| 原子彈的故事!【轉載】 |
| 送交者: caoan 2003年08月18日21:30:47 於 [戀戀風塵] 發送悄悄話 |
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e=mc^(2) 如果這也算一場物理學實驗的話,它則是最大程度上影響了二十世紀全人類命運的實驗。 二戰結束後不久就有人用戰爭中死亡的人數除以希特勒那本臭名昭著的《我的奮鬥》一書中的字數,便得出每個字的背後就藏着若干條人命的結論。其實真正要說殺人,古往今來也從來沒有殺得過這個簡單的e=mc^(2)的。 很快即使是小學生也拿這個這個著名的公式計算諸如一顆米粒到底含有多少能量,這些能量又足以讓全國的燈光亮上多少時間之類的問題。饒舌的記者們採訪愛因斯坦時問得最多的也是這個公式,愛因斯坦微笑着反覆解釋,這個能量只是純粹是數學推理的結果,有很大的哲學意義,但是絲毫沒有實用的價值,大家盡可以把它當個數字遊戲來玩。記者們聳聳肩,和愛因斯坦一起輕鬆地笑着。 此時是公元1905年,無論小學生,記者,還是偉大的愛因斯坦,他們都沒有意識到他們已經一起開始在玩人類歷史上最危險的一個遊戲。 (二) 哈恩(o. hahn)現在的人們大概是不熟悉了,但這個名字註定是要載入史冊的,因為他是人類歷史上第一個跨進核門坎的人。如果非要類比的話,不妨想像一下盜取天火的普洛米休斯。 哈恩是一個典型的嚴謹,執着,聰敏的德國科學家,早年學化學出身。在那段物理學的黃金歲月里,繼1895年著名的倫琴射線(x光)被發現之後,居里夫人又陸續提煉出了釙,鐳等放射性元素震動了全世界。當時核物理在整個物理學中一枝獨秀,居里夫人本人也獲得了1903年的諾貝爾物理獎和1911年諾貝爾化學獎雙份榮譽(好厲害的mm:p)。哈恩的研究興趣也開始轉向了放射化學這方面來,不過他自己還沒有來得及開始,轟轟烈烈的一次世界大戰倒先開始了。 即使是從小就深受科學薰陶,凡事都要問個為什麼的哈恩,當看到“一切為了德意志母親”當時這個當時激動了每一個德國人的標語,一股愛國主義激情也不由得油然而生(好個油然而生?!)。他毫不猶豫地穿上軍裝到了西線,作為深受參謀部欣賞的化學博士,親自在戰場上監督毒氣彈的發射。每當對方陣地上一陣黃霧飄過,他就在望遠鏡里看到英法士兵痛苦地扔下步槍捂着眼睛在戰壕里輾轉翻滾。己方興奮已極的士兵一面抓住他的手腳把他高高拋到空中一面齊聲喊起了“德意志萬歲”的口號。他也和士兵們一起真誠得興奮過,然而在睡夢中這等慘狀一次又一次深深刺痛了他。到底是什麼使自己痛苦不堪,他苦苦思索後想到,也許是良心吧。 戰後他發誓不再讓自己的雙手沾上血腥,埋頭核物理的研究中。在此其間,哈恩和奧地利女物理學家梅特涅一起合作了很多研究放射性的實驗。在1938年冬天一個寒冷的下午,他在實驗室里用慢中子轟擊鈾核時發現異乎尋常的狀況,鈾核像被子彈擊中的玻璃那樣裂成碎片。等他耐心地“撿”起了所有碎片之後再稱重,發現竟然比沒有打碎前的鈾核輕了少許,一瞬之間愛因斯坦的公式e=mc^(2)流星般地在腦中划過。聯想到實驗中莫名其妙地釋放出來的巨大能量,難道這個就是傳說中的核裂變? 他簡直不敢相信自己的眼睛,馬上把實驗步驟和數據寄給了當時遠在瑞典避難的合作者梅特涅查實。不知道後來希特勒是不是因為沒留下這位在核物理上極其了得的猶太女人而後悔,哈恩反正是從來不理會納粹黨的警告的,一直保持着和她的聯繫。梅特涅很快回復,恭喜他觀察到了人類歷史上第一次導致質量虧損的核裂變,並認定參與裂變的鈾核就是鈾的同位素 u235。(梅特涅身為猶太mm物理學家,連犯希特勒兩大忌諱,想在德國混下去也難。) 得知結果的哈恩極度興奮之餘,不免也暗暗心驚,當時戰爭的烏雲已經又一次籠罩在歐洲上空。他實在無法想象自己的發現會被人們用來幹什麼…… 無論從那個角度上講,意大利人費米(e. fermi)都是物理學中不世出的奇才,而且很有可能是最後一個在實驗物理和理論物理上都有過極大貢獻的人。這種真正全才性的人物在他之前好像也只有偉大的牛頓。 核裂變發現不久後,人們就搞清楚了鏈式反應的機制,每當一個鈾核被中子敲碎,它會自動釋放出幾個中子去擊打其它鈾核,核反應就像垮倒的多米諾骨牌一樣滾滾前行,再也控制不了它的腳步,當然伴隨反應的以e=mc^(2)為計算公式的駭人聽聞的能量釋放。 當然要實現鏈式反應的第一步就是要有大量的慢中子。中子源人們早就有了,不過中子減速一直是個超大難題。這個難題終於被費米在一次核物理實驗中意外的解決。 找到了減速中子的關鍵所在,費米高興地幾乎要蹦起來,摩拳擦掌準備大幹一場。他讓所有其他物理學家(包括玻爾,愛因斯坦等人)在內最羨慕的倒不是他極其深厚的理論素養和對數字天賦的敏感,甚至也不是他獨步天下的實驗技能,而是他把實驗室里的東西馬上工業化的超強能力。當年在哥本哈根的時候,連玻爾,海森堡這些大師級人物都敬服地稱他為“量子工程師”。 費米興奮地開始規劃在自己祖國的心臟羅馬建成人類歷史上第一個反應堆。他徹夜不眠地設計整個反應堆的工藝流程,認真考慮着可能遇到的每個技術性難題。大到整個工地的施工圖,小到某個零件的設計圖,他都親自參與。不過這個時候莫意大利的法西斯頭子墨索里尼開始收緊了套在知識分子脖子上的絞索,徹底寒了心的費米逃到大西洋彼岸的美國。 從某種意義上說,輕易放走費米是墨索里尼生平犯的最嚴重的一個錯誤,甚至比他在1940年冒然向英法宣戰錯得更遠。 1941年的一天,大物理學家玻爾(n. bohr)在被法西斯德國占領已久的丹麥首都哥本哈根的家中靜靜地看書,僕人走過來說有個德國軍人想見他。一向溫文爾雅的玻爾也不禁急得跳起來喊道,“不是和你說了嗎,我不見任何德國人,更不用說德國軍人。”誰知那個穿着軍裝的德國人已經徑直走到了玻爾的面前,玻爾放下眼鏡歪着頭看了半天,驚訝得幾乎合不上嘴巴,因為來人正是大物理學家海森堡 ( w. heisenberg)。 二人在此種尷尬的情況下會面,不由得四目相對,千言萬語一時也不知從何說起。納粹占領哥本哈根之後,好端端的玻爾理論物理研究所就此精英四散,心直口快的泡利(w. pauli)避禍遠走奧地利,海森堡也回去報效祖國了,猶太籍的物理學家精明點的早就打點行裝逃往英美,遲鈍點的現在都在集中營。即使巨人愛因斯坦也早就離開了他的祖國,在那裡人們不僅燒光了他寫的相對論書籍,還有人出十萬馬克買他的人頭。玻爾想想當年和海森堡他們一起共創量子力學那段美好的時光,當真恍若隔世。這些人間最智慧的一群精英,每個人都可以毫不費力地精確預測電子運行的軌道,卻沒有一個人能夠計算出自己的人生。 此時的海森堡已經因為他純正的日爾曼血統和在物理學上的無上威望被希特勒任命為第三帝國鈾計劃的總負責人。玻爾也清楚不能再向以前那樣暢所欲言了。慢慢地從海森堡的隻言片語中玻爾終於了解到他正擔負着一項絕密的計劃,大概就是製造一種利用核裂變的巨大能量的炸彈。海森堡本人其實也正陷入了一場前所未有的痛苦之中,為了祖國他是一定要把原子彈造出來的,為了全人類就一定不能造出來。他這次來訪是想邀請玻爾加入他們的核計劃,但也可以理解有意把這個計劃泄漏給玻爾。 海森堡走後,玻爾越想越是心驚:納粹德國工業基礎雄厚,資金充裕,海森堡,哈恩等人都是物理上一等一的人才,他們要是搞出這種威力奇大的原子武器實非難事,那人類只怕就真的要萬劫不復了。想到這裡他又不免自我安慰,海森堡未必一定會盡全力吧,但轉念再想,以自己和海森堡相交數十年之久,他的脾氣再清楚不過了,那是個標準的不達目的決不罷休的德國人阿,何況這次有可能事關全德的存亡。 玻爾早就有離開丹麥的打算,此時更是打定了非走不可的主意。在英國間諜的幫忙下,他被人像貨物一樣塞入一架運輸機中。起飛前粗心的飛行員竟然忘記發給他氧氣面罩,饒是這個前丹麥國家足球隊守門員身體粗壯得非常人可比,下了飛機後仍不免去了性命半條。 愛因斯坦很快收到了玻爾通報的這一情況。他早就意識到了當年的那個e=mc^(2)闖下了何等大禍。早在1939年他就向美國總統羅斯福發出那封歷史上著名的建議信,提醒他德國人可能正在研製一種威力之大亙古未見的武器,它的能量就像太陽一樣浩瀚無窮,可以毫不費力地摧毀地球上每一個城市。羅斯福看到信之後微微猶豫了一下,身邊的秘書及時點醒當年不可一世的拿破崙就是因為沒有採用蒸汽船的提案到底也沒能渡過英吉利海峽。 總統點點頭在文件上籤上了自己的名字,耗資達20億美元之巨的曼哈頓工程滾滾啟動。
隨着守門員的一聲哨響,這場史無前例的a-b杯(a bomb)足球賽決賽就此拉開序幕。實力超群的德國隊一邊有威名赫赫的老隊長海森堡(量子力學創始人之一,1932諾貝爾物理獎獲得者),率先向核時代攻入第一球的放射化學之王超級前鋒哈恩 (1944年諾貝爾化學獎得主), 鋼鐵後腰蓋革(h.geiger,粒子探測器之父,費米那個中子減速實驗裡嗚嗚叫的就是著名的蓋革計數器),中場核心博克(w. bothe, 中子的發現者之一,1954年諾貝爾 物理獎得主),老而彌堅的金牌守門員勞厄 ( m. laue, 發現晶體中的x射線衍射現象,後世生物學的極大發展首功應該算他, 1914年諾貝爾物理獎得主),他們的教練是現代物理學中的教父級人物普郎克(m.plank, 1918年諾貝爾物理獎得主)。 (插一句,德國人當真了得,即使按照希特勒那麼嚴格的血統標準清洗掉一半左右的德籍猶太科學家甚至如愛因斯坦,剩下的所謂“純種”日爾曼科學家也足可以對抗全世界,何況還跑了一個標準的日爾曼人大科學家玻爾。二十世紀沒有了日爾曼人和猶太人的物理學簡直不可想象。納粹德國敢以一國之力對抗全世界絕非偶然。) 陣容豪華的美國隊有新人秀的第一名隊長奧本海默(r. oppenheimer,著名的原子彈之父),跑在左邊的是夢幻邊鋒勞倫斯 (e.o. lawrence, 回旋加速器的發明人,1939年諾貝爾物理獎得主),現在控制球的是新進前鋒西伯格 (g.t.seaberg, 有鈈之父之稱,對第一顆原子彈的研製成功居功至偉,1951年諾貝爾化學獎得主),剛轉會的那是著名的中場發動機量子工程師費米 (首創歷史上第一個反應堆,1938年榮獲諾貝爾物理學獎),那個搖搖晃晃心不在焉的是右路主攻手貝特(h.bethe ,理論部的負責人,1967年諾貝爾物理獎得主),身穿綠色球衣積極跑動的是紮實的後衛馮·諾伊曼 ( j. von neumann,大數學家,計算機的發明人,原子彈研製計算工作的負責人),那個無所事事的在球架上演算數學題的正是豪華版守門員玻爾 (量子力學的主創者,1922年諾貝爾物理獎得主)。替補隊員中有前途無量的小伙子費曼(r. feynman ,1965年諾貝爾物理獎得主)。再來看一下觀眾席,觀眾氣氛十分熱烈,天哪,坐在那裡替美國隊搖旗吶喊的不就是愛因斯坦嗎(#%×!) 1942年11月,在美國芝加哥大學的地下實驗室里,費米的夙願總算達成,人類第一個原子反應堆成功運轉。看着抽插自如的鈾棒靈活地控制着整個鏈式反應的進程,費米微笑了,他跑遍整個芝加哥城才買到戰時的奢侈品——一瓶香檳。在開香檳前,心情激盪的每個人都在香檳酒的標籤上寫下自己的名字,當然也包括費米本人。 但很快美國人很快就不必因此而煩惱了,西伯格找到了替代品鈈。1942年8月,大批量的鈈在費米的那個實驗室第一次被分離出來。人類歷史上第一顆原子彈就是鈈彈。 自從費米發現中子減速的機制以後,擺在人們面前的減速劑有石墨和重水兩種。德國著名核物理學家布雷格教授根據自己的推算認識到石墨實在是一種最佳的減速劑,當真英雄所見略同,此時的費米正從美國杜邦公司一口氣買了十噸上等石墨。布雷格馬上要求位於拉齊步日的一家軍工廠製造出一批特殊規格高純度的石墨片,誰知道被該廠的總工藝師施密特狠狠擺了一道。施密特估計這些奇怪的石墨片有軍事用途,於是在其中摻雜。布雷格拿到這些石墨片後實驗當然是屢試屢敗,越來越懷疑自己的計算出了問題,於是徹底放棄了石墨,轉而指望重水。重水當然也是不錯,但整個歐洲只有遠在挪威的一家重水工廠。英國的特工忒也了得,一次引爆就把幾噸重水白白地流到了地下,海森堡聽到這個消息,氣得說不出話來。此時費米的反應堆已經在成功運轉了。 再後來盟軍的飛機加強了對德空襲。一次空襲警報之後,海森堡撣撣頭上的塵土,走出防空洞,卻發現自己的秘密實驗室已經炸的連它媽媽都不認得了,他長長嘆了口氣,知道第三帝國的鈾計劃到此徹底破產。(從此刻開始,戰爭時摧毀敵方的核設施成了第一要務,二十年前以色列空軍奇兵突出炸毀了伊拉克的核反應堆,此刻仍生死不明的薩達姆當時幾乎氣得倒仰。嗯,聯網打紅警時偶們也是這麼幹的!!!) 在戰爭後期,海森堡一幫人倒也逍遙,他們躲到鄉下一個偏僻的地方,似乎已經被全世界遺忘。連糧食都成了問題,海森堡只好親自出去挖土豆,在田裡有時候抬頭望望蔚藍的天空他也在想,盟軍的飛機會不會突然丟下這種超級炸彈,如果這樣又會有多少同胞死於非難?不管怎樣,他也只能安慰自己,多少也算是盡力而為了。 晚餐後哈恩,博克等人點起蠟燭在海森堡悠揚的鋼琴聲中開始討論一些理論上的問題。隨着戰線逐漸延伸到德國境內,他們也聽到了隆隆的炮聲。海森堡想起了家裡的嬌妻愛子,一刻也不能等了,冒着炮火騎着自行車回到家裡,剛抱起最小的那個兒子還沒來得及親吻,美軍的吉普車就開到了房門口。 美軍士兵衝進來的時候,哈恩還在和人在黑板上寫寫畫畫,爭個不休,對此情形他先是一愣,然後用英語和美國大兵說道,“請少等一下,ok?我們的問題很快就討論完了。”當夜這些人被臨時關在附近一家農戶的馬廄里,一間隱隱散發着糞臭的馬廄竟然一口氣圈起來七個諾貝爾獎獲得者,也算是千古奇觀。 即使在戰俘營里,這些生性高傲的德國人還是不服氣,在他們眼裡,實力強勁如他們都造不出原子彈固然是天意使然,那幫美國佬們估計也沒戲。在一九四五年八月的一天,他們和往常一樣安靜地吃着早餐,突然聽到廣播裡報道,美國人在日本廣島投下了一顆被稱作原子彈的超級炸彈,廣島全城盡毀,他們一齊放下刀叉,面面相覷,誰也說不出話來。 把時鐘再往前撥一下,在公元1945年7月16日5時許,在新墨西哥州一個荒僻的沙漠裡,奧本海默,費米,西伯格,貝特,費曼一干人等在微風中一齊望着遠處那個尖塔頂端名叫胖子的怪東西出神。 每個人都是激動的難以自抑,其實激動倒是在其次,更多隻怕是緊張。在打碎魔瓶之前,誰也不知道會鑽出是怎樣的一個怪物。但是有一點大家均無異議,今天五點三十分之前的人類和五點三十分之後的人類永遠不會一樣了。 五點三十分正,人類第一顆原子彈“胖子“點火成功,首先是一道閃電掠過人們的眼睛,還沒等人反應過來,就出現了一個巨大的火球,一邊緩緩上升,一邊變換着自身的顏色,金色,金黃,深藍,再到紫色,整片沙漠被照得通亮無比,然後火球變成了著名的蘑菇雲,一直衝到三千多米高的空中,引起的氣流甚至攪動了高達一萬多米的同溫層。 人類的一個新時代,原子時代,終於到來了。 |
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