靜水流深處,篤行學(xué)問間——記我國高能實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家葉銘漢院士

發(fā)表日期:2015-04-01

或許有一天走在中關(guān)村的大街上,你會(huì)碰到這樣一位背著雙肩包的白發(fā)老人,或許你并不知道他在中國科學(xué)發(fā)展中的功績,也不知道老人鬢發(fā)白霜里近一個(gè)世紀(jì)的歲月沉淀,他是為我國核物理實(shí)驗(yàn)研究和高能物理實(shí)驗(yàn)研究在國際上占有一席之地作出了重要貢獻(xiàn)的高能實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、粒子探測技術(shù)專家,中國工程院院士葉銘漢。?

葉先生長我半個(gè)世紀(jì),伴隨中國高能物理的發(fā)展,先生已走過90個(gè)春秋。盡管我在高能物理所的院子里也會(huì)時(shí)不時(shí)的碰見先生,但是直到今天與先生面對面交談時(shí),我像是發(fā)現(xiàn)了埋藏近一個(gè)世紀(jì)的寶藏。先生談吐之間始終保持著一種儒雅與平和,在他看來“真理的聲音高于一切”,了解先生的人都熟悉他那種散淡與不爭的處世方式,當(dāng)然也能感受到那份儒雅背后的智慧,散淡之間的力量。伴隨著先生的講述,我仿佛穿越了時(shí)空,成了那個(gè)世紀(jì)之初躊躇滿志、立志報(bào)國的熱血青年。?

行健不息:莘莘學(xué)子來遠(yuǎn)方

1949年9月的一個(gè)早晨,清華大學(xué)科學(xué)館前擠滿了學(xué)生,大家都在急切的等待一個(gè)年輕學(xué)者的出現(xiàn),科學(xué)館的大教室座無虛席,好多人只能站在兩邊,演講人是剛從法國歸來的錢三強(qiáng)?!爸袊仨毎l(fā)展自己的核物理”,受當(dāng)時(shí)國際環(huán)境的影響,原子核物理成為熱門的學(xué)科,錢三強(qiáng)直人快語的演講給清華園帶來了一股清新空氣,同時(shí)一種積累了許久的“原子核熱”,被錢三強(qiáng)的演講引爆了。在眾多學(xué)生聽眾中,有一位面帶微笑、目光有神的年輕人,他就是后來的著名物理學(xué)家葉銘漢。?

懷著“科技報(bào)國”的熱情,葉銘漢最終決定繼續(xù)留在清華物理系,錢三強(qiáng)成了他的碩士生導(dǎo)師。事實(shí)上,這位來自遠(yuǎn)方的學(xué)子到清華求學(xué)的道路并不順暢。?

1925年,葉銘漢出生于上海一個(gè)知識分子家庭。小學(xué)初中時(shí),葉銘漢的成績常處于中下水平,“我舅舅在過年時(shí)候總會(huì)祝我順利升級,那時(shí)候我的學(xué)習(xí)很一般,能升級就是好事” 。?

1942年,葉銘漢離開了處于抗戰(zhàn)前沿的上海,幾經(jīng)輾轉(zhuǎn),歷時(shí)4個(gè)月到了重慶。兩年后,他考取西南聯(lián)大土木系學(xué)習(xí)水利。盡管校外烽煙連月,但“科學(xué)救亡”的豪情在西南聯(lián)大師生胸中激蕩,“千秋恥,終當(dāng)雪;中興業(yè),須人杰”,炮火伴讀的經(jīng)歷更加激發(fā)了青年葉銘漢的求學(xué)志向。抗戰(zhàn)時(shí)期的西南聯(lián)大集中了國內(nèi)大批知名學(xué)者,保存了中華民族教育的精華。當(dāng)時(shí),他的叔父,被譽(yù)為“中國物理學(xué)教父”的葉企孫先生正在西南聯(lián)大任教。葉銘漢自幼將叔父視為人生楷模,他在學(xué)業(yè)和人生方面做出的選擇,叔父總是默默地支持,卻并不干預(yù)。?

進(jìn)入大學(xué)不久,正趕上國民政府當(dāng)局“一寸河山一寸血,十萬青年十萬軍”的從軍動(dòng)員,經(jīng)過反復(fù)考慮,葉銘漢覺得“先打兩年鬼子,然后再回來讀書也不遲”,1945年1月,葉銘漢隨聯(lián)大的三百多名學(xué)生被編入青年遠(yuǎn)征軍赴印度藍(lán)伽抗日。當(dāng)時(shí),戰(zhàn)爭已近尾聲,葉銘漢發(fā)現(xiàn)抗日并非當(dāng)初想象的那樣要去陷陣殺敵,只是接受駕駛訓(xùn)練等無關(guān)緊要的操練而已,于是在抗戰(zhàn)勝利后不久他便返?;氐铰?lián)大。?

“春風(fēng)化雨樂未央,行健不息須自強(qiáng)”,從上海到重慶,從西南聯(lián)大上學(xué)到印度藍(lán)伽抗日,后又返校復(fù)課,正是在那個(gè)時(shí)局動(dòng)蕩的環(huán)境下,葉銘漢下定決心“好好念書,做個(gè)學(xué)者,不過問政治”。經(jīng)歷國難當(dāng)頭與從軍救亡坎坷的葉銘漢從西南聯(lián)大來到清華園,進(jìn)入堪稱為中國物理學(xué)家搖籃的清華理學(xué)院??上攵?,錢三強(qiáng)先生在清華的演講對在中國發(fā)展核物理有多大的影響,在當(dāng)時(shí)國內(nèi)發(fā)展核物理的熱潮的推動(dòng)下,以及老師的感召下,葉銘漢選擇了核物理專業(yè),并以此為起點(diǎn)投身中國加速器技術(shù)研究,最終為高能物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。?

從零起步:發(fā)展中國加速器技術(shù)

1950年7月,位于北京東皇城根甲51號的兩座灰磚樓看上去很破舊,剛剛組建的中科院近代物理所就設(shè)立在這里,就在這兩座破舊的樓里,聚集著趙忠堯、王淦昌、何澤慧、彭桓武、鄧稼先等后來震動(dòng)了東方大地的人。根據(jù)老師錢三強(qiáng)的建議,尚未完成碩士學(xué)業(yè)的葉銘漢在這個(gè)時(shí)候來到了這些大師中間。?

錢三強(qiáng)曾對葉銘漢說,“中國要發(fā)展核物理就需要有加速器,需要有探測器,更需要有一流的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。”盡管當(dāng)時(shí)國內(nèi)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)堪稱一流,但卻面臨著“要想吃面包,先需種麥子”的困局,在基本的設(shè)備基礎(chǔ)缺乏和關(guān)鍵部件遭受國際禁運(yùn)的雙重挑戰(zhàn)下,中國的加速器技術(shù)從零起步了。?

剛到近代物理所的葉銘漢加入了由趙忠堯主持的靜電加速器組,在科研條件簡陋,經(jīng)費(fèi)也很有限的條件下,他開始了靜電加速器的研制,一干就是20余年。?

一開始,葉銘漢負(fù)責(zé)0.7兆電子伏特質(zhì)子靜電加速器的離子源和加速器的后期總裝。當(dāng)時(shí)國內(nèi)器材奇缺,加工條件也很有限,僅依靠趙忠堯從美國帶回來的加速器部件,最終在1955年建成了我國第一臺帶電粒子加速器,并開始穩(wěn)定運(yùn)行。令葉銘漢欣慰的是,隨后,何澤慧和陸祖蔭等人通過加速器測量了? 的α粒子角分布,進(jìn)行了我國第一個(gè)加速器核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。?

第一臺靜電加速器的建成給了葉銘漢極大的鼓舞。之后他參加了由趙忠堯領(lǐng)導(dǎo)的2.5 兆電子伏特質(zhì)子靜電加速器的研制工作,歷經(jīng)三年,于1957年底初步建成出了質(zhì)子束。1958年葉銘漢擔(dān)任靜電加速器組副組長,負(fù)責(zé)加速器的改進(jìn)和運(yùn)行,改進(jìn)后的靜電加速器穩(wěn)定性大大提高,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了當(dāng)時(shí)國際上同類型加速器的水平。與此同時(shí),葉銘漢也在摸索探測器技術(shù),鉆研實(shí)驗(yàn)研究,1962年,通過自行研制的加速器,葉銘漢選用了合適厚度的靶發(fā)現(xiàn)了24Mg 的一條新能級,這一發(fā)現(xiàn)表明,我國當(dāng)時(shí)的加速器技術(shù)和探測器的水平都達(dá)到了一定水平,這讓葉銘漢對未來充滿了希望。?

“當(dāng)時(shí)國家雖然困難,但對近物所的支持力度很大,對核物理的支持力度很大?!?,然而就在這個(gè)時(shí)候,肅反、反右、大躍進(jìn)、長達(dá)十年之久“文革”相繼開始,國內(nèi)“運(yùn)動(dòng)”頻發(fā),科學(xué)家受各種運(yùn)動(dòng)牽連影響,科學(xué)研究發(fā)展緩慢。當(dāng)初那個(gè)本不希望過問政治的葉銘漢,那時(shí)卻要反復(fù)被“政治”過問,尤其是青年遠(yuǎn)征軍的經(jīng)歷成了一個(gè)不斷被過問的歷史?!氨M管環(huán)境是那樣,但大家整體的學(xué)習(xí)氣氛是很不錯(cuò)的,白天參加運(yùn)動(dòng),晚上吃過飯就到所里看書、研究?!币咽遣换笾甑娜~銘漢從來沒有忘記過自己當(dāng)初的追求。?

立足“高能”:主持正負(fù)電子對撞機(jī)建設(shè)

1978年3月18日,來自全國的五千多名科學(xué)代表齊聚北京,全國科技大會(huì)在人民大會(huì)堂召開,標(biāo)志著“文革”結(jié)束后被長期滯緩的科技事業(yè)開始復(fù)蘇,早在1956年就提出建造高能加速器的國家規(guī)劃被重新提上日程,這讓葉銘漢感到“科學(xué)的春天”到來了。?

核物理是新中國基礎(chǔ)科學(xué)研究的重點(diǎn)之一,高能物理是核物理向更高能方向的發(fā)展。從1956年參加蘇聯(lián)的聯(lián)合核子研究所開始,中國就開始發(fā)展高能物理。?

“高能物理被錢三強(qiáng)先生稱之為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的‘前哨陣地’,只要有所突破,就會(huì)對工業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起重大作用。”已經(jīng)在高能物理所工作的葉銘漢很清楚,發(fā)展高能物理首先需要建造我們自己的大型加速器、探測器。?

中國高能加速器的建設(shè)從1956年首次提出到1983年最終批準(zhǔn),整個(gè)探索論證歷時(shí)近三十年,經(jīng)歷了“七下八上”的曲折過程,即八次提出方案,七次因方案改變或其他原因而停止。?

為了推動(dòng)高能物理研究和高能加速器的研制,中科院于1973年在原子能研究所一部的基礎(chǔ)上成立了高能物理所,葉銘漢調(diào)入,并由此轉(zhuǎn)向高能粒子探測器的研究開發(fā)。?

1975年,葉銘漢和幾位研究人員決定先行一步,放棄國際上高能物理探測器以泡室、流光室為主流的方案,成立研究小組專門研究多絲正比室、漂移室,同時(shí)在所內(nèi)合作研制了新的電子學(xué)插件和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)在線數(shù)據(jù)獲取。當(dāng)時(shí)的中國,計(jì)算機(jī)還是個(gè)“稀罕玩意兒”。?

1981年,國家決定建造2×2.2億電子伏特北京正負(fù)電子對撞機(jī)。一年后,葉銘漢開始負(fù)責(zé)北京正負(fù)電子對撞機(jī)的核心裝置——大型粒子探測器“北京譜儀”的研制。北京譜儀這個(gè)由多種探測器組成,重達(dá)四百多噸的龐然大物,對我國當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和制造能力都形成巨大挑戰(zhàn),此外,通過兩萬多路數(shù)據(jù)通道輸出后的在線讀出和分析系統(tǒng),也對當(dāng)時(shí)的電子學(xué)和計(jì)算能力提出挑戰(zhàn),但葉銘漢有信心。?

1984年,葉銘漢擔(dān)任高能所所長,帶領(lǐng)全所建設(shè)北京正負(fù)電子對撞機(jī)。“國家很重視,小平同志親自抓,工程領(lǐng)導(dǎo)小組具體抓,各方面配合的很好,對撞機(jī)的建設(shè)趕上了天時(shí)、地利、人和的好時(shí)候,我們很幸運(yùn)”。?

1988年10月,對撞機(jī)工程完工,并實(shí)現(xiàn)了正負(fù)電子的對撞。?

對撞成功后,各界認(rèn)為,這是“中國繼原子彈和氫彈爆炸成功、人造衛(wèi)星上天之后,在高科技領(lǐng)域又一重大突破性成就”,國際上的科學(xué)家稱,這是“中國科學(xué)發(fā)展的偉大進(jìn)步,是中國高能物理發(fā)展的里程碑”,中國人自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)的精神再次被振奮,對撞機(jī)建設(shè)的成功遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它本身的科學(xué)意義。?

葉銘漢在作述職報(bào)告時(shí)說,“回顧在1980年和1981年,八七工程剛下馬,不少人對于高能物理所的前途沒有信心,對于建造高能加速器沒有信心,懷疑我國是否有條件進(jìn)行。四年多來,通過大量實(shí)踐,通過北京正負(fù)電子對撞機(jī)和北京譜儀的建造以及全所其他科技工作和各方面的進(jìn)展,大家已深信不疑,中國科技人員、工人和管理人員是有能力趕超世界先進(jìn)水平的。我們的工作為國爭了光!”?

再上新“高”:從高能所到高科技中心

“中國必須在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地?!睂τ谛∑酵驹趨⒂^北京正負(fù)電子對撞機(jī)時(shí)的那次講話,葉銘漢記憶猶新。?

從1994年起,葉銘漢“退而不休”,在李政道先生的建議下進(jìn)入中國高等科學(xué)技術(shù)中心工作。作為中心學(xué)術(shù)主任,他通過建立學(xué)術(shù)交流平臺,推動(dòng)了中國基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)展。在這一過程中,他最為關(guān)心的還是中國高能物理的發(fā)展。?

2012年,高能物理所主持的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)取得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),一種新的中微子振蕩讓全球科學(xué)界注目。在此成果的基礎(chǔ)上,江門中微子實(shí)驗(yàn)作為中國中微子實(shí)驗(yàn)研究的二期工程于2015年1月啟動(dòng)建設(shè),有科學(xué)家評價(jià),這是一項(xiàng)極有可能做出具有諾貝爾獎(jiǎng)水平的研究,對此,葉銘漢微笑著說,“我有這個(gè)信心,我們國家的高能物理之所以能夠不落后于國際水平,能做出一流的成績,正是因?yàn)槲覀冊诓⒉粚捲5臅r(shí)候有了對撞機(jī),有了一個(gè)正確的開始”。?

隨著中國高能物理不斷發(fā)展,科學(xué)家提出了新的規(guī)劃——環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC),這一規(guī)劃如得到實(shí)施,中國將成為繼歐洲核子中心之后的國際高能物理研究中心。葉銘漢認(rèn)為,有了對撞機(jī)的成功,加之國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的勢頭,CEPC非常可行。?

“科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展要求基礎(chǔ)科學(xué)要有突破,高能物理在基礎(chǔ)科學(xué)研究中占有極為重要的地位,目前高能物理的發(fā)展空間仍然巨大?!泵鎸ν饨珀P(guān)于“高能物理的黃金時(shí)代已經(jīng)過去”的說法,葉銘漢不這么認(rèn)為,“二十一世紀(jì)面臨的重要的基本科學(xué)問題,比如暗物質(zhì)、暗能量等問題,需要通過高能物理突破,更重要的是,物理學(xué)的基礎(chǔ)研究一直為其他學(xué)科提供新的研究工具和方法?!?

葉銘漢先生雖已九十歲高齡,但走起路來經(jīng)常是一路小跑,高科技中心的年輕人從不認(rèn)為他是個(gè)老人,李政道先生也曾把他喻為一頭具有巨大內(nèi)在力量的“BISON(野牛)”。?

“高科技中心的發(fā)展要重新考慮,也要轉(zhuǎn)型?!比缃?0歲的葉銘漢在科學(xué)追求的道路上從不止步。?

若水上善:“不爭”的樸素人生

“我不是個(gè)聰明人,記憶力也不好,但我最大的特點(diǎn)是做事情能堅(jiān)持。”正如葉銘漢所言,從1949年師從錢三強(qiáng)一頭扎進(jìn)核物理的科學(xué)世界到主持北京正負(fù)電子對撞機(jī)的建設(shè)并最終建成,葉銘漢一直在堅(jiān)守,他相信“一個(gè)人如果能鍥而不舍地堅(jiān)持,總能做出點(diǎn)什么來?!?

1984年至1988年是正負(fù)電子對撞機(jī)工程建設(shè)最為緊張的四年,葉銘漢正在此期間擔(dān)任高能物理研究所所長,全所上下近兩千人在他帶領(lǐng)下最終圓滿完成建設(shè)任務(wù)。在所里人們都稱他“老葉”,平易近人、溫和儒雅是他留給每個(gè)人的共同印象,在葉銘漢八十華誕的紀(jì)念活動(dòng)上,已卸任的常務(wù)副所長張厚英說“老葉的特點(diǎn)就是特別不要權(quán)?!闭恰跋蛳路艡?quán)”這一領(lǐng)導(dǎo)方式,使得高能所在那一個(gè)時(shí)期涌現(xiàn)和歷練出一大批優(yōu)秀人才,成為后來對撞機(jī)升級改造工程以及其他國家重大科學(xué)裝置建設(shè)的中堅(jiān)力量。在任期間,最令他為難的是每次主持職稱評定,在“老葉”看來,每個(gè)人都很優(yōu)秀,都有自己的特點(diǎn),“我雖然是所長,但并沒比任何人高多少,要充分發(fā)揮大家的才能,所以工作的時(shí)候也并不是那么忙得不可開交” 。?

“我們這一代人,只知道老老實(shí)實(shí)地做事情,提高業(yè)務(wù)水平,對于名和利上的事情從來不計(jì)較、不爭搶。”在90年的人生歷程中,葉銘漢不管走到哪里總能跟周圍的人融洽相處,把大家團(tuán)結(jié)起來,“真理不用強(qiáng)辯,只要把工作做好了,其他的事情不用太操心”。?

葉銘漢住在位于中關(guān)村的科學(xué)院家屬樓,距離他的工作單位兩站地,已進(jìn)入耄耋之年的他,一直堅(jiān)持步行上下班,“我不太計(jì)較生活上的,平時(shí)吃的很簡單,奢侈的東西不追求,衣服要很破了才換掉”。?

這就是我敬佩的葉先生,平凡而又高風(fēng)亮節(jié)。?

(本文發(fā)表于民盟中央刊物《群言》雜志2015年第4期)



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