22、八月之光

却实际上错过的东西。铀的更为常见的同位素U238，它的原子核由92个质子和146个中子组成。如果中子轰击能够产生新的超铀元素，那么这种元素不仅会有不同的重量，而且还会有不同的化学特性。[1773]因此他开始研究这些新的化学特性，但是他总是觉得，如果中子没有被俘获，而是从核中击出粒子，那么他应该会发现镭。一个铀原子失去两个α粒子（氦的原子核，每个氦核的原子量为4）就会变成镭，R230。但他没有发现镭，也没有发现任何新元素。经过反复实验，他发现了钡。钡轻得多，它由56个质子和82个中子构成，总重量为138，比铀的238低得多。这说不通。哈恩非常疑惑，因此，他将这一结果告诉了莉泽·迈特纳（Lise Meitner）。哈恩和迈特纳一直关系很好，因为她是犹太人，所以在20世纪30年代，他一直设法护她。她虽是犹太人却一直被雇用，严格地说，是因为她是奥地利人，所以，种族歧视的法律不适用于她。但是1938年3月，德奥合并了，奥地利成为德国的一部分，迈特纳无法再受到保护，被迫逃亡瑞典的哥德堡。就在1938年圣诞节前夕，哈恩写信给她，述说了这一不寻常的实验结果。[1774]

巧的是，那个圣诞节，迈特纳的侄子奥托·弗里希来看她，当时他正与玻尔一起在哥本哈根。彼时，他们都在流亡中，见到对方非常高兴，然后他们去附近白雪皑皑的树林里滑雪。迈特纳向侄子提到了哈恩的信，两人一边散步一边反复思考钡的问题。[1775]他们开始考虑如何解释哈恩遇到的难题，并提到了玻尔的理论，即原子核就像一滴水，分子由于相互吸引而聚在一起，原子核则由于其成分的核力而构成一个整体。如前所述，在此之前，物理学家一直认为，如果原子核受到轰击，它会很稳定，至多击出奇粒子。[1776]而今，迈特纳和弗里希围着哥德堡树林里一棵被伐倒的树，思考铀原子核会不会在其他层面与水滴相像。[1777]特别是，他们认为，有可能原子核不会被中子击碎，而有可能在某种情况下裂为两半。他们在树林里边滑雪边交谈，持续了三个小时。天气很冷，但是在回家前，他们就地计算。计算显示，如果如他们所想，铀发生裂变，就可能会产生钡（56个质子）和氪（36）—56+36=92。他们是对的，当弗里希将计算结果告诉玻尔时，他立刻明白了。“啊，我们简直是傻瓜，”他叫了起来，“绝对是这样。”[1778]但是事情还没有完。当这条消息传遍世界时，人们意识到，原子核发生裂变将释放能量，即热量。如果这种能量以中子的形式存在，并且数量足够，那么链式反应，也就是原子弹的制造，就真有可能实现了。这种可能性是存在的，但是要实现它并非易事。铀十分稳定，其半衰期为45亿年；理查德·罗蒂冷冰冰地评论道，如果它能释放激起链式反应的能量，几乎没有哪个实验室能侥幸存活下来给世人讲述这个故事。但是玻尔抓住了要点，即常见的同位素U238是稳定的，但是另一种不太常见的U235则较易发生裂变（nuclear fission，这个全新的说法可以解释哈恩的观察结果以及迈特纳和弗里希最初的理解）。将两种数量的U235放在一起，形成临界物质量，就能获得原子弹。但是到底需要多少U235呢？

还是1939年初，这一窘境遭遇了更多的讽刺。希特勒加紧侵略的步伐，有识之士眼见战争就要爆发。但是，严格地说，世界还处于和平状态。哈恩/迈特纳/弗里希的研究成果公开发表在《自然》杂志上，因此，纳粹德国、苏俄、日本、英国、法国、意大利和美国的物理学家都看到了。[1779]现在，物理学家面临三个问题。链式反应的可能性有多大？这要看裂变时释放出多大能量。如何从U238中分离出U235？需要多长时间？第三个问题最具戏剧性。其原因是，即使在1939年9月欧洲爆发战争后，各国都迫切地想要制造原子弹，但是拥有最丰富的资源、并且已经成为许多流亡学者新家的美国却是一个非交战国。怎么说服美国采取行动呢？1939年夏，几位英国物理学家建议政府向比属刚果购买铀，以免其他人先下手。[1780]在美国，三个匈牙利难民利奥·西拉德、尤金·魏格纳和爱德华·泰勒也有相同的想法。由于爱因斯坦认识瑞典女王，他们去见了爱因斯坦，希望他请女王从中斡旋。[1781]不过最终他们还是决定与罗斯福接触，并且认为爱因斯坦很有名，罗斯福会听他的意见。[1782]中间人花了六周的时间才见到总统，即使如此，事情仍然毫无进展。但是在弗里希和派尔斯仔细计算并写出了三页纸的论文之后，事情变得有眉目了。此时，约里奥·居里夫妇写出了另一篇重要论文，即U235原子每被轰击一次，平均释放3.5个中子。这个数据是派尔斯原先预想的两倍。[1783]

1940年4月，亨利·蒂泽德召集了一个委员会小组，首次在皇家学会的办公室开会，研究了弗里希—派尔斯的报告，最终得出结论：制造原子弹并对战争施加影响的时机已经成熟，从那以后，研制原子弹就成了英国的一项政策。说服美国加入这一项目的任务则落到了马克·奥利芬特（弗里希和派尔斯在伯明翰大学的教授）肩上。受战争所累，英国没有资金实施这么大的项目，而且，无论多么隐秘，任何地点都可能遭到轰炸。[1784]美国成立了“铀委员会”，其主席是毕业于麻省理工学院的双博士工程师范内瓦·布什。奥利芬特和约翰·考克饶夫来到美国，劝说布什向罗斯福报告事情的迫切程度。罗斯福不想让美国参与原子弹的研制，但是他认同研究制造原子弹的可能性。于是，在没有告知国会的情况下，罗斯福为“这个不寻常的目的”所需要的资金找到了“特殊的渠道”。[1785]

当布什着手调查英国的研究成果时，尼尔斯·玻尔以前的学生，“测不准原理”的创立者沃纳·海森堡到哥本哈根拜访了尼尔斯·玻尔。1940年4月，纳粹德国入侵丹麦。玻尔拒绝了美国使馆将其安全送抵美国的保证，而是竭尽所能保护了更多的青年犹太学者。一番详谈之后，玻尔和海森堡到嘉士伯厂区附近的哥本哈根啤酒厂散步。海森堡是莱比锡德国原子弹计划的负责人之一，在那次散步中，他谈到了原子能的军事应用前景。[1786]海森堡知道玻尔刚刚去过美国，也知道他清楚自己去过美国一事。在会谈中，海森堡向玻尔透露了他计划建造的反应堆的示意图。事后看来，这次会谈莫名其妙，又很戏剧化。是因为海森堡痛恨纳粹，才让玻尔知道德国人的进展？或者如玻尔事后所想，他只是利用那张图诱使玻尔告诉他美国和英国取得的进展？这次会谈的真正原因无从确定，不过，随着时间的流逝，其戏剧性丝毫没有减弱。[1787]

在总统与布什谈话大约几星期后，美国国家科学院的报告出炉了，1941年12月6日（星期六），布什在华盛顿主持会议并对此进行了讨论。这份报告的结论是，原子弹的制造是可能的，并且这项工作应该尽快推进。至此，美国科学家已经成功地研制了两种“超铀”元素，即镎和钚，它们是不稳定的。特别是钚似乎颇具潜力，可以用作U235链式反应中子的替代原料。布什领导的小组委员会还确定了美国哪些机构分别研究以不同的方法分离同位素——采用电磁法或离心机。委员会小组解决了这个问题后，大约在午餐时间散会，众多与会人员同意两周后再次会面。就在第二天早晨，日本人袭击了珍珠港；美国和英国一样，也处于交战状态了。正如理查德·罗兹所说，美国情况紧急。[1788]