作者:胡绍鸣 来源:中国科学报 发布时间:2018-9-14
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冯·诺依曼的创新也受过压制?

 

■胡绍鸣

或许,任何领域的创新在最开始的阶段都会遭到压制。冯·诺依曼也未能幸免。

诺依曼在原子弹项目中负责用炸药爆轰驱动铀块,本是外行的他却创新了炸药爆轰理论,遭到炸药界顶级大牛M.A.库克激烈反对。

库克是犹他州大学教授,炸药理论权威,其名著《猛炸药学》和《工业炸药学》是传世经典,也都被译成了中文。库克在应用领域也成果骄人,发明了民用炸药的一大系列“浆状炸药”,把炸药制成凹反射镜状,爆炸后汇聚成高速金属射流穿透钢板。

而当诺依曼从天而降,炸药界便波澜不断。库克先数“帽子”:洛斯阿拉莫斯实验室顾问、美国科学院院士、美国原子能委员会委员……等看完诺依曼简历后,库克却笑了:没有任何炸药学术背景,完全是个“菜鸟”。

库克先进行表态——“热烈欢迎院士光临指导工作”。诺依曼开始指导了:炸药爆轰理论的前提不对,化学反应不可能“速度无限大”。听众愕然:这理论我们用了几十年,计算炮弹炸弹土石方工程从来没有出过问题。

库克心想这院士真是不读书不看报,连《炸药入门》都没读过。

有人建议安排一个实验,让院士增加点感性认识,亲身感受一下炸药爆炸“速度无限大”。

诺依曼也纳闷:中学生都知道化学反应需要时间,这些教授怎么不明白。

诺依曼继续指导:原理论的框架可以保留,但应该把化学反应速度无限大改为有限速度,建立起新的ZND模型(爆轰模型)。众人本来坚信“速度无限大”,当知道ZND模型只是个人想法尚未发表时,会场哗然了:先发几篇有影响力的SCI论文再说吧。

此时太平洋上战况惨烈,日军用逐岛防御战术和美军死缠,美军虽节节胜利却承受不起人员重大伤亡的现状。最后,还是洛斯阿拉莫斯用ZND模型设计了原子弹,爆炸成功。也正是这次原子弹轰鸣,吓得日本天皇御容失色,赶快认输投降。但库克可不怕核武器,坚决死守“速度无限大”。

而诺依曼到炸药界“指导工作”完了就走人了,此后再未接触过炸药,ZND模型在他的科学生涯中只算个小插曲。

但ZND模型却给库克惹了个大麻烦。库克的全部著述文章、成果专利、经费申请、在研项目等等但凡涉及爆轰理论的部分都得重新改写。于是,库克就发文章商榷“速度无限大”。

但遗憾的是,诺依曼1957年驾鹤西去,库克的商榷便不了了之。

随后,库克又深挖出ZND模型的一个“重大问题”: ZND模型的爆轰波尖峰不可能存在! 此论断写入1958年出版的《猛炸药学》。

虽然此时诺依曼已天人永隔,提出ZND模型的还有Z,苏联学者泽里多维奇,供职于苏联的“洛斯阿拉莫斯”。Z和学生发扬战斗民族精神迎接挑战,实验测到了爆轰波尖峰,命名为诺依曼尖峰(N Peak)。1972年,Z的学生出了本《凝聚介质中的爆轰波》,批评库克不顾实验事实,毫无道理地反对ZND模型。

库克则采取鸵鸟政策,1974年的《工业炸药学》仍坚持诺依曼尖峰不存在理论。

此时ZND模型已成为爆轰科学主流,美国洛斯阿拉莫斯根本就不理会库克的纠缠,1979年出版了名著《爆轰》,系统论证了以诺依曼尖峰为特征的爆轰波构型。

诺依曼尖峰突兀而起,库克在爆轰领域消失了。只在炸药界风光依旧。

Z、Z的学生、Z学生的学生,从上世纪50年代到改革开放多次来华,教中国人ZND模型。台下的听众中,坐着十几位研究爆轰的两院院士,其中五位两弹元勋。中国也有了“洛斯阿拉莫斯”。

ZND模型继承了原理论框架,只把化学反应“速度无限大”改为有限速度。就这一变革,由诺依曼领衔、挟原子弹声威、美苏中三个核大国“洛斯阿拉莫斯”团队,用了整整30年。

不同学术观点有争论很正常,但库克坚持“化学反应速度无限大”这种常识性错误,不承认实验事实则违背了起码的科学准则。不过,库克敢于公开发表,还不失绅士风度。

诺依曼受压制丝毫未影响他的风光人生。试想,如果只是一个草根科学家提出ZND模型,库克的压制或许能让他受尽苦难、潦倒终身。

可以说,诺依曼到炸药界“指导工作”时,爆轰物理有两个先天缺陷:化学反应速度无限大和忽略输运效应爆轰产物熵极小。诺依曼克服了第一个缺陷,把第二个缺陷留给了后人。

半个多世纪了,还不知上天还会安排何人来克服这违背熵原理的第二个缺陷,是再让“诺依曼”重演三十年喜剧,还是派个草根来经历八十一劫苦难?

(http://blog.sciencenet.cn/u/hushaoming)

《中国科学报》 (2018-09-14 第2版 博客)
 
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