奥本海默,被“杀”死之前|赠书

作者: null

来源: 环球科学

发布日期: 2023-09-01 21:30:49

本文讲述了罗伯特·奥本海默在原子弹研发过程中的经历,包括他对核裂变的发现、与科学家的合作、以及在曼哈顿计划中的角色。文章描述了奥本海默的兴奋与担忧,以及他在科学与政治之间的挣扎,最终成为原子弹项目的负责人。

说来也奇怪,广岛和长崎的原子弹爆炸后,奥本海默就隐约有种不祥的预感,似乎自己将大祸临头。

1953年圣诞节前4天,作为美国原子弹之父的罗伯特·奥本海默的生活突然陷入失控的旋涡,他的事业、他的名誉甚至他的自我价值感都岌岌可危。就在当天下午,他收到一封指控信。信中声明,重新审查奥本海默的个人背景和他提出的政策建议后,他被认定为危及国家安全的“危险分子”。

信中还列出了34项指控,其中有些不可理喻,比如“从1949年秋开始,你一直强烈反对研发氢弹”。但我们知道,在20世纪40年代末,奥本海默是美国社会的偶像级人物,是同辈中最受尊敬和推崇的科学家和公共政策顾问。

如果把时间的指针再往回拨,回到奥本海默与原子弹产生关联的初期,我们又会看到怎样的奥本海默?以下内容节选并编译自《奥本海默传》一书。

路易斯·W. 阿尔瓦雷斯是一位颇有前途的年轻物理学家,他与欧内斯特·劳伦斯共事。1939年1月29日是个周日,当时阿尔瓦雷斯正坐在理发店的椅子上读《旧金山纪事报》,他突然看到一篇通讯社报道说,两名德国化学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼成功地证明了铀核可以分裂成两个或更多部分,他们用中子轰击铀(最重的元素之一)来实现裂变。

阿尔瓦雷斯被这一进展惊呆了,他“中途打断理发师,然后一路跑到辐射实验室去宣布这一消息”。当他告诉奥本海默时,奥本海默说:“这怎么可能。”然后他走到黑板前,用数学方法证明裂变是不可能发生的。他认为一定是他们搞错了。

但是第二天,阿尔瓦雷斯成功地在自己的实验室重复了这个实验。“我邀请奥本海默过来看示波器上的脉冲波形,先是非常小的、天然α粒子脉冲,然后是高高的、尖峰状的裂变脉冲,后者比前者大了25倍。在不到15分钟的时间里,奥本海默不仅认可这个反应真实存在,还推测在这个过程中会有更多中子释放出来,这些中子可以用来分裂更多的铀原子,从而产生能量或制造炸弹。看到他思维如此敏捷,着实令人惊讶……”。

几天后,奥本海默写信给他在加州理工学院的同事威廉·福勒说:“核裂变的事情真令人难以置信。我们最先在报纸上看到,然后又发电报打听内幕消息,现在已经有很多报道了……许多细节仍不明确:理论上会出现的寿命很短的高能β粒子在哪里?铀核裂变有几种方式?是随机的,还是像人们猜测的以某些特定方式?我认为这是令人兴奋的发现,它不像发现正电子和介子那样让人感到稀奇,但是它有很大的实用价值。”

面对一个如此重大的发现,奥本海默的兴奋之情难以自已。与此同时,他也看到了它可能带来的威胁。“我认为,一个边长10厘米的氘化铀立方体(如果有办法在不捕获中子的情况下减慢中子速度)就可能把一切化为灰烬。”他在给乔治·乌伦贝克的信中写道。

1939年2月,奥本海默和美国的许多物理学家已经知道确实有可能制造出原子弹,但要引起政府对此事的关注,尚需时日。

在二战于欧洲爆发(1939年9月1日)的一个月前,利奥·西拉德说服爱因斯坦在一封由他起草的写给罗斯福总统的信上签名。西拉德在信中警告总统说:“可能有人会制造出一种威力极大的新型炸弹。”他指出:“一颗这样的炸弹,如果用船运到港口爆炸,很可能会摧毁整个港口还有周边一些地区。”令人不安的是,他暗示德国人可能已经在研制这样的炸弹:“据我所知,实际上德国已经禁止他们接管的捷克斯洛伐克铀矿再出售铀……”。

收到爱因斯坦签名的信后,罗斯福总统成立了一个由物理学家莱曼·C. 布里格斯领导的专门的“铀委员会”。然而,在接下来近两年的时间里,该委员会几乎无所作为。直到1941年7月,事情一下子就有了转机。工程师万尼瓦尔·布什在7月写的备忘录说服了罗斯福,他将布里格斯领导的铀委员会替换为一个直接向白宫汇报的权限更高的小组。

这个代号为S-1委员会的小组成员包括布什、哈佛大学长詹姆斯·科南特、战争部长亨利·史汀生、总参谋长乔治·C. 马歇尔和副总统亨利·华莱士。这些人都认为他们是在和德国人比赛,这场竞赛很可能决定战争的结局。科南特是S-1委员会的主席,他和布什一起着手调动大量的政府资源,在全国范围内为核弹项目招募科学家。

1942年1月,奥本海默得知自己可能被委派负责伯克利的快中子研究,这令他欢欣鼓舞,因为他认为该研究对整个项目至关重要。终于在5月,奥本海默被正式任命为S-1委员会的快中子研究主任,他还有了一个新奇的头衔——速裂协调员。他即刻着手组织一个高度机密的夏季研讨会,与会的都是顶尖的理论物理学家,他们的工作是勾勒出原子弹的基本设计构想。

1942年夏季研讨会的举办地点在勒孔特厅四层阁楼的西北角,就在二楼奥本海默办公室的上面。会议使用的两个房间有通向阳台的法式玻璃门,出于安全考虑,整个阳台都被粗铁丝网牢牢地封住。房间唯一的钥匙在奥本海默手里。一天,温伯格、奥本海默及几个物理学家坐在阁楼的办公室里,在谈话的间隙,奥本海默突然说:“哦,天哪,看!”他指了指从法式玻璃门射进来的阳光,阳光在办公桌的纸上投下的阴影清晰地勾勒出铁丝网的轮廓。

温伯格说:“好像有那么一瞬间,我们所有人都被铁丝网的阴影笼罩着。”温伯格觉得这令人毛骨悚然,他们就像被困在一个笼子里。

在讨论伊始,他们先研究了历史上的一次人为爆炸:1917年,在加拿大新斯科舍省哈利法克斯,一艘满载弹药的船发生爆炸。在这场悲剧事故中,爆炸的强度相当于5000吨TNT(三硝基甲苯)炸药的威力,它炸毁了哈利法克斯市中心方圆2.5平方英里的面积,造成4000人死亡。

他们很快就估算出核裂变武器可以轻而易举地产生相当于哈利法克斯爆炸两三倍的威力。随后,奥本海默把与会者的注意力转移到裂变装置的初步设计上,这种装置必须足够小才能用于军事领域。他们很快就确定,只需一个直径8英寸的由金属球壳包裹的铀芯就足以产生所需的链式反应。但是其他设计参数还需要进行极其精确的计算。贝特回忆说:“为了找到计算方法,我们一直在发明新点子,然后又根据计算结果筛掉了大部分想法。

现在,我终于可以亲眼见识奥本海默那无穷的智慧,他是我们团队毋庸置疑的领袖……那种思想碰撞的体验让人难以忘怀。”

虽然奥本海默很快就发现快中子反应装置设计中并不存在理论上的空白,但大家仍无法确切计算出实际所需的核裂变物质总量,因为他们缺少确凿的实验数据。不过,就已知的数据而言,制造核武器所需的核裂变材料用量很可能超过之前的预估,大约是4个月前向总统呈报的用量的两倍。

这一差距意味着那些核裂变物质仅靠在实验室中进行少量提炼是远远不够的,必须在大型的工业化工厂中生产。这枚炸弹将会造价不菲。有时候,奥本海默也对能否解决这么多无法预料的难题感到绝望。他非常担心他们已经在与德国人的竞赛中落败,所以他会不耐烦地驳回任何看起来耗费时日的研究方案。

当一位科学家提出了一个费事的测量快中子散射的方案时,奥本海默指出:“我们最好能对散射进行快速的定性测量……兰登堡的方法这么烦琐又结果难料,在他找到答案之前,我们很可能已经输掉了这场战争。”

7月,他们的研讨会一度偏离了主题,因为爱德华·泰勒报告说他已经完成了氢弹或称“超级”炸弹的可行性计算。

那年夏天,泰勒来伯克利时就对核裂变炸弹的可行性确信无疑,但是他已经厌倦了只讨论核裂变武器,为了找点乐子,他开始计算一年前恩里科·费米与他共进午餐时提出的一个问题。费米注意到核裂变武器可以用来引燃一定量的氘-重氢,从而产生一种威力大得多的核聚变爆炸,进而成为一种超级炸弹。7月,泰勒的计算震惊了奥本海默的团队。

他的计算表明,在核裂变武器的引燃下,仅26磅的液态重氢就能产生相当于100万吨TNT炸药的爆炸。泰勒认为,这种量级的爆炸还产生了一种可能性,即使是核裂变炸弹,也可能会无意中点燃地球大气层,因为地球大气层的78%是由氮构成的。贝特后来说:“我从一开始就不相信这一点。”在这种情况下,贝特很快进行了进一步的计算,计算结果让泰勒和奥本海默确信点燃大气层的可能性几乎为零。

在这个暑期余下的时间里,奥本海默都在撰写这个小组的总结报告。按照奥本海默和他同事的说法,一个原子弹爆炸的威力将是“之前计算的150倍”,但它所需要的核裂变物质的临界质量是之前估计的6倍。原子弹是完全可行的,但它需要调集大量的技术、科学和工业资源。夏季研讨会结束前的一个晚上,奥本海默邀请泰勒夫妇到他位于伊格尔希尔的家中共进晚餐。

泰勒清楚地记得奥本海默当时坚定地说:“只有靠一颗原子弹,才能把希特勒赶出欧洲。”

到1942年9月,奥本海默的名声已经在政府机构里传开,如果要为研制原子弹的秘密武器实验室挑选一位负责人,那么他应该是最佳人选。但还有一个问题:军方仍然拒绝给奥本海默颁发安全许可。奥本海默自己也意识到,他的问题之一是有许多共产党员朋友。“我要彻底切断与共产党员的联系,”他在与康普顿的电话中说。

在科南特和布什开始给战争部施压,希望他们能够批准奥本海默和其他左翼背景科学家的安全许可时,美军供应部长布里恩·B. 萨默维尔将军告诉布什自己已经挑选了一个人来负责该项目——46岁的陆军军官莱斯利·R. 格罗夫斯上校。从1942年9月18日起,格罗夫斯正式负责了原子弹计划,它被官方命名为“曼哈顿工程区”,但通常被称为“曼哈顿计划”。就在当天,他安排购买了1200吨高品位铀矿石。

第二天,他下令在田纳西州橡树岭购买了一块地皮,用于建设铀加工厂。当月晚些时候,他开始在全国各地考察所有从事铀同位素分离工作的实验室。

1942年10月8日,他在加利福尼亚大学伯克利分校校长主持的午餐会上见到了奥本海默。不久之后,罗伯特·瑟伯尔看到格罗夫斯在尼科尔斯上校的陪同下走进奥本海默的办公室。格罗夫斯脱下他的军装外套递给尼科尔斯,然后说道:“把这个拿走,找一家干洗店把它洗干净。

”看到上校军官被当跑腿小弟使唤,瑟伯尔感到很震惊,他说:“这就是格罗夫斯的作风。”奥本海默明白,格罗夫斯手中握有曼哈顿计划的入场券,为此他使出了浑身解数展现自己的魅力和才华。虽然奥本海默的表现无懈可击,但是最打动格罗夫斯的是他那“自负的野心”,格罗夫斯认为这一点会让奥本海默成为一个可靠的甚至容他摆布的合作伙伴。

此外,奥本海默的一个建议也让格罗夫斯心动,即新实验室应该设在与世隔绝的偏远地区,而不是大城市,这个想法正好符合格罗夫斯对安全问题的考虑。更重要的是,格罗夫斯喜欢奥本海默这个人,他后来告诉记者:“他是个天才——一个真正的天才……”

奥本海默认为制造原子弹需要对各种各样的跨学科问题提出切实可行的解决方案。在格罗夫斯考察实验室的过程中,奥本海默是他遇到的第一个有这种认识的科学家。

奥本海默指出那些在普林斯顿、芝加哥和伯克利进行的快中子核裂变研究有时属于重复劳动,这些科学家需要集中起来通力合作。这一点同样打动了工程师出身的格罗夫斯,当奥本海默提出建立中心实验室的想法时,他频频点头。奥本海默后来作证时说,在这个实验室里,“我们可以着手处理化学、冶金、工程和军械方面的问题,这些问题都尚未得到关注。”在他们初次见面一周后,格罗夫斯内心已经把奥本海默作为中心实验室主管的候选人。

不过他认为奥本海默作为候选人有三个不足之处:第一,这位物理学家没有获得过诺贝尔物理学奖,格罗夫斯认为这可能会让他在领导众多诺奖得主时难以服众;第二,他没有行政管理经验;第三,“他的政治背景有诸多不尽如人意之处”。当格罗夫斯向军事政策委员会提名奥本海默时,遭到了强烈的反对。“经过深入讨论后,我要求每位委员给我一个更好的人选。几周后,很显然我们没法找到比他更好的人选了。

”10月底,奥本海默终于获得了任命。连讨厌格罗夫斯的拉比在二战后也不得不承认,这项任命“堪称格罗夫斯将军的天才之举,哪怕大家并不认为他是天才……我对此震惊不已”。

上任之后,奥本海默于1942年10月19日写信给贝特说:“我们将建一个军用实验室,地点可能在一个偏远的地方,我希望在未来几个月内就可投入使用。

关键问题是如何在采取适度的保密措施的同时,还能让项目高效灵活地运转,让人愿意参与,这样我们才能顺利完成任务。”到1942年秋,这件事几乎在伯克利校园里已经成为公开的秘密,大家都知道奥本海默和他的学生们正在研究威力巨大的新型武器,这是一种原子武器。弗里丹回忆说:“他们都在参与一个神秘的项目,他们对此都三缄其口,因为它与战争有关。”1942年底,奥本海默开始招募一些学生。

洛马尼茨说:“我们许多人都在想,‘我的天,如果制造出这样一种武器,世界究竟会变成什么样呢?它最终可能会炸毁全世界。’我们中有几个向奥本海默提出了这个问题,他的回答基本上是,‘那么,如果纳粹先得到它呢?’”在动身去洛斯阿拉莫斯前不久,奥本海默打电话给史蒂夫·纳尔逊,约他在当地的一家餐馆见面。他们在伯克利主干道上的一家餐馆共进午餐。“他似乎兴奋到了紧张的地步。”纳尔逊后来写道。

奥本海默点了一大杯咖啡,边喝边对他说:“我只是想向你道别……我希望战争结束后能再见到你。”他解释说,他不能说自己要去哪儿,但此事与战争有关。作为武器实验室的主任,奥本海默即将开启崭新的人生阶段。但那时他还不知道这将使他面临怎样的危机。

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