原子科学家的三次“起跑”——记实验物理学家唐孝威院士 周金品

唐孝威（1931-），出生于江苏无锡，中国科学院院士。1952年毕业于清华大学。曾在中国原子能科学研究所、核工业部九院、高能物理研究所工作，并先后到杜布纳联合核子所、联邦德国电子同步加速器中心、瑞士欧洲核子中心等处工作，对我国人造卫星空间辐射剂量的测量、粒子探测器的研究、粒子物理实验等方面作出重要贡献。1979年荣获全国劳动模范称号，1980年当选为中国科学院院士。

被誉为“新中国培养的杰出实验物理学家”的唐孝威院士，虽年已近古稀，但工作起来仍劲头十足。他是AMS阿尔法磁谱仪国际合作项目北京高能物理研究所小组的组长，带着研究团队，参加了举世轰动的寻找宇宙反物质的国际空间科学实验，并作出重要贡献。唐孝威的成就何止于此呢，他曾在三个不同的科研领域里作出过巨大贡献。他将其称之为三次“起跑”。

第一次“起跑”：承担核测试及核探测器研制重任

1952年，以优异成绩毕业于清华大学物理系的唐孝威，被分配到中国科学院近代物理所后改名为原子能所从事核探测工作。时年21岁的他，从此开始了科学研究的生涯。

开展核实验研究，必先研制核探测器。因为核辐射是不能用人的感觉直接感触的。探测器是专门用来记录和测量核辐射的工具，好比是实验物理学家的眼睛，原子能事业的所有部门都离不开它。

唐孝威所在的核探测器组的研究成果，曾获得1956年度国家自然科学奖，他们也因此被誉为“中国核探测器研究的奠基者”。

当国家地质部为寻找核工业的基本原料——铀，而专门组织的野外勘探队正苦于不会使用射线探测器时，唐孝威来到勘探队。他同地质专家们在崇山峻岭中勘探，并教会了他们如何使用探测器。之后，他参加了监测国外进行大气层核爆炸对中国大气环境污染的三人小分队，乘坐专用飞机，进行高空环境放射性的监测。此项工作被专家们称为“我国在野外地质探矿和高空环境监测工作中应用核探测器的开端”。

1958年，唐孝威被派往莫斯科杜布纳联合核子研究所从事高能物理研究。1959年６月，苏联单方面撕毁协议，撤走专家；美、英、法三个核大国也对中国在原子科学技术上实行严密的封锁。我们别无选择，只得“自己动手，从头摸起”。1960年4月，唐孝威奉命回国，到两弹研制单位报到。著名核物理学家朱光亚教授当即安排他领导一个小组，承担核测试及探测器的研制工作。

研制工作从缩小尺寸的模拟实验开始。这种“冷实验”用的是化学炸药及代用品。实验时，为了检查测试仪器性能，记录数据，唐孝威无数次地在荒山秃岭中爬上爬下。一轮实验结束，马上又进入下一轮实验的准备工作。为此，唐孝威磨破了好几双鞋。

1962年，我国原子弹研制工作到了决战阶段。中央成立了以周恩来为主任，有7位副总理和7位部长参加的15人专门委员会。唐孝威和他的助手们也来到了青海湖边的西北基地。

高原的刺骨寒冷使唐孝威的风湿性脊椎炎频频发作，常常是给他看病的医生刚刚离开，他便立即赶回到工作岗位。在决战的关键时刻，他的妻子、著名语言学家吕叔湘的小女儿吕芳，从广州华南师范大学调到基地工作。在妻子的精心照顾下，唐孝威的身体才得以康复。

1963年11月20日，基地成功地进行了一次缩小比例的聚合爆轰实验。这是原子弹正式爆炸实验前进行的一次关键实验。唐孝威领导测试组负责关键性的中子点火试验的测试任务。为此，他进行了近两年的各种准备工作。当中子点火一次实验成功的消息传来后，整个基地沸腾了。

半年后，又进行了第二次实验。这是一次全尺寸的模型爆轰实验，唐孝威他们再次获得成功。当天，张爱萍将军就为这次实验成功赋诗祝贺。

中央决定：我国第一颗原子弹爆炸实验采取塔爆方式。1964年9月，我国第一座核实验塔在戈壁深处耸立起来。这座高达102米的铁塔，无风时都摇摆，若碰到８级大风，其摆度就有一米左右。在这种情况下，到摇晃得很厉害的塔上去进行高空作业，是需要胆量和勇气的。唐孝威带领测试组的同事们一次次登上塔顶，在原子弹旁边安装测试仪器；再在铁塔附近掩体的工号里安装测试仪器，然后用一根根电缆将所有仪器连接起来。一旦起爆，在仪器被毁前，一切有价值的数据将通过电缆输送到工号，由接收装置实时瞬间记录下来。

在核爆炸实验中，唐孝威要通过各种核辐射数据，对核弹内部复杂的核反应过程进行测量和诊断，这是改进原子武器性能所必须的。唐威孝因此被称为“两弹诊断的学术带头人”。

1964年10月16日，中国第一颗原子弹试爆成功了。

1965年5月30日，唐孝威等一批有功人员在北京人民大会堂，受到周恩来、邓小平等中央领导的亲切接见和宴请。聂荣臻元帅给他们以高度的评价，说：“搞原子弹，没有核物理学家和技术专家，你开一个军上去也拿不下来。所以，我们要爱护这些国宝，给他们创造好的条件，让他们为祖国多作贡献。”

原子弹试爆成功的全球性影响还没有散去，唐孝威率领着同事们又投入到突破氢弹技术的实验中去。当时，他担任主任的核测试研究室拥有科技人员达百余人。

1966年12月23日，在一次氢弹原理实验的核爆炸瞬间，唐孝威守在实验记录系统旁，当场速报出关键性的实验数据，成为现场判断和证实我国氢弹原理成功的第一人。

在距首次原子弹试爆成功两年零八个月之后的1967年6月17日，中国以世界上最快的速度，奇迹般地成功试爆了第一颗氢弹，在全世界引起了更大的反响。诺贝尔奖金获得者丁肇中教授充分肯定了实验工作的重要性。他说：“在研究中国两弹史和介绍中国原子弹研制工作成就的同时，应当充分介绍实验方面的贡献，因为真正困难的是独立解决实质技术问题。”

第二次“起跑”：揭开胶子之谜

十年浩劫之后，历经磨难的唐孝威接到的第一件任务，就是用核乳胶作为记录空间辐射的探测器，进行卫星载核乳胶的观测和分析。唐孝威一炮打响，取得了非常喜人的成果。

1977年8月，著名华裔科学家丁肇中教授应中国科学院高能物理所的邀请来华访问。8月17日，邓小平会见并宴请了丁教授。席间，邓小平提请丁肇中帮助中国培训一百名物理学家。最后双方达成每年派遣中国科技人员参加西方国家大规模国际合作实验的协议。根据这个协议，唐孝威教授带领中国第一个科学实验小组，于1978年1月到达德国汉堡同步加速器研究中心，加入丁肇中领导的马克·杰大型探测器的代号合作实验组工作。合作实验组是在当时世界上正运行的能量最大的正负电子对撞机佩特拉上开展实验的。

来自中国的科学工作者，除了唐孝威曾在莫斯科杜布纳联合核子研究所工作过之外，其余的人都是从低能物理研究领域转过来的“新兵”，从来没见过这么先进的实验设备。加之语言不通，困难重重。为了攻克这些障碍，唐孝威带领同志们主动找外国同行交谈，又将对方的谈话录了音，拿回宿舍再一遍遍地听、练……不到半年，就过了语言关。唐孝威身先士卒，每天一干就是十几个小时。没有午休，没有星期天。刻苦的磨炼，使中国科学家从事高能物理研究的实验本领迅速提高。

工作伊始，唐孝威发现已经设计好的马克·杰大型探测器中的一个核心部分——电磁量能器的设计有缺欠，建议重新修改设计。当丁肇中把唐孝威的建议在组里宣布后，引起很大争论。因为这可能会影响整体速度，何况丁肇中小组已比其他三个小组动手晚了一年的时间。但丁肇中考虑到唐孝威提出的改进意见毕竟太重要了，几经讨论，最后，组里一致同意按照唐孝威提出的新设计方案进行研制。

奇迹出现了。新设计的电磁量能器对马克·杰探测器高水平的物理实验发挥了重要作用。通过实验，他们得到的第一批数据就揭开了胶子之谜。全组成员欣喜若狂，来自中国的青年物理学家更是无比兴奋。

发现胶子的消息很快在全世界传开了。新华社也发布了重要消息：“丁肇中教授领导的小组在实验上证实胶子存在，我国唐孝威等20多位科学工作者参加了这项实验研究工作。这一重要发现，对于加深人类对物质微观结构的认识具有重大意义。”

唐孝威的出色表现，博得了组内美国、德国、荷兰等国科学家的一致赞赏。西方国家许以最好的研究条件和生活待遇邀请他去工作，都被他婉言谢绝了。

在与各国同行的合作交往中，不管到哪个国家，唐孝威从不逛商场或游览名胜古迹。他还把个人节省下的外汇购买小型仪器和工具，带回国内供实验室使用。

唐孝威一贯主张立足国内进行国际合作实验。从德国回国后，他立即筹建了十四室，主要承担与欧洲核子研究中心由丁肇中领导的L3国际实验组的科技合作任务。这个规模空前的Ｌ３国际合作组，是迄今世界上最大的高能物理实验组，由美国、瑞士、中国、法国、德国、意大利、西班牙、荷兰等14个国家的581位物理学家组成。唐孝威是北京高能物理研究所小组的负责人。当时，有几个国家包括中国在内都在研制强子量能器正比室，它们之间展开了一场比质量、比水平的竞赛。某些外国同行曾傲慢地认为，中国研制不出来。可是，唐孝威和他的同事们齐心协力，硬是在极困难的条件下，研制出了强子量能器。

而后，由他们研制的强子量能器——北京正比室，源源不断地运往瑞士，受到欧洲核子研究中心各国科学家的一致好评。不久之后，L3实验室得到了重要的实验结果：证实了自然界中只有三种中微子，不存在第四种中微子。为物理学中这个重要问题终于画上了句号。

1980年，49岁的唐孝威作为杰出的中青年科学家，当选为中国科学院院士，这是中国学术界的最高荣誉。

第三次“起跑”：跻身核医学和脑科学的研究

20世纪80年代初的一天，老一辈生物学家贝时璋在中关村遇到唐孝威，语重心长地对他说：“你在物理学领域做了很多工作，这很好，我认为你仍有潜力可以发挥。你探索了无生命的科学领域后，应该充分利用自己的知识，去探索另一个有生命的科学领域，即生物学领域。这样，你探索的就是整个自然界了。”这一席话，使唐孝威大受启发。

他的研究首先从核技术在医学中的应用开始——把核技术应用于医学，是使核技术造福于人类，和平利用原子能的一个重要方面。

为了适应从物理科学领域转到生命科学领域进行交叉研究这个大转折，唐孝威挤出时间奔波于许多图书馆查阅最新资料；到研究生院旁听有关课程；向从事医学、心理学、生物学、计算机科学等各方面的专家学者求教，与之讨论。

1994年11月，国家科委批准将《核医学和放射治疗中先进技术的基础研究》项目列入国家攀登计划，并聘请唐孝威院士担任该项目的首席科学家。

加盟这个研究项目的有中科院高能物理所、上海原子核所、兰州近代物理所、北京大学、中国医学科学院阜外医院和肿瘤医院等许多蜚声中外的科研单位。它的目标是为诊断和治疗威胁人类的癌症、心脑血管疾病和脑功能疾病作出贡献。唐孝威主持了项目专家委员会，详细讨论和制定了这个国家攀登计划项目的总体设计，确定课题设置和研究计划。

核医学和放射治疗中有代表性的先进技术，可以衡量一个国家的现代医学水平。现代医学中使用的正电子发射断层成像仪PET和核磁共振成像仪等先进医疗设备，都是物理学和计算机科学技术结合的产物。其中PET设备，全世界只有百余台，唐孝威所在的高能物理研究所在他经常给予支持和关心下，研制成功我国第一台和第二台PET设备后，很快就在北京中日友好医院和北京阜外医院安装投入使用。他还在所里带领一批研究生，边干边学，从无到有，无论是研究PET成像所需要的脑生理模型，研究用PET技术定量测定脑代谢率的方法，开展有关的数据分析方法，或是和医院合作研究医学影像技术，他事必躬亲，将全部精力都倾注到了科研工作中。

唐孝威有一句口头禅：“最重要的是抓紧现在。”近年来，他在“了解脑”、“保护脑”和“开发脑”等学科领域中，组织开展了一系列多学科的学术讨论。现已初步形成了以中国科技大学为中心的脑科学研究基地。唐孝威除了担任脑科学研究中心主任外，还担任着人类前沿科学计划基金会国际评委，该组织设在法国和意大利国家生物医学基金的国际评委等许多职务。唐孝威满怀信心地说：“通过脑科学的研究，可以帮助我们发展新的计算技术，对推动信息科学和信息工程的研究都具有重大意义。人类在21世纪，将对物理世界、生命世界、思维世界取得综合的、更为深入的认识，中国科技界应当在这个前沿领域作出自己的贡献。”

早在80年代初，唐孝威曾连续几年将自己多次参与国际合作科学研究所得的报酬全部上交给中国科学院。后来，中国科学院不再接收，他就把这些酬金交给了他所在的研究部门使用，迄今还有结余。

爱因斯坦曾经说过：“得到优厚天赋的人是很多的，但他们多数过的是淡泊的、不引人注目的生活。有一点令人感到欣慰：在这个被大家斥为物欲主义的时代，居然还把那些一生目标完全放在知识和道德领域中的人看做英雄，这该是一个可喜的迹象。这证明，大多数人把知识和正义看得比财产和权力更高。”

爱因斯坦的话，在唐孝威身上体现得尤为鲜明。在他半个世纪的科研生涯中，对其取得的巨大成就从不炫耀，从不以学者自居。因公外出或开会，有时单位给他派了车，他也不坐，坚持乘坐地铁或公共汽车。他仍然一如既往地过着“淡泊的、不引人注目的生活”，默默无闻地在科研领域里耕耘和奉献着。

（《清华校友通讯》复第40期第37～43页）