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编号:8427
一位核物理学家的“科幻故事”
http://www.100md.com 2020年1月24日 科普时报 2020.01.24
    

    利奥·西拉德于1959年获得了原子能和平利用奖。

    人类在20世纪经历了两次惨烈无比的世界大战。这两场战争于道德意义上讲或许是一种倒退,但的确也促进了代表20世纪特征的“大科学”的发展。按照英国科学史家帕特丽西雅·法拉的描述,第一次世界大战是有毒气体和爆炸物的化学家战争,第二次世界大战则是雷达、计算机和炸弹的物理学家战争。特别是“曼哈顿计划”主导下原子弹的出现,在终结“二战”的同时,亦将科学推进到了一个令人激动而又恐怖的时代。

    这与20世纪30年代原子物理学研究取得的新进展和剑拔弩张的欧洲战事密切相关。当时,对不稳定元素的探索很快就引导科学家揭示出原子核裂变及链式反应原理——放射化学的创始人、德国物理学家奥托·哈恩(后来获1944年诺贝尔物理学奖)在1938年发现,某些重元素(例如铀)的原子核能够发生裂变。随即奥地利物理学家丽丝·迈特纳给出了理论解释,并通过计算指出,核裂变应放出大量的能量。
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    这一结论在科学界引发了剧烈的反响。1939年4月,德国化学家保罗·哈特克致信纳粹德国作战部,称核裂变将“多半有可能产生一种爆炸物,比传统炸药的威力高若干数量级……第一个利用它的国家将具有其他国家无法超越的优势。”另外一些学者的研究结果也暗示着,从理论上讲制造原子弹是可能的。这一年的夏天,德国专门成立了研究核裂变军事用途的研究所。同年9月1日,德国侵略波兰,第二次世界大战爆发。

    远在大洋彼岸的美国,利奥·西拉德忧心忡忡。他与另外一位匈牙利裔物理学家尤金·维格纳(后来获1963年诺贝尔物理学奖),更鲜明地预见到了核裂变在政治和军事上的意义,并且十分担心纳粹德国会抢先创制出那种威力巨大的新型炸弹。当时有物理学家估计,仅仅28.35克的铀裂变就会产生相当于600吨梯恩梯(TNT)黄色炸药的爆炸威力,将其应用于战争,后果不堪设想。

    在随后的一段时间里,西拉德积极奔走协调,规劝他的科学家同行不要公开发表与裂变和链式反应相关的研究成果,以免为纳粹德国的研究者所借鉴。这绝非多虑,因为差一点就发生想起来不免让人感到后怕的一件事。
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    那期间,西拉德与意大利裔美籍物理学家、世界上第一座核反应堆的设计者和建造者恩利克·费米(1938年诺贝尔物理学奖获得者)合作,通过研究和实验证明,某种高纯度的石墨吸收中子的量少到足以维持一个链式反应。费米曾想发表他们的这项研究成果,但被西拉德劝阻。

    后来知道,德国人也做了相同的实验,只不过他们用的是低纯度石墨,因而得出了错误的结论,认为石墨会吸收太多的中子,以致无法维持一个链式反应。于是他们决定采用重水来代替石墨作减速剂,结果反倒给建立链式反应设置了障碍……美国一位科学家就此评价说,如果不是西拉德的劝阻,“那么可以设想,第二次世界大战的进程就会改变。”也有人说,“这一举动,或许拯救了全世界。”

    而真正让西拉德青史留名的,当是其后他的一个更大的举动。

    当由密报知悉德国已禁止被其占领的捷克出口铀矿石,并可能会从比利时殖民地刚果将铀买断时,西拉德想到他的老朋友爱因斯坦跟比利时王后熟识,可以通过后者向比方发出警示,便与维格纳于1939年7月16日驱车去往纽约附近的长岛,拜访了这位正在此地避暑的大人物。
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    爱因斯坦听西拉德解释完由核裂变释放出的中子,如何能够使铀石墨堆发生爆炸性的链式反应后,插话说:“我从未想到这一点!”接着他建议不如给他认识的一位比利时政府部长写信。这时维格纳提出异议:他们三人都是外来“难民”,不跟美国政府打招呼就给一个外国政府写信谈论秘密的安全事务,恐怕不妥。商量的结果,是以爱因斯坦的名义给比利时大使写一封信,再给美国国务院写一封附信。

    几天后,西拉德由人牵线,拿着爱因斯坦的信见到了美国总统罗斯福的朋友和顾问、经济学家亚历山大·萨克斯。对方掂出了此事的分量,提出应直接将信送呈白宫,并表示愿意亲自递交。于是,西拉德由另一位匈牙利裔物理学家爱德华·特勒(后来成为美国“氢弹之父”)陪伴,再次前往长岛,与爱因斯坦商议修改信件,直陈利用原子核的链式反应制造新型炸弹的可能性,并建议政府方面迅速采取行动。

    然而,萨克斯迟至10月11日才有机会走进总统办公室。好在他很懂得谈话技巧,扯扯闲话就把他想表达的意思道了出来:年轻的美国发明家罗伯特·富尔顿曾向拿破仑游说,要为他建造一种以蒸汽机驱动而不必用帆的新型轮船,这样他的舰队就可以在任何气候条件下登陆英国。可法国皇帝觉得这纯属无稽之谈,把它撂到了一边。要不然,19世纪的历史进程恐怕就会是另外一个样子了。
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    罗斯福听完这个故事,若有所思。萨克斯顺势将他在总结爱因斯坦信件、西拉德备忘录部分内容基础上专门撰写的一份800字概要,大声读了一遍。总统问:“亚历克斯,你是希望纳粹不会把我们炸掉?”萨克斯答道:“正是如此。”罗斯福即刻招来私人助理,说:“我们需要行动。”

    当天晚上,一个专门委员会成立,还制订了规划。10月21日,铀委员会在华盛顿召开第一次会议,西拉德、维格纳和特勒(三人后来被戏称为“匈牙利阴谋集团”)应邀出席。会议开始,西拉德指出,为了形成一次链式反应,需要拨款去进行实验,还要获得铀和石墨的供给。1941年12月6日,美国政府下定决心,正式大量拨款研制原子弹,启动了超级保密的“曼哈顿计划”。第二天,日本偷袭珍珠港,美国太平洋舰队损失惨重,也终于将美国拖入战争。4天后,德国对美国宣战。在这种情况下,没有什么任务比全面研制原子弹更重要了。

    1945年5月,欧洲战事结束。1945年8月,美国在日本的广岛和长崎投下两颗原子弹,远东的战争也停止了。可是,当年一问世就派上了“用场”的原子弹,却给人类出了一道很大的道德难题,使得人类迈向新时代——原子时代的序幕,开启的是那般沉重:科学家们在极短的时间内把原子弹从理论变成了现实,但原子能的发现和应用这一凝聚着人类大智慧的重量级科技成果,一开始就书写了人类历史上灾难最为深重的一页:转瞬之间,两座城市生生地被毁灭,成了凄惨的人间地狱。

    第二次世界大战结束后,西拉德跟爱因斯坦一样,怀着一种懊悔与反思的心境,积极投身于反战的和平运动之中,不断地警告人们使用原子武器的危险性,提醒各国人民充分认识到全球毁灭的威胁所在。原子弹“留给他一个极有吸引力的目标,即试图帮助人们消除恐惧时代,而这个时代却是在他帮助下创造出来的。”有人这样说道。(下), 百拇医药(尹传红)