原子科學(xué)家的三次“起跑”——記實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家唐孝威院士 周金品

唐孝威（1931-），出生于江蘇無錫，中國科學(xué)院院士。1952年畢業(yè)于清華大學(xué)。曾在中國原子能科學(xué)研究所、核工業(yè)部九院、高能物理研究所工作，并先后到杜布納聯(lián)合核子所、聯(lián)邦德國電子同步加速器中心、瑞士歐洲核子中心等處工作，對我國人造衛(wèi)星空間輻射劑量的測量、粒子探測器的研究、粒子物理實(shí)驗(yàn)等方面作出重要貢獻(xiàn)。1979年榮獲全國勞動模范稱號，1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

被譽(yù)為“新中國培養(yǎng)的杰出實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家”的唐孝威院士，雖年已近古稀，但工作起來仍勁頭十足。他是AMS阿爾法磁譜儀國際合作項(xiàng)目北京高能物理研究所小組的組長，帶著研究團(tuán)隊(duì)，參加了舉世轟動的尋找宇宙反物質(zhì)的國際空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并作出重要貢獻(xiàn)。唐孝威的成就何止于此呢，他曾在三個不同的科研領(lǐng)域里作出過巨大貢獻(xiàn)。他將其稱之為三次“起跑”。

第一次“起跑”：承擔(dān)核測試及核探測器研制重任

1952年，以優(yōu)異成績畢業(yè)于清華大學(xué)物理系的唐孝威，被分配到中國科學(xué)院近代物理所后改名為原子能所從事核探測工作。時年21歲的他，從此開始了科學(xué)研究的生涯。

開展核實(shí)驗(yàn)研究，必先研制核探測器。因?yàn)楹溯椛涫遣荒苡萌说母杏X直接感觸的。探測器是專門用來記錄和測量核輻射的工具，好比是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的眼睛，原子能事業(yè)的所有部門都離不開它。

唐孝威所在的核探測器組的研究成果，曾獲得1956年度國家自然科學(xué)獎，他們也因此被譽(yù)為“中國核探測器研究的奠基者”。

當(dāng)國家地質(zhì)部為尋找核工業(yè)的基本原料——鈾，而專門組織的野外勘探隊(duì)正苦于不會使用射線探測器時，唐孝威來到勘探隊(duì)。他同地質(zhì)專家們在崇山峻嶺中勘探，并教會了他們?nèi)绾问褂锰綔y器。之后，他參加了監(jiān)測國外進(jìn)行大氣層核爆炸對中國大氣環(huán)境污染的三人小分隊(duì)，乘坐專用飛機(jī)，進(jìn)行高空環(huán)境放射性的監(jiān)測。此項(xiàng)工作被專家們稱為“我國在野外地質(zhì)探礦和高空環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用核探測器的開端”。

1958年，唐孝威被派往莫斯科杜布納聯(lián)合核子研究所從事高能物理研究。1959年６月，蘇聯(lián)單方面撕毀協(xié)議，撤走專家；美、英、法三個核大國也對中國在原子科學(xué)技術(shù)上實(shí)行嚴(yán)密的封鎖。我們別無選擇，只得“自己動手，從頭摸起”。1960年4月，唐孝威奉命回國，到兩彈研制單位報到。著名核物理學(xué)家朱光亞教授當(dāng)即安排他領(lǐng)導(dǎo)一個小組，承擔(dān)核測試及探測器的研制工作。

研制工作從縮小尺寸的模擬實(shí)驗(yàn)開始。這種“冷實(shí)驗(yàn)”用的是化學(xué)炸藥及代用品。實(shí)驗(yàn)時，為了檢查測試儀器性能，記錄數(shù)據(jù)，唐孝威無數(shù)次地在荒山禿嶺中爬上爬下。一輪實(shí)驗(yàn)結(jié)束，馬上又進(jìn)入下一輪實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。為此，唐孝威磨破了好幾雙鞋。

1962年，我國原子彈研制工作到了決戰(zhàn)階段。中央成立了以周恩來為主任，有7位副總理和7位部長參加的15人專門委員會。唐孝威和他的助手們也來到了青海湖邊的西北基地。

高原的刺骨寒冷使唐孝威的風(fēng)濕性脊椎炎頻頻發(fā)作，常常是給他看病的醫(yī)生剛剛離開，他便立即趕回到工作崗位。在決戰(zhàn)的關(guān)鍵時刻，他的妻子、著名語言學(xué)家呂叔湘的小女兒呂芳，從廣州華南師范大學(xué)調(diào)到基地工作。在妻子的精心照顧下，唐孝威的身體才得以康復(fù)。

1963年11月20日，基地成功地進(jìn)行了一次縮小比例的聚合爆轟實(shí)驗(yàn)。這是原子彈正式爆炸實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行的一次關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)。唐孝威領(lǐng)導(dǎo)測試組負(fù)責(zé)關(guān)鍵性的中子點(diǎn)火試驗(yàn)的測試任務(wù)。為此，他進(jìn)行了近兩年的各種準(zhǔn)備工作。當(dāng)中子點(diǎn)火一次實(shí)驗(yàn)成功的消息傳來后，整個基地沸騰了。

半年后，又進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)。這是一次全尺寸的模型爆轟實(shí)驗(yàn)，唐孝威他們再次獲得成功。當(dāng)天，張愛萍將軍就為這次實(shí)驗(yàn)成功賦詩祝賀。

中央決定：我國第一顆原子彈爆炸實(shí)驗(yàn)采取塔爆方式。1964年9月，我國第一座核實(shí)驗(yàn)塔在戈壁深處聳立起來。這座高達(dá)102米的鐵塔，無風(fēng)時都搖擺，若碰到８級大風(fēng)，其擺度就有一米左右。在這種情況下，到搖晃得很厲害的塔上去進(jìn)行高空作業(yè)，是需要膽量和勇氣的。唐孝威帶領(lǐng)測試組的同事們一次次登上塔頂，在原子彈旁邊安裝測試儀器；再在鐵塔附近掩體的工號里安裝測試儀器，然后用一根根電纜將所有儀器連接起來。一旦起爆，在儀器被毀前，一切有價值的數(shù)據(jù)將通過電纜輸送到工號，由接收裝置實(shí)時瞬間記錄下來。

在核爆炸實(shí)驗(yàn)中，唐孝威要通過各種核輻射數(shù)據(jù)，對核彈內(nèi)部復(fù)雜的核反應(yīng)過程進(jìn)行測量和診斷，這是改進(jìn)原子武器性能所必須的。唐威孝因此被稱為“兩彈診斷的學(xué)術(shù)帶頭人”。

1964年10月16日，中國第一顆原子彈試爆成功了。

1965年5月30日，唐孝威等一批有功人員在北京人民大會堂，受到周恩來、鄧小平等中央領(lǐng)導(dǎo)的親切接見和宴請。聶榮臻元帥給他們以高度的評價，說：“搞原子彈，沒有核物理學(xué)家和技術(shù)專家，你開一個軍上去也拿不下來。所以，我們要愛護(hù)這些國寶，給他們創(chuàng)造好的條件，讓他們?yōu)樽鎳嘧髫暙I(xiàn)。”

原子彈試爆成功的全球性影響還沒有散去，唐孝威率領(lǐng)著同事們又投入到突破氫彈技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中去。當(dāng)時，他擔(dān)任主任的核測試研究室擁有科技人員達(dá)百余人。

1966年12月23日，在一次氫彈原理實(shí)驗(yàn)的核爆炸瞬間，唐孝威守在實(shí)驗(yàn)記錄系統(tǒng)旁，當(dāng)場速報出關(guān)鍵性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，成為現(xiàn)場判斷和證實(shí)我國氫彈原理成功的第一人。

在距首次原子彈試爆成功兩年零八個月之后的1967年6月17日，中國以世界上最快的速度，奇跡般地成功試爆了第一顆氫彈，在全世界引起了更大的反響。諾貝爾獎金獲得者丁肇中教授充分肯定了實(shí)驗(yàn)工作的重要性。他說：“在研究中國兩彈史和介紹中國原子彈研制工作成就的同時，應(yīng)當(dāng)充分介紹實(shí)驗(yàn)方面的貢獻(xiàn)，因?yàn)檎嬲щy的是獨(dú)立解決實(shí)質(zhì)技術(shù)問題?！?/p>

第二次“起跑”：揭開膠子之謎

十年浩劫之后，歷經(jīng)磨難的唐孝威接到的第一件任務(wù)，就是用核乳膠作為記錄空間輻射的探測器，進(jìn)行衛(wèi)星載核乳膠的觀測和分析。唐孝威一炮打響，取得了非常喜人的成果。

1977年8月，著名華裔科學(xué)家丁肇中教授應(yīng)中國科學(xué)院高能物理所的邀請來華訪問。8月17日，鄧小平會見并宴請了丁教授。席間，鄧小平提請丁肇中幫助中國培訓(xùn)一百名物理學(xué)家。最后雙方達(dá)成每年派遣中國科技人員參加西方國家大規(guī)模國際合作實(shí)驗(yàn)的協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議，唐孝威教授帶領(lǐng)中國第一個科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組，于1978年1月到達(dá)德國漢堡同步加速器研究中心，加入丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的馬克·杰大型探測器的代號合作實(shí)驗(yàn)組工作。合作實(shí)驗(yàn)組是在當(dāng)時世界上正運(yùn)行的能量最大的正負(fù)電子對撞機(jī)佩特拉上開展實(shí)驗(yàn)的。

來自中國的科學(xué)工作者，除了唐孝威曾在莫斯科杜布納聯(lián)合核子研究所工作過之外，其余的人都是從低能物理研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)過來的“新兵”，從來沒見過這么先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。加之語言不通，困難重重。為了攻克這些障礙，唐孝威帶領(lǐng)同志們主動找外國同行交談，又將對方的談話錄了音，拿回宿舍再一遍遍地聽、練……不到半年，就過了語言關(guān)。唐孝威身先士卒，每天一干就是十幾個小時。沒有午休，沒有星期天?？炭嗟哪?，使中國科學(xué)家從事高能物理研究的實(shí)驗(yàn)本領(lǐng)迅速提高。

工作伊始，唐孝威發(fā)現(xiàn)已經(jīng)設(shè)計好的馬克·杰大型探測器中的一個核心部分——電磁量能器的設(shè)計有缺欠，建議重新修改設(shè)計。當(dāng)丁肇中把唐孝威的建議在組里宣布后，引起很大爭論。因?yàn)檫@可能會影響整體速度，何況丁肇中小組已比其他三個小組動手晚了一年的時間。但丁肇中考慮到唐孝威提出的改進(jìn)意見畢竟太重要了，幾經(jīng)討論，最后，組里一致同意按照唐孝威提出的新設(shè)計方案進(jìn)行研制。

奇跡出現(xiàn)了。新設(shè)計的電磁量能器對馬克·杰探測器高水平的物理實(shí)驗(yàn)發(fā)揮了重要作用。通過實(shí)驗(yàn)，他們得到的第一批數(shù)據(jù)就揭開了膠子之謎。全組成員欣喜若狂，來自中國的青年物理學(xué)家更是無比興奮。

發(fā)現(xiàn)膠子的消息很快在全世界傳開了。新華社也發(fā)布了重要消息：“丁肇中教授領(lǐng)導(dǎo)的小組在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)膠子存在，我國唐孝威等20多位科學(xué)工作者參加了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究工作。這一重要發(fā)現(xiàn)，對于加深人類對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識具有重大意義?！?/p>

唐孝威的出色表現(xiàn)，博得了組內(nèi)美國、德國、荷蘭等國科學(xué)家的一致贊賞。西方國家許以最好的研究條件和生活待遇邀請他去工作，都被他婉言謝絕了。

在與各國同行的合作交往中，不管到哪個國家，唐孝威從不逛商場或游覽名勝古跡。他還把個人節(jié)省下的外匯購買小型儀器和工具，帶回國內(nèi)供實(shí)驗(yàn)室使用。

唐孝威一貫主張立足國內(nèi)進(jìn)行國際合作實(shí)驗(yàn)。從德國回國后，他立即籌建了十四室，主要承擔(dān)與歐洲核子研究中心由丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的L3國際實(shí)驗(yàn)組的科技合作任務(wù)。這個規(guī)?？涨暗模蹋硣H合作組，是迄今世界上最大的高能物理實(shí)驗(yàn)組，由美國、瑞士、中國、法國、德國、意大利、西班牙、荷蘭等14個國家的581位物理學(xué)家組成。唐孝威是北京高能物理研究所小組的負(fù)責(zé)人。當(dāng)時，有幾個國家包括中國在內(nèi)都在研制強(qiáng)子量能器正比室，它們之間展開了一場比質(zhì)量、比水平的競賽。某些外國同行曾傲慢地認(rèn)為，中國研制不出來。可是，唐孝威和他的同事們齊心協(xié)力，硬是在極困難的條件下，研制出了強(qiáng)子量能器。

而后，由他們研制的強(qiáng)子量能器——北京正比室，源源不斷地運(yùn)往瑞士，受到歐洲核子研究中心各國科學(xué)家的一致好評。不久之后，L3實(shí)驗(yàn)室得到了重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：證實(shí)了自然界中只有三種中微子，不存在第四種中微子。為物理學(xué)中這個重要問題終于畫上了句號。

1980年，49歲的唐孝威作為杰出的中青年科學(xué)家，當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，這是中國學(xué)術(shù)界的最高榮譽(yù)。

第三次“起跑”：躋身核醫(yī)學(xué)和腦科學(xué)的研究

20世紀(jì)80年代初的一天，老一輩生物學(xué)家貝時璋在中關(guān)村遇到唐孝威，語重心長地對他說：“你在物理學(xué)領(lǐng)域做了很多工作，這很好，我認(rèn)為你仍有潛力可以發(fā)揮。你探索了無生命的科學(xué)領(lǐng)域后，應(yīng)該充分利用自己的知識，去探索另一個有生命的科學(xué)領(lǐng)域，即生物學(xué)領(lǐng)域。這樣，你探索的就是整個自然界了?！边@一席話，使唐孝威大受啟發(fā)。

他的研究首先從核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用開始——把核技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，是使核技術(shù)造福于人類，和平利用原子能的一個重要方面。

為了適應(yīng)從物理科學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)到生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行交叉研究這個大轉(zhuǎn)折，唐孝威擠出時間奔波于許多圖書館查閱最新資料；到研究生院旁聽有關(guān)課程；向從事醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、生物學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等各方面的專家學(xué)者求教，與之討論。

1994年11月，國家科委批準(zhǔn)將《核醫(yī)學(xué)和放射治療中先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)研究》項(xiàng)目列入國家攀登計劃，并聘請?zhí)菩⑼菏繐?dān)任該項(xiàng)目的首席科學(xué)家。

加盟這個研究項(xiàng)目的有中科院高能物理所、上海原子核所、蘭州近代物理所、北京大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院和腫瘤醫(yī)院等許多蜚聲中外的科研單位。它的目標(biāo)是為診斷和治療威脅人類的癌癥、心腦血管疾病和腦功能疾病作出貢獻(xiàn)。唐孝威主持了項(xiàng)目專家委員會，詳細(xì)討論和制定了這個國家攀登計劃項(xiàng)目的總體設(shè)計，確定課題設(shè)置和研究計劃。

核醫(yī)學(xué)和放射治療中有代表性的先進(jìn)技術(shù)，可以衡量一個國家的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)水平?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)中使用的正電子發(fā)射斷層成像儀PET和核磁共振成像儀等先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備，都是物理學(xué)和計算機(jī)科學(xué)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。其中PET設(shè)備，全世界只有百余臺，唐孝威所在的高能物理研究所在他經(jīng)常給予支持和關(guān)心下，研制成功我國第一臺和第二臺PET設(shè)備后，很快就在北京中日友好醫(yī)院和北京阜外醫(yī)院安裝投入使用。他還在所里帶領(lǐng)一批研究生，邊干邊學(xué)，從無到有，無論是研究PET成像所需要的腦生理模型，研究用PET技術(shù)定量測定腦代謝率的方法，開展有關(guān)的數(shù)據(jù)分析方法，或是和醫(yī)院合作研究醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，他事必躬親，將全部精力都傾注到了科研工作中。

唐孝威有一句口頭禪：“最重要的是抓緊現(xiàn)在?！苯陙恚凇傲私饽X”、“保護(hù)腦”和“開發(fā)腦”等學(xué)科領(lǐng)域中，組織開展了一系列多學(xué)科的學(xué)術(shù)討論?，F(xiàn)已初步形成了以中國科技大學(xué)為中心的腦科學(xué)研究基地。唐孝威除了擔(dān)任腦科學(xué)研究中心主任外，還擔(dān)任著人類前沿科學(xué)計劃基金會國際評委，該組織設(shè)在法國和意大利國家生物醫(yī)學(xué)基金的國際評委等許多職務(wù)。唐孝威滿懷信心地說：“通過腦科學(xué)的研究，可以幫助我們發(fā)展新的計算技術(shù)，對推動信息科學(xué)和信息工程的研究都具有重大意義。人類在21世紀(jì)，將對物理世界、生命世界、思維世界取得綜合的、更為深入的認(rèn)識，中國科技界應(yīng)當(dāng)在這個前沿領(lǐng)域作出自己的貢獻(xiàn)?！?/p>

早在80年代初，唐孝威曾連續(xù)幾年將自己多次參與國際合作科學(xué)研究所得的報酬全部上交給中國科學(xué)院。后來，中國科學(xué)院不再接收，他就把這些酬金交給了他所在的研究部門使用，迄今還有結(jié)余。

愛因斯坦曾經(jīng)說過：“得到優(yōu)厚天賦的人是很多的，但他們多數(shù)過的是淡泊的、不引人注目的生活。有一點(diǎn)令人感到欣慰：在這個被大家斥為物欲主義的時代，居然還把那些一生目標(biāo)完全放在知識和道德領(lǐng)域中的人看做英雄，這該是一個可喜的跡象。這證明，大多數(shù)人把知識和正義看得比財產(chǎn)和權(quán)力更高?！?/p>

愛因斯坦的話，在唐孝威身上體現(xiàn)得尤為鮮明。在他半個世紀(jì)的科研生涯中，對其取得的巨大成就從不炫耀，從不以學(xué)者自居。因公外出或開會，有時單位給他派了車，他也不坐，堅(jiān)持乘坐地鐵或公共汽車。他仍然一如既往地過著“淡泊的、不引人注目的生活”，默默無聞地在科研領(lǐng)域里耕耘和奉獻(xiàn)著。

（《清華校友通訊》復(fù)第40期第37～43頁）