享誉国际的他，为何隐姓埋名？

王淦昌（1907年5月28日—1998年12月10日）图源：中国科学家博物馆

导读：

        接到原子弹研制任务后，享誉国际的王淦昌隐姓埋名，不再发表论文。他全面负责原子弹物理实验方面的工作。因这项工作不同于自己原来擅长的粒子物理和核物理实验研究，王淦昌先自学炸药学、爆轰学、爆炸力学等知识，再教给其他成员。之后，王淦昌还负责原子弹的“冷实验”工作，为最后的“热实验”奠定了坚实的基础。1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功，使中国成为继美国、苏联、英国、法国之后第五个拥有核武器的国家。

刘金岩（中国科学院自然科学史研究所） | 撰文

博士毕业以后，王淦昌即决定回国为正遭受苦难的祖国服务。他首先接受山东大学的聘任担任物理系教授。当时在山大任教的还有任之恭、郭贻诚、王恒守等教授。王淦昌负责教授近代物理学，也带领学生和技工自制必要的实验设备。他效仿自己当年在清华大学求学时的老师叶企孙和吴有训，着重训练学生的实验物理的本领和技巧，还教导他们对物理理论的理解要基于实验事实。此外，王淦昌还受邀参加山东大学物理系举办的学术讨论会和学校的“总理纪念周”，报告涉及“高电压之新发展”“重氢与重水”“感应放射”“防空杂谈”“最少量物体之测量”等题目。

1936 年，王淦昌辞去山东大学教职到浙江大学任教。他一边教学，一边研读国际物理学期刊上关于核物理和粒子物理的论文，自制云雾室，准备开展宇宙线研究。1937 年5 月，王淦昌还参与接待玻尔的来访。也是在这一年，抗日战争全面爆发，浙江大学被迫西迁。浙大师生一路颠沛流离，一年内辗转跋涉从杭州经过建德、江西吉安、泰和，暂时落脚到广西宜山。王淦昌继续开设近代物理课，同时考虑到处于战争年代，学生毕业后可能参加国防建设，王淦昌又开了军用物理课，讲授枪炮设计原理、弹道及其动力学原理等内容。尽管在宜山也遭受频繁的空袭，但浙大物理系逐渐恢复了学术交流活动，定期举办学术讨论。1939 年7 月，王淦昌注意到期刊上关于核裂变现象的简短报道，他非常兴奋地向大家做了介绍。由于社会环境动荡，当时国际学术期刊寄到宜山通常需要半年时间，而且是几包期刊一起寄来。

1940 年初，浙江大学迁至贵州。这里没有空袭，终于有了一个安定的教学和研究环境。但前几年迁校路途劳累、缺乏营养且生活不安定，王淦昌到达遵义后肺结核病加重。为了养病，他减少教学任务，因此有时间仔细研读国际物理学期刊的论文。尽管如此，物资匮乏、实验设备短缺,王淦昌此时完全没有条件进行实验研究。他就归纳、分析和判断期刊上发表的国外物理学家的实验方法、数据和结论。他认为这类工作既能为理论研究搭桥，也能推动实验前进。为此，王淦昌特别深入地调研了他早在德国留学时就一直关心的β射线的衰变理论和验证中微子是否存在实验的进展。由于中微子不带电，与物质的作用极其微弱，因此在当时的实验条件下很难被观测到。但是，自1930 年至1941年，关于中微子的理论和实验研究却非常活跃。王淦昌注意到1938~1939 年密歇根大学克兰和哈尔彭的核反冲效应研究。这是一个末态三体过程（Cl³⁸ →Ar³⁸ + e⁺ + ν），他们测量了正电子在磁场中的偏转和原子核在云雾室中的射程，推断存在第三个粒子（可能是中微子）。这类实验支持中微子存在假说，但并未确切证实中微子一定存在。

王淦昌在分析了克兰和哈尔彭的实验方法后，认为他们实验中反冲元素的电离效应太小，很难测量，需要用不同的方法检验中微子存在。于是，他巧妙地提出K电子俘获方法，β衰变的末态三体就可以转变为二体，即其关键之点就在于把普通β衰变的末态的三体问题变为俘获中的二体（A + e → B + ν）。这就使得元素B的反冲能量是单能的，而测量B的反冲能量就能测量中微子质量。1941 年10 月13日，美国《物理学评论》收到了王淦昌寄来的题为《关于探测中微子的一个建议》短文并于1942 年1 月发表。此后，王淦昌持续思考中微子验证问题，他于1947 年在《物理学评论》上发表了“建议探测中微子的几个方法”，进一步拓展了K俘获实验想法。这一时期，尽管物质条件极为艰苦，王淦昌除在中微子探测方法的重要贡献外，在宇宙线探测、中子性质等其他方面也有较高水平的研究成果。关于这方面容，感兴趣的读者请参见姚立澄先生的研究。

1942年至1952年，有多组实验物理学家按照王淦昌的建议探测中微子。特别是在1952年，楼德拜克和阿仑的A³⁷的K电子俘获实验首次发现单能反冲核，成功地实现了王淦昌的建议。紧接着，戴维斯的Be⁷K电子俘获实验也测得了单能反冲核。李炳安和杨振宁后来在一篇专门介绍王淦昌与中微子发现的文章中称“这是一篇极有创建性的文章。” 1956 年，莱因斯和考恩利用反应堆的质子反β衰变直接探测到中微子。此后，中微子物理得到迅速发展，包括布鲁克海文实验室于1962 年发现存在两种中微子、中微子振荡的理论提出和实验发展，探测太阳中微子实验和大气中微子实验，等等。目前，对中微子性质的精确研究仍是粒子物理和宇宙学领域的热点问题。

待身体好转后，王淦昌便承担了大量的教学任务，他讲授电磁学、热力学、光学等基础课程，还顺应物理学发展开设原子核物理课程，甚至还开设了物理化学课程。1944 年，著名科技史家李约瑟夫妇到访湄潭参加中国物理学会和中国科学社联合举行的年会。他惊叹于在如此战争艰苦环境下还能有那么多的研究成果，称赞浙江大学的学术环境可以和英国的牛津大学和剑桥大学媲美。

1947年9月至1949年1月，王淦昌曾到美国加州大学伯克利分校访问。期间，他与合作者琼斯在布罗德等人帮助下制成了云雾室，研究宇宙线的介子衰变。在他回国时，布罗德教授还特意送他一个云雾室。1949 年，王淦昌因“对宇宙线之研究及发见微中子的方法贡献极大”而获得第二届范旭东先生纪念奖金。此次奖金为永利出品的硫磺铵二十吨，约值美金二千余元。对于这项工作，王淦昌后来这样讲到：“我想出来的实验，由外国人做出来，而不是在中国由我们自己做出来，这是很可惜的，也是一件十分遗憾的事情。”

图1 王淦昌获得范旭东先生纪念奖金照片

中国科学院集中力量于近代物理研究所的筹建，积极延揽人才、添置研究设备，选定研究方向并有计划地培养青年人才。在集聚人才方面，除吸收原机构已有人员外，还争取高校的科学家、技术人员并选拔优秀毕业生来所工作。例如，在近代物理研究所成立前，即在1950 年1 月17 日召开的中国科学院临时聘任委员会首次会议上为原子学研究所聘任彭桓武等。1950年4月，王淦昌应钱三强邀请从浙江大学到北京，担任近代物理研究所研究员。到1950年底，近代物理研究所共有30余位成员，其中6位研究员，为吴有训、钱三强、赵忠尧、王淦昌、彭桓武和何泽慧，王淦昌的薪金是1200斤小米。

近代物理研究所成立初期根据已有的人才基础和实验条件确定实验原子核物理、宇宙线、理论物理和放射化学四个研究方向。其中王淦昌负责领导宇宙线研究。他将从美国带回的直径30厘米的云雾室从浙江大学带到北京，成为近代物理研究所最早的实验设备之一。王淦昌鼓励宇宙线研究组研制仪器与实验工作并进。为了寻找奇异粒子，王淦昌和同事建造了带电磁铁的云雾室，参与领导建设了位于云南落雪山的宇宙线观测站。这一观测站建成后获得了很多奇异粒子事例，为中国宇宙线研究的后续发展奠定人才和实验基础。期间，王淦昌还在1951年和1952年分别参加了川北土地改革工作队和进入朝鲜战场考察美军是否在战争中使用了原子炮。

在和平利用原子能的国际背景下，欧洲核子研究中心于1954 年9 月在瑞士日内瓦成立，以巩固西欧国家在微观物质世界研究方面的地位。为了抗衡该中心的影响，苏联高层希望社会主义国家阵营也建立一个相应的联合研究所。1955 年1月17日，苏联部长会议发表“关于苏联在促进原子能和平用途的研究方面予以其他国家以科学、技术和工业上的帮助的声明”。而恰在此前，中共中央做出研制原子弹的重大决策。

1955 年7月1~5 日，苏联科学院在莫斯科大学召开和平利用原子能会议。会后，院长涅斯梅亚诺夫邀请社会主义国家的科学家参观苏联科学院原子核问题研究所的680 MeV同步回旋加速器实验。中方派王淦昌和中国科学院学术秘书处数理化学部的薛禹谷参加了此次会议。在参观过程中，苏方提议社会主义国家科学家联合开展加速器的实验研究。一个月后，和平利用原子能国际会议在瑞士召开，散会后，社会主义国家科学家们在日内瓦湖畔再次讨论创立一个类似于CERN的科学中心。1956 年3 月下旬，苏联、中国等11 国代表在莫斯科签署了《关于成立联合核子研究所的协定》。联合所最终选址在莫斯科郊外的杜布纳，苏联科学院原子核问题研究所的synchrocyclotron 和当时已经开工建造的苏联电子物理实验室同步稳相加速器（能量为10 GeV，synchrophasotron）作为其主要设施。

1956年9月，王淦昌在与中国科学院物理研究所副所长李毅出席联合所成员国会议之后，作为高级研究员留在联合所的高能物理实验室工作，他同时被选为高能物理实验室学术委员会委员，还在1959年至1961年担任联合所副所长。初到杜布纳，王淦昌根据高能物理研究热点和联合所加速器特点，提出应重点研究高能核作用下基本粒子产生规律和寻找反超子等新奇异粒子。此时，synchrophasotron和相配套的探测器尚处于建设中，直到1957年4月17日才成功将质子加速至10 GeV，并在1958年中期投入正常运行。

图2 王淦昌小组研制的24L丙烷气泡室((a)，该气泡室(b)现摆放于联合所高能物理实验室主楼一楼

事实上，王淦昌在1957 年夏便决定利用高能π-与气泡室液体中的氢和碳原子核相互作用寻找反超子。尽管该方法有本底大的不利因素，但优势是原始反应中没有反重子，而末态中发现的反超子就是新粒子。1958 秋，王淦昌小组利用这种方法寻找反超子。王淦昌根据超子特性给出反超子事例满足的标准，并为小组成员示范如何扫描气泡室照片。1960 年2 月底，王淦昌小组从4 万多张气泡室底片中发现一个特殊事例，经过详细测量和分析计算后确定这是一个反超子——反西格玛负超子 。这一事例在3 月中旬得到最终确认。4月24日，王淦昌回国参加第三届学部委员大会时在大会发言时介绍了 发现过程，并做了如下描述：

在一个高能介子进入气泡室和质子的作用过程中，产生了至少六个能量较高的粒子，其中一个粒子从测量得出的数据，证明是在飞行时衰变成一个带有正电的π介子和一个中性的反中子。这个反中子和一个碳原子核相碰撞而产生一个大的“星”。由于这个粒子的动量已经知道，从运动学的计算，证明他恰恰符合反西格玛粒子的衰变，而不符合于任何其他可能的反应或衰变。这点是很重要的。因此我们断定了这个新粒子的存在，在基本粒子的大家族中增加了一个新成员。

图3 联合所高能物理实验室主任维克斯勒与发现反西格玛负超子部分成员在观看气泡室照片(a)；具体气泡室照片(b)

1960 年7 月，有关发现反西格玛负超子的实验结果正式发表在苏联的《实验与理论物理》与《物理学报》。 的发现首次证明荷电超子具有反粒子，填补了粒子-反粒子表的一项空白，是联合所建成后取得的第一个重要实验成果。1960 年，联合所首次颁发最佳工作奖（3 项）。“在磁场的丙烷气泡室中发现粒子以及对能量为7~8 GeV的π产生奇异粒子性质的系列研究”即是其中一项。布洛欣采夫所长在联合所成立十周年的纪念文章中认为联合所在π-N非弹性相互作用的研究以发现“加冕”。甚至在联合所建所60 年后，发现仍然被视作联合所在核物理领域完成的“划时代的重要工作”，是“杜布纳科学家的一个胜利”。1982 年，“反西格玛（ ）负超子的发现”获国家自然科学奖一等奖。

我们得知，王淦昌教授不会再回到联合所工作。我们完全理解，中国科学事业的发展需要王淦昌教授回到祖国工作，借此机会我想指出，中国科学事业的发展对我们来说也是非常重要和珍贵的。但我们仍不得不感到遗憾，王淦昌教授将不再参与我们国际性社会主义研究所的工作。

由于王淦昌教授离开联合所，我们目前在为高能物理实验室丙烷组寻找小组领导方面遇到了很大困难。如果您能够从中国科学家中推荐一位来代替王淦昌教授担任小组领导，我们将会非常高兴。

20世纪80年代，王淦昌再次回到杜布纳访问，受到他当年领导的小组成员的热烈欢迎。为纪念王淦昌对联合所的贡献，联合所将高能物理实验室前的一条路命名为“王淦昌路”。至今，发现反西格玛负超子的气泡室照片和王淦昌小组部分成员合影还悬挂在联合所主楼一楼的走廊上。

图4 位于联合核子研究所高能物理实验室办公楼前方的“王淦昌路”  

图5 王淦昌在20世纪80年代重返联合所时与丁大钊等人的合影

自此，王淦昌化名王京，停止在学术期刊上发表论文，全面负责原子弹物理实验方面的工作。为使原子弹成功爆炸首先需要弄清原子弹的内爆规律，掌握爆轰实验技术。王淦昌一边给年轻人开设基础实验课，同时带领队伍在河北怀来的一处工程兵靶场开展爆轰实验。由于这项工作不同于自己以前擅长的粒子物理和核物理实验研究，王淦昌需要自己首先补学炸药学、爆轰学、爆炸力学等知识，然后再教给其他成员。他凭借个人在实验物理方面积累的非凡造诣，以及对物理原理的深刻理解，很快便胜任这项重要工作。

原子弹爆炸主要包括爆轰、压缩、超临界、出中子和爆炸过程，需要先进行“冷实验”获得各种数据，最后才进行“热实验”。王淦昌在1962年担任“冷实验”委员会主任（陈能宽担任副主任）。1963年3月，九所除理论研究人员留北京外，其他各方面人员都先后进入位于青海的核武器试验基地。王淦昌等人在那里继续进行爆轰实验。他们经过不断研究、设计和实验，掌握了内爆规律和实验技术。尤其是在1963年11月20 日进行的一次缩小尺寸的整体模型爆轰实验，对于综合论证理论设计和一系列实验结果至关重要。1964 年6月，又进行第一颗原子弹的全尺寸大型试验（不装核燃料）。这次试验，是正式爆炸之前的一次综合演练，且试验结果达到了预先设想。此后，王淦昌又在核武器试验基地做了正式爆炸前的大量组织和协调工作。1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功！

在氢弹研制过程中，当理论部确定具体方案以后，王淦昌像在原子弹研制过程中一样，负责从核材料部件研制，到产品设计、爆轰实验、物理测试等工作。他还经常到研究室、车间、试验现场和测试基地，在现场指导解决具体问题。1966年5月7日进行一次含有热核材料的原子弹试验。理论部和实验部人员根据这次试验通力合作，进一步完善氢弹设计方案。当年12月28日，成功进行了氢弹原理试验。1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功！此后，王淦昌还在开展地下核试验过程投入很多精力，改进测试方法，使我国仅用很少次数的试验就基本上掌握了地下核试验测试的技术关键。他为我国的核事业发展立下了不朽功勋。

除了上述工作，王淦昌还在惯性约束核聚变和高功率激光器等研究领域做过重要贡献。他在1964年便提出“激光引发氘核出中子的想法”，尝试将激光与核物理结合起来。为此，王淦昌与上海光学精密机械研究所邓锡铭合作筹划相关实验，并最终在实验上实现了激光引发氘核出中子的想法，为进一步惯性约束核聚变工作提供了基础。随后，成功建成“神光”大型激光装置，取得了多项重要成果。不过，笔者关于这方面内容暂未做过深入研究，感兴趣的读者可参见这些研究。

王淦昌先生晚年持续关心中国科技发展。1986年3月，王淦昌与王大珩、杨嘉墀和陈芳允向中央谏言跟踪研究外国战略性高技术发展，为特定时期的中国科技发展指明了方向。此外，王淦昌先生还尤其关注中国高能物理发展。建造一台中国人自己的高能加速器，是他们那一代高能物理学家持续几个世纪的梦想。1988年，中国第一台高能物理实验装置——北京正负电子对撞机建成。王淦昌将其视为我国继原子弹、氢弹、人造卫星等之后的又一“伟大成就”。

王淦昌先生出生、成长在一个饱受战乱的年代。当时灾难深重的祖国和处于水深火热中的人民坚定了几代中国科学家用自己所学的知识报效国家的责任和使命。正如王淦昌先生在1998 年12月22 日《光明日报》“名家新见”专栏发表的《有满意的结果才罢手》一文中写道的那样：“爱国主义是对我最大的鞭策。每逢要做一件比较重要的事，我最先想到的是，我为国家做工作，必须投入全部力量，并且常常以‘皮之不存，毛将焉附’这个典故来督促自己，勉励自己，使工作做好！”

致谢：感谢《现代物理知识》主编张闯先生邀请并在本文撰写过程中提出的重要建议。感谢中央新闻记录电影制片厂（集团）导演张莉、中国科学院自然科学史研究所青年研究员王芳、副研究员文恒帮忙核对重要史料。

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