美国“曼哈顿工程”与世界首枚原子弹的诞生

糜克定的科学园

    鉴于希特勒可能首先拥有原子弹,我签署了一封有西拉德起草给总统的信。要是我知道这种担忧是没有根据的,当初我就会同西拉德一样,不会插手去打开这只潘多拉盒子。因为我对各国政府的不信任,不仅限于对德国政府。很遗憾,我没有参与反对对日本使用原子弹的警告。这一荣誉应当归功于詹姆斯•弗朗克。要是他们听了他的话,那就好了。

——爱因斯坦《爱因斯坦文集三卷》

   曼哈顿工程是是一项伟大的创举,它开创了科学、军事和工业的三位一体的“大科学”典范,具有领导统一、组织严密、分工明确、高效协调等优势,为成功提供了可靠的组织保证。同时,这也是一个生命、死亡和战争的疯狂竞赛。曼哈顿工程揭开了原子能的神奇之谜,也第一次把最具破坏力的武器——原子弹赋予了人类。

第一部分:前期情况:理论与筹备
  核裂变的发现与链式反应研究
    原子弹的发展可以追溯到1905年,著名物理学家爱因斯坦发表了划时代的论文《论运动物体的电动力学》,提出了狭义相对论和著名的核动力公式E=mc^2,为原子能的发现和利用奠定了理论基础。1938年意大利物理学家费米和德国物理学家哈恩、施特劳斯通过实验发现用中子轰击原子核就会产生核反应,这就是“裂变”。
    匈牙利物理学家L•西拉德最早考虑到了实现链式反应(核裂变反应)的可能性。他首先从理论上进行探讨,设想一个中子引起一个原子核的裂变,在核反应的产物中又会产生一个以上的中子,使核的裂变反应继续维持下去,这样一来,原于核的裂变反应就象一根链条一样一环一环地持续下去。西拉德的设想,就是当时关于"链式反应"的雏型。理论计算表明,1克铀裂变释放的能量相当于燃烧3吨煤释放的能量,况且这么多的能量要在非常非常短的时问里集中释放出来,所以它具有十分强大的爆炸能力,其威力相当于20吨TNT炸药。这是十分惊人的!

铀原子结构示意图,上为铀-235,下为铀-238

德国物理学家哈恩和他的助手正在做实验

核裂变反应过程的示意图

曼哈顿工程的开端


   最早注意到核裂变价值的是德国科学家,他们在核裂变研究中也处于世界领先地位。后来,率先研制出原子弹的却不是德国,主要原因就在于法西斯的残暴把大批科学家“让”给了美国。1933年希特勒上台后,疯狂迫害犹太人,在国外访问的爱因斯坦的书也被称为“犹太人邪说”而遭禁,他因此定居美国。费米、波尔、格拉德等科学家也逃出纳粹魔爪,到达了大西洋彼岸。居里夫妇的女婿约里奥(后为法国科学院院长、法共党员,也是钱三强的导师)则在德军占领挪威前夕,把制造核弹必须的200升重水运到美国,而此时全世界其他试验室中的重水加在一起不过几升。就此,美国在核研究方面已有了最优越的人力物力资源。
1939年初,丹麦著名的物理学家波尔从两位刚从德国逃亡出来的物理学家那里知道德国已经开始研制原子弹的确切消息,他立即前往美国,将这一消息告诉正流亡在美国的费米、西拉德等科学家,这些深知核能巨大威力的科学家对此忧心忡忡,他们知道如果纳粹德国抢先制造出原子弹,那么人类就将面临史无前例的核灾难!
    西拉德担心德国造出核武器,便向美国政府提出应抢先研制,几乎没有这类知识的官员却将此建议视为天方夜谭。沮丧的西拉德等人只好找到爱因斯坦,说服他直接致信总统罗斯福,说明核裂变可制造出威力巨大的新型炸弹。他们的观点得到了爱因斯坦的支持。1939年8月2日,他们用爱因斯坦的名义写了一封致美国总统罗斯福的信件(由西拉德等起草)。
罗斯福收到信件后,于1939年10月11日下令组织“铀矿顾问委员会”。经过周密的考虑,罗斯福后于1941年12月6日(即珍珠港事件发生的前一天)批准了研制原子弹的计划。这可以说是他一生中作出的最重要的一个决定,美国——也是人类第一个核武器研制计划正式开始了!
   美国核研究的负责人之一布什认为,只有给军队以最高的优先权,才能在战争结束前生产出核原料来。1942年3月9日,他在给罗斯福总统的报告中,强调了原子弹的光明前景,提出把全部的研制和生产管理移交给军队。6月17日,布什给罗斯福准备了一份将核计划全部交给军队领导执行的详细报告。罗斯福立即批复了布什的报告。在参谋长联席会议主席马歇尔的支持下,美国军方同意按原S-1委员会(科学研究与发展委员会OSRD,当时负责铀研究的主要机构)的建议,开始建设四种分别采用不同方法的铀同位素分离工厂和其他的研制、生产基地。

尼尔斯•玻尔,在当时几乎与爱因斯坦齐名,也是最早注意到纳粹核威胁的科学家

爱因斯坦署名、送交罗斯福总统的那封呼吁美国制造原子弹的著名信件

弗兰克林•罗斯福总统
弗兰克林•罗斯福总统在布什的报告上的批复

   军队把整个计划取名为“代用材料发展实验室”,指派美国军事工程部的马歇尔上校负责全部行动。由于马歇尔上校循规蹈矩,与科学顾问们又合不来,使研究计划优先权的升级和气体分离工厂地址的选择拖延了两个月。1942年9月,政府战时办公室和军队高层领导决定,由格罗夫斯上校接替马歇尔上校。格罗夫斯在赴任之前,被提升为准将。
因为马歇尔上校的总办公室最初将设在纽约城,他们决定把新管区的名称命名为“曼哈顿”。于是,“曼哈顿工程区(或简称为曼工区)”就这样诞生了。美国整个核研究计划不久后取名为“曼哈顿计划”。不久,加州伯克利大学的教授、著名的理论物理学家罗伯特•奥本海默为技术总顾问。
    曼哈顿工程中集中了大量的物理学家、化学家、工程师、军人和当地的居民。在此,我们不妨先介绍一下在发起、实施曼哈顿计划中起到了决定性的作用的几个人:
    爱因斯坦与西拉德(Albert Einstein and Leo Szilard):呼吁美国制造原子弹的西拉德后来反而成了抗议原子弹的主要力量。爱因斯坦没有真正参加曼哈顿工程,但他是启动曼哈顿工程的责任者之一和后来最强烈的抗议者之一。
西伯格(Glenn T. Seaborg):在曼哈顿工程中,西伯格领导钚生产技术的小组研究。他被称为钚之父。1951年他和麦克米伦(1907~1991)因发现并研究钚等超铀元素而共获诺贝尔化学奖。1961年,他被任命为美国原子能委员会主席。
费因曼(Richard P. Feynman)出生于纽约的费因曼是一个出色的物理学家和数学家,他有加速微积分的运算的天然才能。在24岁时参加曼哈顿工程,在他的指导老师贝特领导的小组工作,其任务是计算原子弹爆炸需要的裂变材料的数量。
费米(Enrico Fermi):费米1934年用中子轰击原子核产生人工放射现象,开始中子物理学研究。被誉为“中子物理学之父”。由于他在中子轰击方面尤其是用热中子轰击方面的成就,荣获1938年诺贝尔物理学奖。费米小组于1942年12月2日建成了世界上第一座铀—石墨原子反应堆,从实践上证明了链式反应理论的正确性,为原子弹的制造奠定了坚实的基础。
奥本海默(Robert Oppenheimer):由于其出色的组织才能,奥本海默被称为“原子弹之父”。罗伯特•奥本海默 (J. Robert Oppenheimer)是美国犹太人物理学家,试制原子弹计划的负责人。
莱斯里•R•格罗夫斯(Leslie R.Groves.):为了不引人注目,美国总统秘密委托一位衔级不高的工程兵团建筑部副主任格罗夫上校(随后晋升为准将)负责试验区建设。格罗夫斯曾是1918年西点军校的第四批学员,参与建造过五角大楼。

爱因斯坦与西拉德(右)在一起的情景

坐在实验仪器旁的西伯格

理查德•费因曼

恩里克•费米

“原子弹之父”——罗伯特•奥本海默

莱斯里•R•格罗夫斯陆军准将

一张合影,左起:尼尔斯•玻尔、奥本海默、费因曼、费米

第二部分:曼哈顿工程的实施

关键工程介绍
    由于不知道铀235三种裂变方法哪种效果最好,只好采取三种方法同时进行,因此整个“曼哈顿工程”规模异常庞大,共分为十六个分支工程,其中关键工程有四个:
    其一是费米领导的原子反应堆,1942年12月2日,在芝加哥大学建成了世界上第一座铀—石墨原子反应堆。从实验上论证了链式反应理论,为原子弹的制造提供了可靠的基础。
  其二是由佩汀领导的核反应材料工厂,先是在依阿华州立大学进行技术研究,后于1943年6月21日在田纳西州诺克斯维尔市东北克林顿镇建立了生产铀235工厂,所以称为“克林顿工程局”,代号“橡树岭”(Oak Ridge)。该工厂招募的工人最高峰时达到8.2万人,原料是来自非洲比利时殖民地刚果的钒酸钾铀矿石,主要采取气体扩散和电磁分离两种方法从铀的天然存在形式中分离铀238和铀235。(电磁法是采用类似质谱仪的原理,利用铀235和铀238质量上的差异而使之在磁场中分离。气体扩散法则是根据轻的分子(像那些含铀235的分子)比含铀238的较重的分子容易、并较迅速地通过多孔障壁细孔的原理,于是把铀制成六氟化铀气体,使它通过4000次多孔障壁就能得到纯度为99%的铀235。)

  三是由西伯格博士领导的核反应材料工厂,主要通过反应堆生产核反应的另一种优良原材料钚,1943年2月28日在华盛顿州汉福德开始建设提炼钚的工厂,该厂招募的工人最高峰时也达到了6万人,至1945年7月已生产出60千克钚239。
  其四是位于新墨西哥沙漠中的洛斯阿拉莫斯实验室,代号“Y计划”,这里既承担原子弹的总装任务,又负责原子弹的研制工作,是整个“曼哈顿工程”的核心,由奥本海默负责,实验室地址也是奥本海默亲自选定的。这里汇集了大批声名赫赫的科学家,因此洛斯阿拉莫斯实验室被戏称为“诺贝尔奖获得者集中营”。

“曼哈顿工程”关键工程的地理分布示意图

费米所领导建造的人类第一座原子反应堆

铀同位素的电磁分离法(左)和气体扩散分离法(右)的示意图

“橡树岭”地区的工厂建筑

洛斯阿拉莫斯实验室可以看作是整个曼哈顿工程的“总装车间”。

 

曼哈顿工程的组织结构示意图,可以看到高层主管(包括美国总统)与各分部门之间的职权关系

位于华盛顿州汉福德的钚工厂的主要设施之一:B反应堆

工程实施经历
    在当科学家和技术专家们与阻碍生产裂变物质的各种难题——诸如铀矿石的来源、电磁分离器的导线等做斗争时,格罗夫斯将军和他的副官们也开始为建造大型工厂作准备。他们专门找荒凉偏僻的地方作为厂址。1942年9月,格罗夫斯他为“曼哈顿工程”购得了第一块土地,后来这里——田纳西州橡树岭(Oak Ridge)建成了饱含电磁与气体扩散两种铀同位素分离装置的厂区。
    接下来是芝加哥。1942年秋天,康普顿和费尔米正打算在芝加哥大学建造世界上第一个原子反应堆。经过在安全问题上的据理力争,他们建议将反应堆实验室建造在大学的一个阴凉、通风的地下室里,位于废弃的斯塔格足球场西侧。
     建造芝加哥反应堆是“曼哈顿工程”中最脏最累的工作。这个装置长10米、宽9米、高5.6米,形状如锥,内装52吨核反应材料,其中6吨是金属铀,另46吨是氧化铀。由一层铀一层石墨堆积而成,总共有57层,中间有洞,用来放置铀或铀氧化物的。堆中可以插入由镉制成的控制棒。为了建造它,技术员和技师们分成两组,每天24小时轮流摆放这些石墨砖块。一位科学家在轮班结束后,用力擦拭着粉尘大声说道:“如果人们知道我们花费了纳税人150万美元在干这种体力活,他们一定认为我们疯了!”

田纳西州的厂区地图

建设中的田纳西地区厂区1

人类第一座核反应堆:CP-1的“尊容”

建设中的田纳西地区厂区2

建设中的田纳西地区厂区,上图中的工人正在为代号Y-12的电磁分离设备制造加速导轨

人类第一座核反应堆:CP-1的“尊容”

第十层

正坐在反应堆顶端的一干专家

建造CP-1情景的绘画再现,乍一看还以为是在建土坯房~

刚开工的CP-1反应堆。可以看到摆在地面上的带孔石墨砖

 

此时的进度为第三层

第十九层,人类第一座反应堆就是这样一层层堆出来的,怪不得叫反应“堆”

    1942年12月2日,反应堆基本完工,开始裂变反应。上午10:37,费米下令移出控制杆时,中子计算器开始发出震颤声,记录笔绘制出一条向上移动的线条。虽然链式反应还没有完全受控,但是反应堆的确在活动了。
  费米看着他的计算尺,平静地说:“这条轨迹应该到这点后趋于稳定。”房间里没有人能像他这么镇定,大家也许在想,如果反应失控该怎么办?这里的人都能幸存下来吗?但是轨迹笔正如费尔米预测的那样在那个点开始变平,计算器也平静下来。于是,费尔米下令再拔出一点点控制杆,正如他们所预测的那样——反应继续加速直到它再次平息下来……这是人类历史上首次由人工控制的核反应!那一刻,时钟停留在1942年12月2日下午3:25。

反应堆实验现场的专家们,那个盯着计算尺的想必就是费米了

后来绘制的实验情景,当时的紧张气氛可见一斑,右侧的反应堆上站着的那几个人就是负责倒镉溶液的“自杀班”

在芝加哥大学为第一座核反应堆做出贡献的专家们,前排左一为费米

为曼哈顿工程工作的工人们,奇迹的创造往往离不开这些灰头土脸的劳动者

任何进入洛斯阿拉莫斯实验区的人都要接受这样严密的检查


      这次核反应持续二十八分钟后于下午4时零4分结束,从实验上论证了链式反应理论,为原子弹的制造提供了可靠的基础。实验中,科学家表现出了勇敢无畏的献身精神,甚至有几位年轻科学家自告奋勇,攀上高高的铁架,居高临下严密监视着反应的进行,随时准备一旦裂变失控就将几大桶镉溶液倒在反应堆上,使之迅速消耗反应中的中子,以阻止核爆炸的发生!
     虽然还没有人知道制造一颗原子弹需要多少钚或铀235,需要1个反应堆抑或是1000个反应堆,但是在费米实验的提示下,科学家们预测大概需要六个核反应堆才能生产出足够的钚元素。每一个反应堆都将比那个藏在芝加哥大学足球场看台下500吨重的小家伙大上若干倍。把巨型的制钚反应堆安置在何处?这个问题又赫然出现在格罗夫斯的问题单上。早些时候,有人建议将反应堆仍安置在橡树岭,但这个提议遭到了否决。因为原子反应堆具有潜在的危险性,它们需要足够自由安全的空间。橡树岭作为生产铀235的基地,已经没有足够安全的空间安置巨型反应堆了。

橡树岭的电磁分离设施代号为Y-12,这是第一期工程施工时的情景


    

   1942年平安夜,地质勘测队在华盛顿州的汉福德的零星村庄附近,发现了一块面积为50万英亩的土地,认为那里可以作为理想的厂址。这个地方紧邻哥伦比亚河,这能为冷却反应堆提供足够的用水,并能从新建成的大峡谷和邦纳维尔水坝获得充足的能源动力。
     汉福德并不是格罗夫斯在那个冬天为“曼哈顿工程”获得的惟一一块土地。1942年12月7日,他签署文件,征用一所位于新墨西哥沙漠中的洛斯阿拉莫斯男子寄宿学校及其邻近土地。1943年春天,一位年仅39岁,精明强干的物理学家J.罗伯特•奥本海默带领着一队人马进驻洛斯阿拉莫斯,他们将在这里进行一项由美国政府担保的最神秘、最危险的工程项目研究——设计并最终制造原子弹。
      随后在汉福德、橡树岭和洛斯阿拉莫斯,大型工厂雨后春笋般急剧增长。很多村庄在一夜之间拔地而起,这些村庄设施齐备,不仅有学校,还有教堂,而且一般都能容纳成千上万的工人。招募队伍每天都在附近的农村宣传、游说,企图招募更多的新雇员。此外截止到1943年中期,一共有超过30家的美国公司为“曼哈顿工程”工作。高峰时期,“曼哈顿工程”雇用了60万美国人。
   但是人虽多,格罗夫斯在保密监管的各方面仍近乎于一个宗教狂热者,他会尽他所能让所有人员(除了极其少数的关键人物)无法知晓其职权范围以外的任何一点小事。比如说,一些女雇员在为气态扩散所需的滤镜加工原材料时,从来都不知道为什么每次月经时都会被转到其他工作组,后来才知道,原来是女雇员们的手在经期排汗比平时多,即使她们都戴着白手套,但也会让这些灵敏异常的金属材料有可能沾染有机物,从而影响其性能。甚至,连当时的副总统杜鲁门也是到罗斯副总统去世后才知晓“曼哈顿计划”存在的。在这三个基地,技术人员们每天都会面临层出不穷的难题,他们不得不一一解决这些棘手的问题——但是至少关键性的问题最终都是能解决的。到了1943年11月,在田纳西州的橡树岭,一项错综复杂的大型工程终于要结出胜利的果实了。
在那里,电磁分离工厂的第一期工程已竣工,这是有史以来最大的磁铁,每个磁铁重达3000吨到10000吨不等,它们各自缠绕的银线圈重量少则12吨,多则21吨,为了获得这些性能优异的电磁线圈,美国先后动用了国库白银和银币达1.4万吨!。这些巨型磁铁具有威力无穷的吸引力,女雇员们一旦靠得太近,她们的发卡就会被吸走,那时她们精心梳理的头发会变得一团糟。

这个想必就是Y-12中的一块电磁铁



当第一期工程开始运转时,人们遇到了更为严重的挫折。巨型磁铁吸收能量不久之后,就出现了短路和停滞不动的现象。格罗夫斯下令切开放置磁铁的铁盒,结果发现很多铁锈微粒和金属碎屑渗到了用来冷却机器的循环油里。格罗夫斯暴怒不已,一开始他怀疑有人蓄意破坏,随后又责骂工人们工作懒散、不负责。最终,他们不得不将这些磁铁运回维斯康星州重新清洗和缠绕线圈,因而橡树岭的工程进度受到了拖延。至1945年6月底,橡树岭已生产出20千克铀235,足够一枚原子弹使用的了。

电磁分离装置,代号为“阿尔法”的加速轨道

橡树岭地区的另一座铀同位素分离设施——采用气体扩散法的K-25,在当时是世界上最大的建筑

工作照——Y12电磁分离设施控制面板前的女操作人员

换班的女操作员,有谁会想到这帮女人们手中创造的居然是最具破坏力的武器呢?

 

     1944年9月初,在汉福德地下的三个核反应堆中的第一个反应堆:“反应堆B”也已经准备就绪。直到9月27日凌晨两点,反应堆已经在不停地生产出比以往任何链式反应都要强大的能量。可在那天凌晨三点,“反应堆B”突然“死机”了。清晨六点半,反应堆还是没有丝毫活动的迹象。科学家们困惑不已,不知道究竟是什么原因造成反应堆“死机”?“反应堆B”看上去更像一堆价值300百万美元的垃圾。
    第二天,当这群沮丧万分的科学家们拼命寻找事故原因时,反应堆就像它当初神秘死去一样又神秘复活了。随后,反应堆又出其不意地冷却下来,变得一片死寂。
   于是,一大批科学家被召集到一起给“反应堆B”诊断毛病。他们发现了一种名为氙135的气体,它的半衰期是9.4小时,正是这种气体“毒死”了反应堆!费尔米经过仔细计算,提出将反应堆的铀装载量增加25%就可能解决氙气中毒现象。他们照此实验,“反应堆B”果然没有出错。不久后,经过一系列反应、分离程序,汉福德的工厂终于生产出了第一块钚金属。至1945年7月,汉福德已经生产出60千克钚239。

汉福德的制钚设施“反应堆B”的建筑外观

  “反应堆B”的正面,可见此时的反应堆已经比费米的那个CP-1要成熟多了

钚元素分离车间的内景

第一声轰鸣


    让我们把注意力集中到整个计划的“总装厂”——洛斯阿拉莫斯,这里的研究工作异常艰巨,实验室组建之初,除了链式反应的基本概念之外,几乎是一无所有!奥本海默领导了所有研究课题,常常以其敏锐的洞察力抓住要点,提出合理的见解,尤其是他在遵守保密规定的前提下,每周举行一次学术研讨会,使科学家们能自由地发表见解,相互启发,这一措施取得了极大成功。
     早在1943年9月,他们就设计出“枪式法”和“内爆法”两种引爆原子弹的方法。“枪式法”是把一块铀235装进枪口,然后从后膛把另一块铀235射进去,这样一旦爆炸两块铀235就会迅速合在一起,达到临界状态,发生链式反应,释放出巨大的原子核能。“内爆法”是在用裂变物质做成的空心球四周装上引爆装置,它会在百万分之一秒内爆炸,一旦爆炸就会把空心球向内压缩达到临界状态,发生链式裂变反应。1945年中期,奥本海默等人终于发现达到临界状态大约需要15千克铀235或5千克钚。
   当洛斯阿拉莫斯的实验者们发现铀235的生产速度只够制造一枚铀弹时,他们就把注意力转向了钚弹的研发制造。因为只需要1/3的钚就能达到临界状态,但是这种人造元素具有很多让人摸不着头脑的特性,其中之一是不能用“枪式法”引爆。于是,有600多人投入了研发制造内爆式钚弹的工作。经过夜以继日的努力,美国终于制造出3颗原子弹。这3颗原子弹分别冠以“小玩意”、“小男孩”、“胖子”的代号,其中 “小玩意”(用于首次试爆)和“胖子”采取内爆法,以钚239为核装药;而“小男孩”则采取的是枪法结构,以铀235为核装药。

洛斯阿拉莫斯的科学家们正在一起

洛斯阿拉莫斯实验室里,已经经过初步加工的铀金属块

为“内爆法”原子弹准备的钚金属颗粒

“内爆法”原子弹的原理示意图

“内爆法”原子弹的早期验证模型

 

测试地点最终选在位于新墨西哥州的阿拉默果尔多军事基地,该地在洛斯阿拉莫斯以南200英里处,代号“三位一体”。1945年7月15日,在“三位一体”基地中央矗立着一个100英尺高的钢塔,“小玩意”安静地躺在上面,上方盖着一块薄铁皮屋顶,所有精密复杂的部件都极其仔细地安装在它的钚空壳四周,它在等待着最后时刻的到来。一个五人小分队守护在钢塔四周防止“小玩意”遭到破坏。
     其余工作人员都返回了指挥防空洞,此外五英里之外还有两个防爆地下碉堡,试验现场方圆10英里的区域都被规定为“零区”。格罗夫斯、奥本海默、布什、科南特、费米和其他参与研究的关键物理学家及其将要引爆炸弹的技术人员都来到指挥现场,等待着历史时刻的到来。为了这一刻,美国投入了巨大的人力、物力、财力,前后耗时三年,总计花费超过20亿美元。格罗夫斯看到奥本海默这位原子弹的总设计师因为过度紧张,脸色变得苍白、憔悴,几乎到了崩溃的边缘。  

    试验因为下雨被推迟了两次,最终格罗夫斯和奥本海默把时间定在7月16日上午5:30。发射前30分钟,一个七人小组完成了对“小玩意”的最后检测,他们临走时打开了用来照亮钢塔的强力照明灯,然后坐着吉普车撤离了现场。炸弹孤独地矗立在沙漠中,直刺苍穹。那些即将用电缆引爆炸弹的技术人员来到地下室,他们发现奥本海默紧靠着一根柱子,看上去他似乎快被压垮了。现场的观察者们都感到非常紧张,他们面向远方的炸弹,却把眼睛闭得紧紧的不敢睁开,心揪成了一团。5:10倒计时开始,时钟一分一秒地走过,5:29计时者喊道:“零!”原子弹起爆了!!

1945年9月9日,奥本海默和格罗夫斯重回核爆试验场,站在托在原子弹的铁塔的残骸旁边。

     在人类科学的发展和伟大的理论进步面前,我们所熟知的原子弹就像是个小小的婴孩——它只是现代物理学的诸多产物之一。但是这个婴孩诞生时却是世界上啼声最大的一个,全世界都听到了来自“泰坦”的震动。那些亲眼目睹了它的光芒的科学家们,忘记了他们的科学语言,脑海里争相浮现出宗教和神话的描绘:“漫天奇光异彩,有如圣灵逞威,只有1000个太阳,才能与其争辉!”
      《纽约时报》的科学记者威廉•劳伦斯当时任“曼哈顿工程”的记录者,他的描述最为接近:“那一刻成为永恒。时间停止了,空间收缩成一个点,瞬时间天崩地裂,人们似乎有幸看到了地球的诞生。”
    也许奥本海默的预言才是最有先见之明的。当炸弹的火球腾空而起时,沙漠上空变得通亮炽白,这位惊骇万状的科学家想起了印度史诗《薄枷梵歌》中的一句不祥预言:“我就要死去了,世界也将毁灭。” 作为足以毁灭人类的武器的始作俑者,他还对与其一起工作的其他科学家说了一句著名的深刻自责的话:“妈的,现在,我们都成了狗娘养的了!”
        核爆炸产生了上千万度的高温和数百亿个大气压,致使一座30米高的铁塔基本被熔化为气体,并在地面上形成一个巨大的弹坑。核爆炸腾起的烟尘若垂天之云,极为恐怖。在半径为400米的范围内,沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质,半径为1600米的范围内,所有的动物全部死亡。这颗原子弹的威力,要比科学家们原估计的大出了近20倍。(约2~2.2万吨TNT当量)
    爆炸时,费米撕了几片碎纸抛在空中,迫不及待地想在冲击波来临时测算爆炸的威力。爆炸一结束,费米就坐上坦克去检查效应,爆炸的威力超出了他原来的想象。费米本来是一个冷静而有理智的人,这时也受到了很大的惊动,甚至无法自己开车回家。他对所有持反对意见的同事只能重复这样的回答:“不要让我跟你们一块受良心的折磨吧。无论如何,这毕竟是物理学上的一个杰出成就……”
  

第三部分:核火蔽日

    无力的争执
  1945年春天,曾经是美国原子弹计划的建议者西拉德再次拜访爱因斯坦,希望他在一份新的信上签字,这封信企图说服美国总统放弃使用原子弹。此前,1944年6月,玻尔曾经面见过罗斯福与丘吉尔,希望他们能在原子能问题上与苏联协商,达成世界和平的格局,而丘吉尔因此怀疑玻尔是共产主义的同情者。
  这封信还躺在总统办公室的时候,罗斯福意外地去世了,杜鲁门继任总统,同时他也第一次知晓了“曼哈顿工程”的存在。可杜鲁门读到有爱因斯坦签名的信了吗?从他的回忆录里一点也没有反映出来。
    反对使用原子弹的风潮也刮进了洛斯阿拉莫斯实验室,许多参与项目的科学家开始发起讨论和签名,但是这个项目的总负责人,格罗夫斯将军,却是在使用原子弹问题上立场坚定:“我一直把建议使用原子弹看成是我的职责。”
    事后证实,德国因一直不知道美国已进行核武器研制,自己也忽视了此项研究。日本对降临到头上的原子弹感到完全意外,苏联却对此事了如指掌。后来美方侦知,正是在被严密监控的1000余名核研究人员中,有英国科学家福克斯等几十名共产主义的同情者和信仰者,不为金钱报酬,而只是感到不能让美国独享这种可怕武器,便冒着危险向“格别乌”和红军情报总局驻美机构提供了大量极详细的情报。1945年7月,美国试爆原子弹成功两天后,刚接任总统的杜鲁门便在波茨坦会议上向斯大林吹嘘自己有巨大威力的炸弹,斯大林却没什么特别的反应,以至于英国首相丘吉尔认为他根本听不懂。其实,斯大林甚至比杜鲁门更早知道“曼哈顿计划”,苏联的同类研究也在1943年展开,库尔恰托夫是苏联核计划的负责人。核竞赛其实早已秘密开始。
当然,也并非所有的科学家都反对使用原子弹,在一份有康普顿、劳伦斯、奥本海默和费米署名、奥本海默执笔的“建议立即使用原子弹”的报告,认为“没有其他的技术能够结束战争,没有其他的替代方法能够指导军事应用”。
    总之,不管有多少质疑和抵制,已经没有什么力量能使核武器计划停下来了,德国投降后,洛斯-阿拉莫斯实验室的工作节奏反而加快了。1945年春天,马歇尔将军指示格罗夫斯确定原子弹的投掷目标。目标不再是德国,而是日本。

广岛的浩劫


  美国把原子武器握在手中的1945年7月,纳粹德国已经无条件投降,欧洲战场战争宣告结束,只有日本还在负隅顽抗。
  经过多年残酷的战争,尤其是在美国连续三年的强大打击下,此时的日本已经元气大伤,民不聊生。许多无家可归者在倒塌破损的城市瓦砾间搜寻,或是穿越重重障碍来到荒芜的乡间寻找粮食。日本政府颁布了一条无奈的措施——鼓励人们收集橡子。这是惟一还算充足的食物。
  然而,在如此绝望的情形下,日本军国主义分子仍然拒不投降,还制定了最后一道防线计划,准备在盟军登陆时保卫本土。这项计划要求所有身体强壮的男人、女人和孩子用大刀和竹矛武装起来,加入到保护家园的禁卫军中,击退盟军。正如日本人所言,这是一项“集体自杀”式的计划。
  面对日本在本土集结的5800余架特攻飞机及2800余架普通飞机、2500余艘自杀艇和人操鱼雷,以及长期受武士道精神熏陶的250万日军地面部队,盟军领导层在如何攻占日本的问题上意见不一。有人反对直接攻占,认为海上封锁和持续的空袭将让日本难以为继。但是参谋长联席会议的大多数人反对这个提议,包括马歇尔上将。
  鉴于日军在太平洋战场上的顽强抵抗,美国军方作出估计,认为如果苏联不参加对日作战,那么打败日本,美国至少还要付出百万人的伤亡和一年的时间。如此巨大的代价和漫长的时间,美国感到难以承受,最终选择了使用原子弹。由于使用原子弹将是前所未有的重大军事政治事件,美国最高决策层非常慎重地进行了研究和讨论,最终原子弹委员会决定,选择日本具有军事和政治目标的城市,实施原子弹轰炸,而且事先不进行警告。
  在这期间,日本并不是没有机会逃脱原子弹这个魔鬼。美国政府决定,日本如果接受波茨坦公告万事皆休,日本胆敢拒绝接受波茨坦公告,就对日本使用原子弹。

  采用枪式法的“小男孩”(投向广岛)

采用内爆法的“胖子”(投向长崎)

  波茨坦会议“三巨头”:斯大林、杜鲁门、丘吉尔

  波茨坦会议后期的一张照片,此时丘吉尔已经下野,三巨头换成了艾德礼、杜鲁门、斯大林

著名的“波茨坦便签”,杜鲁门总统在上面写道:“看来斯大叔压根就不知道什么原子弹……”

 


  1945年7月17日,苏美英三国首脑在柏林近郊波茨坦举行会议,会议期间发表《中美英三国促令日本投降之波茨坦公告》最后通牒式公告。由美国起草,英国同意。中国没有参加会议,但公告发表前征得了它的同意。
公告共13条,主要内容有:盟国将予日本以最后打击,直至其停止抵抗;日本政府应立即宣布所有武装部队无条件投降;重申 《开罗宣言》的条件必须实施,日本投降后,其主权只限于本州 、北海道、九州、四国及由盟国指定的岛屿;军队完全解除武装;战犯交付审判;日本政府必须尊重人权,保障宗教、言论和思想自由;不得保有可供重新武装作战的工业,但容许保持其经济所需和能偿付货物赔款之工业,准其获得原料和资源,参加国际贸易;在上述目的达到和成立和平责任政府后,盟国占领军立即撤退。同时警告日本,不这样做就只有迅速和彻底的毁灭。

 日本显然无法意识到在这一警告背后是将使用原子弹的暗示,觉得该公告没有说明天皇的地位,便以日语“默杀”答复该公告。“默杀”在日语中是不予理睬、不置可否的意思,但同盟国从词语表面认为是沉默的杀死,也就是断然拒绝。
  此时,美国对日本使用原子弹已是箭在弦上,不得不发。美国总统杜鲁门以陆军部长的名义,指令美国战略空军司令选择能够明显表现原子弹最大破坏力的目标,并于8月3日前做好投掷原子弹的一切准备工作。
通过多次侦察比较,美军把投掷第一颗原子弹的目标选在了广岛。那里,地势平坦,人口稠密,市内多木质建筑,军事工业十分集中,公用事业和市内交通较为发达,是一个非常重要的海港。日本的陆军总部也设在这里,军事、政治地位十分重要。

   在1939年那封有爱因斯坦签名的给罗斯福的信中,有一个技术性细节,专家们估计原子弹太重不适于使用飞机投放。所以当时设想的是用船来运载。但到了1940年,这个问题就解决了,因为波音B-29重型轰炸机诞生了。
  B-29超级轰炸机是二战中最大,也是最成功的轰炸机,它创下了多个轰炸机之最:载弹量 9 吨、航程 6,000 公里、能在万米高空巡航、极速600公里/小时。在B-29轰炸机出现之前,日美两国隔着太平洋,只能进行海上消耗战。而B-29出现之后,战局大变,美国掌握了制空权。
  1943年9月,B-29 被选为原子弹载机。此时科学家们还无法确定原子弹的外形,所以B-29弹舱内安装了可以调节的 H 形桁架和原子弹装载释放系统。1944年2月28日,B-29
在加州慕洛克机场(后来的爱德华兹空军基地)进行了原子弹模拟投放测试。到了8月,已经有46架B-29具备了原子弹投放能力。
  与此同时,机组人员的训练也在紧张进行。这项特别计划由保罗•蒂贝茨上校指挥,他曾在欧洲和北非开过B-17,经验丰富,直接参与了B-29的试飞。
投掷原子弹的任务最后落在美国空军第509大队身上。509大队是美国专门为运载投掷原子弹而成立的特殊航空部队,有225名军官和1500余士兵,装备15架作为原子弹载机的B—29“超级空中堡垒”重型轰炸机和5架C—54运输机。并且拥有自己单独的运输、维修、后勤、通讯和警卫部队,完全不与其他部队发生关系,全封闭,全单独,实行极其严格的保密措施和纪律。
    经过异常周密的紧张准备,代号为“第13号特别轰炸任务”的原子弹轰炸行动正式开始。确定8月6日向日本实施原子弹轰炸,计划出动7架B—29,其中1架飞机装载原子弹,还有1架装载测量爆炸当量的仪器,1架负责拍摄,另外3架为气象飞机,剩下的1架为预备机,部署在硫黄岛。原子弹“小男孩”的组件则由美国“印第安纳波利斯”号巡洋舰在太平洋上高速航行九天后,在船长查尔斯•麦克维伊上校的指挥下,于1945年7月26日安全运抵马里亚纳群岛的提尼安岛。

1945年7月25日,美国驻太平洋战略航空部队司令卡尔•斯帕茨将军,接到了投掷原子弹的命令

负责投掷原子弹“小男孩”的“埃诺拉•盖伊”号B29轰炸机

保罗•蒂贝茨上校与“埃诺拉•盖伊”的签名合影照

正在地面装载原子弹的“埃诺拉•盖伊”。

“埃诺拉•盖伊”号机组成员的合影。他们分别是:Colonel Paul Tibbets Commander,Captain Robe

:“印第安纳波利斯”号巡洋舰在完成运载原子弹到提尼安岛的任务之后不久,便被日军潜艇击沉。



运送原子弹的“印第安纳波利斯”号巡洋舰的舰长在战后得知自己运送了原子弹,同时也了解到原子弹的破坏力,虽然在别人眼里是英雄,但是他自己并不这么认为,最终由于无法忍受自己的罪恶,而在家中开枪自尽!

8月6日凌晨,机长蒂贝茨和机组人员登上用自己母亲的名字“埃诺拉•盖伊”命名的装载着代号“小男孩”的原子弹的飞机,“小男孩”蓝色的外壳上写满了诸如“狗日的天皇”等字样,还贴上了一张红极一时的美国电影明星丽塔•海沃丝的大美人照片。这架飞机从提安尼岛上优哉游哉地起飞后,向广岛飞去。
    广岛位于本州东南沿海,由六个小岛组成,从空中望去,酷似一只长着六指的手掌,南端一直伸到濑户内海。以城内大量美丽的柳树而闻名,是日本第八大城市。当时的广岛上空天高云淡,已习惯于空袭的广岛市民们看着飞机掠空而过,紧张的心情很快平静下来,照旧忙着自己的事情,根本无从知晓原子弹这个“超级恶魔”已向他们张开大口。
    8时14分17秒,美机经过校正第二次进入广岛上空,“埃诺拉•盖伊”号炸弹舱猛然打开,“小男孩”尾部朝下掉了下去,在空中翻了个身,弹头朝下直向广岛落去。炸弹投下43秒后,距离飞机下方6英里处,第3个开关准时闭合,天空顿时出现一道强烈的白光,一团粉中带紫的烟雾和火焰翻卷而上,并且不停地在膨胀、膨胀、膨胀。闪光亮如白昼,照亮了飞机上的所有仪表盘,仿佛它们自己发出了光芒。机长蒂贝茨感到这团光芒似乎伸手可触,后来他回忆说,他闻到了铝的味道。飞机的尾炮手卡伦则看到了极为恐怖的一幕:一个巨大的灰色球状烟云在不停地挤压、膨胀,随后翻腾而上,直奔飞机而来。他想大声喊叫,但是他的喉咙里好像被什么东西卡住了一样,发不出任何声音。冲击波重重地撞击着飞机,人们在机舱里被震得像木偶一样摇来晃去。蒂贝茨以为飞机被日军的高射炮击中了,他大叫:“是高射炮,”费雷比大喊:“这些狗娘养的在射击我们。”此时,卡伦终于能喊出声了,随后就不停的尖声惊叫:“又来了,又来了。”这时,第二次冲击波再次袭来,飞机颠簸得非常厉害。最后,冲击波终于过去了,“埃诺拉•盖伊”号又恢复了平静。