彭桓武“自找麻煩”求其所以然
李德元
彭桓武（1915年10月6日—2007年2月28日），湖北麻城人，理論物理學(xué)家。1935年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系。1940年獲英國愛丁堡大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，1945年獲該校理學(xué)博士學(xué)位。曾任皇家愛爾蘭科學(xué)院院士。建國后，歷任清華大學(xué)教授，中國科學(xué)院近代物理研究所、原子能研究所、高能物理研究所研究員和理論物理研究所研究員，中科院數(shù)學(xué)物理學(xué)部委員。四十年代起研究固體物理，后轉(zhuǎn)向量子場論的研究。開展了應(yīng)用量子力學(xué)到金屬、場、核、分子等方面的理論研究。六十年代初期參與了中國核武器的研制工作，是當(dāng)時理論研究的主要主持人之一，為中國原子彈、氫彈的研制作出了貢獻(xiàn)。
彭先生是1961年調(diào)到九所從事核武器理論研究和設(shè)計工作的。在他高水平的學(xué)術(shù)指導(dǎo)下，九所的科研工作就此起步，開始了對核武器內(nèi)在物理規(guī)律的理解和探索。
手工復(fù)盤核爆炸過程
當(dāng)時我們手頭有一個蘇聯(lián)專家口頭講述的原子彈教學(xué)模型。彭先生來到九所后面臨的第一個抉擇，就是究竟照抄這個模型，把核武器的理論研究和設(shè)計工作當(dāng)成是一項簡單的工程設(shè)計，交上去，響了，就算成功了，完成任務(wù)了；還是把它當(dāng)成是一項科學(xué)研究工作，研究原子彈的整個動作過程和運動規(guī)律，探究蘇聯(lián)的這個教學(xué)模型為什么這樣設(shè)計？內(nèi)在的科學(xué)原理是什么？
彭先生作為一個有極高素養(yǎng)的物理學(xué)家，當(dāng)然選擇了后者。后來，我們把這叫做“知其然而且知其所以然”。
當(dāng)然，彭先生首先自己動手，來剖析并展現(xiàn)原子彈的運動過程和規(guī)律。我們知道描述原子彈運動過程的是一組復(fù)雜的非線性偏微分方程，獲得這組方程的解，只有通過電子計算機才有可能。可是我們當(dāng)時還沒有一套完整、可靠的數(shù)學(xué)方法能在電子計算機上實現(xiàn)這項工作。同時，彭先生還認(rèn)為光有計算機計算出來的結(jié)果還不夠，我們還必須了解這些結(jié)果是怎么形成的，各個物理量之間又是如何彼此影響、相互作用的。因此，彭先生在九所內(nèi)大力提倡“粗估”的工作，即自己動手，用最普通的計算尺，把整個原子彈的動作過程粗略地一步一步算出來，從而在自己頭腦里形成一幅完整的圖像。
這豈是一項容易的工作。彭先生以其堅實的物理基礎(chǔ)和深厚的數(shù)學(xué)功力，硬是把這組非線性偏微分方程簡化成一套常微分方程組，從而能夠在幾位青年同志的協(xié)助下，用最簡單的計算工具——計算尺把原子彈的整個過程粗線條地描繪出來。
對于蘇聯(lián)的教學(xué)模型，彭先生不是采取囫圇吞棗全盤接受的態(tài)度，而是用科學(xué)探討的精神來理解它。例如，蘇聯(lián)的教學(xué)模型中使用了一種材料。為了弄清楚這種材料的性能、作用，使用它的必要性，幾乎每星期都要舉行討論會。除彭先生外，參加討論的包括了當(dāng)時一大批科學(xué)家，如郭永懷、程開甲、朱光亞、鄧稼先、周光召、周毓麟、秦元勛等等，還有眾多剛從大學(xué)畢業(yè)分配到所里工作的年輕人。彭先生特別鼓勵年輕人發(fā)表自己的意見。會上，大科學(xué)家和青年們平等地就科學(xué)問題暢所欲言。在這樣的氣氛下，有時持不同意見的同志在會上爭得面紅耳赤，但會下彼此還是非常團結(jié)，互相尊重。我們所的這種優(yōu)良的學(xué)術(shù)民主風(fēng)氣正是在彭先生的熏陶下形成的。
“連算九次”推敲蘇聯(lián)模型
對蘇聯(lián)提供的教學(xué)模型，曾經(jīng)有過一次非常激烈的爭論。蘇聯(lián)專家當(dāng)時口頭介紹這個模型時曾經(jīng)說到一個數(shù)據(jù)，但當(dāng)我們計算核對這個數(shù)據(jù)的時候，卻發(fā)現(xiàn)我們的計算結(jié)果和蘇聯(lián)人給出的數(shù)據(jù)相差非常之大。
科學(xué)規(guī)律應(yīng)該是可以重復(fù)的。只要我們和蘇聯(lián)人用同樣的科學(xué)原理去處理解決這個問題，我們就應(yīng)該和蘇聯(lián)人得到同樣的結(jié)果。九所的同志們在彭先生領(lǐng)導(dǎo)下堅持科學(xué)態(tài)度，硬是把這個問題算了九遍，這就是九所歷史上有名的“九次計算”。
在那個年代，這樣作九次計算是一項浩大的工程。我們沒有電子計算機，而是由十幾個計算員根據(jù)事先給她們安排好的方案，用現(xiàn)在只能在博物館里才能見到的手搖計算機一個數(shù)一個數(shù)地?fù)u出來。九次計算得到的結(jié)果大同小異，都和蘇聯(lián)人給的數(shù)據(jù)對不上。每次算完了，彭先生都主持會議討論，嚴(yán)格地推敲我們計算的科學(xué)依據(jù)。即使是這樣，作為科學(xué)研究，這個問題仍然沒有了結(jié)。
科學(xué)是不能少數(shù)服從多數(shù)的，最后是周光召從物理上證明，按照模型的初始配置不可能達(dá)到蘇聯(lián)人給出的數(shù)據(jù)，隨后又在電子計算機上用差分方法計算了這個問題，得到的結(jié)果和我們九次計算的結(jié)果相符，這才徹底地否定了蘇聯(lián)人給出的數(shù)據(jù)。
（作者為北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所前所長、研究員）
轉(zhuǎn)自《文匯報》2014年9月25日
