1945年8月6日和9日，伴随着强烈的闪光和巨响，在日本海滨城市广岛和长崎的上空，先后升起了前所未见的巨型蘑菇云。在此之前，全世界的很多物理学家都已经知道：原子核裂开时，将会释放出难以想象的巨大能量，据此足以制成威力空前的炸弹。但是，绝大多数物理学家对制造这种炸弹毫无兴趣，他们只是像研究其他学科一样，醉心于研究一个又一个有趣的核实验现象，提出一种又一种假说。
但是，“假装不知道”不代表“事实上不存在”，威力无匹的核能必将首先用在军方，也是无可奈何的命中注定。最终，在笼罩全球的战争阴云催动下，“恐惧”终于成为了压倒一切的动力，并将不食人间烟火的纯科学研究推上了另一条不归路。仅仅十几年后，这种有史以来技术含量最高的杀人利器，就在敌国上空真实地炸响了。
披阅史籍，往往会带给我们不一样的感触和思考。古人云：以史为镜，可以知兴替。值此原子弹首爆七十周年之际，本刊特别回望“从原子核到原子弹”的复杂历程，以飨读者。
从理论上说，原子弹的源头可以一直上溯到1905年，爱因斯坦提出质能方程E=mc²的时候。这个方程告诉我们，质量和能量是等价的；1千克煤可以换算为250亿千瓦小时的能量。当然，这1千克煤如果是烧掉的，就只能获得8.5千瓦小时的能量。二者之差，也正是原子能与化学能之差。
1919年，英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击氮原子，得到了氧原子。在这个反应中，α粒子（即质量数为4的氦核）轰击质量数为14的氮核，生成了质量数为17的氧核，以及质量数为1的氢核。这个氢核就是我们现在耳熟能详的质子。因此，卢瑟福的发现可以概括为：用高能粒子，可以打出原子核中的质子。
1930年，德国物理学家博特和贝克尔发现，用钋产生的α粒子轰击铍、硼或铝等“轻元素”时，会产生一种穿透力极强的辐射。1932年，英国物理学家查德威克证明，这种辐射不是之前认为的γ射线，而是一种质量相当于质子，但本身不带电荷的粒子。这就是我们说的中子。由于不带电，它不会受到原子内电磁力的影响，可以直冲原子核而去，只是在距原子核极近的地方，才会受到核力的影响。这个优点，让中子成为理想的“碎核利器”。
1934年，法国物理学家约里奥-居里报告说，用α粒子轰击某些轻元素，即便轰击停止了一段时间后，这些元素仍然能够继续发射正电子。意大利物理学家费米提出，这是因为不带电荷的中子也参与了轰击，并被原子核所俘获的缘故。被轰击后的原子核俘获了1个中子，变得不再稳定，它只有在放出一个正电子后才能恢复稳定。所以，比起轰击前，轰击后的原子核的原子序数和质量数都增加了1。
α粒子就是氦核，由两个中子和两个质子构成。
那么，这两个中子和两个质子的总质量是多少呢？这并不难计算。1个中子的质量是1.00866492，1个质子是1.00727647，所以2个中子+2个质子=1.00866492×2+1.00727647×2=4.03188278。但是，氦核的质量却不是这个4.03188278，而是4.00150618，二者之差为4.03188278-4.00150618=0.0303766。
保留小数点后3位数字的话，这个差值就是0.030。问题就来了：这是怎么回事？各组分质量之和居然不等于总体？原来，2个中子和2个质子结合为氦核时，会有一些能量释放出来。这些能量等同于“丢失”的质量，也就是那个差出来的0.030。根据E=mc²可知，0.030质量单位等价于190000千瓦小时的能量。
因此，2个中子和2个质子在结合成一个氦核时，将放出190000千瓦小时的能量；反之，要将氦核拆分成质子和中子，理论上讲也需要额外注入190000千瓦小时的能量才能做到。惊天动地的核能，就这样从小数点之后的第二位数字里被揪了出来。
自从20世纪初相对论和量子论相继提出之后，原子物理学，特别是核物理学得到了飞速的发展，获得了一系列的重大发现。可以说，1930～1940是世界核科学探索的黄金时代，根据爱因斯坦的质能关系和原子核的精细结构，物理学家们知道了原子核中蕴藏着巨大的能量。在这个物理学鼎沸的时代，毫无疑问德国成为世界物理学的中心。但对德国来说，社会局势也早已经沸腾得放不下一张平静的书桌了！
作为第一次世界大战的战败国，德国遭到了趾高气扬的战胜国们的刻骨羞辱和掠夺式的惩罚，国内的民族主义情绪由此日渐高涨。而千百年来始终被欧洲主流社会所排斥的犹太人，此时又因种种原因被德国民众视为战败的幕后黑手。1933年1月，声称要纯洁德意志种族的希特勒就任德国总理。此后，全国上下对犹太人的敌意变得越来越公开，越来越肆无忌惮。这些社会政治变化，自然也会反映在科学界。
早在希特勒上台以前，一些自认血统纯正的德国科学家就公然宣称，相对论不过是所谓的“犹太物理学”（爱因斯坦是犹太人）而已。就在希勒特上台的那个春天，自然科学圣地哥廷根大学爆发了学潮。当时，纳粹的第一部反犹法律颁布，它规定必须在教学岗位上清除所有的“非雅利安人”。年轻气盛的学生们鼓噪着纳粹的“新秩序”，将众多素负盛名的犹太裔老师赶出了课堂。
形势急转直下，犹太科学家的处境越来越糟糕，就连他们的德国同行（比如海森堡、劳厄、普朗克，这可都是拿过诺贝尔物理学奖的科学巨擘）亲自来斡旋，也一样无济于事。层层重压之下，他们唯有逃离德国。爱因斯坦和他的女儿、秘书宣誓归化为美国公民。丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（1922年诺贝尔物理学奖）、德国物理学家詹姆斯·弗兰克（1925年诺贝尔物理学奖）、匈牙利物理学家里奥·西拉德，策划了著名的“爱因斯坦签名信”。
事后的统计显示，在德国的物理学家中，每4位中就有1位被迫逃亡。更要命的是，逃掉的那1/4并非泛泛之辈，你甚至能在里头找到爱因斯坦的大名。事实上，在走掉的这些人里，共有11位在此之前或之后拿到了诺贝尔奖！
无独有偶。继1933～1934年的第一波逃难高潮之后，1938年又出现了第二波逃难高潮。这一次不是纳粹德国了，而是墨索里尼统治下的法西斯意大利通过了反犹法律。
大名鼎鼎的物理学家费米逃离意大利，也仅仅因为他的夫人是犹太人。这也仍不是全部。在盟国多年来有意识的协助下，大批犹太学者投奔了新的自由世界，比如后来被尊为“计算机之父”和“博弈论之父”的冯•诺依曼等人，就属于这种情况。现在，我们来看一份令人匪夷所思的名单吧。那么，究竟是谁帮助美国炸响了原子弹呢？不言而喻。
对原子弹的理论探索来说，1939年简直是个梦幻般的年份。
在这一年，关于核裂变的理论研究取得了难以置信的丰硕成果。裂变其实是一系列非常复杂的核反应。就拿铀核来说，在它吸收了一个中子以后，可以按照数十种不同的方式发生裂变，这些裂变的碎片又会发生β衰变（质量数不变，核电荷数加1），最终可能生成三十多种元素的近三百种同位素。
此外，铀核裂变成两部分最为常见，但我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇在1946年最先发现，它还有千分之几的几率裂成三个碎片（甚至四个碎片），即所谓“三裂变”（或四分裂）现象。本文所述，只是常见的简化情况。1939年1月6日，德国物理学家哈恩的论文被发表了。他和施特拉斯曼用中子轰击铀，得到了钡；而哈恩本人，为此获得了1944年的诺贝尔化学奖。
1月15日前后，哥本哈根玻尔研究所内，科学家也进行了类似的轰击实验。1月16日，玻尔本人到达美国华盛顿参加理论物理会议，他的学生惠勒前来迎接。玻尔告诉惠勒不久前哈恩的发现，同时提出了德国科学家的猜测，那就是铀原子核在吸收一个中子后，会裂开成为两个质量大致相当的部分（也就是两种新元素的原子核），同时放出巨大的能量。这就是核裂变过程，在当时还不为主流物理学界所了解，仍只是个大胆的猜想。
惠勒又把这个猜测转告了包括费米在内的其他学者，很快全美国的核物理学家就都知道了。1月26日，第五届华盛顿理论物理学会议召开，最热的话题自然就是铀原子核可能裂解为基本等重的两半，并释放出2亿电子伏能量的猜想。更进一步的是，在玻尔和费米讨论时，费米还专门提到了裂变过程中放出中子的可能性。第5次华盛顿理论物理会议，堪称群星闪耀。
其中，包括了著名的物理学家伽莫夫（著名科普书籍《从一到无穷大》、《物理世界奇遇记》的作者）、泰勒（未来的氢弹之父）、玻尔、尤里（氘的发现者，气体扩散法的发明者）、费米等等。“裂变时放出中子”，看似平淡无奇，细究起来却是个令人震惊的新设想。铀要裂变，需要中子来轰击。换句话说，铀核吸收了中子后才会分裂，这样中子就消耗掉了。如果分裂时它能放出新的中子，岂不是又可以用来轰击附近其他的铀原子核了？
这么不断地放出中子、轰击铀核、放出中子、轰击铀核……反应不就可以不断地自行进行下去了么？“链式反应”，由此成为了当时报刊上耸人听闻文章的大标题，普通百姓也开始得知，这是一种极为高大上的新玩意儿，威力能吓死人。1月30日，法国杂志发表了约里奥对裂变的研究成果。还没等华盛顿会议落幕，美国境内已经有4个实验室开始做起了裂变的研究。
不得不承认，它们的效率高得令人咋舌：就在2月15日，《物理评论》上便发表了这4个实验室关于证实裂变现象的论文！裂变，一时间成为了全球物理学界里红得发紫的话题。在这一年的12月6日，《近代物理评论》杂志发表了特纳关于裂变研究的综述。至此，不到一年的时间，各种学术刊物上已经发表了差不多100篇关于裂变的论文！
到了1940年6月，全球的理论物理学家都知道，铀、钍在受到中子轰击时，有时会分裂成大体相等的两块碎片，这些碎片是从硒（原子序数34）到镧（原子序数57）之间的元素的同位素注；每个铀核裂变时放出的中子，平均在1个到3个之间，同时放出约2亿电子伏的能量。折算一下就知道，1公斤铀235如果完全裂变，可以释放出大约20000吨TNT（三硝基甲苯）炸药爆炸时所释放出来的能量。
可以说，尽管离具体实践还有相当距离，但原子弹理论道路上的迷雾已经渐渐散去了。
美国内华达州拉斯维加斯市西北约105公里，便是美国的原子弹靶场。冷战期间，这里爆炸了上千颗核弹，全市也因而发展出了各种有关核爆的奇异文化，如酒吧里的“原子鸡尾酒”、“原子能小姐”评选，以及印着蘑菇云最佳观看地点的广告挂历等等。照片中，一位舞女在冉冉上升的蘑菇云下做出优美的舞姿，看后令人久久难以忘怀。
1945年7月16日，人类首颗原子弹“三一”在新墨西哥州的荒漠中成功炸响。这一刻的巨大冲击，让诗意缠身的奥本海默想起印度圣典《薄伽梵歌》中的两句韵文。前一句意气飞扬，另一句则沉痛而纠结。如果天际有一千个太阳同时闪耀，也许才堪比它的辉煌。现在我变成了死神，世界的毁灭者。