趙忠堯，轉身即核爆

“請戴上墨鏡，在第一道閃光過去十秒之前，不要摘下墨鏡或直視火球。”話畢，爆炸倒計時開始。

1946年，比基尼環礁，人類歷史上第四顆原子彈將被引爆。爆炸中心20英里外，“潘敏娜”驅逐艦漂在太平洋上，甲板上站滿了聯合國原子能委員會代表。物理學家趙忠堯擠在人群中，等待一切發生。

巨響，火球，沖擊波，蘑菇云，放射性塵埃重創爆心周圍的靶艦。輻射蔓延開來，但20英里的距離，足以保護住趙忠堯。

核威脅近在眼前，達摩克利斯之劍懸于人類之上。

時至今日，我們仍然不知甲板上的趙忠堯在思考什么。

無法忽略的是，第四顆原子彈的成功爆炸，標志了因發展核武器而備受批評的十字路口行動階段性完成，彼時連核物理研究都不曾有的中國也來到了十字路口。

觀看結束后，趙忠堯沒有隨大部隊登上回國的飛機，而是按與薩本棟教授所計劃的，再度留在了美國。此行，趙忠堯的目標是為中國自主制造出一臺加速器，以用于核物理研究。

1950年，幾經波折，帶著技術和部件的趙忠堯終于得以回國，開始大展手腳。

在隨后的幾年里，他用在美國費盡心血購置的器材，一點一點拼湊起了中國第一臺700keV質子靜電加速器；又從磨玻璃環、涂膠開始，在1958年“攢”出了一臺2.5MeV高氣壓型質子靜電加速器。

終于，中國有了自己的核物理實驗設備，這是制造原子彈的重要一步。而后，曾主持建立中國第一座核物理實驗室的趙忠堯，加入了共和國初期的原子核科學研究隊伍，參與核反應的相關實驗。

1964年，在新疆羅布泊荒漠，中國第一顆原子彈終于試爆成功。彼時的趙忠堯，正忙于為下一代物理人才奔走，落實中國科技大學“近代物理系”課程設置。而他多年前的學生王淦昌、錢三強、鄧稼先、彭恒武等被后世稱為“兩彈一星”元勛的物理學家們，則長久地扎在核武器研制基地里，為此刻的爆炸歡呼。

但趙忠堯的人生并不是一來就與核直接相關。在最開始探索物理時，他是宇宙射線的研究者，是物理史上首個觀測到正負電子湮滅的反物質發現者，是值得一個諾貝爾獎的物理學家。

他曾說：“一個人能做出多少事情，很大程度上是時代決定的。”所以哪怕諾貝爾獎委員會錯誤評估了其工作成績，趙忠堯對此也不在乎，不申辯。在更長的時間維度里，他更加務實且堅韌，只求做成事，不問名。

正—負電子對湮滅

20世紀頭30年，物理學界的新發現異常多。

玻爾提出“原子模型”與“互補理論”，與愛因斯坦來回交鋒；海森堡的“矩陣力學”橫空出世，而后與薛定諤的“波動力學”握手言和，被狄拉克與約旦證明兩者在數學上等價；緊接著狄拉克又給出了狄拉克方程，在無意識的情況下，以理論計算的方式預言了反物質正電子的存在。

趙忠堯的故事，從這里開始。

狄拉克方程被提出的這一年，1928年，在美國加州理工學院讀博的趙忠堯從密立根教授手中接過“硬伽馬射線通過物質時的吸收系數”的論文題目。他用鉈208作為輻射源，讓其輻射出能量為2.65MeV的硬伽馬射線分別穿過輕元素和重元素，以觀測、計算吸收系數。

在當時的物理世界里，物理學家們普遍認可伽馬射線通過物質時的吸收，是由康普頓散射所引起的。于是，他的這個實驗，主要是為了檢驗剛問世的，用于描述康普頓散射的克萊因—仁科公式是否正確。

做實驗從來不是一件簡單的事。因實驗室工作緊張，趙忠堯通常需要上午上課，下午準備實驗儀器，夜晚通宵取數據。“為了保證半小時左右取一次數，不得不靠鬧鐘來提醒自己。”趙忠堯在小傳中這么寫道。

好在斷斷續續的睡眠最終換來了可靠的實驗結果。

趙忠堯通常需要上午上課，下午準備實驗儀器，夜晚通宵取數據。“為了保證半小時左右取一次數，不得不靠鬧鐘來提醒自己。”

當趙忠堯將實驗結果與克萊因—仁科公式做比較時，發現：只有當硬伽馬射線穿過輕元素時，實驗結果才與公式相符合；當硬伽馬射線穿過鉛等重元素時，其吸收系數要比公式所給出的數值大出40%。

也就是說，當硬伽馬射線穿過重元素時，會產生反常吸收。

但這個實驗結果與密立根教授的預期不符。因擔心實驗結果有誤，密里根教授并沒有選擇立即發表該論文。

這一擱置，就是兩三個月。趙忠堯有些著急了，好在全程關注趙忠堯實驗細節的光譜學家鮑文教授出面，向密立根教授保證了實驗結果的可靠性，論文終于1930年5月在《美國國家科學學院院報》上發表出來。同時期，英國與德國的科學家也得出了類似的結果。

反常吸收的實驗告一段落，博士畢業所需的成果已有，此時距離趙忠堯畢業只剩下大半年的時間。但趙忠堯止不住好奇心，想要繼續探索硬伽馬射線與物質相互作用的機制。

1930年春天，趙忠堯決定放手一搏，選定鋁元素與鉛元素作為輕、重元素的代表，開始比較兩者的散射強度，以探測散射輻射的強度和角分布。

第二個實驗開始，卻沒那么簡單。設備不穩定，散射輻射比背景更弱，都可能導致實驗失敗。大膽、細心與耐心，以取消暑期旅行作為代價，最終讓趙忠堯在9月測得了良好的實驗結果。

結果顯示，當硬伽馬射線被鉛散射時，除了康普頓散射，伴隨著反常吸收還存在著一種特殊散射輻射。這種特殊散射輻射大致是同向各性的，波長為22X.U，即相當于0.5MeV的光量子。

這證明了硬伽馬射線在重元素中所出現的反常吸收，并不是由康普頓效應所引起的，而是因為硬伽馬射線與原子核發生作用產生了正負電子對。而此次實驗首次發現的特殊散射輻射，正是一對正負電子湮滅并轉化為一對光子的湮滅輻射。

這個實驗結果是驚人的。

當年2月，奧本海默剛完成了論文《關于電子和質子理論》，其根據狄拉克方程正式在理論上提出，電子一定有一個質量相同的、帶正電的對應物，即正電子。當時，泡利和玻爾都對這一假設持懷疑態度，而僅僅7個月后，趙忠堯便實際觀測到了正—負電子對的產生與湮滅。

彼時，趙忠堯還與在隔壁實驗室工作的安德遜談到，應該在云室中做一次附加散射輻射實驗。

1930年10月，趙忠堯把包含著這個結果的論文《硬伽馬射線的散射》，發表在《物理評論》上。但這項開創性的工作，在當年并沒有得到應有的重視。

因為在此后的一兩年內，重復做這個高難度實驗的物理學家都曾陷入失誤，以至于得到混淆的實驗結果。這些實驗結果使得許多物理學家當時都沒有意識到，趙忠堯的第二個實驗已經實際發現了反物質正電子和電子湮滅。

不過，趙忠堯的附加散射輻射實驗引起了安德遜的極大興趣，為此安德遜開展了另外一個實驗——在云霧室中研究ThC伽馬射線與物質的作用，測量次級電子的能量分布。

1932年，安德遜在云霧室照片中發現了正電子徑跡，正電子作為一種反物質才正式進入了物理學家們的視野范圍。1933年，安德遜因此獲得了諾貝爾獎，但趙忠堯的貢獻卻被掩在歷史的煙塵之中。

50年后，1983年，楊振寧和李炳安決定擦亮趙忠堯的開創性成就。在搜集大量資料后，他們發表了論文《趙忠堯，電子對產生和湮滅》，澄清趙忠堯的發現乃是反常吸收方面研究的出發點，疏忽趙忠堯這一工作成績是諾貝爾獎評獎工作的失誤。

1933年，安德遜因此獲得了諾貝爾獎，但趙忠堯的貢獻卻被掩在歷史的煙塵之中。50年后，1983年，楊振寧和李炳安決定擦亮趙忠堯的開創性成就。

在這篇文章問世時，楊振寧與趙忠堯，或許會想起在西南聯大共同度過的那些日子。

賣肥皂的物理學家

“老人，小孩，小狗和猴子在大風雪中掙扎著前進，他們決不能倒下去。”

1940年代的周末夜晚，還是西南聯大學生的楊振寧坐在屋子里，給孩子們念出《苦兒流浪記》中的這句話。趙忠堯長女趙維志坐在當中，聽得津津有味。

1937年，抗日戰爭爆發，趙維志五歲，隨著父親母親從清華大學清華園西院31號南下逃亡，暫居在昆明的蕁麻巷19號。當越來越多的知識分子因北平無法安身南遷到此，昆明多了一所大學西南聯大，蕁麻巷也因此改名為文化巷。

是的，在做出開創實驗之后，趙忠堯并沒有留在歐洲或者美國繼續物理研究。在物理學新發現層出不窮的年代，國難砸在趙忠堯的心臟上。

于是，趙忠堯選擇告別物理學前沿，告別盧瑟福教授，決意回國。走前，盧瑟福教授叮囑他，回國后要通過政府或者實業家籌集經費，繼續科研。

趙忠堯銘記于心。1931年冬天回國后，趙忠堯只做了三件事。教學、科研、創辦國產工業，在趙忠堯心里，這三件事是唯一能夠身體力行的報國救國路徑。

救亡圖存，是當時一切事務的大主題。

中國首個核物理課程和首個核物理實驗室，出自趙忠堯之手。彼時，在北平的清華大學內，條件簡陋，吳有訓接過理學院院長的職位，趙忠堯、薩本棟、周培源等多位教授硬是撐起了物理系，無中生有般在各自的領域教學、科研。

趙忠堯從德國聘請來一位技工，自行制作小型云霧室、蓋革計數器等實驗設備，又從協和醫院借來用過的氫管，當實驗用放射源。在這樣的環境下，趙忠堯仍然發出了若干論文，遠在大洋彼岸的盧瑟福教授還為其論文寫了按語。

“七七事變”前，趙忠堯還曾想過平民教育的道路。在河北定縣農村，他目睹了貧苦、落后、缺少文化的民眾，觸動極大的趙忠堯更下定決心要改變這一切。

但想是一回事，做又是另一回事，沒有經費，如何做？盧瑟福教授給過兩條路子，一個是企業，一個是政府。兩者，都離不開一個穩定且強大的國家。

“這對我以后參加辦鉛筆廠，為國家采購儀器、部件，加工設計等都是有影響的。”趙忠堯自述道。彼時，想要工業救國的趙忠堯還曾聯合葉企孫教授，以及施汝為和張大煜等好友，拿出不多的工資積蓄，辦了一個鉛筆廠——這是后來的“中華牌”鉛筆廠。

無論是科學救國，還是實業救國，事情本該艱難但還算順暢地進行下去，直到“七七事變”爆發，一聲又一聲的轟炸警報在大陸上空盤旋。不過，烽火連天并不能阻止知識流動。

日軍轟炸日趨頻繁之時，西南聯大員工遷居昆明郊外。原本天天步行前往西南聯大執教的趙忠堯改騎了自行車，上午給學生們上普通物理，下午則帶學生們做物理實驗。

李政道曾說道：“凡是1930年代到20世紀末在國內成長的物理學家，都是經過趙老師的培養，受過趙老師的教育和啟發的，趙老師也是我的物理學啟蒙老師之一。”

1931年冬天回國后，趙忠堯只做了三件事。教學、科研、創辦國產工業，在趙忠堯心里，這三件事是唯一能夠身體力行的報國救國路徑。

在這種環境下，參加留美研究生考試的楊振寧，拿到了趙忠堯與王竹溪兩位教授的聯名培養意見信。彼時，這場考試只會選拔出一名物理系學生赴美留學，且這個名額只留給了高壓電實驗物理學的學生。但楊振寧決定要讀理論物理。

趙忠堯與王竹溪兩人聯名給西南聯大校長梅貽琦寫了一封信，講明楊振寧的天賦特點，分析國際研究的形勢，推薦予以變通，讓楊振寧鉆研理論物理。1945年，楊振寧拿到庚子賠款赴芝加哥大學留學，專注于理論物理。

而這年春天，李政道18歲，同樣疑惑選理論物理還是實驗物理。于是，他被吳大猷領進了趙忠堯的院子。

一進院，兩人就看見趙忠堯在忙活著做肥皂。李政道與“趙老師”的第一次見面，從與物理學無關的活動開始。戰亂年代，趙忠堯一家靠著這些肥皂補貼家用，還要推著自行車每家每戶送貨、推銷。

李政道后來打趣道：“（原來）做一個偉大的實驗物理學家，不但本行要精通，還要掌握住化學、應用化學……因此我說實驗物理恐怕不適合我，決定還是朝理論物理方向發展。”

其實趙忠堯一直以來是不怕“跨行”、敢想敢干的，無論是化學還是加速器。在西南聯大任教時，趙維志就已經常聽到父親說，“要是有一臺加速器就好了，圓的沒有，直線的也行”。

原因也很簡單，沒有基礎實驗設備，中國想要進行核物理研究幾乎不可能。于是，趙忠堯真的動手做了。

加速對撞

1946年參觀完美國的原子彈實驗后，趙忠堯首先訪問了回旋加速器的發明者，勞倫斯教授。因薩本棟盡全力所籌集到的5萬美元，是遠遠不足以購買一臺加速器的，趙忠堯于是想，只能自己做一臺了。

由于政治原因，趙忠堯后續無法在勞倫斯教授的實驗室中繼續工作，便輾轉于麻省理工學院、加州理工學院的幾個實驗室中，一邊繼續科研，發表論文，一邊學習、咨詢如何做出一臺加速器，一邊四處跑加工廠，采購零星的物理器材，或者用義務勞動換取一些電子儀器。

前后兩年時間，趙忠堯一心撲在加速器上，拜托了一圈美國師友幫忙，每日工作十幾個小時，只為了能在腦子里刻下加速器部件數據與技術。

他好不容易定制的加速器部件和核物理實驗器材，無論如何都要帶回中國。

趙忠堯在小傳中提到，當時“有人笑我是傻瓜，放著出國后搞科研的大好機會不用，卻把時間用在不出成果的事上。好心的人也勸我，‘加速器不是你的本行，為什么白白地耗費自己的時間精力呢？’”

趙忠堯的答案非常簡單，他想把精力用在對祖國科學發展有益的事上。

他好不容易定制的加速器部件和核物理實驗器材，無論如何都要帶回中國——彼時趙忠堯聯系運輸公司時，這批器材已經被美國聯邦調查局盯上，還扣下了四套完整的供核物理實驗用的電子學線路。

趙忠堯十分惋惜，因為這些線路是麻省理工學院宇宙射線實驗室羅西主任專門派人焊接的。還好，定制的其他器材最終順利裝成了30多個箱子，起運前往中國。

器材回國不易，人回國亦不易，尤其是如趙忠堯這般的物理學家。1950年春趙忠堯就已經準備回國，費勁到8月底，才終于登上了“威爾遜總統”號海輪離開舊金山。

一上船，趙忠堯的行李就被聯邦調查局翻了個遍，一批公開出版的物理書籍與期刊遭扣押。后來，同乘“威爾遜總統”號的錢學森被關在了特米那島，趙忠堯也沒有幸免于難。

輪船駛到日本橫濱港口停靠，一艘飛艇駛來。趙忠堯預感不妙，迅速將科研記錄本托付給可信任的同僚。美軍便衣人員迅速下了飛艇，把同在加州理工學院學習過的趙忠堯、沈善炯和羅時鈞三人押走，關進了日本的巢鴨監獄。

因與核機密有關的“間諜嫌疑”，趙忠堯被迫穿上了印有“P”字樣的囚服。趙忠堯的所有物品都被做上標記，他的工作筆記本也被美軍抄走。

與聯邦調查局糾纏的兩個月里，老朋友傅斯年曾發急電給趙忠堯，勸趙忠堯赴臺共事，“以防不測”。但趙忠堯只想返回大陸，選擇留在監獄里，甚至向一位牢友學習了日文。

迫于國際壓力，在被扣留了47天后，趙忠堯等三人終于被放出監獄，1950年11月底，趙忠堯終于踏上歸途。一回國，趙忠堯便赴上海交通大學楓林橋科學院禮堂，做了一場題為《核力與介子》的學術報告，向中國人介紹最前沿的物理研究。

“他是最初向新中國青年介紹涉及科學前沿的學術報告的，也是當時最有政治影響和最富有制造工業前景的問題。”聽了這堂課的物理學家沈經提到。

當然，此時最重要的，還是如何利用好在美國自制的一系列加速器部件。在當時的中國，離子源、加速管、高壓電極等加速器核心技術都是極高精尖的技術。在一窮二白的情況下，留在中國科學院的趙忠堯又開干了。

加速器是研究粒子間作用、解開核力密碼的基礎核物理實驗儀器，自己不會動手做，在核物理研究方面也就受制于人。趙忠堯在美國各個實驗室中跨行學到的技術，此刻派上用場。

作為整個靜電加速器組的主持人，趙忠堯的任務是，凝聚葉銘漢等后來聲名赫赫的物理學家們，盡早造出加速器。

1955年和1958年，中國造出了兩臺龐然大物，分別是700KeV質子靜電加速器與2.5MeV高氣壓型質子靜電加速器。后者，因為研發時在加速管與真空部件上做得仔細，質量比從蘇聯進口的加速器還要好。

再次回國，趙忠堯陷入了“慣性”之中。在制造加速器過程中培養一批掌握高精尖技術的青年科技人才還不夠，他再度投入教育事業，兼任中國科技大學近代物理系主任，為中科大近代物理系引來嚴濟慈、張文裕等一流專家授課。

中科大近代物理系，從1958年到“文革”之前培養了800名畢業生，這些畢業生大多成為中國原子核和高能物理研究領域的中堅力量。

“總是要多做點什么”的信念，貫穿了趙忠堯的一生。到80余歲高齡時，趙忠堯還召開過一次家庭會議。那天，趙忠堯對著家人詢問道：“我是搞高能加速器，還是搞點理論物理，還是到實驗室再去動手呢？”

一回國，趙忠堯便赴上海交通大學楓林橋科學院禮堂，做了一場題為《核力與介子》的學術報告，向中國人介紹最前沿的物理研究。

兒女三人反對他再去實驗室，理由是趙忠堯已因高齡手抖。“他說那我可以指導年輕人。他總歸是要干。”長女趙維志提到。

趙忠堯沒閑下來過。1981年，中國決定建造北京正負電子對撞機。那時還住在中關村的趙忠堯會特意乘坐班車到實驗室去，和一線科研人員一起調試實驗。

1988年10月，中國第一座高能加速器北京正負電子對撞機首次實現正負電子對撞。約一年后，作為技術鑒定專家，時年87歲的趙忠堯正式在北京電子對撞機、北京譜儀鑒定書上鄭重地簽下名字。

很多人不明白，明明早已站在高能物理前沿的趙忠堯，為何屢屢選擇跨行，為什么要培養人才，為什么要自己制造儀器，又為什么關注制造工業。

不解的，也包括曾在高能物理研究所就職的沈經。可當中蘇關系惡化，專家、技術與核心儀器部件全部被撤回時，沈經體會到了這一切的分量。自主能力，即防御能力。

從1949年新中國成立，到1964年原子彈爆炸，再到1989年北京正負電子對撞機投入運行，中國能夠在短短40年內做到的這一切，背靠的不是一兩個人，而是無數相關背景的科學家、工程師與基地。

而為了加速這一切，趙忠堯不再執著于正負電子湮滅的發現，而是四處搜集可用的科研與物質資源。這一路，從1931年“九一八”事變開始，到1998年趙忠堯逝世，他走了67年。