程开甲

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程开甲 (1918年8月3日- 2018年11月17日)
江苏省吴江市人,中共党员,核武器技术专家,中国科学院院士,两弹一星元勋。 1941年毕业于浙江大学物理系,1946年赴英国爱丁堡大学留学、工作,1948年获博士学位后任英国皇家化学工业研究所研究员。1950年回国,历任浙江大学、南京大学副教授、教授,二机部核武器研究所副所长、核武器研究院副院长,国防科工委核试验基地研究所副所长、所长、基地副司令员、科技委常任委员、顾问。现任中国人民解放军总装备部科技委顾问。

  1953年加入九三学社。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。
  程开甲祖籍安徽,祖父程敬斋,父亲程侍彤,母亲董云峰。祖辈早年从徽州到江苏吴江的盛泽经商,祖父去世后家境败落。程开甲7岁丧父,毕业于家乡淘沙弄小学,1931年考入浙江嘉兴秀州中学。程开甲来到秀中后,受教于中国近代教育史上十分出色的教育家顾惠人校长,从此开始了程开甲的人生道路。在秀州中学,程开甲读了伽利略、牛顿、爱因斯坦、巴斯德、居里夫人、詹天佑等名人传记,科学家追求真理、热爱祖国的精神深深地打动了程开甲,程开甲处处以科学家为榜样,在学习上刻苦钻研,肯动脑筋,学习成绩始终名列前茅。秀州中学的六年为程开甲打下了坚实的基础。
  1937年,程开甲高中毕业报考交通大学和浙江大学,两所大学同时向程开甲发出了录取通知书,由于浙江大学给予程开甲的是对个别优秀考生的公费生奖励,于是程开甲最终选择了后被英国著名学者李约瑟称为“东方剑桥”的浙江大学。时值抗日战争爆发,浙江大学开始“流亡”搬迁,从杭州到天目山、建德,到江西吉安、泰和,直至贵州宜山、遵义、湄潭,程开甲也就在颠沛流离、日机轰炸的流亡大学完成了学业。程开甲在浙江大学幸运地遇上了束星北、王淦昌、陈建功、苏步青等学界一流的老师,接触到学术领域前沿的课题,感染到老师们学术研究求真务实、百家争鸣的科学精神,程开甲在导师的培养下,奠定了扎实的功底。还在三年级读数学系陈建功教授的函数论时,就写出了《Oncon formal mapping:theory of complexfunction》一文,由陈建功教授推荐给英国数学家Tischmash教授发表。之后,文章被苏联斯米尔诺夫的《高等数学教程》全文引用。
  1941年,程开甲毕业留浙江大学物理系任助教。程开甲边工作边坚持学习研究,并开始钻研相对论和基本粒子。受束星北相对论的启发完成并发表了“用等价原理计算水星近日点移动”。程开甲在量子力学和相对论的基础上用正则运动方程导出物理学权威狄拉克提出的狄拉克方程,完成“对自由粒子的狄拉克方程推导”,这一成果由狄拉克推荐发表于剑桥大学的《剑桥哲学杂志》。1944年,程开甲完成了题为《弱相互作用需要205个质子质量的介子》的论文,英国学者李约瑟亲自对其修改送狄拉克,狄拉克“目前基本粒子太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”的回信使文章终未发表,这也成为一件憾事,因为以后外国人一个重要实验获得了1979年度诺贝尔奖,其测得的新粒子质量与程开甲当年的计算值基本一致。程开甲还和王淦昌合作研究,撰写了五维场的论文。1945年,在李约瑟先生的推荐下,程开甲获得英国文化委员会的奖学金。
留学生涯
  浙江大学1946年8月,程开甲抱着“科学救国”的思想赴英国爱丁堡大学留学,成为物理学大师波恩(Born)教授的学生。在此期间,程开甲主要从事超导电性理论的研究,与导师共同提出了超导电的双带模型,认为超导电性来源于能带中的空带,由于布里渊区角出现电子的不对称奇异分布。1948年秋,程开甲获哲学博士学位,任英国皇家化学工业研究所研究员。当听到解放军击败阻挠渡江行动的英国“紫石英”号军舰时,程开甲婉谢导师和朋友的好意,购买了建设祖国所需的书籍,整理好行装,于1950年8月回到浙江大学物理系。
投身科研事业
  1952年,全国高等学校院系调整时,程开甲被调到南京大学物理系任副教授,一直从事理论物理的教学和研究。为了国家建设,程开甲全身心地投入金属物理教研室的筹建和金属物理专业的建设,编写金属物理和固体物理等教材,亲自上课讲授。1959年出版了我国第一本《固体物理学》专著。该书对中国固体物理的教学与科研起到了重要作用。同时,程开甲竭力倡导把当时理论物理学的新成果、新方法应用于固体物理。为此,程开甲亲自主持了一个理论讲习班,组织蔡建华、龚昌德等青年教师和研究生参加,为中国固体物理和固体理论的发展与人才的培养做出了贡献。原子能研究所50年代末,程开甲用不可逆过程热力学原理建立了内耗热力学理论,为处理更为复杂的内耗过程提供了有力的理论分析工具。为培养中国原子能研究人才的需要,1958年程开甲再一次改变专业,与施士元一起创建南京大学核物理教研室,又接受任务创建江苏省原子能研究所。程开甲带领几个年轻教师研制出一台双聚焦β谱仪,成功地测量了一些元素的电子衰变能谱。接着又研制出一台直线加速器。1956年,程开甲参加了国家的《一九五六年——一九六七年科学技术发展远景规划纲要(草案)》的制定。1960年,程开甲接到命令,去北京报到,不知道去干什么。直至来到第二机械工业部第九研究所(院)接任副所(院)长时方知被“点将”参加搞原子弹,从此在不为外界所知的情况下工作二十多年。1960年—1962年期间,程开甲仍兼任南京大学教授,为南京大学核物理专业的建立做了大量工作。
原子弹作用机制的研究
  在原子弹作用机制的研究中,程开甲分管状态方程理论研究和爆轰物理研究两大块工作。程开甲通过对高压状态方程和化爆试验的研究,在国内第一个计算出原子弹爆炸时弹心的温度和压力,为核武器爆炸威力的设计提供重要依据;在原子弹内爆机理研究中,程开甲解决了原子弹研制中关键问题之一的起爆冲击聚焦设计,为弹体结构设计与加工精密度提供依据。程开甲在原子弹研制的开拓性研究中做出了贡献。1962年夏,为两年内进行第一颗原子弹试验,程开甲被调到国防科委(后国防科工委、现总装备部,任国防科委核试验基地研究所副所长、所长。1977年任基地副司令员兼研究所所长。核武器1984年至今,程开甲任国防科工委(总装备部)科技委常任委员、顾问,国家超导专家委员会顾问。程开甲来到国防科委负责核试验科研总体工作,筹备创建核武器试验研究所。程开甲与吕敏、陆祖荫、忻贤杰等人,夜以继日地工作,拟定并论证原子弹爆炸试验的总体方案,研制原子弹爆炸测试所需的有关仪器和设备,为第一颗原子弹的试验作准备。核试验是大规模、综合性、多学科交叉的科学试验,涉及到多种学科及各种实验方法和测试手段,在中国准备核试验的初期,国内没有人懂、也不知道怎样干,没有仪器、没有设备,又无可借鉴。程开甲就亲自编写冲击波、电磁波理论等方面的教材为科研人员讲课,阐述核爆炸的各种物理、力学的作用和过程。他带领科技人员有针对性地钻研核试验的理论和技术问题:点爆的流体力学和空气动力学理论,核爆炸链式反应的测量技术和设施;微秒级示波器、快速传输电缆、射线探测和记录系统;每秒几千次到百万次的远距离长焦距高速摄影机;在爆炸后高空烟云之中收取放射性样品和进行放化分析;保证下风方向居民点不受裂变碎片沉降的放射危害的气象预报;高精度、高可靠性的全系统同步控制系统研制等。在国防科委机关的协调下,开展了大规模的联合攻关。短短的两年中他到科学院、研究所、院校、各军兵种召开了一两百次任务会,提出一个个具体科研要求。经过辛勤努力和刻苦研究,逐步完善给出了一个全面的、在科学技术上广泛交叉的、有高度预见性、准确性和创造性、切实可行的试验方案;提出了有定量分析的爆炸图像;研制出1000多台测试仪器。程开甲遵照周总理提出的要求——“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”,做到“一次试验,全面收效”,做到“保响、保测量、保安全、保取样”,坚持“一切通过实践”。
核司令
  终于在1964年10月16日圆满地完成第一次核试验任务,让蘑菇云在罗布泊上空升起,并拿到了全部测试数据。中国第一个核武器研制基地程开甲在技术上领导创建核武器试验研究所,带出了一支高水平的科研和技术队伍,是中国核武器试验事业的开创者之一。程开甲从1963年第一次踏进罗布泊到1985年,一直生活在核试验基地,为开创中国核武器研究和核试验事业,倾注了全部心血和才智。程开甲在20多年中主持决策、直接从事核试验及测试的全局技术工作和研究,解决了许多具体关键技术问题,使核试验成为原子弹的设计、改进和武器化不可缺少的组成部分。程开甲设计的中国第一个具有创造性和准确性的核试验方案,确保了首次核试验任务的圆满完成。还在第一颗原子弹爆炸之前,程开甲就根据周总理的询问,提出并一再坚持向地下核试验方式的决策性转变,对武器水平的提高和试验事业的发展具有决定性意义。程开甲成功地设计和主持包括首次原子弹、氢弹,导弹核武器、平洞、竖井和增强型原子弹在内的几十次试验。程开甲创立中国自己的系统核爆炸理论和效应研究,主持、参与和指导核爆炸效应的全面总结,为核武器应用奠定坚实基础。程开甲是中国指挥核试验次数最多的科学家,人们称为开甲是“核司令”。
  程开甲还开创了抗辐射加固技术新领域。程开甲起草中国战略核武器的第一个加固方案规则,领导辐射加固技术研究,并完成首次抗辐射加固试验。程开甲组织、开创中国国定向能高功率微波研究的新领域,亲自讲课、报告,为其应用研究打下重要基础。1986年以来,程来甲进一步发展和完善了超导电性的双带理论,证明了BCS的电子成对理论是错误的,出版了超导专著《StudyonMechanismofSuperconductivity》和《超导机理》;近年来程开甲提出了凝聚态的新的电子理论,被称为TFDC(Thomas�Fermi�Dirac�Cheng)理论并得到实验验证,为材料性能研究和新材料设计提供新的理论依据。现在年逾八十的程开甲仍活跃在科学研究的第一线。
  程开甲曾任中国物理学会理事、中国力学学会理事、中国核学会常务理事。程开甲是第三、四、五届全国人大代表,第六、七届全国政协委员。20世纪50年代获江苏省教学先进工作者荣誉称号;1978年获全国科技大会重大贡献先进工作者、国防科工委科技工作者标兵等荣誉称号;历年来获国家科技进步奖特等奖一项、一等奖二项、二等奖一项、三等奖一项,国家发明奖二等、四等奖各一项,全国科学大会奖一项,国防科技进步奖一等奖四项、二等奖二项。1999年9月,程开甲获党中央、国务院、中央军委颁发的“两弹一星功勋奖章”。长期从事核试验及核科学技术的研究、开发和利用工作,并作出了重要贡献。曾获国防科委先进科技工作者称号。 著有《固体物理学》,撰有《狄拉克方程的推导》、《汤末斯费密状态方程式》等论文。

个人贡献
  我国第一颗原子弹研制的开拓者之一,我国核武器试验事业的创始人之一。在国内第一个计算出原子弹爆炸的弹心温度和压力,其内爆机理研究解决了原子弹的关键问题,为原子弹爆炸威力、弹体结构设计提供了重要依据。他创建了核试验研究所,成功地设计和主持了首次原子弹、氢弹、导弹核武器和增强型原子弹等不同方式的几十次核试验,推动了核武器设计、改进和试验技术协调发展。他是核试验总体技术的设计者,及时提出了向地下核试验方式转变的建议并在较短的时间里组织实现了大气层试验向平洞与竖井试验的转变。创立我国自己的系统核爆炸及其效应理论,为我军的核武器应用奠定了基础。开创了核爆炸的测试研究,对武器的研制及改进、效应及其防护研究起到重要作用。开创了抗核加固技术新领域并完成首次抗加试验。1985年获国家科技进步奖特等奖。

  60年代初,中央部署要在两年内进行第一颗原子弹爆炸试验。当时在我国,无论是理论,还是技术都是一片空白。
  程开甲受命与吕敏、陆祖荫、忻贤杰等同志一起,起草了首次核试验测试的总体方案,又与其他同志一起把核试验需要解决的问题分成上百个课题,走遍全国各科研院所和各军兵种许多单位,召开了几百次协作会议。在不到两年的时间里,全国上下通力合作,很快研制出上千台测试、取样、控制等各类实验设备和仪器。
  我国第一颗原子弹在罗布泊准时爆响,自动控制系统在瞬间启动千台仪器,分秒不差的完成了起爆和全部测试。程开甲很自豪地告诉笔者,当年法国人进行第一次核试验,测试仪器没有拿到任何数据,美国、英国、前苏联也仅仅拿到了很少的一部分数据,而我们拿到了全部数据。[1]
小黑板上算出大方案
  长期以来,程开甲养成了一个独特的习惯:总爱在小黑板上演算大课题。他的家里有一块茶几大的小黑板,办公室里也放着一块黑板。后来,他搬了新居,还专门留了一面墙,装上了一块黑板。
  程开甲是知名专家,计算机使起来也得心应手,但他对小黑板情有独钟,想起什么问题、思考什么方案,搞一个演算什么的,总爱在小黑板上写写画画。久而久之,在小黑板上还真蹦出了他许多灵感。
  第一颗原子弹采取何种方式爆炸?最初的方案是用飞机投掷。程开甲经分析研究否定了原定的空爆方案,他认为:第一次试验就用飞机投掷,一会增加测试同步和瞄准上的困难,难以测量原子弹的各种效应。二是保证投弹飞机安全的难度太大。程开甲在他的小黑板上又是一番精心计算,终于提出当时切实可行的采用百米高塔爆炸原子弹的方案。[1]
进入地下爆心作考察
  在首次地下核爆炸成功后,为了掌握地下核爆炸各方面的第一手材料,程开甲和朱光亚等科学家决定进入地下爆心去考察。
  到原子弹爆心作考察,在我国还是开天辟地第一次,谁也说不清洞里辐射的剂量,其危险可想而知。但程开甲经过细心计算,认为采取多种防护措施后,可以进入。他们在刚刚开挖的直径只有80厘米的小管洞中匍匐爬行,最后进到爆炸形成的一个巨大空间。洞里温度很高,科学家们忙乎得汗流浃背,把所有考察工作做完,取得了我国地下核试验现象学的第一手资料。[1]
学普通话的任务没有完成
  一次,程开甲在北京汇报氢弹空投试验的安全问题。周总理问:“飞机安全是否有把握?”在场的一位空军副司令指着程开甲说:“他知道。”周总理的目光转向程开甲。“安全绝对没有问题。”程开甲回答得很干脆。周总理问得很仔细,他对答如流,但就是方言太重。程开甲话音一落,总理又突然发问:“程开甲同志,你今年多大啦?”程开甲猛的一愣,一时竟然没有答出来。总理笑笑把话岔开:“程开甲同志,你要学普通话呀,你那‘吴语’人家听不懂啊!”
  今年,程开甲已经82岁了,步履依然匆匆,说话依然带着浓重的吴江口音。谈起这些,程开甲不免有几分遗憾:“总理交给我的科研任务,我都完成了,学普通话的任务却没有完成。”[1]
父女同著《超导机理》
  前些年,程开甲与他的大女儿程漱玉天各一方,开始合作著书———《超导机理》。
  超导是当今材料科学的一个崭新课题,它研究的对象是材料在导电时,实现“0”电阻。50年代,国外有3位科学家提出了“BCS”电子成对理论,解决了材料在低温条件下实现“0”电阻的难题,获得了诺贝尔奖。后来,高温超导材料出现,但还没有这方面的超导理论。程开甲与他的导师———诺贝尔奖得主玻恩教授共同提出了超导电性双带理论,初步建立起了一套“超导机理”的研究理论。
  研究中,程开甲在电脑上打出英文书稿,女儿协助做计算和校对,近20万字的英文专著终于问世。接着,程漱玉又用中文整理出版。现在,程开甲仍不倦地对材料科学的理论和应用开展创新性研究,建立了程氏“TFD”电子理论,并在一系列的试验中取得了重要进展。