1964年5月和1965年1月，毛泽东主席在谈到核武器发展的问题时， 明确指出：原子弹要有，氢弹也要快。
邓稼先领导理论部的科学家们又是夜以继日地工作着，摸索氢弹理论设 计方案。他们想出来各种点子、奇招和办法，就好比是在茫茫黑夜的大海中 捞几根绣花针。然后再从中选择和归纳，由邓稼先主持下决心拿出几个初步 方案来。于是他便分兵几路，分头上计算机去实际运算研制氢弹的可能途径。 其中有一路由理论部副主任于敏率领，在 1965年9月去上海，利用那里的高 性能计算机进行计算和探索。在于敏的指导下，几个青年科技学者终于见到 了一束智慧之光，指点着可能通向研制氢弹的捷径。于敏马上通知了正在青 海全面掌握各路进程的邓稼先。邓稼先立即带了一帮人飞往上海。一到上海， 他就和于敏带着助手们在计算所开始了紧张的连轴转的工作，甚至有时是通 宵不眠。邓稼先组织大家分摊难点寻找解决问题的入口处，终于形成了一个 有充分论证根据的方案。后来，外国人称之为研制氢弹的邓-于理论方案诞生 了。
邓稼先和于敏把这个方案向二机部领导汇报了，刘西尧副部长支持他们 立即做冷试验，不久后进行的几次冷试验证明了邓-于方案的正确。于是结束 分兵探索，集中全部力量按照这个方案进行。周恩来总理领导的中央专委决 定进行两次热试验。第一次是在1966年5月9日我国第三次核试验，用轰- 6中程轰炸机空投一枚核弹，验证解决制造氢弹的热核材料铀—锂，取得成 功。第二次是在1966年12月28日在罗布泊进行的我国第五次核试验，检验 了热核爆炸的基本原理，又获得成功。这两次热核爆炸试验证明了邓-于理论 方案是正确的。因此，15人的中央专门委员会决定直接进行多级热核弹的试 验。终于在1967年6月17日爆炸成功了我国的第一颗氢弹。
这个时间，距我国第一颗原子弹爆炸成功仅两年零八个月，这个时间差 距比世界上其他大国要短得多。她在此项科研攻关上显示出来的力量之强至 少是丝毫不亚于外国人的。
然而，1966年，“文化大革命”开始了，党内被诬陷为有一个资产阶级 司令部，北京市委垮了台，成了“黑帮”。北京各大学的党委全部被解散， 书记们都成了“黑帮分子”或“走资派”。邓稼先的妻子许鹿希由于担任着 一个系的党总支委员会书记的职务，在劫难逃，很快便遭受到那些叫嚷着“踢 开党委闹革命”的人的折磨。不久，他们心爱的女儿也被下放到了内蒙古的 建设兵团，邓稼先对此也无可奈何！一次，他从基地回到北京来，妻子和女 儿都不在家，他把住在爷爷家里的儿子接回来，爷俩没有什么去处，只好站 在凉台上换换空气。这一切带来的烦恼和沉重的心情，他终于还是摆脱了， 因为他从事的氢弹研制工作受阻是压在他心上更沉重更有份量的东西。
不久，九院也失去安定的环境。人们成立了群众组织，分成几派互相对 吵、对打。研制氢弹要做的各种工作都因此而停顿下来。邓稼先，这个曾被 看做书呆子的科学家，却挺身出来说服对立的两派群众：“要加快速度，我 国的第一颗氢弹要抢在法国人之前爆炸！这是周总理同意的。”打动了有爱 国热情的群众之心，由于他在科技人员、干部和工人中都有很好的人缘，人 们在混乱中把“抢在法国人之前爆炸第一颗氢弹”当成了口号，成为一个奇 迹。
1967年6月17日，我国第一颗氢弹的火球升腾在罗布泊的上空时，离 爆心点400米处的钢板被熔化，水泥构件的表面变为玻璃体，14公里外的砖 房被吹散。很远很远处的维吾尔族百姓看到这个大火球，维族老人说：“不 得了！新疆出了两个太阳！”
但是，邓稼先因汇报成果回到北京时，见到的妻子，已被红卫兵和造反 派折磨得瘦弱不堪，他的心里一阵酸处，却又无能为力。
1968年，邓稼先的三姐邓茂先突然含冤而死。他有一个大姐很小就去世 了，大姐邓仲先实际是二姐，但因为真正的大姐早逝，他们就习惯叫仲先为 大姐，但茂先却仍称为三姐。“文革”时，三姐夫被诬陷受迫害，使三姐应 付不了造反派的粗暴，在精神上乱了方寸，一天夜里因忘记开窗而致煤气中 毒不幸逝世。三姐是这样的疼爱他，她去捷克回来，特意给他带来许许多多 的洋玩艺儿，他在三姐心目中永远是个小弟弟。现在，三姐突然离去了，他 经受不住这种打击。三姐从捷克给他带来的那件最漂亮的衬衣，今后他永远 不会再穿了。
邓稼先趁一次出差的机会到内蒙古乌拉特前旗，乌梁素海边看望了一次 心爱的女儿。她比以前懂事了，但头发变得又细又黄，狼吞虎咽地吃着他带 去的肉罐头。他一边看着女儿吃东西，一边忍受心里的折磨，享受着酸楚的 会面。
林彪集团的某些人借口这个尖端机密研究院的小试验中有三次技术上没 有测得预估指标，把一些专家和科研人员集中到青海一个基地办学习班。他 们一口咬定这是理论部里的反动学术权威在作祟，是有反革命在搞破坏。他 们敲着桌子对邓稼先喊道：“理论部冰冻三尺非一日之寒！”这次未达到指 标的试验代号是515，他们得意地摆出居高临下的恣态说：“要抓515，先抓 516。”他们组织不明真相的工人群众来批判和围攻这些专家。邓稼先顽强地 顶着，他和于敏天天商量对策。一方面实事求是，在技术问题上毫不改口； 另一方面在小问题上采取灵活的态度，在与核武器设计无关的小变动上，满 足他们的要求。他不顾自身安危，向工人群众反复讲明核试验的意义。他的 坦率态度和忠诚于事业的心胸终于打动了一些工人，使他们转变了态度，允 许继续进行科学试验和办学习班同时进行。
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