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谢家麟，1920年出生于黑龙江省哈尔滨市，祖籍河北省武清县。他于1943年赴美留学，1948年获美国加州理工学院硕士学位，1951年获美国斯坦福大学博士学位，1955年回国。谢家麟一生主要从事加速器的研究，在美国期间成功研制了世界上能量最高的医用电子直线加速器；1964年建成我国最早的可向高能发展的电子直线加速器；20世纪80年代领导了北京正负电子对撞机工程的设计、研制和建造；90年代初领导建成了北京自由电子激光装置。在半个多世纪的科研生涯中，谢家麟不仅参与创制并动手完成了多项重大的科学研究装置，还提出了许多提高仪器性能的创新方法。
1. 从兴趣出发，养成喜欢动手、注重实验的学术习惯
谢家麟幼年曾跟着婶母在武清的乡下生活，
13岁时跟随叔父全家搬到湖北襄阳，15岁回到北平汇文中学读书。谢家麟从小就表现出不一般的创造性才能和爱动手的殷切渴望。叔父家
曾有一杆，允许他打鸟玩耍，进口的子弹用完后，谢家麟就尝试着用空弹壳自制子弹。他从爆竹店买做，将剥下来的火柴头做引信，将老式电灯磁砣中的铅沙做弹头，自制的子弹竟十分成功，与原装子弹的效果没有明显区别。在汇文中学读书时，物理老师张佩瑚引发了谢家麟对物理的兴趣，
他开始爱好自制无线电和电器，从最原始的矿石收音机，到后来的电子管收音机，每一种机器性能的提高都给他带来极大的愉悦和满足。卢沟桥事变爆发后，谢家麟自制的短波收音机成为全家了解抗日战争情况的唯一渠道。1938年，谢家麟进入燕京大学物理系就读，当时北京已经被日军占领，随着清华、北大、南开等学校的南迁，燕大出现师资匮乏的情况，但系里多少还保留着注重实验的特。1939年暑假，谢家麟托人介绍他到广安门外的一个翻砂厂义务实习，学习一些机械方面的技能。每天蹲着与工人一起干活，虽然汗流浃背、黑灰满面，谢家麟却为掌握了技艺而感到快慰。
作者简介：高文静，女，硕士，采集工程项目办公室项目主管，中国科协创新战略研究院，研究方向为科技人物、
科学传播。
摘 要：谢家麟是我国著名物理学家，诺贝尔奖获得者李政道称他为“中国加速器物理之第一人”。谢
家麟一直将自己称作是实验工作者，是“做加速管的人”，他的一生是与我国高能物理和加速器事业紧密联系在一起的。本文从谢家麟作为实验物理学家的学术习惯切入，分析了谢家麟学术生涯中的重要影响因素、关键事件和创新方法等，挖掘其思想对当今科学发展的现实价值和意义。关键词：谢家麟，实验，手脑并用，创新
高文静
（中国科协创新战略研究院，北京 100863）
想吃馒头，先种麦子
——谢家麟的实验物理学之路
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1947年，谢家麟通过留美考试去美国加州理工学院攻读硕士。1948年，经时任加州理工学院校长密立根教授的推荐，谢家麟转学至更偏重实际应用的斯坦福大学物理系，学习微波物理和技术。当时，第二次世界大战刚刚结束，核物理是物理学科中的热点，基于建造1G e V 直线加速器的需要，斯坦福大学于1949年成立了微波实验室，后改名为微波及高能物理实验室，开展以高能电子直线加速器的建造和应用为中心的有关研究工作（图1）。谢家麟在实验室边学习边工作，他以第一年第四名，第二、三年都是第一名的优异成绩获得博士学位，他还用相当多的时间学习实际动手的能力。受到实验室内研究人员“爱动手，勤动手”氛围的深深感染，谢家麟学习了多种焊接技术、探漏技巧、金属部件的焊前化学处理、阴极材料的激活方法等。他曾表示，关注这些实际工作中会遇到的技术问题有两方面的原因：一是考虑到回国以后，脱离了美国实验室的环境，自己不掌握它们就难以推动工作，二是他自己有喜爱动手的习惯。在美国的八年时间里，虽然经历了几次往复动荡和回国波折，但是他在物理学基础理论和实验技术方面都受到了严格扎实的训练，积累了许多开展实验研究的宝贵经验，这些本领在他日后回国的教学和
科研中发
挥了重要的作用。王凯吓懵
图1 1950年，谢家麟（前排右一）在美国斯坦福大学微波与高能物理
实验室1GeV 电子直线加速器控制台前
2. 立足实际、坚持手脑并用，在实践中探索高能实验物理发展道路
谢家麟称自己为实验工作者，他把自己的工
作比作“想吃馒头，先种麦子”，他认为实验物理学家最重要的就是要有解决具体困难的能力，把一个个世界先进的尖端科技装置在现实条件下研制出来，变成实实在在能够使用的实物。
2.1 强调动手，重视实验上的原创
谢家麟在美国斯坦福大学的老师、1952年诺贝尔奖获得者布洛赫（Felix Bloch ）教授常说：“物理学家靠近似生活”[1]。谢家麟深受影响，他非常注重实验领域的创新，强调自己动手才能掌握第一手的情况、掌握关键问题的症结所在，然后做适当的调整，最后达到预期目标。而动手能力不能简单理解为操作技能，它指的是对一个大系统中硬件的全面特性（包括生产过程）有一定的理解和掌握，了解其中的理论和道理，而且知道如何实现它，把思想中的东西变为现实的东西。
1952年夏，第一次回国受阻的谢家麟重返斯坦福大学微波与高能物理实验室，担任微波实验课的助教。半年后，芝加哥麦卡瑞斯医学中心的肿瘤专家乌卢曼教授希望实验室帮他研制一台能产生高能电子束来肿瘤的加速器，谢家麟被推荐去独立负责这个项目。当时美国没有成熟的先例可循，到了芝加哥，谢家麟才发现问题和困难重重。对此，他没有退缩，迅速组织起一个由化妆品工厂机修车间的1名机械工程师及4名技工、1名没受过高等教育的退役美军雷达兵组成的“团队”，大致梳理出七方面需要解决的问题，开始逐项攻破。其中一大难题，就是斯坦福大学虽然提供了一根加速管和一个调速管的部件，但是调速管无法在斯坦福大学激活，因为它激活后必须在运输途中不间断地维持高真空状态，这在当时是无法实现的。所以，谢家麟只能把调速管的部件运到芝加哥，再自行完成组装、排气、
烘烤、激活和老化等过程。医用加速器的研制过程涉及多个科学领域，有的还需要特殊的技术，
谢家麟只能自辟蹊径，通过自己的实验和研究逐一解决。功夫不负有心人，1955年谢家麟率先建成了当时世界上唯一一台使用高能电子束癌症的加速器，也是世界上能量最高的医用加速器（图2）。21年后，谢家麟当年在斯坦福大学的老朋友、曾任斯坦福直线加速器中心主任、美国总统科学顾问的潘诺夫斯基（Wolfgang K.H. Panofsky）教授初次访华，见到谢家麟的第一句话就是：“我很高兴地告诉你，你在芝加哥建造的加速器仍在运转”[1]。
图2 1955年，谢家麟（坐者）在美国芝加哥研制的加速器控制台前在谢家麟的观念里，科研人员自己动
手与中国传统的“士”“尊严”完全不相干，他回国后也在努力地扭转这种“劳心者治人，劳力者受制于人”的思想氛围，努力提高实验过程中的工作效率。他曾在实验室安装几台机床，供研究人员快速地加工小部件；他把氢气和氧气瓶搬到实验室来，以供随时自行焊接使用；他身体力行，自己手把手地教焊工师傅使用氩弧焊来密封高真空系统。
2.2 强调仪器创新，注重自制实验设备、仪器
一位外国科学家曾说过：“你要发现新东西，必先做出新东西。[1]”进行科学实验研究，愈是使用先进的仪器设备，就愈是容易发现新事物，从而取得突破性成果。谢家麟非常重视仪器创新，他认为仪器创新、实验创新和理论创新是密不可分的，“科学仪器制造业是创新研究的物质基础。[1]”理论创新需要有新的实验的验证，而新的实验则要求有新的实验仪器与设备。
1955年，谢家麟终于回到祖国，现实条件十分困难，但是他并未被吓到。他勇挑重担，选择建造可向高能发展的电子直线加速器，为我国以后发展高能物理实验研究奠定基础。谢家麟多措并举，根据当时的实际条件，他进行物理设计、对参与人员进行培训、建立实验室和精密金工车间、自行设计制造多种微波元器件和仪器等。但是，始料未及的困难出现了，原计划订购的核心部件调速管一直无法获得。他到当时主管电子器件生产的四机部求援，但被告知这种管子的生产被安排在20年之后。面对这种情况，要么放弃整个计划，要么自行研制处于国际前沿的大功率调速管。“想吃馒头，先种麦子”，谢家麟决定
设置一个小组进行攻关，仅有的参考资料是斯坦福大学发表的1篇论文和1张调速管的照片。几年间，谢家麟带领团队昼夜不休、加班加点地工作，学生们常常要抱着所里加工的部件，转5趟公交车，去位于北京东郊的电子管厂进行工艺处理。终于，我国第一个大功率调速管自行研制成功（图3），1964年，我国第一台30MeV可向更高能量发展的电子直线加速器也成功建成。
图3 1964年，谢家麟回国后研制成功的中国第一个大功率调速管
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谢家麟曾说：“研究目标、检验对象、使用方法都非常规，当然需要新的设计思想、新的装置、新的部件。[1]”有些人认为从国外购买更快更省，一个大科学实验装置，常常是分片从国外厂家购买，国外做出来、安装好、调试完，我们只用去按电钮。“我们没有经历它在研制中遇到的问题和解决问题的过程，也就难以做出原创的、无例可循的或性能优于国际水平的新仪器、新设备来进行新实验。除必要的情况外，我们应该尽量自制仪器、设备，培养制造业创新能力，给我国仪器制造业一个通过实践改进提高、突破国际性能水平的机会。[1]”
2.3 因陋就简，选择适合中国国情的技术路线和设备
1997年，自由电子激光（F r e e-e l e c t r o n Laser, FEL）国际会议在北京召开时，参会人员到实验室
参观，一位美国科学家说：“他们在这么简陋的条件下，建成这个精尖的装置，简直是个奇迹。[1]”谢家麟非常提倡因陋就简以节省经费和时间的精神，而且一直在用实际行动践行这种精神。他在研制北京自由电子激光装置（BEFL）初期，为了争取时间，使用了30多年前他回国之初建造的那台30MeV直线加速器。虽然实验装置已经非常陈旧了，但是它的加速管和偏转磁铁都还能正常运转，不影响核心工作的开展（图4）。
图4 1993年，谢家麟在北京自由电子激光加速器控制台前
改革开放后，中国科学界与国际同行重新建立了联系，开展高能物理领域的研究也迎来了新的契机。在中国政府做出建造新一代高能加速器的决策中，谢家麟不但起到了重要作用，而且被任命为北京正负电子对撞机（BEPC）的总设计师（图5）[2-4]。面对各方面的艰巨挑战，谢家麟根据经验提出六条设计BEPC的指导思想：一是以保证高亮度为首要考虑；二是采用经过考验的先进技术；三是设计中强调简单可靠，四是采用能达到性能指标的最经济的技术路线；五是设计中保留以后改进的余地；六是设计中保留一机多用的可能。[1]不难看出，谢家麟在每一项重大项目中，都极力提倡选择符合中国具体条件的技术路线和设备，他强调应该重视核心技术的实质问题，把人力、物力、财力集中在与最终性能有直接关系的关键环节上，抓住主要矛盾，好钢用在刀刃上，因陋就简，以较少的投入取得较大的成果。
图5 1982年，谢家麟向美国五大国家研究所所长
介绍北京正负电子对撞机模型
2.4 辩证认识创新与跟踪的关系
“跟踪”与“创新”、“引进”与“自制”是关系我国科技发展道路的重要问题。谢家麟一生主要完成了六项重大科研项目，他把世界上能量最高的医用加速器、前馈控制和新型电子直线加速器的研制归为创新研究，而把我国第一台可向高能发展的加速器、北京正负电子对撞机和北
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京自由电子激光的研制归为跟踪国际发展的大科学装置，这些属于独立自主研制，填补了国内空白。周总理曾说过，我们要“一买、二用、三改、四创”[1]。谢家麟认为，我国是发展中国家，在科技方面“跟踪”是必须经过的阶段；要赶上别人，首先要打基础，知道国外已经做过的工作。尤其是实验领域，如果不能建立与先进国家水平相近的基础与条件，就无从谈“超越”，因为没有基础条件就完全不能理解其中的关键问题所在。[1]
随着中国的快速发展，摆脱“跟踪”，做到自力更生，自主创新，独辟蹊径，我们才能成为科技强国。谢家麟晚年多次呼吁，要建立鼓励原创性研究的体制与机制，摆脱长期模仿的习惯束缚，摆脱实验设备“引进、落后、再引进”的恶性循环，要在“改、创”上下苦功。他提倡坚持实事求是的态度，避免研究项目低水平的重复，鼓励为了达到同一目标而采取不同技术路线的方案竞争，从小处突破，推动科技创新。
3. 结语
“想吃馒头，先种麦子”，作为实验物理学家的谢家麟一直践行着自己的理念，他始终坚持“手脑并用”、“实验创新”、“边干边学”、“因陋就简”等技术路线。在面对重大问题时，他充分做好前瞻性技术准备，组织好团队和项目的整体规划，积极应对和解决实际问题。当前，面对新一轮全球科技革命，学习和弘扬谢家麟等老一辈科学家的精神，解决我国科技发展过程中的“卡脖子”问题，是我国在世界科技强国建设征程中的重要力量。
责任编辑：王传超 校对：李琦 胡林元
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参考文献
[1] 没有终点的旅程[M].北京：科学出版社，谢家麟，2007.
[2] 谢家麟，北京正负电子对撞机和北京谱仪[M].杭州：浙江科学技术出版社，1996.
[3] 谢家麟.做一个正直、正派、有良好素质的人[J].民主与科学，2016(2):56-61.
[4] 叶铭汉.齐心协力建设北京正负电子对撞机[J].现代物理知识，2018，30(5):45-48.
To eat bread, plant the seeds first: The development of Xie
Jialin’s experimental physics
Gao Wen-jing
(National Academy of Innovation Strategy, Beijing 100863, China)
Abstract: Xie Jialin is a famous Chinese physicist, and the Nobel Prize winner Li Zhengdao named him as the first person in Chinese accelerator physics. Xie insisted that he was an experimental physicist, working on the accelerating tubes. His life is closely linked with the Chinese high energy physics and the accelerator physics. This essay analyzes the important influence factors, key events, and innovative approaches in Xie’s academic life by using his academic habits as an experimental physicist, and tries to find out the realistic value and meaning of his spirit in modern science development.
Key words: Xie Jialin; experiment; combination of hand and head; innovation
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