甘献年华逐紫烟

王磊

幽幽燕山脚下，翠翠官厅之畔，一座布满弹洞的水泥碉堡隐藏在青青绿草之间。40年了，这里已经人迹罕见。平日里，只有远处那不知建于何年的烽火台与它共诉历史的沧桑。但是，门口那斑驳锈蚀的大锁，远处那站如苍松、目如鹰隼的警卫战士，草丛里那隐约可见的条条小路都明白无误地告诉我们它曾经的重要与辉煌。

2000年9月28日，中华人民共和国51周年庆典前夕，一位老人又来到这座老房子，充满深情地望着嵌在墙壁上的一方纪念碑。碑文因久历风雨，字迹已经显得稍有模糊，但略加注意还是能看清楚：“第一颗原子弹的第一个爆轰实验场，始建于1960年2月，同年4月21日打响第一炮。该场地一直使用到1964年初，为我国第一个原子弹的研制提供了宝贵的数据。我国从事核武器研制、实验的科学技术人员、工人、干部、人民解放军指战员为我国掌握核武器立下了丰功伟绩。”默念着这块“爆轰实验场纪念碑”上的碑文，老人的思绪又回到了几十年前那炮声隆隆的实验场。这位老人，就是中国著名金属物理学家、共和国“两弹一星功勋奖章”获得者陈能宽。

一

1955年1月15日，毛泽东主持召开中央书记处会议，作出了中国要发展核工业的战略部署，中国核工业（包括核武器）的研制从此正式列入国家计划，开始大规模运转起来。

1956年第三机械工业部（后改名为第二机械工业部，简称二机部）成立，主管核工业的建设和发展。1958年1月，二机部九局成立，主要负责核武器研制和基地建设工作。1959年6月20日，苏共中央致函中共中央，提出暂缓向中国的核计划提供任何形式的援助。随之，苏联政府通知中国政府，苏联将撤走全部在华专家。截止到8月23日，在二机部工作的233名苏联专家全部撤走。毛泽东以他特有的气魄说道：“我们要下决心搞尖端技术。赫鲁晓夫不给我们尖端技术，极好！如果给了，这个账是很难还的。”正是在这种大背景下，10月7日，二机部九局向部和中央请求选调高、中級科技干部106名，充实核武器研究工作，陈能宽在选调名单之列。

原子弹的研制，是一项浩大的工程物理系统工程。在丰厚扎实的理论研究基础上，绝对不能缺少应用环节中的经验积累。但当原子弹计划进行到1960年时，理论准备已有了一定突破，而验证理论所必需的试验进行得并不顺利。当得知陈能宽参与了核研究计划后，时任九所一室主任、主要从事理论物理研究的邓稼先兴奋地对陈能宽说：“我现有的认识、参数和计算工具都无法单靠理论来解决至为关键的爆轰设计。你来了就好了，请你从实验途径来解决吧。”这也是当时王淦昌、彭桓武和郭永怀的共同看法。依据中国当时掌握的核武器爆炸原理，所有核武器都离不开炸药。从雷管动作开始直到主装药爆轰作功，驱动并压缩核材料，使核材料在极短时间内达到临界值或超临界值，最终发生核聚变或裂变，产生核爆炸，这一系列过程，都有十分严格的时空关系和物理状态的匹配要求。正是核武器研制的需要，才促进了现代爆轰物理学和现代动态高压物理学的迅速发展。然而在1960年，我国在爆轰物理方面的实践经验和学术沉积还近似于空白。很快，37岁的陈能宽被任命为九所第二研究室（即爆轰物理研究室）主任。

在笔者采访陈能宽先生时，他反复强调“当时我们谁也不懂原子弹，大家都是摸着石头过河”，当时手头所掌握的，只有支离破碎的苏联专家留下的一点材料，然后便是零零星星的一些国外论文所透露的信息。这些东西可信度很低，有些国外论文提到的方程式、数据，根据中国科学家的论证基本是假的，陈能宽所做的就是从这些真假难辨的东西中找出一些灵感来。

1960年的夏天，陈能宽奔跑于河北怀来与北京之间。他在北京最主要的任务之一，是消化苏联专家在华设计的221厂2分厂各子项工艺平面图以及设备材料清单，其中有注装工房、组合件工房、组合件装配工房、炸药切割工房以及炸药物理化学分析工房。这项任务，陈能宽交给了负责二室炸药工艺组和物理化学分析组的室副主任孙维昌。

通过翻阅大量的图纸材料，孙维昌等人了解了各子项工程的任务、性质以及联系，但这只是一般炸药工厂公开的信息，对涉及保密内容的具体资料，苏联专家在给中国方面提供的清单中并没有列出来。了解这一情况后，陈能宽决定面对面地与苏联专家谈一次，尽最大可能从他们的口中获得更多的材料。在谈话中，孙维昌一口气向专家提出了20多个问题，如装注工房里米哈伊洛夫融化炉里的是什么炸药？压装工房200吨压机压制的是何种炸药？炸药组合件几何结构是什么？切割炸药是机械切割还是手工切割等问题。但苏联专家凡涉及炸药名称、炸药性能以及工艺性等保密内容都不做正面回答，只是不断地搪塞说“不用着急么，到时候会告诉你们的，到时候苏联政府一定会向中国政府提供有关资料的”。

陈能宽从这件事情上更加认识到苏联专家是彻底不能依赖了，一切都必须依靠中国人自己去努力。他把各个小组的科研人员召集起来，向他们介绍了情况，鼓励大家不要气馁，要立足自力更生，以创新的精神完成好自己的工作。

二

除了北京的图上作业、理论研究，陈能宽的主要心思花在了17号工地的建设上，因为那里是一切理论研究工作的实验场。1960年2月29日，河北怀来县花园镇附近的工程兵炸药实验场一角的炸药实验室及爆轰试验场破土动工，为保密起见，这个爆轰实验场被定名为“17号工地”。

陈能宽初到工地，给人的第一印象就是“看上去十分严肃”，“经常一个人呆在屋子里计算”。其实，他的“严肃”是因为心中实在是没底，又怎么笑得出来。从金属物理转向爆轰物理，虽然同属于物理学范畴，但学科相互之间已经独立了，像绝大多数中国第一代核科学家一样，陈能宽可以说是“白手起家”。需要解决的第一个问题是“人”的问题。当时二室是一个刚组建的单位，人员来自国内各科研院所的研究人员、大专院校的教师、工矿企业的技术人员，还有相当多的应届毕业生。由于科研工作面宽，涉及学科比较多，各项工作都要从零开始做起，在最短的时间内把众多门外汉领入核科学的殿堂。陈能宽亲自给青年人上课讲解基本的爆轰物理学研究方法，他推荐青年们读两本书：一是俄文版的《爆轰物理》，二是赵忠尧编写的《核物理基础知识》。陈能宽特别叮嘱青年们要充分利用图书馆的作用，多去查阅一些美、英等国的相关文章和书籍。陈能宽带领一批青年人将美、苏等国的资料做成卡片然后进行分析，这既可以避免研制工作中走弯路又通过言传身教使青年人迅速成长起来。

17号工地面临的众多困难之一就是如何克服恶劣的自然环境。试验场地处风口，每年春天大风夹杂着来自塞外高原的黄沙扑天盖地而来。夏天则是晴雨不定，鸡蛋大的冰雹能把山羊砸死。而冬天西伯利亚的寒流从风口咆哮而来寒风刺骨。直到今天，曾经在这里工作过的解放军某部参谋长感慨地说那是不堪回首的艰难岁月。

试验场的基础设施十分简陋：一座水泥碉堡，里面装满了贵重的实验仪器；一座两层小楼，用来装配各种炸药；一个十分简易的变电站，曾因老鼠在里面偷油吃而短路起火；剩下的就是一排平房，这是所有场地人员的宿舍。大多数科技人员同工人、警卫战士一起睡30多人一排的大通炕，谁要晚上起来一趟，回去时的位置便没有了。陈能宽因工作需要，居住条件稍好一点，自己一间屋。但这间屋同时也是办公室，堆满了图书与计算尺、草稿纸，而他睡的是一张简简单单的行军床。

最让17号工地建设者们痛心的是，在各项准备工作已经基本就绪马上投入到研究工作中去的时候突降暴雨，洪水从山口中喷涌而出，把简易的实验场冲得七零八落，研究人员搭建的帐篷被冲走了10多米。陈能宽镇定地指挥大家把帐篷重新搭起来，把四散的实验仪器重新调整就位。镇定自如的陈能宽感染了大家，二室的科研人员不分昼夜地工作，终于把失去的时间抢了回来。

陈能宽在17号工地所进行的最初研究工作，是用实验来验证当时核爆的一些基本理论和方法。要使原子弹发生核爆炸，必须首先想办法使其中的核裂变材料受到猛烈的压缩，由次临界状态进入临界状态，从而发生链式核裂变反应，在瞬间释放出威力强大的裂变能。那怎样才能压缩核裂变材料从而产生这一系列的反应呢？

在原子弹研制初期，中国核科学家已经知道原子弹产生核爆的方式有两种，一种是“枪法”，一种是“内爆法”，中国科学家一般称之为“压扰式”。“枪法”结构较为简单，威力小，美国在广岛投掷的第一颗原子弹“小男孩”就采用这种方法。“内爆法”结构比较复杂，但威力更大，而且更适合原子弹武器化的需要。在长崎上空爆炸的第二颗原子弹“胖子”采用的是“内爆法”。

为保证原子弹研制成功，决定两条腿走路：“把比较高级的‘内爆法作为主攻方向，同时进行‘枪法的理论计算。”但无论是张爱萍、李觉等行政组织者，还是王淦昌、彭桓武、郭永怀等科学研究人员，他们最大的希望还是寄托在更高级的“内爆法”上面。要攻克“内爆法”，除理论上需解决一系列难题外，在试验方面也有两个“拦路虎”。一是炸药的组装形式，二是点火装置。“内爆法”要求原子弹组装的常规炸药产生均匀的内向爆炸力，在以微秒（百万分之一秒）计的计时精度内精确聚集到裂变物质的表面，使裂变物质瞬时达到或超过临界值。同时，爆轰所产生的高温高压使金属变成第四态的等离子体，释放出大量的中子进入裂变芯。

陈能宽带领的爆轰实验室的任务，就是通过实验来设计炸药的装配方式。在王淦昌、郭永怀的帮助下，陈能宽带领一批科技人员开始了漫长而又危险的实验。当时面临的第一个困难，是如何配制实验所需的炸药。出于实验的需要，17号工地上的炸药完全要由试验人员自己配制。这项工作不需要太高的技术，却需要极大的勇气、充沛的体力。陈能宽亲自出马，与其他科研人员、工人一道冒着风险从事着这项被称为“逗龙尾巴的游戏”。刚刚接触爆轰物理的陈能宽等人对炸药的了解十分肤浅。当时分在搞炸药的大学生刘敏回忆，大家谁也不知道高能炸药的品性，所以搬炸药时一个个都胆战心惊，实验场上充满了紧张气氛。所以陈能宽提出：“青年中有人在常规武器和地质矿山中玩过炸药和雷管，我要拜能者为师！”在他的带动下，全体参试人员互相学习，对炸药的性能有了深刻的了解，一些不必要的恐惧消失了。

融化炸药混合剂需要高温条件，陈能宽带领大家架起了一口普通的锅和几只旧军用桶，一次次的融化、配料、实验，再融化、配料、实验。在高温状态下，各种化学物质散发着难闻的有毒气味。但气味越难闻，陈能宽他们就越需要使出全身力气进行搅拌，因为只有这样才能使炸药配料更加均匀。为了保障身体健康，实验人员不得不经常换班。到后来为了保障进度，甚至并不常来17号工地的王淦昌等人也加入到搅拌炸药的行列之中。

随着爆轰物理研究的深入开展，对炸药部件不断提出新的要求，由圆柱形发展到多边形、圆锥形，由单质炸药发展到混合炸药，即几种不同爆速的炸药混合浇注成型，这就给装注工艺带来了相当的难度。TNT炸药加入钝感材料后降低了工艺流动性，很可能影响炸药部件的成型质量。在这种情况下，王淦昌、陈能宽亲自参与到炸药的研制工作中，与其他科技人员研究改善炸药工艺、降低混合炸药液态黏度，并亲自查找“综合颗粒法”资料，由外文翻译成中文。经过多次工艺实验，终于用“综合颗粒法”解决了混合炸药注装工艺性能差的问题。

实验面临的第二个困难，就是实验本身的危险性。为了取得各项数据，需要将各种实验部件引爆，人们形象地称之为“打炮”。试验场上天天炮声隆隆。每次“打炮”时，试验部件就放在实验场碉堡的附近，各种导线从3个碗大的洞口伸进碉堡内部，联在控制设备、示波器和高速转镜照相机上。为了抓紧进度，试验人员经常是第一个试验部件刚刚炸过，硝烟还没散尽，便带着另一个部件冲上去，接好电缆、联好导线，然后便开始打第二炮。对他们来说，一天打10多炮是十分正常的。在陈能宽等人的大胆实验和精心组织下，17号基地虽然进行了无数次爆轰实验，但从来没有出过大事故。

陈能宽不仅面临实验的艰辛和危险，还有各种研究工具的匮乏。由于国力有限，陈能宽的实验小组没有太多先进设备，实验开始时全是凭借自己坚实的理论基础和零星国外资料选定了一些特殊的化学炸药，并指定了几个较为可行的模型来浇涛实验部件。苏联提供的熔化炸药没有到货，就用自制的熔药桶来代替米哈伊洛夫熔化炉；新建锅炉房没有建好，就用开水炉送气；没有专业设备，就用铝盆、铝锅做装注药辅助工具；装注工房没有建好，就用帐篷房代替。

几十炮打过之后，陈能宽得到了一些实验数据。但他能够用来分析这些数据的，只有几部简单、甚至简陋的手摇计算机。有时甚至不得不用计算尺和对数表。后来实验种类越来越多、取得数据越来越复杂时，所有工具无用武之地了，就不得不在王淦昌、邓稼轩等人协助下，依靠自己所掌握的一般力学原理来改进炸药模型。当时张爱萍正带领一批水利专家在官厅水库进行考察，听说陈能宽急需实验器材，就立即从炮兵部队调拨来一批进口器材，这才解了燃眉之急。

物质是贫乏的，但精神是富足的。在17号工地的岁月里，陈能宽并没有被恶劣的环境、艰巨的任务所吓倒。他经常告诫自己，也鼓励同事们，一定要学会苦中作乐。每当陈能宽从北京赶往实验场时，他总是亲自驾驶着吉普车，沿着蜿蜒曲折的长城穿行。一座座敌楼、烽火台，一段段城墙从他的眼前掠过，仿佛他真的听到了长城内外延续了几千年的厮杀，看到了浓烟滚滚的狼烟。在那颗充满各种数据、方程的大脑中，闪现出的是抚今追昔的感慨，也更加明白核武器对中国的重要性。

三

爆轰波聚焦元件是17号工地产品中最关键的部件之一。实现聚合爆轰波有两条路可循：一是复合装药燃轰聚焦，二是爆轰元件。前者在1961年初已经在理论设计上完全解决了，在实验上也取得了初步成果。但应用在产品上对整体结构不利，部件笨重且不利于储存，不利于武器化。后者在设计和实验上虽都存在不少困难，但对产品结构有利，便于武器化。

面对两个可选择的设计方案，陈能宽细致陈述爆轰元件的优点，力主以后者为突破重点。在他的倡议下，上级领导经权衡利弊批准了以爆轰元件为主攻方向。以后一系列产品都使用此类原理，正是在这一点上，陈能宽为中国的核武器事业立了大功。

大约在1961年底，爆轰元件研究实验正式开始，陈能宽亲自动手设计第一个元件。聚合爆轰装置的动作是一个二维流体动力学问题，它包含了一个复杂的爆轰理论问题，没有严格的解。为了寻求答案，陈能宽采用“有效药量法”，尝试用一维模型来近似估算。当时17号工地上的计算工具就是一台手摇计算机。陈能宽报数据，由当时刚刚毕业参加工作的刘文翰摇计算机，边算、边记、边修正。经过反复推敲，第一个元件的设计诞生了，陈能宽把它命名为“坐标1号”。

接着，陈能宽集思广益，又从不同观点考虑设计了“坐标2号”“坐標3号”。1号到3号的爆轰实验结果虽然没有达到目的，但已接近了设计目标，完全肯定了爆轰元件的技术可行性。设计过程中，陈能宽和刘文翰共同提出由实验数据、用一维模型反算“有效装药”的公式，设计下一轮的元件。实验证明此法是成功的，很快就在“坐标4号”元件上初步达到聚焦要求，以后又经“细调”设计数据使之定型。陈能宽与刘文翰总结的计算方法一直沿用到1965年才由新方法代替。

经过一年中上千次的实验，1962年9月，爆轰试验场传出喜讯：原子弹的起爆元件获得重大突破，研究人员研制出了直径为100毫米与200毫米的炸药平面透镜，在爆轰波传播规律和高压状态方程的实验研究等方面都取得了重要成果，原子弹“内爆法”的可行性获得验证。面对中央领导的询问，陈能宽满怀信心地预言：在最后期限前，他们能够做出原子弹所需的起爆元件。

随着各项科研相继取得突破，1962年中国核武器计划进入攻坚阶段。为了加强首次原子弹国家试验的准备工作，九局成立了四个委员会，陈能宽被任命为冷实验委员会副主任委员，协助王淦昌工作。

所谓“冷实验”，通俗地说就是不使用铀235等裂变材料的实验。这是出于中国国情，经过科研人员无数次摸索总结出来的一套行之有效的实验方法，在中国原子弹、氢弹的研制及以后两弹改进的过程中，起到了非常重要的作用。这套实验方法的发轫，就是从17号工地开始的。

由于实验工具相对简陋、铀等核材料比较奇缺，而且实验所需经费远远不够。“穷则思变”，中国的核科学家无法像美国同行那样一个个地爆炸实验品，从中得到C1、C2、C3……这样的数据。但他们却发挥了比美国同行更高的聪明才智，即充分利用“方法论”，先从概念入手进行理性分析，用相对简单、安全的实验代替复杂的、危险的实验。陈能宽充分发挥了他金属物理学的知识，根据材料科学的相似性原理、流体力学的相似性原理及几何相似性原理，从最初的钢材料、单个元件开始，一炮炮地打，一个个地分析。冷实验逐渐开始复杂起来，过渡到不同材料构成的合金，然后是一个部件、两个部件、三个部件……最终开始使用某些性能接近裂变物质的材料，实验部件也做到了半球。

为了在简陋条件下取得真实的数据，陈能宽对参试各小组的实验要求非常严格，每次实验都要有详细记录，所有照相片必须保留。每次做完一个实验，参试人员必须当场用草本做出记录，然后再写出正本。经过认真核查后，每份记录上都要签上所有实验、记录、检查人员的名字以示负责。正是充分利用这种实验方法，使得核实验节省了大量时间，更主要的是通过“冷实验”方法，为国家节约了大量资金和战略物资。

到1962年底，随着实验规模的不断扩大，实验危险性的增加，河北怀来的17号工地已经不再符合继续进行实验的条件了，整个实验场不得不考虑搬家。

（本文作者 中国外文局海豚出版社社长）