提出了有定量分析的爆炸图像;研制出1000多台测试仪器。他遵照周总理提出的要求——“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”,做到“一次试验,全面收效”,做到“保响、保测量、保安全、保取样”,坚持“一切通过实践”,终于在1964年10月16日圆满地完成第一次核试验任务,让蘑菇云在罗布泊上空升起,并拿到了全部测试数据。程开甲在技术上领导创建核武器试验研究所,带出了一支高水平的科研和技术队伍,是我国核武器试验事业的开创者之一。
  程开甲从1963年第一次踏进罗布泊到1985年,一直生活在核试验基地,为开创我国核武器研究和核试验事业,倾注了全部心血和才智。他在20多年中主持决策、直接从事核试验及测试的全局技术工作和研究,解决了许多具体关键技术问题,使核试验成为原子弹的设计、改进和武器化不可缺少的组成部分。他设计的我国第一个具有创造性和准确性的核试验方案,确保了首次核试验任务的圆满完成。还在第一颗原子弹爆炸之前,他就根据周总理的询问,提出并一再坚持向地下核试验方式的决策性转变,对武器水平的提高和试验事业的发展具有决定性意义。他成功地设计和主持包括首次原子弹氢弹,导弹核武器、平洞、竖井和增强型原子弹在内的几十次试验。他创立我国自己的系统核爆炸理论和效应研究,主持、参与和指导核爆炸效应的全面总结,为核武器应用奠定坚实基础。他是我国指挥核试验次数最多的科学家,人们称他是“核司令”。

·两弹一星元勋

中国蘑菇云
中国蘑菇云
  程开甲还开创了抗辐射加固技术新领域。他起草我国战略核武器的第一个加固方案规则,领导辐射加固技术研究,并完成首次抗辐射加固试验。他组织、开创我国国定向能高功率微波研究的新领域,亲自讲课、报告,为其应用研究打下重要基础。1986年以来,程来甲进一步发展和完善了超导电性的双带理论,证明了BCS的电子成对理论是错误的,出版了超导专著《Study on Mechanism ofSuperconductivity》和《超导机理》;近年来他提出了凝聚态的新的电子理论,被称为TFDC(ThomasFermiDiracCheng)理论并得到实验验证,为材料性能研究和新材料设计提供新的理论依据。现在年逾八十的他仍活跃在科学研究的第一线。1956年,程开甲加入中国共产党。1980年被推荐成为中国科学院部委员(院士)。
  他曾任中国物理学会理事、中国力学学会理事、中国核学会常务理事。他是第三、四、五届全国人大代表,第六、七届全国政协委员。20世纪50年代获江苏省教学先进工作者荣誉称号;1978年获全国科技大会重大贡献先进工作者、国防科工委科技工作者标兵等荣誉称号;历年来获国家科技进步奖特等奖一项、一等奖二项、二等奖一项、三等奖一项,国家发明奖二等、四等奖各一项,全国科学大会奖一项,国防科技进步奖一等奖四项、二等奖二项。1999年9月,程开甲获党中央、国务院、中央军委颁发的“两弹一星功勋奖章”。