壹嘉人文沙龙

芝大的不灭星辰：费米反应堆—科学家的请愿—芝大华人学子（追寻父辈的足迹）之三

壹嘉人文沙龙 (2022-10-17 18:06:50) 评论 (0)

本文作者何丹蕾的父母何国柱、刘豫琪都在战后留学美国中西部，归国后任职南开大学。何国柱先生成为南开核物理学科的主要创建人。他们的南开同事中，还有很多有着相同经历。为了追寻父辈的足迹，何丹蕾在今年夏天做了两次中西部之旅，这是她记录她的寻找之旅的第三部分，我们继续与读者分享。

2022 年4月29日周五

1，二号堆

虽说我早已料到，旅行中芝加哥这站的内容将尤为丰富，可今天它还是给了我更多意外的收获。这还要感谢南开大学化学系老教授何炳林陈茹玉夫妇的儿子何振宇兄介绍给我的专业导游——山东青岛人高先生。早上高先生准点来了，见他说话深思熟虑，灵敏精干的样子，我就猜到今天的寻访行动难不住他。

细雨蒙蒙，老高载着我上路了。轻车熟路，老高的车来到那个叫“红门森林”的地方停下。由于前两天下大雨，林子里不少地方都成了难以跨越的泥潭，加上手机信号时隐时现，路标比较少，我们在林子里走了不少的冤枉路。老高幽默地说，“这也不错，给我充分的时间听听你讲这里的历史。”我笑答：“如果找不到那个地方，您就只当是个小道消息吧。” 老高听了嘴里念叨：“不行，咱要对证历史！”。

可不是，路上我把我知道的这林子里曾经发生的故事一股脑都讲给高先生了：

1942年，世界第一个链式自持性原子核反应堆在芝加哥大学里的一个半地下工作室里问世。同年它被悄然搬迁到这个地方。

科学家、工程师们在这里又秘密地将反应堆重新组装起来，建成了“芝加哥二号堆”。他们在这里做实验，解难题，吃住娱乐...... 从老图片里还能看到这一军事研究重地边上的网球场。“嘿，人家还真不是书呆子！”老高迎合着说。“听我父说，那个统帅全美曼哈顿计划的陆军将军 Groves 先生可是个网球高手呢！”我补充说。

我还告诉高先生，同时期美国还在田纳西橡树岭（Oak Ridge， TN），华盛顿州汉福德區（ Hanford， WA），和新墨西哥州洛斯拉莫斯（Los Alamos， NM）三个不同州的基地上同时也正紧张地推进着曼哈顿计划......

其实，一路上我听高先生讲的远比我讲的多得多。从芝加哥城百年前的“风城大火”，到她的建筑艺术流派，甚至于芝城黑手党的兴亡......那么多沉甸甸的历史竟被高先生讲得妙趣横生。

中午，我们来到一个荒芜寂静的空地，远远看到了一尊素净醒目的方块大石头，就是它！像是终于遇见了久仰多时的名人，我们三步并作两步来到它的面前。细读了碑文又慢慢地巡视周围，我居然还在藤萝密布的树丛里找到一节当时的铁丝网围墙。

红门森林原子核反应堆 CP-1，CP-2 和 CP-3的深埋处

方方正正的 “一号反应堆”

残留的铁丝网（何丹蕾摄）

我端详着石方：方方正正的形体，成功的造型了用夹心铀的固态石墨块摞成的反应堆，端端正正的字体向世界骄傲地宣布，人类可控铀核裂变的链式反应在此再次成功了。

是否还有什么它忘记说了？它当时的紧急用途？我心里纳闷儿...... 老高走来提醒我，不早了，接下来我们还得找到芝加哥的 “一号堆”。

2.一号堆

午饭后，我们驱车疾驶芝大校园。雨停了，清澈干净的蓝天下，阳光把色彩悄悄地还给了校园里的一草一木。礼拜五的下午，刚刚还宁静的街道渐渐布满了行人。我按照老高手指方向走了一段路，果然，一尊巨型塑像闪电般占据了我的视野，它冰冷，黑里透紫。它的造型既像头盔又像骷髅。要不是阳光暖暖地照射在我的脖子上背上，我会实着地打个冷颤。

“核能”纪念雕塑（何丹蕾摄）

就是这儿！父亲讲过，“这里原本是芝大的一个废弃的（Stagg Field football stadium）橄榄球场，在它的西看台下面是一些室内壁球场。那里, 1942年, 活跃着费米博士的一班五十多号人马......” 。这儿就是一号反应堆的所在地！在这里，他们秘密地进行着紧张而激动人心的原子核反应堆 CP-1的实验。CP-1 实际是由有毒的铀和石墨材料建成，控制棒由铟、银和镉制成，没有冷却系统和辐射屏蔽可言的一个危险的装置。但科学家们此刻想到的是核能源利带给人类的远景，他们相信核武器，它的威慑将使提早结束残酷的二战成为可能。注意，科学家们那时想的是核威慑而不是投放。

废弃的芝加哥大学 Stagg Field 球场

3.导师

罗伯特·穆恩 Robert J. Moon（1911-1989)

父亲1995 来美国探望我们时多次提到1950年代他在芝加哥大学的事情。当时我对爸爸谈起它们时心潮澎湃的样子还真是难以理解。最近终于有了答案。

不久前我找到了父亲和罗伯特·穆恩教授共同署名，1953 四月在《应用物理学》发表的一篇学术论文* 。原来，父亲的导师穆恩教授是二战时期曼哈顿计划费米团队的核心科学家之一。穆恩教授是芝大的物理和物理化学双博士，为 Chicago Pile-I（铀链反应堆）的成功发挥了重要作用。二战前，他成功地研制了世界上第二个回旋加速器，对欧内斯特·劳伦斯的第一台回旋加速器进行了多项改进。

4.远见

父亲说“穆恩十分和蔼并且从不掩饰他厌战观点”。

循着爸爸的提示，我发现，厌战且不掩饰观点的教授并不止穆恩一个。美国第一次核试爆（the "Trinity" test）成功的第二天，在众人欢呼声中，穆恩和67名伊利诺伊州费米的反应堆实验室、冶金实验室（Met Lab）和许多名田纳西州橡树岭国家实验室的科学家们包括数名诺奖获得者一同在《西拉德请愿书》（The Szilard Petition）》上签名。这是由西拉德博士于1945年7月17日起草的一封致美国总统哈里·杜鲁门的请愿书。它是诺奖得主 James Franck 递交《弗兰克报告》（Franck Report）被拒之后的一份科学精英的集体请愿。

当时，二战已进入尾声：1945年4月30日希特勒自杀； 1945 年5月7日德国向西方盟军投降； 1945 年5月9日德国向苏军投降； 1945年5 月盟军攻克日本冲绳岛。

美国政府计划在太平洋战区孤行投放原子弹的消息传来，穆恩等科学家预见到一个快速核扩张，核威胁时代的到来。这些科学家怀着维护人类生存的责任心，告诉美国总统曼哈顿计划的初衷是保护美国免受德国可能的核攻击，然而这种威胁已被根除。曼哈顿计划不可能长久保密，许多国家和非政府实体如果拥有核裂变材料，将能够制造原子武器，未来的战争不堪设想...... 他们恳求杜鲁门总统公开投降的全部条件，并在投下原子弹之前等待日本的回应，并考虑他的“克制义务”。

西拉德请愿书（The Szilard Petition）

就在请愿书上交不到三周后的1945年8月，美国在日本广岛和长崎先后投下了原子弹，第一颗当场杀死8万人。到1945年底，大约有另外6万名广岛核爆受害者人因核放射性尘埃的损害死去。死于长崎原子弹的人数将近15万。

这两张长崎的航拍照片显示了原子弹爆炸前后的零地（Ground Zero）影像。在上图中，可以看到各种规模的建筑物以及清晰勾勒的商业和住宅区。在下图中，所有设施的特征都被抹去。爆炸和随之而来的大火几乎把所有东西都气化成了无踪无迹的灰烬。

5.良知

科学家们的呼吁遭到了漠视。《弗兰克报告》没有被采纳，仅是部分公开，而《西拉德请愿书》，则从未被指挥系统上交给总统，直到1961 年才被解密并公开。当时的美国政府也并没有容忍他们。因为他们的反核武立场，不少曼哈顿计划研发部门的重要成员，包括西拉德教授，失去了安全许可，不能继续任职。

里奥·西拉德 Leo Szilard 1898 -1964

西拉德教授是铀核裂变的首次发掘者。1938年为逃离纳粹的统治移民到美国，受任为芝加哥大学冶金实验室的首席物理学家。他与费米先生，当时的哥伦比亚大学教授，率先证明了核裂变链式反应的可行性。

所幸，二战后芝加哥大学不少物理科学家，包括因发现慢中子引起的核反应和由中子轰击产生新放射性元素等研究而获诺奖的费米先生，他的班底中的核心人物，开始转向生物物理和医学的课题。于是芝加哥大学1945年在曼哈顿计划费米团队的原子核物理所的基础上建立了放射生物和生物物理研究所（IRB**），开启了长达近十年的众多联合研究。IRB是科学史上罕见的多学科综合学院，物理学、化学、医学、遗传学生物……

IRB 由芝加哥大学独立资助和领导，醉翁之意也是为那些失去安全许可的物理和化学科学家提供继续科学研究的安全岛，像我父亲他们这样的外籍专家学者也得以深造和录用。西拉德教授接到了IRB研究所社会和生物物理学领域的联合任命。

后来，西拉德教授与爱因斯坦等人共同创建了原子核科学家紧急委员会，一同游说修订了1946年《原子能法》，将核能的控制转离军队。

那时父亲跟随穆恩夜以继日的做科研，同时有幸聆听了费米，泰勒，弗兰克，西拉德等人的大课与小课和他们之间的专题讨论。当父亲博士后研究结束时，西拉德教授为他写了求职推荐信。父亲于1953 年前往佛罗里达大学物理系核物理专业任教。1955 年他从佛大回国。

这些科学家们和芝加哥大学的正义之举给了像我父亲这样的后来者，年轻有志的科学家，以心灵上的巨大震动。在这些历史人物中间工作的那段日子父亲终身难忘。

檔案: 芝加哥大學官方刊物 1951-1952 LD909

上图为1951-1952 芝加哥大学放射生物和生物物理研究所的科学家人名录

芝加哥大学特殊刊物中心提供

（何丹蕾拍摄）

Enrico Fermi Institute High Energy Physics

费米高能物理研究院

何丹蕾 9/9/2022 在此留念

6.圣殿

傍晚，我来到芝大老校园一大片绿幽幽的草坪广场轻松一下。在广场的中心放慢了脚步，我打量起从此处伸往广场四周老教学楼的条条小径，心里无法平静。真不知它们静静地迎接和送走过多少学生，更不知它们是不是屡次见到那 94 位从这里经过的诺奖得主，见证了他们登上圣坛之前，那一场场破茧成蝶般孤独和痛苦的鏖战。

走近实验楼群，我看到的竟然是一幢幢雕栏玉砌装饰精美的殿堂！

那肉感的贝德福德石壁衬托着浓郁宗教感召力的棕色木门，在夕阳下显得格外的细腻圣洁。难道，陈荣悌伯伯，查伯母和我父亲曾经就在这般富丽堂皇的圣殿里瓶瓶罐罐地做试验不成？这情形让我顿觉趣味盎然。

Ryerson 物理实验室

它是首次进行油滴实验的地方。这里计算出了一个电子的电荷，为 1940 年代的量子力学理论铺平了道路（何丹蕾摄）

Jones Hall 化学实验室

第一个人造元素钚被分离和测量的地方（何丹蕾摄）

Eckhart Hall

冶金实验室（“Met Lab”曼哈顿计划早期实验楼)

7.小插曲

陈荣悌院士1952年毕业于印第安纳大学

曾在南开大学化学系任教的陈荣悌教授，他和查良铮周与良夫妇还有我父亲都一度在芝加哥大学读书和工作。来芝大前，陈伯伯在印第安纳大学和坐落在芝加哥边缘的西北大学分别接受博士和博士后的深造，故而与同在那里就读的何炳林陈茹玉夫妇也是熟人。

在美国中西部的日子里，他们四家人都是兴趣繁多的青年人，他们的回忆中都谈论到那时愉快的旅行和聚会。下面是我父多年前讲过陈伯伯留美回国故事中的一个小插曲，从中可以看到陈伯伯对摄影和音乐艺术的浓厚爱好和他归途的曲折。

那是1954年，朝鲜战争刚刚结束，为了能够摆脱美国政府的阻拦而顺利回国，陈伯伯绕道从法国回国。不料到了巴黎、走进旅行社安排的旅店，美国驻法国领事馆已经派人在那里恭候了。那人客气地“提醒”他当晚得返回美国。陈伯伯灵机一动乘火车直接去了瑞士，向驻日内瓦的中国领事馆求助。经过一番调查，确认了陈伯伯的身份之后，中国领事更新了陈伯伯的护照，并出主意让他放弃坐船，改程飞经莫斯科回国。这可难住了归心似箭的陈伯伯，他实有不少东西舍不得丢掉呢，特别是他心爱的精密摄像器材和一个个头不小，在当时是世界上最新式的录音机。“结果他上了飞机”，爸爸笑着接着说，“他的行李票比飞机票还要贵很多”。陈伯伯的儿子陈昌亚也记得这个波折有趣的故事。

年过八旬的陈荣悌伯伯在南开表演名段《四郎探母》

2022 年4月30日周六

今天，是我这次美国中部旅行的第一站---芝加哥之行的最后一天，振宇兄在百忙中赶来陪伴我。

当振宇提议我们当天在芝加哥附近游览，上午参观振宇母亲陈茹玉先生工作过的大学城，下午参观他本人工作的地方的时候，我心中暗喜，这两个选择根本就是不谋而合。

8.亲人

雨后的早上，天气格外晴朗，我们驱车沿着密西根湖西岸来到位于伊利诺伊州的芝加哥郊外的埃文斯顿小城，它是何伯母陈茹玉先生当年做博士后研究的西北大学所在的大学城。路上才知道它还是振宇的出生地。

当时何伯母身怀振宇，又开始新的研究课题，实为不易。随后，振宇的出生，引出何家二兄弟的一个一生铭刻不忘的故事。

（第一篇已有介绍这个故事，但过于简短而且不够准确。此篇予以纠正）

哥哥何振墀出生在印第安纳大学所在的布鲁明顿市。那时候他的父母一起在这里读博士研究生，学习极为忙碌，自习时经常把振墀用摇篮吊在校园里的大树上睡觉。来来往往的同学们都喜欢抱抱他，弄得他休息不好。振墀生来爱哭且身体瘦弱，后来父母只好将他寄养在当地的一家美国人家里，男主人是木工，叫麦考伊；女主人是家庭主妇，叫梅姬。

1952年何伯伯何伯母毕业后双双去了伊利诺伊州，在埃文斯顿暂时安顿下来。何伯父在芝加哥市的一家纳尔哥化学公司工作，何伯母则在那里开始博士后的新课题，所以振宇满月后也和哥哥一并寄养在了印第安纳大学的那个美国家庭。父母常常从芝加哥开车过去探望。那家姐妹们后来说，她们父母亲照料小哥俩儿非常精心、周到，时间花得更多于养育自己的亲生儿女，有时她们真的很是嫉妒。

1953年摄于印第安纳州的布鲁明顿城（Bloomington, Indiana）

图中的美国夫妇就是当年照顾何家哥俩的“亲人”，他们身边的是振墀（左）和振宇（右）两兄弟。何振墀提供

1952年何伯伯何伯母于芝加哥市里的林肯动物园

振宇全家回国时，由于担心分别时美国养父养母会由于过于激动而难分难舍，只好对他们说是全家到香港度假。全家回到祖国后才告知他们真情，女主人感到无以名状的悲伤和思念，流泪多日，把小哥俩儿的衣物打包寄到了中国。女主人于1960年代去世，去世前曾多次嘱咐家人，“将来Frank（振墀）丶Norman（振宇）回来后，一定要照顾好他们。”

回国后的日子里，每次看到照片里孩子们的小模样，还有小哥腿上烫出直线的裤子，小弟挽得高高的袖子，何伯母心里就充满对这对善良的美国夫妇的深深的感激。

多年后振墀、振宇先后回到美国留学，当振宇前去医院探望病重的男主人，本已神智不清并患有老年智弱的老人家居然认出了他，喜出望外，口中重复着喊道：“Norman！Norman！”。三天之后，老人家永远地离开了人世。振墀讲他和振宇至今每年还去探望老人家的儿女。

9. 不灭的星辰

下午，我们驱车奔向西南方向距芝加哥城区约25英里的一处郊外森林，那里是振宇工作的地方——以费米命名的阿贡国家加速器实验基地，它是1960年代建造的。虽然费米先生于1954去世，从未在此落足，可他对人类原子能事业的贡献，为以后这里发生的一切筑起了坚实奠基。

振宇留学毕业后来到此地，他说虽然至今已经在此工作三十多年，因所做项目持续性的要求还是不太可能在近期退休。

进了实验基地的头一道门，我远远望去，相比昨天去过的红门森林，这里看不到静悄悄的幽径，拔地而起的费米大楼是个毫不掩饰其骄傲的建筑。但它没有直指苍天的尖顶，没有显示权势的圆柱，也没有一丝华丽的浮雕。它是个二战后以人才和技术实力雄厚、多领域领先而举世闻名的大型核物理科学设施。它的一边是片令学者宁静致远的湖水，另一侧是占地约六平方公里的大型加速器基地。

费米国家加速器实验大楼（何丹蕾摄）

由于疫情我们只能在园区内做室外参观，不过振宇的介绍和曾在网上读到的介绍足以让我理解和想象出这里的实验规模和成就。

振宇介绍说：他的工作是计算应用和整合开发数据库数据方面的。自从他开始在这里工作，费米加速器实验室和芝加哥大学一直都是合作伙伴，一起进行下一代 μ 子实验。简单说来，他们一直研究难以捉摸的中微子的难题，借助先进的加速器技术和大型强子对撞机 (LHC) 的帮助来探寻物理粒子的新发现。这是物质能量世界的“物质无限细分”的研究领域，而另一“大”的研究方向就是宇宙生成的研究。

难道振宇兄第二次来美也在中部读书，也在费米先生知识遗产的光环下工作，是个偶然？还是某种形式的轮回？

当尘埃终于落定，穆旦先生的后代查英传、查明传、查瑗和查平继续完成父母没有完成的任务，出版发行了穆旦的诗歌，“把父亲献给读者们的美好文字带入人间”，哥伦比亚大学博士查瑗说。

西南联大校友王积涛教授和陈天池教授留美回国后一次工作会议中合影（王靖提供）

前南开大学教授王积涛先生的女儿、教育家王靖，和前南开大学教授陈天池先生的儿子，现任印第安纳大学、普渡大学、印第安纳波利斯联合分校机械系教授、系主任陈杰博士，都曾各自出行，亲临西南联大旧址。他们在父辈当年的书屋中和讲台前流连，畅想和缅怀......

斯坦福大学东亚图书馆

南开老教授的第三代，毕业于祖辈母校的也大有人在。他们与我们父母求学之路的每个重合，即使是偶然的，都带给了我们的父母莫大的惊喜和安慰。查伯伯查伯母的外孙女毕业于芝加哥大学的管理学院。我父母的长孙和长孙女（我大哥何乃君的子女）分别毕业于我我二伯何国樑的母校普林斯顿大学的物理系和父亲何国柱的母校圣母大学的经济系。并且他们都像祖母刘豫麒一样酷爱音乐，中学时分别考入费城青年交响乐团。我母亲十分欢喜他们小兄妹也受到过如此优良正规的音乐训练。