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程开甲

程开甲,中国科学院院士,“两弹一星”功勋奖章获得者,2013年国家最高科学技术奖获得者,我国核武器事业的开拓者之一,我国核试验科学技术体系的创建者之一。 [1] 1918年8月3日出生,江苏省吴江市盛泽镇人,祖籍徽州。 [2] 中国人民解放军总装备部科技委顾问。1941年毕业于浙江大学物理系。1948年获英国爱丁堡大学哲学博士学位。1980年当选为中国科学院学部委员。曾任浙江大学、南京大学教授,第二机械工业部核武器研究所副所长,国防科工委核实验基地研究所副所长、所长及基地副司令员,国防科工委(总装备部)科技委常委、顾问。 [1]

程开甲是中国核武器研究的开创者之一,在核武器的研制和试验中作出突出贡献。开创、规划领导了抗辐射加固技术新领域研究。是中国定向能高功率微波研究新领域的开创者之一。出版了中国第一本固体物理学专著,提出了普遍的热力学内耗理论,导出了狄拉克方程,提出并发展了超导电双带理论和凝聚态TFDC电子理论。1985年获国家科技进步奖特等奖,1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章,2013年获国家最高科学技术奖。

2017年7月28日,中央军委主席习近平签署命令:授予程开甲同志“八一勋章”。 [3] 2018年3月27日,程开甲院士获得“世界因你而美丽2017-2018影响世界华人盛典”终身成就奖” [4]

程开甲,祖籍徽州,1918年8月3日出生于江苏吴江。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。

1931年,毕业于家乡观音弄小学,考入浙江嘉兴秀州中学,受教于教育家顾惠人校长。

1937年,程开甲高中毕业,同时被交通大学和浙江大学录取。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浙江大学。程开甲在浙江大学受教于束星北、王淦昌、陈建功、苏步青等学界一流的老师。

1941年,程开甲毕业留浙江大学物理系任助教,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。

1946年8月,程开甲赴英国爱丁堡大学留学,成为物理学大师波恩教授的学生。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。

1950年8月,程开甲购买了所需的书籍,整理好行装,回到浙江大学物理系。

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,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。

1953年,加入九三学社。

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。

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。

1959年,出版了中国第一本《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。

1960年,程开甲接到命令,任第二机械工业部第九研究所(院)副所(院)长,参加搞原子弹的研制,分管状态方程理论研究和爆轰物理研究两大块工作。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。

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。

1964年起,当选为第三届、四、五届全国人大代表,第六、七届全国政协委员。

1977年,任基地副司令员兼研究所所长。

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;

1980年,当选为中国科学院数学物理学部委员。

1984年以后,程开甲先后任国防科工委(总装备部)科技委常任委员、顾问,国家超导专家委员会顾问。

20世纪90年代以来,在材料理论、高功率微波等方面继续进行研究。

1985年,获国家科技进步奖特等奖。并先后荣获一等奖二项、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,何梁何利科技进步奖。

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”。

2014年,荣获2013年度国家最高科学技术奖。 [5]

2017年6月,程开甲被提名“八一勋章”候选人。 [6]

2017年7月28日,中央军委主席习近平签署命令:授予程开甲同志“八一勋章”。 [3]

2018年3月27日,程开甲院士获得“世界因你而美丽2017-2018影响世界华人盛典”终身成就奖 [4]

程开甲率先开展系统的热力学内耗理论研究,首次建立了热力学的系统内耗理论,为处理更为复杂的内耗过程提供有力的理论分析工具,并开展能带论的Brillioun区证明、结合能计算和FFI模型理论研究等工作。 [7]

程开甲先后在自由粒子狄拉克方程严格证明、五维场论等方面做出了出色的工作,1948年与其导师、著名物理学家M.Born共同提出了超导电性的双带理论,在Nature等杂志上发表多篇相关论文。

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的电子成对理论错误,出版了两部超导专著;提出了凝聚态的新的电子理论,被称为TFDC(ThomasFermiDiracCheng,即:托马斯费米狄拉克程开甲)理论并得到实验验证,为材料性能研究和新材料设计提供了新的理论依据。 [8]

20世纪60年代,程开甲建立发展了中国核爆炸理论,系统阐明了大气层核爆炸和地下核爆炸过程的物理现象及其产生、发展规律,并在历次核试验中不断验证完善,成为中国核试验总体设计、安全论证、测试诊断和效应研究的重要依据。以该理论为指导,创立了核爆炸效应研究领域,建立完善不同方式核试验的技术路线、安全规范和技术措施;领导并推进了中国核试验技术体系的建立和科学发展,指导建立核试验测试诊断的基本框架,研究解决核试验的关键技术难题,满足了不断提高的核试验需求,支持了中国核武器设计改进和作战运用。

20世纪80年代,程开甲开创了中国抗辐射加固技术研究领域。在他领导下,系统开展了核爆辐射环境、电子元器件与系统的抗辐射加固原理、方法和技术研究,利用核试验提供的辐射场进行辐射效应和加固方法的研究;指导建设先进的实验模拟条件,推动中国自行设计、建造核辐射模拟设施,开展基础理论和实验研究,促进了中国抗辐射加固技术的持续发展,为提升中国战略武器的生存与突防能力提供了技术支撑。

程开甲组织了吉林大学超硬材料国家重点实验室等单位在国家自然科学基金委员会支持下将该理论应用于金刚石触媒、纳米管生成、薄膜大电容等方面的研究,对发展人造金刚石的铁基催化剂做出了重要贡献。 [9]

1、Cheng Kaijia,A Simple Calculation of the Perihelion of Mercury from the Principle of Equivalence,Nature,1945,155(274)。

2、Cheng Kaijia,Wang Ganchang,A Five Dimensional Field Theory,PhysRev.,1946,70(516)。

3、Cheng Kaijia,MBorn,Theory of Superconductivity,Nature,161:968~971。

4、Chen Kaijia,Derivation of Diracs Equation for a Free Particle,CambProcPhil.,1946,42(185)。

5、Cheng Kaijia,On the Cohesive Energy of Metals,Science Record,1951,4(3):223~236。

6、程开甲、李正中,内耗热力学研究(Ⅱ),物理学报,1956,12(4)。

7、程开甲、高占鹏、范启科,TF(或TFD)模型中原子的边界势及状态方程,物理学报,1982,33(2)。

8、程开甲、高占鹏、范启科,布里渊区角顶附近费米面的计算,计算物理,1987,4(4):389~400。

9、Cheng Shuyu,Cheng Kaijia,A New Method to the Calculation of Equation of State at Null Temperature,Procof 1990CMRS International Symposium,1990。

10、程开甲、程漱玉,冷压状态方程计算的新方法和材料相图的研究,力学进展,1991,(1)。

11、Cheng Kaijia,On Mechanism of Superconductivity,Progress in Natural Science,1993,3(1):3~19.

12、程开甲、程漱玉,基于电子理论的断裂机理新挥,自然科学进展,2006,15(12)。

13、Cheng Kaijia,Cheng ShuYu,On possibility of Superconductivity in This Filos,稀有金属材料科学与工程,2008。

1、程开甲,《固体物理学》,高等教育出版社,1959。

2、程开甲,《Study of Mechanism of Superconductivity》 ,1991

3、程开甲、程漱玉,《超导机理》,国防科技大学出版社,1993,12。 [10]

师兄弟争论

1948年,在苏黎世召开的国际学术会议上,程开甲与玻恩合写了一篇论文递交给大会,会议召开时,玻恩因故不能出席,于是由程开甲宣读论文。不料程开甲与师兄海森堡就学术观点展开了激烈争论,程开甲时而用英语,时而用德语,与这位1932年的诺贝尔奖得主展开舌战。担任裁判的大会主席泡利最后也只得风趣地说:“你们师兄弟吵架,为什么玻恩不来?这个裁判我当不了,还是让玻恩来裁定吧。”

玻恩听到此事很高兴,跟程开甲讲起自己与爱因斯坦长时间针锋相对的争论。玻恩说,爱因斯坦是一个“离经叛道”者,因而才能超越常规。这次谈话,让程开甲终身受益。

首次试验圆满成功

20世纪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,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。

中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。

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。

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,在中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,取得了中国地下核试验现象学的第一手资料。

核司令

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,人们称为程开甲是“核司令”。

学普通话没有完成

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!”

2010年,程开甲已经92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。”

殷殷情深

程开甲有今天的成就,一半要归功他的老伴高耀珊,她对程开甲老一辈子照顾的无微不至。在红山时,她自己养鸡下蛋,然后编号,每天煮最新鲜的给程开甲补充营养,再困难也要保证一个苹果。有一天,她从十几里的山下门诊部赶回所里找到程开甲,就是为了补早晨忘记交待的一个鸡蛋。殷殷深情,可见一斑。上个世纪六十年代中期,程开甲因核试验劳累过度,睡不着觉,吃不下饭,她天天陪程老散步到半夜。 [11]

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。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。 [12]

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。

程开甲院士毕生在国防科学领域辛勤耕耘,自力更生,发愤图强,严谨求实,崇尚科学,无私奉献,勇于登攀,为中国核武器事业和国防高新技术发展做出了卓越贡献。(共产党员网) [13]

作为一个学者,自20世纪60年代开始,程开甲担任过多种领导职务,但在各种学术争论中,他始终坚持不唯上、不唯书、只唯实。他曾经与试验基地的司令员据理力争,也曾经诚恳地对普通技术员说:“我向你们道歉,上次的讨论,你们的意见是对的。”深入虎穴的冒险,其实也正是为了“只唯实”的学者的坚持。(中国共产党新闻网) [14]

程开甲是一名纯粹的科学家。(中国核试验基地首任司令员 张蕴钰) [15]

决策上项目,决策用我,两个决策,都需要勇气,程老就是这样一个有勇气,敢创新的人。(中国工程院院士 邱爱慈) [16]


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