謝家麟:為高能物理“加速”

操秀英

他曾成功研制世界上第一臺以高能量電子束治療腫瘤的醫(yī)用加速器、中國第一臺高能電子直線加速器、中國第一臺對撞機(jī)——北京正負(fù)電子對撞機(jī)、亞洲第一臺實(shí)現(xiàn)飽和振蕩的自由電子激光裝置，以及新型電子直線加速器等多項(xiàng)站在世界前沿的項(xiàng)目。其中，有兩項(xiàng)是世界首創(chuàng)，另三項(xiàng)填補(bǔ)了國內(nèi)重要空白。

作為我國著名加速器物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士，粒子加速器事業(yè)的開拓者和奠基人之一，他為我國高能粒子加速器從無到有并躋身世界前沿起到了至關(guān)重要的作用。

這是一個(gè)再普通不過的可愛老人。在自家溫暖的客廳里，穿著半舊的毛衣坐在有些年頭的沙發(fā)上，微笑著給孫兒輩的記者，講述他的故事。

“我就是個(gè)普通人，不聰明，也不能干，我能得獎，證明即使資質(zhì)一般的人，只要努力，就能成功。”這就是謝家麟院士獲得國家最高科技獎的獲獎感言。

他的成功其實(shí)無需這一獎項(xiàng)來證明。院士、粒子加速器事業(yè)的開拓者和奠基人之一、包括科技進(jìn)步特等獎在內(nèi)等11項(xiàng)獎勵(lì)，這些外界給予他的榮譽(yù)和頭銜，他說均是“過譽(yù)之詞”。

他最看重的，是為祖國的發(fā)展發(fā)揮“一磚一瓦”的作用。

“我努力做到了。”他說，自己是個(gè)幸福的人。

跳上高能加速器的“列車”

從二十世紀(jì)50年代后期開始，中央就曾幾度籌劃、醞釀建造高能加速器，發(fā)展高能物理實(shí)驗(yàn)一事。高能物理屬于基礎(chǔ)研究的范疇，表面看來，無關(guān)眼前的國計(jì)民生。實(shí)際上它們的研究結(jié)果直接奠定了人類今天的文明、文化和高生活質(zhì)量的基礎(chǔ)，而作為高能物理、核物理基礎(chǔ)研究的手段，加速器是人類認(rèn)識微觀世界的主要方式之一，高能物理及加速器的發(fā)展已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的標(biāo)志之一。

1972年，由著名物理學(xué)家張文裕牽頭，謝家麟等18位科學(xué)家給周恩來總理寫信，建議建造一臺高能加速器，開展高能物理實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)時(shí)身患重病的周總理批示：這件事不能再延遲了。

那一年，謝家麟52歲。

1973年初，在周恩來總理的指示下，在原子能研究所一部的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院高能物理研究所成立。此后，加速器的建設(shè)進(jìn)展得并不順利。時(shí)至1980年，由于基建收縮，中央決定下馬這一工程。

一時(shí)間，高能事業(yè)如何繼續(xù)發(fā)展這一嚴(yán)峻的問題擺在人們面前。決策成為關(guān)鍵。謝家麟與朱洪元等多次組織國內(nèi)外科學(xué)家展開論證和調(diào)研，反復(fù)對比權(quán)衡各種路線的優(yōu)缺點(diǎn)，最終，一個(gè)建造2.2GeV正負(fù)電子對撞機(jī)的方案浮出水面。該方案有明確的物理目標(biāo)，雖然能量不是很大，但規(guī)模適中，可做國際上前沿的物理工作，而且有兼顧同步輻射應(yīng)用的特點(diǎn)，這是我國在當(dāng)時(shí)高能經(jīng)費(fèi)收縮的條件下，仍能在高能物理方面迎頭趕上世界先進(jìn)科研行列的極好方案。謝家麟又進(jìn)行了非常詳細(xì)慎重的研究，參考美國相近裝置的造價(jià)以及銀行資料，估算出了造價(jià)。

但是，對撞機(jī)技術(shù)難度很大，需要冒較大風(fēng)險(xiǎn)，“以至于當(dāng)時(shí)有人說，我們好比站在鐵路月臺上，要想跳上一輛飛馳而來的特快列車。如果跳上了就飛馳向前，如果沒有抓住，就會摔下來粉身碎骨。”葉銘漢院士回憶說。

而謝家麟等人堅(jiān)信2.2GeV對撞機(jī)雖難度大，但造價(jià)適合我國國情，可以使我國在粲能區(qū)的研究居于國際前沿水平。在這一關(guān)鍵性的選擇中，謝家麟?yún)⑴c組織數(shù)十次研討，反復(fù)權(quán)衡這兩種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，通過深入細(xì)致的分析，說服了持不同意見的同志，在研究所取得了一致認(rèn)同，并向領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)方面匯報(bào)，解釋疑問，爭取支持。1981年5月初，由中國科學(xué)院學(xué)部與“八七工程”聯(lián)合召開了有多數(shù)國內(nèi)知名物理學(xué)家參加的“香山會議”。會議結(jié)果基本肯定了對撞機(jī)方案。

他還領(lǐng)導(dǎo)確定了北京正負(fù)電子對撞機(jī)高能物理和同步輻射“一機(jī)兩用”的方案，既為高能物理研究提供實(shí)驗(yàn)裝置，又開創(chuàng)了我國同步輻射的應(yīng)用研究，同時(shí)填補(bǔ)兩項(xiàng)國內(nèi)空白。

“功夫不負(fù)有心人”，謝家麟帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)跳上了飛馳的特快列車。1988年10月，北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）實(shí)現(xiàn)對撞，中國進(jìn)入了能夠進(jìn)行高能物理實(shí)驗(yàn)研究的科技先進(jìn)國家之列。我國幾代物理學(xué)家的夢想終于實(shí)現(xiàn)。

在科技水平大幅落后的年代，這一裝置的成功，更深層的意義在于，“使我們樹立了有進(jìn)行國際尖端大科學(xué)工程建設(shè)能力的信心。”謝家麟在回憶錄中寫道。

“雪中送炭”的成就感

1920年8月，謝家麟出生于哈爾濱，并在河北武清縣度過童年。占領(lǐng)東三省的日本人強(qiáng)橫跋扈、欺壓百姓，軍閥混戰(zhàn)給農(nóng)民帶來的痛苦，都深深烙在他年幼的心里。

“那時(shí)候想的，一個(gè)是抗日，一個(gè)是要復(fù)興國家。”他說。1942年，因日軍開進(jìn)燕京大學(xué)，學(xué)生被迫離校，謝家麟和部分同學(xué)來到成都這個(gè)大后方。本來在物理系只需半年就可畢業(yè)，但在“航空救國”的思想下，選擇在樂山復(fù)校的武漢大學(xué)航空系就讀。

“這個(gè)行動很明顯地說明了我們那一代青年強(qiáng)烈的救國心情。”他日后回憶。1947年，在天津中央無線電器材廠工作的謝家麟通過教育部舉辦的留美考試，赴美留學(xué)。

新中國成立初期，留學(xué)生大都摩拳擦掌，要回國貢獻(xiàn)所學(xué)，謝家麟也是其中一員。“青春作伴好還鄉(xiāng)”，1951年，他搭上克利夫蘭總統(tǒng)號游輪，踏上幾年來日夜盼望的歸國之旅。不料，船到中途檀香山時(shí)，美國移民局和聯(lián)邦調(diào)查局官員根據(jù)美國1918年的一項(xiàng)立法，禁止學(xué)習(xí)科技專業(yè)的留學(xué)生離境，包括他在內(nèi)的8人只能重返美國。

氣憤之余，他下船后給白宮打了一個(gè)電話抗議，盡管他知道這種幼稚的行為只是浪費(fèi)電話費(fèi)而已。

意料之外的是，正是這次禁止離境，讓他走上加速器研制道路。1955年，他在芝加哥大學(xué)醫(yī)學(xué)中心研制成功第一臺以高能電子治療腫瘤的加速器，并將加速器的穩(wěn)定度提高到醫(yī)用水平。

不久，“我接到美國移民局來信，要我在做永久居民和限期離境之間做出抉擇，我當(dāng)然毫不猶豫地做出了盡早回國的決定。”謝家麟說，他終于踏上祖國的土地。那一年，美國做出允許中國留學(xué)生離境的規(guī)定，錢學(xué)森等一批之前同樣被禁回國的科技領(lǐng)軍人物，加入到建設(shè)新中國的行列中。

回國后，他帶領(lǐng)不到十個(gè)人的小組，開始研制可向高能發(fā)展的電子直線加速器。除謝家麟外，小組里都是剛走出校門的年輕人，很多人甚至都沒聽過加速器。當(dāng)時(shí)所面臨的情況可以用兩句話形容，即“一無所知”和“一無所有”。除了要研制加速管外，還需要使用當(dāng)時(shí)世界上功率最大的速調(diào)管和調(diào)制器。這兩個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)難度不亞于加速管本身。

于是，從自行研制各種微波元器件開始，謝家麟帶著一批學(xué)生從零開始建造微波實(shí)驗(yàn)室、調(diào)制器實(shí)驗(yàn)室，開始了“要吃饅頭，先種麥子”的耕耘。經(jīng)過八年奮斗，我國首臺可向高能發(fā)展的電子直線加速器于1964年建成。

該儀器進(jìn)行的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就是模擬核爆產(chǎn)生的輻射，以進(jìn)行儀表的校正和電子學(xué)硬化的研究，在我國兩彈的研制中發(fā)揮重要作用。

經(jīng)常有人問謝家麟，你后悔回國嗎？

“不后悔。在國外可能我會有一席之地，但只有在我們自己國家，我才有機(jī)會負(fù)責(zé)BEPC這樣的大工程。我留在美國只是‘錦上添花，而回到祖國則是‘雪中送炭。”他總這樣回答。

“搗鼓”國際前沿的研究

“科研就是不斷克服困難的過程，碰到什么困難解決什么，這是研究人員的本職工作。解決問題就是樂趣。”老人說，他膽子大，從來不害怕。

除了勇氣，采訪中老人提到最多的，就是“興趣”，他幸運(yùn)地從事了一份與自己志趣緊密結(jié)合的工作。

“我從小就喜歡自己動手搗鼓些東西。”他說。他曾偷偷用家里電燈中磁砣的鉛砂、爆竹店買來的黑色火藥、剝下來的火柴頭和舊彈殼成功自制子彈，“射程可能不如進(jìn)口的原裝子彈，效果卻沒有什么區(qū)別。”

這樣的“小聰明”總能給生活帶來驚喜。冼鼎昌院士曾與謝家麟同住一個(gè)單元房。“那時(shí)候中午只有一個(gè)鐘頭的吃飯時(shí)間，但是點(diǎn)燃蜂窩煤就需要半個(gè)多鐘頭，有一天我發(fā)現(xiàn)廚房出現(xiàn)了新事物，謝先生用鬧鐘和電機(jī)做了個(gè)小裝置，到時(shí)間爐門自動打開，提前點(diǎn)燃蜂窩煤。”

中學(xué)畢業(yè)后，他回到父母身邊。不錯(cuò)的家境使謝家麟得以進(jìn)入當(dāng)時(shí)北平有名的匯文中學(xué)。他回憶說，匯文中學(xué)設(shè)于地下室的物理課實(shí)驗(yàn)室教學(xué)設(shè)備齊全。物理教師張佩瑚用英文講課，調(diào)理分明，深入淺出，很能引發(fā)學(xué)生對物理的興趣。

那時(shí)候他自覺成績時(shí)好時(shí)壞，是個(gè)中等生，除喜歡物理課外，業(yè)余時(shí)間都沉溺在擺弄無線電，從礦石機(jī)到單管機(jī)、雙管機(jī)，從低頻到高頻，在提高收音機(jī)性能的過程中獲得極大滿足。1937年，盧溝橋事變后，他自制的收音機(jī)成為全家了解戰(zhàn)事的惟一渠道。高三時(shí)，他“臨時(shí)抱佛腳”， 1938年以名列前茅的成績被保送到燕京大學(xué)物理系。

正是濃厚的興趣，和扎實(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓他成為同事眼中的“工程師”。也才得以讓他在當(dāng)時(shí)工藝難以保證制造需要的情況下，敢于拍板決定國際前沿的研究，并一切“因陋就簡”，創(chuàng)造奇跡。

時(shí)至今日，談到對年青科技工作者的期許，他也一再強(qiáng)調(diào)應(yīng)“手腦并用”。

沒有終點(diǎn)

謝家麟居住的是一套建于六七十年代的三居室。不大的客廳陳設(shè)樸素卻又不失情趣，墻上掛的條幅是謝老本人做的一首律詩。最打眼的，則是陽臺上各色茂盛的花草。

“他這個(gè)人不懂浪漫，節(jié)奏感差，老年人喜歡去公園跳操，但他跟不上節(jié)奏，也不愛運(yùn)動。他比較喜歡看偵探和探險(xiǎn)小說，孩子們小的時(shí)候，飯桌上是他們最快樂的時(shí)光，因?yàn)樗偨o他們講偵探故事。”謝先生的老伴范緒篯打趣道。她是謝家麟燕京大學(xué)物理系的同班同學(xué)。號稱膽子大的謝家麟，在校時(shí)卻不敢和這位他心儀的女生說句話。直到去成都后，兩人才相熟并走到一起。

盡管都已不再貌美挺拔，但他們的幸福依然讓人嫉妒。因?yàn)橥瑯訐碛小懊撾x現(xiàn)實(shí)主義的人生觀”，歲月并未奪走他們最初保有的簡單的快樂。

他所指的“脫離現(xiàn)實(shí)主義的人生觀”，即“淡泊名利，對世俗紛爭淡然處之”，“做有趣的研究對國家有所貢獻(xiàn)，就是人生最大的幸福”。

因?yàn)檫@樣的人生觀，兵荒馬亂的年月，他們一起隨廠輾轉(zhuǎn)于桂林、貴陽、昆明等地，但是對工作的投入仍然“到了癡心的程度”，旅行結(jié)婚時(shí)隨身帶的行李中半箱是研制高溫真空電爐用的滑石。

同樣因?yàn)檫@樣的價(jià)值觀，在BEPC工程即將完成的1986年，謝家麟主動提出辭去工程經(jīng)理的報(bào)告。隨后，他一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。研發(fā)出亞洲第一臺自由電子激光裝置，創(chuàng)新提出“前饋控制”方法。2000年，已80高齡的謝家麟帶領(lǐng)一名博士生，研制出世界首臺新型電子直線加速器。

2011年，謝家麟指導(dǎo)的最后一個(gè)博士生畢業(yè)。至今，他仍然堅(jiān)持每周一到中科院高能物理所上班。“看看報(bào)，了解一些科技前沿的動態(tài)。我老了，干不了什么大事，就做一些力所能及的小事。”

他的學(xué)生高杰還記得，那是2005年3月的某個(gè)星期一。“謝先生把我叫到辦公室，給我看了Nature雜志上的關(guān)于激光等離子體加速實(shí)驗(yàn)的三篇文章。”這三篇文章所展示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了這一領(lǐng)域的里程碑式的進(jìn)步和重要機(jī)遇。在之后的5年里，高杰的博士生當(dāng)中有兩位從事激光等離子體加速物理與技術(shù)研究，開展了與美國伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等單位的合作研究。

“別人有的先進(jìn)技術(shù)，我們慢慢都有了，而且現(xiàn)在的年輕人一代比一代強(qiáng)。”之于謝家麟，這或是最大的安慰。