金星南

金星南

金星南(1919- ) 我國理論物理學家和計算數學家。領導和組建中國核能科學領域第一支計算數學隊伍,開展輸運方程、常微分方程、偏微分方程數值方法和蒙特卡羅方法的研究,為中國核反應堆工程、氫彈理論探索、核潛艇研製和核試驗測試等國防軍工任務承擔了大量理論計算工作,中國氫彈原料鋰6同位素分離和投產完成了理論計算任務,做出重要貢獻。核力與核少體等方面做出不少開創性的工作。

基本信息

人物簡歷

1919年12月1日 生於上海市青浦縣。1941年 畢業於上海大同大學數學系。

1941~1943年 於上海開明中學教書。

1943~1945年 於上海建承中學教書。

1947~1949年 於法國斯特拉斯堡大學學習,從事原子核理論研究的工作。

1950~1955年 於中國科學院近代物理所、物理所(均為現原子能科學研究院)先後任助理研究員,副研究員、研究員。

1956~1989年 任原子能科學研究院研究員。1961年任理論物理室主任。1982年 任中國原子能科學研究院物理部副主任。1983年任北京師範大學兼職教授。1985年任蘇州大學兼職教授。

1989年離休。任核工業部研究生部兼職教授。

人物生平

學生時期

1919年12月1日,金星南出生在江蘇省青浦縣一個知識分子家庭,父親在上海時報館工作。他5歲開始念私塾,8歲移居上海市,父親為他請家庭教師在家補習,10歲入上海育才公學(今育才中學),一直到1937年在該校畢業。

在中學時期,他的數學和物理成績較好,也愛好古典文學。1931年日本強占中國東三省,1932年1月28日日本侵略軍又進攻上海,使他在童年就萌發了為國圖強的思想。他不滿南京國民政府腐敗無能和不抵抗,嚮往中國北方大學的民主氣氛。可是,在考大學的時候,發生了盧溝橋事變,8月13日,日本侵略軍又大舉進攻上海,無奈只能在上海上大學,進了大同大學數學系。

在大學期間,他埋頭讀書。除數學系的必修課之外,還選修了物理系的課程,諸如電磁學、光學、熱力學、近代物理學等等。1941 年大學畢業時,上海已在日偽統治之下,找工作十分困難。通過老師範會國的推薦,到開明中學任教。後來又到建承中學任教,這是一所進步學校,校長常在教師辦公室以閒談的方式談論歐洲戰爭和國內國共兩黨合作的形勢,無形中,金星南接受了進步思想的薰陶,於是他也參加了進步教師組織,並參加了一些民主活動。同時,他在課餘和假期不忘深造,自學了A.J.W.索末菲(Sommerfeld)的“原子結構及原子光譜”與“波動力學”、R.A.M.狄拉克(Dirac)的“量子力學原理”、G.伽莫夫(Gamow)的“原子核結構與核蛻變”、A.S.愛丁頓(Eddington)的“相對論數學理論”等著作,並於1946年考取了赴法公費留學。

赴法留學

到法國之後,在斯特拉斯堡(Strasbourg)大學隨著名理論物理學家J.伊奉(Yvon)攻讀博士學位。伊奉在統計物理學中有重要貢獻,著名的BBGKY方程就是他首先於1935年推得的。當時,他正在從事中子輸運理論方面的研究,他建議金星南從多體問題入手,探討貝特—威斯才苟(Bethe-Weiz acker)半經驗質量公式。

到1949年,金星南的論文已經完成,但是,他的導師已於1948 年末調到法國新成立的薩克萊(Saclay)核研究中心工作,伊奉安排金星南仍留在大學,等他回來通過博士論文。

1949年10月1日,中華人民共和國誕生,在法國的中國留學生紛紛回國報效祖國。金星南毅然決定回國。當時,該大學裡正在籌建一個核研究中心,就是後來的CRN,核物理學家格洛傑茨基(Gorodetsky,他懂中文)曾留他在中心工作,但他最終還是選擇了回國的道路。事過30多年之後,金星南於1983年重訪法國,那時他的導師伊奉已經去世,他去拜訪了格洛傑茨基,當時後者正在研究孔子哲學,讀“論語”(中文),希望能買一本《詩經》,金星南回國後照辦給他寄去了。

金星南在法國留學期間,曾與巴黎的“旅法科學工作者協會”取得聯繫,這是一個進步組織,受中國共產黨領導。金星南曾多次乘火車去巴黎參加協會組織的有關活動。

回到祖國

1949年,金星南從馬賽乘船到香港,又由香港坐一條英國船到天津,然後回到了北京,會見了先期回國的錢三強。當時,中國科學院成立不久,正在籌建中國科學院近代物理研究所,他安排金星南到即將成立的近代物理研究所工作。後來,金星南又會見了理論物理學家彭桓武。彭介紹了當時正在開展研究的領域。1950 年2月1日,金星南進入正在籌建的近代物理研究所,並在當天成立了理論物理研究組,全組僅有2人,在彭桓武(後任副所長)的領導下,開始對輕核結合能進行研究。5月19日,近代物理研究所正式成立,當時僅有十幾個科技人員。後來,國內外科技人員陸續聚集,研究所蓬勃發展擴大。

金星南自從進入近代物理研究所(後來更名為物理研究所,原子能研究所,中國原子能科學研究院),一乾就是40年。曾任助理研究員、副研究員、研究員、博士生導師和研究組長、理論研究室副主任、主任、物理部副主任、院科技委常委以及《原子核物理》雜誌主編、中國核物理學會常務理事、中國高能物理學會名譽理事、國際“少體問題會議”(第10~12屆)顧問委員會委員、國際“核集團現象會議”(第4~5屆)顧問委員會委員等職。40年來,共發表學術論文80餘篇,著、譯書5冊,培養研究生、碩士生和博士生10 人,為中國原子能科學事業做出了重要貢獻。

科學研究

中國物理學報 中國物理學報

40年代末,金星南在法國進行核物質理論研究,部分結果發表在法國科學院科學研究報告上,他是中國較早涉足核理論物理研究領域的學者之一。回國後,繼續從事這方面的研究,金星南進入近代物理研究所理論組以後,在彭桓武的領導下,對氘(2H)、氚(3H)、氦(3He、4He)等輕核的結合能開展研究,後來又計算了鋰6和鋰7的結合能。上述研究結果發表在1950年《中國物理學報》上,這是建國後的首批研究成果之一,填補了國內空白。

後來,又根據本所實驗方面提出的問題研究了電子—正電子散射的工作。隨著美國史丹福大學一系列電子直線加速器的建成,對高能電子與原子核散射問題進行了研究。上述研究雖然是初步的,有的也不夠成熟,但在國內卻是開拓性的。

1955年,中共中央決定發展中國核工業。研究所為適應新任務、新形勢發展的需要,所長錢三強和副所長彭桓武於1956年決定將理論物理研究室分設4個研究組,即粒子物理理論組、原子核物理理論組、核反應堆理論組和計算數學組,並由金星南負責籌建計算數學組。

電磁學 電磁學

自從世界上第一台電子計算機於1946年問世以後,出現了計算數學這一新興學科。50年代中期,中國的大學還沒有計算數學專業。1956年,所內招收了一批數學系畢業的大學生,金星南從編寫講義開始,為他們授課,進行培訓,併到中國科學院計算技術研究所學習程式設計。這樣,在中國第一台電子計算機104問世後,他們已能在計算機上進行工作了。當時,他們開展了輸運方程、常微分方程和偏微分方程數值計算方法的研究,對核反應堆工程、核反應和核結構理論以及同位素分離理論進行了計算。後來又開展了蒙特卡羅方法的研究,它是解決中子輸運和輻射輸運方程的有力工具。進入60年代後,原子能研究所的軍工任務直線上升。為了適應核工程項目的任務需要,計算數學組分設了4個小組,即輸運方程組、偏微分方程組、常微分方程組和蒙特卡羅組,承擔了大量理論計算任務。特別是氫彈理論預研中的中子輸運、輻射輸運和流體力學方面的計算,北京地區沒有足夠大的電子計算機,計算人員要到上海等地的計算機上計算。1965年,氫彈理論探索的任務合併到核武器研究所進行,有關理論研究人員和計算數學人員被輸送到該所。從1956年到1965年的10年,以金星南為主的計算數學組從無到有,從幾個人發展到幾十人,他們為核反應堆工程、核潛艇的研製、氫彈理論探索、同位素分離和核試驗測試等國防軍工任務承擔了大量理論計算工作。他們在計算方法方面獲得大量的研究成果,這些成果為完成以上任務起了重要作用。其中特別是蒙特卡羅方法的套用,在國內是從這裡首先開始的,因而在國內外學術界中有一定影響並得到廣泛推廣套用。

研究成就

三體核反應

金星南在鋰同位素分離工作完成之後就去河南參加“四清”運動,隨後爆發了“文化大革命”,當時他也與其他許多人一樣無法從事正常的研究工作。

1972年後開始有些條件可以考慮做研究,但由於那時沒有什麼具體的套用任務,於是他又回到已中斷多年的原子核的基礎研究上來。當時恰好原子能院的實驗室人員正在做三體核反應方面的工作,且所得到的實驗結果尚無理論解釋,金星南敏銳地抓住了與實驗相結合的課題開始做了準自由散射的工作,他採用6Li集團模型對8MeV的6Li(d,dd)a和100MeV及156MeV的6Li(P,Pd)a反應進行統一的描述,這一結果第一次於1978年在日本召開的有關直接核反應機制的國際會議(INS International Symposium on Nnclear Direct Reaction Mechanism)上做了報告,得到與會者的好評,會上人們認為這模型能在較寬的能量範圍對兩種不同的核反應實驗結果同時得到很好的符合是成功的,後來金星南又進一步將此模型推廣套用於更高能區。為了克服高分波的困難,成功地採用了程函近似方法,分析了590MeV與670MeV的6Li(P,Pd)α實驗結果,這一工作在國際會議,特別是在1981年法國召開的國際高能物理與核物理會議(9th International Conference on High Energy Phyics and Nnclear Physics)上得到了很好的評價,會議總結報告中讚揚了金星南等人的工作部分地克服了高動量轉移的困難。

超核物理

當6Li的準自由散射研究工作完成之後,又面臨選擇新的研究課題,鑒於當時國際上已有產生K介子加速器的建成,可以構想將有較多有關超核物理方面的實驗結果出來,因此金星南就選擇超核這個領域做研究工作。

1984年~1988年間,他與合作者們一起,用少體方法(超球諧函式方法)首先對6He與Be9作了分析,因為利用核的α集團模型,6He與Be9均可看作是三體結構,這樣不僅可得到有關Λ-α等相互作用的信息,同時還能給出這些核的幾何結構,隨後,他還進一步把10Be與16O作為四體問題來進行研究。

金星南是一位熱愛祖國、熱愛社會主義、積極進取的科學家。1951年曾去四川參加土改;後又由中國科學院套用物理研究所(現中國科學院物理研究所)所長嚴濟慈介紹參加九三學社;並於1955年參加中國共產黨,1956年轉為中國共產黨正式黨員。

金星南以科學研究為自身的終生職務,以建設祖國為自己的責任。他除積極參加政治運動外,還抓緊時間進行科學研究工作,例如:在“文化大革命”期間,於1969年完成了人造地球衛星由γ劑量分布的工作,建立了輕原子粒的哈瑞—福克方法計算程式,並計算了大量莫興斯基係數,為後來研究IPO殼超核打下了基礎。6Li的準自由散射工作也是在“文化大革命”後期開始的。

四體問題

為了抓緊時間,更多更好地進行科學研究,金星南在科研課題將要完成之前,就開始考慮和計畫下一個擬做的課題。6Li準自由散射完成之前,已開始考慮並選定了超核的研究。在用超球諧函式研究三體問題時,就考慮到四體問題的研究。

1989年金星南年邁退休之後,還進行了用超球諧函式對四體問題的研究。並在核工業部研究生部講授泛函分析與群論兩門課程,還編寫了“群論講義”。1992年獲國務院頒發的政府特殊津貼。

人物評價

金星南40年如一日,在科研戰線上勤勤懇懇、兢兢業業、默默地為人民奉獻。生活簡樸無華,除學術上工作外別無他求。這些優秀的品質,值得人們學習。

近期活動

2010年4月 在中國原子能科學研究院建院60年之際為原子能院寄語:“在我院成立六十周年之際,希望我院有更大的發展,在核電方面做出大的成就。”

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