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程開甲


程開甲(1918年8月3日—),出生于江蘇吳江。理論物理學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1953年加入九三學(xué)社。

程開甲祖籍安徽,祖父程敬齋,父親程侍彤,母親董云峰。祖輩早年從徽州到江蘇吳江的盛澤經(jīng)商,祖父去世后家境敗落。程開甲7歲喪父,畢業(yè)于家鄉(xiāng)淘沙弄小學(xué),1931年考入浙江嘉興秀州中學(xué)。這所人才輩出的學(xué)校孕育出了陳省身、李政道、程開甲、顧功敘、陳世驤、譚其驤、周廷儒、周廷沖、欽俊德、潘文淵、方懷時等11名院士。程開甲來到秀中后,受教于中國近代教育史上出色的教育家顧惠人校長,從此開始了他的人生道路。在秀州中學(xué),他讀了伽利略、牛頓、愛因斯坦、巴斯德、居里夫人、詹天佑等名人傳記,科學(xué)家追求真理、熱愛祖國的精神深深地打動了他,他處處以科學(xué)家為榜樣,在學(xué)習(xí)上刻苦鉆研,肯動腦筋,學(xué)習(xí)成績始終名列前茅。秀州中學(xué)的6年為他打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1937年,程開甲高中畢業(yè)報考上海交通大學(xué)和浙江大學(xué),兩所大學(xué)同時向他發(fā)出了錄取通知書,由于浙江大學(xué)給予他對個別優(yōu)秀考生的公費(fèi)生獎勵,他最終選擇了后被英國著名學(xué)者李約瑟博士稱為“東方劍橋”的浙江大學(xué)。時值抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),浙江大學(xué)開始“流亡”搬遷,從杭州到天目山、建德,到江西吉安、泰和,廣西宜山,直至貴州、遵義、湄潭,程開甲也就在顛沛流離、日機(jī)轟炸的流亡大學(xué)完成了學(xué)業(yè)。他在浙江大學(xué)幸運(yùn)地遇上了束星北、王淦昌、陳建功、蘇步青等學(xué)界一流的老師,接觸到學(xué)術(shù)領(lǐng)域前沿的課題,感染到老師們學(xué)術(shù)研究求真務(wù)實(shí)、百家爭鳴的科學(xué)精神,在導(dǎo)師的培養(yǎng)下奠定了扎實(shí)的功底。還在三年級讀數(shù)學(xué)系陳建功教授的函數(shù)論時,就獨(dú)自完成了OnConformalMapping:TheoryofComplexFunction的研究,論文由陳建功教授推薦給英國數(shù)學(xué)家Tischmash教授發(fā)表。之后,文章被蘇聯(lián)斯米爾諾夫的《高等數(shù)學(xué)教程》全文引用。

1941年,程開甲畢業(yè)留浙江大學(xué)物理系任助教。他邊工作邊堅(jiān)持學(xué)習(xí)研究,并開始鉆研相對論和基本粒子。受束星北相對論的啟發(fā)完成并發(fā)表了《用等價原理計(jì)算水星近日點(diǎn)移動》。他在量子力學(xué)和相對論的基礎(chǔ)上用正則運(yùn)動方程導(dǎo)出物理學(xué)權(quán)威狄拉克教授提出的狄拉克方程,完成《對自由粒子的狄拉克方程推導(dǎo)》,這一成果由狄拉克教授推薦發(fā)表于劍橋大學(xué)的《劍橋哲學(xué)雜志》。1944年,程開甲完成了《弱相互作用需要205個質(zhì)子質(zhì)量的介子》的論文,英國學(xué)者李約瑟親自對其修改送狄拉克教授,狄拉克教授“目前基本粒子太多,不再需要更多的新粒子,更不需要重介子”的回信使文章終未發(fā)表,這也成為一件憾事,后來國外研究者因其重要實(shí)驗(yàn)獲得了1979年度諾貝爾獎,測得了新粒子質(zhì)量與程開甲當(dāng)年的計(jì)算值基本一致。他還和王淦昌教授合作研究,撰寫了五維場的論文。

1945年,在李約瑟博士的推薦下,程開甲獲得英國文化委員會的獎學(xué)金。1946年8月,他抱著科學(xué)救國的思想赴英國愛丁堡大學(xué)留學(xué),成為物理學(xué)大師M玻恩(Born)教授的學(xué)生。在此期間,他主要從事超導(dǎo)電性理論的研究,與導(dǎo)師共同提出了超導(dǎo)電的雙帶模型,認(rèn)為超導(dǎo)電性來源于能帶中的空帶,由于布里淵區(qū)角出現(xiàn)電子的不對稱奇異分布。1948年秋,程開甲獲哲學(xué)博士學(xué)位,任英國皇家化學(xué)工業(yè)研究所研究員。當(dāng)聽到解放軍擊敗阻撓我渡江行動的英國“紫石英”號軍艦時,他婉謝導(dǎo)師和朋友的好意,購買了建設(shè)祖國所需的書籍,整理好行裝,于1950年8月回到浙江大學(xué)物理系。1952年,全國高等學(xué)校院系調(diào)整時,他被調(diào)到南京大學(xué)物理系任副教授,一直從事理論物理等方面的教學(xué)和研究。為了國家建設(shè),他全身心地投入金屬物理教研室的籌建和金屬物理專業(yè)的建設(shè),編寫金屬物理和固體物理等教材,親自上課講授。1959年出版了我國第一本《固體物理學(xué)》專著。該書對我國固體物理的教學(xué)與科研起到了重要作用。同時,他竭力倡導(dǎo)把當(dāng)時理論物理學(xué)的新成果、新方法應(yīng)用于固體物理中。為此,他親自主持了一個理論講習(xí)班,組織蔡建華、龔昌德等青年教師和研究生參加,為我國固體物理和固體理論的發(fā)展與人才的培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)。20世紀(jì)50年代末,他用不可逆過程熱力學(xué)原理建立了內(nèi)耗熱力學(xué)理論,為處理更為復(fù)雜的內(nèi)耗過程提供了有力的理論分析工具。為培養(yǎng)我國原子能研究人才的需要,1958年程開甲再一次改變專業(yè),與施士元一起創(chuàng)建南京大學(xué)核物理教研室,又接受任務(wù)參加江蘇省原子能研究所的籌備。他帶領(lǐng)幾個年輕教師研制出我國一臺雙聚焦β譜儀,成功地測量了一些元素的電子衰變能譜,接著又研制出一臺直線加速器。1956年,程開甲參加了國家的《一九五六年—一九六七年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要(草案)》的制定。

1960年,程開甲接到命令,第二天即去北京報到,但不知道去干什么。直至來到第二機(jī)械工業(yè)部第九研究所任副所長時方知是研制原子彈,從此隱姓埋名。1967年研究所改制研究院,程開甲任研究院副院長直至1977年。1960—1962年期間,他仍兼任南京大學(xué)教授,為南京大學(xué)核物理專業(yè)的建立做了大量工作。

在原子彈作用機(jī)制的研究中,程開甲分管狀態(tài)方程理論研究和爆轟物理研究兩大塊工作。他在國內(nèi)第一個計(jì)算出原子彈爆炸時彈心的溫度和壓力,在原子彈內(nèi)爆機(jī)理研究中,解決了原子彈研制中關(guān)鍵問題之一的起爆沖擊聚焦條件設(shè)計(jì),為彈體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工精密度和武器爆炸威力的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。他在原子彈研制的開拓性研究中做出了貢獻(xiàn)。

1962年夏,為兩年內(nèi)進(jìn)行第一顆原子彈試驗(yàn),程開甲被調(diào)到國防科委(后國防科工委、現(xiàn)總裝備部),任國防科委核試驗(yàn)基地研究所副所長、所長。1977年任基地副司令員兼研究所所長。1984年至今,任國防科工委(總裝備部)科技委常委、顧問,國家超導(dǎo)專家委員會顧問。

程開甲來到國防科委負(fù)責(zé)核試驗(yàn)科研總體工作,籌備創(chuàng)建核武器試驗(yàn)研究所。他與呂敏、陸祖蔭、忻賢杰等人,擬定并論證原子彈爆炸試驗(yàn)的總體方案,研制原子彈爆炸測試所需的有關(guān)儀器和設(shè)備,為第一顆原子彈的試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

核試驗(yàn)是大規(guī)模、綜合性、多學(xué)科交叉的科學(xué)試驗(yàn),涉及多種學(xué)科及各種實(shí)驗(yàn)方法和測試手段,在我國準(zhǔn)備核試驗(yàn)的初期,國內(nèi)沒有人懂、也不知道怎樣干,沒有儀器、沒有設(shè)備,又無可借鑒。程開甲就親自編寫沖擊波、電磁波理論等方面的教材為科研人員講課,闡述核爆炸的各種物理、力學(xué)的作用和過程。他帶領(lǐng)科技人員有針對性地鉆研核試驗(yàn)的理論和技術(shù)問題:點(diǎn)爆的流體力學(xué)和空氣動力學(xué)理論,核爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的測量技術(shù)和設(shè)施;微秒級示波器、快速傳輸電纜、射線探測和記錄系統(tǒng);每秒幾千次到百萬次的遠(yuǎn)距離長焦距高速攝影機(jī);在爆炸后高空煙云之中收取放射性樣品和進(jìn)行放化分析;保證下風(fēng)方向居民點(diǎn)不受裂變碎片沉降的放射危害的氣象預(yù)報;高精度、高可靠性的全系統(tǒng)同步控制系統(tǒng)研制等。在國防科委機(jī)關(guān)的協(xié)調(diào)下,開展了大規(guī)模的聯(lián)合攻關(guān)。短短兩年中他到科學(xué)院、研究所、院校、各軍兵種召開數(shù)十次任務(wù)會,提出具體科研要求。經(jīng)過研究,逐步給出了一個全面的、在科學(xué)技術(shù)上廣泛交叉的、有高度預(yù)見性、準(zhǔn)確性和創(chuàng)造性、切實(shí)可行的102米高鐵塔爆炸的試驗(yàn)方案;提出了有定量分析的爆炸圖像;研制出1000多臺測試儀器。他遵照周總理提出的要求——“嚴(yán)肅認(rèn)真,周到細(xì)致,穩(wěn)妥可靠,萬無一失”,做到“一次試驗(yàn),全面收效”,做到“保響、保測量、保安全、保取樣”,堅(jiān)持“一切通過實(shí)踐”,終于在1964年10月16日圓滿地完成第一顆原子彈爆炸試驗(yàn)任務(wù),讓蘑菇云在羅布泊上空升起,并拿到了全部測試數(shù)據(jù)。

程開甲在技術(shù)上領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)建核武器試驗(yàn)研究所,帶出了一支高水平的科研和技術(shù)隊(duì)伍,是我國核武器試驗(yàn)事業(yè)的開創(chuàng)者之一。程開甲從1963年第一次踏進(jìn)羅布泊到1985年,一直工作、生活在核試驗(yàn)基地,為開創(chuàng)我國核武器研究和核試驗(yàn)事業(yè),傾注了全部心血和才智。他在20多年中主持決策、直接從事核試驗(yàn)及測試的全局技術(shù)工作和研究,解決了許多具體關(guān)鍵技術(shù)問題,不僅成功完成試驗(yàn)任務(wù),更使核試驗(yàn)成為原子彈的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和武器化不可缺少的組成部分,使我國走出了一條中國特色的核武器研制和試驗(yàn)的道路。他設(shè)計(jì)的我國第一個具有創(chuàng)造性和準(zhǔn)確性的核試驗(yàn)方案,確保了首次核試驗(yàn)任務(wù)的圓滿完成。還在第一顆原子彈爆炸之前,他就根據(jù)周總理的詢問和指示,提出并一再堅(jiān)持向地下核試驗(yàn)方式的決策性轉(zhuǎn)變,這一決策性轉(zhuǎn)變對武器水平的提高和試驗(yàn)事業(yè)的發(fā)展具有決定性意義。他成功地設(shè)計(jì)和主持包括首次原子彈、氫彈,導(dǎo)彈核武器、平洞、豎井和增強(qiáng)型原子彈在內(nèi)的幾十次試驗(yàn)。他創(chuàng)立我國自己的系統(tǒng)核爆炸理論和效應(yīng)研究,主持、參與和指導(dǎo)核爆炸效應(yīng)的全面總結(jié)和目標(biāo)效應(yīng)的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)研究,為核武器運(yùn)用研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。他是我國親自研究并在技術(shù)上指揮核試驗(yàn)次數(shù)最多的科學(xué)家,被稱為“核司令”。

程開甲還開創(chuàng)了抗輻射加固技術(shù)新領(lǐng)域。他起草了我國第一個抗輻射加固方案,領(lǐng)導(dǎo)輻射加固技術(shù)研究,并完成首次抗輻射加固試驗(yàn)。他組織、開創(chuàng)我國定向能高功率微波研究的新領(lǐng)域,親自講課、報告,為其應(yīng)用研究打下重要基礎(chǔ)。

1986年以來,程來甲進(jìn)一步發(fā)展和完善了超導(dǎo)電性的雙帶理論,證明了BCS的電子成對理論錯誤,出版了超導(dǎo)專著StudyonMechanismofSuperconductivity和《超導(dǎo)機(jī)理》;他提出了凝聚態(tài)的新的電子理論,被同行稱為TFDC(ThomasFermiDiracCheng)理論并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為材料性能研究和新材料設(shè)計(jì)提供了新的理論依據(jù)。年逾九十的他仍關(guān)心著科學(xué)研究的第一線。

1956年,程開甲加入中國共產(chǎn)黨。1980年被推薦為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。他曾任中國物理學(xué)會理事、中國力學(xué)學(xué)會理事、中國核學(xué)會常務(wù)理事。他是第三、四、五屆全國人大代表,第六、七屆全國政協(xié)委員。20世紀(jì)50年代獲江蘇省教學(xué)先進(jìn)工作者榮譽(yù)稱號;1978年獲全國科技大會重大貢獻(xiàn)先進(jìn)工作者、國防科工委科技工作者標(biāo)兵等榮譽(yù)稱號;歷年來獲國家科技進(jìn)步獎特等獎一項(xiàng)、一等獎二項(xiàng)、二等獎一項(xiàng)、三等獎一項(xiàng),國家發(fā)明獎二等獎、四等獎各一項(xiàng),全國科學(xué)大會獎一項(xiàng),國防科技進(jìn)步獎一等獎四項(xiàng)、二等獎兩項(xiàng)。

1999年9月,程開甲獲中共中央、國務(wù)院、中央軍委頒發(fā)的“兩彈一星功勛獎?wù)?rdquo;。

主要論著

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,PhysRev.,1946,70(516).

3Cheng Kaijia,MBorn,Theory of Superconductivity,Nature,161:968~971.

4Chen Kaijia,Derivation of Diracs Equation for a Free Particle,CambProcPhil.,1946,42(185).

5Cheng Kaijia,Sur la Theorie de la Superconducitivite,Le Journal de Physique et le Radium,1948,9(18).

6Cheng Kaijia,Particles with Spin and Principle of Reciprocity,Nature,1949,163:367~368.

7Cheng Kaijia,Green,The Reciprocity Theory of Electrodynamics,ProcRoySoc.,(Edin)1951,63:105~108.

8Cheng Kaijia,On the Cohesive Energy of Metals,Science Record,1951,4(3):223~236.

9程開甲,正則系綜的分布函數(shù),中國科學(xué),2,1951。

10程開甲,電子與質(zhì)子散射之糾正,中國物理學(xué)報,1951,8:111~122。

11程開甲,內(nèi)耗熱力學(xué)研究(Ⅰ),物理學(xué)報,1955,11(163)。

12程開甲、李正中,內(nèi)耗熱力學(xué)研究(Ⅱ),物理學(xué)報,1956,12(4)。

13程開甲、張杏奎,面心立方體金屬中間隙原子內(nèi)耗理論,物理學(xué)報,1958,14(1):71~81。

14程開甲,用FeimiThomas方法計(jì)算金屬的結(jié)合能,物理學(xué)報,1958,14(2):106~113。

15程開甲,固體物理學(xué),高等教育出版社,1959。

16程開甲、高占鵬、范啟科,TF(或TFD)模型中原子的邊界勢及狀態(tài)方程,物理學(xué)報,1982,33(2)。

17Cheng Kaijia,et al,The Equation of State for Simple Minerals,Procof the International Symposium on Intense Dynamic Loading and Its Efects,1986.

18程開甲、高占鵬、范啟科,布里淵區(qū)角頂附近費(fèi)米面的計(jì)算,計(jì)算物理,1987,4(4):389~400。

19Cheng Kaijia,A Suggestion to the Designing of Ceramic Superconductors with Higher Transition Temperature,Chinese Letter,11(6):376~378.

20Cheng Kaijia,Criterions on the Capabilities of the TFD Model,International Symosium of Physics of Materials,Shengyang,Proceeding of Workshop on Physics of Materials,pp11~17,Sept1989.

 

21Li Wenzhu,Chen Kaijia,Quasitwo Dimensional Bose Condensation and High Superconductivity,PhysLettA,1989,135(2):137~142.

22Cheng Shuyu,Cheng Kaijia,A New Method to the Calculation of Equation of State at Null Temperature,Procof 1990CMRS International Symposium,1990.

23程開甲,關(guān)于矢量勢積分的認(rèn)識和商榷,大自然探索,1991,10(1):11~12。

24程開甲、程漱玉,冷壓狀態(tài)方程計(jì)算的新方法和材料相圖的研究,力學(xué)進(jìn)展,1991,(1)。

25Cheng Kaijia,Study on Mechanism of Superconductivity,New Time Press,Beijing,1991.

26Chen Kaijia,Electrodynamics on Superconductivity,Proceedings of International Symposium on Advanced Topics of Quantum Physics,pp422~436,June 12~16,Shaanxi PRC,1992.

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

28程開甲、程漱玉,超導(dǎo)機(jī)理,國防科技大學(xué)出版社,1993,12。

29程開甲、程漱玉,TFD模型和余氏理論對材料設(shè)計(jì)的應(yīng)用,自然科學(xué)進(jìn)展,1993,(5)。

30Cheng Shuyu,Cheng Kaijia,Computation on Heat of Formation and EOS of Alloys by the Refined Model,ACTA Physica Sinica(Oversea Edition),1993,2(6).

31Cheng Kaijia,Cheng Shuyu,The Proof of the Validity of the Virial Theorem,ACTA Physica Sinica(Oversea Edition),1995,4(5).

32程開甲、程漱玉,論少子對材料特性的影響,材料研究學(xué)報,1996,(1)。

33程開甲、程漱玉,論材料科學(xué)的理論基礎(chǔ),自然科學(xué)進(jìn)展,1996,(1)。

34程開甲、程漱玉,納米硅和無定形硅混合物特性研究,自然科學(xué)進(jìn)展,1996,(6)。

35程開甲、程漱玉,薄膜內(nèi)應(yīng)力的分析和計(jì)算,自然科學(xué)進(jìn)展,1998,(1)。

36程開甲、程漱玉,界面和間界面邊界條件的重要作用,稀有金屬材料與工程,1998,27(4)。

37Cheng Kaijia,Cheng Shuyu,Dissent to Pairing Mechanism,Procof First International Conference on New Theories,Discoveries and Applications of Superconductors and Related Materials,Baton Rouge,US,1998,2.

38Cheng Kaijia,Cheng Shuyu,On the Mechanism of Eutectic Structure,Progress in Natural Science,200111(5).

39Cheng Kaijia,Cheng ShuYu,Interpretation of Structure of Dislocation on Ground of the TFD Model,Progress in Natural Science,200111(9)

40程開甲、程漱玉,納米管形成與內(nèi)應(yīng)力,自然科學(xué)進(jìn)展,2003,13(1)。

41程開甲、程漱玉,復(fù)合薄膜的異常大電容,自然科學(xué)進(jìn)展,2005,15(6)。

42程開甲、程漱玉,基于電子理論的斷裂機(jī)理新?lián)],自然科學(xué)進(jìn)展,2006,15(12)。

43Cheng Kaijia,Cheng ShuYu,On possibility of Superconductivity in This Filos,稀有金屬材料科學(xué)與工程,2008。