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在地球上造小太阳的人

时间:2022-08-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:在地球上造小太阳的人——范滇元寻找“神光”的足迹这是一道绚丽的神光——在十亿分之一秒的瞬间,所发射光的瞬时功率不亚于全世界电网发电功率的总和;这是一道炫目的神光——目前,只有美国、法国、日本等少数国家能发出这样的光华……原子核的能量不仅能造原子弹,而且能用来发电,更是打动了少年范滇元的心,萌发了他为人类寻找新能源的冲动。

地球上造小太阳的人——范滇元寻找“神光”的足迹

这是一道绚丽的神光——在十亿分之一秒的瞬间,所发射光的瞬时功率不亚于全世界电网发电功率的总和;这是一道炫目的神光——目前,只有美国、法国、日本等少数国家能发出这样的光华……

这是2002年5月15日,《解放日报》头版头条采访文章——《为了“神光”的凝聚》的起首句。

追寻“神光”的范滇元,既不是奔月的嫦娥,也不是敦煌壁画中飞天的神仙,而是一位脚踏实地、为人类寻找新能源而孜孜以求的激光物理学家

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范滇元院士在神光实验室(2011,方鸿辉摄)

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精于阅读 勤于思考(2011,方鸿辉摄)

闹钟开始的原子

1939年2月18日,范滇元生于云南昆明,作为长子父母为他取名“滇元”。其实,范滇元的祖籍是江苏常熟,难怪现在他的话音中还带有很重的常熟口音。那年头正值抗日战争,范滇元的父母从上海来到当时的“大后方”。他跟随父母相继辗转重庆、成都、桂林、长沙、贵州……一路颠沛流离的困苦深深地烙在他稚嫩的心灵上,尤其是在贵州独山的那段令人难忘的日子,至今还常在他脑际浮现:从前线开回来的破坦克在窗外隆隆驶过;童年时患了痢疾,贫病交加,痛苦万分;出生不久的弟弟取名为“望平”(希望和平),却差一点送人……这一幕幕、一件件,催人泪下,让人不堪回首。

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范滇元在莫斯科大学前留影(1983)

在“解放区的天是明朗的天”的欢歌声中,范滇元开始了少年生活。不再像读小学那样,不得不转五六所学校,他整个中学时代都是在江南水乡的一座小城——江苏常熟度过的。生活虽然清苦,学校也没有十分优越的条件,却是范滇元一生中最难以忘怀的岁月。尤其是读到杜甫“国破山河在,城春草木深”的诗句,唤起对童年时国难的回忆,感慨万千,下决心好好学习,长大后献身科学,为国争光。至今,他依然忘不了语文老师声泪俱下地讲解《纪念刘和珍君》时的情景;忘不了陆游的“死去原知万事空,但悲不见九州同”的《示儿》绝唱;更忘不了魏巍的《谁是最可爱的人》那悲壮的颂歌……正是这些人文素养的熏陶和时代风云的洗礼,深深地激起了少年范滇元洗刷国耻后扬眉吐气的共鸣,激发他热爱生活,珍惜时光,努力学好本领,以报效祖国的情怀。

1956年,范滇元中学毕业那一年,全社会正提倡“向科学进军”。在选择大学志愿时,他毫不犹豫地选择了物理学。范滇元对物理学的兴趣缘于初中时发生的一件事:他家有一只小闹钟每天提醒他起床,有一天突然不走了,他摇晃了几下,走了起来,但一会儿又停了,而且怎么摇也不动了。少年范滇元又怕又急,到了晚上大着胆子把它拆开,一看还挺复杂的,捅了几下,还是不走。他更急了,又不敢告诉母亲,这可是家里的一件贵重物品啊!范滇元把小闹钟按原样装好,第二天、第三天……晚上继续打开钻研,基本看清了它的结构,但还是不能使它转动起来。星期天他跑到新华书店,欣喜地找到一本有关钟表原理的书,终于弄清发条的力是通过推动摆轮再传到齿轮上的。问题可能出在摆轮上!回家仔细地检查,终于查出是摆轮的轴略微脱出轴承斜卡在轴承的侧边所致,把它重新装正后小闹钟又嘀嗒嘀嗒地响起来了。成功的喜悦强烈地激起了范滇元对物理学的兴趣,物理课的成绩也越来越好了。

尤其令范滇元感动的是,实际上他母亲早就发现他在摆弄小闹钟,但并没有责怪甚至阻止他,而且一直没有当面和他提起这件事。只是有一次她和亲戚谈话时说:让孩子去研究研究吧,爱迪生小时候也把家里的钟拆来拆去,后来成了发明家。天下父母都有同样的望子成龙之心,范滇元的母亲就是用这种开明、宽容的方式把他引向科学研究之路的。这对当前急功近利的家庭教育是否有启示呢?

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范滇元院士陪同88岁的父亲登黄山始信峰(2002)

范滇元的父亲则用另外的方式开导孩子。他给范滇元买了不少科普读物,其中令范滇元最爱不释手的是一本从俄文翻译过来的科普小册子《原子能电站》。范滇元从头到尾仔细地阅读了几遍,原子物理学那奇妙的微观世界深深地吸引了他。原子核的能量不仅能造原子弹,而且能用来发电,更是打动了少年范滇元的心,萌发了他为人类寻找新能源的冲动。他决心要学好原子物理,并在高考时大着胆子第一志愿报考北京大学物理系。使他义无反顾地做这一抉择的另一个关键因素是居里夫人的事迹。当时学校每年纪念一位世界文化名人,1956年纪念的是居里夫人。范滇元如饥似渴地阅读介绍居里夫人的文章,不仅由衷钦佩她发现放射性镭的坚韧不拔的科学精神,而且被她淡泊名利的高尚情操所感染:她放弃专利,把发明贡献给全人类;她把诺贝尔奖章挂在女儿的身上;她向当年的中学老师深深地鞠躬,把荣誉的鲜花转送给老师……当他们班级被评为先进集体后,作为班长的范滇元就建议用“居里”来命名,并且把“居里班”三个字刻印在毕业纪念册上。范滇元一直珍藏着这本纪念册,它同那本《原子能电站》的小册子一起伴随他走上了科研之路。

范滇元院士宣布“2010中国光学重要成果”入选名单(2011)

“回首自己青少年时期所走过的路,所受到的爱国主义教育,我觉得对当今每一位中学生来说,首先要学习和培育的是要为国家繁荣富强而奋斗的精神,然后才是学会好的知识。知识学习,在中学阶段、大学阶段和研究生阶段,有不同的要求,在中学阶段基本上还是老师教你学,人家把已经消化的嚼得很细的东西给你,但是再往下走,必须培养自己的独立学习能力,不能一直指望老师把知识原原本本教给你,要有能力自己去消化学得的知识,这样才能真正成长起来。我想对年轻人讲,你们非常重要的任务是学习,但是你要会学习,就是要主动培养独立学习知识的本领,还要培养创新的思想和能力。我国学生普遍具有的特点同时也是缺点——那就是听话、迷信权威、缺乏独立思考的能力。我觉得,创新的思想和能力也许是我们的教学中最缺乏的,但是,人的创新思想和能力培养必须从青少年时期开始,再晚就很难适应了。当然,对青少年来说还要有团队精神,不具备这种精神,学生的素养也是不全面的,集体主义和团队协作精神要引起学校充分重视,并能非常生动地予以引导。”

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读到好书时的喜悦(2011,方鸿辉摄)

在地球上造小太阳

1916年,爱因斯坦创立了广义相对论,并揭示了一个极重要的自然法则——质能关系,即E=mc2。其中m为质量的变化量(Δm),c光速(即每秒30万千米),故c2就成了一个数量级大得惊人的量!这个关系式表明:在一定条件下,质量可以转化成能量。而原子核物理的研究又告诉人们,核聚变生成物的质量小于其参与聚变前物质的量,这种质量的变化量Δm(质量亏损)会转变成能量释放出来。我们不妨以氢的同位素氘和氚为例,它们聚合成较重的氦原子时,在释放一个中子的同时,还释放出17.6兆电子伏特的能量。一对原子核聚合后所释放的能量虽然有限,但亿万对核聚合时所释放的能量就大得令人难以置信了。不难算出1千克氘可产生3.5×1014焦耳的能量。已知每立方米水中平均含有30克氘,而地球上总水量约为1.386×1018立方米,即氘的总储量可高达4.158×1016千克。假如能使这些水中的氘都用于聚变,那么所蕴含的聚变能约为1.46×1031焦耳。据联合国权威部门统计,目前全世界每年的能量消耗约为1.22×1021焦耳。那么,地球上的氘所蕴含的能量足以供人类享用100多亿年,这个年份数恐怕比地球现有的寿命还长。

多么诱人的核聚变能呀!但是,自2011年3月11日在日本东北地区发生9级大地震,从而造成福岛核电站的严重核泄漏至今难以收拾的局面,人们普遍“谈核色变”。其实,福岛核电站采用的是核裂变装置,其原理是:当来自外部的中子撞击铀235核后,裂变成较小的原子核,会产生新的中子和热能,而飞散出来的中子又会与邻近的铀235核及裂变后的新核撞击,形成链式反应。这些不断发生的核裂变会产生巨大的热能,靠这种热能使水沸腾形成蒸汽来推动涡轮机工作,以驱动发电机发电。问题是裂变反应堆采用的核燃料铀235裂变后会生成许许多多不稳定的且带放射性的物质,它们在进入稳定状态前,会射出β射线等核辐射而衰变。裂变反应堆一旦发生核泄漏,其放射性物质会弥漫到空间、水体、土壤或沾染在衣物、食品上,若进入人体会对健康造成极大的威胁,这确实是不容忽视的大问题。目前世界各国在运营的核电站基本上也都是裂变反应堆,无论是切尔诺贝利还是福岛的核泄漏都已对人类生存的环境造成很大的伤害。

相比核裂变,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,聚变反应物是干净的。而且其原料可取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,从当下的认识来看,受控核聚变确实是理想的能源。

眼下,全球的能源政策已经开始做大的调整。限于可再生能源暂时远远满足不了实际需求量,核能的和平利用还得发展。因此,轻核的可控聚变有望成为人类未来理想的能源,各国也都企望尽早能实现受控核聚变。当然,其技术难度实在太大。氢弹的成功爆炸,为人类翘首以盼的“和平利用核聚变由科幻变成现实”带来一线希望,提供了一个例证,但氢弹毕竟是破坏性的。如果能在可控条件下有序地释放聚变的能量,那就可以造福人类,提供几乎取之不尽的能源。为此,各国一流科学家都在为寻找理想的可控核聚变能量而日以继夜地努力着。有鉴于太阳靠巨大质量产生的引力,把热核燃烧的火球“约束”住(即“重力约束聚变”)的事实,科学家提出了磁约束核聚变(托卡马克)和惯性约束核聚变等技术路线,期望在地球上实现可控核聚变,然而不懈努力所带来的依然是成功与失败的交织、漫长征途的无奈。

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核物理学家王淦昌院士

20世纪60年代初,激光技术的出现,给核聚变研究带来了新的动力和成功的曙光。各国科学家都尝试利用激光的“特异功能”,开创“惯性约束聚变”的崭新技术路线,真可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。

1964年,我国著名核物理学家王淦昌院士独立地提出了利用激光实现惯性约束核聚变的思想,并具体建议了技术方案。所谓惯性约束核聚变,其原理是把氘和氚的混合气体燃料装入毫米级直径的薄壳小球状靶丸内,当从外面快速均匀射入激光束时,靶丸表面物质因吸收能量而向外喷射,形成的反冲压力会将靶丸向心压缩(推力约为航天飞机的100倍),压力能达到一亿个大气压,靶心燃料被压缩到20倍铅密度,并在一亿度高温下点火而发生热核爆炸,并迅速扩展到整个燃料,从而释放核能,而且所释放的能量大于输入能量若干倍。如果能每秒钟发生多次这样的热核爆炸并且连续不断地进行下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站

由此可见,大功率激光器是实现惯性约束核聚变的关键设备和技术。按照这一倡议,1965年中国科学院上海光学精密机械研究所(简称上海光机所)所在邓锡铭副所长的领导下,立项研制并应用作为聚变驱动器的高功率激光装置,为建立聚变核能电站迈出了基础性的关键一步。

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美国国家点火装置(NIF)靶室(可以把200万焦耳的能量通过192条激光束聚焦到一个很小的靶丸上,产生接近核爆炸时的温度和压力,实现百倍能量增益的点火)

钱学森院士曾形象地指出:你们的事业是在地球上造一个小太阳!因为太阳的巨大能量来源于“聚变反应”,即两个氢核在高温高压下聚合成一个氦核并放出中子,其伴随而生的太阳能恩泽宇宙万物。而“人造小太阳”是要在地球上实现类似的聚变反应,为人类带来新的清洁能源。

范滇元是幸运的。1962年北大物理系毕业后,他考入中科院电子学研究所研究生,学微波理论,以后又随导师到中科院上海光机所从事激光理论研究。1966年毕业后,留上海光机所,并于1971年参加激光引发核聚变的研究项目。可以说,范滇元是踏准了节拍,生逢其时地历经了高功率激光装置从初创、开拓到快速持续发展的各个阶段,并作出了巨大贡献的。真是皇天不负有心人,相隔十数年后,范滇元终于圆了少年时代的原子梦,成为“在地球上造小太阳”科研大军中的一员。

20世纪70年代初,范滇元才30岁出头,就有幸在余文炎研究员带领下研制成功万兆瓦级(1010瓦)激光器,连续几个月不分昼夜地进行打靶实验。1973年4月,实现了用高功率激光辐照低温含氘靶材,首次获得中子发射,这是我国激光聚变史上零的突破,也从而跻身于国际先进行列。

1978年在王淦昌先生的推动下,中国科学院和中国工程物理研究院联合起来发展激光聚变研究,提出建造输出功率为太瓦量级(1012瓦)激光装置的目标。当时称为“激光12号实验装置”,即“神光I”,它是我国当时规模最大、也是国际上为数不多的大型激光工程,对在我国开展激光聚变前沿物理研究具有重要的里程碑意义。范滇元作为主持此项工程的总体技术组常务成员、激光器系统负责人、总调试现场指挥和装置运行负责人,与数百名科研人员一起,在王淦昌、王大珩院士指导和实验室主任邓锡铭院士具体领导下,成功地实现了预定的目标。

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范滇元(左四)在神光实验室向王淦昌院士(右三)等介绍实验情况(1986)

由范滇元负责激光装置总体设计的“神光I”,吸取了当时国内外成功的经验和失败的教训,建立了强激光传输放大的理论模型,在国内激光聚变驱动器研制上第一次实现了计算机数值模拟设计;在关键技术攻关上,突破了包括棒状和片状放大器系列,电光、磁光和光电导开关,像传递和空间滤波、面形公差自补偿和光束像散补偿等技术难题。

“神光I”装置连续运行8年,进行惯性约束聚变、X光激光和极高压下状态方程等大量实验研究, 产生一大批国际先进水平的应用成果,是我国激光技术发展上的一项重大成就,标志着我国已成为在高功率激光领域中具有这种综合研制能力的少数几个国家之一。“神光I”项目1988年获首届陈嘉庚奖,1989年获中国科学院科学技术进步奖特等奖,1990年获国家科学技术进步奖一等奖。

在“神光I”成功的基础上,20世纪90年代初,范滇元提出了“神光装置升级”——“神光Ⅱ”研制的倡议。作为项目负责人之一并兼总工程师的范滇元,从立项论证、总体方案设计到工程技术方案论证和工程组织实施,十年艰辛,马不停蹄,终于成功实现了8路激光的技术要求,全面达到并部分超过了原定设计指标,荣获了2003年上海市科学技术进步奖一等奖和2005年国家科学技术进步奖二等奖。

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范滇元院士陪同总装科技委朱光亚主任参观实验室(1996)

在“神光”系列研制过程中,范滇元在相关基础理论和新技术开拓上取得多项创新性成果,独立、合作和指导研究生发表论文和报告200多篇。其中,高功率多程放大理论及其技术实现(三通道双程放大器和组合式双程放大器),为大型激光系统的主放大器奠定了技术发展基础;空间域和时间域的光线矩阵理论,把几何光学的传输矩阵和物理光学的衍射积分结合于一体,形成了一种方便有力的理论工具,取得了用其他方法难以解决的若干结果,被国内外学术刊物和著作诸如Progress in Optics、《矩阵光学》、《激光光学》等多次引用或译载。

21世纪初,范滇元又不由自主地投入激光驱动器发展战略创新研究——研制“神光Ⅲ”巨型激光装置,这是我国光学和激光发展史上最大的科学工程。范滇元先后被聘任为“863-惯性约束聚变主题”总体技术专题专家组组长、“神光Ⅲ”项目总体技术专家组总工程师。在指导工程物理院的青年骨干完成“神光Ⅲ”装置概念设计和“原型装置”工程建造的同时,进一步针对激光聚变走向“点火”的中长期发展目标,开展了激光驱动器发展战略和总体技术路线的创新研究。实现聚变点火,对任何国家来说都是艰巨的科学任务,考虑到我国有限的财力和相对薄弱的工业基础,这更是严峻的挑战。范滇元带领一线工作的中青年专家团队,以中长期需求为牵引,提出了新一代聚变驱动器的发展战略和创新路线,以激光能量与功率的获取、以时空域光束品质的控制为基本思路,探索研究宽频带激光的产生、放大、传输和时空频特性全域控制的总体技术,相应地发展出一系列创新性技术和功能器件,诸如以超短激光脉冲为光源,通过超大模场单模光纤放大器和混合泵浦高能参量放大器预放大,以及紧凑型高通量多程主放大,高效率地获取高功率(高能量)激光;实施“全域主动控制”以保障强激光束在时间、空间、位相、光谱和偏振等特性的高质量,等等。从而较大幅度提高聚变激光系统总体性能价格比,为发展具有中国特色赶超国际先进水平的高功率激光驱动器作出了应有的贡献。

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范滇元陪同徐匡迪参观“神光”实验室 (1993)

在科学道路上捷报频传的同时,范滇元又是“痛苦”的。诚如王选院士在《中国科学报》上发表的访谈录中说的:当你立志献身科学的时候,你就不能过普通人的生活。范滇元对这句格言是深有同感的。王选的话,精辟地概括了他们这一批“在地球上造小太阳”的科学家生活的清苦,工作的艰辛,付出后的自豪以及继续奉献的决心。自1971年至今的40年,范滇元确实无法过“普通人的生活”。每天十几个小时的工作,晚上12点以后才能睡觉,不能常回家,甚至连续一个月也回不了家,这些都是“在地球上造小太阳”的人的生活常态。哪怕在1988年晋升为研究员,1995年被选为中国工程院院士后,范滇元依然过不上“普通人的生活”。更不用说承担起“国家863计划”第八领域专家委员会委员、“神光Ⅲ”项目总体技术专家组总工程师、上海市政协常委等一系列重任后,工作节奏更快,责任更大,他更无法享受“普通人的生活”了。如今年逾七旬的范滇元依然如同一台不需要上发条的“小闹钟”,自觉地快节奏地工作着。

创新的艰难与恩泽

激光是20世纪最重要的创新成果之一,激光核聚变是激光最有创新性的应用之一。作为这一领域的领军人物,范滇元不仅领受着创新的恩泽,同时也领教了创新的艰难。

作为创新的基础之一,就是要认真读书,特别是要阅读经典著作和论文。正如邓锡铭院士所说:“看戏要看梅兰芳,读书要读玻恩狄拉克。”这和学马列要读原著有异曲同工之妙。20世纪60年代,范滇元还在中科院电子所读微波专业的研究生时,就仔细地阅读了电磁场理论相关名著及论文,获益匪浅,在学习期间不仅写出了创新的学术论文,发表在《中国科学》上,也为以后从事激光传输相关研究夯实了理论基础。转到上海光机所后,为了补充光学基础的不足,他又研读了《光学原理》、《傅里叶光学导论》等光学名著,也写出了多篇学术论文,其中《用光线矩阵元表达的菲涅耳数和传递函数》等,被多次引用,并被编入不少教材中。

其实,光有理论知识是不够的,创新还需要深入第一线从积累的实践经验中获得灵感。在一定条件下,实践更有决定意义。创新的推动力、创新的灵感往往来自于实践,成功则源于坚韧不拔的实干。实际上,创新也不都是美好的,更不会都以成功告终。实践表明绝大多数创新思路都会以失败告终,即便是最后成功的,也都经历种种磨难和曲折。

作为激光的先行者和开拓者的美国科学家汤斯,从事这一研究多年,一直都没有结果。不少权威包括诺贝尔奖获得者都说他是在浪费钱,应停止研究,甚至在他做出氨分子微波激射器后,这样的声音还不绝于耳。然而汤斯坚持实践,终于取得了成功。直到晚年,这位曾荣膺诺贝尔物理学奖的激光科学泰斗依然在天文台参加第一线工作。尽管范滇元他们没有获得像汤斯这样杰出和耀眼的成就,但是在科学研究上要有所进步,也同样需要执著的努力和脚踏实地的奋斗。

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“神光”两字由张爱萍所题(2011,方鸿辉摄)

1974年,为了更充分地提取放大介质(钕玻璃)中的储能,提高总体效率,在余文炎的倡议和指导下,由范滇元具体负责,构思了一台新型的多程激光放大器。经过许多个日日夜夜的设计、计算和反复实验,终于成功地使激光束往返六次通过同一放大器,获得了高倍增益,激光系统总输出能量提高一个数量级,激光打靶实验的中子产额也提高了一个数量级。这种多程放大型激光器现已成为国际上新建聚变激光系统的流行配置。80年代,在研制太瓦功率(输出功率达1012瓦)的“神光Ⅰ”装置中,他们遇到了既要求有高功率的激光,又要求有高质量的光束的难题。在邓锡铭指导下,范滇元从理论上和实验上证明了:为了达到总体上的高质量,除了国外采用的严格要求每个光学元件的每个表面都达到高标准外,还存在着另一条更适合我国的技术途径——对每个表面可以放宽要求,允许平度公差大一些,利用公差的正、负使不同表面的平度公差相互抵消,在总体上达到高标准。光学加工的技术人员根据他们的要求,摸索出主动控制平面公差正负的工艺,使这一新设想得以成功实现。在此基础上,他们又在成都光电所姜文汉研究员等指导与合作下,进一步提出采用自适应光学新技术来补偿大型激光系统中光束位相的像差。在国际上首次将自适应光学技术引入高功率激光系统,针对系统特点作了精心设计,成功地实现了系统静态像差的补偿,以具有中国特色的方式,达到了高光束质量的要求。目前,自适应光学技术已被国际上新建聚变激光装置所普遍采用。

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范滇元院士在中国科学院上海光机所的园子里(2011,方鸿辉摄)

交叉和合作是创新的源泉之一。在我国激光聚变发展历史上有一件值得回味的事。1964年,王淦昌独立提出激光聚变研究的创新思想。1965年在邓锡铭的主持下,上海光机所立项开展这一新领域的研究。经过8年努力,终于在1973年4月实现了我国“零的突破”——用高功率激光辐照含氘靶材,首次获得中子发射。他们在欢欣的同时,又犯了难:记录到的中子信号都不干净,总是在一个“大信号”波形的背景上叠加了几个“小毛刺”。当时认为“大信号”是中子信号,而“小毛刺”是干扰信号,却苦于找不到原因。王淦昌得知后,指派中子专家王世绩研究员从四川到上海来帮助他们鉴别。王世绩察看了实验现场和有关资料后认为,“大信号”才是干扰信号,而“小毛刺”倒具有中子信号的特点。在这一思想的指导下,经过反复判断和实验,最后确认“小毛刺”是真正的中子信号,同时找到了产生“大信号”的干扰来源。如果不是和其他学科专家的联合,他们将在错误的导向下摸索,会走很多弯路。这使范滇元深深感到创新确实需要交叉和合作。1978年,在王淦昌的带领下,中国科学院和中国工程物理院联合起来进行激光聚变研究,有力地推进了研究工作的发展。学科交叉、合作交流不断地碰撞出创新的火花,取得了一批具有国际先进水平的成果。

人间正道是沧桑

大型激光装置“神光Ⅱ”是“神光Ⅰ”的升级装置,规模扩大4倍,光束路数增至8路,能够输出351纳米的紫外激光,并立体地照射氘氚靶丸。

研制成功“神光Ⅱ”大型激光装置,是走向寻找新能源成功目标万里征途上的一个里程碑。作为“神光Ⅱ”的总工程师,范滇元回首往事,不胜感慨:挫折与顺利,失败与成功,沉重与欢乐,酸甜苦辣俱全。真可谓人间正道是沧桑。

到1997年,按原订合同,已近“神光Ⅱ”正式交付使用期限,几千万元的研究经费已将用尽,但“神光Ⅱ”还没有达标。用户天天跟在屁股后面催:啥时好用?全体研制人员心急火燎。

屋漏偏逢连夜雨。关键时刻,我国激光聚变项目的倡议人王淦昌院士病倒,共同为“神光Ⅱ”拼搏的项目负责人邓锡铭院士患癌症住院。邓锡铭念念不忘“神光Ⅱ”和我国激光聚变事业今后的发展,不停地思考着。一日清晨,他忍着化疗的极度不适,奋笔3小时,一口气写下几大张纸,全是对“神光Ⅱ”研制和今后工作的建议。91岁的王淦昌,每逢有人去探望,就会仔细打听“神光Ⅱ”的进展,并不止一次说:“我们不比外国人笨,人家能做出来,我们为什么不能?‘神光Ⅱ’一定要成功。”可以说,王淦昌和邓锡铭对“神光Ⅱ”牵挂到离世。

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范滇元院士在实验室指导工作(2011,方鸿辉摄)

研制人员加班加点是寻常事,“我们核心团队从‘神光Ⅰ’开始,不算全国几十个单位来合作研制的协作人员,光是主体的核心队员也有一百多位,当然现在还不止。在“863”框架下参加这项工作的有上千人,这是一个很大的团队在共同努力。在做‘神光Ⅰ’的时候,我们一大批人常常是连续几天几乎每天都做到凌晨一两点钟。所以在我们这个领域有了这样连续工作的传统,包括现在的年轻人在做‘神光Ⅲ’原型的,也一直有这个连续工作的传统。”那时,范滇元更是无法常回家,住在嘉定光机所的宿舍。上小学的女儿只能寄托在妹妹家,妻子祝秀凤长期患病独居在家,夫妇俩只能靠每日中午电话传讯。1998年5月的一天,是周四,下午范滇元要到市区出席政协会议。周三晚上,他与妻子通电话:“明天下午开完会回家。”周四上午,实验又出故障,中午上车前,按惯例他又往家里挂电话,想告诉妻子,会后不回家了,实验室离不开。家中电话铃响无人接。下午开完会已是4点多,返嘉定途中再打电话,还是无人接。“也许她去散步了?”到了嘉定,晚上7点多,再打,还是无人接。范滇元的心悬了起来:“出事了?”

范滇元心急慌忙迅速赶回家,只见妻子已倒在床下,用手轻抚其面颊,她微微睁眼,轻轻说:“叫救护车。”想不到这竟是妻子留给范滇元的最后一句话,随后她就陷入深度昏迷。10天后,她就去世了,才50岁。医生诊断,范滇元妻子是突发脑溢血。“我回家前,她至少已在地上坚持了八九个小时,她听到我电话铃响却无法接啊!……”范滇元痛苦地不能继续讲下去。我们完全能体会鲜花与掌声背后的科学家的汗水与泪水了。

回首20世纪80年代,在邓锡铭领导下,在研制大规模的1012瓦激光装置中,范滇元负责总体设计,已记不清有多少个夜晚在计算机房度过,更无所谓周末或节假日。在装置总调试阶段,作为现场指挥,他不分昼夜连续工作在第一线,三个多月没法回家。艰苦拼搏结硕果,装置达到预定指标,胜利建成。王大珩院士在会上动情地说:“人生能有几回搏,你们真是搏了一搏啊!”

装置建成后连续运行8年,在激光核聚变、X光激光等前沿物理领域做出了一批国际一流水平的研究成果,获得了一系列高等级奖励的殊荣。然而有谁知道有多少人为此付出了多大的代价?谈到此处,范滇元动情地说:“直接参加研制工作的人员有300多人,10多个协作单位,从立项到获奖,前后历经10年。许多人作出了无私奉献而没有索取回报。1989年初,在获得首届陈嘉庚奖后不久,余文炎同志不幸去世。他没有来得及看到我们获得中科院特等奖和国家一等奖,更没有赶上院士评选。以他的学识和贡献,当在我之上,然而他去了,没有得到他应得的荣誉。1991年,在一轮重要的物理实验刚刚做完后的第一天早上,装置运行负责人陈万年同志突然倒下,心脏停止了跳动。前一天晚上他还到实验室收拾整理,做结束工作的准备。我当运行组长四年多以后,把担子放心地交给了他。他忠厚、踏实,对工作尽心负责,干得很出色。不求任何索取,没有要求回报,最终倒在工作岗位上。不长的时间内,痛失良师益友,我为余文炎写悼词,我为陈万年致悼词,有一句共同的话,那就是要像他们一样,把他们所钟爱的、为之献身的激光聚变事业坚持下去、发扬光大。”

范滇元还告诉笔者,2007年我国公布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,这个纲要是国家组织了上千位科学家花两年时间对今后20年我国科学技术发展方向认真梳理研究后提出的,规划纲要中还归纳提炼出了科学技术发展重大专项,而科学家们最初建议提出的有一两百项。“最后定了16项,代表了我们国家最重要的发展方向,而且具有带动性,激光核聚变就是其中的一项。一旦这个事我们做成了,能够实际应用,那全世界的能源不能说是用之不竭,但几乎是取之不尽。也就是说,在千万年内,人类就不必再愁能源,这件事非常重大,不光对我们中国,对全世界、全人类的发展都是至关重要的。”

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范滇元院士的风采(2011,方鸿辉摄)

10年前,范滇元曾跟笔者说:“如果我不是院士,或者我爱人没有病,你们还找不找我采访?我明白,这就很难说了。但是,我还是我,我还是同样一个人。所以我真诚希望少做一点锦上添花的文章,多做一些雪中送炭的实事,特别是对普通的中青年知识分子。从我们过来人的切身经历知道,从青年到中年都会遇到一个很困难的阶段:上有老下有小,待遇不高条件又差,而生活和工作的双重负担重重地压在身上。他们处于事业上最有贡献的时期,最需要关心、最需要理解和支持……”

范滇元的话语重心长,他期望媒体多呼吁:对青年人才尤其要关爱,要从政策上予以倾斜,使他们的生活与工作条件有一定的改善,让他们少有后顾之忧后更能发挥才干。毕竟这都是范滇元亲身经历过的坎坷,品尝过的艰辛,也是一名老科技工作者对振兴国家科技实力怀揣的拳拳之心。好在整个社会已对人才问题有了很大的共识,前不久在《文汇报》上展开的“倾听‘青椒’”等大讨论,都引起社会各方面的关注,政府也正在逐步推行一些切实可行的政策,以解决一部分青年才俊的科研与生活问题,从全国全局来看,国家还没有财力给所有人都提供相应的条件。怎么办?只能靠自身的努力,当然也有待于整个国家的经济发展,只有国家进一步富强了,才能从根本上解决问题。然而,国家的富强也只有靠每个人的努力奋斗。科教兴国,匹夫有责。

范滇元深情地回首:“1962年,彭真同志对我们应届毕业生说:‘你们是青年中的佼佼者,在我们国家能够上大学读到大学毕业的是少数,是极少数,你们不要忘记和你们同时代的千千万万的同龄人,他们没有机会上大学,他们在比你们艰苦得多的条件下工作生活。’我觉得这段话也很值得今天的青年思考。不要光看到国外、中外合资企业等条件优越的地方,更要多看看绝大多数在农村、工厂、部队、边远地区的同龄人生活在怎样的条件下。我相信,一旦真切地了解了我们国家最底层的状况,每一个有志气的青年都会义不容辞地挑起振兴中华的重担。说实在的,科研往往‘屡战屡败’,但是多年来人们还是以‘屡败屡战’的气慨,前赴后继百折不挠地奋斗。我想,成功之日,一定会出一部《人民感谢你》的电视片,记录中华民族新一代优秀儿女的奋斗足迹。我真诚希望通过年轻一代的努力,使我们国家在科技上也扬眉吐气,也祝愿年轻一代真正成为让‘人民感谢你’的人。”

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同获光华工程奖的四位院士合影(左起龚惠兴、杜祥琬、钟南山、范滇元)

“神光I”让范滇元花了十年心血,“神光II”又让他整整拼搏了十年。人生能有几个十年?范滇元原想“神光Ⅱ”功德圆满后,可以回归“普通人的生活”了。但是,巨型的“神光Ⅲ”计划又马不停蹄地开展了,其规模比“神光I”要大几十倍,是我国历史上最大的光学工程,范滇元又义无反顾地踏上了新十年的征途。

看来,范滇元从小闹钟开始的原子梦,会永远做下去……

(本文第239至241页有关范滇元科学历程的部分内容参考了邵海鸥女士在《物理学会专家传略》为范滇元院士所撰写的辞条,特此致谢)

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