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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，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，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，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，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”。
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