于敏构型氢弹世界独创 从未留学全靠自己没老师
【环球军事报道】2014年度国家科技奖励大会今天在京举行。中国科学院院士于敏独得该年度的国家最高科学技术奖。
于敏是我国著名的核物理学家,我国核武器研究和国防高技术发展的杰出领军人物之一。他在中国氢弹原理突破中解决了一系列基础问题,提出了从原理到构形基本完整的设想,起了关键作用。1965年10月,在于敏的亲自组织和部署下,氢弹理论得以突破。据称,目前全世界只有两种氢弹构型,美国的T-U构型和中国的于敏构型。
在研制核武器的权威物理学家中,于敏几乎是惟一一个未曾留过学的人,但是这并没有妨碍他站到世界科技的巅峰。彭桓武院士说:“于敏的工作完全是靠自己,没有老师,因为国内当时没有人熟悉原子核理论,他是开创性的。”钱三强称,于敏的工作“填补了我国原子核理论的空白”。
“我想,核武器最终会被销毁。”于敏坚信,当全球战略多极化,霸权主义没有实战余地的时候,和平与发展将真正成为现实。“我当然不愿意打仗,我打心眼里赞成核武器最好都彻底销毁、完全禁止。可是,在50年代,核大国几次威胁要使用核武器来打我们,你要想不受人家欺负的话,就不能没有核武器。”
http://www.jsqg.cn/a/liangdanyix ... 2011/0411/9968.html 首先,要定义一下本文中的“氢弹”和“独立研制”。氢弹是对热核武器的通俗称谓,指的是点燃轻核聚变并自持燃烧释能的核武器。独立研制,指的是依靠自身的力量突破武器的物理原理并制造、试验核装置成功。因此,助爆裂变武器不是氢弹;从公开文献中学习和分析其他国家大气核试验降尘都与独立研制并不矛盾,而外国的主动援助与依靠间谍手段获得核技术(包括走私核材料和设备)则不是独立研制。在很长一段时间里,外界对于苏联氢弹的研制过程知之甚少,不过苏联官方一直宣称苏联的氢弹完全是独立研制的。直到1990年8月,在苏联《自然》(Природа)杂志上才出现了两篇介绍当年氢弹研制历史的文章。同年,被称为“苏联氢弹之父”的Sakharov也出版了他的回忆录。但这些文章和书对氢弹突破的过程都叙述得非常简略。苏联解体后,当年的档案部分解密,越来越多的回忆和研究文章公开出版。 1996年5月,在Dubna召开了一次回顾苏联核武器研制历史的会议。同年,俄罗斯核科学家Goncharov, G. A.发表了他在会议上提交的论文,比较详细的叙述了苏联氢弹的研制历史:American and Soviet H-bomb development programmes: historical background, Physics Uspekhi, 39, 10, pp. 1033-1044 (1996); Thermonuclear Milestones, Physic Today, 49, 11, pp. 44-61 (1996). Goncharov曾在Sakharov的领导下工作,是当年苏联第一颗分级热核氢弹装置RDS-37的理论设计者之一,作为直接当事人他亲历了苏联氢弹突破的全过程。在文章撰写过程中,他又查阅和分析了大量历史文献和解密档案,因此他的叙述应该算是权威的。 此外,当年的苏联氢弹项目总负责人Khariton Y. B.和他的两位下属Adamskii V. B., Smirnov Y. N.也发表了一篇回忆文章:The way it was, The Bulletin of the Atomic Scientists, Nov 1996, pp 53-59. 这篇文章主要是根据记忆所写的,在一些细节问题上与Goncharov的文章略有出入。 2005年,Goncharov又发表了一篇文章,披露了更多的资料:The extraordinarily beautiful physical principle of thermonuclear charge design (on the occasion of the 50th anniversary of the test of RDS-37 — the first Soviet two-stage thermonuclear charge), Physics Uspekhi, 48, 11, pp. 1187-1196 (2005). Fuchs曾参与曼哈顿工程,他出于对共产主义的信仰和打破西方核垄断的想法,在40年代中后期向苏联当局提供了大量美国核武器研制的机密资料,包括"Fat Man"原子的详细设计图和关键数据。苏联的第一颗原子弹Joe-1的核心部分实际上就是Fat Man的复制品。尽管Fuchs于1950年1月在英国被捕后承认了自己曾向苏联提供过核情报,但苏联政府当时否认与Fuchs有任何联系。Fuchs也许不能被称作真正意义上的间谍,由于时代背景(30年代大萧条造成的共产主义思潮),他和一些西方科学家是为了信仰而不是金钱向苏联提供核情报的。 然而2007年10月,俄国总统普京出人意料的公开了曼哈顿工程中一个真正的苏联间谍George Koval的身份,并追授他“俄罗斯英雄”勋章。Koval 1913年出生于美国,是一个俄国犹太人移民的后代。他在1932年经济大萧条时期随父母回到苏联,从苏联门捷列夫化学学院毕业前被克格勃招募,之后被派回美国。1944年,他进入美国核材料生产基地——橡树岭工厂工作,在此期间向苏联提供了美国核材料生产的各种情报。二战结束后,美国反间谍部门开始怀疑他的真实身份。警觉的Koval随即逃离美国,回到苏联他的母校门捷列夫化工学院学习,并获得博士学位。毕业后,他在学校执教,直到2006年1月去世。 2009年1月,美国核科学家Thomas C. Reed和Danny B. Stillman合著的Nuclear Express一书出版,书中不点名的怀疑曾在Los Alamos工作过的一名美国科学家曾向苏联提供了氢弹的核心机密。美国历史学家Robert S. Norris随后根据书中的描述,指认出这名被怀疑的科学家是曾在50年代担任LANL的副主任的Darol Kenneth Froman。 Froman于1962年从LANL退休,已于1997年去世。尽管没有任何直接的证据能证明Froman是一名间谍,也没有什么确凿的证据能证明他向苏联提供可氢弹的核心机密,但“苏联窃取了美国的氢弹机密”还是成为了一条热门新闻。对于某些美国人来说,他们更愿意相信苏联人的氢弹是“偷”来的说法,而俄国人则坚决予以否认。 苏联氢弹的最早工作始于Fuchs于1945年向苏联提供的情报,提到了美国正在研制“超级炸弹”(热核武器),情报中还包含了一张设想图。苏联领导人意识到未来将面对比原子弹威力更大的武器,立即启动了这方面的研究。 1948年3月,Fuchs再次向苏联提供了“超级炸弹”的详细情报。情报中给出了“超级炸弹”经典构型的结构图:热核装药是液体D-T混合物,构型为一个管子,而且没有分级结构。这一情报最有价值的部分是提到了热核装料需要高压缩比,但没有说该如何实现这种压缩,因为此时美国人也还在研究中。Fuchs提到的可能途径包括用常规炸药压缩(如同原子弹起爆那样)和利用辐射内爆。辐射内爆是指利用原子弹爆炸产生的X射线辐射传能来压缩材料,这个概念是Fuchs和von Neumann于1946年最早想出来的。因此,早在1948年苏联人就已经通过Fuchs知道了辐射内爆这一可能的途径,但是他们一直没有能够从物理上理解这一原理的重要性──实际上美国人也是到1951年才认识到的。此外Fuchs的情报还提供了一些热核反应的截面数据。 1951年5月9日,代号为George的核试验首次实现了热核反应,成功的验证了辐射内爆原理的可行性。Teller通过对George核试验数据的外推,证明制造大当量氢弹是可行的。1952年11月1日,首个采用Teller-Ulam构型制造的分级氢弹装置Mike爆炸成功,热核装药为液氘,整个试验装置重达65吨,爆炸当量为10.4 Mt。 Sakharov的回忆录中说得既模糊又暧昧。为忠实于原文,我不加翻译: Several of us in the theoretical department came up with the Third Idea at about the same time. I was one of them, and it seems to me that my early understanding of the Third Idea's physical and mathematical aspects, together with the authority I'd acquired, enabled me to play a decisive role in its adoption and implementation. True, Zel’dovich, Yuri Trunev, and others undoubtedly made significant contributions, and they may have grasped both the promise and the problems of the Third Idea as well as I did. At the time, in any case, we were all too busy (at least, I was) to worry about who received credit. Any assigning of honors at that time, moreover, would have been ‘skinning the bear before it was killed.’ Now it’s too late to recall who said what during our discussions. And does it really matter that much? Feoktistov(Zeldovich小组成员)回忆说这一发现来得非常突然,却没有人宣称是发现者: New ideas dawned upon us suddenly like light in a dark kingdom, and it was clear that the instant of truth had come. Rumors ascribed these fundamental thoughts in Teller’s spirit now to Zel’dovich, now to Sakharov, now to both, or to someone else, but always in some indecisive form: likely, possibly, and so on. By that time, I had come to know Zel’dovich quite closely, but never heard a direct confirmation from him on that score (as, indeed, directly from Sakharov). ... It is likewise a fact that there are no documents or reports associated with the new ideas, which could tell us who was the first or the originator. 他甚至暗示这一发现有可能来自核间谍的情报: As I look back on those days and the role of the ‘American factor’ in our own research, I can say with certainty that we used no methods or any accurate figures received from the outside. However, I must confess that my colleagues and I had changed a great deal since the days of the Fuchs affair and the first atom bomb. We understood far more and could interpret tip-offs and hints. I cannot escape the feeling that we were extended a helping had once in a while, although quite inconspicuously. Goncharov则说:Conceivably, the point was that scientific ethics did not permit Zeldovich and Sakharov to discuss priority matters without referring to intelligence. 1954年3-4月苏联人“发现”辐射内爆是关键后,到1955年6月完成了两级氢弹试验装置РДС-37的理论方案,同年11月22日爆炸成功,当量1.6 Mt,前后共花了19个月时间。作为对比,美国从1951年5月的George试验确认辐射内爆原理的可行性到1952年11月Mike试验成功花了18个月。我们各方面的条件都差得多,而从于敏小组1965年11-12月突破氢弹原理方案到1966年12月首次氢弹原理试验也只花了一年。法国从1967年9月经英国指点确认辐射内爆,到1968年8月第一颗氢弹试验成功花了11个月。相比之下,苏联的速度显得有些慢了,这是有些奇怪的。 也许,苏联人在1954年春天虽然通过某种手段知道了(或者猜出?物理直觉?)辐射内爆是关键,却不知道如何具体实现。Zeldovich和Sakharov等人之所以只是说likely, possibly是因为他们出于科学家的职业习惯,决不会轻易肯定自己没验证过的结论。Reed和Stillman在Nuclear Express中猜测,苏联可能是通过某种间谍手段知道了辐射内爆是关键,但仅此而已,没有具体细节。而这个验证和继续探索Third Idea的过程足足花了苏联人一年多时间。随后从完成理论设计到到制造并试验成功核装置只花了半年时间,这倒是符合当时苏联的核工业水平。 1952年5月,H. Bethe在《关于热核武器研究史的备忘录》中把T-U构型称作一个“偶然的”发现,他认为Ulam想出要压缩热核材料、George试验所选用的辐射传能机制、Teller对George试验数据的外推是一系列恰好发生的事件,难以想象苏联氢弹计划也走同样的发展路线。Teller则反对Bethe的说法,他认为T-U构型是对各种已经提出来的想法的进一步研究的必然结果,他还(正确的)怀疑Fuchs可能早已把辐射内爆原理告诉了苏联人,而苏联人完全可能在1951年T-U构型提出之前就已经找到了类似的构型。(Holloway D., Stalin and the bomb, Yale Uni. Press, 1994, p311)回顾苏联人突破氢弹的过程,我倒是觉得Teller的说法是有些道理的。如果苏联核武器计划的领导层能够将Fuchs的情报更早更全面的加以公开,让技术人员充分民主的进行讨论(也就是我们在突破两弹过程中的“技术民主”),说不定苏联人确实可以抢在美国人之前突破大当量氢弹,而不是在经典构型上花费如此多的时间和精力。 平心而论,暂且不论苏联人是通过什么办法知道了辐射内爆是关键,要设计、制造并成功爆炸氢弹也决不是一件容易的事情。即使是今天,核技术大大扩散、T-U构型的诸多要点早已公开(尽管不排除里面有故意忽悠人的成分)、超级计算机可以随便买到,像印度这样的后来者仍然未能突破氢弹技术。 苏联的氢弹到底是不是独立研制的?苏联人确实独立的做了很多工作,但也确实通过核间谍手段获得了不少情报,尤其是在一个关键点上无法洗清间谍的嫌疑。在目前俄罗斯政府不公开更多资料的情形下,这恐怕是一个说不清的问题。不过,如果我们更关心历史的结果而不是过程的话,正如Sakharov所说,does it really matter that much? |