物理群星
钱三强 肖像

图：摄影者不详，1930–1940 年代（公有领域，PD-China，维基共享资源）

钱三强

Qian Sanqiang (Tsien San-Tsiang)

1913–1992 · 生于中国浙江绍兴 · 中国

原子与核物理

约里奥-居里夫妇的中国学生；1946 年在巴黎从一张别人没解释的照片里看出铀核会裂成三块，与何泽慧等人用照相乳胶测出三分裂与四分裂；回国后组建中国的原子能研究所

「中国原子弹研制成功决不是哪几个人的功劳，更不是我钱三强一个人的功劳，而是集体智慧的结晶。」

—— 钱三强谈「中国原子弹之父」一说，转引自黄庆桥《谁是「中国原子弹之父」？》，澎湃新闻 2016 年 1 月 7 日

1946 年 7 月，剑桥开了一次基本粒子与低温物理的国际会议。卡文迪什实验室的格林（L. L. Green）和利夫西（D. L. Livesey）放了一张照片：照相乳胶里，一次铀核裂变的两条粗径迹旁边，还拖着一条细长的、像 α 粒子的径迹。他们没有解释。据钱三强与合作者第二年发表的长文自述，坐在台下的钱三强想到，这也许是铀核一次裂成了三块；回到巴黎，实验「立即做了，结果是肯定的」。

那一年他 33 岁，在约里奥-居里夫妇的实验室已经待了九年，刚刚和清华同学何泽慧结婚。两年后他们带着半岁的女儿回国，钱三强此后三十年的精力几乎都花在一件事上：让中国有自己的原子能研究所，以及后来的原子弹。

钱玄同的儿子

钱三强 1913 年生于浙江绍兴，父亲是新文化运动中的语言文字学家钱玄同。1932 年他进入清华大学物理系，那时系里有叶企孙、吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧等人；何泽慧与他同届。1936 年毕业后，他到北平研究院物理研究所给严济慈当助手，一年后考取公费留学，去了巴黎。

在居里实验室

1937 年起，他在镭学研究所的居里实验室读博士，导师是居里夫人的女儿伊雷娜·约里奥-居里；伊雷娜的丈夫弗雷德里克在法兰西公学院主持原子核化学实验室，钱三强两边都做工作。1939 年，裂变刚被发现，他与伊雷娜用云室比较铀和钍受中子照射后生成的那种 3.5 小时、性质像镧的放射性产物，两者的 β 谱在误差内相同，说明是同一种裂变产物。

博士论文做的是一个老问题：钋的 α 粒子打进含氢的物质，弹出来的质子按射程分成一群一群。α 粒子正碰质子时，质子最多拿走 α 粒子能量的

4mαmp(mα+mp)2≈0.64,\frac{4 m_\alpha m_p}{(m_\alpha + m_p)^2} \approx 0.64 ,

他按弹性碰撞定律把六个质子群倒推回 α 粒子的六个射程，拿来讨论锂 5 的能级。1940 年他获得法国国家博士学位。欧战爆发，回国的路断了，他留在法国继续做实验。1943 年，他与 Pierre Cüer 发表了用照相乳胶记录电离粒子的方法——三年后找到三分裂，靠的正是这门手艺。

一张照片里的第三条径迹

战后，布里斯托尔的鲍威尔指导伊尔福公司做出了银含量更高的核乳胶，α 粒子在里面留下的径迹几乎是连续的。钱三强的做法很简单：把乳胶板在硝酸铀酰溶液里泡五分钟，晾干，放到慢中子里照射，然后在显微镜下一条一条找裂变径迹。

剑桥会议之后几周，他和两位法国年轻研究者 R. Chastel、L. Vigneron 就找到了一批「三叉」径迹，何泽慧随后加入。1946 年底，《科学院通报》先后刊出两则短讯：一则报告三分裂，一则报告四分裂——后一则的第一作者是何泽慧。

怎么证明那第三条径迹是裂变本身甩出来的碎片，而不是碰巧路过的 α 粒子？他们的办法是称重量。复合核几乎静止，三块碎片的动量之和必须是零：

M1v⃗1+M2v⃗2+M3v⃗3=0.M_1\vec v_1 + M_2\vec v_2 + M_3\vec v_3 = 0 .

每条径迹的长度与夹角都量得出来，射程按玻尔等人整理的射程—速度关系换成速度，再加上质量之和等于 236 这个条件，就能解出第三块的质量。1947 年发表在法国《物理与镭学杂志》的两篇长文给出：第三碎片多数质量小于 10，最可几值约为 5，有一例是 32；它的射程在 2 到 45 厘米空气当量之间，最可几约 28 厘米，方向多半垂直于两块重碎片；三分裂与二分裂之比是 0.003±0.0010.003 \pm 0.001。四分裂只看到两例，频率约万分之二。用快中子照射时，一万多次裂变里一例长射程三分裂都没有。

谁先看见，看见的是什么

这项发现有好几个组几乎同时摸到，各方的说法都写在当年的论文里。

  • 格林与利夫西最先拍到。钱三强组自己的长文写明，灵感来自二人 1946 年 7 月在剑桥放的那张照片，并说较短的那一类伴随径迹也是格林与利夫西最先观察到的，更早还有 Cassels、Dainty、Feather、Green 未发表的符合法测量。二人的结果 1947 年 3 月刊于《自然》。
  • 加拿大的德梅尔（P. Demers） 1946 年 12 月在《物理评论》报告了 6 例伴随裂变的轻粒子，他认为是 α 粒子。
  • 伯克利的法韦尔（G. Farwell）、塞格雷与维冈（C. Wiegand） 1947 年 3 月用符合法得出结论：伴随裂变的第三个粒子是 α 粒子。
  • 钱三强组则主张这是真正的「三分裂」——三块碎片同时分开，第三块质量有一个分布，不一定都是氦。他们在续篇里认为法韦尔等人取的最大射程 23 厘米偏低，据此算出的结论应当修正；同时也承认，在「三分裂」与「裂变后再发射一个 α 粒子」两种解释之间，「按各位作者的偏好，仍有细微差别」。

后来的测量站在中间：据 2024 年一篇综述性论文的引言，三分裂约每三四百次二分裂出现一次，第三个粒子约九成是 α 粒子，「三分裂」这个名称沿用至今。至于那两例四块重碎片的四分裂，后来是否得到证实，本页没有查到可靠的一手结论，暂不下断语。

1946 年，法国科学院授予钱三强德帕维尔奖；1947 年他升任法国国家科学研究中心的研究导师。

回国

1947 年 2 月，钱三强写信给清华校长梅贻琦，提议在北平建一个原子核物理研究中心，估计仪器要五万美元左右。1948 年 5 月，他与何泽慧带着女儿从马赛上船，6 月 10 日抵上海，8 月到北平，发现原来的计划已经搁浅。

1949 年 3 月，他随代表团赴巴黎出席世界和平大会，经周恩来批准动用五万美元外汇，托约里奥等人代购仪器与资料。据清华校友总会的文章，他后来回忆那批美元「散发出一股霉味，显然是刚从潮湿的库洞中取出来的」。

原子能研究所

1950 年中国科学院成立近代物理研究所，钱三强任副所长，次年接任所长；王淦昌就是应他之邀到北京的。1955 年 1 月 15 日，他与地质学家李四光、刘杰一起，在中南海向毛泽东等人汇报铀矿与原子能的基本情况，中共中央当天作出发展原子能事业的决定。

1958 年，苏联援建的重水反应堆和回旋加速器在北京落成，研究所改称原子能研究所，他以第二机械工业部副部长兼所长主持其事。同年他推荐邓稼先转入原子弹理论设计，其后又推荐朱光亚、王淦昌、彭桓武等人进入核武器研制一线。1964 年 10 月 16 日中国第一颗原子弹爆炸，那天正是他 51 岁的生日。

「中国原子弹之父」

这个称号的来历与争议，上海交通大学的科学史学者黄庆桥 2016 年有一篇梳理：

  • 1965 年 7 月，法国《科学与生活》杂志撰文，称钱三强「才真正是中国原子弹之父」。据黄庆桥梳理，1999 年 8 月《人民日报》也用了这一称呼。
  • 钱三强本人一直反对，说原子弹的成功「是集体智慧的结晶」。黄庆桥认为这个称号给他带来的主要是麻烦：先被指「争功」，「文化大革命」中又成了批判他的罪状之一。
  • 张开善 2006 年在《中共党史资料》撰文（据黄庆桥转引）认为，钱三强从事的是高层组织管理，「未能主持、参与中国第一颗原子弹的研制」，原子弹之父应是一个科学家群体。黄庆桥认为这一判断「有违历史事实，值得商榷」，但也不主张给出「非此即彼的简单答案」。
  • 杨振宁 1993 年的文章把邓稼先与奥本海默相提并论，同时写道：当初选聘他们的人，钱三强和格罗夫斯，「可谓真正有知人之明」。

晚年

「文化大革命」中，他被当作「反动学术权威」批判，1969 年与何泽慧一起下放到陕西合阳的五七干校劳动。关于他受审查的原因，英文维基百科引述的说法是与他 1946 年随国民政府代表团出席联合国教科文组织会议有关，本页没有查到一手材料，仅作记录。1978 年起他任中国科学院副院长。

1992 年 6 月 28 日，钱三强在北京逝世。1999 年，他是获「两弹一星」功勋奖章的 23 位科学家之一（追授）。

代表方程

铀核三分裂

n+235U→236U∗→A1+A2+A3n + {}^{235}\mathrm{U} \to {}^{236}\mathrm{U}^{*} \to A_1 + A_2 + A_3

铀 235 吞下一个慢中子，成了激发的铀 236，通常裂成两块，偶尔裂成三块——两块重碎片之外，还甩出一个轻的第三碎片。1947 年的长文给出三分裂与二分裂之比 0.003±0.0010.003 \pm 0.001；今天的测量是每三四百次裂变一次，第三碎片约九成是 α 粒子

用动量守恒称出第三碎片

M1v⃗1+M2v⃗2+M3v⃗3=0M_1\vec v_1 + M_2\vec v_2 + M_3\vec v_3 = 0

复合核几乎是静止的，所以三块碎片的动量加起来是零。乳胶里量得出每条径迹的长度和彼此的夹角，射程再按射程—速度关系换成速度，加上三块质量之和等于 236，就能解出第三块有多重。他们算出多数在 4 到 7 之间，有一例是 32

α 粒子正碰质子

Ep,max⁡=4mαmp(mα+mp)2 Eα≈0.64 EαE_{p,\max} = \frac{4 m_\alpha m_p}{(m_\alpha + m_p)^2}\,E_\alpha \approx 0.64\,E_\alpha

这是他博士论文的出发点。钋的 α 粒子打进含氢的物质，把质子弹出来；正碰时质子最多拿走 α 粒子能量的 64%。按弹性碰撞定律把质子的「群」倒推回 α 粒子的射程，得到六个值，据此讨论锂 5 的能级

出处

正文所据的原始文献与可靠二手材料。带链接的可直接查看原文。

  1. 1.Tsien San-Tsiang、Ho Zah-Wei、R. Chastel、L. Vigneron《Nouveaux modes de fission de l'uranium. Tripartition et quadripartition》，Journal de Physique et le Radium 8, 165–178（1947）
  2. 2.同上（续篇），Journal de Physique et le Radium 8, 200–211（1947）——第五节逐项比较各组结果
  3. 3.Tsien San-Tsiang、Ho Zah-Wei、R. Chastel、L. Vigneron《On the New Fission Processes of Uranium Nuclei》，Physical Review 71, 382–383（1947）
  4. 4.Tsien San-Tsiang、Ho Zah-Wei、L. Vigneron、R. Chastel《Ternary and Quaternary Fission of Uranium Nuclei》，Nature 159, 773–774（1947）
  5. 5.Tsien San-Tsiang《On the Tripartition of Heavy Elements》，Physical Review 72, 1257–1258（1947）
  6. 6.L. L. Green、D. L. Livesey《Emission of Light Charged Particles in the Fission of Uranium》，Nature 159, 332–333（1947）
  7. 7.G. Farwell、E. Segrè、C. Wiegand《Long Range Alpha-Particles Emitted in Connection with Fission. Preliminary Report》，Physical Review 71, 327–330（1947）
  8. 8.P. Demers《Pairs of Fission Fragments from U²³⁵》，Physical Review 70, 974–975（1946）
  9. 9.Irène Curie、Tsien San-Tsiang《Comparaison du rayonnement des isotopes radioactifs des terres rares formés dans l'uranium et le thorium》，Journal de Physique et le Radium 10, 495（1939）
  10. 10.Tsien San-Tsiang《Les groupes de protons émis lors du bombardement des substances hydrogénées par les rayons α du polonium》，Journal de Physique et le Radium 1, 1–11（1940）
  11. 11.J. Khuyagbaatar《Ternary fission with the emission of long-range α particles in fission of the heaviest nuclei》，Physical Review C 110, 014311（2024）——引言中的三分裂频率与 α 占比
  12. 12.黄涛《钱三强：我国原子能科学事业的创始人》，《学习时报》2022 年 6 月 29 日（中国科学院网站转载）
  13. 13.孟宇《怀科学报国志 干惊天动地事》，《科技日报》2023 年 10 月 16 日（中国科学院网站转载）
  14. 14.《钱三强和早期中国原子能科学》，清华校友总会网站——1947–1949 年与梅贻琦的通信、回国日期与五万美元外汇
  15. 15.黄庆桥《谁是「中国原子弹之父」？》，澎湃新闻·私家历史，2016 年 1 月 7 日