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1935年夏,彭桓武从清华大学毕业,考取了周培源先生的研究生。两年后,“七七事变”爆发,彭桓武知道自己不能像哥哥那样投笔从戎,但又不甘心做亡国奴,于是他独自一人,几经辗转来到昆明。起初,他在云南大学任教,1938年考取了“英庚款”研究生。按照导师周培源的指点,他前往爱丁堡大学,投师马克斯·玻恩。
在清华大学读书6年,彭桓武只回过一次长春。彭树棠也只是在儿子本科毕业前来过北平,商讨他毕业后的去向。当时彭桓武的母亲已经去世,父亲又年过花甲,身边需要有人照顾。但当儿子表达了准备继续读书的愿望时,彭树棠称自己早有思想准备。
1941年,彭树棠病故于长春,当时彭桓武正在海外求学,直到第二年春天才得知父亲去世的消息。
彭桓武留学的爱丁堡大学是英国顶级大学,自1583年建校以来,培养出23位诺贝尔奖得主、3位英国首相。彭桓武的导师马克斯·玻恩曾获得过诺贝尔物理学奖,是享誉世界的理论物理学家、量子力学奠基人之一。在彭桓武投师马克斯·玻恩前后,这位物理学家身边有海森堡、费米、奥本海默等几位伙伴和助手,他们都是、或者后来都成了世界著名的科学家。其中,海森堡早在1932年就获得了诺贝尔物理学奖;费米是1938年诺贝尔物理学奖得主,因主导建立了人类第一台可控核反应堆,被誉为“原子能之父”;奥本海默于1945年主导制造出世界上第一颗原子弹,被誉为“原子弹之父”。
当时在马克斯·玻恩的团队中还有一个叫克劳斯·福克斯的学者,是他与马克斯·玻恩一起为彭桓武确定了《电子的量子理论对金属的力学及热学性质之应用》的研究课题,此人后来曾在英国原子弹研制的核心岗位工作。
1930年,彭桓武随父兄来到北京求学,凭借天资聪颖和刻苦勤奋,年仅16岁就考入了清华大学,从此与物理结下了不解之缘。求学期间,他受到了吴有训、叶企孙、周培源等大师的悉心指导,打下了坚实的理学基础。毕业后,他进入清华大学研究院深造,师从周培源,并与王竹溪、林家翘、杨振宁并称为“清华四杰”。
然而,抗日战争爆发,彭桓武被迫中断学业,辗转来到云南大学执教。一年后,在周培源的鼓励下,他以优异成绩考取留英庚款生,远赴英国爱丁堡大学留学,师从著名物理学家马克斯·玻恩,从事固体物理、量子场论等理论研究。
1940年,彭桓武获得哲学博士学位后,决定回国效力。然而,由于二战爆发,欧洲到亚洲的海路被封锁,他不得不绕道美国。但在办理签证时,他因一条侮辱性的条款而愤然决定留在欧洲。在都柏林高等研究院,他从事博士后研究,并加入了诺贝尔物理学奖得主薛定谔的研究组,取得了一系列重要成果。
1947年,彭桓武终于回到了魂牵梦萦的祖国。回国后,他先后在云南大学、清华大学、北京大学、中国科学技术大学等多所大学任教,并参与创办了中国科学院近代物理研究所。他承担起教书育人的重任,为日后的核物理研究工作储备了大量人才。
1961年,彭桓武被调到北京第九研究所,顶替苏联专家从事原子弹理论攻关。他参与和领导了中国原子能物理和原子弹、氢弹以及战略核武器的理论研究和设计,做出了巨大贡献。这些国防项目当时都是严格保密的,直到1999年,彭桓武获得了“两弹一星功勋奖章”,他的事迹才为人所知。
然而,对于个人贡献,彭桓武一直保持谦虚、低调。他从不居功自傲,将功劳都归于集体。钱三强多次感叹:“彭桓武默默地做了许多重要工作,但很少有人知道。”在第一颗原子弹爆炸后,彭桓武难掩激动情绪,在罗布泊写下:“不是工农兵协力,焉能数理化成功。”
1961年4月彭桓武调到第二机械工业部北京第九研究所(1964年2月改为第九研究院),顶替已撤走的苏联专家负责核武器理论研究设计工作。他到所时正值原子弹设计的探索阶段。虽然原子弹这个名词大家都很熟悉,但由于美、苏等国高度保密,原子弹的详细物理过程需要我们自己摸索。当时唯一可供参考的内部资料是苏联总顾问向我国二机部部长介绍情况时的一份有关原子弹的极其简单的口授记录。因此,我国科学家只能自力更生、独立探索。
彭桓武首先自己动手来剖析并展现原子弹的运动过程和规律。他大力提倡“粗估”的工作,即用最普通的计算尺,把整个原子弹的动作过程粗略地一步一步算出来,从而在头脑里形成一幅完整的图像。这岂是一项容易的工作!彭桓武以其坚实的物理基础和深厚的数学功力,硬是把这组非线性偏微分方程简化成一套常微分方程组,在几位青年同志的协助下,用最简单的计算工具——计算尺把原子弹的整个过程粗线条地描绘出来了。他把原子弹运动过程划分为几个阶段,并且对其中几个关键时刻加以命名,进行物理分解研究,然后给年轻人讲课,让更多人熟悉这些内容,进行研究。在研究与点火有关的冲击波聚焦出中子的物理问题时,他巧妙地把复杂的不定常流体简化为定常流处理,图像十分清楚,得出了很好的结论,给当时参加这一研究工作的同志留下十分深刻的印象。
1964年10月原子弹爆炸成功,九院立即转入了氢弹的探索工作。彭桓武把氢弹作用过程分成若干阶段的物理问题供大家研究。彭桓武当时是主管理论部的九院副院长,与大家一起,发表他对氢弹原理的看法,与大家一起讨论。一次在一个会议室里,彭桓武在黑板上写他的计算结果和看法,讲完后想退回到他原来座位上去,但意犹未尽,一边退一边面向黑板继续讲,结果原来的椅子已被专注听他讲的王淦昌不经意地动了一下,彭桓武差一点坐了个空,可见当时讲的人和听的人都沉浸在专注思考的气氛中。在众多的集体讨论中,提出了不少有启发性的想法。
彭桓武集思广益、凝聚和综合出突破氢弹原理的几条可能的路,他的一贯的思维方法是每条路子都要探索到底,并且他认为“堵”住路子也是贡献,说明此路不通,可放心走另外路。他建议兵分三路,由周光召、于敏、黄祖洽各自负责一条路,分头进行探索。1966年底通过热试验证实了氢弹原理,又过了半年,中国第一颗氢弹在神州上空响彻云霄。
新成立的中华人民共和国,百废待兴,亟须一大批人才来建设。回国以后,彭桓武先后在云南大学、清华大学、北京大学、中国科学技术大学等多所大学任教,并参与创办了中国科学院近代物理研究所。他奖掖后进,提携后辈,为新中国培养了一大批优秀的科研人才。在与学生的相处中,他平易近人,亦师亦友,丝毫没有留洋归来的架子。“老师像‘钟’,你敲钟的劲越大,老师给你的回答就越深入!”他用这样的例子鼓励学生提问,提倡学术交流和碰撞。他还总结了学习方面的经验,即“学问主动,学友互助,良师鼓励,环境健康”四句话。多年的教育生涯,他不仅教给了学生科学知识、科研方法,更把严谨治学、求真务实的科学精神传承了下去。
1960年,国际风云变幻,苏联撤走了所有专家。新中国面临重重困难。1961年,彭桓武被调到核武器研究所,顶替苏联专家从事原子弹理论研究。面对外部国际封锁,以彭桓武为代表的老一辈科学家,不畏艰险,咬紧牙关,攻坚克难,在每一个灯火通明的夜里,在每一次学术会议上的争论中,在每一次推翻重来的计算下,勇攀了一座又一座科学高峰。
数学家李德元先生曾兼任过彭桓武的学术秘书,他回忆:“彭公来到第二机械工业部第九研究所,面临的第一个抉择,是把核武器理论研究工作当成简单的工程设计,还是当成一项科学研究工作。”
当时,科研人员手头有一个苏联专家口头讲述的教学模型。如果照抄苏联人给的教学模型,交一个方案,响了,任务就完成了;如果当做一项科学研究任务来做,就要深入探究内在的科学原理,搞明白原子弹的整个动作过程。作为一位有极高素养的物理学家,彭桓武果断地选择了后者。
为了更好地掌握和突破原子弹设计技术,科研人员决定先计算这个教学模型,但是没想到的是有一个数据总是与苏联专家提供的不一样,前前后后,算了九次之多,这就是著名的九次计算。
1931年9月,彭桓武主要通过自学考入清华大学物理系。在清华物理系,与王竹溪、林家翘、杨振宁等一起被誉为“清华四杰(彭王林杨)”。周培源更是非常喜欢这个虽然体弱但功课优异的少年大学生,亲自指导他的毕业论文《地球上单摆的摆动周期是多少?》。1935年夏,彭桓武考上了周培源的研究生。1937年卢沟桥事变后,他来不及完成毕业论文,就被迫南下云南大学任教。
1938年,时年23岁的彭桓武考取中英庚款留学资格,来到爱丁堡大学,投师于德国理论物理学家,量子力学的奠基人之一马克斯·玻恩门下,成为玻恩的第一个中国学生。在玻恩的指导下,彭桓武于1940年和1945年分获爱丁堡大学哲学博士和科学博士学位。玻恩和爱因斯坦有着30多年的交谊。在给爱因斯坦的信中,玻恩数次提到这位得意的中国学生。1941年,经玻恩推荐,彭桓武前往爱尔兰都柏林高等研究所做博士后研究,在著名科学家埃尔温·薛定谔领导的理论物理所工作。不久,帮助量子化学的创始人之一W.海特勒进行介子理论方面的研究。
据《薛定谔传》,薛定谔在给爱因斯坦的一封信中这样描述彭桓武:简直不敢相信,这个年轻人学了那么多,知道那么多,理解得那么快。
1947年彭桓武代表云南大学前往比利时参加“大学教授会议”,之后,绕道法国巴黎看望钱三强、何泽慧夫妇。钱三强是彭桓武在清华大学物理系的同学,日后同被誉为中国原子弹的元勋。两人在1939年相识,并从此开始了长达半个世纪的友谊。那时候,美国已经在日本投了原子弹,彭桓武与钱三强相约:回祖国大干一场!当时的都柏林,找一个到中国的轮船座位十分困难。无奈之下,彭桓武写信请在英国海军部工作的一个科学家朋友布莱克特帮忙,在一条英国的运兵船上找了个舱位。
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