两刃利剑:原子能研究的故事(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-09-19 01:22:55

点击下载

作者:管成学,赵骥民

出版社:吉林科学技术出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

两刃利剑:原子能研究的故事

两刃利剑:原子能研究的故事试读:

序言

十一届全国人大副委员长、中国科学院前院长、两院院士

放眼21世纪,科学技术将以无法想象的速度迅猛发展,知识经济将全面崛起,国际竞争与合作将出现前所未有的激烈和广泛局面。在严峻的挑战面前,中华民族靠什么屹立于世界民族之林?靠人才,靠德、智、体、能、美全面发展的一代新人。今天的中小学生届时将要肩负起民族强盛的历史使命。为此,我们的知识界、出版界都应责无旁贷地多为他们提供丰富的精神养料。现在,一套大型的向广大青少年传播世界科学技术史知识的科普读物《世界五千年科技故事丛书》出版面世了。

由中国科学院自然科学研究所、清华大学科技史暨古文献研究所、中国中医研究院医史文献研究所和温州师范学院、吉林省科普作家协会的同志们共同撰写的这套丛书,以世界五千年科学技术史为经,以各时代杰出的科技精英的科技创新活动作纬,勾画了世界科技发展的生动图景。作者着力于科学性与可读性相结合,思想性与趣味性相结合,历史性与时代性相结合,通过故事来讲述科学发现的真实历史条件和科学工作的艰苦性。本书中介绍了科学家们独立思考、敢于怀疑、勇于创新、百折不挠、求真务实的科学精神和他们在工作生活中宝贵的协作、友爱、宽容的人文精神。使青少年读者从科学家的故事中感受科学大师们的智慧、科学的思维方法和实验方法,受到有益的思想启迪。从有关人类重大科技活动的故事中,引起对人类社会发展重大问题的密切关注,全面地理解科学,树立正确的科学观,在知识经济时代理智地对待科学、对待社会、对待人生。阅读这套丛书是对课本的很好补充,是进行素质教育的理想读物。

读史使人明智。在历史的长河中,中华民族曾经创造了灿烂的科技文明,明代以前我国的科技一直处于世界领先地位,涌现出张衡、张仲景、祖冲之、僧一行、沈括、郭守敬、李时珍、徐光启、宋应星这样一批具有世界影响的科学家,而在近现代,中国具有世界级影响的科学家并不多,与我们这个有着13亿人口的泱泱大国并不相称,与世界先进科技水平相比较,在总体上我国的科技水平还存在着较大差距。当今世界各国都把科学技术视为推动社会发展的巨大动力,把培养科技创新人才当做提高创新能力的战略方针。我国也不失时机地确立了科技兴国战略,确立了全面实施素质教育,提高全民素质,培养适应21世纪需要的创新人才的战略决策。党的十六大又提出要形成全民学习、终身学习的学习型社会,形成比较完善的科技和文化创新体系。要全面建设小康社会,加快推进社会主义现代化建设,我们需要一代具有创新精神的人才,需要更多更伟大的科学家和工程技术人才。我真诚地希望这套丛书能激发青少年爱祖国、爱科学的热情,树立起献身科技事业的信念,努力拼搏,勇攀高峰,争当新世纪的优秀科技创新人才。

引言

一提起原子弹,人们就会想到日本的广岛和长崎,想到原子弹给日本人民带来的深重灾难。

1993年8月,我有机会去日本参加科学史研讨会。特地去广岛的和平公园哀悼那些无辜的亡灵,寻觅原子弹制造的人间惨案。最使我难以忘怀的是公园大门前的雕塑:年轻的母亲俯身而逃,胸前搂抱着襁褓中的婴儿,身后还背着刚刚会走的孩子,惊慌恐惧、不知所措的神情,从这位年轻母亲的眼睛里流露出来……

每逢这天,雕塑像下摆满了哀悼死难者的花圈。人们以此表达他们的心愿:但愿人们记住这惨痛的教训,化干戈为玉帛,用好原子能这把两刃的利剑,让它更好地造福人类,让它的光和热永远照亮和温暖全世界每一个幸福的家庭。

爱因斯坦给罗斯福总统的信

1939年8月2日,因受不住德国法西斯的迫害,逃亡美国的匈牙利科学家尤金·威格纳和利奥·西拉德,向在美国普林斯顿研究院任职的爱因斯坦求助,请求爱因斯坦在给美国总统富兰克林·罗斯福的信上签名。这封信是为了说服罗斯福总统实施研制原子弹的计划,以便打败希特勒。

爱因斯坦早已向世界宣布,他是一个和平主义者,不参与战争的任何事情。但是,他一想到为原子研究而献出了无数时间和精力以至生命的前辈和同行们,他的思想开始了激烈的斗争。

爱因斯坦最先想到了普朗克,是他于1900年12月14日提出了普朗克量子公式,推开了通向原子时代的大门。他也因此获得了1918年的诺贝尔物理学奖。

第二位浮现在爱因斯坦跟前的是卢瑟福。卢瑟福是在牛顿以后英国成就最突出的科学家,近代原子物理学的真正奠基人。他发现了镭的两种辐射成分——α射线和β射线,证实了原子核的存在。如果说普朗克把科学引入了原子时代的门槛,那卢瑟福就是打开原子秘密的第一人。因此,他也获得了1908年的诺贝尔化学奖。

爱因斯坦想到的第三位科学家是玻尔。玻尔是丹麦人,卢瑟福的学生。1913年,在卢瑟福的指导下,玻尔的论文《论原子和分子结构》分3期在《哲学杂志》上发表了。在这篇论文里,玻尔创造性地把卢瑟福、普朗克和爱因斯坦的思想融合为一。他在卢瑟福假设模型的基础上,把爱因斯坦的光量子说引入了原子结构,提出了自己的原子模型,即电子沿固定的量子化轨道绕原子核旋转,成功地解释了原子线状光谱实验。这篇论文被称为“伟大的三部曲”,这个原子模型被叫做“卢瑟福—玻尔模型”。由于这项革命性的科学成就,年仅27岁的玻尔成为原子物理学的创立者和量子物理学家的真正领袖。

爱因斯坦又想到约里奥·居里夫妇,1934年他们用钋的α粒子轰击铝靶,得到了自然中不存在的人工放射性同位素。它是第一次利用外部影响引起某些原子核的放射性——人工放射性。这是人类改造微观世界的一个突破,为同位素和原子能的利用开辟了广阔前景,并使为打开物质巨大能量宝库而呕心苦思、日夜操劳的科学家们看到新的曙光。

爱因斯坦想到的第五位科学家是费米。在人工放射性发现后,费米用中子系统地轰击各种元素,从氟开始,其后的元素都有核反应且生成的放射性元素大多具有β放射性。费米与西拉德又证实了每次铀核裂变可放出2—3个新中子,表明链式反应是可能的。

爱因斯坦想到的最后一位科学家是梅特纳,她在1939年2月的英国《自然》杂志上发表了关于原子裂变的论文。她指出每裂变一个原子可以放出大约2亿电子伏的能量。裂变反应的发现震惊了科学界,因为它说明铀分裂的时候,可以放出两个中子,而这两个中子又可能引起两个铀核分裂,这样就能够从一个铀核裂变引起2、4、8、16……个铀核裂变。这就是链式反应,它将释放出无比巨大的能量。

这说明毁灭整座城市和港口的原子弹爆炸完全可能。爱因斯坦经过一番思想斗争,还是答应了威格纳和西拉德的请求,在给罗斯福总统的信上签了字。

就是这封信促使罗斯福下定决心,命令美国的军队与科学家成立研制原子弹的领导机构。这封信的全文如下:

美国白宫罗斯福总统先生:我从原稿纸上,了解到费米与西拉德所进行的一些工作情况。他们的工作使我感到,铀这种元素在最近的将来可能会成为一个新的重要的能源。对于已经出现的某些情况,政府应给予重视,并应在必要时,采取迅速的行动。因此,我认为我有责任提请你注意以下的事实和建议:在过去的4个月中,法国的约里奥和美国的费米、西拉德进行的工作,已经使下面的事实成为可能:在大块的铀中,可能爆发核链式反应,这一反应将产生无穷的力量和大量像镭那样的新元素。现在几乎可以肯定,这在最近的将来是能够实现的。这一新的现象也会导致炸弹的制造,因而一种威力极大的新型炸弹可能会制造出来——尽管还没有很大把握。一枚这种类型的炸弹,如用船载送去轰炸一个港口,那么,它将把港口全部炸毁,并将能毁坏附近的一些地区。然而,这种炸弹可能太重,因此,不能空运。美国只拥有一些质量较次的铀矿。加拿大和捷克斯洛伐克有一些铀矿是很好的。最重要的铀矿资源在比属刚果。鉴于这种情况,你可能会感到政府最好能同那些研究链式反应的美国物理学家保持经常性的联系。做到这一点的一个办法是:你把这个任务交给你所信任的、同时能以半官方身份出面工作的一个人。他的任务可以包括以下几个方面:1.同政府部门接触,使这些部门了解工作进展情况,提出关于政府采取行动的建议,对于美国铀矿石的可靠供应这个问题给予特别的注意。2.使目前受到大学实验室经费限制的实验工作能加快进行。应同愿为此事业捐款的个人进行联系,在必要的情况下,为实验工作提供资金。有些工厂有实验工作所需要的设备,应争取它们的合作。据我了解,德国已经接管了捷克斯洛伐克的铀矿,它实际上已经停止了那里铀的出口。德国这么早地采取了行动,是可以理解的,因为德国副外长的儿子卡尔·冯·魏茨塞克就是柏林威廉皇家研究院里的人,他们也正在进行目前美国人对铀的某些研究工作。你忠诚的阿尔伯特·爱因斯坦1939年8月2日于长岛

爱因斯坦与西拉德的估计一点也没错,德国人确实早有行动了。1939年4月24日,德国汉堡大学教授哈特克博士写信给德国陆军,建议研究和制造原子弹。

他的信说:“我们冒昧地请你们注意在核物理方面的最新发展,我们认为这些发展将使人们可能制造出一种威力比现在的炸弹大许多倍的炸弹……首先利用这种炸弹的国家,就具有一种超过其他国家的无比优越性。”

4月30日,德国法西斯在柏林召开秘密的原子专家会议,会上讨论了原子弹的前景,决定征用全部库存铀,并禁止新占领的捷克斯洛伐克出口铀矿石。其后不久,德军器械部主任舒曼再次召开原子弹专家会议,研讨原子弹的制造,特别是铀核链式反应问题。

这3条消息传到美国,使在美国从事原子物理研究的专家们,急如热锅上的蚂蚁。

首先是费米受各位科学家的委托,去见海军军械部长,他碰了一个软钉子。海军军械部长对原子物理了解甚少,认为费米说的原子弹,纯属天方夜谭,短期内是制造不出来的。还没有听完费米的仔细阐述,就下了逐客令。

所以,威格纳和西拉德才不得不跑来找爱因斯坦。

爱因斯坦是签字了,但是,怎样才能把这封信尽快地送到罗斯福总统的手里呢?

西拉德告诉爱因斯坦:他已通过一个朋友介绍,拜见了罗斯福总统的经济顾问、经济学家亚历山大·萨克斯,萨克斯答应转送这封信,并愿意尽量设法说服总统。

由于希特勒已发动了欧洲的战争,罗斯福总统特别繁忙,常常是废寝忘食,夜以继日地工作。就连顾问要见他,也拖了10个星期。

1939年10月12日早晨,罗斯福总统与萨克斯共进早餐。

两人在餐桌旁坐下后,罗斯福总统客气地说:“先生喝咖啡还是牛奶?”萨克斯欠身答道:“我习惯用咖啡。”

罗斯福一边向面包上抹果酱,一边笑着问萨克斯:“顾问先生急于见我,有何指教啊?”

萨克斯从衣兜里取出那封信,诙谐地说:“我给总统带来了一份珍贵的礼物。”随即呈上了爱因斯坦签名的信。

总统一看是封很长的信,就对顾问说:“请您告诉我,这封信为什么是一份珍贵的礼物呢?”

顾问没有正面回答总统,却反问罗斯福说:“目前最使总统忧心苦思的事是什么呢?”“当然是希特勒发动的战争。”罗斯福不假思索地回答。“这封信正是帮助您打败希特勒的,它还不珍贵吗?”“我尊敬的顾问先生,请您不要故弄玄虚了,告诉我,爱因斯坦有什么魔法吗?一群研究物理、化学的科学家凭什么打败德国法西斯,拿烧杯和试管上战场吗?”“爱因斯坦和费米等一批科学家,利用铀裂变的链式反应,能制造出原子弹,这种炸弹能把我们住的这座城市夷为平地。”

罗斯福立即放下手中的刀叉,急切地问:“要多久才能造出来?”

萨克斯被问住了,停了一会回答说:“我也不明白,他的信上说:最近的将来是能够实现的。”

罗斯福像泄了气的皮球,两手一摊说:“顾问先生,战士在流血,敌人在进攻,我们不能把赌注压在研究的武器上啊!”

萨克斯见总统吃完了早餐,不想立即对原子弹一信做决定,就说:“我可以陪总统去草坪上走走吗?”

罗斯福不便拒绝,就与萨克斯走出了白宫的南门,到绒毯般的草坪上散步了。罗斯福望着正前方高耸入云的华盛顿纪念塔无限感慨地说:“华盛顿打赢了1775年的独立战争,他才成为了美国历史上最伟大的总统。”

萨克斯抓住机会说:“美国人民最怀念的总统是林肯!”他指着华盛顿纪念塔北方的林肯纪念堂说:“您看,这样早,人们已排队开始瞻仰他的塑像和了解他的事迹了。为了解放美国人民和黑奴,他献出了宝贵的生命!”

罗斯福同意了顾问的看法:“是的,这两位总统很难分出哪一位更伟大。”

萨克斯还是想把话题引到原子弹上来:“总统也面临着一个战火出英雄的时代,而且这次解放的不是美国人民和黑奴,而是欧洲大陆和世界人民。您应该,而且能够兼有华盛顿与林肯的伟大业绩!”

罗斯福面有难色地说:“我的顾问,请不要宽慰我了,您是知道德国法西斯是一群何等穷凶极恶的暴徒的!”

萨克斯立即趁热打铁说:“所以,我才劝总统深谋远虑,未雨绸缪。”

萨克斯灵机一动,接着说:“我想给总统讲一个真实的故事。19世纪,横扫欧洲大陆的拿破仑将军,拒绝了一位美国工程师富尔顿的建议。富尔顿建议他试制以蒸汽机为动力的轮船,建立一支强大的海军,以便与称霸海上的英军对抗。拿破仑看不起这位年轻的工程师。但是,富尔顿继续他的试验,他与英国人联合,使用英国制造的蒸汽机为动力,在我国的哈得逊河上造成了第一艘劈波斩浪的铁甲轮船。英国的海军和反法联军最后打败了骄横一世、目空一切的拿破仑,把他流放到了圣赫勒拿岛。”

萨克斯的话终于打动了罗斯福,总统抓住顾问的手,有些激动地说:“亲爱的萨克斯,您的苦心我明白了,请放心!20世纪的美国总统罗斯福,绝不做19世纪法国的拿破仑!”

萨克斯也变得激动起来,他用力地握了握总统的手说:“我代表科学家与世界人民感谢您!”

当天晚上,罗斯福批转了爱因斯坦的信,下令成立美国的铀委会,美国研制原子弹的工作正式开始了。

“曼哈顿工程”的最高负责人——格罗夫斯

1939年10月中旬成立的铀委会,是一个顾问委员会,它架起了总统与科学家之间的桥梁,为原子弹的研制做铺路的工作。

1942年6月22日,德军进攻苏联。美国在亚洲的许多经济利益被日本侵占,美国和日本的冲突已不可避免。

6月22日上午9时,丘吉尔发表声明,支持苏联对德国作战。23日美国代理国务卿桑奈尔·威尔斯代表罗斯福总统发表声明,支持苏联对德作战。而德、意、日的联盟也早已形成,一场世界大战之火已开始燃烧,美国的直接参战已迫在眉睫。

正是这种战争形势的急转直下,使美国政府加快了原子弹研制的脚步。1941年12月6日,在国防研究委员会负责人范尼伐·布希的主持下,对科学发展局的铀委会(代号S-l组)进行了改组,由布希任委员会主任,他同时任罗斯福总统的顾问。这个小组讨论工作计划,有时还请国防部长和副总统参加。

布希要求调动一切力量,全面推进原子弹的研制工作。1942年夏天,布希经过种种努力,邀请了英国、加拿大代表参加,制订了一个原子弹研制的工作计划,当时叫“代用材料发展实验室计划”,也就是后来的“曼哈顿工程”。

原子弹研制是与军队互相配合的,通过陆军部长和后勤部参谋长斯太厄把机敏多智的莱斯利·格罗夫斯上校调入委员会的领导小组,并由格罗夫斯主持全面工作,做原子弹研究的实际负责人。

1942年9月17日,在华盛顿国防部五角大楼的后勤部部长布雷杭·索默佛耳办公室,部长与斯太厄向格罗夫斯下达新的任命,并征询他的意见。

敲门进来的格罗夫斯是一个身材高大、体魄魁伟的军人,他敬礼后,等待首长的训令。后勤部参谋长请他坐下,索默佛耳也笑着说:“经国防部研究决定,把您调入科学研究发展局筹委会领导小组工作,布希任组长,实际工作由你来领导,他为你和总统、政府间做疏通工作。”

格罗夫斯再次起立,敬礼说:“服从命令!”

后勤部参谋长斯太厄补充说:“你的军衔由上校,晋升为准将。”

部长把写着“代用材料发展实验计划”的绝密文件交给格罗夫斯说:“回去仔细研读,提出你的意见。”

格罗夫斯接过文件立即说:“将军阁下,恕我直言。这是一份绝密文件,而它的名称叫‘代用材料发展实验计划’不利于保密。我建议改换一个名称。”

部长高兴地说:“好,好!我就赏识你的才思敏捷,直言不讳。”

斯太厄参谋长也表示赞同:“那么你说叫什么名称好呢?”

格罗夫斯略加思索说:“我们纽约的曼哈顿正在盖大楼,就叫‘曼哈顿工程’吧,谁也不会怀疑。”

两位领导人连声叫好,文件的名称就改成了“曼哈顿工程”。

格罗夫斯要起身告辞了,参谋长又问他:“你还有什么要求吗?”

格罗夫斯又一次直率地说:“请参谋长在我到任之前,授予我新的准将军衔。一位将军和一位上校在科学家们的眼中是很不同的,我的威信和工作成效是相辅相成的。”

两位领导人再一次为他的坦诚叫好,答应了他的请求。格罗夫斯出去后,参谋长用力地握了握部长的手,笑着说:“我真佩服你,慧眼识人啊!”

9月23日,格罗夫斯的准将军衔正式下达,他正式对“曼哈顿工程”负责。当天下午,在陆军部长史汀生的办公室,召开了原子弹最高决策人会议。参加者有史汀生部长、总统科学顾问布希博士、康南特博士、陆军后勤部长索默佛耳将军、参谋长斯太厄将军、海军伯内耳少将、陆军部长的原子弹助理哈维邦迪。

会议第一项议程是由格罗夫斯汇报“曼哈顿工程和工区的大致方案”。

格罗夫斯简明地讲述原子弹研究和制造的基本想法和请求优先权的结果,着重指出了利用已有设备和铀矿石供应的重要性。格罗夫斯讲述的关于原子弹现状的报告,依据的是1942年6月17日,布希博士送给罗斯福总统的报告,增加了他介入工作以来的调查情况。

会议的第二项议程是讨论成立一个新的“军事政策委员会”,由科学研究发展局、陆军和海军的领导人组成,专门领导原子弹的研制工作。

史汀生部长认为小组应由9人或7人组成,而格罗夫斯等却希望是一个3人委员会,因为人多反倒容易产生拖延的现象。经过充分讨论成立了一个4人领导小组,由总统科学顾问布希任主席、詹姆斯·康南特博士任候补主席、海军少将伯内耳与格罗夫斯任委员。过去由罗斯福总统、华莱士副总统、史汀生部长、马歇尔总参谋长、布希博士、康南特博士组成的6人小组随之取消了。

会后第二天,格罗夫斯在田纳西州选定了实验场地,在距诺克斯维尔17千米处的克林顿镇征购了54000亩(1亩≈666.7平方米)土地。它被命名为“克林顿工厂”,就是后来被称为“橡树岭”的原子弹实验工厂。

克林顿工厂开始兴建后,格罗夫斯与助手尼科耳斯开始了铀矿石的寻找工作。没有铀矿石就提炼不出镭来,怎么研究和制造原子弹呢!

尼科耳斯告诉格罗夫斯,不久以前,他曾收到美国国务院经济和国际事务特别助理托马斯·芬勒特的电话,请求非洲金属公司火速从纽约将一批铀矿石运往加拿大提炼。他们两人立即想到这可能就是比属刚果联合矿业公司的宝贵铀矿石。格罗夫斯立即派尼科耳斯去见联合矿业公司的总经理埃德加·森吉尔,他正住在美国的纽约。

森吉尔会见尼科耳斯时态度有些冷淡,因为此前他曾三次向美国国务院官员谈及铀矿的珍贵,并说明它一旦落入敌人之手,将造成祸患。这一点是赫赫有名的英国科学家亨利·太扎德告诫他的。但是,国务院的官员无动于衷。

森吉尔毫不客气地问尼科耳斯:“上校先生,请您首先告诉我,您是来了解情况呢还是来做生意?”

擅长于外交谈判的尼科耳斯立即幽默地说:“战火纷飞年代的军人是没有时间说闲话的,我是来买您的铀矿石的。”

森吉尔直截了当地说:“我有用2000个铁桶装的1250多吨的铀矿石保存在斯塔腾岛的货栈内,它是应该像黄金一样存于银行的铁库的。”

尼科耳斯高兴地握住了森吉尔的手说:“好啊!总经理先生,我们可以草签一个协议吗?”

1小时以后,尼科耳斯拿到了一张黄色便笺写的协议书。他以公平的价格收购了森吉尔全部的铀矿石,并继续收购在刚果联合矿业公司所产的全部富含铀的矿石。

森吉尔的铀矿石源源地运到“曼哈顿工程”工厂,他为格罗夫斯解除了无米之忧。

格罗夫斯在解决了原料之后,立即开始考察钚。

1942年10月5日,格罗夫斯与阿瑟·康普顿到芝加哥大学考察冶金实验室,这个实验室由恩里科·费米领导,正在进行原子的链式反应实验。

格罗夫斯在费米的陪同下,上午参观实验室,费米向他介绍了实验室的简陋设备、钚的生产过程及如何进行链式反应实验等。下午,格罗夫斯、康普顿与科学家们座谈,除了费米,还有诺贝尔奖金获得者詹姆斯·弗兰克和找爱因斯坦在信上签名的威格纳与西拉德等15位科学家。

格罗夫斯请科学家们谈关于钚生产过程的知识,将来原子弹的设计及爆炸力量,一颗炸弹所用原料数量,生产239钚和235铀所需的设备等等。

这次座谈给了格罗夫斯许多原子弹的知识,增强了他完成任务的信心。他决定与杜邦公司签订协议,建设生产239钚的工厂。在罗斯福总统签署了对杜邦公司承建工程遭受损失由国家负责的文件后,生产239钚的“曼哈顿工程”也开始了。

格罗夫斯要完成的另一件重要的事情,是选择谁做原子弹研究与设计的总工程师。他与康普顿商量后,又征询各方面的意见,最后确定了罗伯特·奥本海默为最佳人选。

格罗夫斯在寻访与调查中,认为奥本海默的长处是他已经在领导并进行原子弹的研究,他在加利福尼亚大学的实验室,进行的正是原子弹的理论研究,他掌握了当时这方面所能知道的一切知识。

奥本海默的缺点有两个,第一,作为整个工程的总设计师与总工程师,他没有任何行政管理经验;第二,虽然他在原子物理学方面取得了很大成就,但还不是诺贝尔奖的获得者。而军队管辖的其他三个实验室领导人都是诺贝尔奖获得者:他们是哥伦比亚的尤里,获1934年诺贝尔化学奖;芝加哥的康普顿,获1927年诺贝尔物理学奖;伯克利的劳伦斯,他是回旋加速器的首创者,又是1940年诺贝尔物理学奖的得主。所以,格罗夫斯希望原子弹的总工程师也应是诺贝尔奖的得主。

1942年10月8日,格罗夫斯与奥本海默在加利福尼亚大学第一次会面。他详细地询问了奥本海默对原子弹研究的成果与方法,他感到奥本海默的研究还是停留在理论阶段,对原子弹的实际设计还没有进行过,为此他依然难下决心。

两周以后,格罗夫斯请奥本海默到华盛顿他的办公室再次讨论原子弹问题。重点讨论了原子弹设计与制造的重大技术问题,奥本海默讲得深入浅出、鞭辟入里,使格罗夫斯心悦诚服,不再犹豫。

1943年7月20日,格罗夫斯不顾各方面的反对意见,下达了对奥本海默的委任状。除了来自军界、科学界的反对意见外,还有来自情报和保安部门的反对意见,他们认为奥本海默的社会关系有可疑之处。他的弟弟是共产党员,他本人也通过共产党向慈善机构捐过款。但是,十万火急的研究工作,不能再等待、再选择了。

后来的事实证明,对奥本海默的选任是十分正确的,与他一起工作的所有的人都认为他是一个出色的领导者和总工程师。

格罗夫斯要完成的最重要的任务就是将大量的铀矿石变为原子弹的直接原料239钚和235铀。

第一座工厂在田纳西州的橡树岭,它是依据劳伦斯的电磁分离器原理设计的,采用电磁方法分离同位素。目的是生产原子弹的原料235铀。这座工厂耗费5亿美元,电磁铁的线圈找不到足够的铜,请财政部动用银行库存的白银。项目负责人尼科耳斯告诉财政部长要用6000吨之多!财政部长吓了一跳,他说:“我们出库的白银可是以金衡盎司来计量的啊!”

工作人员一走进工厂,鞋上的铁钉就被吸引,脚会自动向前移动,妇女们的发夹会不翼而飞,变得披头散发。

第二座工厂是在橡树岭的气体扩散分离工厂,目的也是生产235铀。这两座都是容纳万人以上的大工厂。

第三座工厂在距橡树岭2000千米之外的汉福德的荒原上拔地而起,它是以费米的原子链式反应堆为原型的工厂。目的是生产原子弹的另一种原料239钚。它用了45000人的劳动大军花费一年时间才建成。

格罗夫斯并不是原子物理学家,也不是原子弹的研究者和设计者。但是,他却以自己的聪明才智和卓越的组织领导能力,成为了美国原子弹的助产士。如果像人们习惯称呼的那样,奥本海默和费米是原子弹之父和原子弹之母的话,那格罗夫斯也同样功不可没,在美国原子弹诞生的历史上理应占有一席之地。

原子反应堆的设计者——费米

恩里科·费米是著名的意大利物理学家,是物理学罗马学派的创始人之一。他的妻子劳拉·费米是犹太人,是希特勒和墨索里尼的法西斯种族迫害,使他们离开心爱的罗马,侨居美国,于是费米开始了原子弹研制生涯。

1938年的政治风云,使德国和意大利两大独裁者勾结在一起,墨索里尼跟在希特勒的屁股后面,发动了一场毫无理由的反犹太主义运动。

在意大利并没有犹太人和雅利安人,而犹太人只占当地全部人口的1/1000,随着杂婚率的上升,必将被彻底同化。

劳拉·费米走在大街上,竟有人问她:“他们喊着要赶走犹太人,可谁是犹太人呢?”

由于西西里根本就没有犹太人,一个边远村庄的村长给墨索里尼发电报:“请送犹太人来,以便发起运动。”

但是,报纸、广播吵得人心神不宁。7月14日《种族宣言》公布了,它指出“犹太人不属于意大利种族”。接着成立了保卫种族研究所,出版了《保卫种族》杂志。

新法律不断公布:禁止雅利安人与犹太人通婚,犹太人的孩子不许入公立学校,犹太籍的教师被辞退,犹太人的律师、医生只能为犹太人服务,犹太人被剥夺了公民权,他们的护照被吊销……

费米的妻子是犹太人,孩子有犹太血统。尽管他们热爱自己的祖国,留恋生活惯了的罗马,并曾多次谢绝美国大学的邀请。但是,现在他们不得不逃往美国了。

费米和妻子从不同地点向美国大学发了4封信,说明过去他拒绝去美国就职的原因已经不存在了,希望去美国教书。

费米很快收到了5封邀请信,他决定先到美国的哥伦比亚大学教书。于是,他向意大利官员声称,他要去纽约进行6个月的学术访问。

正在他们准备出发时,传来了一大喜讯,即10月哥本哈根的物理学会议上,费米得到通知已被提名为诺贝尔奖的候选人。他们推迟了出发日期,等待最后的结果。

11月10日早晨,电话局通知请费米教授在家等候,晚上6点有斯德哥尔摩的电话。这意味着获得诺贝尔奖即将成为现实。

18时,瑞典科学院秘书用电话向费米宣读了奖状:物理学奖金授予罗马大学恩里科·费米教授,以表彰他发现了由中子轰击所产生的新的放射性元素,以及他在这一研究中发现了由慢中子引起的核反应。

诺贝尔奖金,这天赐的美钞与良机,使他们改变了行程与日期,费米夫妇决定经斯德哥尔摩去美国。

1939年1月2日,费米带领妻子与两个孩子终于踏上了美国领土,逃离了法西斯的魔爪。

费米到哥伦比亚大学就职后,继续进行他的原子链式反应实验。他在物理系系主任乔治·佩格勒姆的支持下,与安德森、西拉德等开始了新的实验。哥伦比亚大学的回旋加速器等先进设备,使费米如虎添翼,很快取得了新进展。

1939年3月16日,佩格勒姆为费米写了一封给海军作战部长胡珀上将的信,他请海军上将胡珀与费米谈一谈,了解费米对原子爆炸物的研究。

信是这样开头的:海军上将胡珀亲爱的先生:哥伦比亚大学物理实验室所做的实验表明,化学元素铀得以释放出它大量过剩的原子能的条件可能会被发现,这将意味着有可能采用铀来作为一种爆炸物,每磅将释放出比以往所知的任何炸药多100万倍的能量……

佩格勒姆的信和费米的晋见,并没引起军方的重视。科学家第一次取得军队和政府支持的尝试失败了。

从1941年12月底开始,费米往来于芝加哥和纽约之间。他在纽约的哥伦比亚大学继续进行链式反应和原子反应堆的研究、实验,又到芝加哥大学进行“冶金实验室”的工作。“冶金实验室”是康普顿博士领导的芝加哥大学的原子弹研究实验组织的代称。

费米将工作重点转移到芝加哥后,他与康普顿选择了芝加哥大学的足球场,他们要在西看台底下的网球场里建造原子反应堆,进行费米设计研究的链式反应实验。

原子反应堆的直接建造者是费米的助手安德森。为了真空的需要,他到古德意橡胶公司,定制了一个正方形气球,反应堆就安装在这个气球里,需要时可以把里面的空气抽掉。

费米登上了一个升降机平台,指挥安装。他挥手让人们把绳索拉紧,把气球的5个面吊好,正面放下来是敞开的大门。

反应堆的底层是木块支撑物。它们已事先按规格制好,由工人川流不息地运来,放好。

安德森领导物理学家们堆放石墨砖,一块块地按设计图堆起来,几乎到达天棚板了。科学家们的手、脸、衣服都变成了油黑色,但谁也不嫌它脏,他们意识到这是一件光荣的工作。

由费米和安德森进行精心的测量,放入那宝贵的铀,插入那一根根关键性的镉棒。经过6个星期的工作,反应堆最后建好了。

12月2日上午,正式进行原子反应堆的链式反应实验。

反应堆顶上有3个青年人,他们自称“敢死队”。他们的任务是手持镉液桶,一旦反应堆出现不良反应,他们立即将镉液倒入反应堆,制止反应与爆炸。在数百万人聚集的芝加哥做这种危险实验,“敢死队”的预防是十分必要的。

反应堆下站着青年物理学家乔治·韦尔,他手按镉棒,将按费米的指令,从反应堆里抽出镉棒,他抽出的速度与距离,决定了反应堆里铀原子反应的状况。

全体参加反应堆工作的人员都集中到网球北端的阳台上,观看这科学史上的伟大实验。

全场鸦雀无声,只有费米一个人在讲话:“反应堆还没有运转,因为它里边有吸收中子的镉棒,下面请韦尔抽出其他镉棒,只留他手边的一根。

大家看这支描笔,它能描画出辐射强度的曲线,当反应堆进行链式反应时,描笔将画出连续升高的线,如果停止了链式反应,描笔的线就趋向平缓。

实验马上开始了,大家各就各位。请韦尔每次抽出两厘米镉棒,我看描笔的变化。”

计数器“咔嗒咔嗒”地响起来,描笔开始向上描画,接着趋向平缓。

费米又命令韦尔:“将镉棒抽到4米处。”

计数器响声更大了,描笔上升到费米预计的高度,又趋向平缓了。

下午3时20分,费米命令韦尔将镉棒抽到可以出现链式反应的位置。

大家看到计数器逐步上升,声音更响;描笔开始上升,不再趋向平缓,它说明链式反应开始了。这种反应持续了28分钟,费米和全体物理学家高兴地互相拥抱着,原子反应堆的链式反应宣告成功了。

请求爱因斯坦在给罗斯福总统的信上签名的物理学家威格纳拿出一瓶基安提酒。他与费米将酒倒入杯里,分给在场的每一个人,大家都喝了庆祝酒。

为了记住这个伟大的实验,每个人都在酒瓶的硬纸护壳上签了名字。这是那天传下来的唯一记录,因为保密,不能有任何的声张。

实验成功后,康普顿博士立即给正在哈佛大学执行公务的总统科学顾问、4人领导小组候补主席、科学研究与发展总署署长詹姆斯·康南特博士打了保密电话:“那位意大利航海家,已经到达新大陆了。”“那么他发现当地的居民怎么样?”“非常的友好。”

费米与他的同伴们的原子堆链式反应实验成功了。12月2日作为一个重大的日子载入了科学史册。

当芝加哥大学10年后举行大庆时,收存酒瓶和签名护卡的艾尔·沃特姆伯格因为儿子降生,不能参加大会,把酒瓶用1000美元的保价金额寄给了大会,这成为报纸上的头条新闻。

1993年笔者有幸去瞻仰芝加哥大学的实验现场。足球场的西看台,用灰粉刷过的墙上挂着很厚的烟灰,墙上挂着一块镂花的金属牌匾,那牌上的英文是:

ON DECEMBER 2.1942

MAN ACHIEVED HERE

THE FIRST SELF-SUSTAINING CHAIN REACTION

AND THEREBY INITIATED THE

CONTROLLED RELEASE 0F NUCLEAR ENERGY

翻译成中文是:

1942年12月2日,人类在此实现了第一次自持链式反应,从而开始了受控的核能释放。

这块匾牌是原子时代的出生证。

在芝加哥大学的图书馆附近,建立了新的蘑菇云状的纪念碑,它向人们骄傲地宣布芝加哥大学是原子研究的基地。

美国的原子弹之父——奥本海默

人们都习惯地称原子弹的总设计师和总工程师奥本海默为美国的原子弹之父。对于这个称号他是当之无愧的。

但是,由于他设计和制造了世界上最早的原子弹,并亲见了原子弹在广岛和长崎造成的巨大灾难。这使他后来反对美国研究和制造氢弹,并使一些科学界的同行受到影响。

为此,一些反对他的别有用心之徒,抓住他早年与共产党的良好关系和他的情人、弟弟是共产党员等事情,指控他与苏联谍报机关有联系,把他推上了审判台,使他成了美国轰动一时的新闻人物。

经过长时间的审讯调查,采取各种形式监听测查,最后法庭还是不得不宣布他是一个“忠诚的美国公民,一个伟大的科学家”。

对奥本海默的审判,使在洛斯阿拉莫斯原子弹基地的158位科学家联名向美国保安委员会提出抗议。

一位坐在听证席上的国会议员,听完审判后激动地说:“我为奥本海默在原子弹研究中的成就感到骄傲!”

奥本海默的早期合作者,后来的美国氢弹之父——爱德华·特勒,因为参与了对奥本海默的指控,几乎全体美国科学界一直把他视为卑鄙的小人。

1954年夏天,特勒与妻子密西·特勒到洛斯阿拉莫斯参加一个科学会议时,他看到了二战时与他和奥本海默一起研制原子弹的老同事波普·克里斯蒂,他感情激动地离开了自己的餐桌,走向了克里斯蒂。当他愉快地向克里斯蒂伸出手时,克里斯蒂却鄙视地看着他的手,断然地把脸转了过去,不肯看他。

特勒蹒跚地回到妻子身旁,努力镇定下来,但是,他做不到,不得不与妻子离开了餐厅。当他回到客房时,竟趴在床上放声大哭。

在以后的10年里,特勒又多次遭到这样的冷遇。他曾无限痛苦地回忆说:“在这些人中90%以上都把你看做敌人,把你排斥在外,这肯定会对你产生极大的影响。事实上的确产生了极大的影响,它影响我,也影响了密西,甚至影响了她的健康。”

奥本海默审判案的最主要谋划者施特劳斯也付出了沉重的代价。1959年,当参议院提名他出任商业部长时,在洛斯阿拉莫斯与奥本海默一起工作的科学家们弹劾他滥用原子能委员会的职权,发起了对奥本海默的审判。

6月18日,参议院全体会议投票时,他以49票对46票被否决任命,不仅没能当上商业部长,而且,从此他再也没有被提名担任任何公职。

可见科学界与公众对奥本海默是何等的爱戴。可是,美国保安委员会为了以防万一,从1942-1955年,一直对奥本海默严加监视。他的电话被窃听,信件被检查,办公室与家都被偷偷安装了窃听器,他本人也长期被跟踪。

奥本海默曾半开玩笑地说:“如果把监视费的一小部分给我,我早成了百万富翁。”

奥本海默对科学事业的贡献和他勇于坚持真理的品格,是世界人民不该忘记的,也是每一个献身科学事业的人所应该效仿的!

奥本海默在正式受命担任原子弹总设计师之前,已经有了一段很长的研究原子物理和原子爆炸物的历史。

在研制原子弹之前,奥本海默是伯克利大学的物理学教授。他与一些左派学生和共产党员支持西班牙反法西斯的战争,这是他受审判的原因之一。

奥本海默与他的挚友、著名物理学家欧内斯特·劳伦斯使伯克利大学物理系成为美国著名的原子物理研究中心。1930年9月,《纽约时报》以“高速氢离子击破原子”为题,报道了劳伦斯的回旋加速器。而奥本海默的原子物理成就从科学理论上指导和支持了劳伦斯的物理实验。

1936年,奥本海默在伯克利大学与学生琼·塔特洛克恋爱,她不仅是一位激进的左派分子,而且是一位共产党员。他们一起从人力、物力上支持西班牙的民主势力反抗佛朗哥的反动统治。

琼把美国西海岸著名的左翼运动领袖托马斯·阿迪斯等人介绍给奥本海默,这些人都是共产党员。奥本海默通过共产党的有关团体进行捐助活动,他的弟弟也是共产党员。

奥本海默这一切活动都是堂堂正正的,他从没隐瞒过,而且在他真正进入原子弹研究机构时,都如实地在各种表格中做了交代。

1941年10月,劳伦斯把奥本海默带到通用电气公司在斯克内克塔迪的实验室,参加高级科学家讨论原子弹计划的全体会议。这个会议使奥本海默感到美国必须毫不迟疑地投入到一场关系到国家生死存亡的原子弹研制比赛中去。在这场比赛中,他可能成为最关键的角色。这使他终止了定期会见共产党员,并提供捐款的活动。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

下载完整电子书


相关推荐

最新文章


© 2020 txtepub下载