2012年2月14日,中国科学院院士、中国粒子加速器事业开拓者和奠基人之一、著名加速器物理学家谢家麟,荣获2011年度国家最高科学技术奖。60多年来,谢家麟以2项世界原创、3项填补我国空白的科研成果,奠基和开拓了新中国的高能粒子加速器事业,为我国高能粒子加速器从无到有并跻身世界科技前沿,做出了杰出的贡献。
谢家麟的名字一直与粒子加速器的顶尖技术连在一起。他曾成功研制世界上第一台以高能量电子束***肿瘤的医用加速器、中国第一台高能电子直线加速器、中国第一台对撞机北京正负电子对撞机、亚洲第一台产生远红外自由电子激光的北京自由电子激光装置,以及新型电子直线加速器等多项站在世界前沿的项目。
动荡岁月 痴迷物理
1920年,谢家麟出生于哈尔滨,童年寄居在没有子嗣的伯父家,在老家河北省武清县长大。他从小就喜欢动手拆装各种装置,曾偷偷用家里电灯中磁砣的铅砂、爆竹店买来的黑色火药、剥下来的火柴头和旧弹壳成功自制子弹,射程可能不如进口的原装子弹,但效果却没有什么区别。
初中毕业后,他回到父母身边。父亲曾是哈尔滨有名的律师,后迁居北平。优越的家境使谢家麟得以进入当时北平有名的汇文中学。他回忆说,自己那时成绩普通,除了喜欢物理课,业余时间都沉溺在无线电中。从矿石机到单管机、双管机,从低频到高频,他在提高收音机性能的过程中获得极大满足。1937年,卢沟桥事变后,他自制的收音机成为全家了解战事的唯一渠道。高三时,他“临时抱佛脚”突击备考,以名列前茅的成绩被保送到燕京大学物理系。后来,他的爱人也是他的大学同学范绪篯说,谢家麟痴迷于无线电,在大学同学中就以实验和动手能力强而著称。
1941年太平洋战争爆发,燕大即被日***控制。按当时国民***府***的规定,凡沦陷区的学生,可到任意一个国立大学“借读”。离开燕大的谢家麟先在武汉大学读了半年,后回到在成都复校的燕大。毕业后,谢家麟与范绪篯一起到中央无线电器材厂研究室工作,不久结婚。兵荒马乱的年月,他们一起随厂辗转于桂林、贵阳、昆明等地,但是对工作的投入依旧痴心。关于这段岁月,有谢家麟当年写下的诗为证:“一心烧炼人笑痴,满箱密件是顽石。春风蜜月谁为伍,火炭风箱度乱时。”
在此期间,谢家麟成功研制了一种新原理的地雷探测器。由此引来当时厂内***部负责人动员他加入,并说如果不入***未来难以被提拔到领导岗位。谢家麟当场回绝。多年后,他在自传中写道:“由这事可见,做实际工作,科学救国,而鄙薄权位的人生理想从那时便已牢牢地树立在我心中了。”
成名后放弃移民毅然回国
1943年,谢家麟从燕京大学毕业,怀着科技救国的理想,于1947年8月登上赴美的轮船。从去美国留学,到获得加州理工学院硕士、斯坦福大学博士学位,谢家麟只用了4年时间。他就读的斯坦福大学物理系,很早就开始了世界上最早的高能电子直线加速器的研制,还先后产生了4位诺贝尔奖得主。谢家麟的2位博士论文导师,后来双双成为美国科学院和工程院两院院士。
1951年9月20日,谢家麟终于等到了学成归国的日子。孰料,船至夏威夷,包括谢家麟在内的8名中国留学生被美国联邦调查局带回旧金山,理由是根据美国的一项立法,美国***府有权禁止交战国学习科技专业的学生离境,所以他们被送回美国旧金山。不能回到中国的谢家麟心情非常失落,写下了这样的诗句:“峭壁夹江一怒流,小舟浮水似奔牛。黄河横渡混相似,故国山河入梦游。”
被迫回到美国后,谢家麟先在俄勒冈州立大学执教了一年,后回到斯坦福大学的微波与高能物理实验室担任助教。半年后,他被实验室派到芝加哥一家医学中心,研制当时世界上能量最高的医用加速器,它可以用产生的高能电子束打入人体内部杀死肿瘤细胞。当时谢家麟只有100万美元的科研经费,登报招聘到的助手只是一名退伍老兵和一位50多岁的机械工程师。经过不懈努力,谢家麟终于在两年后成功研制了世界上第一台使用高能电子***癌症的医用装置,轰动了美国物理界。
成名之后,谢家麟接到美国移民局来信,要他在做美国永久居民和限期离境之间做出选择。怀着对祖国的热爱和向往,1955年,谢家麟登上了美国总统轮船公司的威尔逊号邮轮,开始了他渴望已久的回乡之旅。由于归心似箭,他甚至没来得及把这个重大创新项目整理成文发表。
“想吃馒头,先种麦子
1955年7月,谢家麟回到祖国,立即投入到新中国火热的建设和科研当中。他不仅继续在加速器的研制上辛勤开拓,还到清华等大学讲课,到各地作学术报告,通过科研项目培养学生。在我国高能粒子加速器事业往前迈进的一个个里程碑上,都有谢家麟洒下的辛勤汗水。
从斯坦福大学的实验室回到中国,谢家麟面临着极其落后的科研条件。他回忆说,建国初期,国家一穷二白,科研人员短缺,经费投入有限。他当时开展的加速器科研项目,本来应该建立在最尖端的技术、设备和材料基础之上,但国内却没有,国际上则对我国禁运,苏联老大哥也以国家机密为由拒绝出售。面对如此困境,谢家麟迎难而上,他形容自己是“想吃馒头,先种麦子”。他给新分来的大学生补“核物理”“电子学”“微波技术”“电子直线加速器理论”等课程;没有试验用的元器件和装置,他带着学生动手制作。1964年,他们终于研制成功了我国第一台可向高能发展的加速器。
这台加速器的问世,大大推动了我国电子直线加速器的建造和应用,带动了大功率微波电子元器件的研制,在辐射消毒、灭菌保鲜、肿瘤***、集装箱检测、环境保护等方面得到广泛应用。
自己动手 手脑并用
顾自己的科研成果,谢家麟说:“我这个人很喜欢自己动手,我的很多成果之所以能‘因陋就简’研制成功,和自己的动手能力和动手兴趣是分不开的。”谢家麟会多种焊接技术,会使用车床,试验中设备器材出的一些小问题,他总是自己动手解决。上世纪50年代,他跑遍南京无线电厂等国内工厂,也没找到加速器需要的微波源,便自行启动了尖端的制作速调管的工作。他说起做过或调试过的东西,例如:高导无氧铜的波导管、加速腔、电解槽等,一个个部件的名称脱口而出。
谢家麟经常告诫年轻的科技工作者,要学会自己动手,手脑并用。他说,仪器设备是创新研究的物质基础,虽然今天许多仪器设备已成为工业产品,但这只限于标准的仪器设备,真正创造性的科学实验所需要的仪器设备,仍然需要实验者自己去动手研制。
回顾走过的路,谢家麟说:“母校燕京大学的校训是‘因真理,得自由,以服务’,当年体会不深,如今70多年过去,才逐渐理解它的内涵。”这几个字就像一个“加速器”,他的人生有意或无意中正是按照这几个字描绘的轨迹行进的。
转载请注明出处学文网 » 站在世界前沿的物理学家——谢家麟