作者:黄涛 明艾宁 来源:学习时报 发布时间:2023/10/11 15:28:55
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李正武:起航“人造太阳”梦想之舟

 

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李正武(1916.11.8—2013.7.30),曾用名李整武,出生于浙江东阳,中国科学院院士,中国著名核物理学家、核聚变与等离子体物理学家,中国核聚变能源开发领域的开拓者。1934年入读清华大学物理系;1938年毕业后先后在贵州省建设厅气象所、江苏医学院、复旦大学、上海交通大学任职;1951年在美国加州理工学院获物理学博士学位,毕业后留校在凯洛格辐射实验室任研究员;1955年归国后曾任北京401所(现中国原子能科学研究院)一部一室(核物理室)副主任、14室室主任,二机部585所(现核工业西南物理研究院)副所长、所长;1980年当选为中国科学院学部委员(院士);1987年长期负责的“中国环流器一号”项目获得国家科学技术进步奖一等奖。

李正武长期投身于核物理、等离子体物理和受控核聚变等相关工作,对爱因斯坦质量能量转换关系做出了当时最精确的直接实验测定,提出了带电粒子活化分析法,作为主要研制者之一研制了我国首台质子静电加速器及我国首台电子静电加速器,领导研制了我国受控核聚变实验装置“中国环流器一号”,为核聚变事业的发展做出了卓越贡献,被誉为中国磁约束核聚变的奠基人。

倾情报国:留学归来投身国防科技事业

1916年11月8日,李正武出生在素有“婺之望县”“教育之乡”之称的浙江东阳。在清道光年间,李氏家族的李品芳父子被钦点入翰林院,他们的故居李家祠堂被赐“父子翰林”横匾,成为东阳有名的“翰林府”;母亲卢松卿所属的卢氏家族也是诗礼传家,科第绵延。受父母两个家族深厚文化底蕴的浸润熏陶,李正武自幼聪颖好学,天赋过人,识字速度非常快且几乎过目不忘,他不到7岁就轻松地学完了小学课程,提前入读初中。

1934年9月,李正武入读清华大学物理系,在全国报考清华大学的3600多名考生中,他高居榜首,成为名副其实的“高考状元”。在校期间,他时时关注华北局势,积极投身于“一二·九”运动、“一二·一六”运动和中国共产党领导的南下宣传团等活动。毕业后的李正武来到贵州省建设厅气象所任测候员。1940年,为实现科学报国的理想,他辞去工作,受聘为江苏医学院助教。1945年,不到30岁的李正武成为上海交通大学副教授。但留学深造的强国梦依旧萦绕李正武心间,经过庚子赔款留美公费生的考试,1947年,李正武赴美国加州理工学院留学。1948年,与他同样怀揣科学强国梦的妻子孙湘成为美国南加州大学物理系博士研究生。留学期间,李正武以核物理为主科,生物物理为副科,师从诺贝尔奖获得者W.A.福勒、M.德尔布鲁克等导师,潜心开展“太阳热能研究”“生物物理学研究”“核物理研究”和“辐射及同位素实验室建设”等研究工作。仅用4年时间,李正武便完成毕业论文“用质子磁谱研究核反应”并获物理学博士学位。

1952年,李正武被导师邀请担任凯洛格辐射实验室研究员,成为该实验室的主要负责人之一。李正武在轻原子核反应方面完成多项实验研究,对轻原子核及热核聚变反应作了多项精密实验和计算分析,独立发现用阿尔法粒子轰击原子核的库仑激发现象。这一系列研究工作,为后来的热核聚变研究打下了良好基础。

1955年,经周恩来总理在日内瓦与美方严正交涉,被羁留在美的多位中国留学生获准回国。李正武毅然放弃了在美职位与优越的生活条件,和夫人孙湘,携出生仅两个月的幼子,与钱学森等学者同船返回祖国,从此,他把毕生精力献给了祖国的国防科技事业。

倾力聚变:让中国的“人造太阳”冉冉升起

归国后的李正武被任命为中国科学院原子能研究所一部一室副主任。他率先倡议在我国开展受控核聚变与等离子体物理方面的研究,这一倡议被列入1956年制定的全国12年科学规划,这与国际社会关注核聚变研究几乎同步。1957年,李正武参与研制的中国首台加速器——质子静电加速器在北京研制成功,他提出带电粒子活化分析法并发表于《科学通报》与《物理学报》,为中国高能物理设备的进一步发展奠定了坚实基础。1958年起,李正武开始负责高能加速器的筹建工作,提出了我国高能加速器的早期方案。

模拟太阳产生能量的原理,在地球上建造可控并持续反应的核聚变装置——“人造太阳”,这是人类的能源梦想。自1960年底起,李正武转入受控磁约束核变研究领域,领导了绝热压缩小型磁镜装置的研究工作及小型仿星器装置的后期筹建工作;在东北503所,他倡议建造稳态“多用磁笼”装置,为后来开展“303装置工程”(稳态磁镜装置)打下良好基础。1964年5月,李正武参加了二机部组织的第三个五年计划的编制,主持了受控核聚变研究五年计划的编制。

1965年,李正武负责三线基地即原二机部585所的筹建工作。1969年底,年过半百的李正武和同事们来到了四川乐山原二机部585所,即后来的核工业西南物理研究院,开启了中国第一代“人造太阳”装置——中国环流器一号装置(代号“451装置工程”)的研究和设计工作。他们在最简陋的条件下从事着最前沿的研究,当时仅有的核聚变装置参考资料,就是一张示意图和几个公式,连一台计算机也没有。当时的情形可谓“筚路蓝缕,以启山林”。李正武一家三口住在仅10多个平方米的土坯房里,自己和泥巴搭炉灶、自己做煤球,公用的水龙头和厕所都离得很远,一到下雨天,泥深路滑,打水和上厕所非常困难。更困难的是要走5公里山路去县城买油盐柴米,自己再用背篓背回家。

要完成451装置的设计、计算、研制、安装、调试和物理实验这样庞大的、尖端的科学技术工程,研制工作十分艰巨繁重,最终的设计图纸叠起来有三层楼那么高。李正武不畏艰难,勇挑重担。1972年,他被正式任命为“451装置工程”总体组组长,不仅要对451装置进行总体设计,更需要与不同部门协调。白天,他和课题组的同志讨论各种理论、技术问题,晚上回到家就忙着查阅资料,还经常接待深夜登门拜访的科研人员。

李正武在我国首先提出“聚变—裂变共生堆”概念,这一设想后来被国家“863”计划采纳。李正武积极参与国际学术交流,了解国际社会受控核聚变研究动态,建议用计算机系统控制物理实验并采集处理诊断数据,加强开展波加热的研究。按照他的建议,计算机数据采集处理系统在小型托卡马克装置上率先应用并取得良好效果。

1982年12月,李正武从核工业部西南585所所长改任为西南物理研究所名誉所长。身在北京,心在四川,李正武年过花甲,却依旧关注451装置工程的建设进展。1984年,中国环流器一号(HL-1)的建成,是我国核聚变研究史上的重要里程碑,也是我国可控核聚变领域的第一座大科学工程装置,它为我国自主设计、建造、运行聚变装置培养了大批人才,积累了丰富经验。1986年11月,李正武率我国代表团参加了第11届等离子体物理与受控核聚变研究国际会议,并交流了报告《中国环流器一号托卡马克装置的初步实验结果》,体现了我国在国际受控核聚变研究领域的重要地位。1988年,他提出了中国环流器二号的概念设计框架,初步描绘了中国环流器二号计划的蓝图。

倾心育才:为国家培养一批学术带头人

李正武非常重视核聚变科研队伍建设和科研作风培养,提出“人才培养先于科研本身”的育人理念,为国家培养了一批学术带头人。他曾给中国原子能科学研究院原14室每位研究人员发了一个小螺丝刀,提醒年轻人要亲自动手,注重理论联系实践。他安排从事理论研究的同志参加实验和工程的具体工作,要求新来的大学毕业生轮流到各组参加短期工作,以期对整体工作有一个基本了解。在改革开放初期,科技人员的外语水平普遍不高,李正武亲自上课辅导,鼓励大家学好外语为科研工作服务。

严师出高徒。李正武对研究生进行超常的严格的学术训练,要求研究生既要具备扎实的专业基础理论,也要有很强的动手能力。不仅会使用实验探测诊断系统,还要懂得原理结构并进行改进创新;不仅会在中国的实验室里做实验,还要有能够参加国际合作与交流的外语水平。1962年,李正武开始招收第一届硕士研究生,直到83岁高龄仍指导培养研究生,对于研究生的论文仍然从结构、文字各方面反复推敲,逐字逐句进行修改。“桐花万里丹山路,雏凤清于老凤声。”他指导的研究生逐渐成长为国家受控热核聚变和等离子体物理研究的骨干力量,如姚良骅、董家齐、杨进蔚、严龙文、潘宇东等物理实验专家、中国环流器二号A(HL-2A)实验物理首席专家、ITER项目诊断系统设计专家等等。

李正武虚怀若谷,从不以学术权威和领导自居。当学生就重要学术问题发生争论时,他只是认真地听,从不轻率发表意见,回家亲自动手计算、分析,然后才个别告知对错。凡是工作上有接触的同事或学生,大家都发自内心地尊称李正武为“先生”。“中国环流器一号”装置的成功启动运行,是我国受控核聚变研究领域的里程碑,被评为1985年中国十大科技成就之一,得到国内外媒体的广泛关注,他却谢绝记者的宣传采访:“‘中国环流器一号’的成功,是集体奋斗的结晶……如果要宣传某些个人的话,那就宣传以后在这项研究中做出卓越贡献的中青年科技人员吧!”同时,他也拒绝在同事和学生发表的论文或上报成果中署名,回国后所做的绝大多数工作都以所指导的年轻人名义发表,而这对于一代学术带头人的成长具有重要作用。甚至连他长期负责的“中国环流器一号”项目获得国家科学技术进步奖一等奖时,他本人名字也没有出现在获奖人员名单中。

李正武的一生,是倾情报国、倾力聚变、倾心育才的一生。他知晓国际科技前沿,立志于铸造大国重器,开创了我国磁约束核聚变研究领域,领导研制了一系列实验装置,尤其是指导中国环流器一号装置设计建设,解决了若干重大关键技术问题,在核聚变研究方面提出清晰的发展思路,为核聚变事业的发展做出了卓越贡献,是我国核聚变事业的战略科学家。

 
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