原子弹演义- 第1部分

　　　　10年前也就是1995年夏季快结束的时候，本书作者在一个休养地度假。那里地处深山，风光异常优美，环境异常幽静，且几乎与外界隔绝，是进行艺术构思的理想境地。我的一部现今仍未完成的作品就是那时开始构思的。这样的环境自然也极为适宜其他人士休养、思考问题。果不其然，在我到后不几天，W院士也到了那里。这样，我便有了结识W院士、撰写这本书的契机。　　　　
　　　　那里人很少，W院士到后，我们很容易地熟悉起来。　　　　
　　　　休养地只能通过电视观察、了解外部世界。当时正值第二次世界大战结束50周年。电视里，世界各地庆祝战胜法西斯50周年的有关消息占了相当的分量。从电视里可以看到，城市里的大小书店的货架上摆满了有关的书刊。就是休养地的小小阅览室里也有几本这方面的书籍。这种氛围不能不让人想起50年前那段历史。　　　　
　　　　原子弹的研制和使用，是二战的一个重要内容。W院士是原子弹专家，在这样的背景下，有一天，我便向他问起了有关原子弹的问题。　　　　
　　　　这样，我们在一个小亭子里开始了当天的对话。　　　　
　　　　我看到，我的问题提出后，W院士像是一时茫然不知所措。我感到诧异了：你是专家，向一个门外汉讲你的本行专业的事，那还不是小菜一碟儿，何必如此呢？　　　　
　　　　等了好半天，他问我：“关于原子弹，你知道些什么呢？”　　　　
　　　　我明白了，他刚刚表现的不知所措，原来是不了解我这个发问者对有关知识的水平如何，因此不知从何处讲起。　　　　
　　　　本书作者一向坦率，何况圣人还教导知之为知之、不知为不知呢。我如实做了回答，说这方面的知识只在中学学过。但中学时代自己所谓“重文轻理”，物理课没有学好。另外，这么多年过去，学了的也全忘光了。后来参加工作，工作性质远离理工，又很少读理工方面的书……　　　　
　　　　经我这一讲，W院士自然知道了我在这方面的贫乏。这样，他就从ABC讲起，向我讲了原子、原子结构和制造原子弹的原理以及原子弹结构等最基本也是最浅显的内容。他说，原子是古希腊几个大哲学家用的一个概念，原意为　“不可分割”。这些哲学家认为，各种原子没有质的区别，只有大小、形状和位置的差异；原子遵循必然的规律在“虚空”中不断运动，集合时形成物体，分离时则物体消失。W院士强调，原子的这种“不可分割”的观念，一直影响到20世纪初，后来科学技术的进步使人类掌握了揭开它的神秘面纱、进一步认识它的手段，发现实际情况并非如此。院士讲道，现在我们已经知道，原子不但是可分的，而且它内部的微粒很是不少，且布局复杂。具体讲，原子主要有电子和原子核两部分组成。原子核则是中子和质子的紧密结合体，处于整个原子的中心。在核的外部，离核一定距离，电子沿着圆形或者椭圆形轨道不停地运动着。原子中，电子和质子在数量上是相同的。电子带有负电，质子带有正电，双方电荷数相等。原子核与整个原子相比是很小的，其直径不及原子直径的万分之一，它却很重，占有原子质量的绝大部分——重量是原子另一种组成成分电子的3000多倍。讲得形象些，一个原子的整个结构很像一个太阳系。　　　　
　　　　院士说，这是讲一个总貌，实际上，元素不同，某一元素原子的具体状况，如结构、质量，是各不相同的。譬如氢只有一个电子，而铀就有92个电子。一个电子只有一个运转轨道，92个电子就有92个运转轨道，而且这92个电子在核外有好几层。质量上，一个铀原子是一个氢原子的二百多倍，如此等等，这样，才构成了我们这个大千世界。　　　　
　　　　绝大多数元素的原子核是稳定的。但少数几种质量大的元素，或说重元素，如铀和钚，遇到被中子轰击的情况，它们的核就会发生分裂。这种现象被称为原子裂变。裂变意味着原子核的结构发生了变化。原子裂变时会放出中子，这种中子再去轰击其他的核，引起原子核的一系列变化，使它们发生一连串的裂变，这一现象被称为链式反应。　　　　
　　　　原子核内部存在着能量。这种能量在核结构发生变化时会释放出来。我们讲了，裂变便是这样一种变化。要特别强调的是，这种结构变化所产生的能量是巨大的。我们姑且把这种能称为物理能。这种物理能比物质的分解、化合等化学现象释放出的化学能要大几百万倍以至一千万倍以上。具体讲，铀235的一个核在裂变时能放出二亿电子伏特左右的能量。一公斤铀235全部裂变时产生的原子能会比2500吨优质煤燃烧时放出的能量还要多。　　　　
　　　　原子弹就是利用铀235、钚239这样的重元素原子核裂变在瞬间放出巨大能量起到杀伤破坏作用的一种武器。它的主要组成部分是核材料（如铀235、钚239等）、引爆装置、中子源、外壳等。核材料指的是经过提纯后的铀235或钚239等。引爆装置是用来使核材料合成为“临界质量”的装置，通常由一般炸药构成。中子源相当于核材料的“引信”，核材料靠中子的轰击发生裂变，引起连锁反应，形成爆炸。但中子发挥这种作用需要有一个条件：核材料达到“临界质量”。原来，核材料达不到一定重量（质量），即使受到中子轰击，它也是不会发生连锁反应引起爆炸的。根据这一原理，原子弹设计时，是把核材料在弹中分别放置的，目的就是使它们保持稳定，避免在不需要爆炸时爆炸。等到需要爆炸时，启动引爆装置，使分别放置的不达“临界质量”的核材料在一瞬间合拢达到“临界质量”，这时，在中子的轰击下，引起连锁反应，发生爆炸。所以，尽管原子弹威力无比，但它是很听话的，我们无须担心它动不动就发脾气。当然，原子弹的安全措施远不只于此。原子弹的外壳并没有什么杀伤力，它仅仅是起包装的作用，这与一般炸弹的外壳不同。　　　　
　　　　我听明白了。这些讲解也唤起了我的记忆。我想到，尽管自己中学的物理课没有学好，但原子弹的基本知识还是掌握了的，否则，即使W院士讲解浅显，这些深奥的道理，我是不容易听明白的。


第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起引　　子（2）

　　　　就在我陷入深思、回忆上物理课时发生的一幕幕往事时，就听W院士问我：“你究竟想让我讲些什么问题呢——总不至于听我给你讲一遍中学物理课就完事吧？”　　　　
　　　　啊，科学家的头脑个个像是一个由许许多多装满了材料的抽屉构成，用着哪些材料，他们就会拉开哪个抽屉。现在，W院士在问我：拉开哪个抽屉呢？　　　　
　　　　事先我并没有想好要了解哪些问题，只是由纪念二战胜利50周年引起，想听院士讲讲有关原子弹的有趣故事，故而对W院士的提问我便无从回答。我只是说：就请讲讲原子弹出世的那些事吧，譬如，是谁想起了要搞原子弹这个玩意儿的。随后，一些零乱的知识——听到的传闻，书中偶尔读到的一些情节——从我的脑子里涌出。这样，我的话多了起来。我说，我听说，居里夫人和爱因斯坦对核研究起了很重要的作用。我说，我知道爱因斯坦为要美国制造原子弹曾给罗斯福总统写过一封信。我说，我听说有一个什么“曼哈顿工程”，美国的原子弹是由这个“工程”弄出来的。我听说，这个工程耗资巨大——20几亿美元，相当于美国帮助蒋介石打三年内战所消耗的美元的数目。我听说，有了钱，建造者们便大手大脚起来，一个什么设备竟用上了银线圈的导线，导线的直径一英寸还多，光这些导线就花了7亿美元。我说，我听人说，实际上美国的原子弹最后是由德国人造成的——德国战败后美国立即把德国科学家弄到了美国，同时用了德国的设备和原料，这样才造出了原子弹。我说，我听说当时实际上可以不对日本扔原子弹……　　　　
　　　　等我讲完，W院士略有所思后道：“你开始时提到了居里夫人，提到了爱因斯坦，并说他们对核研究起了很重要的作用。你没有提到其他人。那么，请问：你知不知道卢瑟福？知不知道玻尔？知不知道奥本海默？”　　　　
　　　　我立即说，我知道奥本海默，听说他被称为美国原子弹之父，但对他的实际本领并不知晓，而原子弹以外的事倒听到了一些，如听说在他主持制造原子弹的时候，政府由于怀疑他是苏联间谍而跟踪他……　　　　
　　　　W院士听罢又略有所思，道：“实际上，在核物理学领域，在原子弹领域，无论是居里夫人还是爱因斯坦，他们都不是主角，尽管他们在这些方面都做出了杰出的贡献。主角是卢瑟福，是玻尔，是奥本海默……”　　　　
　　　　听到这里，我明白了，在这些领域，自己可以说是一片空白。院士讲到的三个主角的名字，我只知道一个奥本海默，而且毫无疑问，对他的事迹的了解必是片面的。至于卢瑟福，至于玻尔，我没有听说过他们的名字。　　　　
　　　　我如实把情况向院士讲了，并自我解嘲地讲了句：“竟孤陋寡闻如此！”　　　　
　　　　院士笑了，道：“这并不奇怪——不搞这一行嘛。我们那里有这样的一个故事：一位同事——自然是一个搞科研的，别人向他提到了沙特的哲学，他一听道：‘呸！休要唬我！这点起码的常识我还是有的：沙特是一个国家，因此不会有什么哲学。’”　　　　
　　　　我乐了。我们的谈话渐渐变得轻松起来，院士开始向我讲原子弹的问题。他说：“首先纠正你讲出的一个概念，原子弹并不是某一个人想出来的。它是科技发展的产物，而战争起了催生的作用。”　　　　
　　　　我等他把事情讲具体。他继续道：“我们知道，原子弹利用的是原子能。而原子能从被人发现到实际运用于炸弹，经过了几十年的时间，经过了从J·J·汤姆生开始的五代科学家的努力。这是一个大事业。那几十年中间，数以千计的科学家倾注了自己的汗水甚至生命——居里夫人就是由于长期与放射性元素打交道而患上了不治的败血症的。当然，反过来，这项大事业也成就了一大批科学家——那几十年，就有几十名科学家因为核事业的成就而获得了诺贝尔奖。最突出的是上面提到的卢瑟福、玻尔和奥本海默。是核事业使卢瑟福成为‘核物理学之父’。是核事业使玻尔把量子论运用于原子结构，从而在物理学的贡献方面成为本世纪仅次于爱因斯坦的科学泰斗。是核事业成就了奥本海默——他没有得诺贝尔奖，但他成了‘美国原子弹之父’。他们各有各的神话。像卢瑟福，除了对科研本身的贡献，在培养人才方面的成就也为世人瞩目：他在实验室亲自培养的学生中，就有11人获得了诺贝尔奖，这一记录至今无人打破。”　　　　
　　　　院士继续道：“这说明，原子弹不是一个人造成的。这一含义从总体上说明，原子弹不是某一个人头脑里的臆想之物。可以说，到目前为止，我们依然说不清楚到底是谁第一个想出了原子弹这一概念的。　　　　
　　　　“先是伦琴发现X射线，打开了了解原子秘密的大门。随后，J·J·汤姆生发现电子，原子‘不可分割’的神话被打破，使人类第一次窥视到了原子的秘密。此后卢瑟福发现α射线和β射线、发现蜕变现象、发现原子核、发现质子，他的学生查德威克发现中子，再到哈恩等发现原子的裂变现象，最后科学家们想到连锁反应，可以说，整个过程是原子弹出世前的准备阶段。在这一阶段中，除中子外，没有一项发现是自觉地、有目的地进行的。一切发现都是科学实验中的‘偶发’事件。发现一个接着一个，人们对核的认识也随着一步步深化。　　　　
　　　　“原子裂变是欧洲人发现的。1939年，玻尔把原子裂变的消息从欧洲带到了美国。随后，人们就看到，在奥本海默的办公室的黑板上出现了一幅原子炸弹的草图——这是人类历史上第一幅原子弹设计图。　　　　
　　　　　“但是，就是那时，人们谁也没有想到真的要制造一颗原子弹。


第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起引　　子（3）

　　　　“原子弹的实际制造那是战争的产物。第二次世界大战爆发后，科学队伍分裂了，大部分科学家聚集在了英国、丹麦和美国，一小部分科学家留在了德国。为了打赢战争，发展核武器成了纳粹的一项选择。为此目的，德国的这些科学家被集中起来。这是有意识地研制核武器的开始。为了赶在纳粹前面，不至于让纳粹占了先机，美国也启动了原子弹的实际研制工作。你提到的爱因斯坦给罗斯福写信，就是这一背景的产物。　　　　
　　　　“这样看，还是归于我刚才那句话：原子弹不是某一个