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【名家说第44期】原子能的利用——德国核计划的夭折

 清风明月诗 2017-05-30




这其实不用多讲了,我们在前面介绍曼哈顿工程多么浩大、开销多么大就知道了。美国本土初夏威夷外在二战时没有受到任何攻击,美国本身有是个资源非常丰富的国家。它的战时机器一旦被动员起来,潜力超过当时所有国家的想象。在二战期间,美国是唯一在太平洋和大西洋战场同时投入重兵的国家,但是这期间制造和改建了100多艘航空母舰,建造军舰的总吨位达3300万吨,还制造了32万架飞机,10万辆坦克。美国的钢铁产量几乎抵得上世界其他国家的总和,而原油产量超过世界所有其他国家总和的三倍。

在人类第一次研制原子弹时,很多问题的答案都是未知的,比如说怎么浓缩铀,用什么作减速剂。美国的做法是各种可行的方法统统实验一遍,这实际上就是拿人力、资源和金钱换时间,因此在战争期间,只有美国承担得起研制原子弹这样庞大的工程。后来在美苏太空竞赛中,美国也是采用类似的方法,通过人力、物力和财力赢得了竞赛。

美国的曼哈顿计划,得到了全世界很多科学家的帮助,包括很多从欧洲甚至德国来到美国的科学家,比如费米、西拉德和泰勒等人的帮助,曼哈顿计划实际上还是一个庞大的国际合作项目,英国和加拿大也积极参与其中。而德国方面,由于纳粹对犹太科学家的迫害,大量优秀科学家只得逃离德国甚至欧洲,导致核研究方面人才匿乏。在希特勒1933年上台后,爱因斯坦等科学家被迫离开德国。这一年共有20名诺贝尔奖获得者离开德国_。到了二战前夕,大约四成的大学教授失去了他们的职务,而这些职务大多数却落到了不学无术的纳粹分子手里。

另外,由于纳粹的暴行在欧洲激起了民众的反感,因此虽然在它占领荷兰、法国和丹麦等国家后,这些国家还有相当一部分优秀的科学家,但是他们不仅不愿意参与德国的核计划,还把自己的研究成果送给盟国。法国著名核物理专家约里奥﹒居里和伊莲娜·居里夫妇,就是典型的例子。这一对居里夫妇是著名物理学家居里夫人的女婚和长女,他们获得过1935年诺贝尔化学奖,并且两次和诺贝尔物理学奖失之交臂(中子和正电子的发现),是当时欧洲顶级的核物理专家,他们在法国参与链式反应和核反应条件的研究,成功利用铀和重水实现可控核裂变的核反应产生能量。爱因斯坦称他为链式反应的主导科学家之一。但是约里奥·居里是一位和平主义者,他不使没有帮助纳粹,而目还加入了法国抵抗运动,不断向盟国提供情报。

研制原子弾是一项规模庞大而复杂的科学研究,不但需要有高质量的科学家.而且需要有足够数量的研究人员,德国虽然有一个很小的由顶尖科学家组成的核心群体,但是缺乏一个由足够数量科学家组成的梯队,尤其是精力旺盛的年轻人。在美国参加曼哈顿计划的大部分年轻人来自于大学。在德国,二战前很多大学相比美国毫不逊色,在著名物理学家诺·索未菲领导下,慕尼黑大学是当时出色的原子研究中心。1935年,索未菲准备退休,他和其他学者都想让海森堡作为接班人,但是遇到纳梓的拒绝,并且最终这个职位交给了一个纳粹分子,从而断送了这个研究中心。在大学里,纳粹党最热衷于在青年学生中进行煽动和征兵,他们成功地鼓动了大批德国年轻的研究人员和学生到战场上扛枪打仗,后方的科学研究当然也就开展不起来了。

1945,美国的曼哈顿计划聚集了几千名科学家和工程师,而德国因为没有人帮忙,能投入的人力连十分之一都不到。不仅如此,德国的核计划还遭到了欧洲抵抗组组的破坏。挪威人帮助破坏德国的重水工厂就是很好的例子。这样一来,德国的核计划变得遥遥无期了。

德国没有像美国那样搞一个目标明确、集中管理甚至集中工作的核计划,而是把任务分配给主管科学家,让他们各自进行。这些科研小组之间的联系也比较少。曼哈顿计划划的总负责人格罗夫斯是一位讲究效率的军人,他从一开始就按照做工程的方式,而不是搞研究的方式管理这个计划,并最终制造出核武器。德国的核研究是靠一种对科学的爱好和投有基础的政治狂热而开展起来的。负责人舒曼除了物理学外,兴趣全在“军事音乐”上。另一位负责人埃索开始时对核研究很热情,后来觉得细菌武器可能见效更快,1942年以后,就转到细菌战的研究上了。在最高决策者的支持上,德国也远不如美国,希特勘喜欢大规模杀伤性武器,但是没有耐心,希望六个月就能用于战场(这根本不可能),后来直接主管核计划的戈林,虽然在支持飞弹研制上可圈可点,但是对核研究却没有真正的兴趣,有人认为,如果德国及早地由军需部长斯皮尔领导核研究的话,进展不至于如此缓慢。

著名物理学家杨振宁教授就物理学家个人对核计划的影响问题,曾经说过这样的话:“我觉得哈恩与海森堡都是大学者,可是他们的能力和兴趣与解决设计原子弹所需要的能力和兴趣是不相同的,而费米、培尔斯、泰勒,贝特、西拉德等人的能力和兴趣,对解决设计原子弹过程中的问题却特别起作用。”从这点来看,说明美国把科学家的兴趣和实际的原子弹研制结合得更好,而德国人没有做到这一点。

纳粹德国在战争初期进展顺利,认为胜利会马上到来,于是将大部分生产和科研转到直接为战争服务的轨道上,没有做好长期战争的推备。在战争后期,战事不利,又希望能靠新武器扭转战局,但德国的工业却再也负担不起反应堆的建造和原子弹的研制任务了。整个战争期间,全德国只有一合回旋加速器,在战争快要结束时,才在海德堡的医学研究所开始运转。由于试验相当不充分,海森堡计算出的原子弹所需的临界体积比奥本海默的计算结果(实际的数据)大很多。这种失误让德国人误以为原子武器不可实现,转而研究利用原子能提供能源。

这是一些历史学家和大量剧作家最爱找的原因,认为包括海森堡在内的大量德国科学家在研究原子弹方面其实是在消被怠工。其中在1941年底发生的一件事情让历史学家和剧作家产生了元限的遐想。那次,海森堡受玻尔的邀请来到已被德国占领的丹表。玻尔邀请海森堡访问哥本哈根的目的和后来证明的实际情况都是做学来报告。但是由于海森堡敏感的身份,以及玻尔在后来对推动曼哈顿计划的作用,很多历史学家都认为他们谈到了原子弹,有些剧作家甚至把海森堡描绘成道德水准超群的科学,并在暗中帮助盟国。BBC曾经拍过一部电视剧,在剧中海森堡将一个写了字的小纸条悄悄交给玻尔,暗示德国在搞原子弹。而在所有戏剧中,获奖作品《哥本哈根》的影响最大,在剧中两个顶级科学家讨论了核反应堆,铀裂变等等,还谈到了战争时期个人为国家;履行的责任和义务等等。而事实上,根据两位科学家后人公开的材料看,他们当时可能除了学术,什么都没谈。因为他们的会面是在纳粹的严密监视之下进行的。而至于海森堡,他也没有觉得为纳粹德国进行核研究有什么不对。

海森堡等人一方面或多或少地受到原子弹的道德问题的困扰,并且怀着对希特勒和具体组织者的不信任,另一方面却努力工作,希望自已能最早造出这种武器。一些科学家还很自信地认为,如果德国造不出原子弾.其他国家就更没有希望。19431216,盖拉赫在给希特勒的助手的一份报告中写道:“我确信,尽管我们得到了比美国人较少的帮助,我们目前在研究和发展方面还是比美国人领先很多。”

当美国宣布它成功地在日本投下了原子弹时,德国参与核研究的重要科学家们的反应是扱为复杂的,有反省、悔恨,也含有自我安慰。哈恩听到这个消息后,居然神志十分不清。他说,他感到自己对这次几十万人的死亡负有责任,因为有了他最初的科学发现,原子弹才有可能被制造出来。他还对迈特纳说,当他最初看出自己的科学发现的全部潜在可能性时,他曾经想要自杀。现在这些可能性都已成为事实,他感到自己应该受到责备。对于许多战时參与过核研究的德国科学家来说,在知道别人已经成功地完成了他们没做成的工作之后,痛苦的心情总是自觉或不自觉地困扰着他们。海森堡悲叹自己没有为德国的核计划贡献出冯·布劳思贡献给V-1V-2火箭一样多的力量,他说:“如果我们这些进行过这方面工作的教授,连他们是怎样获得成功的都搞不清楚,我认为这是耻辱。”就是在这样非常矛盾的心理状态下,德国科学家们度过了他们的二战时光。而同时期在美国的科学家,都一致认为他们是在为终结希特勒这个独裁者的崇高目标而工作的,两边的士气和积极性立见高下。

在二战期问,原子弹这种人类历史上最厉害的武器研制在两个敌对的阵营内独立进行着,并以德国的失败和美国的成功而告终。这对德国的科学家们来说可能是一个耻辱,但对于整个世界来说,则是一大幸事。

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