作者:温新红 来源:中国科学报 发布时间:2024/11/1 10:03:05
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没有奥本海默,美国到底能不能造出原子弹

 

20世纪40年代,美国科学家奥本海默作为美国加利福尼亚大学伯克利分校的教授,没得过诺贝尔奖,没有管理经验,也没当过任何大型研究所的所长,为什么能成为曼哈顿计划的组织者呢?

不久前,上海交通大学讲席教授江晓原和中国科学院自然科学史研究所研究员、华东师范大学紫江讲座教授方在庆,围绕今年引进出版的英国南安普顿大学哲学教授瑞·蒙克写作的《奥本海默传:深入核心》(以下简称《奥本海默传》)一书,就奥本海默本人的经历以及他如何成为曼哈顿计划的组织者进行了对谈。在对谈中,他们还原了原子弹制造过程中的关键因素及相关科学家所做的工作、爱因斯坦对曼哈顿计划起到的作用等。

《奥本海默传:深入核心》,[英]瑞·蒙克著,刘诗军译,浙江大学出版社2024年5月出版,定价:168元

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奥本海默如何“深入核心”

有关奥本海默的传记不少,知名度比较高的有美国学者凯·伯德与马丁·舍温合著的《奥本海默传:美国“原子弹之父”的胜利与悲剧》一书,该书被美国导演克里斯托弗·诺兰改编成电影《奥本海默》,于去年上映并引发了全球热议。

而这本瑞·蒙克花了11年时间撰写的《奥本海默传》与其他传记有所不同。该书聚焦于奥本海默的生平,以及他在物理学发展史中的成就等,内容涉及改变他一生的几个重大事件,比如20世纪上半叶量子力学理论的发展与构建、核物理领域的进展和实践、曼哈顿计划,以及二战之后美国核政策的战略和变化。

方在庆说,本书最重要的是把奥本海默在科学上的贡献讲清楚了。在本书的前言中,作者表示:“如果想要了解奥本海默,就必须设法了解他对科学的贡献。”

“作者是一名文科学者,他以非凡的勇气和毅力,通过自学及向专家请教,弄清了原子弹制造过程中遇到的种种挑战,他对原子弹从纯粹的理论构想到成功制造所经历的艰难过程做了细致描述,也弄清了为什么早期很多科学家,包括爱因斯坦、玻尔等大科学家,都不相信能真正造出原子弹的原因。”方在庆提到,作者不仅把这些问题都研究得很透彻,而且写得非常明白且吸引人。

方在庆认为,作者刻画了一个复杂的奥本海默。而书名定为“深入核心”,具体说有三层意思。第一层是指走进原子核研究核心;第二层是指身份,奥本海默是德裔犹太人的后代,一开始处于社会边缘,通过自我奋斗慢慢走向了社会的中心;第三层是指从边缘到中心的过程,既有美国在科学地位上成为科学中心的变化,也有奥本海默本人从边缘人物成为曼哈顿计划组织者的变化。

核“觉醒”的曲折过程

“真正的核‘觉醒’过程,不像后人所描述的那样理所当然。”方在庆表示。

1911年,英国物理学家卢瑟福提出了原子核模型理论。1914年,英国科幻作家威尔斯在他的科幻小说中,将原子弹想象成一种武器。有意思的是,这部小说影响了当时还不是首相的丘吉尔。江晓原说,丘吉尔对小说印象深刻,以至于后来他多次表示这样可怕的武器,政治家是无法掌控的。而他的态度直接影响了原子弹发展的脉络。

更有意思的是,通常认为对原子核理论贡献最大的两个人——卢瑟福和丹麦物理学家玻尔,都认为原子弹是不可能造出来的。卢瑟福临终的时候还对媒体说,造原子弹是“痴人说梦”。他们之所以持这一观点,主要原因是当时“临界质量”问题没有解决。

那时,科学家普遍认为造原子弹需要几千公斤量级的铀或者钚,而这几乎是不可能实现的。但临界质量这一问题却被意外解决了。两位逃往英国的德国科学家在研究时发现,临界质量不需要几千公斤的铀或者钚,只需一个橙子那么大就够了。

很快,这一研究就汇报到了英国高层。这时以首相丘吉尔为代表的决策层,一方面对原子弹的危害感到担忧;另一方面,也是更客观的原因,当时的英国已分不出资源造原子弹了。

江晓原介绍,于是丘吉尔把这一发现分享给了美国,条件是美国人把原子弹造出来后要分享给英国,所以曼哈顿工程中有英国科学家参与。

方在庆进一步介绍,1941年到1942年,德国对于铀及其与武器有关的研究基本处于停滞状态。

虽然德国的许多科学家,以及德国陆军军械部的人蠢蠢欲动,最早成立了所谓“铀俱乐部”,但那不是有组织、有计划的,他们出于各种目的聚集在一起,甚至没有确定有哪些部门以及由谁来主导。这显然不能和曼哈顿计划相提并论。

日本袭击珍珠港之后,美国加快了研制步伐。这时,制造原子弹的理论问题解决了,余下的只是工程问题。

爱因斯坦的影响被夸大

很多人把制造出原子弹和爱因斯坦联系在一起。但两位学者表达了不同观点。

江晓原说,爱因斯坦与曼哈顿工程有两方面的关系。第一是该工程之所以启动,直接原因是爱因斯坦给时任美国总统罗斯福写了两封信,主要意思是说纳粹德国正在制造原子弹,美国应该抢在前面。之后,美国当局决定启动曼哈顿计划,但对加入其中的科学家政审极其严格,爱因斯坦未能通过政审,所以始终被排除在工程之外。第二是关于质能公式和原子弹的关系,这在很多普及读物里有一些模糊和混乱的说法,应该澄清。

“原子弹所依据的理论基础,是卢瑟福的原子核理论。”江晓原介绍,爱因斯坦1905年提出了质能公式,原子弹爆炸以后,爆炸所释放的巨大能量确实可以用质能公式解释;但事实上,原子弹是运用其他理论造出来的,成功后才发现可以用质能公式解释它,这不能证明是质能公式指导了原子弹的制造。

“这种把原子弹说成是在质能公式的指导下取得的成就,是一种误解,实际上不存在这样的逻辑关系。”江晓原总结道。

“爱因斯坦常常被误认为是‘原子弹之父’,其原因就是质能公式。”方在庆表示,“二战后,爱因斯坦曾在回答记者提问时说,对于制造原子弹,他唯一的作用就是写信给罗斯福。其实信的作用也被夸大了,他的第一封信是1939年8月2日写的,这离曼哈顿计划启动还有近两年时间。”

没有奥本海默,曼哈顿计划就成功不了

方在庆说,尽管奥本海默是一位理论物理学家,但他有一些特质,使其能在曼哈顿计划当中起领导作用。

格罗夫斯将军在挑选曼哈顿计划领导人之前,把最著名的物理学家都挑了个遍,没有一个中意的。奥本海默用格罗夫斯能明白的语言把事情讲清楚了,把最重要的过程列出来了,把安全的需求考虑到了。所以格罗夫斯力排众议,让奥本海默担任了曼哈顿计划的科学主管。

因为军事化的管理方式遭到了科学家的抗议,怎样让他们安心做研究,并让他们相互协调配合,奥本海默花了很大的精力。此外,后勤工作,包括做好科学家和他们的家属的服务,建医院、住所等,都需要奥本海默发挥组织管理能力。

没有奥本海默的曼哈顿计划能成功吗?方在庆认为,成功不了。美国在造原子弹的过程中,如果不是奥本海默把重点放在钚弹上,而是一直造铀弹,也成功不了。这是奥本海默的另一个特质,他能很快掌握一个新的观念,把握其中最重要的精髓,并作出最合适的抉择。

对此,方在庆推荐了书中“洛斯阿拉莫斯(二):内爆”一章。作者把科学原理讲得非常透彻,不懂科学原理的读者也能看出奥本海默的独特之处。

对于德国能否造出原子弹,以及作为德国首席科学家的海森伯会不会帮德国造出原子弹,江晓原认为,更基础的问题是海森伯有没有能力造出来。对此,江晓原提供了一个线索:美国人在日本广岛丢下原子弹,海森伯得到消息后表示坚决不相信,说美国人不可能那么快就把原子弹造出来。从这个反应判断,海森伯应该没有能力造出原子弹。江晓原猜测,海森伯当时应该没有解决造原子弹的一些技术问题,尽管临界质量的答案他是知道的。

江晓原也认为,没有奥本海默,曼哈顿计划是不会在短短几年实现造出原子弹的目标的,所以个人的作用很大;而海森伯显然不是这样的人,且德国也没有这样一个人能领导完成这样一项大工程。

《中国科学报》(2024-11-01第4版文化)
 
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