張興鈐,1921年10月16日出生于河北武邑,1942年畢業于武漢大學。先后獲美國凱斯理工學院和麻省理工學院物理冶金碩士、博士學位。在美期間,他系統地研究了蠕變過程中多晶純鋁及合金的形變、斷裂機制,先后發表八篇論文,被國際學術界廣泛引用,成為金屬蠕變結構研究的奠基性工作之一。回國后,在北京鋼鐵工業學院參與籌建新中國第一個金屬物理專業,并著有《金屬及合金的力學性質》,后成為全國通用教材。1963年起,張興鈐投身于我國核武器研制工程,組織爆轟物理、核測試等多個領域的研究工作,為中國核武器研制和培養青年科技人才作出了重要貢獻。先后獲國家自然科學獎一等獎、國家科學技術進步獎特等獎等。1991年當選為中科院學部委員,現任中國工程物理研究院專家委員會委員。
展開張興鈐九十年風雨人生的畫卷,依次鋪陳開來的是:少年心事當拿云,青年科海擎帆舞,壯年鑄甲甘寂寞,暮年騏驥志不休。一次次無悔的選擇,一步步篤定的邁進,終于淬煉成沉默而隱忍、堅硬而純粹的金石人生。這就是,關于一個科研生命的——鈐記。
縱觀張興鈐的人生經歷,對于科學規律的追求,是他幾十年近乎唯一的奮斗目標,雖逾古稀,仍勤奮不輟。
1921年10月16日,張興鈐出生于河北省武邑縣崔鄉村。5歲時進入村里的念豐私塾開始接受啟蒙教育,并早早顯露出天資聰穎和訥言好學的性格特點。但命運給予少年張興鈐的只是一份深重的悲涼,小家庭在大家族中低下的地位,母親的郁郁早逝,促使他萌生了以讀書改變個人命運的目標。
1930年,張興鈐隨父來到山東省煙臺市崇正小學就讀三年級。從這里起步,他開始接觸到了數學、物理、化學、生物等近代自然科學知識。他就像一塊純凈、干燥的海綿,貪婪地吸吮著一切可以接觸到的現代文明知識。戰火紛飛的時代背景,使他不得不從煙臺、天津向上海、武漢、樂山不停輾轉。煙臺崇正小學、養正小學、芝罘中學、天津私立河北中學、天津河北工業學院高職部、上海中學、內遷樂山的武漢大學,處處留下他孜孜求學的印記。
在輾轉求學途中,國家貧弱被動挨打的現實、百姓流離失所的苦難、愛國運動的風起云涌,深深地喚醒了張興鈐的民族意識。國之不安,何以家為?他求學的精神動力由改變家庭命運上升為許身報國。“一二·九”示威游行、支援上海“八百壯士”的活動中都有他熱血沸騰的身影。他中斷學業奔赴延安尋求真理,一路上的所聞所見,既是磨難,也是財富。裹挾在逃難的人群中,民眾的善良和侵略者的殘暴形成了巨大的反差,救亡圖存的渴望充盈在張興鈐的內心。
在烽火連天的流亡路上,張興鈐偶然考入武漢大學,這是張興鈐學術成長中重要的一個階段。明誠弘毅的校訓,勵精圖治的師者,使得張興鈐雖在戰亂之中卻獲得了人生中最可珍視的一段經歷。他發憤勤勉,篤實剛健,培植了執著沉潛的科研品格,孕育了扎實的知識積累。在白色恐怖的高壓下,他完成了自己政治生命的涅槃。 1940年春天,在樂山城外的一棵大樹下,張興鈐莊嚴地舉起了緊握的右手,作出人生中最重要的一個抉擇——加入中國共產黨。
1942年,張興鈐大學畢業,面臨著人生的又一次抉擇。重慶綦江電化冶煉廠應抗戰之需設立,正契合他學以致用、報效祖國的志向。在邵象華老師的具體指導下,他全身心地參與到我國第一座堿性平爐的設計建造中。學校里的知識怎樣與工作有機地結合,工作上需要而學校未教的知識又如何補充,張興鈐在實踐中的學習有了更強的針對性。1946年8月,張興鈐被緊急調配到資源委員會鞍山鋼鐵有限公司任職,重點參與修復戰后收回的平爐。
在白色恐怖之中,張興鈐仍積極尋找著黨組織,他得到組織的鼓勵并順利通過考試爭取到赴美實習的機會。直至1947年5月張興鈐赴美前的五年中,他投身冶金行業第一線的生產實踐,從師者身上學習科學研究的方法,體驗了理論與實踐如何結合并互為提升,并以窺斑知豹的態度,初步接觸了金屬研究領域,為他日后找到報國與興趣兩相契合的科研方向奠定了基礎。
在底特律的福特汽車公司鋼鐵廠和大湖鋼鐵廠實習的經歷,給張興鈐造成了極大的沖擊,這便是中、美之間無處不在的差距:鋼鐵行業本身的差距、技術工藝的差距、生產管理的差距,最重要的是自身掌握的知識與世界先進科技水平的差距。這些差距給他以巨大的壓力,從而內生為不竭的動力,他對個人的學習與研究第一次作出主動而明確的規劃:從普通工廠實習生調整為到大學進行系統的專業學習。
張興鈐滿懷激動開始了他在凱斯理工和麻省理工的學習生涯,從此踏入金屬微觀研究領域,接受了嚴格的科學研究方法的訓練,完成了從工程技術人員向具備一定研究能力的科研工作者的蛻變。
二戰為金屬材料的發展帶來了強烈的需求背景,高溫合金研究被提高到空前重要的地位。在麻省理工學院學習和研究期間,張興鈐在導師格蘭特的指導下開始進入高溫金屬蠕變機制的研究領域。在夙興夜寐的探索實踐中,他創造性地建立了新的實驗方法,通過對純鋁及其合金的蠕變機制進行研究,探明了晶界滑動和晶粒形變的協調形式,找到了晶粒形變的特點并給出科學解釋,通過對晶界裂紋的形成和傳播進行研究和分析,找到晶界斷裂的機制。其8篇高水平論文的公開發表,奠定了從原子尺度到宏觀尺度了解多晶材料力學作為研究的基礎,為建立半定量或定量的關系式另辟蹊徑,對發展高溫合金及后來的超塑性和納米材料具有重要的指導意義,是全球金屬蠕變理論公認的基礎性工作,其成果被廣泛利用。
蠕變機理研究成就了張興鈐事業的第一次輝煌,但是聲名鵲起、物質豐厚沒有讓他改變科技報國的初衷。萬里歸舟多延宕,美國政府的重重阻撓更加堅定了張興鈐等一大批學子歸國的信念,他參與“留美科協”的各種活動,發起留學生集體簽名的活動,接受美國媒體的訪談,將要求回國的公開信送到了周恩來總理以及美國總統艾森豪威爾那里。留學生們的一系列智慧勇敢的斗爭舉措,終于迫使美國政府妥協,在祖國的幫助和美國人民的支持下,1955年,張興鈐在闊別八年之后,終于踏上了祖國的土地。
回到魂牽夢縈的祖國,欣欣向榮的建設局面令張興鈐無比振奮,他很快便應北京鋼鐵工業學院柯俊教授之邀,投身到新中國第一個金屬物理專業的籌建工作中。張興鈐被任命為金屬物理教研室主任,從課程設計、專業教學、學制安排到研究活動的開展,充分展示了他的組織才能和科研特長。
但是對于一個新籌建的專業,很多內容都沒有現成的教材,張興鈐大膽講授當時是最前沿但還不為學界接受的“位錯理論”,為了不耽誤教學進度,他常常是晚上準備講義,早晨送去油印,上午在課堂上他瞪著布滿血絲的眼睛給學生們授課。他帶領教研組的年輕同事在講義的基礎之上,編寫了我國金屬物理專業最早的通用教材《金屬及合金的力學性質》,相繼被國內多所高校采用。因為在科教結合方面的突出特點和斐然成就,張興鈐和柯俊、肖紀美、方正知等三位教授被廣大師生雅稱為 “鋼院四大名旦”并聲名遠播。
個人的命運永遠也離不開時代的影響。1963年,就在張興鈐的教學事業順利發展的時候,一紙調令改變了他的人生軌跡。
年輕的共和國面對世界強權政治和核訛詐的嚴峻挑戰,果斷地作出了研制核武器“以核制核”的戰略決策。作為國家緊急征調進入核武器研究院的人才,張興鈐赴任 221廠實驗部副主任,他迅速克服青海高原艱苦環境帶來的不適,以飽滿的熱情投入到這項全新的工作中。從金屬微觀領域研究到爆轟物理實驗,完全是一個跨界的轉變,過去既有的知識一時間好像找不到用武之地,張興鈐在一個嶄新的領域里再次開始學習實踐。中國第一顆原子彈的代號是“596”,在參戰“596”的過程中,他帶領的實驗部先后成功組織了縮小尺寸、全尺寸等多次爆轟物理實驗,為解決引爆彈設計中的關鍵問題和確定引爆彈的理論設計方案提供了重要的技術數據。
首次核試驗成功后,已擔任實驗部主任的張興鈐又馬不停蹄地投入到氫彈的攻關實驗與原子彈武器化研究實驗中。時間緊、任務急,作為實驗部主要負責人,張興鈐經常披著那件藍色的“棉猴”,穿梭在實驗部的各個實驗場地之間,平時就住在辦公室,除了睡覺,幾乎隨時都在工作。他開創性地提出模擬裝置放松公差實驗,以出色的組織才能參與領導多次國家核試驗,參與建立了飛行試驗裝置及為其服務的遙測技術,為判定核爆效果提供數據,為建立可靠的核物理和核化學測試方法奠定了基礎。1965年5月,張興鈐作為分院副總工程師、實驗部的負責人,在人民大會堂受到了周恩來總理等國家領導人的接見。
在參與我國核武器研制領域從篳路藍縷的創業到里程碑意義的建設過程中,張興鈐完成了從個人為主的科研模式到集體攻關的科研方式的轉變,實現了在大的系統應用工程中科學實驗與核科技應用的完美結合。
然而,命運好像總是要給執著前行的人一些嚴峻的考驗,正當張興鈐在核武器系統工程中的工作漸入佳境的時候,“文化大革命”的風浪卻將他拍到了事業的谷底。作為留美歸國的人員,“特嫌”是免不了的,他和一大批科技人員一起被勒令停止接觸機密、接受隔離審查,這意味著在其后長達四年的時間里,張興鈐不得不離開他鐘愛的科研一線,“干校”的辛苦勞作和無休止的批判、審查、學習沒有讓他動搖信仰,但離開科研工作卻讓他消沉失望,痛心疾首。
當“文化大革命”的囂塵止息,時代又交給張興鈐一道選擇題:是放棄還是堅守?華發已生的他再次將身體和靈魂交付給了關乎自我理想和信仰的國防事業,前往蜀山深處赴任副廠長、總工程師。
上個世紀50年代起,迫于詭譎多變、嚴峻緊張的國際形勢,國家建委提出國防建設要大分散、小集中,少數國防尖端項目要“靠山、分散、隱蔽”,我國核武器研制基地也開始了在三線地區的布局建設。張興鈐到任時,三線廠面臨著建設無序、方向不明,職工思想混亂的局面,張興鈐、李英杰、宋家樹、何文釗等新到任的領導以立足長遠的戰略眼光,堅持科學規劃作好未來發展的頂層設計,在國家相關部門的支持下,重新修訂設計任務書,確定了“邊建設、邊生產”的工作思路。他們力求宏觀著眼、微觀入手,敏銳找準廠子的發展定位,勾勒了建立國家級核武器相關技術研究中心的藍圖,具體設計了實現戰略目標的戰術路徑。更重要的是,在建設之初,張興鈐富有前瞻性地運用“預防為主,保護優先”的環保理念作為建廠指導方針,避免了走“先污染后治理”的道路,確保了廠子的安全生產和可持續發展以及廠區周邊環境長期處于符合環保要求的、安全可控的狀態下。
張興鈐善開風氣之先。對于任何新的知識,他都保持著旺盛的學習興趣,并善于在前人經驗的基礎上創造性地找到新的著眼點或突破口。
三線廠最初設計應使用已經定型的工藝,但按照這種工藝安排生產,一是材料利用率不高,二是對環境會有很大程度的污染。有人提出了理論上可行的新工藝路線,但是否更改已經定型的工藝?當時他要做的工作絕不僅僅是簡單的科學研究,而是要以最快的速度使生產線建成投產。對于張興鈐這個總工程師來說,這種壓力是毋庸置疑的,他面臨著艱難的抉擇,責任心和對科研工作的預見性,使他最終決定更改設計,支持采用新工藝,但素來謹慎的他,還是從最基礎的工作做起,開始一系列新工藝的實驗研究。這一工藝改進,比美國至少提前了幾十年,為國家節約了大量的建設資金,更重要的是把對環境的影響減到了最小。早在國家層面提出核武器庫存問題之前的十年,他就已經很有預見性地組織開展了模擬貯存實驗,嘗試探索新的檢測技術,一系列富有開創性的研究攻克了科研生產中的多項難題。
他作風民主,善于營造自由平等的學術氛圍以激發思維的火花,在潛移默化中將自己嚴謹、求實的科研態度和作風傳遞給身邊的每一個人。他虛懷若谷,從來不談自己的經歷和學術上的成就,反之,對于別人的意見和成績總是予以重視和肯定。在三線廠工作的八年里,他住過的那間紅磚青瓦的小平房就是科技人員討論問題的樂園。
1980年,張興鈐在轉戰青海高原、西南“三線”十八年之后,奉調至二機部九局(軍工局)任總工程師。廠子按照他們的設計路線圖繼續發展,雖然在完成歷史使命后,這個番號正式退出了歷史舞臺,但歷史已將以張興鈐等老一輩科技工作者求實創新的足跡深深鐫刻在中國核武器的發展史冊里。
離開了一線,張興鈐仍然對核事業魂牽夢繞,他就任中國核學會核材料分會的副理事長,精心組織策劃各種學術交流活動,為核材料研究領域打造交流平臺。他積極搜集世界材料學領域的最新動態和加工工藝方面的最新成果,以高質量的供稿推動中國核武器研究院的內部刊物《先進材料研究信息》的創刊與發展。
1991年,因在金屬物理領域和核武器研制事業中的突出貢獻,張興鈐實至名歸地當選為中國科學院學部委員(后稱院士)。1997年7月26日,他又一次站在了美國大學的講臺上。幾十年前,他在麻省理工學院以個人的身份介紹自己的科研成果。而這一次,他是代表中國政府在斯坦福大學召開的“國際裂變材料保護研討會”上,作《中國核材料保護現狀》的報告,向全世界的核材料專家報告了中國核材料的控制措施及實施情況,闡述了中國政府對于核裁軍和核材料控制的立場及采取的措施,引起世界輿論的廣泛關注。縱觀張興鈐的人生經歷,對于科學規律的追求,是他幾十年近乎唯一的奮斗目標,雖逾古稀,仍勤奮不輟,帶領一幫年輕人積極參與NSAF聯合基金項目的申請和研究。
2012年的一天,年過九十的張興鈐意外收到了一封來自大洋彼岸的邀請函。在他博士畢業50周年之際,母校麻省理工學院盛邀他赴美參加52屆校友聚會。捧著這封輾轉而來的信件,過往的一幕一幕又浮上心頭……
涼風習習的長江邊,懷揣報國夢想的張興鈐在埋頭苦讀;MIT的實驗室里,忘我之境中的張興鈐在顯微鏡前端坐;北京鋼鐵工業學院的教室里,初為人師的張興鈐在與學生熱烈地交流;風沙漫卷的青海高原,許身國防的張興鈐在一條鋪滿荊棘的路上艱苦創業。至耄耋之年,他從未停止科學研究的堅實腳步:在核材料領域的重大學術報告會以及重要發展戰略研討會上都有他的審慎評審;在國內外著名研究機構中,不時看到他穿梭探求的身影;科技論壇、科技期刊中還不時出現他的名字; “何梁何利技術科學獎”獲獎名單中他榜上有名。
展開張興鈐九十年風雨人生的畫卷,依次鋪陳開來的是:少年心事當拿云,青年科海擎帆舞,壯年鑄甲甘寂寞,暮年騏驥志不休。一次次無悔的選擇,一步步篤定的邁進,終于淬煉成沉默而隱忍、堅硬而純粹的金石人生。
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