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核能档案60——二战期间美国的核动态

 笑熬浆糊糊 2013-07-09

 

科学的矛盾心理

  20世纪以来,没有沉重历史包袱的美国,虽然取得了经济繁荣,但科学技术的基础远不如欧洲。可现在机会到来了,欧洲一大批在科学史上举足轻重的核科学家,因为“忍受不了苛刻的限制,连续的争吵和种族的歧视、镇压与痛苦。”纷纷背井离乡来到了当时中立的自由之邦——美利坚合众国。这是输入美国的无价之宝,是新的真正的财富,有了人才,就有了一切。欧洲的人才与美国的工业相结合是很了不起的。
  集中到美国的欧洲科学家出于对欧洲局势的忧虑和对希特勒的仇恨,他们一反17世纪科学家的宣言,要让科学成果为政治军事服务。
  核登上社会舞台的序幕就是以争取和平的姿态出现的。

  哈恩的实验发现铀核裂变以后,匈牙利青年物理学家西拉德,这时已迁居美国,他敏锐的想象力,清晰地意识到了将来可能要开展一场原子武器的竞赛。他说服了费米及美国的同行们实行保密,提出对本身的研究工作进行自我约束。
  西拉德在1939年2月给约里奥·居里的信中写道:“两星期以前,当哈恩的文章传到我们这里来的时候,我们这里就有些人想了解:铀裂变以后能否有中子释放出来。如果能有一个以上的中子释放出来,那么就有可能形成链式反应。在一定的条件下,制造对人类有极大威胁的原子弹是有可能的……我们但愿中子根本不能释放出来,或者就是释放出来也是微不足道的,这样就不必为这一问题而担心了。”他请求约里奥·居里不泄露研究成果。
  这是科学有史以来最奇怪的现象,科学家的功能就是在求得科学的进步,将“不能”变为“可能”;现在却因为科学的进步会带来严重后果,竟然希望科学不要继续,实验不要成功。这充分说明,科学在与道德发生冲突的时候,科学家的社会责任感在行为中反映出的矛盾心理。
20世纪30年代开始美国在世界各地广招人才  西拉德请求约里奥·居里立即通知他关于不泄露研究数据的问题是否达成了协议,并表明对这一问题所持的态度。但是,西拉德没有接到回信。其时,约里奥·居里研究小组,已经接近了西拉德所担心的那种链式反应了。由于种种原因,约里奥·居里将西拉德的建议置于一旁,却将自己完成的实验结果寄给英国的《自然》杂志发表。

  西拉德知道自己的努力失败以后。也只好违背自己的意愿同意发表他在链式反应方面的研究材料(同一个时期完成链式反应实验的除约里奥·居里、费米、西拉德之外,还有N·玻尔等)。
  很快,《自然》杂志、《物理评论》都先后报道了铀裂变时能释放出多余的中子。因此链式反应可以自持下去,从而也就能实现核爆炸。
  从1939年4月末到7月末,西拉德、维格纳、泰勒(都是匈牙利的流亡物理学家)和维斯科普(奥地利的流亡物理学家)一直设法让美国政府了解原子能研究工作的重大意义。早先,费米就曾凭哥伦比亚大学系主任乔治·波格拉姆的介绍信去拜访了海军军械部长、海军上将胡伯,同他讨论了制造原子弹的可能性。但这位部长只表示了礼节上的兴趣,希望费米继续提供发展情况,而实际上却未予重视。
  在历史还没有真正充分地认识到科学的作用时,科学只能仰仗于权力。生活在这个时代的科学家,同样还难以全身心地投入研究工作,他们需要花精力找门路,学会奔走呼号,声明主张,宣传自己工作的意义,寻求权力支持和财力投资。

致罗斯福的信

  西拉德等人由于听到德国有可能在从事原子弹方面研究的风声,强烈感到美国政府有必要加强这方面的工作。于是,西拉德就找到了爱因斯坦以及进出白宫的经济顾问萨克斯,讨论了这个问题,最后决定由西拉德和萨克斯共同起草一封信,希望呈交罗斯福总统,要求制造原子弹,由于这封信在决定原子弹工程前是个极重要的先导,它成了后来史学家们广为引证的历史文献,我们不妨在这里也全文照登:

总统先生:
  最近,费米和西拉德两位教授曾把他们的一些研究报告,以手抄本的形式送交我们。这些报告使我们深信:不久的将来,铀将成为一种新的并且是极为重要的能源。根据目前某些方面的情况来看,我们政府应该在这方面及时警觉,同时,在必要时得采取迅速行动。因此,我认为有责任提醒您注意下列的一些事实以及我的劝告。
  在过去的四个月,由于法国的约里奥·居里和美国的费米及西拉德的努力,使得在大量的铀中能够引起一种链式核反应,大有实现的希望。在这种反应中,能产生极大的能量,同时也会产生大量新的像镭一样的放射性元素。现在我们几乎可以确定,在不久的将来就能完成这种反应。
  这种新现象同时也提示我们,可以制造一种新型炸弹。虽然把握较小,但这种想法还是可信的。一颗这样的威力极大的新型炸弹,可用船舶将它运送到一个港口,并予以引爆。它的力量足够炸毁整个港口四周的一些地区。然而,可惜的是这些炸弹的重量太大,不便于空中运输。
  在美国,仅有中等数量的贫铀矿,在加拿大和捷克有稍好一点的铀矿,而最好的铀矿是在刚果。
  这样看来,也许您会想到,政府行政机构与在美国致力于链式反应研究的科学家之间,最好能有一些密切的联系。要达到这种目的的可能办法是您把这项任务委托给一个您所信任的人,最好他没有官员的身份,他的工作可以包括下列数项:
  (1)接近政府各部门,使它们知道进一步的研究发展,他对政府的决策提出建设性的意见,同时还要特别注意“维护铀矿在美国的供应”。
  (2)加速实验工作,目前进行实验工作的预算仅限于几个大学的实验室而已,为了加强实验工作,我们可以准备基金(假使这笔基金的确需要的话)。通过这位工作人员的关系首先可以向一些志愿负担这笔费用的私人来借贷,其次我们争取一些工业实验室的合作,这些实验室都具有我们所需要的设备。
  据我所知,德国人在事实上已经停止出售他们接管的捷克铀矿开采出来的铀。他们如此的早期行动,或者可被认为是由于德国副国务卿的儿子冯·韦斯里克任职于柏林威廉皇家学院,而这个学院里,和美国一样,铀的研究工作,正在反复地进行着。



您的十分忠实的
阿尔伯特·爱因斯坦
1939年8月 2日

爱因斯坦的愧疚

  爱因斯坦在当时被称为“物理学之父”,在世界上享有崇高的威望,在美国也是家喻户晓的。爱因斯坦还是众所周知的和平主义者。但就是这样一个热爱和平、充满博爱精神的科学家,面对希特勒的疯狂屠杀,也只能是义愤填膺。憎与爱常常是交织在一起的。
  爱因斯坦早在世纪之交的青年时代,就创立了相对论学说,其中的质能关系奠定了原子能理论的基础。由于他敏锐的探索和深思熟虑的推敲,他所建树的理论物理体系使物理学渡过了重重危机产生了革命性变革。爱因斯坦在当代科学上的辉煌成就可以说是无与伦比,举世公认的。
  但是,爱因斯坦同时又是一位卓越的政治活动家,只是由于科学上令人炫目的功勋而使他的政治业绩相形逊色。
  爱因斯坦认为自己是一位社会主义者及和平主义者,他把人生的价值看得高于一切,认定人的尊严神圣不可侵犯,因此他憎恶战争。在爱因斯坦的多次声明中常常提到这样一种观点:
  “我的和平主义是一种本能的感觉,这种感觉支配着我;杀害别人的想法使我感到憎恶。我的态度不是一种文化理论的结果,而是源于对任何残暴和仇恨的深深的反感。”
希特勒的本质:控制全球  还在第一次世界大战初期,爱因斯坦就呼吁建立一个使战争成为不可能的国际组织。但是到了1933年,形势发生了根本的变化,迫使爱因斯坦改变了自己的主张。这年,纳粹在德国篡夺了政权,作为犹太人的爱因斯坦受到了迫害,他应美国著名教育家弗莱克斯纳的再三邀请,移居美国,后来于1940年又加入美国籍。人们预言:“物理学之父迁到美国,未来美国必将成为物理中心。”
  爱因斯坦警告,希特勒的战争准备不是一种虚张声势,对欧洲来说唯一的希望就是用军事实力以避免法西斯暴政。他宣称:“我不仅是一个和平主义者,而且是一个战斗的和平主义者,我愿意为和平而战斗。”
  大多数和平主义者死抱住他们的教条不放,要么不信危险是真实的,要么不允许在任何情况下偏离死硬的和平主义路线。在他们看来,爱因斯坦是一个变节分子,和平事业的叛徒。
  当欧洲遭到希特勒的铁蹄蹂躏,爱因斯坦看到自己的预言逐渐变成事实,他为欧洲人民感到痛惜,他为欧洲的反击无力而呻吟,爱因斯坦深深地为之忧虑。现在,出于制止法西斯的需要,他成了超级武器的崇尚者,欣然接受了西拉德他们的请求,在那封信上签了名。当时他并没有犹豫。但是,战后当他看到原子弹造成严重的后果时,他负疚地回顾了自己的这个行动:“如果当时我知道德国人在制造原子弹方面不能获得成功,那我连手指头也不会动一动的。”
  爱因斯坦的后悔是多余的,历史的发展自有其本身的逻辑,他不签这个名,原子弹这个怪物总有一天是要出世的,任何个人的意志都难以改变这种趋势。自人类有阶级或阶层的区别以来,政治军事没有一天停止过用科学技术来更新自己的斗争手段,难道原子能就可以例外吗?

“拿破仑”说服罗斯福

  爱因斯坦签署的信是拟好了,可是要把信送到总统手里,并说服当权者将巨额投资放到一项没有把握的冒险的浩繁工程上,恐怕不是轻易能做到的。
罗斯福  1939年10月11日,萨克斯终于得到了亲自向罗斯福总统递呈这封信的机会。这封信已经在他手里压了将近10个星期。其时,第二次世界大战已在欧洲爆发。为了使总统了解全面情况而又不致使此信件积压等候处理,萨克斯当面向总统汇报了情况。可是罗斯福已经很疲倦。他向萨克斯说,这些都是很有趣的事,不过政府在现阶段就干预此事,看来还为时过早。显然,罗斯福是想推掉这件事。但是,当萨克斯要离开的时候,总统为了表示歉意而约他第二天早晨来共进早餐。
  萨克斯一整夜没合眼。他在旅馆的房间里来回踱着,长时间地思索着怎样说服总统从而得到他的支持。
  看来,重温历史的教训是有益的,萨克斯这样想。
  第二天早晨,萨克斯来到了白宫。罗斯福一见面就开玩笑地问道:“你又有了什么绝妙的想法吗?”萨克斯鼓足了勇气回答道:“我想向您讲一段历史。”接着他就说:“在拿破仑战争时代,有一个年轻的美国发明家福尔顿来到了这位法国皇帝面前,建议建立一支由蒸汽机舰艇组成的舰队。他说,这样的舰队,无论什么天气都能在英国登陆。拿破仑想,军舰没有帆能走吗?这简直不可思议,因此竟把福尔顿赶了出去。根据英国历史学家阿克顿爵士的意见,这是由于敌人缺乏见识而使英国得到幸免的一个例子;如果当时拿破仑稍稍动一动脑筋,再慎重考虑一下,那么19世纪的历史进程也许完全会是另外一个样子。”
  历史的进程是否真如阿克顿估计的那样,当然并非如此。但此时此刻,经济顾问的话确实提醒了总统。
  罗斯福沉默了几分钟。然后吩咐仆人拿来了一瓶拿破仑时代的法国白兰地与萨克斯碰杯。随后说了一句:“阿列克塞,你有把握不让纳粹分子把我们炸掉,是吗?”萨克斯回答说:“是这样。”然后总统就把自己的随员沃特逊将军叫来,指着萨克斯带来的信件说:“帕阿(沃特逊的绰号),对此事要立即采取行动!”

曼哈顿计划

  在罗斯福总统的命令下,组成了一个铀咨询委员会。1939年11月1日该委员会提出了一个报告。但是,在1940年6月底以前,华盛顿当局对这项任务抓得并不得力,经费也没有增加。相反,对计划的批评意见渐多。为此,爱因斯坦还写了第二封信,但并未立即奏效。
  从1940年7月以后,福勒博士奉命陆续将英国在原子能研究方面的进展通知有关方面,并告知有可能在战争结束前造出原子弹,这一消息引起了华盛顿当局的注意。最后,终于在1941年12月6日,即日本偷袭珍珠港的前一天,才正式颁命设置机构从事发展原子弹的计划。
  1941年12月7日,美国被袭后宣布参加第二次世界大战。
  美国这项发展原子弹的计划,是一项政治冒险计划。在国际上,它是继德国生产V2型火箭之后的第二次由国家出面组织的巨大工程。按照这个计划,当时美国把大量的人力、物力都转移到了这一有可能要失败的项目上来。很多正在从事发展雷达、潜艇探测、自动瞄准武器以及其他数不尽的急迫项目的优秀科技工作者,以及大批的技术工人都被调到这个岗位上来。大量的战略物资也都转用于这项工业体系的建立上。美国的原子弹计划就这样悄悄地开始了。
  对科学工作的保密、保安及新闻检查制度,随着原子弹计划的推进也越来越严密;这时候已经完全不像大战前西拉德那样的自发行为或自我审查,而是实行强制性的保密措施。科学探索成了军事机密的重要组成部分。
  1942年9月,政府战时办公室和军队领导决定把核计划交给格罗夫斯上校,并在不久之后把他提升为准将。格罗夫斯上任后48小时之内就成功地把计划的优先权升为最高级,选定了在田纳西州橡树岭作为铀同位素分离工厂基地。美国整个核研究计划取名为“曼哈顿计划”。

全力以赴

格罗夫斯  在美国的核研究中,有一半以上的物理学家是刚从欧洲逃到美国的,格罗夫斯认识到核研究是当时科学研究的最高峰,如果把这些优秀人才拒之门外,美国的原子弹计划就将成为泡影。他从美国的国家利益出发,团结了这批人来为自己的总战略和目标服务。不仅如此,即使政治上曾表现左倾的人,格罗夫斯也不犯忌讳,能团结并充分信任他们,让他们担当重任。
  在核研究计划的进程中,无论在组织上,还是具体的技术工作方面都起到关键作用的罗伯特·奥本海默,究竟是一个什么样的人呢?
罗伯特·奥本海默  罗伯特·奥本海默,1904年生于美国纽约的一个商人家庭。1922年进哈佛大学学习物理学,1925年到英国剑桥大学学习,1927年又到德国格廷根大学修论文,获得博士学位,随即被哈佛大学和加州理工学院推选为国家研究成员。其哥嫂都曾是美国共产党党员。尽管奥本海默一度在政治上左倾,但他仍不愿卷入到政治纠纷之中。1942年春天,奥本海默应邀到芝加哥大学物理系讨论快中子与核的相互作用和原子弹问题,后被正式任命为“金属计划”理论部主任,组织讨论原子弹模型。
  经过康普顿等几个著名科学家的推荐,格罗夫斯在战争秘书史订生的批准下,他们正式选定奥本海默担任新原子弹实验室主任,并负责整个曼哈顿计划的科学协调。后来,1943年7月20日,格罗夫斯还亲自下令澄清了奥本海默的安全问题,同时协助联邦调查局对奥本海默等曼哈顿计划的科学家进行了严密的监视,并作了详细的记录。
欧内斯特·劳伦斯,阿瑟·康普顿,万尼瓦尔·布什,詹姆斯·柯南特  军事当局同意奥本海默的建议,决定建立一个新的原子弹结构研究基地,在军事工程部的帮助下,奥本海默与格罗夫斯选择洛斯阿拉莫斯作为新的实验基地。
  由于大多数科学家都反对实验室的军事化,格罗夫斯同意加州大学成为洛斯阿拉莫斯实验室名义上的管理单位和合同保证单位,从而保证了研究室内部的自由学术讨论。由基地的军队负责实验室建设、后勤供应和安全保障。
  洛斯阿拉莫斯在新墨西哥州的一片沙漠环绕的大山之中,距离最近的小镇约48千米,是一个十分闭塞的地方,这里原有一所小学,附近还有农场。当奥本海默他们选定这里后,美国军事工程部和其他军事单位立即开始了紧急的工程建设,奥本海默等一批科学家也带着小型速器等仪器设备不断地进入实验室。他们开始时对困难估计不足,认为只要6名物理学家和100多名工程技术人员就够了。但实验室到1945年时,发展到拥有2000多名文职研究人员和3000多名军事人员,其中包括1000多名科学家。
  罗斯福总统在1942年为原子弹计划批准了4亿美元财政支持,其中2.2亿为曼哈顿计划研究费用,1.8亿为原材料采购费。在以后几年的工作中,为这项计划追加的投资远远超过了当初的估计。美国全国都为这个计划作出了牺牲,橡树岭核工厂曾一度耗用了美国电力供应的10%。洛斯阿拉莫斯的科学家负责整个计划的协调,他们在交通方面拥有比国会议员还要高的优先权。在洛斯阿拉莫斯,军队一方面强化安全检查制度,另一方面尽量地为科学家和他们的家属创造良好的生活条件,成为美国历史上科学家和军队最成功的一次合作。
  洛斯阿拉莫斯等核研究基地,几乎集中了美国全国所有的优秀核科学家及有关学科的专家,他们自愿放弃自己的研究而跑到那里做一些很具体的技术工作,有的甚至为原子弹的研究献出了生命。此外,这项工程浩大的核计划还召集了大批优秀的青年学生,他们把自己的青春年华交给了核武器实验室,其创造性的工作和旺盛的斗志,大大加快了原子弹研究的进程

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