寒凝雪炼绽红梅 ——“奇异原子”的发现者张文裕

张文裕（1910－1992），福建惠安人，中共党员，我国著名物理学家，中国科学院资深院士。曾担任中国科学院原子能研究所副所长，中国高能物理研究所所长，前苏联杜布纳联合核子研究所中国组组长。他是我国宇宙射线和高能物理研究的主要奠基人，为我国高能物理研究、实验人才队伍的培养与建设做出了卓越贡献。

穷而志坚 学而不媚

1910年，张文裕诞生于福建省惠安县的一个农民家庭。1927年，张文裕在中学以优异成绩毕业，当时的校长许锡安先生极怜惜人才，特向自己的老友、燕京大学物理系主任谢玉铭教授写信推荐了张文裕。他带着老师和同学们为他筹集的路费北上，只身一人辗转到达北京时，考期已错过了。谢教授只好介绍他到一家皮革厂临时当个学徒，让他边工作，边准备考试的功课。不久，谢教授又为他争取到补考的机会。经补考，张文裕以优良成绩被燕京大学物理系破格录取。

那时的燕京大学，贵族子弟云集。出身贫寒的农村青年张文裕，不仅举目无亲，无依无靠，而且家里不能给半文的接济。“天无绝人之路！”他咬紧牙关，一面读书，一面做工。因为没有钱，他住不起学生宿舍，便和全校几位最穷的同学住在存放行李的地方。为维持生活和学业，他利用空暇时间，在学校的果园里打过工，为低年级学生补习过功课，也帮助老师们批阅过卷子；在暑假期间，他把铺盖等物送进当铺当点钱作路费，到内蒙河套一带的开渠工地上打工挣钱。就这样，他凭借独特的勤工俭学方式于1931年以优异成绩毕业于物理系。

出水芙蓉美 风雨感情深

出身贫穷，使张文裕在青年时代历尽了辛酸，他顽强地挣扎在生活的苦海里，冒着随时都有沉下去的危险，采摘智慧的骊珠。终于有一天，他以胜利者的姿态游上了岸，就在这时，荣誉和爱情同时来到了他的面前。

大学毕业后，张文裕拿起教鞭走上了燕京大学物理系的讲台，他那深厚的学识、清晰的逻辑、诲人不倦的精神，很受学生们的称赞。他讲课时，台下坐着一位身材修长、沉默文静的女学生，听得尤其认真，她就是后来张文裕的妻子、著名理论物理学家王承书教授。

下课后，王承书或是向张文裕讨教问题，或是一起做实验。渐渐地，两人一起发表论文《大气电位梯度的自动连续记录》、《萨金特曲线与核贝塔衰变理论》……不期而至的爱情使张文裕兴奋不已，可是，当想到自己的理想还远未实现时，他又冷静了。一天黄昏，他和王承书在未名湖畔散步，突然说道：“承书，我要走了。我考取了剑桥大学的博士，要拿了学位才能回来。”讲到这里，他看了王承书一眼，鼓起勇气问道：“你愿意等我回来再结婚吗？”王承书情意绵绵地点了点头。两个相爱的年轻人就这样分别了。

英国杰出的物理学家卢瑟福教授，是举世闻名的原子结构模型的发现者、原子核物理学的奠基人。张文裕到英国以后，在剑桥大学卡迪什实验室拜见了这位大物理学家。“密斯特张，你为什么要万里迢迢地来做我的博士生呢？”这时的卢瑟福教授已经年过花甲，他坐在牛顿坐过的椅子上笑着问道。“教授，因为我的祖国核物理学还不发达，所以我不远万里来向您求教！”张文裕用流利的英语回答了卢瑟福教授的提问，给这位未来的导师深深地鞠了个躬。“OK！”最后，卢瑟福教授满意地点了点头，收下了他。

在剑桥大学做博士生的两年多时间，在卢瑟福教授的指导下，张文裕兢兢业业地从事着核物理方面的研究工作，他和同学一起，共发表了十几篇论文。这些论文刊登在英国《皇家学会会议录》、英国《自然》杂志上，流传到世界各科研单位，此后，年轻的张文裕受到各国核物理界的注目。1938年夏季的一天，剑桥大学的教授们济济一堂，听取张文裕毕业论文答辩。在一片掌声中，他兴奋地走到讲台上，用英语宣读了论文，论文的题目是——《核反应过程的共振效应与人工放射性同位素的产生》，英国的物理大师们经过评审，一致通过授予张文裕剑桥大学的博士学位。

日本进犯中国的消息传到英国，张文裕义愤填膺，归心似箭。他怀着学成报效国家的一腔热忱，回国途中专程到柏林学了半年探照灯的研制工作，然后渡过英吉利海峡，取道河内到达昆明。第二年秋天，他的未婚妻王承书也从贵阳的湘雅医学院到了昆明。几年的离别之苦，使两个志同道合的年轻人更体会到了团聚的喜悦。不久，在昆明的一个旅馆里，著名物理学家吴有训亲自为他们主持了婚礼。

婚后不久，王承书失业了。想不到在国内不但没有从事科学研究的条件，就连生活也成了问题。不甘沉沦的王承书经过一番认真的准备，考取了美国密执安大学的研究生，不久便远涉重洋到美国求学去了。在这之后，张文裕也接受邀请，到了美国的普林斯顿高等学术研究机构帕尔麦实验室做客座教授。两人又开始了长达7年的分居生活，张文裕的工作地点在纽约附近，王承书则在芝加哥附近的安阿堡，这对年轻的伴侣为了事业把个人的幸福置之度外，只有到过年过节的时候他们才相会。

20世纪初，科学家们发现了原子的结构。打开原子核以后，便开始探索组成原子核的各种粒子的奥秘。当时，还没有发明出能把原子核敲开的高能量加速器。那么，用什么工具或仪器来研究原子核呢？科学家们发现，有一种来自宇宙空间的高能量的粒子流，时刻在袭击着地球，它可以穿透很厚很厚的岩石，到达很深的地下。于是，就给它起了个名字叫“宇宙线”。利用宇宙线研究原子核中各种粒子的性质和内部结构的工作开始以后，科学家们研制出了各种探测仪器来捕捉粒子流，有的仪器能记录它们路过时的情形，有的能够记下它们和其他“靶粒子”互相撞击之后产生的变化或留下的痕迹。当时，美国正在研制世界上第一颗原子弹，科学家们正千方百计地设法弄清组成原子核的各种粒子的特征。

在普林斯顿的最初两三年中，张文裕主要从事核物理方面的研究。他坐在静静的实验室里，把记录有宇宙线粒子轨迹的胶片放在荧光屏上看了又看，反复地计算着它们的能量、质量和衰变的情况。1948年夏季的一天，他忽然发现有些意外电子的轨迹。计算的结果表明，它们是由μ介子在原子核的周围跃迁时放出的辐射引起的。这个发现说明，宇宙线中的介子不是科学家们一直认为的是强相互作用的粒子，而是弱相互作用的粒子，它和有关的核可以组成一个临时的原子。这个重大发现，使人类对原子和原子核的认识前进了一大步。1953年，美国哥伦比亚大学建成世界第一台高能加速器，美国科学家们在这台加速器上所做的实验证实，张文裕的发现是千真万确的。为了使探索核物理的后来者记住这种原子的首次发现人，各国物理学家给它取名叫“张原子”。“张原子”的发现，引起了大家对张文裕的注意。人们劝他加入美国国籍：“这样就可以永久地在美国居留下去，凭你的聪明才智，留在美国会有很好的前途。”“不，我是个中国人，我的祖国需要我！”

“张原子”问世两年以后，他们的儿子张哲在安阿堡出世，为了共同照料孩子，张文裕到了距离王承书母子较近的普度大学去教书。新中国诞生以后，在美国留学的成百上千名中国留学生，打着标语喊着口号从四面八方涌上街头，标语牌上写着：“我们要回家！”就在一批又一批中国留学生到白宫前面的草坪上静坐示威的时候，张文裕和王承书也在筹划着怎样尽快回到新生的祖国。但是，由于朝鲜战争爆发，使得他们的申请一次次受挫。1956年6月里的一天，一艘停泊在美国旧金山海岸的远洋轮船就要起锚了，码头上各种肤色的人们熙来攘往。张文裕也在向岸上送行的亲友们挥手告别。“张博士，张博士，请你到岸上来一下！”突然，美国移民局的一位官员冲着船舱用英语喊道。张文裕应声来到岸上，他再次出示了出境签证，回答了检查人员提出的问题，说明自己是回国探亲，而不是永久地离开美国，这才放他上船。轮船起锚后，张文裕如释重负地回到船舱里，他边擦汗边向王承书讲述着受检查的经过。回想起在办理回国手续时，几次三番受阻，现在真的踏上了归途，两个人不禁笑了。回想在美国度过的十几年里，就名利来讲，他都得到了满足，富裕的物质生活，汽车、洋房也应有尽有，还生了儿子。在北美大陆，他取得了一生中最大的科学成就——发现了著名的“张原子”。因此一位美国老朋友不解地问他说：“密斯特张，你为什么一定要回到中国呢？”“关于这个问题，我自己也说不清，我只知道，美国再好，终归不是我的家，在美国，我是个客人，是客座教授……”不邀明月不清游，病锁高楼似小舟。北照婵娟频怯影，南飞乌雀又惊秋。这一年的夏季，张文裕一家历经千辛万苦，踏上了祖国的土地。

莫道桑榆晚 为霞尚满天

回国后，张文裕将蕴藏的巨大激情、坚韧不拔的意志品格和激扬飞跃的创造力量迸发出来，先后担任了中国科学院原子能研究所副所长和高能物理研究所所长，还担任了宇宙射线研究室主任。他满怀热情地投入到社会主义建设和科学研究之中，积极促进云南落雪山宇宙线实验站的扩建，并提出建造当时世界上最大的大云室组的建议。1972年，在扩建后的落雪山宇宙线实验装置上发现了一个质量可能大于10倍质子质量的重粒子事件。1961年，张文裕又到前苏联杜布纳联合核子所接替王淦昌的工作，任中国组的组长。此间，他领导的一个联合研究组用丙烷泡室研究高能中子在泡室中产生的各种基本粒子的产生截面、衰变形式和寿命、与核子的相互作用等问题。1963年，张文裕被任命为中国科学院原子能研究所副所长。1965年，在他的领导下于云南东川海拔3222米高山上建造的大型云室组，成为世界上为数不多的先进的宇宙线高山实验室之一。1973年初，中国科学院高能物理研究所成立，张文裕担任了第一任所长。1977年，高能物理所在西藏5500米高山上正式建立了高乳胶室，这是世界上最高的宇宙线工作点之一。80年代，在观测研究中已得到一些能量高达10帕电子伏左右的宇宙线事例。

高能物理是一门研究物质结构更深层次的学科，对于人们深入认识和变革物质的结构具有重要科学意义。因此，世界科技大国都在高能物理的实验研究方面花了大量的人力、财力、物力。经过调研与论证，1983年张文裕广泛征求与听取了国内外高能物理学家的意见，确定建造北京正负电子对撞机，在对撞机的物理目标和能区的选择上起了关键作用。1988年，我国第一台正负电子对撞机在北京建成，其能量为5.6吉电子伏，规模较小、能量较低，但对撞机的亮度最高（即其对撞时产生新粒子的概率大）。1992年，他完成了τ轻子质量的精确测量，为解决τ轻子寿命、分枝比，以及标准模型框架之一的轻子普适性理论的矛盾起了关键作用。此外，他还在能量为35兆电子伏的质子直线加速器研制上取得了令人瞩目的成果，可用于快中子同位素的制备。北京正负电子对撞机的建成和投入使用，不仅确立和巩固了我国高能物理在国际舞台上的地位，而且给我国工业技术和国民经济带来了积极影响。张文裕和他的工作团队勤勉、严谨、执着，为发展我国高能物理事业呕心沥血，在生病期间还坐着轮椅到对撞机工地了解工程进展情况。1988年10月16日凌晨5点，中国第一座高能加速器——正负电子对撞机首次对撞成功，性能居世界第一。世界上现有电子对撞机十多台，我们的这台对撞机能量不算高，但在国际上有独特的地位，它的设计亮度是最高的。这是中国科学发展的伟大进步，使我国与先进国家在高能物理方面的距离缩短了30年，它的出现带来的社会影响是很深远的。

1988年10月24日，邓小平来到北京正负电子对撞机实验室，他向来自美国的物理学家李政道和坐在轮椅上的张文裕及赵忠尧、王淦昌、谢家麟、方守贤等科学家握手致敬：“感谢你们为这个工程做了很多工作。”当周光召详细介绍对撞机建设时的艰难时，他特意到张文裕及李政道等科学家付出的艰辛，他说，对撞机是20世纪70年代以来发展起来的新型加速器，这方面科学研究的每一次突破都使人类对自然界的认识前进了一大步。这时邓小平笑着带头鼓起掌来，并发表了有深远影响的讲话，他说：“提起这个工程，我先讲一个故事。有位欧洲的朋友曾问我，你们经济落后，为什么要搞这些高端技术项目？我对他们说，我们要看远一点，不能只看到眼前。”随后邓小平加重语气强调：“任何时候，中国必须发展自己的高科技，在世界高科技领域占有一席之地。如果60年代中国没有原子弹、氢弹，没有卫星上天，我们就不会有今天这样的国际地位。高科技的发展和成就反映出一个国家和民族的能力，也是一个国家兴旺发达的标志。现代世界科技的发展一日千里，高科技领域中国不能在一切领域里都落后，我们在学习、吸取世界先进技术的基础上是有能力在高科技领域搞出一些达到世界先进水平的东西，我们搞成功加速器，就证明了这一点。”邓小平的话音刚落，接待大厅里一片掌声。坐在轮椅上的张文裕激动不已，哭了起来，他说：“作为一个中国人，我尝尽了由于国家科学不发达而到处受人歧视的苦头，我们要有穷而志坚、学而不媚的精神。”花不可以无蝶，山不可以无泉，人若没有追求，就像花没有蝴蝶的眷恋，再艳丽繁盛也会寂寞。正是怀着一颗敬畏之心，坚守一份责任，在对撞机大功告成不久，这位铁骨铮铮、儒雅雄阔的科学家溘然离去。

张文裕和王承书两位科学家生前曾立下遗嘱：用毕生不多的积蓄，在我国西北贫困地区建设一座希望小学，培养家庭贫困的科技人才。这无声的遗嘱寄托着两位科学家深沉的期望和崇高的追求。人若没有理想，就像山没有泉水的滋润，再雄伟也没有灵气，树木没有藤萝的缠绕，再高大也会孤独。张文裕是中国人民优秀的儿子，科学界的丰碑，为国铸剑鞠躬尽瘁。