苏联科学院院长阿纳托里 · 彼得罗维奇 · 阿列克山德洛夫(A. P. Alexandrov)院士对直接影响科学技术变革的最重要的分支已经做出了重大的贡献。战争年代发展了一个使船舶免遭磁性水雷攻击的系统,在我们这代创建了核动力的破冰船队,研制了用于核电站的高功率和高效率的核反应堆,规划了原子能和平利用的宏伟蓝图,这些都是科学上的重大成就。所有这一切和许多其他工作都与阿列克山德洛夫的名字紧紧地连在一起。这些成就也成为他科学生涯的里程碑。即使其中单独一项也足够占据一个科学家创造的一生,何况很难找出这些科学研究领域之间直接和内在的联系。
一个人的一生,包括科学家的一生好像一条小溪,几乎不可能分割成分开的阶段,因为每一个人都属于他那个时代和他的祖国。假如一个人的生命能成\他的祖国伟大和永存生命的一部分,那将是最大的幸福。
成就的顶峰
1941年6月22日纳粹德国开始向苏联进攻,从此人类历史上最残酷的战争开始了。在最初的日子里,保护战列舰Marat号免遭水雷攻击的工作在克伦斯塔正临近完成。根据W41年6月28日下达的命令,苏联海军和在海洋、河流通行的船只一律装备列宁格勒物理一工程研究所设计的防御水雷的器件。
这项工作是列宁格勒理工研究所的科学家和造船工程师共同完成的。阿列克山德洛夫在研制对抗水雷的磁性防御系统起了领导的作用。早在战前这项工作就开始了,他亲自参加了在北海、波罗的海和黑海舰队的船上安装这种器件的工作。应当感谢这项科学成就,苏联海军实际上没有遭受磁性水雷攻击,数千人的生命以及船只和原料得救了。应当说在那个时代水路对国家的经济尤为重要,因为许多极其重要的货物是沿着海洋和河流输送的。
1957年12月5日世界上第一艘核动力破冰船,“列宁”号在列宁格勒的阿德米拉基船厂下水。1959年12月它转到苏联海洋船队进行试运行。应当指出的,虽然1945年5月二次大战刚刚临近结束,但是1954年6月世界上第一个核电站就在奥柏宁斯克运转,当时那还是个靠近莫斯科的无名小城镇,在I. V. 库尔恰托夫领导下苏联科学家,设计师和专家们所取得的这项成就向人类表明,难以对付的原子核动力能够用于和平建设的目的。在那么短的时间里,把这样宏伟的工程计划变成现实,使全世界感到震惊。
仅仅三年后,一个核反应堆装在海上航行的船上。阿列克山德洛夫开创和领导了用于船上的核反应堆的设计和建造方面最复杂的科学和工程问题的解决。当时他是库尔恰托夫领导的原子能研究所的副所长。
这种创造性的科学努力的结果是建立了一支核动力的破冰船队。船队的第一艘“列宁”号在北极最艰难的坚冰和气候条件下使用期间向全世界表明:怎样把原子能用于崇高的和平目的。由于原子破冰船无需填加燃料,可以在海上单独航行,从而开创了不寻常的机会去开发苏联北极地带的资源,发展苏联北极东部地区,那里没有火车,并且河流每年冰封好几个月。
从此,开始了一个造船业和航海业的新时代。十八年后核动力破冰船Arktika号(现易名为Brezhnev)开始了它的处女航,这也是阿列克山德洛夫脑力劳动的产物。1977年Arktika号为载着国民经济非常重要的货物的船队开道,穿过了冰封的喀拉海到达了叶玛尔 · 彼明苏拉,在航海季节开始前三个月送去了建筑材料和燃料。1977年8月17日Arktika号靠自己的力气到达了地球的北极,谱写了北极航海史的第一页。一个画有苏联国徽,记载船的名字和到达北极日期的纪念匾装在水面船上,放下海,以纪念这次航行。
目前,正用第三艘原子破冰船Sibir号冲破北极的坚冰。第四艘原子破冰船Rossiya号正在建造中。现在苏联这些核动力破冰船保证了一年四季的航行。在漫长的北极冬季,这些破冰船护航载着货物的船队到达从莫曼斯克到海参崴的所有城市和乡村。
1964年9月新瓦洛尼兹核动力工厂第一个210兆瓦的发电设备投入运转,并向邻近大的工业企业供电,在当时这是世界上独一无二的。苏联首次用普通水作为慢化剂和冷却剂的WER动力反应堆证明了它对科学和技术所起的作用和设计特性是多么合理。阿列克山德洛夫和库尔恰托夫一起发明了这种水冷反应堆。
在库尔恰托夫离开人世之后,阿列克山德洛夫院士成为原子能研究工作的领导人。随后在这方再的工作进入了一个新阶段,创造了新的一代反应堆,VVER—440。这种类型的反应堆为苏联建造第一批大型商用核动力工厂奠定了基础,它比苏联欧洲部分烧普通燃料的热电站更有竞争力。这种反应堆是可靠的,安全的,并且操作简单,因此广泛用于其他国家。目前东德、保加利亚、芬兰、捷克斯洛伐克、匈牙利和其他国家新的核动力工厂都采用这种反应堆。
阿列克山德洛夫积极参加苏联原子能和平利用规划的制定。现在这一规划已结满硕果。例如,1974年12月1日著名的列宁格勒核电站第一单元达到它的1000兆瓦的发电量,所使用的坠道型反应堆在当时世界上还是首创。靠沸水冷却的RMBK高功率坠道反应堆在核动力工程方面是一种新的突破。近五年间列宁格勒电站的发电总量已达到400万千瓦。阿列克山德洛夫主管了RMBK反应堆的设计。他也领导了另外一些新一代核电站的设计工作。苏联核电站总的发电量已达到18,000兆瓦,预计到1985年建成大型的核电站之后,将使总的发电量增加三倍。
让我们从高处返回来看一看阿列克山德洛夫走过的科学道路中最艰难的阶段,以及描绘出在科学上留下闪光足迹的先驱们是如何从事科学工作的。这是很有价值的。
名师出高徒
阿列克山德洛夫属于约飞院士创建的列宁格勒理工研究所受到训练的著名而出色的科学家行列。约飞作为世界上闻名的科学家从苏维埃政府刚刚诞生起就积极投身于社会主义建设,1918年春天国内战争爆发了,当时国民经济处于一片混乱之中。正是那个时候,理工研究所,苏联物理学家的摇篮在列宁的积极支持下在彼得堡(现名列宁格勒)诞生了。
在那个时代,“理工研究所”的名字是十分醒目的。当时所谓的纯科学比应用科学涉及的领域还宽,只有工艺学才叫应用科学。然而当时约飞及时提出科学应走在工程前面的重要观点,这就强调了没有科学的国家不能发展工程。
当时阿列克山德洛夫在基辅工作。那里已经形成了一个年青的科学家小组,他们从事着X-射线对电介质作用的研究工作,那是物理学的一个新领域。约飞非常关心这个朝气蓬勃的科学组,他先派谢米诺夫(后来发展了核链式反应理论荣获诺贝尔奖金——译注),后来派弗莱克尔,随后库尔恰托夫也到了那里。他鼓励年青的科学家去奥德萨参加物理学代表大会,并报告自己的工作。
后来在约飞的提议下,这个小组迁到了列宁格勒,1930年秋季阿列克山德洛夫开始在理工研究所工作。那里有一个十分良好的科学研究环境,约飞对年青的科学家给以特殊的支持,研究人员之间的关系非常友好。没有一个人担心闯入任何一个实验室请教问题会受到冷遇。每个人都受到良好的训练。约飞是具有超人素质的科学家,他是当时世界上最杰出的物理学家之一。
这段简短的往事的回忆有助于我们认识阿列克山德洛夫科研风格的形成和加深我们理解名师出高徒的真谛。那里紧张的科研生活和周围老一代导师的影响有助于他后来工作作风的形成和把他铸造成一个其正的科学家。
他与库尔恰托夫和塔姆一起创建了苏联第一个分子生物学分部。在那里生物学家,物理学家和辐射化学家一道工作。在那个艰苦的岁月增设一个新的科学分支和得到最新的研究设备可不那么简单,后来这个分部发展成专门的研究所。
现在苏联有12个生物物理和生物化学中心,但是分子生物学的发展仍然是他关心的重要方向。他长久以来对微生物学有兴趣,这门学科在苏联已发展到相当高的水平,并在农业方面得到了有益的应用。他另外的兴趣就是基因工程和生命物质的化学和物理学,现在一个跨部门的分子生物学和遗传学科学委员会正在苏联科学院和国家科学技术委员会领导下工作,他经常关心这方面的进展。
还应提一下聚合物革命。这曾是五十到六十年代我们生活中的一部分,聚合物已经成为家庭的用语。尽管战前聚合物的研究工作就开始了,但是现在已没有多少人记得了,准确地说这一工作是在理工研究所开始的,那里不仅是半导体,也是聚合物的诞生地。
早在三十至四十年代,阿列克山德洛夫与柯别克(现在苏联科学院通讯院士)和其他研究人员一起把他们的注意力从电介质转向了聚合物化学和物理李研究。甚至在那个年代就把希望寄托于化学合成来制备具有不寻常性质的化合物,而且认识到这些化合物不单单是纸上谈兵,将来应能实现工业化生产。严肃而朴实的实验在实验室开始了。
阿列克山德洛夫和柯别克领导的实验室制备了苯乙烯聚合物,那是一种良好的绝缘材料。现在看来苏联成为全世界第一个生产了合成橡胶的国家决非偶然。当时阿列克山德洛夫把它的注意力转向最有希望的一类聚合物,即现在人们熟知的弹性体,他们把精力集中到改善橡胶的性质。让我们回忆一下这方面的情况,苏联三分之二领土处于冬季寒冷的地区,这种环境使普通橡胶变得十分硬,甚至使用—段时间变脆。制造一种在任何条件都能保持弹性的橡胶是一件十分重要的工作,其科学、经济和战略意义难以估价。
阿列克山德洛夫和柯别克领导的科学家小组首先从理论和实践两方面解决了这个问题,他们同时看到了这种新的生产过程必将带来重要的商业地位。现在苏联已经有许多种耐寒橡胶。
作为苏联科学院院长,苏共中央委员会委员>国务活动家,阿列克山德洛夫把拖的眼光注视着所有的科学领域,并及时把研究所研制的每一件成果引进工业各方面。苏联科学院领导班子通常每周四以综合方法讨论一个重大的问题,除了科学家而外,初长、产业部门研究所和主要企业的领导人也经常列席这些会议。
杰出的贡献
第二次世界大战期间当时阿列克山德洛夫正在列宁格勒理工研究所从事聚合物研究,但是他对复杂的磁学和电学现象的兴趣日益增长,尽管他的实验室从事着完全不同的课题01936年9月一位不寻常的客人,海军工程师A. 卡奇可夫斯基访问了他的实验室,卡奇可夫斯基讲了一段战争的历史:1918年英国在北部狄维纳河已经使用了一种灵巧的武器,磁性水雷封锁年青的苏维埃共和国。这就意味着我们必须考虑对它的防御。他希望科学家能找到一种办法防御这种新的水雷。
随后1936年秋天,阿列克山德洛夫与海军和造船师的联系开始了。这种联系一直继续到战后许多年,并且指导他开创了造船业的新纪元——核动力原子破冰船队。那年秋天他们必须认真解决一个实际问题,然而那个问题是如此的困难,以至于没有几个科学家相信它能成功地得到解决。正如阿列克山德洛夫所说的,他本人通过读了某些历史资料才孕育出良好的思想。十分幸运,他的话被一位退休的海军少将B. 特卡琴科记录在磁带上。1941 ~ 1945年他参加保护海军舰队和船只躲开水雷工作。
1938年5月中旬苏联浅水发射水雷试验成功了。当船只在水雷上面通过时,船上未通电的线圈能触发水雷;而当一个额定电流通过船上的去磁线圈时,这些水雷不会爆炸。在会上,克利洛夫院士认为:“这是一种全新的模型,但是没有人能想到这种方案如何在船上真正的实现。我们过去用眼睛寻找水雷,一旦发现了就操纵罗盘绕过它。你们要做的可不那么容易。”但是阿列克山德洛夫进一步讲了一些成功的实验后,会议批准了他们的方案。
在战争爆发的前一年,初步预测的整体方案开始定型。1941年1月在塞瓦斯特波尔由战列舰、巡洋舰、驱逐舰、扫雷舰和潜水艇参加的试验开始了,也就是各种类型的船都需要试用防御水雷的样机,以便进一步制成产品。这些样机是理工研究所设计的。
1941年5月当战火向苏联国土逼近时,阿列克山德洛夫首当其冲领导了保护船只免遭纳粹德国在宽广的水域布设水雷攻击的工作,他们集中精力提前完成了任务,并且立即与海军军官结合起来一块干。随后战争爆发了,每个科学家,每个苏联公民走向前线保卫自己的祖国。阿列克山德洛夫当时走遍了波罗的海、白令海、黑海和白海。在北部湾建立了一个试验场,所有的船只下水前必须在那里经过去磁才能放行。当时去除船只磁场的Klimar法也用在潜水艇上。战争的第二年,一个英国军事代表团参观了塞瓦斯特波尔,代表团中就有防御水雷的专家。在用线圈去掉船只磁场的研究和实践方面,英国人可是落到了苏联专家的后面。当他们提出要求证明一艘潜水艇如何去掉了磁场时,苏联专家早已完成了这项工作。他们测了潜水艇磁场,并且吃惊地发现俄国人真正掌握了线圈去磁的办法。
阿列克山德洛夫回忆道:“在我的生活中那是一个重要的阶段,尽管在战后的年代我开始了其他工作,有时我还听到:某一条船不能让它开始航行,因为它还没有经过去磁。后来我收到许多请求,特别是造船师的请求,他们让我签发一个文件,以便船只下水须经过去磁场,但是我没有那样做。”
投身于原子能的和平利用
1968年原子能工业开始迅速地发展。在此之前,西方世界爆发了能源和石油危机,当时他像许多工程师、技术专家、企业家和政治家一样十分清楚,核动力工程绝不是物理学家手中的玩具,而是解决燃料和其他问题的行之有效的手段;对于许多资源贫乏的国家,这是一条摆脱僵局的光明之路,也是通往技术飞快进步的道路。在这个领域,所有的科学和设计思想都集中到创造一种最佳的反应堆。
阿列克山德洛夫领导了苏联科学像和专家小组制定了发展核动力工业全面的规划。他是世界上第一个用战略的眼光发展核动力工业的科学家,创造了核动力原子破冰船和最经济的热反应堆,几年来为国家创造了宝贵的价值。当1954年6月10日世界上第一个核电站在奥柏宁斯克投入运转时,和平利用原子能的新纪元就开始了。他用十年时间抓核动力工业得到的相当于五十年常规动力工业的收益。他把人们的注意力吸引到核能所独具的特性。他指出任何一个核反应堆都是一个强的γ - 辐射源和产生大量的放射性元素,通过利用特殊的物质循环(如In-Ga辐射循环)可以实现许多技术途径。苏联正按着他的思想利用反运堆强的γ - 辐射和特殊的辐射化学通道大力开展辐射化学工艺,以获得化学产品。
苏联化学工业部的辐射化学中心所从事的研究表明,通过利用核电站反应堆分出来的γ射线辐射获得化学产品是完全可能的。在那里可以考虑聚合物工艺,聚合物的交连,制备接枝聚合物和木材改性,如用低品位的木材经过辐照代转昂贵的硬木,还可以进行医疗器械的消毒等。因此核动力工业可以看成是一种实现多种目的的工业,完全可以把生产工厂,供电和制造其他产品结合起来。
阿列克山德洛夫说,到1990年在几百个城市居民区建造这样的电站是可行的。核动力供热站有助于节省大量的石油,其数量相当于目前国家用油的三分之一。这对国民经济将做出最大贡献,但是最重要的是核热能比燃烧矿物燃料的热锅炉产生的热能便宜两倍。
站得高,看得远
自从1975年阿列克山德洛夫当选苏联科学院院长以来,他把许多新成员吸收到科学院领导班子。应当看到他就任期间苏联科学院是十分幸运的,包括A · 卡敏斯基,S · 瓦维洛夫,A · 涅斯米扬诺夫和M. 凯尔迪西在内的杰出的科学家领导了这个重要的时期。
对于一位核动力专家来说,乍一看粉末冶金对核物理有什么意义?然而几年前在他担任原子能研究所所长时,他曾收到参谋人员转来的一份备忘录,其中涉及到用粉末喷涂金属覆盖层的办法增强金属强度、抗热性和耐腐蚀的有意义的思想。阿列克山德洛夫对这种思想表现出极大的兴趣,在他的建议下于杜拉开始着手用粉末喷涂的实验,因为那里有喷涂设备。他认为把思想停留在设想阶段不足以掌握这种思想的重要性,而重要的是能否推广到工业中。粉末喷涂材料改性的思想正向每一个领域提出挑战、当时所有的工艺仍然建立在陈旧的要求整体材料必须是高强度的概念。然而随着下海的轮船,上天的飞机和空间飞船的发展,在许多实际应用中仅仅设备和某些部件的表面是磨损,撕裂和腐蚀的对象。现在已越来越清楚,表面的作用在科学上的重要性,而部件的整体本身可以用任何材料来制作,因为部件内部的变化很小。这种需要不仅是材料工艺革命的问题,而且还要发展固体物理新领域,需要仔细地研究和发展在材料超薄表面层发生过程的理论。
阿列克山德洛夫在白俄罗斯明斯克科学院建立了一个工业工程机构和在莫斯科建立了表面物理、化学和机械学科学中心,以及跨部门的激光工艺科学技术中心,并且直属苏联科学院领导。他在最近几次会上继续强调这一课题的重要性。今天等离子体喷涂工艺和激光处理物质表面就是根据他那明确的科学意见,现已能够工业化生产。人们可以设想,按着新的工艺生产的机器耐久性比过去旧工艺生产的好三倍,那么这纯利润有多大?另外还有过去已经知道,苏联生产的15,000万吨钢中有1500万吨由于机械产品的腐蚀而损失掉了。
这里再举一个完全是另外一个领域的故事。从事粒子加速器研究的物理学家很久就观察到一种称之为电子同步加速器发射的现象。世界有名的苏联物理学家I · 鲍米朗苏克首次从理论上提出和解释了这种现象。1970年阿列克山德洛夫与专家们讨论这一问题时,他建议他们制造一个专门发射这种电子的特殊源。他的这种思想如今已经结满了硕果,今天正用这种高通量的电子发射进行有效的研究工作。这种装置可以用在材料的诊断学,研究固体聚合物和生物样品的性质。这种强的电子发射可以用来标定天文物理仪器,此外在微电子工业也有重要的应用,它可以比普通的光刻术分辨率改善100倍,用这种技术制备的集成电路比过去小100倍。
阿列克山德洛夫讲了一段十分重要的话:“我们总是不能清楚地了解基础研究的重要性。科学院的主要任务就是要发展基础研究。科学院对这个问题的讨论和辩论的焦点就是科学院把其注意力集中到基础科学是不是正确?当时认为科学院不应当把精力放在基础方面,而应更多地注重应用科学,但是恰恰基础研究在工业发展方面产生了重大的结果,造成了质的飞跃,以最大速度加快了技术的进步。在发展基础科学方面重要的是采用什么样的研究方法……最后当基础研究得到发展时会产生许多分支,这些分支在发展国家的工业将起到意想不到的作用。”
如何来证明阿列克山德洛夫所采用的战略是正确的呢?从来自并非是我们朋友的一些统计可以判明是非。根据美国的统计:苏联和其他社会主义国家对Betway必威在线登录 的贡献大致等于所有高度发达国家的总和。苏联科学家谦虚地看待自己的贡献,这种贡献在所有的科学分支并非一样的水平,但就整体而言苏联对科学的贡献是重大和显著的,今天苏联科学在Betway必威在线登录 创造力方面居第三位。
1980年12月当阿列克山德洛夫荣获约飞奖金时,他在列宁格勒理工研究所作了讲话:“我们出生在一个幸运的国家,我们和我们的学生深受祖国的教育和培养,我们应当把自己的工作看成是一生中最重要的事情,我们已经做出了极大的努力,我们将继续把我们的一切献给她……”
[Science in USSR,1983年第2期]