12.4曼哈顿工程 1938年，德国物理学家奥托·哈恩(0 tto Hahn,1879一1968)发现原子是可以被分割 的。裂变产物合计的质量只是略略少于母体，但是不同的是，这个过程将会释放出巨大的能 量。每颗轴原子核的裂变所产生的能量高达两亿个电子伏特，可以把一粒沙子弹起来。如此， 一磅可裂变的轴同位素U一235估计可产生相当于15,000吨的TNT炸药。1939年初，一些 科学家意识到可以通过把核裂变产生的能量控制在一颗炸弹里面来制造一种可怕的新型武 器。然而，美国政府及科学家对此种新形势反应比较迟缓，因为美国的政府和大学通常在各 自的领域里进行探索，他们的研究偶尔才会重叠。与之相比，欧洲却大相径庭，那里知名的 大学和政府都保持着紧密的联系。因此，德国科学家非常清楚这个新发现如果被正在膨胀的 法西斯政权利用将会是什么样的严重后果。 随着二战逐渐展开，希特勒和墨索里尼的反犹政策将22.000到25.000名移民驱逐到美 国，其中包括100位物理学家，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879一1955)正是 其中的一位。1939年8月，匈牙利裔美国物理学家利奥·西拉德(Leo Szilard,1898一1964) 前往位于纽约长岛的爱因斯坦住所，跟这位1921年诺贝尔奖得主就制造原子武器一事给罗 斯福总统共同写了一封信。尽管信中只有爱因斯坦的签名，但他的鼎鼎大名已足以引起罗斯 福的注意。在这封信中，两位科学家恳求罗斯福总统启动美国的原子弹工程来和对抗德国的 威助，并且强调与德国这场对抗的严峻性，建议美英联合研制原子弹。最重要的是，他们期 望政府、工厂和科学三方能紧密联系起来。爱因斯坦和西拉德的建议成为“曼哈顿工程 (Manhattan Project)”的早期蓝本。信中提及的希特勒可能正在探索原子武器的忧虑使这 封语气平平的简信骤然变得沉甸甸的。不过，尽管罗斯福当即许诺采纳建议并开展原子弹建 造工程，他也只是在1939年成立了一个“铀顾问委员会(Advisory Committee on Uranium)” 来研究核物理对军事的影响。由此可见，美国军方及政治团体当时尚未真正接受并信任包括 爱因斯坦的那些难民科学家。作为流亡的学者，他们很难进入美国政府圈。 1940年，钚(plutonium)的发现为核反应提供另一条途径。这一发现与英国科学家的 一系列有关报告一道，增加了在核研究方面刚刚起步的美国人的信心。1941年底，英国科 学家已有信心在战争结束以前开发一个U一235炸弹，与此同时，罗斯福的“铀顾问委员会” 也提交了一份同样积极的报告。这些进展促使罗斯福决定集中力量来发展原子弹工程。1942 年8月，核弹项目被转交到美国陆军部，由曾经指挥建造五角大楼的莱斯利·R格罗夫斯准 将(Leslie R.Groves.,1896一1970)全权负责。由于这项工程总部最初设在纽约，所以命名 为“曼哈顿工程(Manhattan Engineer District,简称MED)”。该工程最终动用了l0万人、 13个州的37个各种各样的设施以及接近20亿美元的资金投入。 尽管格罗夫斯强硬的作风和矮胖的外形使他很容易成为人们泄愤和嘲笑的对象，但他具 有一种从讨论和商榷中获取信息的超乎寻常的能力，并且在实践中证明他确实是一个脚踏实 地、雷厉风行的领导者。格罗夫斯任命加州大学伯克利分校的理论物理学家朱丽叶斯·罗伯 特·奥本海默(Julius Robert Oppenheimer,1904一1967)来领导这个工程，并从全美各地 的大学里遴选顶尖的科学家和工程师。1942年12月2日，在恩里科·费米(Enrico Fermi, 1901一1954)的领导下，世界上第一个自持续链式裂变核反应实验在芝加哥大学成功完成。 这位意大利出生的物理学奇才是借1938年赢得诺贝尔物理学奖之机逃亡美国的。这个首例 人工控制的核反应成就了“曼哈顿工程”奇迹，余下部分只是按部就班的工业工程了。 在军队、产业、工人的共同努力下，许多巨型设施在田纳西州的橡树岭和华盛顿州的汉 福德耸立起来了。他们的任务是生产足够制造原子弹的可裂变U一235和怀。从一开始，格 罗夫斯就坚持曼哈顿工程各方面的人员只能了解他们有效完成份内工作所必需的信息。这种 分工协作的方式使得所有“曼哈顿工程”得到安全保障。事实上，工程进行得如此机密以至 没有一条消息泄露到德国人手里。然而，从安全目的出发的分工协作也成为了纯科学层次交
12.4 曼哈顿工程 1938 年，德国物理学家奥托·哈恩（Otto Hahn，1879—1968）发现原子是可以被分割 的。裂变产物合计的质量只是略略少于母体，但是不同的是，这个过程将会释放出巨大的能 量。每颗铀原子核的裂变所产生的能量高达两亿个电子伏特，可以把一粒沙子弹起来。如此， 一磅可裂变的铀同位素 U—235 估计可产生相当于 15,000 吨的 TNT 炸药。1939 年初，一些 科学家意识到可以通过把核裂变产生的能量控制在一颗炸弹里面来制造一种可怕的新型武 器。然而，美国政府及科学家对此种新形势反应比较迟缓，因为美国的政府和大学通常在各 自的领域里进行探索，他们的研究偶尔才会重叠。与之相比，欧洲却大相径庭，那里知名的 大学和政府都保持着紧密的联系。因此，德国科学家非常清楚这个新发现如果被正在膨胀的 法西斯政权利用将会是什么样的严重后果。 随着二战逐渐展开，希特勒和墨索里尼的反犹政策将 22,000 到 25,000 名移民驱逐到美 国，其中包括 100 位物理学家，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879—1955）正是 其中的一位。1939 年 8 月，匈牙利裔美国物理学家利奥·西拉德（Leo Szilard，1898—1964） 前往位于纽约长岛的爱因斯坦住所，跟这位 1921 年诺贝尔奖得主就制造原子武器一事给罗 斯福总统共同写了一封信。尽管信中只有爱因斯坦的签名，但他的鼎鼎大名已足以引起罗斯 福的注意。在这封信中，两位科学家恳求罗斯福总统启动美国的原子弹工程来和对抗德国的 威胁，并且强调与德国这场对抗的严峻性，建议美英联合研制原子弹。最重要的是，他们期 望政府、工厂和科学三方能紧密联系起来。爱因斯坦和西拉德的建议成为“曼哈顿工程 （Manhattan Project）”的早期蓝本。信中提及的希特勒可能正在探索原子武器的忧虑使这 封语气平平的简信骤然变得沉甸甸的。不过，尽管罗斯福当即许诺采纳建议并开展原子弹建 造工程，他也只是在 1939 年成立了一个“铀顾问委员会（Advisory Committee on Uranium）” 来研究核物理对军事的影响。由此可见，美国军方及政治团体当时尚未真正接受并信任包括 爱因斯坦的那些难民科学家。作为流亡的学者，他们很难进入美国政府圈。 1940 年，钚（plutonium）的发现为核反应提供另一条途径。这一发现与英国科学家的 一系列有关报告一道，增加了在核研究方面刚刚起步的美国人的信心。1941 年底，英国科 学家已有信心在战争结束以前开发一个 U—235 炸弹，与此同时，罗斯福的“铀顾问委员会” 也提交了一份同样积极的报告。这些进展促使罗斯福决定集中力量来发展原子弹工程。1942 年 8 月，核弹项目被转交到美国陆军部，由曾经指挥建造五角大楼的莱斯利·R.格罗夫斯准 将（Leslie R. Groves，1896—1970）全权负责。由于这项工程总部最初设在纽约，所以命名 为“曼哈顿工程(Manhattan Engineer District，简称 MED)”。该工程最终动用了 10 万人、 13 个州的 37 个各种各样的设施以及接近 20 亿美元的资金投入。 尽管格罗夫斯强硬的作风和矮胖的外形使他很容易成为人们泄愤和嘲笑的对象，但他具 有一种从讨论和商榷中获取信息的超乎寻常的能力，并且在实践中证明他确实是一个脚踏实 地、雷厉风行的领导者。格罗夫斯任命加州大学伯克利分校的理论物理学家朱丽叶斯·罗伯 特·奥本海默（Julius Robert Oppenheimer，1904—1967）来领导这个工程，并从全美各地 的大学里遴选顶尖的科学家和工程师。1942 年 12 月 2 日，在恩里科·费米（Enrico Fermi， 1901—1954）的领导下，世界上第一个自持续链式裂变核反应实验在芝加哥大学成功完成。 这位意大利出生的物理学奇才是借 1938 年赢得诺贝尔物理学奖之机逃亡美国的。这个首例 人工控制的核反应成就了“曼哈顿工程”奇迹，余下部分只是按部就班的工业工程了。 在军队、产业、工人的共同努力下，许多巨型设施在田纳西州的橡树岭和华盛顿州的汉 福德耸立起来了。他们的任务是生产足够制造原子弹的可裂变 U—235 和钚。从一开始，格 罗夫斯就坚持曼哈顿工程各方面的人员只能了解他们有效完成份内工作所必需的信息。这种 分工协作的方式使得所有“曼哈顿工程”得到安全保障。事实上，工程进行得如此机密以至 没有一条消息泄露到德国人手里。然而，从安全目的出发的分工协作也成为了纯科学层次交
流的一大障碍。此时，想法和信息的持续交流对科学家来说变得尤为重要，因为他们不断的 碰到互相关联的问题。另外，随着工程的进展，安排合适的人流动到合适岗位变得越来越困 难。1943年，格罗夫斯和奥本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)建造了一 个新的研究中心，用于科学家研究问题并完成原子弹的装配。于是，被当地人称为“魔山” 或“香格里拉(Shangri--La)”的洛斯阿拉莫斯成为“曼哈顿工程”精英中的精英们聚集的 场所。从此，军队谍报人员每个月乘坐火车，用一个公文包把橡树岭的铀送到新墨西哥的秘 密实验室，而一辆普通的军用救护车也把汉福德的钚运到阿拉莫斯。 1945年初，两种不同型号的原子弹的装配正在紧锣密鼓地进行着。第一种原子弹的填 充料为铀，起初以罗斯福的昵称命名为“瘦子”，但随后因为技术改良缩短了最初的弹舱长 度而被更名为“小男孩”。第二种原子弹用的是钚，以丘吉尔的形象命名为“胖子”。科学家 对前一种比后一种更有信心。“小男孩”弹舱长六英尺，在弹口上有一圈亚临界的U一235 物质，弹舱里的U一235将在一个适当的时间被点燃。这两部分一旦结合，它们就立刻变为 超临界并启动核反应。总体来说，这颗炸弹效率不是很高，但是，通过使用稀释轴所完成的 实验证明，这种方法如此可靠以至于无需实际测试就可以投入使用。然而，这种“枪械装配” 方法对于钚弹来说没什么作用，因为两部分亚临界的钚在结合之前可能会过早爆炸。钚弹难 题最终的解决靠的是“内爆”理论。在杯弹中，一个亚临界的杯球体被很多重型炸药所包围， 这些炸药都被的做成透镜状。当这些炸药爆炸时，它们聚集成冲击波去压迫钚迅速进入超临 界状态。这是一个更为复杂的过程，很多人相当怀疑这枚钚弹能否按预期设计工作。 科学家是否需要在实际投放之前对钚弹进行现场测试这一问题，在洛斯阿拉莫斯引起了 激烈的争论。格罗夫斯起初反对进行这样的试验，但他很快就被奥本海默说服了。既然钚在 汉福德持续增产，那么一个现场测试在时间上不会造成多大影响。而且，如果没有测试过的 杯弹被投下后不按照预期的设计工作，那么敌人将不费吹灰之力获得这个原子弹礼物。科学 家们最终达成的妥协是他们将制造一个重达214吨名叫“巨物(Jubo)”的桶状物，来容 纳用于测试的名为“小玩意”(Gadget)的炸弹。如果一个原子弹爆炸，“巨物”也将会汽化， 如果仅是常规的爆炸，那么“巨物”足以承受再一次试验。测试地点很快确定在名叫乔纳达 (Jornada)的墨西哥荒漠地带。乔纳达在墨西哥语中意为“死亡之旅”。这个试验被奥本 海默称为“三位一体(Trinity)”,喻指英国诗人约翰·多恩(John Donne,1572一l631) 的一首14行诗中的“请敲打我的心，三位一体的神啊，它还像往常一样在为你颤动、呼吸、 闪烁并寻求康复”。1945年7月16日，4.000多人观看了世界上首枚原子弹的爆炸，其中多 数是科学家、工程师以及其家人。随着原子弹蘑菇云的升腾，“三位一体”测试的总指挥肯 尼斯·班布里奇(Kenneth Bainbridge,1904一1996)转向奥本海默，神情沮丧地说：“唉， 奥本，我们现在全都是狗杂种了
流的一大障碍。此时，想法和信息的持续交流对科学家来说变得尤为重要，因为他们不断的 碰到互相关联的问题。另外，随着工程的进展，安排合适的人流动到合适岗位变得越来越困 难。1943 年，格罗夫斯和奥本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）建造了一 个新的研究中心，用于科学家研究问题并完成原子弹的装配。于是，被当地人称为“魔山” 或“香格里拉（Shangri–La）”的洛斯阿拉莫斯成为“曼哈顿工程”精英中的精英们聚集的 场所。从此，军队谍报人员每个月乘坐火车，用一个公文包把橡树岭的铀送到新墨西哥的秘 密实验室，而一辆普通的军用救护车也把汉福德的钚运到阿拉莫斯。 1945 年初，两种不同型号的原子弹的装配正在紧锣密鼓地进行着。第一种原子弹的填 充料为铀，起初以罗斯福的昵称命名为“瘦子”，但随后因为技术改良缩短了最初的弹舱长 度而被更名为“小男孩”。第二种原子弹用的是钚，以丘吉尔的形象命名为“胖子”。科学家 对前一种比后一种更有信心。“小男孩”弹舱长六英尺，在弹口上有一圈亚临界的 U—235 物质，弹舱里的 U—235 将在一个适当的时间被点燃。这两部分一旦结合，它们就立刻变为 超临界并启动核反应。总体来说，这颗炸弹效率不是很高，但是，通过使用稀释铀所完成的 实验证明，这种方法如此可靠以至于无需实际测试就可以投入使用。然而，这种“枪械装配” 方法对于钚弹来说没什么作用，因为两部分亚临界的钚在结合之前可能会过早爆炸。钚弹难 题最终的解决靠的是“内爆”理论。在钚弹中，一个亚临界的钚球体被很多重型炸药所包围， 这些炸药都被的做成透镜状。当这些炸药爆炸时，它们聚集成冲击波去压迫钚迅速进入超临 界状态。这是一个更为复杂的过程，很多人相当怀疑这枚钚弹能否按预期设计工作。 科学家是否需要在实际投放之前对钚弹进行现场测试这一问题，在洛斯阿拉莫斯引起了 激烈的争论。格罗夫斯起初反对进行这样的试验，但他很快就被奥本海默说服了。既然钚在 汉福德持续增产，那么一个现场测试在时间上不会造成多大影响。而且，如果没有测试过的 钚弹被投下后不按照预期的设计工作，那么敌人将不费吹灰之力获得这个原子弹礼物。科学 家们最终达成的妥协是他们将制造一个重达 214 吨名叫“巨物（Jumbo）”的桶状物，来容 纳用于测试的名为“小玩意”（Gadget）的炸弹。如果一个原子弹爆炸，“巨物”也将会汽化， 如果仅是常规的爆炸，那么“巨物”足以承受再一次试验。测试地点很快确定在名叫乔纳达 （Jornada）的墨西哥荒漠地带。乔纳达在墨西哥语中意为“死亡之旅”。这个试验被奥本 海默称为“三位一体（Trinity）”，喻指英国诗人约翰·多恩（John Donne，1572—1631） 的一首 14 行诗中的“请敲打我的心，三位一体的神啊，它还像往常一样在为你颤动、呼吸、 闪烁并寻求康复”。1945 年 7 月 16 日，4,000 多人观看了世界上首枚原子弹的爆炸，其中多 数是科学家、工程师以及其家人。随着原子弹蘑菇云的升腾，“三位一体”测试的总指挥肯 尼斯·班布里奇（Kenneth Bainbridge，1904—1996）转向奥本海默，神情沮丧地说：“唉， 奥本，我们现在全都是狗杂种了