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郭永怀:不平凡的华章

郭永怀,1909年4月4日出生,山东省荣成市滕家镇人。中共党员。著名力学家、应用数学家、空气动力学家,中国科学院学部委员(中国科学院院士),中国近代力学事业奠基人之一。1935年毕业于北京大学物理系。1940年出国留学,1945年获美国加州理工学院博士学位。长期从事航空工程研究,发现了上临界马赫数,发展了奇异摄动理论中的变形坐标法,即国际上公认的PLK方法,倡导高速空气动力学、电磁流体力学和爆炸力学等新兴学科的研究。1956年回国,担负国防科学研究的业务领导工作,为发展我国核弹、导弹和人造卫星事业作出了杰出的贡献。1968年12月5日因飞机失事不幸牺牲。2018年7月,国际小行星中心正式向国际社会发布公告,把编号为212796号的小行星永久命名为“郭永怀星”。


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郭永怀一家三口其乐融融


寒门才子

郭永怀出生在山东省荣成市滕家镇一个农民家庭,上有三个哥,他是家中的第四个儿子。郭永怀从小就表现出极高的聪明才智,虽然家境不是很富裕,但父母为了培养他,10岁那年送进本家叔叔所办的学堂读书习文。17岁时,郭永怀以优异成绩考入青岛大学附属中学,成为十里八乡第一个公费中学生。20岁那年,郭永怀又考取了南开大学预科理工班,经过两年的刻苦学习,1931年7月预科班毕业后直接转入本科学习。这时,郭永怀对光学特别感兴趣,选择了物理学专业。由于他勤奋好学,成绩在班里总是名列前茅,因此得到当时国内知名教授顾静徽的赏识。两年后,顾静徽教授又把他推荐到北京大学光学专家饶毓泰教授门下继续深造。郭永怀参加了北京大学的入学考试,如愿以偿地进入到北大物理系学习。毕业后留校当助教兼做研究工作。曾经和吴大猷等一起研究过拉曼效应。

抗日战争全面爆发后,北京大学停课,郭永怀回到家乡威海中学任教。不久威海沦陷日寇之手,他又辗转跋涉到昆明西南联大工作,跟随周培源先生学习流体力学,研究湍流理论。在他的勤奋努力和顾静徽、饶毓泰、周培源等教授的精心锤炼下,郭永怀已具备了坚实的数学物理基础。在求学和工作的历程中,他目睹了日寇对中国的野蛮侵略,品尝了颠沛流离、无家可归的心酸,从此立下了科学救国的志向。

1938年夏,中英庚子赔款基金会留学委员会举行第七届留学生招生考试,在3000多名的参考生中,郭永怀与钱伟长、林家翘三人取得了5门课350分的相同高分数,原本只招一名的力学专业,结果这一年破格把三人同时录取。

很快,郭永怀和钱伟长等人的出国签证和船票办下来了,他们准备一起乘坐英国轮船出国留学。这时,英国对这些留学生提出了一个屈辱的要求:“起航前,允许在日本横滨停船三日,上岸游览”。他们的护照居然还有日本国的签证。

此时,中国人民正与日本侵略者浴血奋战,身为中国学子,又怎么能去日本游玩?郭永怀当即向英方提出更换护照的要求,但遭到英方蛮横拒绝,不仅不同意更改护照,还说:“如果你们铁心要换护照,就别去留学了。”郭永怀听后勃然大怒,愤怒地撕毁了手中的护照,掷地有声地说道:“不出国就不出国,中国人要有自己的骨气!”

在他的带领下,大家纷纷下船,以示抗议。

后来经过调解,几经周折后,郭永怀等人才踏上远渡重洋求学的征程。


名扬世界

1940年8月,郭永怀一行来到加拿大多伦多大学应用数学系学习。仅仅学了半年多的时间,郭永怀就发表了著名的《可压缩粘性流体在直管中的流动》论文,获得了硕士学位,一时声名鹊起。第二年,郭永怀又转到当时国际上著名的空气动力学研究中心——美国加利福尼亚州立理工学院研究可压缩流体力学,和先期出国的钱学森一起成为世界气体力学大师冯·卡门的弟子。在这里,他与师兄钱学森结下了深厚的情谊,成为了有着共同理想、学术上相互交流和促进的知己。学习之余,钱学森总是开着车,拉着这个颇有几分书呆子气的师弟兜兜风,顺便交流学习体会,畅谈今后的理想。

1945年,郭永怀出色地完成了有关“跨声速流不连续解”的毕业论文,获得博士学位。随后,经钱学森推荐,郭永怀来到了康奈尔大学任教。


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1940年在去加拿大留学的邮轮上留影


当时,人类虽已实现了飞行的梦想,但飞机的飞行速度并不理想,声障是提高飞机飞行速度的一大难关。于是,两人一起共同研究“跨声速飞行障碍”课题。经过不断努力拼搏,不久,他们就合作提出了“上临界马赫数”概念,并得到了实验证实,为解决跨声速飞行问题奠定了坚实的理论基础。他们的这一研究成果震惊了世界,为国际航空的发展迈出了里程碑式的一步。郭永怀的声名由此大振,成了当时炙手可热的科学家,受到美国高校和科技学会的追捧,不仅应聘参加了美国数学学会,还被加州理工学院特聘为研究员。这一年,郭永怀37岁,钱学森35岁。

1946年秋,冯·卡门的大弟子威廉·西尔斯教授在美国康奈尔大学航空科学部的基础上创办了航空工程研究生院,邀请郭永怀前去任教。郭永怀在这里没有停止科研的脚步,他一边教学一边潜心研究跨声速气体动力学。功夫不负有心人,1949年,郭永怀在这一领域又取得重大突破,探索出了一种计算简便、实用性强的数学方法——“奇异摄动理论”,解决了跨声速气体动力学中的计算难题,并在许多学科中得到了广泛的应用。钱学森将郭永怀研究的方法称为PLK法。

郭永怀凭借“上临界马赫数”和“奇异摄动理论PLK法”这两项在跨声速流与应用数学方面所取得的重大成就,使他名声再次提振,成为康乃尔大学航空工程研究生院的三个著名攻关课题主持人(即西尔斯、郭永怀、康脱洛维茨)之一。除此之外,他还发表了《弱激波从沿平板的边界层的反射》《关于中等雷诺数下不可压缩粘性流体绕平板的流动》等科学论文。郭永怀的研究成果对于美国航空航天事业发展作出了巨大贡献,使得他得以跻身当时人才济济的美国物理界前沿。

此间,除了事业上的成就,郭永怀也迎娶了心爱的妻子——康奈尔大学中文讲师李佩。


执意回国

1949年10月1日,中华人民共和国成立的消息传到大洋彼岸,康奈尔大学的中国留学生们无不欢欣鼓舞,他们聚集在一起,兴奋地谈论着新中国成立的喜讯,商议如何早日回国的服务的打算。郭永怀更是欣喜若狂,恨不得立刻飞回祖国母亲的怀抱。然而,郭永怀、钱学森等人在学术上的突出成就引起了美国当局的高度警觉,当局一方面极力拉拢,又是以高薪诱惑,又是动员他们加入美国国籍;另一方面提高对他们的监视力度,设下禁令不许他们离开美国。当时,英国著名学者莱特尔力教授邀请郭永怀前去讲学,郭永怀认为这是一个绕道回国的好机会,但在美国移民局的阻挠下,郭永怀的赴英签证被取消,计划未能实现。


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李佩与郭永怀的结婚照


郭永怀的师兄钱学森早在新中国建立的第二年,就将行李以及800公斤重的书籍、笔记本装上即将开往香港的美国“威尔逊总统号”海轮,随即准备全家乘坐加拿大太平洋公司的飞机回国。然而,他同样遭到美国政府的强力阻拦,不但非法扣留了钱学森的行李和书籍,还无端地怀疑他是共产党将其逮捕,关押在特米那岛上的拘留所进行残酷地折磨。由于钱学森的抗议和美国友人的帮助,移民局不得不将其释放,但仍然对他进行监视。

美国当局的蛮横阻挡并没有锁住爱国学子的归国之心,郭永怀和钱学森的归国之路虽然受阻,他们始终心系祖国,一边继续研究,一边在焦急中等待时机。

直到1953年8月,中美继签定朝鲜停战协定后在日内瓦举行大使级会谈,经过中国政府的努力,美国政府才被迫取消中国学者出境的禁令,但仍以“维护国家安全”为由,对有重大成就的人设置种种障碍。

1954年,中美第三次会谈,中方再次要求美国停止扣压中国留美人员,周恩来总理更是不断地进行运作,甚至释放了11名在朝鲜战争中俘获的飞行员,美国才同意让钱学森回国。

1955年10月8日,钱学森历尽周折,终于先一步回到了祖国的怀抱,这让郭永怀兴奋不已,他对夫人说:“我回国也为期不远了,我到美国来就是为了我的祖国。”

钱学森回国后,受到党中央的高度重视,很快就由他负责成立了中国力学研究所并担任所长。钱学森立即致信郭永怀,详细介绍国内的情况,希望他多带些人早日回国。同时向周恩来建议,继续向美国施加压力,让郭永怀等人尽快回国。这时,美国康乃尔大学为了挽留郭永怀,提出让他破例参与机密项目。退守台湾的蒋介石也派人致信聘请郭永怀,希望他到台湾去工作。但都遭到郭永怀的拒绝。

在中国政府外交压力下,不久,美国政府解除了对郭永怀的禁令。郭永怀得知这一消息高兴坏了,立即和妻子李佩筹划回国的计划。美国的许多朋友得知郭永怀要回国,来劝他说:“美国环境更好,为了自己,为了孩子也应该留在美国”。甚至有人问他:“为什么总是挂记着那个贫穷的家园呢?”郭永怀气愤地回答道:“家穷国贫,只能说是做儿子的不争气。无论什么时候,我都不会放弃我的国家。”在他心里,只有故乡,才是他要扎根的地方;只有祖国,才能让他甘心驱使。


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1956年,郭永怀夫妇在回国的游轮上


1956年9月,郭永怀回国的行程已定。临行前,他做了一件惊人的举动,当着康乃尔大学师生的面,将自己没有公开发表的所有手稿,一叠一叠地全都烧掉了。他是担心美国当局虽已经取消中国学子出境禁令,但会强行没收他们的资料,才这么做的。这都是他十多年来的心血,是他的第二生命。郭永怀义无反顾,只是为了减少回国的阻力。


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1958年,郭永怀在指导学生


他一边烧,一边流着泪。夫人李佩十分惋惜地劝他不要烧了。郭永怀说:“没关系,知识都在我的脑袋中,他们拿不走。”


勇担重任

1956年11月,郭永怀携全家终于回到了阔别16年的祖国,党和政府及科技界对郭永怀的归来表示热烈的欢迎。毛泽东主席和周恩来总理亲自接见他和家人。当周恩来问郭永怀有什么要求时,他只说了一句话:“我想尽快投入工作。”

中国科学院安排郭永怀在中国科学院力学研究所工作,任副所长,与他的老搭档、师兄钱学森一起并肩战斗。

新中国成立之初百废待兴,刚组建不久的力学研究所也是一片空白,人才、学科、技术、设备都很奇缺,郭永怀和钱学森、钱伟长等人一起,全力以赴地投入到高超空气动力学、爆炸力学、电磁流体力学、飞行力学、固体力学等研究和指导工作之中。郭永怀还把自己从美国带来的所有书籍、资料都拿出来给了力学所,就连他视为宝贝的手摇杆计算机也带到所里,家中的冰箱等电器也都搬到单位,力学所已经成为郭永怀回国后的第二个家。

1957年,郭永怀荣幸的被选聘为中国科学院学部委员(院士)。就在这时期,美苏的核军备竞赛愈演愈烈,紧张的国际形势与来自大国的核威胁,使得新中国亟待发展自己的国防工业。党中央及时做出了发展导弹、核弹和人造卫星的“两弹一星”战略决策。随后便成立了第二机械工业部第九研究所(后改为第九院),专门负责核武器的研制工作,郭永怀任第九所副所长(副院长)。

与此同时,在1957年10月15日中苏签订的《国防新技术协定》中,苏联也明确承诺向中国提供原子弹教学模型和图纸资料。

然而,制造导弹、火箭、人造卫星等,必需要有大型高超声速的风洞做试验,这对于当时经济基础薄弱的新中国来说,要建造像发达国家那样高超声速风洞是非常困难的,仅电力的短缺问题就是最大的拦路虎。这时,郭永怀提出了大胆的建议,组织研制激波风洞。

很快,就在郭永怀的领导和指挥下,中国科学院力学所率先成立激波管研究组,筹备建设激波风洞。在经历了一次次挫折与失败,攻克了一个个世界难题之后,正当中国研制的导弹、火箭、人造卫星等重点型号飞行器陆续进入攻关阶段,亟须大型风洞的检验之时,中国第一座大型高超声速风洞——JF8激波风洞研制成功了,为各种试验发挥了极其重要的作用。

科学的道路从来就不是一帆风顺的。就在中国的“两弹一星”计划刚刚开始之际,1959年6月,苏联方面突然致函中共中央,拒绝向中国提供原子弹的数学模型和技术资料。1960年7月,苏联政府又照会中国政府,决定撤走在华的核工业系统全部专家,随后又停止供应一切技术设备和资料。苏联单方面撕毁协定和合同,给刚刚起步的中国核工业带来了意想不到的困难。


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1960年1月13日,郭永怀(左二)与钱学森(左一)等科学家一起研究教学工作


中国没有因此而停止核武器的研究,郭永怀临危受命,他与王淦昌、彭桓武一起责无旁贷地担负起了这一历史重任,形成了中国核武器研究最初的“三大支柱”。

郭永怀负责力学和工程方面的领导工作。当时是一无图纸、二无资料,但必须迅速掌握原子弹的构造原理,才能开展原子弹的理论探索和研制工作。为了科技攻关,九院专门成立了四个尖端技术委员会,郭永怀领导场外试验委员会。场外试验任务涉及到结构设计、强度计算、环境试验和进行核武器研制的实验及武器化等。郭永怀一边为科研人员传授爆炸力学和弹头设计的基本理论,一边致力于结构强度、振动和冲击等方面的研究,同时为加快建立自己的实验室,组织开展一系列的前期试验殚精竭力。

就在任务最艰难、最考验人的意志和忠诚的关键时刻,1961年7月,郭永怀光荣地加入了中国共产党。他热情更高、干劲更足,浑身迸发出从未有过的激情。

在郭永怀的倡议和积极指导下,中国第一个有关爆炸力学的科学很快制定出台,从而引导力学走上了与核武器试验相结合的道路。同时,郭永怀还负责指导反潜核武器的水中爆炸力学和水洞力学等相关技术的研究工作。此外,在潜地导弹、地对空导弹、氢氧火箭发动机和反导弹系统的研究试验方面,郭永怀也倾注了大量心血,作出了巨大贡献。

在对核装置引爆方式的采用上,郭永怀提出了“争取高的,准备低的,以先进的内瀑法为主攻研究方向”的思路。在确立核武器装置的结构设计,郭永怀又提出了“两路并进,最后择优”的办法,为第一颗原子弹爆炸确定了最佳方案,对一些关键问题的解决起了决定性的作用。这一方案不仅为第一颗原子弹研制投爆所采用,而且为整个第一代核武器的研制投爆所沿用。

1963年初,为了加快核武器的研制步伐,党中央决定核武器研发人员迁往青海研制基地。这里是荒凉的无人区,西北气候变化无常,冬季更是寒气逼人,最低气温零下30多度,生存环境极其恶劣。郭永怀与其他科研人员一起喝碱水、住帐篷、睡铁床。这些都丝毫不影响郭永怀干劲和热情。打从离开美国的那一刻起,他便做好了吃苦的准备,为了国家,别说吃苦,就是流血牺牲,他也在所不惜。

在整个庞大的系统工程中,郭永怀主要指导原子弹弹体设计和引爆方式等一系列空气动力学问题。他和战友们经过最后阶段的攻坚克难,1964年10月16日下午3时,在新疆罗布泊上空,一团蘑菇云伴随惊天动地的巨响而起,中国第一颗原子弹爆炸成功。

1965年9月,中国第一颗人造卫星的研制工作再次启动,郭永怀受命参与“东方红”卫星本体及返回卫星回地研究的组织领导工作。同时,“东风导弹”和氢弹的研制也在紧锣密鼓地进行。郭永怀不得不辗转奔波于新疆罗布泊核试验基地和甘肃酒泉卫星基地指挥工作、解决难题。

就在中国第一颗原子弹爆炸成功仅仅两年后的1966年10月27日,中国第一枚装有核导弹头的“东风二号甲”核导弹又在甘肃酒泉基地点火升空。原子弹与导弹“两弹”结合飞行试验获得圆满成功,标志着中国从此有了可用于实战的核导弹。

在两弹结合成功后不到一年的1967年6月17日,中国第一颗氢弹也空爆试验成功,它的威力达到了中国第一颗原子弹的150余倍。当第一颗氢弹成功炸响之时,马不停蹄地奔忙了七八年的郭永怀在疲乏与激动中当场晕倒在地。


巨星陨落

郭永怀生活朴实,工作严谨细致,始终有股使不完的劲,工作中做的多说的少,凡事喜欢亲力亲为。在基地里总能看到他忙碌的身影,做实验亲自拌料、亲自整理数据和资料,经常在高辐射一线没日没夜地奋战。

1968年10月3日,郭永怀又一次来到青海试验基地,为导弹热核武器的发射以及从事试验前的准备工作。他在基地整整呆了两个多月,在12月4日的试验中,他发现了一个重要线索,试验取得突破性进展,他兴奋不已,急着要赶回北京,参加第二天早晨的会议。他带着警卫匆匆地从青海基地赶到兰州,在兰州换乘飞机的间隙里,还认真听取了课题组人员的情况汇报。当夜幕降临的时候,郭永怀拖着疲惫的身体登上了飞往北京的飞机。


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郭永怀与郑哲敏亲切交谈


5日凌晨,他所乘坐的飞机飞临北京机场,在飞机降落距地面约400米时,突然失去平衡,坠毁在1公里以外的玉米地里。飞机腾起一团火球,机舱里顿时弥漫着燃烧的烈火。生死关头,郭永怀想到的不是自己的生命,而是他随身携带的皮包中看得比生命还重要的导弹热核武器试验数据资料。他一把拉过警卫员,毫不犹豫将皮包夹在两人胸前,两双手臂紧紧地抱在一起,任凭烈火在周身燃烧……

当人们清理飞机残骸时,吃惊地发现郭永怀与警卫员的遗体还紧紧抱在一起。两具烧焦的遗体被艰难地分开后,郭永怀生前从不离手的那只公文包还紧贴在他们两人胸前,而公文包里的绝密资料竟然完好无损。是他用生命和肉体完成了最后的守护。

1968年12月25日,中共中央授予郭永怀革命烈士称号。1968年12月27日,也就是郭永怀牺牲后的第22天,依据那份在飞机失事中保护下来的最新数据,中国又一种核武器试验成功,郭永怀为之付出生命的梦想终于实现。在他牺牲不到两年的1970年4月24日,我国第一颗人造卫星发射成功。

郭永怀,一生投身科学事业的他,曾经三度转换专业。少年时,他从心爱的光学转向航空救国;回国时,他从抽象的理论转向实用性研究;回国后,他又从航空学转向核武器研制。每当个人兴趣与国家需要发生矛盾时,他总是坚定地选择急国家之所急的艰辛道路。

1999年,国家授予一批科学家“两弹一星”元勋称号。在23位功勋科学家中,郭永怀是唯一一位牺牲工作岗位上的革命烈士。为了实现科技救国的使命,郭永怀潜心研究、攻坚克难、奋勇担当,甚至为此付出了宝贵的生命,生而无私,死而无畏,他用忠诚与坚守书写出了不平凡的华章。

(赵真燕:军事科学院军队政治工作研究院解放军党史军史研究中心)