個人資料
  • 博客訪問:
正文

灌水:原子彈的前世今生(1)

(2023-07-28 11:42:38) 下一個

我們這裏的學校,每學期最後一天叫證書日。孩子們被要求按正常時間到校隻是沒課,先去教堂搞個小儀式,然後回教室領成績單,放人。

因為沒有校車,我都會請假——也許拖到哪裏吃吃玩玩讓幾個自己挑點什麽作為證書禮物,也許直接回家Chill。很多商家也習慣趁機搞促銷助興,比如拿了成績單的學童可以去學校旁邊指定的店領一個免費冰激淩,或者去影院享受一歐元一張的超級優惠電影票——當然僅限下午的家庭兒童片。

今年陪孩子們看的,是Elemental。簡單說是一個水火相愛的故事,有初相遇的歡喜,絕境中的掙紮和劫後重生的希望,不能說驚豔,但是也算看得。

提到這個,是因為那次很榮幸被“邀請爸爸媽媽一起看”——而剛收到的通知是,周末要去看Oppenheimer,是姐妹電影日,媽媽隻需要訂位子,交錢買票。

Oppenheimer我當然知道,連同他後麵的故事。

原子彈之父(Principle Leader)的那個嘛,二戰期間著名的曼哈頓計劃研發工作的主要負責人之一,同時以反氫彈(hydrogen bomb)而聞名。

原子彈和氫彈都可以稱為核彈,隻有前者曾經被作為武器使用,為什麽,區別在哪裏?

——因為氫彈危害性太大了,威力可達原子彈的數千倍以上。原理?簡單說氫彈是fussion,原子彈是fission(Splitting big atoms is called fission. Putting together smaill atoms is called fussion)。也就是說,你把大的原子打碎生成的能量,遠遠小於小的原子聚合產生的能量——是不是很有哲學的味道?

難怪學物理的舉手投足都是哲學範兒。

1938年,德國的Otto Hahn和Friz Strassmann觀測到一種新的核反應,如果用中子打擊Uranium能生成新的元素Barium,同時釋放出大量的能量。文章發表在Nature之後,消息迅速在物理界傳開——很長時間以來的疑問,按照愛因斯坦的能量方程

原子彈(應該)是可行的,即用很少的原材料,生成超大強度的能量。Hahn的實驗結果,直接把理論推到現實。

曆史上在這個時期同時發生的大事是,希特勒對世人全麵宣戰。德國的物理學研究好到全球公認(Otto Hahn是1944年的諾貝爾化學獎獲得者,由於戰爭原因1945年才被頒獎),那麽很可能,德國物理學家第一時間造出原子彈,也就是說,希特勒大概率會是拿到原子彈的第一人。

1939年8月,通過愛因斯坦,美國總統羅斯福收到科學家簽名的信(後來被稱為Einstein-Szilárd-Brief),警告如果美國不盡快進行此項研究,很可能德國人會先把原子彈用到戰場。

獲得批準。項目啟動。

總部最開始設在曼哈頓地區,所以史稱Manhattan Project,其目標很明確,在最短時間內研製出原子彈。後來統計,共有50萬人直接或間接參與了這個項目,前無古人是一定的,後麵來者有沒有,今天還不好說。

兩年以後,日本在太平洋地區參戰。美國在歐洲戰場同德國人膠著的情況下,同時麵臨遠東再受敵。羅斯福的原子彈研究計劃突然變得意義無比重大。

因為屬於軍事研究的保密項目,被選中的項目總負責人是來自軍隊的Leslie Groves。

他的簡曆我不多說,有興趣的可以去翻。值得提到的一點是,他先開始是拒絕這份工作的——本來仕途一片大好,衣食無憂,貿貿然跑去參與一個很可能是紙上談兵的研究,如果失敗那絕對斷送錦繡前程。

所以啊,不是什麽活都要接的,我自己都吃過虧,中間進行不下去那種走投無路的感覺,天昏地暗。

後來Groves提的條件是,接也行,但是我要一個General的Title。人中之精,當然人事世事洞悉如指掌,完全明白那些(傲慢的)科學家是很難對來自軍隊的一名工程師尊重並服從的。

也被批準。開工。

星期五,買到1200噸Uranium,星期六,和同官方談判(要錢),星期三,到田納西買地建廠房,然後馬不停蹄輾轉各高校研究所,招兵買馬。

Groves很明白,自己來自軍隊,完全是另外一種文化,這一眾平均年齡25歲的科學界精英他招是招到手,指揮得動,是另外一件事。

需要一個中間人啦——條件是懂行(Groves幾乎方方麵麵不遜於人,唯獨物理知識欠缺),夠聰明,有權威,同時能協調各種矛盾。

他選的人,叫Robert Oppenheimer。理由很簡單,Robert Oppenheimer無論解釋什麽理論,Groves都能聽懂。

我自己也是這個理念。對成年人來說,如果一件事你明白,那是一定能講明白的,哪怕再高深的理論。反之,如果你發現別人說的你聽不懂,那大概率是他自己根本不明白。所以,我很厭惡那些什麽雲裏霧裏故弄玄虛胡亂解釋的所謂各種學說(貌似中文網很流行?)。

與此同時,日本已經占領了菲律賓,戰俘稍有風吹草動便被成批殺死。地球另一端的希特勒的軍隊全侵歐洲大陸和北非,甚至已經邁進UdSSR。明顯美國兩線戰場,歐洲和太平洋的戰況都不是很樂觀。至於德國人在原子彈方麵的研製工作,沒有人了解具體進展,隻是大家都很清楚,如果一旦對方先成功,那將再也沒有人能阻止希特勒。

於是變成誰先拿出原子彈的比賽。

首先當然需要一個合適的實驗場地。要求能做到差不多與世隔絕,有屏蔽功能,足夠保密——Groves接受了Oppenheimer對新墨西哥州的Los Alamos的建議,而遊說那些科學家過來的工作,Oppenheimer也完成的很好。

當時招人也很好玩。據參與曼哈頓計劃的一個工程師Hal Behl回憶,“我被約去談話,我們有一份很好的工作給你.但是要求你自願參加.....那你多介紹一點背景?不能說。那在哪兒?不能說。那我會做什麽?不能說?......

那我還要自願參加?!這太可笑了。

對方拿出這張海報。

在第一批被招募的400多人裏,女性不到10個,基本上留下的照片,是這樣。

翻這些照片真讓我笑出來,不就是我一直的工作環境?當然現在好很多(女的多多了),每次抱著孩子進會場,還不是一路跟人解釋,是我來開會。我。

當時每個人都被告知的是,你的工作有可能把戰爭縮短,另外?隻要知道自己做什麽就好,別的不必多問。關於整個計劃在同事間流傳的,隻有一些氣球,潛水艇的謠,連Atom Bomb這個詞都用“那個設備”代替。

“他們比我更知道我是誰更明白我為什麽會在這裏”——這是當時的工程師回憶的原話。

一年前還是荒地,突然變成有7萬人的城市。

草圖到1944年初已經有了,兩個帶核材料的裝置在一個類似試管的容器裏麵對麵放好,如果撞擊,將會發生核反應——簡單吧。不過沒有足夠的原材料來測試。

也就是,沒有原子彈需要的U235。自然界裏存在的,是U238。分離出U235太難了,一個原子彈需要一公斤左右的U235,花費的時間要用年來計算。

一名參與研究的化學家發現了可能的替代品,很容易得到的Plutonium。Groves於是把生產U235的工作重心轉移到生產Plutonium。不幸的是,第一次設計出的Plutonium bomb(gun design)不是按想象的爆炸而是自動溶解了。

Catastrophe,連Oppenheimer都想逃跑。

1944年夏天,盟軍在諾曼底登陸,隻是戰況仍舊不明朗。千裏之外的納粹科學家已經拿出第一架噴氣式飛機,V1和V2巡航導彈。原子彈?不知道,也許很快。

隻能再試。還是Plutonium。新的設想是一個壓縮的Plutonium球放在中間,令其implosion(內爆)——唯一的希望。

哈佛大學長期研究implosion的專家被請過來,可惜沒有搞定。求助目光轉向international,英法德物理化學界精英齊聚Los Alamos,其中包括一個叫Klaus Fuchs的流亡的德國人,他後來成為蘇聯研製氫彈的顧問。

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (5)
評論
jzjz 回複 悄悄話 喜歡聽你娓娓道來這段曆史。說起原子彈的前世今生,怎麽沒提納粹這邊的Werner Heisenberg?
donau 回複 悄悄話 回複 '全球戰略' 的評論 : 沒看過。不過我按你的介紹買了。先看看再說
全球戰略 回複 悄悄話 寫的不錯,期待下集!Now It Can Be Told (by Gen. L. Groves, 1983) 估計你看過,但值得向廣大網友推薦
玉器晚成 回複 悄悄話 期待後續。
悠然恬淡 回複 悄悄話 有趣!
登錄後才可評論.