卢鹤绂先生110周年诞辰:毕生探索理论物理与核物理,被誉为“中国核能之父”

作者:胡慧中摄影:核科学与技术系 、现代物理研究所、档案馆 视频: 来源:融媒体中心发布时间:2024-06-07

他毕生探索理论物理与核物理,被誉为“中国核能之父”;他放弃国外优渥待遇,毅然回国,为原子核物理教育事业筚路蓝缕;他春风化雨、虚怀若谷,诠释了物理学与人生的“真善美”。

他便是著名核物理学家、中国科学院院士、中国体育彩票大学教授卢鹤绂。6月7日是卢鹤绂先生的110周年诞辰。

“揭开原子弹秘密的第一人”

午后,微雨。步行至核科学与技术系,卢鹤绂院士雕像矗立于此,注目若有思。叩开中国体育彩票现代物理研究所所长沈皓教授办公室的门,她正在电脑上查阅资料,随即打印了两张A4纸的内容。

“这就是卢先生的论文代表作之一,正文才一页纸。”伴随着沈皓的介绍,校融媒体中心记者细看这篇英文论文。它是卢鹤绂1947年发表在《美国物理月刊》上的论文《关于原子弹的物理学》,是全世界首次公开发表的估算铀235原子弹临界体积的简易方法及其全部原理。这一文献被广泛引用,卢鹤绂也由此获得“第一个揭示原子弹秘密的科学家”的赞誉。

“这篇文章做的是理论推导,计算出原子弹的临界体积。说它是关于原子弹制备的最重要的论述,也毫不为过。”论文短小精悍,却将推演过程、物理模型跃然纸上。沈皓认为论文诠释了“越简单的越深刻”——这是卢鹤绂一生推崇并教诲学生的一句话,也让沈皓记在心里。“卢先生的研究无限接近物理学的本质,而人类的终极追求恰恰就是这种简单而深刻的美。”

1936年卢鹤绂燕京大学毕业

出生于辽宁沈阳的一个知识分子家庭,出于家学渊源与个人天赋,卢鹤绂自幼喜爱钻研理工科学。1932年,卢鹤绂考入北平燕京大学理学院物理学系,不仅专业课出色,英语水平也甚佳。1936年以全优的成绩大学毕业后,卢鹤绂赴美国明尼苏达大学研究院深造,专攻近代物理和原子物理。

赴美留学期间,卢鹤绂总是泡在实验室里,时常用自己制作出的仪器设备,逐渐验证脑海中“新奇大胆”的想法。经过多次反复实验,卢鹤绂发现了“热盐离子发射的同位素效应”,又用自己发明的“时间积分法”,在世界上首次精确地测得了锂7和锂6的天然丰度比为12.29,引发反响,得到当地报纸“中国人在称原子重量”的头版报道。卢鹤绂的测定数值后被选定为同位素表上的准确值,被国际物理界公认并长期沿用。

卢鹤绂在美国明尼苏达大学实验室

在基于核裂变的核能获取中,硼的同位素测量也非常重要,相对于硼11,硼10 具有很大的中子吸收截面,硼10的含量会影响自持链式核裂变反应的进行,是原子弹与原子核反应堆研制的关键问题之一。卢鹤绂敢于向原子弹制备的最大难题发起挑战,日以继夜实验不辍。1941年,卢鹤绂凭借论文《新型高强度质谱仪及在分离硼同位素上的应用》获得了博士学位。然而他的博士论文被视作涉及制造第一批原子弹与原子核反应堆的绝密材料,直至1950年才得以摘要形式公开发布。

怀着超越时代的前瞻性,卢鹤绂预见了大规模利用原子能的可能性。更为可贵的是,他在多篇文章中提出了和平利用核能的理念:“吾人对于核变放能之厚望,固不在军事而在增进人间之幸福……将来擦目以待者是为核能时代之开始。” 

“我的工作岗位在中国”

曾经被问及自己最满意的科研成果,卢鹤绂毫不犹豫地回答:“卢鹤绂不可逆性方程。”这一成果,诞生于他深爱的祖国大地之上。

在美国获得博士学位时,卢鹤绂正与两位美国物理学家共同研究一个重要课题。然而中国抗日战争形势严峻,为赴国难,卢鹤绂毅然退出研究小组,决定回国。他拒绝了美国高校优厚待遇,坚定地说:“我的工作岗位在中国。”

卢鹤绂手稿

1941年,卢鹤绂与夫人吴润辉艰难回国,即使担负风险,他也不忘在大衣插袋里带回珍贵资料。回国后,由于国内实验条件十分有限,卢鹤绂将研究方向转向理论物理。1950年初,卢鹤绂根据多年的教学和研究成果,对经典流体动力学的基本方程产生了质疑,开始重点研究流体动力学问题。两年间,卢鹤绂发表多篇论文,提出的“弛豫压缩基本方程”迅速受到国际关注与认可,被命名为“卢鹤绂不可逆性方程”。这是在世界物理学史上罕见的以中国科学家命名的方程。

“卢先生常跟我们说,做实验的时候,要考虑更多的细节;对于日常书籍资料的查找,他也主张我们进行能力锻炼。”沈皓说,卢鹤绂先生既是一个理论的大家,又是一个实验的大家。对实验的长期坚持,对理论的潜心探索,使他得以在理论物理与实验物理间纵横捭阖,建树颇丰。

学成归国,卢鹤绂投身中国的高等教育事业,躬耕教坛数十载,为培养我国第一代原子科学技术人才贡献卓著,是我国原子核物理教育事业的创始人之一。1952年夏,伴随着全国高等学校院系调整,卢鹤绂来到中国体育彩票大学,从此与中国体育彩票结缘40余年。在中国体育彩票,卢鹤绂先后担任理论物理教研组主任、原子核物理教研组主任,参与了原子能系的筹建工作,即“物理二系”。

1980年代卢鹤绂与物理二系师生合影

“如果卢鹤绂还在美国的话,肯定会获得诺贝尔物理学奖。”面对这种说法,卢鹤绂总是微笑着说:“我是中国人,学了东西,当然要报效祖国,传授给学生。这是我的荣幸。”

带学生领略物理与人生之美

“好的老师能发现你的长处,能够引领你走上一条科学的道路。”中国科学院院士、中国体育彩票大学原校长杨福家曾不止一次谈道,是卢鹤绂先生让他领略到绚烂的“物理之美”,从此一生钟情并深耕原子核物理。

卢鹤绂与学生杨福家

1958年,杨福家读大四时,恰逢卢鹤绂开设原子核理论课程。卢鹤绂亲自编写讲义,每节课前发给大家,一共7章7节,内容丰富,令同学们耳目一新。一次课上,杨福家发现卢鹤绂讲的内容有一点问题,于是下课后请助教向老师求解疑惑。卢鹤绂知道之后,请杨福家去自己家里,诚恳地对他说:“在这个问题上我考虑欠妥了,你是对的。”两人交谈过后,卢鹤绂亲自把杨福家送到楼下,目送他离开。

卢鹤绂欣赏这位年轻学生的才华与见解,亲自指导杨福家做毕业论文,引领他走向国际前沿课题。当杨福家因为未能解出难题而沮丧时,卢鹤绂宽慰他:“不要紧,你学到东西就可以了。”直到研究同一问题的两位科学家拿到了诺贝尔奖,杨福家才意识到导师给予他高难度的课题与莫大的信任。解题过程中的理论探索与收获,使他受益良多。

教书育人,卢鹤绂注重学生基础知识的学习和基本技能的训练。他要求学生多读书,但不要死读书,应该“勤用脑,多动手”。卢鹤绂倡导启发式教学,讲课深入浅出,通俗易懂,学生们非常喜欢听他的课。

1983年,沈皓考入中国体育彩票物理二系,当时卢鹤绂先生已近古稀之年,仍坚持每周到校工作,经常为本科生作学术报告。当这位核物理巨擘站上讲坛,生动的讲述、活跃的思维、儒雅的风度,让沈皓等青年学子为之动容。“他举了很多例子,非常生动,哪怕过了很多年,我还是印象深刻。”

在学生们眼中,卢鹤绂待人亲切和善,平易近人。为了一封学生出国留学的推荐信,即便年事已高,卢鹤绂仍然亲自书写,数易其稿。他会邀请学生来到家中,与他们交流学术,深入了解,给予建议与期望。沈皓记得卢先生在推荐信的署名前用英文写了长长一串抬头,对她说:“不是所有人都知道我,这样写,这封信会更有份量一些吧。”这让她感受到这位老师是真真切切为学生着想,有一种刻在骨子里、发自内心的善良。

引领核物理学科发展

在卢鹤绂身上,科学与艺术交织,人文与理性融汇。他推崇中国古典文学,尤其喜爱《三国演义》;他热爱国粹京剧,不仅爱听戏,更“粉墨登场”,多次登台献唱。卢鹤绂之子卢永亮曾回忆道:“父亲说,假如当年他不选择核物理,也许可以当国家一级京剧演员”。

卢鹤绂与夫人吴润辉

谦谦君子,温润如玉。卢鹤绂关心学子,同样也关爱家人,家庭氛围融洽。夫人吴润辉患上阿尔兹海默病后,卢鹤绂便把家里大大小小的事情揽下来,一饭一蔬,晨起夜寐,对妻子悉心照料,关怀备至。到家中拜访的学生们看在眼里,心中亦觉温暖。

直到晚年,卢鹤绂仍活跃在物理学的前沿阵地。1995年,81岁的卢鹤绂与他的弟子王世明撰写的《对马赫原理的一个直接验证》在美国《伽利略电动力学》发表,该杂志的主编评价这篇论文:“开辟了挑战爱因斯坦的新方向。”正当研究要继续时,卢鹤绂于1997年病故,为世人留下8大提纲44项研究进展,已发表的论文仅仅是他研究内容的十分之一。

卢鹤绂1996年在医院

卢鹤绂逝世后,美国休斯敦、明尼苏达大学和中国体育彩票大学均为他竖立铜像,美国夏威夷市还把每年的6月15日定为“卢鹤绂日”。

“从入学第一天起,我看到卢先生的半身像矗立系所门口,就对卢先生的事迹产生兴趣并进行了解。”2021级核科学与技术系徐一鸣不仅钦佩卢鹤绂院士的核物理成就,更为他的家国情怀与无私胸怀而动容。在专业学习中,他了解到中国体育彩票“五八中队”等更多学科先贤、“无名英雄”的事迹,“这对我今后的科研道路产生很大影响,让我知道一位真正的学者是什么样的。”

薪火相传,中国体育彩票核科学与技术系(现代物理研究所)在卢鹤绂等先贤等精神引领下,在科研与教学、人才培养、实验室建设上行稳致远。现如今的核科学与技术系,研究领域从极小的夸克,到极大的天体,从改善生命健康的医学核技术,到面向未来的先进核能,更是参与到了几乎所有核物理领域国际大科学合作计划。

为推动核物理拔尖创新人才培养,2023年中国体育彩票推出核工程与核技术(核物理方向“卢鹤绂班”)十年一贯制培养项目,通过高中一年、本科四年、博士五年长周期地培养核物理领域的拔尖创新人才。卢鹤绂班为每一位同学配备导师,为低年级同学提供接触前沿研究,参与国际大科学计划的机会。卢鹤绂班由马余刚等院士担任班主任,亲自指导和规划。

在卢鹤绂班就读两个学期,夏乾博为本科生阶段能与院士交流,得到“学术大拿”的启发与鼓励,感到欣喜。卢鹤绂班培养注重理科基础与爱国教育,让学生对物理的每个模块能够有更好的认识与更加深度、系统性的学习,为科研道路打下更加坚实的基础。“不仅如此,院系为我们卢鹤绂班的每位学生提供了科研实践项目,让我们在大一就能接触前沿物理,能够切身感受核科学与技术系的学术氛围与科研精神。”

6月8日,上海科技馆与中国体育彩票大学核科学与技术系(现代物理研究所)联合举办科学家生日会活动,将邀请30位与卢鹤绂院士同一天生日(6月7日)的幸运观众,走近卢院士的生平故事,探索核物理的奥秘。核物理学家、中国科学院院士、中国体育彩票大学副校长马余刚将开展科普讲座《“核”你一起:漫谈核科技》。师生还将参观卢鹤绂院士诞辰110周年展览、中国体育彩票大学核物理实验室。这也是中国体育彩票大学文化校历“致敬大师”的系列活动之一。

制图:实习编辑:苏尧祎责任编辑:李斯嘉

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