中國杰出的女核物理學家
——何澤慧

侯新杰 邵夢迎

(河南師范大學物理與材料科學學院,河南 新鄉 453007)

何澤慧是我國著名核物理學家和中國科學院院士．她因早期的核物理研究導致發現鈾核的三分裂現象和首次發現鈾核四分裂現象而在物理學界聞名,回國后研制原子核乳膠和開拓我國中子物理、裂變物理領域,并推動宇宙線超高能物理和高能天體物理研究,做出了極為重要的貢獻．著名的物理學大師彭恒武就贊其為“晉北木蘭,蘇南才女”．讓我們通過此文來領略其傳奇的一生．

1 求學經歷

1914年3月5日,何澤慧生于江蘇蘇州,父親何澄早年東渡日本,加人同盟會,投身辛亥革命,是孫中山的堅定追隨者．母親王季山家族不僅世代身居高位,而且還是科學望族．嚴謹、樸素的家風為何澤慧提供了良好的學習環境．6歲時何澤慧進入外祖母謝長達創辦的振華女校學習,謝長達是近代著名教育家、社會活動家,1906年在蘇州創辦振華女校,寓意為“振興中華”．謝長達的三女王季玉,20世紀初留學美國,學成回國后出任振華女校校長．王季玉認為女子教育不應該忽視當前的社會狀況,應該具有國家觀念．她不僅讓學生接觸社會,認識當時日益嚴峻的社會狀況,而且重視理科教學和英語教學,數理化都是應用國外原版教材,要求也比同期其他學校高．何澤慧在振華女校學習12年,從小學讀到高中畢業,打下很好的理科和英文基礎．

謝長達對教育的重視,以及其家族在科學領域的建樹,深深地影響了何澤慧,使她在兵荒馬亂的時期,仍然堅守在科學探索的道路上．而她對女性權利的不懈爭取也給當時年幼的何澤慧留下了深刻的印象,因而,何澤慧在一生中無時無刻不在竭力追尋男女平等,為女性權利鼓與呼．而她也在用自己的方式和方法同男女不平等進行抗爭．

1932年,何澤慧考取了清華大學物理系．那時的物理系,名師云集,盛極一時．理學院第一任院長、物理學家葉企孫,早年獲得美國芝加哥大學博士學位的物理學家吳有訓等都在此任教．這一年清華大學物理系一共招收的28名新生中,有8位女生．但由于受到傳統偏見的影響,教授們認為女生讀物理難以學有所成,紛紛勸她們轉系．何澤慧就與其他女生一起找物理系理論,當時的系主任葉企孫只好答應她們暫時留下．然而,物理系的課業負擔的確很重,加上學校與當局不斷勸說,多數女同學中途轉系或轉學,唯何澤慧等三人以頑強的毅力堅持到了最后,而且畢業時何澤慧的論文《實驗室用電流穩壓器》獲得了90分的最高分．然而作為女性,何澤慧畢業找工作時再次受到了挫折．那時,日本入侵中國,南京軍工署招去了許多優秀畢業生,但由于受封建殘余思想影響,那里不要女生．就在何澤慧苦于無法施展抱負時,她得到一個消息,那時的山西省政府有一項規定,凡是畢業于國立大學的山西籍學生,山西省均資助3000大洋的出國留學費用．因為當時用銀元購買德國馬克較為便宜,且赴德國留學的費用較低,1936年何澤慧便用這筆錢,選擇了赴德國柏林高等工業大學技術物理系攻讀博士學位．她出于抗日愛國熱誠,毅然選擇了“實驗彈道學”這一專業．當時柏林高等工業大學的技術物理系與德國的軍事工業有著密切的關系,保密程度很高,一般不接受外國人在那里學習,這是技術物理系第一次收外國學生,彈道專業也是第一次收女性學生．這兩個先例都是何澤慧打破的．1940年她以《一種新的精確簡便測量子彈飛行速度的方法》論文獲得工程博士學位．

何澤慧在德國取得博士學位后,由于第二次世界大戰爆發,她不得己在德國滯留下來．何澤慧于1940年進入柏林西門子工廠弱電流實驗室參加研究工作．在柏林期間,她寄住在著名原子光譜學家帕邢家里,教授夫婦待她非常好．1943年,帕邢介紹何澤慧到海德堡威廉皇家學院核物理研究所,在波特(1954年諾貝爾物理學獎獲得者)教授指導下從事原子核物理的實驗研究．憑著聰明和智慧,她跨越了一般人認為的專業隔閡,迅速進入了新的領域,并取得了顯著成績．

何澤慧也在這個時候收獲了她的愛情．何澤慧轉入原子核物理領域時,與在法國約里奧-居里夫婦指導下從事核物理研究的錢三強有了書信往來．錢三強是著名國學大師錢玄同的兒子,是何澤慧清華大學時的同學．同窗四年,彼此有著較深的了解．上學時,這位來自江南園林之城的女同學就曾給錢三強留下了很好的印象．何澤慧與錢三強自清華大學畢業后,就各自選擇了自己的求學道路．何澤慧1936年去了德國,錢三強則于1937年到法國巴黎大學居里實驗室,跟隨約里奧一居里夫婦學習鐳學．由于德法是交戰國,直到1943年,兩國之間才可以通信．何澤慧給7年未曾見面的錢三強寫了一封信．由于戰爭,信不能封口,而且只限25個單詞．信的大意是:她與國內的家人己中斷音信很久,問錢三強有沒有辦法與國內通信,希望能幫她向親人轉達平安消息．就是這封信開啟了何澤慧與錢三強美好愛情的序幕．隨著二戰漸近尾聲,兩位年輕人的通信也越來越頻繁．何、錢二人在書信往來中也萌發了超越信賴關系的情感．

2 科學發現

2.1 正負電子彈性碰撞現象的首次實驗現象

1943年,何澤慧來到海德堡威廉皇家學院核物理研究所,開始核物理學的研究工作．1945年,她在利用磁場云室研究Mn-52的正電子能譜時,從上千張照片中注意到一種近似于S形狀的奇特徑跡,與一般的正電子徑跡都不一樣．經過仔細分析,原來這是一個正電子與負電子相遇,但并沒有像通常那樣發生湮滅作用(即如同英國物理學家狄拉克預言的那樣,正負電子消失,變成兩個γ光子),而是像兩個粒子正面彈性碰撞那樣,正電子把絕大部分能量都交給了負電子,自己只剩下很少的一點能量．這是一個很稀有的現象．這項成果先后于1945年9月在英國布列斯托爾舉行的英法宇宙線會議和1946年7月在英國劍橋舉行的國際基本粒子與低溫會議上報告,引起與會者的很大興趣,并被英國《自然》雜志載文介紹稱之為“科學珍聞”．正電子與電子之間的彈性散射,通常稱為巴巴(C.H.J.Bhabha)散射,以區別于稱為繆勒(Muler)散射的電子與電子之間的彈性散射．何澤慧詳細地研究了這個問題,并把觀測結果與巴巴、波特、貝特(H.A.Bethe)的理論計算作了比較,相符很好．過去用云室做正電子能譜的工作者事實上都應該觀察到正負電子彈性碰撞的現象,但一直沒有被人注意到．而何澤慧敏銳而細致的觀察能力,在科學實驗中不放過任何一點異常跡象的探索精神,以及對新想象做出正確分析的本領,在這件事情上己經顯露出來了．

2.2 首先發現并研究鈾的三分裂和四分裂現象

1946年春,與錢三強組成家庭的何澤慧從德國來到法國巴黎．從此,何澤慧也到法蘭西學院原子核化學實驗室和居里實驗室來從事原子核物理的實驗研究．自從核裂變發現以來,人們關于核裂變的認識就是一個重原子核分裂成為兩個較輕的原子核．理論上曾經提出了裂變成為3個碎片即三分裂的可能性,但是并未引起人們的注意．1946年7月,在英國劍橋舉行的國際基本粒子與低溫會議上,兩位英國青年科學家出示了一組用核乳膠研究裂變現象的照片,其中一張記錄到一個三叉形狀的徑跡,當時被簡單地解釋成裂變的兩個碎片伴以一個α粒子,而沒有作進一步的探討．這張照片引起了錢三強的很大興趣,回到巴黎后,立即帶領兩位研究生著手進行實驗．

早在一年前,他就在英國學習了核乳膠制作技術,而三分裂現象需要在大量的裂變徑跡中去尋找,使用核乳膠來替代云室進行探測可以獲得更高的靈敏度與更清晰的圖像,在當時是一項相當先進的技術．何澤慧稍后也參加進來,很快以其細致和耐心在工作中發揮了重要作用,找到大量三叉形徑跡．1946年12月9日在《法國科學院周刊》上公布了初步研究結果,題目為《俘獲中子引起的鈾的三分裂》．在研究三分裂現象的過程中,何澤慧于1946年12月20日首先發現了一個四叉形徑跡,這個四分裂現象的碎片質量數約為99, 84, 27, 26．這個結果作為第一個四分裂事例的證據于12月23日在法國科學院《通報》上發表．次年2月,他們又找到了第二個四分裂事例,其碎片質量數為84, 76, 72, 4,他們推算出裂片的總動能為102 MeV,兩個四分裂平均總動能比兩分裂時地50 MeV,這剛好與玻爾-惠勒理論給出的差值相同．

三分裂和四分裂的發現和證實不但揭示了裂變反應的復雜性和多樣性,而且提供了研究處在斷裂點附近的原子核各種特性的可能性．錢三強和何澤慧的實驗所引發的一系列研究成果,大大深化了人們對于裂變現象的認知．三分裂現象作為研究裂變過程中斷裂點特性的一種獨特的探針,至今仍然是裂變物理學家有興趣研究的對象．

3 學成歸國

在科研上取得的巨大成就,周圍的人都以為他們將會長期在居里實驗室工作下去,何澤慧和錢三強都很清楚,繼續留在巴黎,對自己的科學工作當然是十分有利的,回到貧窮落后、戰火紛飛(當時中國正處在解放戰爭將進入轉折階段之時)的中國,恐怕很難在科學實驗上有所作為．不過,他們更加清楚的是:雖然科學沒有國界,但科學家都是有祖國的,正因為祖國貧窮落后,才更需要科學工作者努力去改變它的面貌．這一對學有所成的青年科學家沒有忘記亟待改變貧窮落后面貌的祖國,而國內一些大學和研究機關也開始開展核物理研究．手頭研究項目全部完成后,他們毅然選擇返回祖國．

1948年夏,何澤慧與錢三強回國,何澤慧在“北平研究院”工作．新中國成立后,近代物理研究所成立(1958年改稱原子能研究所),何澤慧全身心地投入到研究所的創建工作中.為了建立我國自己的核實驗技術基礎,她選擇制備原子核乳膠作為研究課題．20世紀50年代初,世界上還只有英國和蘇聯兩個國家掌握制造原子核乳膠的技術.何澤慧領導的研究小組在十分簡陋的條件下開展工作,于1956年制成對質子、α粒子及裂變碎片靈敏的原子核乳膠核-2和核-3,在靈敏度等主要性能方面達到與英國伊爾福C-2相當的水平．獲得1956年度中國科學院獎(自然科學部分),即首次國家自然科學三等獎．當時,核乳膠的最高水平是以英國伊爾福G-5為代表的電子靈敏乳膠,配方與工藝都保密．何澤慧敏銳地指出X光底片用金增感解決了低能電子靈敏問題,我們可以借鑒．1959年,何澤慧領導的研究小組制備的乳膠就達到了G-5水平．

新中國成立后面臨著西方列強的核威脅,1955年,我國決定大力發展原子能事業．何澤慧兩次赴蘇聯考察,參加錢三強先生組織的“熱工實習團”,利用國外有利條件進一步培養了核物理人才．由于是女性,又是錢三強先生的夫人,何澤慧沒能進入核武器研究的第一線,最終兩彈一星的科學家名錄中沒有何澤慧的名字,但新中國原子彈、氫彈的成功研制,她的貢獻卻不能被磨滅．

彭桓武先生在去世前曾在媒體采訪中提到,當時原子彈研究成功之后,中國科學家又加緊研究氫彈的步伐．這期間,鄧稼先先生曾看到一個與氫彈研制相關的數據,該數據的準確與否將直接決定氫彈研制的方向．但中國的科學家都不敢確信該數據是否準確．最后,是何澤慧帶領她當時所在的原子能研究所的中青年研究人員,不分晝夜地做實驗,在短短幾個月內就完成了原本要花好幾年時間才能完成的實驗,證明該數據不準確,讓氫彈研究沒有走彎路,也間接地成就了中國從原子彈到氫彈的短時間跨越．

有記者曾問何澤慧,沒有參加原子彈研究的核心工作是不是受到了打擊．她卻看得很淡,有沒有參加原子彈研究的核心工作,對她而言并不重要,重要的是自己做的事情“對國家有益處”．

1956年以后,何澤慧在相當長的時期里全面負責領導了物理研究所(后為原子能研究所)中子物理研究室的工作,領導建立了中子物理和裂變物理實驗室,培養了一批具有基礎科學研究素質的人才、創建了基本實驗條件、研究核數據的測量方法、測定核反應的數據以及開展中子物理和裂變物理的研究、指導了20多項課題．她為開拓我國中子物理學與裂變物理實驗領域并配合核武器研制作出了重要貢獻．

20世紀70年代,何澤慧轉入高能物理研究所后,組織領導了宇宙線研究．在她的支持下,高能所宇宙線研究室通過國內和國際合作,在西藏建成了世界上海拔最高的高山乳膠室．她倡議發展中國的高空科學氣球系統,為我國開展空間宇宙線和高能天體物理實驗研究建立了必要的空間運載手段,使中國成為世界上少數幾個能獨立研制和發放科學氣球的國家之一．高空氣球項目上馬時,她頂住了壓力,確保該項目得以進行,使剛剛起步的高能天體物理免于夭折．

1984年,何澤慧卸任中國科學院高能物理研究所副所長職務,照理,她可以歇歇了．但是,對于一個熱愛科學、把終身獻給科學的人來說,是難以辦到的．何先生心系科研,退而不休,像往常一樣,天天堅持上班．她做了一些科學史的考證工作,如裂變發現史,德國為什么發現了裂變現象卻沒有造成核彈?她仍指導培養研生,與中青年科研人員研討問題．作為學界前輩,她繼續關心著中國核物理與高能物理事業的發展．

許多在外地舉辦的學術會議,何先生同年輕人一起坐長途臥鋪汽車,不辭長途跋涉的辛勞．在會發言,獎掖后學,給予年輕一代極大的鼓勵．

4 結束語

何澤慧將自己的一生獻給了祖國科學事業,不計較名利和個人得失,在榮譽面前始終保持著冷靜清醒的頭腦,奮戰在科學研究第一線．在科學研究中,何澤慧始終“立足常規,著眼新奇”．她尊重客觀事實,善于從實驗過程中捕捉問題,同時保持思想上的活躍和開放,不為書本或前人束縛．她為人耿直,剛正不阿,堅持男女平等,對于有才華的人她敢于破格提拔,有人受了委屈,她常常仗義執言,打抱不平．她是中國核物理界的象征性人物,也是女科學家的杰出代表,但是她始終謙虛低調,質樸無華,無論是工作還是生活,她都十分節儉．2011年6月20日7時39分何澤慧先生安詳地離去,享年97歲,但是她的科學精神和高尚品格作為寶貴的財富留給我們每一個人．