第29章 美國(guó)曼哈頓工程時(shí)的科學(xué)家
鑒于希特勒可能首先擁有原子彈，我簽署了一封有西拉德起草給總統(tǒng)的信。要是我知道這種擔(dān)憂是沒(méi)有根據(jù)的，當(dāng)初我同西拉德一樣，就不會(huì)插手去打開(kāi)這只潘多拉盒子。因?yàn)槲覍?duì)各國(guó)政府的不信任，不僅限于對(duì)德國(guó)政府。很遺憾，我沒(méi)有參與反對(duì)對(duì)日本使用原子彈的警告。這一榮譽(yù)應(yīng)當(dāng)歸功于詹姆斯·弗朗克。要是他們聽(tīng)了他的話，那就好了?！ 獝?ài)因斯坦《愛(ài)因斯坦文集三卷》
歷史記錄著人類的成功與失敗，更重要的是它教會(huì)我們從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。曼哈頓工程就是一個(gè)例子。曼哈頓工程是一個(gè)偉大的科學(xué)突破，也是一個(gè)為生命、死亡和革命的瘋狂的競(jìng)賽。曼哈頓工程讓人類揭開(kāi)了原子的神奇之謎，也把最具破壞力的武器介紹給了人類。直到現(xiàn)在，50多年過(guò)去后核武器仍然成為人類特別是置身其中的科學(xué)家們辯論不清的話題。
在討論曼哈頓工程時(shí)，人們面臨這兩個(gè)重要的問(wèn)題：一方面，制造原子彈意味著科學(xué)家尋求新發(fā)現(xiàn)的好奇心和改變歷史的動(dòng)力得到滿足，科學(xué)家深入到了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，找到了令人著迷的美；另一方面，科學(xué)共同體如何應(yīng)用科學(xué)倫理來(lái)決定是否或者應(yīng)不應(yīng)該參與原子彈制造，巨大能量的釋放也意味著巨大破壞力的誕生，科學(xué)家們因?yàn)闊o(wú)力左右這些破壞能量的行蹤而不安、后怕。
1、科學(xué)進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代
歷史上的科學(xué)，曾經(jīng)以個(gè)體小規(guī)模研究為基本特征，特別是基礎(chǔ)研究尤為突出。但到了19世紀(jì)末，隨著科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了規(guī)?；募瘓F(tuán)研究。相對(duì)而言，大科學(xué)是解決復(fù)雜大問(wèn)題、進(jìn)行大規(guī)模研究的科學(xué)，典型的大科學(xué)如美國(guó)的曼哈頓工程、星球大戰(zhàn)、歐洲的尤里卡計(jì)劃和多國(guó)參加的人類基因計(jì)劃；小科學(xué)則是個(gè)體小規(guī)模的科學(xué)傳統(tǒng)世紀(jì)中的科學(xué)。
大科學(xué)主要表現(xiàn)為投資強(qiáng)度大、多學(xué)科交叉、需要昂貴且復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和研究目標(biāo)宏大。根據(jù)大型實(shí)驗(yàn)裝置和項(xiàng)目目標(biāo)的特點(diǎn)，大科學(xué)研究可以分為兩類，第一類是需要巨額投資建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)大型研究設(shè)施的“工程式”大科學(xué)研究，如國(guó)際空間站計(jì)劃、歐洲核研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)計(jì)劃，包括預(yù)研、建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等一系列研究活動(dòng)；第二類是需要跨學(xué)科合作的大規(guī)模、大尺度的前沿性科學(xué)研究項(xiàng)目，通常圍繞一個(gè)總體研究目標(biāo)由眾多科學(xué)家有組織有分工有協(xié)作相對(duì)分散開(kāi)展研究，如人類基因圖譜研究、全球變化研究等。
大科學(xué)和小科學(xué)具有很大的區(qū)別。小科學(xué)時(shí)代的科研活動(dòng)特點(diǎn)是：研究對(duì)象為自然界；使用的儀器是“單參數(shù)”儀器；科研的目的是增長(zhǎng)人類知識(shí)；采用的方法多半是分析方法；思想方法是機(jī)械決定論；習(xí)慣于個(gè)人自由研究；動(dòng)力來(lái)源于個(gè)人奮斗；選題根據(jù)個(gè)人興趣；經(jīng)費(fèi)為個(gè)人資助，等等。大科學(xué)時(shí)代的科研活動(dòng)特點(diǎn)是：研究對(duì)象為自然、社會(huì)和人；使用的儀器是以“二次儀器”為中心的儀器系統(tǒng)；科研的目的包括人類知識(shí)的增長(zhǎng)和這些知識(shí)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用；采用的方法為系統(tǒng)方法；思想方法往往是統(tǒng)計(jì)決定論和系統(tǒng)決定論；喜歡協(xié)作研究；選題來(lái)自于社會(huì)特別是經(jīng)濟(jì)部門的要求；經(jīng)費(fèi)為國(guó)家、企業(yè)等資助，等等。
2、德國(guó)、蘇聯(lián)和日本的原子彈制造
1939年，德國(guó)先召開(kāi)了研制“鈾設(shè)備”的會(huì)議，后是成立了“德國(guó)鈾協(xié)會(huì)”和“德國(guó)原子俱樂(lè)部”，設(shè)立了在帝國(guó)研究委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)之下的核研究機(jī)構(gòu)。1940年，德國(guó)軍方調(diào)集了德國(guó)當(dāng)時(shí)世界著名的科學(xué)家制訂了一份核研究的詳細(xì)計(jì)劃。參與這個(gè)計(jì)劃的科學(xué)家包括獲得1932年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的量子力學(xué)專家海森堡、著名物理學(xué)家布格雷博士和在分離同位素領(lǐng)域有極深造詣的哈塔克教授和格羅斯教授等人。一般人認(rèn)為，以當(dāng)時(shí)德國(guó)的工業(yè)實(shí)力、科技水平、獲得原料的能力，制造原子彈應(yīng)該只是個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。后來(lái)，盡管德國(guó)實(shí)施了一系列制造原子彈的試驗(yàn)，但是最終沒(méi)能制造出原子彈。
德國(guó)未能之制造出原子彈大概有4個(gè)原因。第一個(gè)原因是缺乏有才干的物理學(xué)家，因?yàn)樗麄兌急幌Ｌ乩镇?qū)逐出境了。因?yàn)樵訌椫圃焓莻€(gè)系統(tǒng)工程，僅僅依靠少數(shù)科學(xué)家是不行的。第二是納粹分子對(duì)軍事方面的科研組織得不好，同時(shí)納粹政府對(duì)科研工作的意義也缺乏了解。第三是實(shí)驗(yàn)室缺乏進(jìn)行這種復(fù)雜研究工作用的必要的設(shè)備。最后一個(gè)原因是，在德國(guó)從事原子能研究工作的德國(guó)科學(xué)家并不希望獲得成功。他們因此有的消極怠工，沒(méi)有采取任何積極的措施來(lái)克服各種障礙以加速制造原子彈的進(jìn)程；有的干脆破壞原子彈的制造計(jì)劃。例如，石墨和重水是原子彈制造的兩種重要材料，而負(fù)責(zé)石墨加工的科學(xué)家埃爾溫·施密特是一個(gè)堅(jiān)定的反納粹戰(zhàn)士，他用非常巧妙的辦法使使生產(chǎn)出來(lái)的石墨含有硫、二氧化硫和鈣等雜質(zhì)，導(dǎo)致布雷格在使用含有雜質(zhì)的石墨進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)屢試屢?。回?fù)責(zé)重水生產(chǎn)的工廠遭到了英軍的轟炸。
蘇聯(lián)的原子彈研究起步很早，在30年代初期就建立了 3個(gè)核研究中心，但真正進(jìn)入對(duì)原子彈的研制，則是在納粹德國(guó)之后。1938年，斯大林在得知德國(guó)研制原子彈的計(jì)劃后，立即決定集中力量研制原子彈，爭(zhēng)取4年的時(shí)間內(nèi)制造出原子彈。蘇聯(lián)人的決心極大，態(tài)度也極為堅(jiān)決，先是成立了“鈾研究委員會(huì)”，作為領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)；后是將在大清洗中入獄的科學(xué)家放出來(lái)，全力進(jìn)行研究工作。但由于當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鈾礦，雖然列寧格勒的原子研究所已經(jīng)論證出在快中子的持續(xù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，只要幾公斤的鈾就可以實(shí)現(xiàn)核爆炸，而蘇聯(lián)人卻只能進(jìn)行理論研究，連原子彈反應(yīng)堆也未建造。后來(lái)，由于蘇德戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，其原子彈的研究制造基本處于停滯狀態(tài)。1942年，蘇聯(lián)人得知了美國(guó)人原子彈的研制計(jì)劃，斯大林再次親自召開(kāi)會(huì)議，決定全力以赴研制原子彈。1943年 9月，蘇聯(lián)第一個(gè)核爆炸裝置研制出來(lái)了，并完成了試爆前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。蘇聯(lián)“鈾原子研究委員會(huì)”決定 9月10日在一個(gè)荒無(wú)人煙的湖心島上，進(jìn)行人類歷史上的第一次核爆炸試驗(yàn)。
日本也認(rèn)為要想成為一個(gè)世界強(qiáng)國(guó)，就應(yīng)該在原子彈領(lǐng)域有所作為，特別是日本有核物理方面在世界上也頗有名氣的幾位專家，如東京理化所主任二階義男，大阪大學(xué)教授菊池正士和荒勝文策等人，尤其是荒勝文策教授，1934年曾進(jìn)行過(guò)人工轟擊原子的實(shí)驗(yàn)并獲得了成功。1940年，日本軍方得知蘇聯(lián)和美國(guó)等國(guó)正在進(jìn)行威力巨大的原子彈的研制，立即引起密切注意，并決心著手進(jìn)行研制。1941年 5月，日本陸軍航空兵科技所所長(zhǎng)安田竹生將軍正式接到研制原子彈的命令。安田竹生遂命令二階義男主持代號(hào)為“二號(hào)研究”的項(xiàng)目，研究制造鈾彈的可行性。第二年，日本海軍部也對(duì)原子彈的研制發(fā)生了興趣，于 7月在東京召開(kāi)了“核物理成就利用委員會(huì)”第一次會(huì)議，討論了原子能用于軍事的可能性和日本能否在戰(zhàn)爭(zhēng)中制造出原子彈。于是，海軍部將這一任務(wù)交給了京都大學(xué)的荒勝文策教授。這樣，日本就同時(shí)有兩個(gè)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行原子彈的研制工作。日本研制原子彈最大的困難是沒(méi)有鈾原料，他們向德國(guó)求援得到的鈾礦也未能運(yùn)回日本；在中國(guó)東北采到了貧鈾礦不具備提純的可能。再加上美軍的空襲炸毀了日本研究小組的大部設(shè)備，使得日本已無(wú)力制造原子彈。
3、曼哈頓工程
1938年，哈恩成功地實(shí)現(xiàn)鈾原子的核分裂，震動(dòng)了全球科學(xué)界。匈牙利血統(tǒng)的美國(guó)物理學(xué)家西拉德(Szilard，1898-1964)1939年7月邀請(qǐng)了另外兩名匈牙利血統(tǒng)的物理學(xué)家威格納（E.P.Wigner,1902-1995）和特勒，一起拜訪了物理學(xué)家愛(ài)因斯坦和羅斯福總統(tǒng)的私人顧問(wèn)薩克斯，陳述了研制核武器對(duì)于戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程可能帶來(lái)的巨大影響作用。8月，愛(ài)因斯坦即寫信給美國(guó)總統(tǒng)羅斯福，詳細(xì)闡述了研制原子彈的重要性。薩克斯在白宮和羅斯福共進(jìn)早餐的時(shí)候，還講了一個(gè)歷史故事，大意是拿破侖由于沒(méi)有支持發(fā)明汽船的富爾頓，因此錯(cuò)過(guò)了用汽船裝備法國(guó)海軍打敗美國(guó)的機(jī)會(huì)。羅斯福被薩克斯的論證所打動(dòng)，決定支持研制原子彈的工作。1939年10月11日，美國(guó)總統(tǒng)羅斯福下令成立“鈾顧問(wèn)委會(huì)員”。1941年7月，英國(guó)政府派出科學(xué)家代表團(tuán)到美國(guó)，并希望同美國(guó)合作研制開(kāi)發(fā)原子彈。10月11日，美國(guó)總統(tǒng)羅斯福也寫信給英國(guó)首相丘吉爾建議兩國(guó)科學(xué)家合作研制原子彈。
1942年初，美國(guó)科學(xué)家雖然對(duì)原子彈的機(jī)制、應(yīng)該努力的方向、甚至費(fèi)用和時(shí)間都有了大致的構(gòu)想，但核研究的龐大工程已經(jīng)超過(guò)了科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的能力。當(dāng)時(shí)美國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)轉(zhuǎn)向戰(zhàn)爭(zhēng)，沒(méi)有一家工業(yè)公司能在短期內(nèi)完成有關(guān)生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)。美國(guó)核研究的負(fù)責(zé)人之一布什認(rèn)為，只有給軍隊(duì)以最高優(yōu)先權(quán)，才能在戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束前生產(chǎn)出核原料來(lái)。1942年3月9日，他在給羅斯福總統(tǒng)的報(bào)告中，強(qiáng)調(diào)了原子彈的光明前景，提出把全部的研制和生產(chǎn)管理移交給軍隊(duì)。6月17日，布什給羅斯福準(zhǔn)備了一份將核計(jì)劃全部交給軍隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)執(zhí)行的詳細(xì)報(bào)告。羅斯福立即批復(fù)了布什的報(bào)告。在參謀長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議主席馬歇爾的支持下，美國(guó)軍方同意按原Ｓ-１委員會(huì)（負(fù)責(zé)鈾研究的一個(gè)機(jī)構(gòu)）的建議，開(kāi)始建設(shè)４種分別采用不同方法的鈾同位素分離工廠和其他的研制、生產(chǎn)基地。
軍隊(duì)把整個(gè)計(jì)劃取名為“代用材料發(fā)展實(shí)驗(yàn)室”，指派美國(guó)軍事工程部的馬歇爾上校負(fù)責(zé)全部行動(dòng)。由于馬歇爾上校循規(guī)蹈矩，與科學(xué)顧問(wèn)們又合不來(lái)，使研究計(jì)劃優(yōu)先權(quán)的升級(jí)和氣體分離工廠地址的選擇拖延了兩個(gè)月。9月，政府戰(zhàn)時(shí)辦公室和軍隊(duì)高層領(lǐng)導(dǎo)決定，領(lǐng)導(dǎo)修建美國(guó)國(guó)防部大樓——五角大樓的格羅夫斯上校接替馬歇爾上校。格羅夫斯在赴任之前，被提升為準(zhǔn)將。
格羅夫斯在上任后不到48小時(shí)內(nèi)就成功地把計(jì)劃的優(yōu)先權(quán)升為最高級(jí)，并選定田納西州的橡樹(shù)嶺作為鈾同位素分離工廠基地。因?yàn)轳R歇爾上校的總辦公室最初將設(shè)在紐約城，他們決定把新管區(qū)的名稱命名為“曼哈頓”。于是，“曼哈頓工程區(qū)（或簡(jiǎn)稱為曼工區(qū)）”就這樣誕生了。美國(guó)整個(gè)核研究計(jì)劃不久后取名為“曼哈頓計(jì)劃”。
曼哈頓計(jì)劃的最終目標(biāo)是趕在戰(zhàn)爭(zhēng)以前造出原子彈。雖然在這個(gè)計(jì)劃以前，Ｓ-１執(zhí)行委員會(huì)就肯定了它的可行性，但要實(shí)現(xiàn)這一新的爆炸，還有大量的理論和工程技術(shù)問(wèn)題需要解決。在勞倫斯、康普頓等人的推薦下，格羅夫斯邀請(qǐng)奧本海默負(fù)責(zé)這一工作。為了使原子彈研制計(jì)劃能夠順利完成，根據(jù)奧本海默的建議，軍事當(dāng)局決定建立一個(gè)新的快中子反應(yīng)和原子彈結(jié)構(gòu)研究基地，這就是后來(lái)聞名于世的洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室。奧本海默憑著他的才能與智慧，以及他對(duì)于原子彈的深刻洞察力，被任命為洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室主任。正是由于這樣一個(gè)至關(guān)重要的任命，才使他在日后贏得了美國(guó)“原子彈之父”的稱號(hào)。
奧本海默開(kāi)始時(shí)對(duì)困難估計(jì)不足，認(rèn)為只要６名物理學(xué)家和100多名工程技術(shù)人員就足夠了。但實(shí)驗(yàn)室到1945年時(shí)，發(fā)展到擁有2000多名文職研究人員和3000多名軍事人員，其中包括1000多名科學(xué)家。鑒于大多數(shù)科學(xué)家都反對(duì)實(shí)驗(yàn)室的軍事化，格羅夫斯同意加州大學(xué)成為洛斯阿拉莫斯名義上的管理單位和合同保證單位，基地的軍隊(duì)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、后勤供應(yīng)和安全保障。
在“曼哈頓工程區(qū)”工作的15萬(wàn)人當(dāng)中，只有12個(gè)人知道全盤的計(jì)劃。其實(shí)，全體人員中很少有人知道他們是在從事制造原子彈的工作。例如，洛斯阿拉莫斯計(jì)算中心長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，但大部分工作人員不了解這些工作的實(shí)際意義。由于他們不知道工作目的，所以也就不可能使他們對(duì)工作發(fā)生真正的興趣。后來(lái)，一個(gè)年輕的理論物理學(xué)家費(fèi)因曼，想方設(shè)法得到允許，向洛斯阿拉莫斯的工作人員說(shuō)明了他們是在做什么樣的工作。此后，這里的工作達(dá)到了高潮，并且有許多工作人員自愿留下來(lái)加班加點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)全體人員的艱苦努力，原子彈的許多技術(shù)與工程問(wèn)題得到解決。1945年7月15日凌晨5點(diǎn)30分，世界上第一顆原子彈試驗(yàn)成功。8月6日和9日，美國(guó)分別在日本的廣島和長(zhǎng)崎投下了原子彈。隨著蘇聯(lián)軍隊(duì)出兵我國(guó)東北，日本天皇于14日宣布無(wú)條件投降，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束了。
曼哈頓計(jì)劃不僅造出了原子彈，也留下了14億美元的財(cái)產(chǎn)，包括一個(gè)具有9000人的洛斯阿拉莫斯核武器實(shí)驗(yàn)室；一個(gè)具有36000人、價(jià)值９億美元的橡樹(shù)嶺鈾材料生產(chǎn)工廠和附帶的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室；一個(gè)具有17000人、價(jià)值３億多美元的漢福特钚材料生產(chǎn)工廠，以及分布在伯克利和芝加哥等地的實(shí)驗(yàn)室。
1946年7月，在原子彈研制成功一周年之際，美國(guó)參、眾兩院經(jīng)過(guò)激烈的爭(zhēng)論，通過(guò)了一項(xiàng)由參議員麥克馬洪提出的議案。杜魯門于8月1日簽署命令，提案開(kāi)始正式生效，這就是《1946年原子能法令》。它標(biāo)志著美國(guó)戰(zhàn)時(shí)核計(jì)劃的結(jié)束和新的過(guò)渡時(shí)期的開(kāi)始，也成為和平時(shí)斯整個(gè)美國(guó)原子能發(fā)展的指導(dǎo)綱領(lǐng)。
《1946年原子能法令》正式生效后，格羅夫斯領(lǐng)導(dǎo)的曼哈頓工程在國(guó)會(huì)和政府的同意下，繼續(xù)支撐著整個(gè)核計(jì)劃。當(dāng)美國(guó)新的原子能委員會(huì)組成后，杜魯門決定在1946年的最后一天晚上12點(diǎn)，將原曼哈頓工程的全部財(cái)產(chǎn)和權(quán)力移交給原子能委員會(huì)，從而正式開(kāi)始了一個(gè)新的過(guò)渡時(shí)期。
原子能委員會(huì)設(shè)有四個(gè)部：研究部，它控制一切與原子能有關(guān)的研究；生產(chǎn)部，它擁有并控制一切生產(chǎn)裂變材料和原子能的設(shè)施，組織核裂變材料的生產(chǎn)；工程部，它指導(dǎo)一切與原子能發(fā)展有關(guān)的計(jì)劃和工程；軍事應(yīng)用部，它處理與軍備有關(guān)的原子能事項(xiàng)。 原子能委員會(huì)總部也從橡樹(shù)嶺遷到了華盛頓。
后來(lái)，美國(guó)政府決定建立國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，其中最著名的有芝加哥附近的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和紐約長(zhǎng)島的布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室為高能物理的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。特別是丁肇中教授，就是于1974年利用布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的加速器ＡＧＳ發(fā)現(xiàn)Ｊ粒子的，并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
4、曼哈頓工程中的幾位科學(xué)家
曼哈頓工程中集中了大量的物理學(xué)家、化學(xué)家、工程師、軍人和當(dāng)?shù)氐木用?。其中，有幾位科學(xué)家在發(fā)起、實(shí)施曼哈頓計(jì)劃中起到了決定性的作用。
西拉德與愛(ài)因斯坦： 1933年4月，希特勒政府通過(guò)了第一個(gè)反對(duì)猶太人的法律，大批非雅利安科學(xué)家被迫離開(kāi)了崗位，100多位物理學(xué)家逃離德國(guó)。西拉德是其中之一，到了英國(guó)。正是在英國(guó)他覺(jué)得鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可能的。1935年，他們研究了發(fā)現(xiàn)了放射性物質(zhì)鈹?shù)闹凶右莩霎a(chǎn)生γ射線的現(xiàn)象。1938年，西拉德到美國(guó)，知道了核裂變的發(fā)現(xiàn)。由于對(duì)美國(guó)不了解，他請(qǐng)求愛(ài)因斯坦幫忙。他們一起給羅斯?？偨y(tǒng)寫信請(qǐng)求研究經(jīng)費(fèi)以便研究裂變。1942年西拉德和費(fèi)米在芝加哥大學(xué)取得了控制式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)器的進(jìn)展。曼哈頓工程很快就開(kāi)始了。西拉德成了抗議原子彈的主要力量。愛(ài)因斯坦沒(méi)有真正參加曼哈頓工程，但他是啟動(dòng)曼哈頓工程的責(zé)任者之一和后來(lái)最強(qiáng)烈的抗議者之一。
西伯格：在曼哈頓工程中，西伯格(G.T.Seaberg,1912-)領(lǐng)導(dǎo)钚生產(chǎn)技術(shù)的小組研究。他被稱為钚之父。钚是在1941年2月23—24日在加州大學(xué)發(fā)現(xiàn)的，而可見(jiàn)量的钚是1942年8月20日芝加哥大學(xué)的冶金實(shí)驗(yàn)室第一次被分離出來(lái)的。曼哈頓工程中第一顆原子彈就是以钚為動(dòng)力的試驗(yàn)彈，被投放到長(zhǎng)崎的第三顆原子彈“胖子”也是一顆钚彈。1951年他和麥克米倫(E.M.McMillan,1907-1991)因發(fā)現(xiàn)并研究钚等超鈾元素而共獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1961年，他被任命為美國(guó)原子能委員會(huì)主席。
費(fèi)因曼：出生于紐約的費(fèi)因曼是一個(gè)出色的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家，他有加速微積分的運(yùn)算的天然才能。在24歲時(shí)參加曼哈頓工程，在他的指導(dǎo)老師貝特領(lǐng)導(dǎo)的小組工作，其任務(wù)是計(jì)算原子彈爆炸需要的裂變材料的數(shù)量。他的一個(gè)引人注目的才能是不用計(jì)算器就能快速解答方程式。他和貝特一起發(fā)現(xiàn)了解決一個(gè)三次方程的捷徑，大大加快了運(yùn)算速度。有趣的是，因?yàn)橘M(fèi)因曼獨(dú)特直覺(jué)才能，他還被美國(guó)航天航空局邀請(qǐng)參加1985年挑戰(zhàn)者號(hào)宇宙飛船失事的調(diào)查，得出了令航空航天局和世界都震驚的結(jié)論：一個(gè)O型橡膠圈的老化。
費(fèi)米：費(fèi)米1934年用中子轟擊原子核產(chǎn)生人工放射現(xiàn)象，開(kāi)始中子物理學(xué)研究。被譽(yù)為“中子物理學(xué)之父”。由于他在中子轟擊方面尤其是用熱中于轟擊方面的成。。1938年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1939年任教于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)。1942年。根據(jù)他對(duì)中子引起鈾核裂變的研究。在芝加哥大學(xué)建成了世界首座自持續(xù)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)堆。1944年入美國(guó)籍，并參與曼哈頓計(jì)劃研制原子彈。費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)的小組負(fù)責(zé)進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)試驗(yàn)。費(fèi)米小組于1942年12月 2日建成了世界上第一座鈾-石墨原子反應(yīng)堆。這個(gè)反應(yīng)堆高5.6米、長(zhǎng)10米、寬9米，內(nèi)可裝核反應(yīng)材料52噸，這個(gè)裝置總重量達(dá)1400噸。在這個(gè)反應(yīng)堆中進(jìn)行了人類歷史上第一次人工控制的核反應(yīng)，從實(shí)踐上證明了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論的正確性，為原子彈的制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
奧本海默：由于其出色的組織才能，奧本海默被稱為“原子彈之父”。在40歲以前，奧本海默盡管是一個(gè)著名的理論家，一個(gè)受人尊敬的教師，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自己成為偉大的科學(xué)家的愿望，沒(méi)有登上物理學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)造性工作的最高峰，而海森堡、狄拉克、費(fèi)米、約里奧·居里等人在這個(gè)歲數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。是曼哈頓工程使奧本海默青云直上，他擔(dān)任了洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室主任，成功地把眾多科學(xué)家包括那些著名科學(xué)家如諾貝爾已獲獎(jiǎng)?wù)呋蛘呶磥?lái)獲獎(jiǎng)?wù)邎F(tuán)結(jié)在制造原子彈這一核心人物的周圍。得也蕭何，失也蕭何，奧本海默把全部的聰明才智奉獻(xiàn)給了原子能，后來(lái)他也成為原子能情結(jié)的犧牲者。
5、原子彈倫理之爭(zhēng)：贊成還是反對(duì)
贊成使用原子彈的一個(gè)重要的原因是英國(guó)和美國(guó)對(duì)蘇聯(lián)的恐懼和不信任。在1943年英美的一次會(huì)晤上，英國(guó)首相丘吉爾表示“不能讓德國(guó)或者蘇聯(lián)贏得某些能夠用于國(guó)際訛詐的東西的競(jìng)賽。”兩個(gè)國(guó)家都害怕蘇聯(lián)贏得戰(zhàn)爭(zhēng)后擴(kuò)大它的影響，因此它們誰(shuí)都不希望看到蘇聯(lián)擁有原子彈從而喪失自己在國(guó)際談判中的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候蘇聯(lián)已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)太平洋的關(guān)心，擴(kuò)大了對(duì)東歐國(guó)家的影響。美英認(rèn)為原子彈的爆炸可以縮短戰(zhàn)爭(zhēng)，把蘇聯(lián)控制在太平洋之外。
1945年夏天，盡管美國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人相信日本最終除了投降之外別無(wú)選擇，但他們對(duì)日本何時(shí)投降仍無(wú)法確定。盡管日本領(lǐng)導(dǎo)人也打算在1945年年底結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)，但不幸的是，日本政府為了自己皇室的尊嚴(yán)，于7月28日東京廣播了日本不投降而繼續(xù)戰(zhàn)斗的決定。美國(guó)出于結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)越快越好的政治考慮，還是在8月6日投下了第一顆原子彈。
一些處于曼哈頓工程中心的科學(xué)家，雖然感受到了科學(xué)研究的樂(lè)趣，但是當(dāng)他們預(yù)感到原子能一旦釋放便會(huì)產(chǎn)生難于想象的破壞力，他們就開(kāi)始擔(dān)憂，成為反對(duì)原子彈研究的先行者。很多參與研制的科學(xué)家反對(duì)原子彈的不道德使用，他們擔(dān)心戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后會(huì)引起軍備競(jìng)賽。在使用原子彈以前，最大的威脅德國(guó)已經(jīng)投降，而那時(shí)日本根本就沒(méi)有任何原子武器。因此可以認(rèn)為投放原子彈是沒(méi)有必要的。無(wú)辜的生命的損失是巨大的，人們可以統(tǒng)計(jì)戰(zhàn)士和成年的損傷，而無(wú)法統(tǒng)計(jì)對(duì)兒童的損傷。1945年6月11日，芝加哥科學(xué)家在弗蘭克的主持下完成了著名的“弗蘭克報(bào)告”。該報(bào)告建議，不用原子彈轟炸日本，而把原子彈投擲到沙漠或者荒島上以作威力演示，并請(qǐng)聯(lián)合國(guó)代表參觀。但是政治家們每人愿意聽(tīng)。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)：我一生一個(gè)大錯(cuò)誤就是簽署了那封給羅斯?？偨y(tǒng)推薦制造原子彈的信。西拉德曾聯(lián)合冶金實(shí)驗(yàn)室69名科學(xué)家給杜魯門總統(tǒng)寫信抗議使用原子彈，但杜魯門繼續(xù)支持。1962年，西拉德建立了一個(gè)委員會(huì)，宗旨在于呼吁控制軍備并影響外交政策。
并非所有的科學(xué)家都反對(duì)使用原子彈。在一份有康普頓、勞倫斯、奧本海默和費(fèi)米署名、奧本海默執(zhí)筆的“建議立即使用原子彈”的報(bào)告，認(rèn)為“沒(méi)有其他的技術(shù)展示能夠結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)，沒(méi)有其他的替代方法能夠指導(dǎo)軍事應(yīng)用”。許多科學(xué)家認(rèn)為美國(guó)不是在攻擊日本，而是在自我防御，是日本先進(jìn)攻了美國(guó)，例如珍珠港事件。但是科學(xué)家反對(duì)美國(guó)很快地投放第二顆原子彈，美國(guó)應(yīng)該等待日本投降更長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間。
6、原子彈爆炸的后果與簡(jiǎn)單的評(píng)述
1945年7月16日上午5時(shí)24分，美國(guó)在新墨西哥州阿拉莫戈多的“三一”試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)30米高的鐵塔上，進(jìn)行了人類有史以來(lái)的第一次核試驗(yàn)。這顆钚彈裝藥重6.1千克，TNT當(dāng)量2.2萬(wàn)噸，試驗(yàn)中由于核爆炸產(chǎn)生了上千萬(wàn)度的高溫和數(shù)百億個(gè)大氣壓，致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑。核爆炸騰起的煙塵若垂天之云，極為恐怖。在半徑為400米的范圍內(nèi)，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑為1600米的范圍內(nèi)，所有的動(dòng)物全部死亡。這顆原子彈的威力，要比科學(xué)家們?cè)烙?jì)的大出了近20倍。
面對(duì)巨大的爆炸，曼哈頓工程負(fù)責(zé)人之一、被稱為“原子彈之父”的著名科學(xué)家?jiàn)W本海默在核爆觀測(cè)站里感到十分震驚，他想起了印度一首古詩(shī)：“漫天奇光異彩，有如圣靈逞威，只有一千個(gè)太陽(yáng)，才能與其爭(zhēng)輝。我是死神，我是世界的毀滅者。”
爆炸時(shí)，費(fèi)米撕了幾片碎紙拋在空中，在沒(méi)有聽(tīng)到爆炸聲時(shí)就迫不及待地想要知道爆炸沖擊波的威力。爆炸結(jié)束，費(fèi)米就坐上坦克去檢查損失情況，爆炸的威力超出了他原來(lái)的想象。費(fèi)米本來(lái)是一個(gè)冷靜而有理智的人，這時(shí)也受到了很大的驚動(dòng)，甚至無(wú)法自己開(kāi)車回家。他對(duì)所有持反對(duì)意見(jiàn)的同事只能重復(fù)這樣的回答：“不要讓我跟你們一塊受良心的折磨吧。無(wú)論如何，這畢竟是物理學(xué)上的一個(gè)杰出成就。”
戰(zhàn)爭(zhēng)和曼哈頓工程結(jié)束后，奧本海默就感到了核武器發(fā)現(xiàn)的遺憾。而特勒開(kāi)始積極倡議進(jìn)行氫彈的研制。氫彈利用核聚變?cè)?，其能量比核裂變更大。奧本海默后來(lái)投入了對(duì)原子能的國(guó)際控制和和平利用，反對(duì)美國(guó)率先制造氫彈。軍方和軍隊(duì)企業(yè)對(duì)于削減軍費(fèi)的不滿，蘇聯(lián)原子彈試驗(yàn)成功打破了美國(guó)的和壟斷地位，氫彈研究還是啟動(dòng)了，這一切使奧本海默的努力化為泡影。1953年，奧本海默反而因?yàn)榈囊幌盗蟹磳?duì)意見(jiàn)和行為被剝奪了安全特許權(quán)。
特勒闡述了自己對(duì)進(jìn)行氫彈研究的立場(chǎng)。特勒認(rèn)為，自己選擇科學(xué)家這個(gè)職業(yè)，是因?yàn)樗麩釔?ài)科學(xué)，除了純科學(xué)之外他不會(huì)作其他任何工作。他自己也熱愛(ài)和平，不愛(ài)武器。但為了和平世界需要武器。因此他把自己獻(xiàn)身給了普通和平的事業(yè)。特勒的這番辯白也說(shuō)明了他從事科學(xué)研究的基本出發(fā)點(diǎn)：對(duì)科學(xué)的興趣和為和平的良心驅(qū)使。對(duì)其他許多科學(xué)家而言，對(duì)科學(xué)的興趣可能是更重要的原因，因?yàn)槿绻麄儾环艞夁@些工作，就會(huì)錯(cuò)過(guò)解決有趣的問(wèn)題的機(jī)會(huì)，對(duì)科學(xué)原始的沖動(dòng)使得他們把后果拋到了一邊。這一點(diǎn)可以解釋下面的事實(shí)：一些參加過(guò)原子彈的科學(xué)家，因?yàn)樵訌棻ㄊ艿搅夹牡淖l責(zé)后便公開(kāi)反對(duì)進(jìn)行氫彈的研究，可是當(dāng)氫彈得到政府支持正式啟動(dòng)后，他們又放棄了過(guò)去的想法，以極大的熱情投入了氫彈的研究。這些科學(xué)家包括貝特、烏拉姆、費(fèi)米、馮·諾依曼、費(fèi)因曼等，而漢斯·貝特是一個(gè)極端的例子。貝特曾拒絕特勒的勸說(shuō)回到洛斯阿拉莫斯，曾在著名的《科學(xué)美國(guó)人》雜志上發(fā)表了從科學(xué)、政治和道義上反對(duì)制造氫彈的文章，甚至還同其他11位科學(xué)家簽名發(fā)出了譴責(zé)政府制造氫彈的決定的聲明，可最后貝特還是在研究氫彈的過(guò)程中起到了決定性作用。
冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)和蘇聯(lián)兩個(gè)超級(jí)大國(guó)進(jìn)行了更大的軍備競(jìng)賽。美國(guó)可能從中得到了好處，因?yàn)樗碳ち藝?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多的民用技術(shù)來(lái)自于軍事科學(xué)；但是蘇聯(lián)由于體制上的原因，軍事競(jìng)賽的科技成果沒(méi)有轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，使國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)大喪元?dú)狻?br>
對(duì)于極端的悲觀主義者而言，核科學(xué)的發(fā)展和核科學(xué)家的曖昧態(tài)度令人擔(dān)憂。人類社會(huì)有太多的科學(xué)家，而很少有仁慈的上帝。科學(xué)家們抓住了原子的奧秘，卻忘記了布道——宣傳和科學(xué)的危害，因此，世界有了輝煌而失去理智，獲得了能量而失去了良心?？茖W(xué)家是核的巨人和道德倫理的矮子，他們對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)知道得比和平多，對(duì)殺戮知道得比生存多。
對(duì)于樂(lè)觀主義者而言，由于核武器具有威懾性又具有遏制性的雙重功能，對(duì)維護(hù)世界和平、制約世界大戰(zhàn)特別是核戰(zhàn)爭(zhēng)，起到了積極作用。科學(xué)家是和平力量最強(qiáng)大的組成部分。沒(méi)有了科學(xué)家，世界大戰(zhàn)可能更頻繁地發(fā)生。
只要科學(xué)存在一天，關(guān)于科學(xué)的倫理討論就會(huì)繼續(xù)，過(guò)去是原子科學(xué)，現(xiàn)在是基因克隆。無(wú)論如何，曼哈頓工程改變了人類和文明的歷史。它提醒科學(xué)家作為一個(gè)社會(huì)公民必須對(duì)自己的行為負(fù)責(zé)。科學(xué)家不僅需要思考他們能作些什么，也應(yīng)該思考他們應(yīng)該做些什么。
7、核武器發(fā)展的現(xiàn)狀
原子彈、氫彈和中子彈及其由它們組裝起來(lái)的各種導(dǎo)彈統(tǒng)稱為核武器。核武器有5種殺傷因素，既有快如閃電、比太陽(yáng)光還亮的光輻射，即熱輻射，又有形同颶風(fēng)的沖擊波；既有早期可使人致命的核輻射，又有斬不斷、理還亂的長(zhǎng)期放射性污染。除這些殺傷因素之外，還有一種電磁脈沖，它被稱為原子彈的第5大破壞因素。
美國(guó)最先于1945年7月16日爆炸原子彈成功，隨后蘇聯(lián)于1949年8月29日、英國(guó)于1952年10月3日、法國(guó)于1960年2月13日、中國(guó)于1964年10月16日也相繼擁有了原子彈，核競(jìng)賽的局面正是形成。1968年7月1日簽訂、1970年3月5日生效的《不擴(kuò)散核武器條約》第9條規(guī)定，凡1967年1月1日前掌握核武器的國(guó)家為有核國(guó)家，允許保留核武器。美、蘇、英、法、中5國(guó)都符合上述條件，成為有核國(guó)家。
以美、蘇為首的兩大陣營(yíng)冷戰(zhàn)的一個(gè)明顯特點(diǎn)，是以發(fā)展核武器、爭(zhēng)奪核優(yōu)勢(shì)為中心。一場(chǎng)驚心動(dòng)魄、瘋狂持久的核軍備競(jìng)賽，使世界核武庫(kù)達(dá)到超飽合狀態(tài)。據(jù)世界原子科學(xué)家通報(bào)，到1986年，美、俄、英、法等4國(guó)，耗資約8萬(wàn)億美元，共制造了近7萬(wàn)枚核彈頭，其中：美國(guó)2.3萬(wàn)枚、前蘇聯(lián)約4.5萬(wàn)枚、英國(guó)約300枚、法國(guó)300多枚，核彈頭威力達(dá)200億噸TNT當(dāng)量，世界人均3噸，足以毀滅人類50次。同時(shí)，4國(guó)還相應(yīng)地發(fā)展了數(shù)萬(wàn)件導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇等核彈頭運(yùn)載工具，組建了三位一體、攻防兼?zhèn)涞暮俗鲬?zhàn)集團(tuán)。到1996年9月10日聯(lián)合國(guó)通過(guò)《全國(guó)禁止核試驗(yàn)條約》止，全世界共進(jìn)行了2000多次核試驗(yàn)。頻繁的核試驗(yàn)。使核武器的性能不斷精良完備，也使地球生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。
目前，核武器的發(fā)展經(jīng)歷了三代。第一代為原子彈，第二代為氫彈，第三代是以中子彈為代表的、效應(yīng)可轉(zhuǎn)換的特種彈。三代核武器其綜合戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能一代比一代先進(jìn)，既顯示了原子能科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和提高，也滿足了核武器用于戰(zhàn)場(chǎng)的企圖和要求。美國(guó)在開(kāi)發(fā)核武器方面，始終走在世界各國(guó)的前頭。目前，美國(guó)正在積極研究性能更先進(jìn)的第四代核武器。
