第三章
錢三強創新核科學
被人們譽為“中國原子彈之父”的中國科學院院士錢三強,青年時期就發現三裂變、四裂變,為世界核科學的發展作出了貢獻。
裂變,是指原子核分裂為兩個質量相近的核的過程。大家都知道原子彈的強大威力,而這種威力,即來自裂變。
以前,人們隻知道原子是組成世界萬物的最小粒子,是不可分的。經不斷探索,1939年,科學家們發現了重原子核會裂變。如鈾原子核受到中子打擊後,以極高的速度分為兩個核,向相反方向飛開,同時釋放出巨大的能量。而且,在一個中子打進鈾核引起分裂的同時,又能放出兩三個中子來,它們有可能繼續引起其他鈾核的分裂,放出更多的能量,產生更多的中子,又引起更多鈾原子核的分裂,如同軍火庫中一個炮彈的爆炸引起其他一係列炮彈爆炸一樣,可以使大量的鈾在不太長的時間裏釋放出驚人的能量。因此,重核裂變的發現,為人類造出第一顆原子彈提供了理論依據;也為人類和平利用原子能,建設千百個核電站奠定了理論基礎。
然而,在1946年青年科學家錢三強的發現以前,人們還隻知道重核在中子打擊下,隻會一分為二,即二裂變,不可能會出現三裂變和四裂變。
錢三強小的時候,他的父親——北京大學的一位著名教授就一再叮嚀他:“要學以致用,報效國家”。15歲時,他看到孫中山的《建國方略》中描繪了建造鐵路、橋梁與公路等的宏偉藍圖,更是興奮不已,立誌學習理工,將來為建設祖國出力。為此,他發奮刻苦攻讀,1936年以優異的成績畢業於清華大學物理係。
在校時,錢三強不僅勤奮學習書本知識,還愛做實驗。他認為,科學上的進步,往往是先從實驗做出來,後由理論來論證的
1937年,24歲的錢三強通過中法基金委員會的嚴格考試,成了巴黎大學鐳學研究所居裏實驗室的研究生。經過三年艱苦努力,他獲得法國博士學位。因二次世界大戰關係,他幾次設法繞道回國受阻,仍繼續留在實驗室工作。
1946年夏,世界物理學家相聚倫敦,在劍橋大學舉行戰後第一次國際基本粒子會議。錢三強和妻子何澤慧兩位青年科學家也應邀參加了會議,並發表了論文。
這時,在劍橋大學實驗室裏,有一張顯示核裂變現象的照片引起了錢三強的注意:
鈾受到中子打擊後分為兩個核(二裂變),向相反方向飛開。通常照片上顯示這種核裂變的是從一個點開始射向兩邊的一條直線。但這張照片在直線的中間又有一條垂直的,與射向兩邊的直線呈丁字型的細直線。照片的作者是英國物理學家、劍橋大學教授費瑟,他認為這是一般放射性原子核發出的一條阿爾法粒子的射線。
錢三強仔細地觀察著這張同往常隻有細微差別的照片,他憑自己的實驗經驗和學得的基礎知識,認真地思考著。
“不對,這一條不是阿爾法射線,很可能是從鈾原子核中另外分裂出來的一顆質子的射線。”錢三強肯定地想。
然而,既然是二裂變,這種現象作何解釋呢?
回巴黎後,錢三強把自己的想法向居裏夫婦彙報。在居裏夫婦的支持下,錢三強立即和他指導的兩位研究生重複這個實驗。
通過日以繼夜的數百次攻關實驗,他們終於證明那張照片顯示的是一種有規律的三裂變(三分裂)現象,大約每300次出現一次。隨著實驗的不斷進行,積累的資料和統計數字也越來越豐富。不久,他們又發現了每5000次裂變才出現一次的四裂變(四分裂)現象。1946年12月,這一成果和實驗照片在法國科學院《通報》上公布。
接著,錢三強與何澤慧又進行了三分裂機製的研究。錢三強運用學到的量子理論與紮實的基礎知識,對三裂變時放射出的三個裂片的質量、動能和角度做了精確的測量與計算,並成功地解釋了第三個裂片是質子裂片,且垂直於兩個重裂片這一關鍵問題。1947年3月,34歲的講師錢三強,在法國科學院《通報》上發表了《論鈾的三分裂機製》。論文針鋒相對地駁斥了英國劍橋大學費瑟教授關於那張顯示核裂變照片上的細線是阿爾法粒子射線的解釋,引起了科學界的震驚。
對這一重要成果,約裏奧·居裏先生還在巴黎舉行的世界性物理會議上作了係統的公布,引起很大轟動。三裂變、四裂變的發現,為核裂變理論開辟了一個新領域,使人們對核分裂的認識又前進了一步。約裏奧先生說:“它是我們實驗室戰後以來最重要的工作。”
青年錢三強的成功,是他勤奮學習、實驗,勇於創新,和對實驗過程與結果細致觀察、認真研究的結果。
1948年,一心想著報效祖國的錢三強夫婦,毅然拋棄了優厚的薪俸和優越的研究環境,登上了駛向祖國的客輪。從此,錢三強實現了他少年時立下的誌願,獻身於祖國原子核科技事業,帶領科技人員轉戰於實驗室和戈壁灘,奔波於祖國大江南北,組織大協作,攻克一個個技術難關。1964年,我國第一顆原子彈爆炸成功了!1967年6月,我國的第一顆氫彈爆炸成功了!從原子彈到氫彈,美國用了6年,前蘇聯是4年,而中國隻有了兩年零八個月,這種速度,世界為之震驚。在此過程中,錢三強作出了巨大貢獻。
1992年6月8日,錢三強因病逝世,享年79歲。他在科學上勇於攀登、敢於創新的精神,熱愛祖國、無私奉獻的崇高品質,以及為人民立下的豐功偉績永存!
趙向欣兩次大創新
“怎麼辦?”
震驚全國的1999年“1·20”特大鐵路爆炸案,幾名嫌疑對象拒不承認,審訊十分艱難。
人是抓到了,但物證呢?一個從便池裏撈上來的塑料盒——定時爆炸裝置放在辦案人員麵前。這是個重要物證。可它表麵痕跡殘缺不全,模糊不清,難以檢驗指痕。指紋技術人員一個個對此束手無策。
要知道,每個人的指紋都是不同的,而且終身不變。鑒定指紋對認定犯罪人能起到“一錘定音”的效果。
於是,有關領導點名,要老將“手印”出馬。
“手印”是誰?就是新中國第一代女指紋學專家趙向欣。她身經百戰,以高超的指紋鑒定技術和現場手印研究,參與破了許許多多的大案、要案,令同行讚歎、罪犯喪膽。人們親切地稱她為“手印”或“趙手印”。
趙向欣仔細地觀察這個“塑料盒”。她說服其他指紋技術人員,認為接觸過塑料盒表麵的人員繁雜,即使痕跡檢驗出來,價值也不大;必須找出相對隱蔽、接觸對象單一,甚至僅為作案人員接觸到的地方來檢驗。
說著,她慢慢撕開了緊粘在塑料盒上的膠帶。
神了,奇跡出現了,一枚汗液手印經化學處理顯現了出來。
就是他!這手印和嫌疑犯的手印一模一樣!凶手低頭了,罪行確定了,大案終於破了。
人們稱讚說:“趙手印真是名不虛傳啊!”
其實,趙向欣早在青年時代,就表現出不一般的才華,特別是她的兩項創新,更令人刮目相看。
趙向欣1932年出身於遼寧省法庫縣。她初中畢業即參加土改工作隊,18歲那年,她懷著救國救民的崇高理想南下參加革命。1951年她被選送進鐵道公安學校,接受了半年刑事技術專業培訓。後又調到公安部三局,得到了蘇聯痕跡專家的係統培訓。她工作主動積極,學習勤奮努力,善於思考鑽研,而且敢闖敢幹。
1957年的一天,25歲的趙向欣參加一個會議,聽局長講話中談到,日本已使用最新的寧西特林顯現法來顯現手印。這種方法使手印顯現更為清晰。
趙向欣平日裏念念不忘的是如何提高工作質量。這時聽了不由地琢磨:我們能不能也采用這種先進方法呢?
“對!讓我來做做看!”
憑著一股搞好工作的熱情,她說幹就幹。可是,她隻有初中文化,對化學懂得不多,根本不知道寧西特林是何物。
世上無難事,隻怕有心人。這事難不倒趙向欣,不懂就翻化學詞典。她在詞典上查出了寧西特林的化學名為茚三酮。
可是一打聽,唉!這東西國內廠家還沒有生產呢!
就此打退堂鼓?不!她要繼續努力。她就是這樣的人,隻要對工作有利,自己認準的事,不做好決不罷休。
她跑到圖書館,認真查閱資料,發現寧西特林也就是茚三酮,是用來檢驗氨基酸的。氨基酸是組成蛋白質的基本單位。
“有了!如果順藤摸瓜,了解什麼廠、什麼科研單位需要檢驗氨基酸,是不是能找到一些線索呢?”她動腦筋想出了這樣的辦法。
她東打聽,西打聽,結果打聽到醬油廠需要這個東西;他們是以金屬鈉為原料,製成土製的茚三酮,以此來檢驗氨基酸。
她高興極了,立即聯係到了一個醬油廠,興衝衝地趕到那裏學習他們是如何製成茚三酮的,而後自己在一個廢舊的防空洞裏,小心翼翼地做起了試驗。
這種製作方法並不很複雜。於是,她原先一點不懂的,如今又迫切需要的茚三酮,居然在她手裏製作成功啦!
就這樣,有了茚三酮,趙向欣接著如願以償,她在國內首創運用了寧西特林顯現法,沒多久即在全國推廣。有的單位還根據這種製成茚三酮的方法,對之進行了大規模生產。
發明指紋觀察器更是趙向欣平時勤於觀察、善於思考的結果。
1959年的一天,趙向欣正端著玻璃杯喝開水,突然發現玻璃杯表麵顯出了幾個清晰的指紋。
“啊!”她眼睛一亮。以前學過的有關物理知識一下子跳進腦海:玻璃和水不就組成了一個天然的三棱鏡嗎?而那幾個按在玻璃表麵的指紋,不就是通過與它接觸,經過折射而被觀察到的嗎?
太好了!用這種辦法來觀察指紋,可比油墨捺印法快多了,也幹淨多了,在進行現場手印鑒別時,也不會搞得滿手黑了!
她向領導彙報後,立即趕到錦州光學儀器廠進行設計製作。
她就此發明了主要由三棱鏡、放大鏡等組成的指紋觀察器。最初製成的16個,不到一個月就被各地公安機關“搶”去了大半。
據說,幾十年後,美國發明的直接讀取指紋儀,其原理與趙向欣當年設計的一樣。
當然,趙向欣的這兩項創新,看上去似乎都比較簡單,都不太難,然而,難得的就是,別人沒想到的,她先想到了。
正由於趙向欣從年輕時起就熱愛工作、熱愛學習、勇於創新,她的技術和辦案水平越來越高。同時,她又刻苦投入指紋痕檢的研究,終於成為新中國指紋學的奠基人之一。她在手印鑒定方法、指紋科學史以及手印顯現方法的研究上見解精辟,填補了國內外空白。1979年以來,她撰寫的《指紋的科學》、《淺談指紋應用史》、《手紋在中國古代的應用》等幾十篇論文分別在海內外各大專業報刊雜誌上發表。並主編出版了《指紋學》、《中華指紋學》《刑事學基礎手印》等書。直到退休後她仍繼續研究探索,還兼任了5所大專院校指紋專業的客座教授,將自己的專業書籍、珍貴的第一手資料提供年輕人學習,以培養新人。
陳景潤勇摘皇冠明珠
1948年的一天,在福州英華中學(今福建師大附中前身)高中的一間教室裏,同學們正聚精會神地在聽一位教師講數學課。這位老師叫沈元,是留學英國的博士,原在清華大學航空係任教,不久前為奔父喪來到福州,卻因解放戰爭交通受阻而暫時在這裏教書。沈老師講課深入淺出,大家都愛聽。
隻聽沈老師說:“大家都知道,除了1以外,有些正整數隻能被1和它本身整除,這種數叫‘素數’,如2、3、5、7、11等;凡是能被2整除的正整數叫‘偶數’,如2、4、6、8等。有個德國人哥德巴赫,對數學研究很感興趣。1742年6月他提出了一個猜想,即任何一個大的偶數都是兩個素數之和。比如8=3+5,12=5+7……。但他自己不能證實,便寫信請教著名的大數學家歐拉,可歐拉一直到死也沒能證實它。於是,這哥德巴赫猜想便成了一道著名的難題,兩百多年來許多科學家想解決這道難題,都沒有成功。”
聽到這裏,同學們嘰嘰喳喳地議論開了。
沈老師又說:“自然科學的皇後是數學,數學的皇冠是數論(研究數的規律的科學)。哥德巴赫猜想,則是皇冠上的明珠!”
同學們安靜下來,感到很驚訝。沈老師接著道:“什麼是偶數,什麼是素數,我們小學三年級的時候就知道了。這不是很容易的嗎?不,這道難題是最難的。要有誰能做出來,不得了,不得了,那可不得了啊!”
同學們又喧鬧起來。有的說:“這有什麼不得了?”有的叫道:“我們來做!我們做得出來!”
沈老師笑了,說道:“要做成一件大事是不容易的,要花費很多心血,忍耐許多痛苦,如果想輕而易舉地證明一道舉世聞名的數學難題,那無異於騎著自行車到月球上去!”
教室裏一陣哄笑。
這時,有個瘦小的,坐在角落裏的同學沒有笑。他想:老師說得對,我應該下苦功夫,先打好基礎。他仿佛看到高處有一顆美麗的明球閃耀著誘人的光,他要一步一台階地去努力摘取。
這位瘦小的同學,就是後來成為著名數學家的陳景潤。
陳景潤有這樣的誌向不是偶然的。他小時候家境貧寒。在郵局工作的父親省吃儉用,供孩子們讀書。在父母、老師眼裏,陳景潤並不怎麼聰明,學習成績不突出,而且不大說話,難得說幾句也含含糊糊地講不清楚。但陳景潤知道父親的錢來之不易,讀書十分用功。