他们用思维和公式改写战役走向
来源:欧宝体育在线登录入口官网 发布时间:2025-09-25 13:21:19爱因斯坦(左)及西拉德在 1946 年纪录片《原子能之力气》中重现给罗斯福总统写信时的评论场景。
恩 里 科 费米链式反响试验的魂灵人物,被誉为”核年代的建筑师”。
第 一 座 达 到 临界 状 态 的 反 应 堆 (油画)。 1942 年 12 月 2日,费米领导的团队在芝 加 哥 大 学 实 现 了 人类初次受控链式反响。
1945年8月6日和9日,日本广岛与长崎上空先后升起蘑菇云,第二次世界大战以一种史无前例的方法进入结尾。人们记住了投弹的飞行员、指令的将军、签署屈服书的政治家,却疏忽了另一群暗地人物那些在试验室与书房中,以思维和公式悄然改写战役走向的科学家。
他们既是理论的提出者,也是工程的执行者;有人活跃投身兵器研发,有人则竭力正告乱用的效果;有人冷峻理性,有人忧心如焚。他们的奉献让战役出现了结局,也意外敞开了一个危险而生疏的年代核年代。
“科学无国界,但科学家有祖国。”这句话在二战的布景下分外沉重。科学家们在国家、民族与人类命运之间做出的挑选,构成了20世纪最杂乱、最值得沉思的华章。恩里科费米、约翰冯诺依曼、詹姆斯查德威克、西拉德,以及人们了解的尼尔斯玻尔、爱因斯坦、奥本海默本文选取其间几位说说他们的故事、阅历和考虑、关心。
1938年末,德国化学家哈恩和施特拉斯曼在柏林进行中子炮击试验时,意外发现了铀核会分裂成更轻的元素钡。他们小心慎重地宣布了试验效果,却未能解说其间的物理机制。这一困惑很快被他们的前搭档、已逃亡瑞典的莉泽迈特纳与其外甥奥托弗里施解开。迈特纳在瑞典雪地漫步时灵光一现,与弗里施推算出裂变开释的能量可由爱因斯坦的方程E=mc2精确解说。他们为这种现象取名为“裂变” 一个足以改动人类前史的词汇。
这一音讯在世界物理学界引发轰动。匈牙利裔物理学家西拉德后来回想,1933年9月在伦敦听完英国物理学家卢瑟福的讲演后,他“马上想到链式反响的或许性”,并为此整夜未眠。几年后,他与刚刚移民美国的意大利裔物理学家恩里科费米在美国哥伦比亚大学协作试验,探究怎么运用铀与石墨系统完成持续的中子增殖。这些试验为后来“芝加哥一号堆”的建成奠定了根底。
在英国,物理学家查德威克得知裂变音讯时的反响更为直接和震慑。据搭档回想,他当场“脸色苍白、手指颤栗”,似乎预见了核能将带来的巨大危险。这种源自科学直觉的惊骇,比任何政治指令都更早地预示了核兵器的暗影。
因而,当人们记叙核裂变的发现时,不能只看到哈恩与迈特纳的科学打破、西拉德的天才直觉和费米的镇定试验,也有必要记住查德威克在惊骇中作出的判别。他的直觉让英国在这场全球性的核比赛中没有掉队,更让“科学家的职责”这一主题从一开端就笼罩在裂变发现的暗影之下。
1942年12月2日,美国芝加哥大学斯塔格球场看似不起眼的看台下,一座由石墨块与铀块堆叠而成的粗陋设备慢慢作业。当操控棒被抽出,探测仪宣布明晰的点击声,人类第一次完成了可控的核链式反响。费米是这一试验的魂灵人物。作为试验记载人,他在简报中只是镇定地写道:“链式反响结构已于12月2日竣工,从那时起就作业得很令人满意了。”这份简练与镇定,正体现了费米一向的理性与泰然自若。
12年后,美国出名播送员爱德华默罗在哥伦比亚播送公司的晚间节目中,用完全不同的口气来描述这一时刻:“只需这世上还有故事在传扬,第一个原子炉怎么燃起的故事就必定还会口耳相传,由于这是人类在拓宽认知的过程中最具戏剧性的时刻之一。”镇定的科学家与昂扬的传媒言语形成了明显对照。
更具反差的是家庭场景。试验当天,费米的夫人劳拉费米正忙于预备晚间的集会,6岁的儿子朱利奥因狡猾打碎街坊窗户而挨训。费米回家时神态安静,似乎刚从试验室带回的不是足以改写前史的音讯,而是日常的试验效果。晚间集会开端后,客人们逐个向他恭喜,劳拉却不明所以,直到从年青的利昂娜伍兹(仅有参加试验的女人)口中听到一句打趣:“他击沉了一支日本舰队!”这种夹杂着无知与高兴的气氛,正折射出科学剧变与日常日子的奇特交汇。
事实上,费米最为振奋的并非“的或许”,而是反响堆作为科学东西的潜力。他曾告知搭档,操作一个反响堆“就像驾御轿车相同简单掌控”,只需悄悄推进操控棒,链式反响的功率便能成倍增长。在他看来,这是一件能不断创造奇观的“试验神器”,可以为核物理供给史无前例的研讨渠道。但是,格罗夫斯将军主导的军事发动很快让这份科学趣味变得时刻短。阿尔贡森林的反响堆刚刚发动,费米就被卷进了掩盖全美的“超级工程”。
在美国“三个原子城”的布局中,费米的身影无处不在:橡树岭的石墨反响堆规划直接源于“芝加哥一号堆”;在汉福德,他提出了大规模出产钚时操控中子吸收与散热的要害方案;在洛斯阿拉莫斯试验室,他更是简直全部理论与试验难题的“首席参谋”。物理学家汉斯贝特回想说,费米是“最有价值的成员之一”。
假如说查德威克的中子为供给了必不可少的“炮弹”,那么费米的链式反响则点着了这颗炮弹的引信。从粗陋的壁球场试验到战时的巨大工业系统,费米的镇定与才智使“原子年代”真实走向实际。他的身影既代表科学的朴实探究,也折射出科学在战役激流中无法逃避的职责。
若说谁将笼统数学带入了规划,冯诺依曼必居前列。这位匈牙利的数学奇才,以在逻辑、博弈论和核算机范畴的奉献出名,但在战役中,他的才调被用于更为冷峻的方针将从理论变为实际。
1943年,当“曼哈顿方案”的首要负责人、美国物理学家奥本海默向冯诺依曼宣布求助信时,洛斯阿拉莫斯试验室正堕入窘境。美国科学家内德梅耶提出的“内爆法”规划屡次失利:炸药紧缩钚核时产生的冲击波极不均匀,导致试验中的金属管歪曲成“一团意大利面”。冯诺依曼抵达后,仅用几天时刻便指出中心问题是置的数学模型存在丧命缺点。他提出用“爆破透镜”替代传统规划,经过精细核算炸药的形状与摆放,使冲击波像透镜聚集光线相同均匀紧缩钚核。这一理论打破让内爆式变为或许。
他的搭档回想,冯诺依曼常一边在餐巾纸上演算流体力学方程,一边与军方人员评论置。他将杂乱的爆轰问题简化为“怎么在数学上完成完美对称”,乃至开打趣说:“这比证明希尔伯特空间的齐备性简单多了。”尽管他从未揭露将战役视为“数学问题”,但他的作业方法的确将充溢不确定性的工程难题转化为可核算的模型。
冯诺依曼的理论直接影响了代号“胖子”的钚弹规划。1945年7月16日,在美国新墨西哥州的“三位一体”核试验中,他亲身参加数据监测。当蘑菇云升起时,他镇定地记载冲击波参数,随后对搭档说:“这不是完毕,而是开端。”一个月后,“胖子”炸毁长崎,其爆破当量核算正是根据他的数学模型。
战后,美国总统杜鲁门颁发他勋绩奖章,赞誉他“发现空中爆破的军事准则”冯诺依曼证明,炸弹在方针上空引爆的破坏力远超地上爆破。这一发现优化了轰炸战略,却也让他堕入争议。当媒体误解其效果为“射偏比射中更好”时,他罕见地揭露批驳:“数学没有品德,但运用者有必要有。”
冯诺依曼的奉献远不止于。他在洛斯阿拉莫斯试验室期间,为处理杂乱核算问题,推进了前期核算机(如ENIAC)的研发。曼哈顿方案中堆集的运算需求,成为电子核算机诞生的催化剂。他曾对帮手说:“咱们造出了完结战役的兵器,但下一个东西或许是完结核算的东西。”
这位“来自未来的人”一直对立地游走于抱负与实际之间。他晚年担任美国原子能委员会参谋,既建议开展氢弹,又正告核战役的消灭性。当被问及科学家的职责时,他答道:“才智好像火焰,既能照亮前路,也能焚毁全部。”
作为1932年中子的发现者,查德威克清楚中子的共同位置:不带电荷、能自在穿透原子核势垒,使裂变反响成为或许。这让他在科学自豪感之外,也感受到与这一“前史骤变”严密相连的职责。
二战迸发后,英国发动了代号“管道合金”的隐秘方案。1941年,查德威克与一批英国物理学家共同完成了《莫德陈说》的编撰。这份文件初次精确指出制作在技能上不只可行,还可以在数年内完成,并敦促政府当即投入资源。陈说成为压服其时的英国首相丘吉尔注重原子能研讨的要害根据。查德威克在这一过程中既是科学参谋,也是科学界与政界交流的枢纽,他的声威和镇定判别使得陈说被采用,而不是被视为“科学幻想”。
1943年英美《魁北克协议》签定后,英国项目被并入曼哈顿方案。查德威克带领英国代表团赴美,在洛斯阿拉莫斯试验室与格罗夫斯将军和奥本海默直接协作。他在试验室被称为the British Member(英国代表),以沉稳而决断的心境赢得尊重。查德威克的奉献不只在于详细的科学判别,更在于保护英国在核协作中的存在感。尽管战后美国以《麦克马洪法案》切断了与英国的核协作,但正是由于查德威克的坚持,英国科学家在曼哈顿方案中才可以取得阅历与常识,这为英国后来独立开展核兵器奠定了根底。
查德威克的个人风格也为人称道。与烦躁的西拉德或炽烈的泰勒不同,他总是低沉、务实,从不夸大烘托。他很少在揭露场合宣布热情弥漫的讲演,却能在闭门会议上以简练、精确的陈说感动军方和政客。他“用三句话就能处理他人三小时的争辩”。
他不容易暴露心境,但战后的回想显现,他对的运用一直怀着沉重的心境。他曾对学生说:在其时的布景下,的研发简直“不可防止”,由于“咱们不可以冒险让纳粹先造出来”。但是,跟着暗斗军备比赛的晋级,他越来越忧虑核兵器的分散,并在晚年呼吁约束军备,以防止人类走向消灭。
查德威克的终身,既是现代科学打破的缩影,也是科学家品德窘境的注脚。他既为人类打开了原子能的大门,也亲眼见证了科学效果怎么敏捷转化为消灭性的力气。他的镇定与慎重,使他在疯狂与惊骇交错的年代,成为一种可贵的理性声响。
1933年9月的一天,西拉德在英国伦敦南安普敦街等红灯时,遽然想到:假如一个原子核吸收中子后能开释出两个中子,那么就或许引发链式反响,开释出巨大能量。这一想法,与卢瑟福在讲演中断语“运用原子能不过是痴人说梦”恰好是同一天。西拉德后来回想,这种讽刺性的偶然令他形象深入。
他很清楚这一想象的军事潜力。1934年,他在英国申请了关于链式反响的专利,一起要求水兵部将其列为秘要,理由是“不肯这种常识被用于战役”。这种超前的警觉,与他作为匈牙利犹太人亲眼目击纳粹兴起的阅历严密相关。1930年前后,他乃至将在德国的存款转移到瑞士,以防止未来或许的危险。
1939年8月,西拉德与美国物理学家维格纳驱车前往长岛,在爱因斯坦的夏天别墅中提出与爱因斯坦联名致信罗斯福的想象。西拉德以草图说明晰铀的链式反响或许会引起巨大能量开释,爱因斯坦很快意识到事态的严重性。当场由西拉德口述、维格纳执笔起草信稿,爱因斯坦审理后还特意将最初一句修改为“费米和西拉德的作业”,以添加重量。
函件辗转由美国经济学家亚历山大萨克斯送达白宫。直到1939年10月11日,他才在与总统共进晚餐后朗诵函件内容。罗斯福起先表明置疑,但在萨克斯引证“拿破仑当年未能注重富尔顿蒸汽船”的比方后,总算被压服,并在信上留下指示:“此事需求举动。”
西拉德的对立心态在曼哈顿方案中体现得尤为杰出。他与费米一道,在芝加哥冶金试验室推进了石墨-铀反响堆的制作,为“芝加哥一号堆”的成功奠定了要害根底。但是,跟着战役形势的开展,他越来越质疑持续推进核兵器的正当性。
1945年春,当德国败局已守时,西拉德在私家通讯和与搭档的评论中直言,的运用理由已产生根本变化:它不再是对立纳粹的紧迫手法,而或许演变为战役中的大规模残杀东西。这种反思使他与格罗夫斯将军的态度益发尖锐对立。
1945年夏,跟着战役挨近结尾,西拉德在芝加哥冶金试验室起草了一份呈交总统的示威书,呼吁在运用之前首要给予日本屈服的时机。他忧虑一旦科学家默许直接用于城市轰炸,他们的“品德位置将受损”。在妻子格特鲁德的帮忙下,示威书被誊写成多份副本,分发给搭档签署,终究取得70余位科学家的书面支撑。这封《西拉德示威书》尽管层层上报,却未能真实送到美国总统杜鲁门手中。
示威书的正告句子,与西拉德早年在德国柏林的阅历严密相关。20世纪30年代,他目击许多科学家对纳粹政治坚持冷酷乃至屈服,这使他毕生警觉科学与品德之间的张力。也正因如此,他在1945年再次着重:科学家不能只是满足于技能的成功,有必要直面其社会效果。
当示威终究被忽视、广岛和长崎相继遭受轰炸后,西拉德堕入深深的品德苦楚。他在战后屡次表明,科学家们已被卷进的运用,“在前史上难辞其咎”。
1943年秋,纳粹开端大规模拘捕丹麦犹太人,尼尔斯玻尔在渔民帮忙下冒险逃往瑞典,帮忙解救同胞,并经过英国情报向丘吉尔正告德国或许研发。1944年春,他化名“尼古拉斯贝克”隐秘飞往伦敦,企图压服丘吉尔推进原子信息揭露以防核军备比赛,却遭粗犷回绝。
随后,玻尔进入美国洛斯阿拉莫斯试验室,成为科学家精力导师。奥本海默称他为“咱们仅有的良知”,玻尔不断提示搭档:科学家的职责不只是创造,更在于直面创造的社会效果。
1945年8月6日在广岛爆破时,爱因斯坦虽未参加曼哈顿方案,但经过播送得知音讯后堕入持久缄默沉静与悔意。科学界的品德焦虑敏捷延伸,《原子科学家公报》创刊号刊登警示文章,西拉德安排科学家联名示威要求性试爆,这标志着科学家从“技能实施者”向“职责承当者”的改动。
玻尔提出的“敞开世界”想象,倡议美苏科学协作与世界核对以防备核比赛,虽因暗斗未能完成,却为核不分散与协作安全奠定品德根底。他晚年更多经过科学共同体影响方针,而非直接参加危机交际,着重制度化对线多年前的二战,研发常被视作科学家直接改动战役的例子:冯诺依曼的爆轰核算、查德威克的中子发现、费米的链式反响试验,以及很多工程师和工人的尽力,的确影响了广岛与长崎的结局。
科学家不只推进了战役的技能进程,也促进人类从头了解科学与战役的联系。二战中的科学出现双面:一方面以理性和才智加快战役完毕,另一方面在良知拷问下提出“科学家的职责”。
因而,科学既是兵器,也是品德审视的目标。它缩短了战役时刻、改动了军事格式,但更重要的是,它让科学从暗地东西转为决议战役与和平的中心变量,让科学家的言语成为品德参加者的声响。
80多年后的今日,咱们应更多地考虑:科学家或许未改动战役自身,却深入改动了咱们对战役、科学与人类未来的了解留下的,不是技能效果,而是面临常识威力的年代疑问:人类是否具有驾御它的才智与职责?