程开甲

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程开甲院士

程开甲(1918年8月3日—2018年11月17日),中国物理学家,中国科学院院士中国人民解放军总装备部研究员。中国核武器事业的开拓者之一,中国核试验科学技术体系的创建者之一,中国人民解放军总装备部科技委顾问。祖籍徽州(今安徽省黄山市),出生于江苏吴江(今苏州市吴江区)。是第三、四、五届全国人民代表大会代表,政协第六、七届全国委员会委员,曾荣获“两弹一星功勋奖章”、国家最高科学技术奖、“八一勋章”以及全国科学大会奖,国家科技进步特等奖、一等奖,国家发明奖二等奖等。

1941年毕业于浙江大学物理系。1946年留学英国,1948年获英国爱丁堡大学哲学博士学位,任英国皇家化学工业研究所研究员。1950年回国后,历任浙江大学物理系副教授,南京大学物理系教授、副主任,二机部第九研究所副所长、第九研究院副院长,中国核试验基地研究所副所长、所长,基地副司令员,国防科工委科技委常任委员、顾问,总装备部科技委顾问。1980年当选中国科学院数学物理学部委员(院士),1999年获“两弹一星”功勋奖章。

程开甲是中国核武器研究的开创者之一,在核武器的研制和试验中作出突出贡献。开创、规划领导了抗辐射加固技术新领域研究。是中国定向能高功率微波研究新领域的开创者之一。出版了中国第一本固体物理学专著,提出了普遍的热力学内耗理论,导出了狄拉克方程,提出并发展了超导电双带理论和凝聚态TFDC电子理论。1985年获国家科技进步奖特等奖,1999年被国家授予“两弹一星功勋奖章”,2013年获国家最高科学技术奖。

2017年7月28日,被授予“八一勋章”。2018年3月27日,获得“世界因你而美丽——2017-2018影响世界华人盛典”终身成就奖”。2019年2月18日,获得“感动中国2018年度人物”荣誉。2018年11月17日上午,在北京病逝,享年101岁。

程开甲院士

生平

程开甲是中国著名物理学家,中国核试验科学技术的创建者和领路人。

20世纪40年代初,程开甲先后在自由粒子狄拉克方程严格证明、五维场论等方面做出了出色的工作,与导师波恩共同提出了超导电性双带机理,在《Nature》、《Physical Review》等杂志上发表多篇论文。50年代,他在国内率先开展系统的热力学内耗理论研究,在多年教学和研究工作的基础上,撰写了我国第一部《固体物理学》。

20世纪60年代,程开甲建立发展了中国核爆炸理论,系统阐明了大气层核爆炸和地下核爆炸过程的物理现象及其产生、发展规律,并在历次核试验中不断验证完善,成为中国核试验总体设计、安全论证、测试诊断和效应研究的重要依据。以该理论为指导,创立了核爆炸效应研究领域,建立完善不同方式核试验的技术路线、 安全规范和技术措施;领导并推进了中国核试验技术体系的建立和科学发展,指导建立核试验测试诊断的基本框架,研究解决核试验的关键技术难题,满足了不断提高的核试验需求,支持了中国核武器设计改进和作战运用。

20世纪80年代,程开甲开创了中国抗辐射加固技术研究领域。在他领导下,系统开展了核爆辐射环境、电子元器件与系统的抗辐射加固原理、方法和技术研究,利用核试验提供的辐射场进行辐射效应和加固方法的研究;指导建设先进的实验模拟条件,推动中国自行设计、建造核辐射模拟设施,开展基础理论和实验研究,促进了中国抗辐射加固技术的持续发展,为提升中国战略武器的生存与突防能力提供了技术支撑。90年代以来,他不顾年迈,仍在材料理论、高功率微波等方面继续进行研究。

程开甲院士毕生在国防科技领域辛勤耕耘,自力更生,发愤图强,严谨求实,崇尚科学,无私奉献,勇于登攀,为中国核武器事业和国防高新技术发展做出了卓越贡献。

少年程开甲

经历

程开甲,祖籍徽州,1918年8月3日出生于江苏吴江(今苏州市吴江区)。祖父程敬斋,父亲程侍彤,母亲董云峰。祖辈早年从徽州到江苏吴江的盛泽经商,祖父去世后家境败落。

浙江嘉兴秀州中学一九三七级毕业纪念留影,前排左三为程开甲

1931年,毕业于家乡盛泽观音弄小学,考入浙江嘉兴秀州中学,受教于教育家顾惠人校长。

1937年,程开甲高中毕业,同时被交通大学和浙江大学录取。由于浙江大学给予程开甲的是对个别优秀考生的公费生奖励,于是程开甲最终选择了浙江大学。程开甲在浙江大学受教于束星北、王淦昌、陈建功、苏步青等学界老师。

1941年,程开甲毕业留浙江大学物理系任助教,并开始钻研相对论和基本粒子。受束星北相对论的启发完成并发表了“用等价原理计算水星近日点移动”。程开甲在量子力学和相对论的基础上用正则运动方程导出狄拉克方程,完成“对自由粒子的狄拉克方程推导”,这一成果由狄拉克推荐发表于剑桥大学的《剑桥哲学杂志》。

1944年,程开甲完成了题为《弱相互作用需要205个质子质量的介子》的论文,英国学者李约瑟亲自对其修改送狄拉克,狄拉克“基本粒子太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”的回信使文章终未发表,这也成为一件憾事,因为以后外国人一个重要实验获得了1979年度诺贝尔奖,其测得的新粒子质量与程开甲当年的计算值基本一致。程开甲还和王淦昌合作研究,撰写了五维场的论文。

1945年,在李约瑟先生的推荐下,程开甲获得英国文化委员会的奖学金。

1946年8月,程开甲赴英国爱丁堡大学留学,成为物理学大师波恩教授的学生。在此期间,程开甲主要从事超导电性理论的研究,与导师共同提出了超导电的双带模型,认为超导电性来源于能带中的空带,由于布里渊区角出现电子的不对称奇异分布。

1948年秋,程开甲获哲学博士学位,任英国皇家化学工业研究所研究员。

1950年8月,程开甲购买了所需的书籍,整理好行装,回到浙江大学物理系。

1952年,全国高等学校院系调整时,程开甲被调到南京大学物理系任副教授,一直从事理论物理的教学和研究,投入金属物理教研室的筹建和金属物理专业的建设,编写金属物理和固体物理等教材。

1953年,加入九三学社。

1956年2月,加入中国共产党

1956年,程开甲参加了国家的《一九五六年——一九六七年科学技术发展远景规划纲要(草案)》的制定。

1958年,程开甲再一次改变专业,与施士元一起创建南京大学核物理教研室,又接受任务创建江苏省原子能研究所。程开甲带领几个年轻教师研制出一台双聚焦β谱仪,成功地测量了一些元素的电子衰变能谱。接着又研制出一台直线加速器。

1959年,出版了中国第一本《固体物理学》专著。该书对中国固体物理的教学与科研起到了重要作用。

1960年,程开甲接到命令,任第二机械工业部第九研究所(院)副所(院)长,参加搞原子弹的研制,分管状态方程理论研究和爆轰物理研究两大块工作。从此在不为外界所知的情况下工作二十多年。1960年—1962年期间,程开甲仍兼任南京大学教授,为南京大学核物理专业的建立做了大量工作。

1962年夏,为两年内进行第一颗原子弹试验,程开甲被调到国防科委(后国防科工委、现总装备部),任国防科委核试验基地研究所副所长、所长。

1962年11月,入伍。

1964年起,当选为第三届、四、五届全国人大代表,第六、七届全国政协委员。

1977年,任基地副司令员兼研究所所长。

1978年,获全国科技大会重大贡献先进工作者、国防科工委科技工作者标兵等荣誉称号。

1980年,当选为中国科学院数学物理学部委员。

1984年以后,程开甲先后任国防科工委(总装备部)科技委常任委员、顾问,国家超导专家委员会顾问。

1985年,获国家科技进步奖特等奖,1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章。

20世纪90年代以来,在材料理论、高功率微波等方面继续进行研究。

1999年9月,获中共中央、国务院、中央军委颁发的“两弹一星功勋奖章”。

2014年,荣获2013年度国家最高科学技术奖。

2017年(99岁),程开甲(右五)被中央军委授予“八一勋章”。2017年7月28日,中央军委颁授“八一勋章”和授予荣誉称号仪式在北京八一大楼隆重举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平向“八一勋章”获得者颁授勋章和证书,向获得荣誉称号的单位颁授奖旗。这是习近平同获得“八一勋章”的同志集体合影。

2017年7月28日,中央军委主席习近平签署命令:授予程开甲同志“八一勋章”。

2018年3月27日,获得“世界因你而美丽——2017-2018影响世界华人盛典”终身成就奖。

2018年11月,入选100名改革开放杰出贡献对象。

2018年11月17日上午,在北京病逝,享年101岁。

2018年12月18日,中共中央、国务院授予程开甲同志改革先锋称号,颁授改革先锋奖章,并获评核武器事业的开拓者。

2019年2月18日,获得“感动中国2018年度人物”荣誉。

2019年9月,获第七届全国道德模范“全国敬业奉献模范”,“人民科学家”国家荣誉称号。

2019年12月18日,入选“中国海归70年70人”榜单。

人民科学家——程开甲。程开甲在打字机上撰写论文。

主要成就

内耗理论

程开甲率先开展系统的热力学内耗理论研究,首次建立了热力学的系统内耗理论,为处理更为复杂的内耗过程提供有力的理论分析工具,并开展能带论的Brillioun区证明、结合能计算和FFI模型理论研究等工作。

双带理论

程开甲先后在自由粒子狄拉克方程严格证明、五维场论等方面做出了出色的工作,1948年与其导师、著名物理学家M.Born共同提出了超导电性的双带理论,在Nature等杂志上发表多篇相关论文。

1986年以来,程开甲进一步发展和完善了超导电性的双带理论,证明了BCS的电子成对理论错误,出版了两部超导专著;提出了凝聚态的新的电子理论,被称为TFDC(ThomasFermiDiracCheng,即:托马斯—费米—狄拉克—程开甲)理论并得到实验验证,为材料性能研究和新材料设计提供了新的理论依据。

核试验

20世纪60年代,程开甲建立发展了中国核爆炸理论,系统阐明了大气层核爆炸和地下核爆炸过程的物理现象及其产生、发展规律,并在历次核试验中不断验证完善,成为中国核试验总体设计、安全论证、测试诊断和效应研究的重要依据。以该理论为指导,创立了核爆炸效应研究领域,建立完善不同方式核试验的技术路线、安全规范和技术措施;领导并推进了中国核试验技术体系的建立和科学发展,指导建立核试验测试诊断的基本框架,研究解决核试验的关键技术难题,满足了不断提高的核试验需求,支持了中国核武器设计改进和作战运用。

抗辐射加固

20世纪80年代,程开甲开创了中国抗辐射加固技术研究领域。在他领导下,系统开展了核爆辐射环境、电子元器件与系统的抗辐射加固原理、方法和技术研究,利用核试验提供的辐射场进行辐射效应和加固方法的研究;指导建设先进的实验模拟条件,推动中国自行设计、建造核辐射模拟设施,开展基础理论和实验研究,促进了中国抗辐射加固技术的持续发展,为提升中国战略武器的生存与突防能力提供了技术支撑。

超硬材料

程开甲组织了吉林大学超硬材料国家重点实验室等单位在国家自然科学基金委员会支持下将该理论应用于金刚石触媒、纳米管生成、薄膜大电容等方面的研究,对发展人造金刚石的铁基催化剂做出了重要贡献。

主要论著

论文

1、Cheng Kaijia,A Simple Calculation of the Perihelion of Mercury from the Principle of Equivalence,Nature,1945,155(274)。

2、Cheng Kaijia,Wang Ganchang,A Five Dimensional Field Theory,PhysRev.,1946,70(516)。

3、Cheng Kaijia,MBorn,Theory of Superconductivity,Nature,161:968~971。

4、Chen Kaijia,Derivation of Diracs Equation for a Free Particle,CambProcPhil.,1946,42(185)。

5、Cheng Kaijia,On the Cohesive Energy of Metals,Science Record,1951,4(3):223~236。

6、程开甲、李正中,内耗热力学研究(Ⅱ),物理学报,1956,12(4)。

7、程开甲、高占鹏、范启科,TF(或TFD)模型中原子的边界势及状态方程,物理学报,1982,33(2)。

8、程开甲、高占鹏、范启科,布里渊区角顶附近费米面的计算,计算物理,1987,4(4):389~400。

9、Cheng Shuyu,Cheng Kaijia,A New Method to the Calculation of Equation of State at Null Temperature,Procof 1990CMRS International Symposium,1990。

10、程开甲、程漱玉,冷压状态方程计算的新方法和材料相图的研究,力学进展,1991,(1)。

11、Cheng Kaijia,On Mechanism of Superconductivity,Progress in Natural Science,1993,3(1):3~19.

12、程开甲、程漱玉,基于电子理论的断裂机理新挥,自然科学进展,2006,15(12)。

13、Cheng Kaijia,Cheng ShuYu,On possibility of Superconductivity in This Filos,稀有金属材料科学与工程,2008。

著作

1、程开甲,《固体物理学》,高等教育出版社,1959。

2、程开甲,《Study of Mechanism of Superconductivity》 ,1991。

3、程开甲、程漱玉,《超导机理》,国防科技大学出版社,1993,12。


程开甲院士
程开甲院士
1937年程开甲(右二)获浙江省教会中学英文演讲比赛第一
程开甲在浙大的成绩单
1946年,程开甲(前排左四)赴英留学时在香港启德机场
程开甲(左三)在英国
程开甲(后排左1)与导师玻恩教授(前排右1)在一起
1957年南京大学物理系合影(第二排右六:程开甲)
1966年,程开甲(左一)在氢弹爆炸试验现场
第一颗原子弹主控站(左二:程开甲)
程开甲(左三)在核爆炸试验现场
1964年10月16日15时,中国第一颗原子弹爆炸成功。这是爆炸后升起的蘑菇状烟云。新华社发
程开甲在与科研人员探讨技术问题
1976年,程开甲与妻子高耀珊在罗布泊红山基地


程开甲院士自述(摘录)

2004年,程开甲在《神剑》杂志第1期发表《创新是科学的生命之源》一文,对自己的成长经历和科学思想进行了自述。下文节选自该文:

创新是科学的生命之源。面对所遇到的每一个问题,首先要有科学的态度,决不能有束缚,不能跟着已有的跑,拿着现成的做些锦上添花的事。要有创新思维。不管是学习、科研、任务,我总是从不同的角度去思考和比较,总是立足于“新”,最后采用最好的和最有效的。只有创新,才有突破,才有发展,才有成功。当年我们搞核武器的研制、搞试验都是在国外对我们封锁的条件下,我们得不到资料,买不来所需的仪器设备,如果我们再没有创新的精神、艰苦奋斗的精神,我们就不会取得今天这样的成就。

创新的路是很艰难的,创新的成功不仅需要有自信,还要有求真的执着。求真是实现创新的重要条件,创新是在交流和争论中完成的。我每每提出新的观点和新的方法时,总会引出各种各样的意见或争执,我又执着好争,常常成为争论的中心。同样,一旦有问题我也会非弄个水落石出不可,每次业务和技术会,我们都讨论得很细很细,绝不放过任何疑点。我的坚持也是有效的,比如我提出的核试验测试全屏蔽的严格要求,不允许有一丝漏屏的要求得到实施,使任务完成得很出色。

常有人问我对自身价值和追求的看法,我说,“我的目标是一切为了祖国的需要”,“人生的价值在于奉献是我的信念”。正因为这样的信念,我才能将精力全部用于我从事的科学研究和事业上。

我认为我们每一个人都有自己的追求,作为中国人,追求的目标应该符合祖国的需要。当年,我从英国回来,想的就是祖国的需要,就是我怎样为祖国出力,怎样报效祖国。几十年后,有人问我对当初的决定怎么想?我说我对回国的选择一点也不后悔,我说如果我不回国,可能会在学术上有更大的成就,但绝不会有现在这样幸福,因为我所做的一切,都和祖国紧紧地联系在一起。回国后,我一次又一次地改变我的工作,我一再从零开始创业,但我一直很愉快,因为这是祖国的需要。

我以为实现目标就是作贡献,人也只有作出贡献才能体现存在的价值。以前我与陈芳允经常在一起讨论存在的价值,我们都认为只要活着就应该有所价值,所以当我们俩都到了八十好几的时候,都还继续着我们应该做的事,毫不懈怠,总要去做最能实现自身价值的创新工作。我们努力了,我们也就无憾了。

参见