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一位计算物理学家的人生历程
2014-11-30 11:08:24 来源: 作者: 【 】 浏览:205次 评论:0

  1964年10月16日下午三时,我国西部地区新疆罗布泊上空。中国第一次将原子核裂变的巨大火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠,第一颗原子弹爆炸成功了。1967年6月17日,我国第一颗氢弹爆炸成功,这是继1964年我国成功爆炸第一颗原子弹之后,在核工业领域取得的又一个震惊世界的壮举。我国仅用了2年8个月,便以世界上最快的速度完成了从原子弹到氢弹两个发展阶段质的跨越,速度大大超过西方有核发达国家。人造地球卫星是衡量一个国家空间技术水平高低的重要标志。在世界上还只有少数几个技术先进的国家拥有自己的人造地球卫星时,1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星在西昌卫星城发射成功。在研制速度上,从成功爆炸原子弹到成功发射第一颗人造地球卫星,美国花了12年半,原苏联花了8年。中国仅用了5年半的时间。两弹一星研制工程浩大,理论研究、基础实验、工程设计、生产研究制作、试验实施等,千千万万的科技人员、工程技术人员都是幕后无名英雄。在这样一支奉献的队伍里,有一位丹阳籍的计算物理学家,他就是江苏丹阳籍的中国科学院应用数学研究所研究员、博士生导师张锁春。他把一生奉献给计算物理事业,为中国两弹一星的成就作出了重要贡献。
  张锁春,江苏丹阳人,1940年2月生,研究员,博士研究生导师,1955年毕业于丹阳县初级中学(现为丹阳市吕叔湘中学),1958年毕业于江苏省丹阳中学(高中部),1963年毕业于上海复旦大学数学系,后分配在北京核武器研究所工作15年,亲身参与我国首颗氢弹原理突破和研制中的数值计算。1978年国家恢复研究生考试,首批录取为中国科大研究生院硕士研究生,3年后授予硕士学位,分配在中国科学院应用数学所工作。从事“应用数学”专业中的“微分方程和计算物理”研究。主要从事生物化学中非线性动力学方面的问题研究和超新星爆发的数值模拟工作。1992年起享受国务院特殊津贴,2004年9月在中国科学院数学与系统科学研究院退休。
  张锁春曾两度赴美国工作:1985年8月至1987年3月在美国休斯敦大学数学系做访问学者,与阿希莫蒂(G.Auchmuty)教授合作。1993年10月至1994年4月在美国弗吉尼亚理工学院和州立大学生物系做访问学者,与泰森(J.J.Tyson)教授合作。
  张锁春曾任中国科学院应用数学研究所的微分方程与计算物理研究室主任、研究所学术委员会委员兼学术秘书;中国核学会计算物理学会副秘书长、秘书长、副理事长;《非线性动力学学报》编委;计算物理学报》编委、副主编;计算物理丛书》编委;科学与工程计算丛书》常务编委。张锁春正式出版的著作有《计算物理学》、计算物理概论》、现代振荡反应的数学理论和数值方法》、超新星爆发机制和数值模拟》、可激励系统分析的数学理论》、抛物型方程定解问题的有限差分数值计算》等10部书,并在国内外杂志上发表学术研究论文118篇。其中《饱和与非饱和渗流的计算方法及其在治黄工程中的应用》获1988年度中国科学院科技进步三等奖;原子弹、氢弹设计原理中的物理力学数学理论问题》获1982年年度全国自然科学一等奖。2001年度荣获中国科学院彭荫刚优秀研究生导师奖,2002年度荣获优秀研究生导师奖,2004年度荣获宝洁优秀研究生导师奖。荣获教育部、国务院学位委员会颁发的2003年和2004年连续两年的全国优秀博士学位论文指导教师称号。
  求学艰难,童年苦读,贫困与艰辛的求学生活,磨炼了张锁春顽强上进的精神。1952年,张锁春小学毕业,父亲没有允许他考初中,准备让他在家种地。全国初中考试录取完毕后,丹阳县教育局决定在麦溪中心小学办一个初中补习班,当时一些报考初中未被录取的学生有了一次补救机会。麦溪补习班师资力量很强,因为时间紧迫,蒋振南老师特地赶到中心校去为张锁春讲情,破例允许他直接参加考试,若考取了再补办报名手续。张锁春考取了丹阳县中,他的父亲再也没有理由和借口不让他上学。为了补办报考手续,他平生第一次来到丹阳县城的良友照相馆拍了第一张照片,这是他第一次进丹阳县城,步行了十八里路程。在县中他遇到了一位让他终身难忘的数学老师眭善之,对他一生从事数学工作有着直接的影响。眭老先生教学严谨,思路清晰,语言精练,学生听课特别感兴趣,印象深刻。
  1955年6月张锁春初中毕业时,父亲要他报考初级师范学校,这样就不要家中负担,毕业后可以当小学老师。但他不甘心,他一心想上大学,于是自作主张报考高中,考取了省丹中。他在贫困中勉强上了一年高中。当时家中实在困难,夏天,他穿姨妈给的女式衬衫;冬天,一直穿着已无人再穿的老式长马甲。被褥破旧,他和同学合睡,互相依靠取暖。平时跑步打球,他总是光着脚丫。无钱添置新鞋,幸运的时候能在垃圾堆里拣到一双,修补一下凑合着穿。家中能卖的东西全卖了,能想的办法也都想了,无奈中,他只好失学在家。新学年开学已有一个多月了,当时的班主任张辉老师伸出友爱之手,派班干部蒋炳兴到乡下的家中,硬把他拉回学校去上课,并为张锁春向学校申请到丙等助学金,每月只要交2元钱的伙食费,还特许他从家中拿粮食去顶替交钱,这使得张锁春又一次改变了失学的命运。最令他发愁的是高三毕业时的“高考体检费、报名费”,去镇江赶考的“路费”、食宿费一共要十多元钱,都是眭善之老师鼎力相助,借钱帮他渡过这一难关的。经过三年的努力,张锁春以优异的学习成绩考取了全国著名的复旦大学数学系。从此他的人生之路发生了重大转折。
  张锁春顺利地到镇江参加完“高考”后,回到丹阳就与穷苦百姓家的孩子一道一头扎进丹阳纱厂去敲石子挣钱还债,每天能挣1元钱。学校已放假,原来住的宿舍床铺还允许张锁春睡觉,但食堂已停伙不供应饭菜了,他必须去外面的街道上买饭吃。干了一天活回来,满身是汗是灰,就在水井旁打一桶井水洗澡。为了能节约几分钱,只能从自己的伙食费中去省、去扣,不得不饥一顿、饱一顿地混日子。有时在街上买一根玉米棒子,就算一顿饭。就这样坚持到高考发榜前,当张锁春见到复旦大学的录取通知书时高兴得乱蹦乱跳,一口气跑完3里路回到家中,向父母报告好消息!但发愁的事又来了,如何凑足去上海的路费?好在此时,有一位远房的叔叔,即在上海做印刷工人的贡佑庚,向张锁春伸出了援助的手,借钱给张锁春买了一张去上海的火车票,还送给张锁春一条穿过的旧棉毛裤。就是这条棉毛裤陪伴张锁春度过在上海的五个严寒的冬天。张锁春带着奶奶盖过的一条旧棉被,身穿仅有的一套旧衣服,去了上海。在大学里,生活虽然仍很艰苦,但对他而言犹如进了天堂。他享受甲等助学金,每月伙食费全免了,享受乙等生活补助费,每月有3元钱的零用钱,但张锁春很少用,除了买些学习必需用品和生活日用品外,他都节约下来及时地接济家中。
  五年复旦大学的生活是张锁春一生成长中长身体、长知识的最关键时期,也是他逐渐走向成熟的阶段。虽然是生活在学校这个相对封闭的小范围之内,但是除了学习专业课程知识外,还有政治思想教育、参加建设工地劳动和社会实践,比如“大跃进”的1958年,全国动员全民“大炼钢铁”,除土法上马“小高炉”外,国家要兴建新的大型钢铁联合企业。张锁春入大学报到后,开始一天课也没有上,全年级学生统统开进宝山县吴淞口附近的“上海第五钢铁厂”(简称“上钢五厂”)建设工地。当年国家的发展和建设中发生过的许多重大事件,都会对张锁春思想产生各种影响,但是始终没有影响他刻苦学习数学的毅力和信心。张锁春入复旦大学数学系时一个年级分成八个小班。张锁春分在五班,这个班大部分是上海人,外省市的人数并不多,指定张锁春担任班团支部的宣传委员,写宣传稿、出黑板报或墙报,得到同学们的一致好评。第一个新春佳节,为节约路费,张锁春没有回老家过年,趁机在校复习。
  在大学期间,张锁春要履行自己对父亲的承诺,为家中筹款来接济家中渡过难关。他每月惟一的收入就是学校发给3元钱的生活补助费,他尽力节约。如老师布置作业要做的练习本他买一本活页纸,把它分成很多本来替代;上课听讲时课堂记录和做题时用的草稿纸,他利用五颜六色的、用过的大字报纸的背面来替代……但每月仅有的几元钱是解决不了家中的困难的,张锁春不得不开始向要好同学借钱。幸运的是有许多同学向张锁春伸出援助之手,高中同班同学蒋炳兴因病休学没有考大学而留校工作,他每月从30元工资中寄5元给在上海的张锁春急用,数年如一日,为他读完大学提供了无私援助,张锁春终身难忘同学深情,工作后逐年归还。
  邓小平说过:如果60年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”当时的科研人员只知道原子弹是通过原子裂变反应产生能量,而氢弹则是通过原子聚变反应产生能量,至于怎么造氢弹,最核心问题是什么,谁也不知道。年轻的科研团队先后设计了几十种方案,又一个个被否定,一段时间内曾陷入了“山穷水尽疑无路”的境地。计算繁琐复杂是氢弹研究缓慢的主因之一。核武器研究设计院从苏联买回一部小容量的计算机,但大部分计算工作还要依靠当时我国惟一一台最大容量的上海J501计算机,每秒运算达万次。
  1963年,张锁春复旦大学数学系毕业后无条件服从国家分配,直接分配到北京九所“蒙特卡洛组”工作。用以概率论和数理统计为基础知识的蒙特卡洛方法去解决实际应用问题,首要任务要学会使用计算机的操作系统去编程序和操作计算机,大学里学的专业知识基本上没有用,一切从零开始。张锁春从学习在104机上编好的一个程序《中子源过早点火的蒙特卡洛计算》,开始了自己的研究生涯。程序的功能是计算中子源放出中子的穿透概率,主要是利用这个程序为核试验场地安放测试仪器提供标定数量级的数据。1964年2月,原北京九所升格为“九院”,原“蒙卡组”成为理论部十四室二组。张锁春开始赴上海执行特殊研究任务,用蒙特卡洛方法解辐射输运方程。紧张的计算工作开始了,“蒙特卡洛组”分为三个组,每组每班八小时,基本上是人停机不停。当时计算机要用计算带打出结果,非常繁琐,计算带都是一摞一摞的,要用麻袋装。眼前是闪烁的指示灯,耳中是穿孔卡输出的嗒嗒声,不允许出半点差错,艰辛和责任使他们忘却了白天和黑夜,忘却了节日和家人。
  1965年11月8日,经过理论部不停计算,一个关于能量的关键点有了突破,氢弹研制方案犹如打开了拥堵的瓶颈,一下子驶入了快车道。中国“两弹”元勋邓稼先听到这个好消息立即赶到上海,给“蒙特卡洛组”下达任务,当时这个小组在上海虽然只有五个人,在极短的时间内编制出一个新程序来还是有相当把握的。
  1967年1月2日,“蒙特卡洛组”又接受任务,要把119机上的“549”程序搬到上海的J-501机上。1月17日,周光召来到上海,传达最近的氢弹原理试验与“549”程序计算的结果相当符合,并鼓励他们好好地干。周光召亲自到机房里等待“639”方案模型的计算结果,他坐在控制台旁看张锁春操作,询问各种键的作用和功能,张锁春很感动。数不清的“夜班”,计算过数不清的“模型”,无法统计使用过多少“机时”,大量的工作重复循环,周而复始,每天张锁春和同事们一起拥挤在狭小的机房里,孕育着惊天动地的霹雳,一张张书生气十足的面孔上,闪动着憧憬和期待的希望之光。张锁春最美好的青春岁月无私地献给了祖国的核武器事业。
  张锁春先后参加了“加强型装置各层介质的中子作用的研究”、“线谱蒙特卡洛计算”等四个程序的编制和使用,验证了“中国国产专家一号”的于敏院士不断更新的方案,张锁春一生中最感荣幸的是:由新方案设计的两个型号产品“629”和“639”的最后定案模型的数据都由自己亲手计算出来,为我国第一颗氢弹爆炸成功作出了贡献。
  多年来,这个默默无闻无私奉献的科研工作者,恪守保密教育规定“该你知道的不说,不该知道的不问”,甘愿做无名英雄,用心血和汗水铸就共和国的荣光。几十年中,连家中父母乡亲都不知道张锁春在搞什么工作,只知道他在保密单位,北京2101信箱。
  1967年6月17日我国第一颗氢弹爆炸成功。6月28日,新婚刚一个月的张锁春又要出差去上海,国家利益高于一切,没有任何选择余地。12月31日下午五点半,党和政府为了表彰两弹参战有功人员,毛主席等中央首长在人民大会堂亲切接见了参战功臣。张锁春平生第一次近距离亲眼见到毛主席、周总理等党和国家领导人,当晚兴奋得彻夜未眠。
  1969年底,研究所工作由于战备搬迁而被迫暂停,张锁春被派到河南干校劳动锻炼。直到1972年8月23日,张锁春全家在河南上蔡总字819部队的“五七干校”整整劳动改造了两年零八个月,返回北京后很长时间没有分配工作,张锁春趁机学习英语,钻研业务。
  1975年9月29日,张锁春受邀观摩我国第十七次核试验(第二次地下核试验),生平第一次乘坐飞机来到乌鲁木齐市。10月1日是国庆节,又是新疆维吾尔自治区成立日,到处红旗招展,鲜花簇拥。他在新疆办事处住一宿后,乘军车翻越天山山脉,沿路在兵站休息、吃饭,第二天下午到达南麓的马兰基地。稍作休整,进入“南山”试验现场。10月27日试爆的那一天,所有工作人员撤退到安全的观察哨所。上午9点,一声闷响,地动山摇,山头的各个山缝里直往外冒着白烟,犹如“怒发冲冠”,场面壮观!试验完毕,队伍撤至马兰基地。10月29日下午5点,张爱萍主任召开庆功宴会,然后张锁春乘坐核物理学家朱光亚的专机伊尔-18回到北京。
  在庆祝省丹中建校50周年时,张锁春曾给母校亲笔题字:饮水思源、不忘母恩”;在省丹中60周年校庆时,他又亲笔题字:情是母校亲、月是故乡明”。并撰写一篇短文《丹中情缘》,刊登在《60周年纪念册》上。他敞开自己的心扉,将珍藏心底的往事坦露于世,用自己切身的经历、生动的事实来展现师生爱、同学情,展现学生时代美好的情缘。充分反映他对母校省丹中的感情是很深、很纯真的。张锁春说:中国第一颗氢弹是我们亲手把它计算出来的,我作为省丹中的学子而自豪,省丹中培养了我,理应为省丹中增光添彩;省丹中也以我们校友而骄傲!我是一辈子从事科学研究的科技工作者,既没有“从政”、也没有“经商”,是安于清贫、乐于寂寞的一位纯研究性的学者。
  在“两弹一星”这样关系到国家命运的重大工程中,也有我们丹阳学子作出的一份贡献!2004年9月,张锁春正式退休,他用了五年的时间,撰写了一部50多万字的自传回忆录。他的两个女儿都在美国工作、生活,他和爱人坚守在北京。他喜欢旅游,爱打乒乓球,闲时上网开博,健康快乐地享受生活每一天。当笔者两次采访他时,张锁春总是说,我人生轨迹概括成一句话:相当平凡,却有伟大之处;相对平淡,却有闪光之点。

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责任编辑:小言者
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