1945年8月6號,,美國在日本廣島投放那個原子彈,當時這顆原子彈給世界范圍帶來了極大的震驚,。在30年代末的時候,,當這個德國法西斯發(fā)動第二次世界大戰(zhàn)的時候,希特勒就曾經說過,,說如果我失敗,,那么全世界將為我陪葬。那么這句話很多人把它理解成希特勒手里邊擁有這種大規(guī)模的殺傷性武器,,有可能最后玉石俱焚的時候,,他把它拿出來。 我們先來看看原子彈從理論到武器的幾個關鍵節(jié)點,,尤其是到了后期,,你可以把它看成是一場法西斯和反法西斯科學家驚心動魄的賽跑。 第一個時間點,,當然是1905年,,愛因斯坦提出了著名的質能方程 E=mc2,他實際上告訴了人類宇宙中最多的能量在哪里,。但是在接下來的30年里,,物理學界對這件事沒什么反應,就連愛因斯坦自己也覺得要想將物質質量中的能量利用起來,,簡直是天方夜譚,。 1938年底,德國放射化學家哈恩和團隊在無意中發(fā)現了核裂變,,在清理核裂變的生成物時,,發(fā)現生成物的質量比最初少了一點點,。哈恩將這個結果以信件方式告訴德國科學家邁特納。 1939年,,邁特納等人對這損失掉的一點點質量給出了理論解釋,,認為它們確實像愛因斯坦預言的那樣,轉化成了能量,。于是,,德國的科學家就開始考慮能否利用核裂變做炸彈。比賽正式開始,,可以說德國科學家已經領先了,。 1939年初,,丹麥物理學家玻爾到美國訪問,,在美國的首都華盛頓做了一個學術報告,介紹了核裂變成功的消息,。當時參加報告會的有大約50名科學家,,他們很多來自于離華盛頓不遠的約翰·霍普金斯大學,聽到這個消息后,,大家下午趕回到霍普金斯的實驗室,,連夜做了核裂變的實驗,并且獲得了成功,,證實了核裂變有可能產生巨大的能量,。 另外,來自紐約哥倫比亞大學的科學家也連夜趕了回去,,告訴了當時正在那里工作的著名物理學家費米,,費米也馬上做了核裂變的實驗。至此,,美國的科學家和德國的科學家處在了同一起跑線上了,。 接下來,,來自歐洲的物理學家西拉德意識到如果讓德國人先造出原子能武器,,結果將是災難的,于是他起草了給羅斯??偨y的密信,,告訴總統美國必須搶在德國人之前擁有這種武器。西拉德覺得自己的分量還不夠,,于是說服他的老師愛因斯坦在他起草的信件上簽名,,那就是著名的愛因斯坦-西拉德致羅斯福的信件。 很多書中渲染這件事是美國造原子彈的開始,,其實當時美國僅僅開始了小規(guī)模的學術研究,,因為總統批準的科研經費只有6000美元,,為德國同期經費的1/20。 美國真正下決心研制原子彈是在1941年12月7日珍珠港事件爆發(fā)后,。11天后,,美國原子能委員會就召開了第一次會議。除了前面提到的那幾位著名的物理學家,,美國當時幾乎所有重量級的物理學家和學術界領袖都參加了,。 隨后的事情很有趣,,羅斯福任命了非常會搞工程建設的工程兵負責人格羅夫斯擔任項目的負責人,,他最初的辦公室在紐約曼哈頓,“曼哈頓計劃”因此得名,。而格羅夫斯在康普頓等人的推薦下,,任命了在政治上頗有爭議的奧本海默擔任技術總負責人。這兩項任命成為了后來曼哈頓計劃成功的關鍵,。其原因我們后面再講,。 1942年12月2日,距珍珠港事件過去不到一周年的時間,,費米就領導建成了人類第一個核反應堆,他親自操控反應堆,,這個功率不到一瓦的反應堆成為了今天所有核電站反應堆的鼻祖,。另外順便說一句,費米等人當時并不知道放射性對人體巨大的危害,,那一批核物理學家(包括費米)后來都在年紀不大時死于了癌癥,。 在與德國的競賽中,時間過得很快,,美國科學家的進展也是飛速的,。僅僅過了兩年零八個月,第一顆原子彈試爆成功,。不到一個月后,,另外兩顆原子彈“胖子”和“小男孩”被用于了對日作戰(zhàn)。 當美國已經開始生產原子彈這種武器時,,德國人的進展如何呢?這也是當時美國曼哈頓計劃的負責人格羅夫斯最想知道的,。 1944年,,隨著美軍攻入到德國本土并且找到了一些德國核物理學家,看到了非常簡陋的核設施,,才知道德國的核研究離實用還差得很遠,。但是美國人還不放心,,他們堅持要找到德國核計劃的負責人之一的海森堡,因為害怕他的研究非常有威脅,。 最后美軍如愿以償了,,不僅找到了海森堡,而且看到了他的核設施,,就是下面這張圖,。我估計你看完后會驚訝不已——這個破罐子就是海森堡的核設施? 事實就是如此,,海森堡的核裝置就這么簡陋,當時美軍看到后也是驚訝不已,。但是讓他們更驚訝的是,,海森堡居然還以為德國的工作遠遠領先于美國。 接下來就要講我們今天的重點內容了,,德國人為什么沒有造出原子彈,,而且研制水平相比美國那么落后? 首先要說明的是,,從某種意義上講,,不是德國人太慢,而是美國人太快,。從發(fā)現核裂變到原子彈的使用,,不過是六年零八個月的時間,這在從科學到產品的轉換歷史上太過迅速了,。即使是在今天,,一項應用科學研究成果變成產品,通常還需要20年時間呢,。如果給德國科學家20年時間,,他們應該也能造出原子彈,他們的進度屬于正常,,但是在戰(zhàn)爭期間需要創(chuàng)造奇跡,。 事實上在曼哈頓計劃開始之前,,包括玻爾在內的人都覺得美國造不成原子彈,。玻爾講,“這(指原子彈)絕不能實現,,除非將美國變成一個巨型工廠”,。但是玻爾忘了,二戰(zhàn)時美國還真就是一個大工廠。當時連IBM都能制造機槍,,還有什么不能做的,。 第一個是關于勞倫斯為了濃縮鈾(和钚)建造的超級回旋加速器。它的體積巨大,,需要近萬噸銅導線,,但是當時美國已經把幾乎所有的銅用于了戰(zhàn)爭,拿不出這一萬噸銅,。最后勞倫斯說服了政府拿出國庫中的一萬噸純銀取代銅做導線,。 另一個是關于核反應要用的減速劑,。當時德國是用重水做減速劑,,產量就是幾百公斤,最多的時候不過儲存了一噸,,還被英國炸毀了,。美國是用純石墨,它和重水效果相當,,制造成本也極高,。在美國,僅費米建設那個小型試驗反應堆,,就用了400噸純石墨,。1噸和400噸,這是沒法兒比的,。 其次,,不是把物資堆積起來,人員都安排到崗,,原子彈就能自動產生的,。能夠組織起這么大的工程是一個本事,。這就要說說格羅夫斯了,。格羅夫斯今天為人所知是因為曼哈頓計劃,但是在此之前他最大的成就是建造了當時人類歷史上最大的單體建筑五角大樓,,這個紀錄直到幾年前才被成都新世紀環(huán)球中心打破,。因此,你可以把格羅夫斯理解為當代造金字塔的人,,而羅斯??瓷纤木褪沁@一點。 事實證明,,格羅夫斯從找鈾原料開始,就顯示出非同尋常的工程組織和管理能力,。當然,,曼哈頓計劃里面有很多科研工作要做,,從核爆炸的臨界體積計算到核材料的濃縮等等,因此需要一個科學和工程的負責人,。這個人需要有足夠高的理論水平同時知識廣博,,讓當時眾多諾貝爾獎獲得者服氣,還需要有領導能力,,對武器還要有所了解,,因此很難找。 格羅夫斯很幸運地找到了奧本海默,。奧本海默精通物理學幾乎每一個領域,,而且是他完成了原子彈的理論計算,同時他對化學,、金屬學,、武器和工程制造有全面的了解。更重要的是,,雖然軍方一直懷疑他的忠誠,,但是格羅夫斯對他非常信任,言聽計從,。 |
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