愛因斯坦（左）及西拉德在1946年紀(jì)錄片《原子能之力量》中重現(xiàn)給羅斯福總統(tǒng)寫信時的討論場景
恩里科·費米——鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實驗的靈魂人物，被譽為”核時代的建筑師”
第一座達(dá)到臨界狀態(tài)的反應(yīng)堆（油畫）。1942年12月2日，費米領(lǐng)導(dǎo)的團隊在芝加哥大學(xué)實現(xiàn)了人類首次受控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
1945年8月6日和9日，日本廣島與長崎上空先后升起蘑菇云，第二次世界大戰(zhàn)以一種前所未有的方式進(jìn)入尾聲。人們記住了投彈的飛行員、下令的將軍、簽署投降書的政治家，卻忽略了另一群幕后人物——那些在實驗室與書房中，以思維和公式悄然改寫戰(zhàn)爭走向的科學(xué)家。
他們既是理論的提出者，也是工程的執(zhí)行者；有人積極投身武器研發(fā)，有人則極力警告濫用的后果；有人冷峻理性，有人憂心忡忡。他們的貢獻(xiàn)讓戰(zhàn)爭出現(xiàn)了終局，也意外開啟了一個危險而陌生的時代——核時代。
“科學(xué)無國界，但科學(xué)家有祖國。”這句話在二戰(zhàn)的背景下格外沉重。科學(xué)家們在國家、民族與人類命運之間做出的選擇，構(gòu)成了20世紀(jì)最復(fù)雜、最值得深思的篇章。恩里科·費米、約翰·馮·諾依曼、詹姆斯·查德威克、西拉德，以及人們熟悉的尼爾斯·玻爾、愛因斯坦、奧本海默……本文選取其中幾位說說他們的故事、經(jīng)歷和思考、關(guān)懷。
核裂變的發(fā)現(xiàn)與恐慌
1938年底，德國化學(xué)家哈恩和施特拉斯曼在柏林進(jìn)行中子轟擊實驗時，意外發(fā)現(xiàn)了鈾核會分裂成更輕的元素——鋇。他們小心翼翼地發(fā)表了實驗結(jié)果，卻未能解釋其中的物理機制。這一困惑很快被他們的前同事、已流亡瑞典的莉澤·邁特納與其外甥奧托·弗里施解開。邁特納在瑞典雪地散步時靈光一現(xiàn)，與弗里施推算出裂變釋放的能量可由愛因斯坦的方程E=mc2精確解釋。他們?yōu)檫@種現(xiàn)象取名為“裂變”—— 一個足以改變?nèi)祟悮v史的詞匯。
這一消息在國際物理學(xué)界引發(fā)震動。匈牙利裔物理學(xué)家西拉德后來回憶，1933年9月在倫敦聽完英國物理學(xué)家盧瑟福的演講后，他“立刻想到鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性”，并為此整夜未眠。幾年后，他與剛剛移民美國的意大利裔物理學(xué)家恩里科·費米在美國哥倫比亞大學(xué)合作實驗，探索如何利用鈾與石墨體系實現(xiàn)持續(xù)的中子增殖。這些實驗為后來“芝加哥一號堆”的建成奠定了基礎(chǔ)。
在英國，物理學(xué)家查德威克得知裂變消息時的反應(yīng)更為直接和震撼。據(jù)同事回憶，他當(dāng)場“臉色蒼白、手指發(fā)抖”，仿佛預(yù)見了核能將帶來的巨大危險。這種源自科學(xué)直覺的恐懼，比任何政治命令都更早地預(yù)示了核武器的陰影。
因此，當(dāng)人們記述核裂變的發(fā)現(xiàn)時，不能只看到哈恩與邁特納的科學(xué)突破、西拉德的天才直覺和費米的冷靜實驗，也必須記住查德威克在恐懼中作出的判斷。他的直覺讓英國在這場全球性的核競賽中沒有掉隊，更讓“科學(xué)家的責(zé)任”這一主題從一開始就籠罩在裂變發(fā)現(xiàn)的陰影之下。
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與原子時代的開啟
1942年12月2日，美國芝加哥大學(xué)斯塔格球場看似不起眼的看臺下，一座由石墨塊與鈾塊堆疊而成的簡陋裝置緩緩運轉(zhuǎn)。當(dāng)控制棒被抽出，探測儀發(fā)出清晰的點擊聲，人類第一次實現(xiàn)了可控的核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。費米是這一實驗的靈魂人物。作為實驗記錄人，他在簡報中只是冷靜地寫道：“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)結(jié)構(gòu)已于12月2日完工，從那時起就運轉(zhuǎn)得很令人滿意了。”這份簡潔與冷靜，正體現(xiàn)了費米一貫的理性與不動聲色。
12年后，美國著名廣播員愛德華·默羅在哥倫比亞廣播公司的晚間節(jié)目中，用完全不同的語氣來形容這一時刻：“只要這世上還有故事在傳頌，第一個原子爐如何燃起的故事就一定還會口耳相傳，因為這是人類在拓展認(rèn)知的過程中最具戲劇性的時刻之一。”冷靜的科學(xué)家與激昂的傳媒話語形成了鮮明對照。
更具反差的是家庭場景。實驗當(dāng)天，費米的夫人勞拉·費米正忙于準(zhǔn)備晚間的聚會，6歲的兒子朱利奧因調(diào)皮打碎鄰居窗戶而挨訓(xùn)。費米回家時神情平靜，仿佛剛從實驗室?guī)Щ氐牟皇亲阋愿膶憵v史的消息，而是日常的實驗結(jié)果。晚間聚會開始后，客人們一一向他祝賀，勞拉卻不明所以，直到從年輕的利昂娜·伍茲（唯一參與實驗的女性）口中聽到一句玩笑：“他擊沉了一支日本艦隊！”這種夾雜著無知與喜悅的氛圍，正折射出科學(xué)巨變與日常生活的奇異交匯。
事實上，費米最為興奮的并非“原子彈的可能”，而是反應(yīng)堆作為科學(xué)工具的潛力。他曾告訴同事，操作一個反應(yīng)堆“就像駕駛汽車一樣容易掌控”，只需輕輕推動控制棒，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的功率便能成倍增長。在他看來，這是一件能不斷創(chuàng)造奇跡的“實驗神器”，能夠為核物理提供前所未有的研究平臺。然而，格羅夫斯將軍主導(dǎo)的軍事動員很快讓這份科學(xué)樂趣變得短暫。阿爾貢森林的反應(yīng)堆剛剛啟動，費米就被卷入了覆蓋全美的“超級工程”。
在美國“三個原子城”的布局中，費米的身影無處不在：橡樹嶺的石墨反應(yīng)堆設(shè)計直接源于“芝加哥一號堆”；在漢福德，他提出了大規(guī)模生產(chǎn)钚時控制中子吸收與散熱的關(guān)鍵方案；在洛斯阿拉莫斯實驗室，他更是幾乎所有理論與實驗難題的“首席顧問”。物理學(xué)家漢斯·貝特回憶說，費米是“最有價值的成員之一”。
如果說查德威克的中子為原子彈提供了必不可少的“炮彈”，那么費米的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)則點燃了這顆炮彈的引信。從簡陋的壁球場實驗到戰(zhàn)時的龐大工業(yè)體系，費米的冷靜與才智使“原子時代”真正走向現(xiàn)實。他的身影既代表科學(xué)的純粹探索，也折射出科學(xué)在戰(zhàn)爭洪流中無法回避的責(zé)任。
馮·諾依曼的戰(zhàn)爭計算
若說誰將抽象數(shù)學(xué)帶入了原子彈設(shè)計，馮·諾依曼必居前列。這位匈牙利的數(shù)學(xué)奇才，以在邏輯、博弈論和計算機領(lǐng)域的貢獻(xiàn)聞名，但在戰(zhàn)爭中，他的才華被用于更為冷峻的目標(biāo)——將原子彈從理論變?yōu)楝F(xiàn)實。
1943年，當(dāng)“曼哈頓計劃”的主要負(fù)責(zé)人、美國物理學(xué)家奧本海默向馮·諾依曼發(fā)出求助信時，洛斯阿拉莫斯實驗室正陷入困境。美國科學(xué)家內(nèi)德梅耶提出的“內(nèi)爆法”設(shè)計屢屢失敗：炸藥壓縮钚核時產(chǎn)生的沖擊波極不均勻，導(dǎo)致實驗中的金屬管扭曲成“一團意大利面”。馮·諾依曼抵達(dá)后，僅用幾天時間便指出核心問題是炸藥配置的數(shù)學(xué)模型存在致命缺陷。他提出用“爆炸透鏡”取代傳統(tǒng)設(shè)計，通過精密計算炸藥的形狀與排列，使沖擊波像透鏡聚焦光線一樣均勻壓縮钚核。這一理論突破讓內(nèi)爆式原子彈變?yōu)榭赡堋?span style="display:none">MAS速刷資訊——每天刷點最新資訊，了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
他的同事回憶，馮·諾依曼常一邊在餐巾紙上演算流體力學(xué)方程，一邊與軍方人員討論炸藥配置。他將復(fù)雜的爆轟問題簡化為“如何在數(shù)學(xué)上實現(xiàn)完美對稱”，甚至開玩笑說：“這比證明希爾伯特空間的完備性容易多了。”盡管他從未公開將戰(zhàn)爭視為“數(shù)學(xué)問題”，但他的工作方式確實將充滿不確定性的工程難題轉(zhuǎn)化為可計算的模型。
馮·諾依曼的理論直接影響了代號“胖子”的钚彈設(shè)計。1945年7月16日，在美國新墨西哥州的“三位一體”核試驗中，他親自參與數(shù)據(jù)監(jiān)測。當(dāng)蘑菇云升起時，他冷靜地記錄沖擊波參數(shù)，隨后對同事說：“這不是結(jié)束，而是開始。”一個月后，“胖子”摧毀長崎，其爆炸當(dāng)量計算正是基于他的數(shù)學(xué)模型。
戰(zhàn)后，美國總統(tǒng)杜魯門授予他功勛獎?wù)拢碚盟鞍l(fā)現(xiàn)空中爆炸的軍事原則”——馮·諾依曼證明，炸彈在目標(biāo)上空引爆的破壞力遠(yuǎn)超地面爆炸。這一發(fā)現(xiàn)優(yōu)化了轟炸策略，卻也讓他陷入爭議。當(dāng)媒體曲解其成果為“射偏比命中更好”時，他罕見地公開駁斥：“數(shù)學(xué)沒有道德，但使用者必須有。”
馮·諾依曼的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于原子彈。他在洛斯阿拉莫斯實驗室期間，為解決復(fù)雜計算問題，推動了早期計算機（如ENIAC）的研發(fā)。曼哈頓計劃中積累的運算需求，成為電子計算機誕生的催化劑。他曾對助手說：“我們造出了終結(jié)戰(zhàn)爭的武器，但下一個工具或許是終結(jié)計算的工具。”
這位“來自未來的人”始終矛盾地游走于理想與現(xiàn)實之間。他晚年擔(dān)任美國原子能委員會顧問，既主張發(fā)展氫彈，又警告核戰(zhàn)爭的毀滅性。當(dāng)被問及科學(xué)家的責(zé)任時，他答道：“智慧如同火焰，既能照亮前路，也能焚毀一切。”
核時代理性的守望者查德威克
預(yù)見到裂變將帶來潛在后果的查德威克，很快將震驚轉(zhuǎn)化為行動的動力。
作為1932年中子的發(fā)現(xiàn)者，查德威克清楚中子的獨特地位：不帶電荷、能自由穿透原子核勢壘，使裂變反應(yīng)成為可能。這讓他在科學(xué)自豪感之外，也感受到與這一“歷史突變”緊密相連的責(zé)任。
二戰(zhàn)爆發(fā)后，英國啟動了代號“管道合金”的秘密原子彈計劃。1941年，查德威克與一批英國物理學(xué)家共同完成了《莫德報告》的撰寫。這份文件首次明確指出制造原子彈在技術(shù)上不僅可行，而且可以在數(shù)年內(nèi)實現(xiàn)，并敦促政府立即投入資源。報告成為說服當(dāng)時的英國首相丘吉爾重視原子能研究的關(guān)鍵依據(jù)。查德威克在這一過程中既是科學(xué)顧問，也是科學(xué)界與政界溝通的紐帶，他的威望和冷靜判斷使得報告被采納，而不是被視為“科學(xué)幻想”。
1943年英美《魁北克協(xié)定》簽訂后，英國項目被并入曼哈頓計劃。查德威克率領(lǐng)英國代表團赴美，在洛斯阿拉莫斯實驗室與格羅夫斯將軍和奧本海默直接合作。他在實驗室被稱為the British Member（英國代表），以沉穩(wěn)而果斷的態(tài)度贏得尊重。查德威克的貢獻(xiàn)不僅在于具體的科學(xué)判斷，更在于維護(hù)英國在核合作中的存在感。雖然戰(zhàn)后美國以《麥克馬洪法案》切斷了與英國的核合作，但正是由于查德威克的堅持，英國科學(xué)家在曼哈頓計劃中才能獲得經(jīng)驗與知識，這為英國后來獨立發(fā)展核武器奠定了基礎(chǔ)。
查德威克的個人風(fēng)格也為人稱道。與急躁的西拉德或熾烈的泰勒不同，他總是低調(diào)、務(wù)實，從不夸張渲染。他很少在公開場合發(fā)表激情洋溢的演講，卻能在閉門會議上以簡潔、準(zhǔn)確的陳述打動軍方和政客。他“用三句話就能解決別人三小時的爭論”。
他不輕易顯露情緒，但戰(zhàn)后的回憶顯示，他對原子彈的使用始終懷著沉重的心情。他曾對學(xué)生說：在當(dāng)時的背景下，原子彈的研制幾乎“不可避免”，因為“我們不能冒險讓納粹先造出來”。然而，隨著冷戰(zhàn)軍備競賽的升級，他越來越擔(dān)憂核武器的擴散，并在晚年呼吁限制軍備，以防止人類走向毀滅。
查德威克的一生，既是現(xiàn)代科學(xué)突破的縮影，也是科學(xué)家道德困境的注腳。他既為人類打開了原子能的大門，也親眼見證了科學(xué)成果如何迅速轉(zhuǎn)化為毀滅性的力量。他的冷靜與謹(jǐn)慎，使他在狂熱與恐懼交織的時代，成為一種難得的理性聲音。
西拉德的預(yù)言與行動
1933年9月的一天，西拉德在英國倫敦南安普敦街等紅燈時，忽然想到：如果一個原子核吸收中子后能釋放出兩個中子，那么就可能引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放出巨大能量。這一念頭，與盧瑟福在演講中斷言“利用原子能不過是癡人說夢”恰好是同一天。西拉德后來回憶，這種諷刺性的巧合令他印象深刻。
他很清楚這一構(gòu)想的軍事潛力。1934年，他在英國申請了關(guān)于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的專利，同時要求海軍部將其列為機密，理由是“不愿這種知識被用于戰(zhàn)爭”。這種超前的警覺，與他作為匈牙利猶太人親眼目睹納粹崛起的經(jīng)歷密切相關(guān)。1930年前后，他甚至將在德國的存款轉(zhuǎn)移到瑞士，以避免未來可能的風(fēng)險。
1939年8月，西拉德與美國物理學(xué)家維格納驅(qū)車前往長島，在愛因斯坦的夏日別墅中提出與愛因斯坦聯(lián)名致信羅斯福的設(shè)想。西拉德以草圖說明了鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可能導(dǎo)致巨大能量釋放，愛因斯坦很快意識到事態(tài)的嚴(yán)重性。當(dāng)場由西拉德口述、維格納執(zhí)筆起草信稿，愛因斯坦審閱后還特意將開頭一句修改為“費米和西拉德的工作”，以增加分量。
信件輾轉(zhuǎn)由美國經(jīng)濟學(xué)家亞歷山大·薩克斯送達(dá)白宮。直到1939年10月11日，他才在與總統(tǒng)共進(jìn)晚餐后朗讀信件內(nèi)容。羅斯福起初表示懷疑，但在薩克斯引用“拿破侖當(dāng)年未能重視富爾頓蒸汽船”的比喻后，終于被說服，并在信上留下批示：“此事需要行動。”
西拉德的矛盾心態(tài)在曼哈頓計劃中表現(xiàn)得尤為突出。他與費米一道，在芝加哥冶金實驗室推動了石墨-鈾反應(yīng)堆的建造，為“芝加哥一號堆”的成功奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。然而，隨著戰(zhàn)爭局勢的發(fā)展，他越來越質(zhì)疑繼續(xù)推進(jìn)核武器的正當(dāng)性。
1945年春，當(dāng)?shù)聡鴶【忠讯〞r，西拉德在私人通信和與同事的討論中直言，原子彈的使用理由已發(fā)生根本變化：它不再是對抗納粹的緊急手段，而可能演變?yōu)閼?zhàn)爭中的大規(guī)模屠殺工具。這種反思使他與格羅夫斯將軍的立場愈發(fā)尖銳對立。
1945年夏，隨著戰(zhàn)爭接近尾聲，西拉德在芝加哥冶金實驗室起草了一份呈交總統(tǒng)的請愿書，呼吁在使用原子彈之前首先給予日本投降的機會。他擔(dān)心一旦科學(xué)家默認(rèn)原子彈直接用于城市轟炸，他們的“道德地位將受到損害”。在妻子格特魯?shù)碌膮f(xié)助下，請愿書被謄寫成多份副本，分發(fā)給同事簽署，最終獲得70余位科學(xué)家的書面支持。這封《西拉德請愿書》雖然層層上報，卻未能真正送到美國總統(tǒng)杜魯門手中。
請愿書的警告語句，與西拉德早年在德國柏林的經(jīng)歷密切相關(guān)。20世紀(jì)30年代，他目睹許多科學(xué)家對納粹政治保持冷漠甚至屈從，這使他終生警惕科學(xué)與道德之間的張力。也正因如此，他在1945年再次強調(diào)：科學(xué)家不能僅僅滿足于技術(shù)的成功，必須直面其社會后果。
當(dāng)請愿最終被忽視、廣島和長崎相繼遭受轟炸后，西拉德陷入深深的道德痛苦。他在戰(zhàn)后多次表示，科學(xué)家們已被卷入原子彈的使用，“在歷史上難辭其咎”。
科學(xué)的良知：玻爾與愛因斯坦的道德反思
1943年秋，納粹開始大規(guī)模逮捕丹麥猶太人，尼爾斯·玻爾在漁民幫助下冒險逃往瑞典，協(xié)助營救同胞，并通過英國情報向丘吉爾警告德國可能研制原子彈。1944年春，他化名“尼古拉斯·貝克”秘密飛往倫敦，試圖說服丘吉爾推動原子信息公開以防核軍備競賽，卻遭粗暴拒絕。
隨后，玻爾進(jìn)入美國洛斯阿拉莫斯實驗室，成為科學(xué)家精神導(dǎo)師。奧本海默稱他為“我們唯一的良心”，玻爾不斷提醒同事：科學(xué)家的責(zé)任不僅是發(fā)明，更在于直面發(fā)明的社會后果。
1945年8月6日原子彈在廣島爆炸時，愛因斯坦雖未參與曼哈頓計劃，但通過廣播得知消息后陷入長久沉默與悔意。科學(xué)界的道德焦慮迅速蔓延，《原子科學(xué)家公報》創(chuàng)刊號刊登警示文章，西拉德組織科學(xué)家聯(lián)名請愿要求示威性試爆，這標(biāo)志著科學(xué)家從“技術(shù)實施者”向“責(zé)任承擔(dān)者”的轉(zhuǎn)變。
玻爾提出的“開放世界”構(gòu)想，倡導(dǎo)美蘇科學(xué)合作與國際核查以預(yù)防核競賽，雖因冷戰(zhàn)未能實現(xiàn)，卻為核不擴散與合作安全奠定倫理基礎(chǔ)。他晚年更多通過科學(xué)共同體影響政策，而非直接參與危機外交，強調(diào)制度化對話的重要性。
回望80多年前的二戰(zhàn)，原子彈研制常被視作科學(xué)家直接改變戰(zhàn)爭的例證：馮·諾依曼的爆轟計算、查德威克的中子發(fā)現(xiàn)、費米的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實驗，以及無數(shù)工程師和工人的努力，確實影響了廣島與長崎的結(jié)局。
科學(xué)家不僅推動了戰(zhàn)爭的技術(shù)進(jìn)程，也促使人類重新理解科學(xué)與戰(zhàn)爭的關(guān)系。二戰(zhàn)中的科學(xué)呈現(xiàn)雙面：一方面以理性和才智加速戰(zhàn)爭結(jié)束，另一方面在良知拷問下提出“科學(xué)家的責(zé)任”。
因此，科學(xué)既是武器，也是道德審視的對象。它縮短了戰(zhàn)爭時間、改變了軍事格局，但更重要的是，它讓科學(xué)從幕后工具轉(zhuǎn)為決定戰(zhàn)爭與和平的核心變量，讓科學(xué)家的話語成為道德參與者的聲音。
80多年后的今天，我們應(yīng)更多地思考：科學(xué)家或許未改變戰(zhàn)爭本身，卻深刻改變了我們對戰(zhàn)爭、科學(xué)與人類未來的理解——留下的，不是技術(shù)成果，而是面對知識威力的時代疑問：人類是否擁有駕馭它的智慧與責(zé)任？
（作者系中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員）
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