1943 年 7 月，在密歇根州的一個度假別墅中，美國科學家阿瑟?康普頓（Arthur Compton）正與妻兒在湖邊共享天倫之樂。突然，他接到了他的同僚打來的電話，希望能和康普頓當面商議一件十萬火急的事情。電話的那頭是一位中年男子，他正準備千里迢迢從新墨西哥州的洛斯?阿拉莫斯一路坐火車趕赴密歇根州。這個男人，就是曼哈頓計劃的領(lǐng)導者，尤利烏斯?羅伯特?奧本海默（Julius Robert Oppenheimer）。
奧本海默的同僚，康普頓是著名的物理學家?？灯疹D因?qū)夂臀镔|(zhì)相互作用的研究而獲得諾貝爾物理學獎。同時，康普頓也是美國曼哈頓計劃的核心科學家之一。曼哈頓計劃是第二次世界大戰(zhàn)期間美國在洛斯?阿拉莫斯進行的秘密行動，旨在領(lǐng)先于納粹制造出原子彈。曼哈頓計劃由奧本海默領(lǐng)導進行。羅伯特?奧本海默是一位神秘莫測、煙不離手的美國理論物理學家，在量子力學、核物理和分子物理、天文學和廣義相對論等領(lǐng)域均做出了重要貢獻。
一場登上熒幕的豪賭
當奧本海默到達密歇根州的度假別墅時，康普頓開車把他送到湖邊，在那里他們可以進行一番秘密交流。在康普頓后來的敘述中，奧本海默和他說，洛斯?阿拉莫斯的科學家們發(fā)現(xiàn)，除了通過核裂變釋放原子能外，像氫這樣非常輕的原子還可以通過聚合形成更重的原子核來釋放能量。這個過程只有在極高的溫度下才會啟動 —— 但這種條件正是核裂變所能提供的。如果曼哈頓計劃成功，核彈是否會引發(fā)海水中的氫或大氣中的氮原子發(fā)生無法控制的連鎖聚變反應(yīng)？如果這樣，那么核彈會把地球本身變成一個不斷膨脹的火球嗎？
康普頓后來告訴作家、諾貝爾文學獎獲得者賽珍珠（Pearl Buck），面對奧本海默描述的“終極災(zāi)難”的可能性，“與其冒著對人類造成毀滅性災(zāi)難的危險，不如接受戰(zhàn)爭的失敗?！?/p>
由于擔心為希特勒工作的德國科學家們會優(yōu)先研制出核彈，康普頓和奧本海默決定著手開展第一顆原子彈的研制工作。同時，他們還要評估原子彈引發(fā)環(huán)境中的輕原子核發(fā)生不可控核聚變反應(yīng)的可能性。
根據(jù)賽珍珠在 1959 年發(fā)表在《美國周刊》上的文章《核彈 —— 世界末日？》的敘述：當時康普頓決定，只有在計算出原子彈毀滅世界的可能性不足百萬分之三的情況下，該項目才應(yīng)該繼續(xù)進行。據(jù)稱，科學家們的理論計算滿足了這一閾值，但直到 1945 年 7 月，第一枚核彈在新墨西哥沙漠的三一核試驗場引爆時，這些討論才塵埃落定。這場生死攸關(guān)的豪賭最終被搬上了大熒幕。
現(xiàn)實沒有影視劇中的那么多戲劇性。奧本海默似乎很快就擺脫了對世界末日的恐懼。最終，奧本海默的擔憂并不是他在洛斯阿拉莫斯的團隊開發(fā)的核彈會意外引發(fā)核聚變 —— 也就是三年后被首次于廣島和長崎實戰(zhàn)的核彈 —— 點燃的擔憂，而是對核聚變過程也會被用來制造更可怕的破壞力武器的擔憂。
實際上，第二次世界大戰(zhàn)只是加速了核彈的出現(xiàn)。自 19 世紀末，人們就知道某些重元素，尤其是鈾，會裂變并釋放能量。赫伯特?喬治?威爾斯（Herbert George Wells）在他 1914 年出版的《獲得自由的世界》（The World Set Free）一書中推測，原子核蘊含的巨大能量正被用來制造一種他稱之為的“原子彈”的超級炸彈，這是一種能夠毀滅城市的武器。但直到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前不久，科學家們才搞清實現(xiàn)原子彈的原理。1938 年，在柏林工作的德國科學家奧托?哈恩（Otto Hahn）和弗里茨?斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）發(fā)現(xiàn)，鈾原子核可以發(fā)生裂變，分裂成兩個輕的原子核，釋放出巨大的能量。哈恩和斯特拉斯曼最初對他們的發(fā)現(xiàn)感到困惑，而他們的前同事莉澤?邁特納（Lise Meitner），由納粹德國流亡瑞典的猶太人，將這個過程解釋為一個裂變過程。
研究原子核物理的科學家們立刻就意識到，如果這一過程在足夠大（“臨界”）質(zhì)量的裂變同位素鈾-235 中展開，它可能會引發(fā)一種失控的持續(xù)連鎖反應(yīng)，并在瞬間釋放出所有能量。在了解到這一點后，當時的美國總統(tǒng)富蘭克林?D?羅斯福被說服在洛斯?阿拉莫斯開展曼哈頓計劃。這一項目由奧本海默主持。
康普頓講述與奧本海默在湖邊會面的故事實際上有一些奇怪。因為，康普頓最初認為他們的討論是出于對洛斯阿拉莫斯團隊發(fā)現(xiàn)的核聚變過程的擔憂。他的意思似乎是輕原子核聚變可以用于實現(xiàn)核彈，因為科學界數(shù)十年前就研究發(fā)現(xiàn)輕原子核可以聚變釋放能量。
“我一開始并不相信”
在 20 世紀 20 年代，英國天體物理學家亞瑟?埃丁頓（Arthur Eddington）曾提出氫核聚變可能是太陽等恒星的能量來源的研究觀點。1932 年，在英國劍橋工作的歐內(nèi)斯特?盧瑟福（Ernest Rutherford）組內(nèi)的研究人員馬克?奧列芬特（Mark Oliphant）在粒子加速器中演示了核聚變過程。1939 年，諾貝爾獎獲得者、洛斯阿拉莫斯理論小組組長、物理學家漢斯?貝特（Hans Bethe）闡明了太陽內(nèi)發(fā)生的主要聚變反應(yīng)的機理，并且俄裔美國物理學家喬治?加莫與匈牙利移民愛德華?特勒完善了這一觀點，并在加莫 1940 年出版的《太陽的誕生與死亡》一書中對這一觀點進行了推廣。
洛斯阿拉莫斯團隊的另一名成員愛德華?泰勒（Edward Teller）首次提出了由氫核的熱核聚變（更具體地說，是重氫同位素氘）實現(xiàn)“超級核彈”的可能性。引發(fā)氫的核聚變過程需要巨量的熱量，這些能量可由核裂變反應(yīng)提供 —— 這讓人擔憂核彈是否會點燃大氣。泰勒提出，同位素氮-14（氮是空氣的主要成分）的兩個原子核在巨大的能量下有可能會發(fā)生核聚變，并形成各種其他元素，釋放大量的熱量。
但是發(fā)生這個過程的可能性到底有多大？“我從一開始就不相信?！蔽锢韺W家漢斯?貝特在 1982 年的一次采訪中說到。他承認，如果是由他而非奧本海默作為項目主管，他就不會去密歇根州與康普頓討論此事。貝特說，他在泰勒的計算中發(fā)現(xiàn)了一些不合理的假設(shè)，這些假設(shè)才導致了錯誤的結(jié)論。
泰勒與物理學家埃米爾?科諾賓斯基（Emil Konopinski）、馬爾文（Cloyd Marvin）一起進一步計算了核裂變點燃大氣的可能性。他們得出的結(jié)論是，即使對原子彈產(chǎn)生的最高溫度進行了非常充分的估計，也不存在點燃大氣的危險。他們在洛斯阿拉莫斯發(fā)表了他們的報告，代號“LA-602”，直到 1973 年這份報告才被解密。
在賽珍珠 1959 年的文章發(fā)表之前，公眾對科學家們關(guān)于核彈點燃地球的討論一無所知。貝特覺得，沒有科學背景的塞珍珠女士完全誤解了康普頓的話。1975 年，輻射物理學家達德利（H. C. Dudley）在《原子科學家公報》上發(fā)表了一篇危言聳聽的文章，重新講述了這個故事。貝特隨后發(fā)表了另一篇文章駁斥道：“這種說法純屬無稽之談?！薄Ｌ拱字v，你不得不懷疑賽珍珠的采訪有多少真實性，因為文章中的許多內(nèi)容基本上逐字逐句地重復了康普頓在 1956 年的自傳《原子探索》中關(guān)于曼哈頓計劃所寫的內(nèi)容。
貝特說，盡管賽珍珠女士的文章中聲稱康普頓點燃大氣的危險閾值為百萬分之三，但事實并非如此。“核裂變點燃地球不是一個概率問題；它根本不可能。”正如科學哲學家和曼哈頓計劃的官方歷史學家大衛(wèi)?霍金斯（David Hawkins）在 1947 年的一部技術(shù)史所記錄的那樣，計算表明，“無論溫度有多高，在合理推算下，核聚變的能量損失都會超過聚變產(chǎn)生的能量?！?，這個過程很快就會失去動力，因此，“科學和常識保證了核彈點燃大氣層是不可能的。”貝特補充道，這不僅對空氣來說是如此，對海洋中的氫核來說更是這樣。
末日武器成為那個男人的夢魘
科學家對核彈點燃大氣的關(guān)注 —— 盡管再次發(fā)現(xiàn)這根本不可能 —— 實際上是在關(guān)注另一件事，即泰勒提出的更具威力的核彈。泰勒大力推動氫彈的概念，盡管對貝特來說這似乎是“一件可怕的事情”。然而，由于貝特認為德國科學家會得出同樣的結(jié)論，他決定在研發(fā)原子彈的同時研發(fā)氫彈。直到戰(zhàn)爭結(jié)束，冷戰(zhàn)開始后，這個項目還在繼續(xù)。1952 年，第一顆代號為“邁克”的氫彈炸毀了太平洋埃內(nèi)韋塔克環(huán)礁的埃魯格拉布島，形成了一個直徑三英里的蘑菇云。
1942 年，以沃納?卡爾?海森堡 (Werner Karl Heisenberg）為首的德國物理學家向德國最高司令部提出了制造鈾彈的可能性后，德國軍備和戰(zhàn)爭生產(chǎn)部長阿爾伯特?斯佩爾（Albert Speer）和阿道夫?希特勒（Adolf Hitler）在討論中也提出了對原子彈點燃地球的擔憂，但是他們對科學問題幾乎一無所知。斯佩爾曾問海森堡，他是否確信裂變鏈式反應(yīng)不會無限期地繼續(xù)下去，但沒有得到明確的答案。斯佩爾在 1970 年出版的《第三帝國內(nèi)部》一書中寫道：“希特勒顯然對他統(tǒng)治下的地球可能變成一顆發(fā)光的恒星的可能性感到不安?！薄Ｈ欢?，德國未集中資源研發(fā)原子彈并非出于這個原因，而是出于德國科學家對是否能夠按時研發(fā)出影響世界大戰(zhàn)進程的核彈的不確定性。因此，德國將大量能源和資金轉(zhuǎn)而投入到 V-2 火箭的研發(fā)過程中。
對于任何讀過庫爾特?馮內(nèi)古特（Kurt Vonnegut）在 1963 年出版的小說《貓的搖籃》的人來說，物理學家無意中摧毀世界的故事情節(jié)都有一種熟悉的感覺。小說的主人公根據(jù)“美國人在廣島投下第一顆原子彈的那一天美國人所做的重要事情”的第一手資料正在編寫一本名為《世界末日》的書?！八ヒ娏寺D計劃的一位科學家，虛構(gòu)的費利克斯?霍爾尼克（Felix Hoenikker），他現(xiàn)在正在研究如何制造一種在室溫下保持凍結(jié)的新型冰，稱為冰-9。這本書的結(jié)尾是一塊冰-9 落入大海，引發(fā)了海洋的凍結(jié)。世界不是在火中結(jié)束的，而是在冰中結(jié)束的。
馮內(nèi)古特筆下的霍爾尼克是以美國化學家、諾貝爾獎獲得者歐文?朗繆爾（Irving Langmuir）為原型，朗繆爾在 20 世紀 30 年代對訪問通用電氣研究公司朗繆爾實驗室的威爾斯提出了一種在室溫下穩(wěn)定的冰的想法。馮內(nèi)古特說，朗繆爾“對誰會以何目的應(yīng)用他所發(fā)現(xiàn)的科學規(guī)律漠不關(guān)心。盡管他所發(fā)現(xiàn)的科學規(guī)律在正確的用途中大放異彩，但他根本不在乎誰又會拿這些東西干什么。”
《貓的搖籃》中所描述的世界末日與其說是由人內(nèi)心的不道德因素導致的，不如說是由純粹的疏忽引發(fā)的。至少，曼哈頓計劃的科學家們似乎更為謹慎地計算了發(fā)生危險的可能性。如果他們的核彈最終摧毀了我們所有人，那不是因為他們錯誤地引燃了大氣層，而是因為我們?nèi)祟惞室獍咽澜绲臍鐜Ыo我們自己。
這才是奧本海默真正的恐懼。雖然起初他支持氫彈項目（代號“Super”），但到 1949 年，他已經(jīng)開始反對項目的推進。他認為，如果美國繼續(xù)推進該項目，只會引發(fā)與蘇聯(lián)的軍備競賽。在 1954 年的美國原子能委員會的聽證會上，聽證會委員列舉了奧本海默的消極態(tài)度作為對奧本海默的不利證據(jù)，這次聽證會出于奧本海默同情左翼運動的嫌疑，撤銷了奧本海默的安全特許權(quán)。當奧本海默被問及他何時出于道德信念開始抵制氫彈研發(fā)計劃時，他回答說：“當我清楚地知道我們會使用我們擁有的任何武器時。”
作者：Philip Ball
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審校：深淺
原文鏈接：The Day Oppenheimer Feared He Might Blow Up the World
本文來自微信公眾號：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：William Harris
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