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周光召1929年5月15日生于长沙一个知识分子家庭。其父周凤九曾任湖南省公路局局长，被誉为湖南公路界的泰斗。他受父亲的影响，从小对自然科学产生兴趣。1937年抗日战争爆发后，其家迁移四川。1941年入南开中学住读，受到良好的数学训练和自学能力培养。1945年美国在日本投下两颗原子弹，耳闻目睹的事实开体育app官下载，改变了他原来想学电机的初衷，对核武器产生了浓厚的兴趣。1946年考入清华大学先修班。一年以后以优异成绩转入清华大学物理系，有幸听到周培源、钱三强教授的授课。1951年考取本系研究生。1952年转入北京大学研究生院，师从彭桓武教授，从事基本粒子物理专业研究。1952年6月加入中国共产党。1954年理论物理专业研究生毕业，留校任物理系讲师。1957年选派赴莫斯科杜布纳联合原子核研究所，任中级研究员，从事高能物理、粒子物理理论研究，发表30多篇论文开体育app官下载，两次受到研究所的奖励。1958年在国际上首先提出粒子的螺旋态振幅并建立了相应的数学方法。1959年苏联从中国撤走全部核专家，声言中国15年也休想搞出原子弹。他闻悉后十分激愤，召集在苏联的中国专家讨论没有外援的情况下搞原子弹的问题开体育app官下载，并自告奋勇致信中国核工业部：“作为新中国成长起来的一代科学家，我们已经做好一切准备，承担祖国下达的这项光荣任务。”他开始潜心钻研流体力学和爆炸力学开体育app官下载，为研究原子弹做准备。他严格证明了CP破坏的一个重要定理。1960年简明推导出赝矢量流部分守恒定理（PCAC），成为国际上公认的PCAC的奠基者之一。国际同行称赞他的研究工作“震动了杜布纳”。

1961年2月，他奉命回国，到北京大学任教，实际上任核工业部第九研究院理论部第一副主任，隐姓埋名近20年，专心致志研制原子弹和氢弹。参与领导了爆炸物理、辐射流力学、高温高压物理、计算力学等重大研究工作。他和彭桓武等科学家艰苦奋斗，精心设计，严密测算，独立自主完成了中国第一颗原子弹的理论设计方案，为1964年10月16日爆炸成功作出了突出贡献。他们又接受毛泽东主席、周恩来总理关于加快氢弹研制步伐的指示，白手起家，刻苦攻关。1967年6月17日中国第一颗氢弹试验成功。他在两弹理论设计定型及研究试验中的成就，获得1982年国家自然科学奖一等奖。

1992年他当选中国科学院学部主席团执行主席。他领导中国科学院实行改革，以解决科技与经济、科技与教育相脱节的问题，使原有封闭、不流动的科研体制转变为开放、流动、联合、竞争的新体制，坚持科学技术必须面向经济建设，经济建设必须依靠科学技术的办院方针，促进科研与生产的结合；实行“一院两制”，促进科技成果转化为生产力；倡导科学院与高校的结合，创造科研人才脱颖而出的激励机制和竞争机制；对探索科学技术本身的规律、科技体制改革和对外开放等，均有重要的理论贡献。国际科学界对他的科研成果和科技工作给予高度评价，被第三世界科学院、美国科学院、俄罗斯科学院、欧洲科学院等11个国家和地区科学院选为外籍院士，是中国科学家中当选为外国院士最多者。他发表了《极化核子反应的相对理论》《赝矢量流部分守恒》《静质量为零的极化核子的反应》等80多篇论文，在国内外产生了较大影响。

他是著名的理论物理学家、粒子物理学家，长期从事高能物理和核应用理论研究，在中国第一颗原子弹、第一颗氢弹和战略核武器的设计、研制和试验方面卓有成就，为中国核物理学研究和国防科技及科学事业发展作了重要贡献。1980年，他在国际粒子物理会议上第一次公开露面，钱三强向海内外科学家介绍说：“他是中国最杰出的物理学家之一。”诺贝尔奖金获得者李政道称赞说：“在我们同行中，他也是相当出色的。”1987年，他以“量子场论大范围性质的研究”项目，获中国科学院重大科技成果一等奖。1993年被意大利政府授予共和国爵士勋章。1994年被香港求是科技基金会授予中国杰出科学家奖。1996年经国际小行星命名委员会审议通过，将国际编号3462号小行星命名为“周光召星”。1999年9月18日中共中央、国务院授予他“两弹一星功勋奖章”。