美國在廣島投擲原子彈，堪稱是世界上第一場原子戰爭。它給廣島人民帶來了令人毛骨悚然的生命與財產損失和永誌不忘的心理創痛。原子彈在廣島爆炸，表明原子彈已投入實戰。這改變了戰爭樣式，標誌一個新時代的開始。但是，從政治、道義上看，美國對廣島發動原子戰，引起了許多爭議。此時蘇聯紅軍已承諾將出兵中國東北，美、英軍隊正在向日本本土靠攏，日本敗像已定，因而美國選在此時對日本發動原子攻擊顯得有幾分不合時宜。美國決定向廣島投擲原子彈，其主要動機有三個，一是為了抵消蘇聯紅軍的政治影響；二是為了打擊日本的民心、士氣，促其早日投降；三是向全世界顯示美國的實力，奪取在戰後政治安排上的主導權。
廣島位於日本主島本州西部瀨戶內海北岸，雖然只有30餘萬居民，卻瀕海倚山，風光無限。1945年8月6日，廣島上空雲淡風輕，天氣晴好。清晨8時過後，城區忽然響起刺耳的空襲警報聲，三架美國巨型B—29飛機，成品字形編隊，自東而西向廣島城區隆隆飛來，銀色機翼在陽光照射下熠熠生輝。歷經數載戰火考驗的廣島人對空襲轟炸，早已習之如常，抬頭見來襲美機不過區區幾架，一笑置之，不予理睬，照常在工廠上班，到戶外活動。好奇的孩子們湧上大街，盯住來襲美機，目不轉睛。
8時15分17秒，三架美軍飛機從高空俯衝下來，其中一架艙門大開，一枚巨型炸彈從艙門滾出來，直落廣島市中心。孩子們眼見炸彈垂直落下，速度加快，體積增大，驚訝不已。待炸彈落至600米低空，天空忽然閃過一道令人目炫的白光，隨後是驚天動地一聲巨響。巨型炸彈出人意料地在600米高度凌空爆炸。緊接著，一股巨大的黑色蘑茹雲騰空而起，急速升至高空。在10億度高溫和強大沖擊波的作用下，爆心3英里內的一切建築，全部被夷為平地。成千上萬的居民被巨型炸彈爆炸後產生的高溫與強光燒死，並被汽化，因而屍骨無存。僥倖逃生的人也傷痕累累，痛苦難當，其中許多傷員眼睛化為晶液，流滿一臉，只剩下兩個空眼眶。幾秒鐘之內，廣島全城有7.8萬人喪生，8萬棟房屋被毀。偌大一個廣島城，變成一片瓦礫場，其狀慘不忍睹。這就是人類歷史上第一次原子攻擊的真實場景。
用原子彈攻擊日本，是人類歷史上最命運攸關的重大決策之一。親自做出這一決斷的是美國總統杜魯門。此時，太平洋戰爭已進入最後決戰階段。蘇聯政府根據德黑蘭會議、雅爾塔會議、波茨坦會議等歷次國際會議上承擔的軍事義務，已決定在8月8日出動百萬紅軍，參加對日反攻作戰。同時，太平洋美軍已撕開日本內外防禦圈，相繼奪佔菲律賓、硫磺島和沖繩島等戰略要津，逼向日本本土；在亞洲大陸，中國軍民正發動全面反攻，把侵華日軍趕往中國沿海地區。日本大本營雖然叫囂“一億玉碎”，準備頑抗到底，但已勢衰力竭，絕難挽回敗局。杜魯門決定向日本投擲原子彈，主要有三個目的：一是要打擊日本民心、士氣，迫使日本儘早投降；二是要抵消蘇聯紅軍出兵遠東的影響，平衡蘇聯；三是要向全世界顯示美國力量，便於按美國的要求對戰後世界做政治安排。
早在杜魯門做出正式決定前，美軍已未雨綢繆，開始為投擲原子彈進行各項必要準備。1944年秋，美國空軍總司令阿諾德將軍下令組建空軍509特別大隊，負責執行原子彈投擲任務。509大隊又從美軍眾多優秀飛行員和機組人員中擇優錄取，挑選最優秀的飛行員保羅·蒂貝茨上校為第一載機駕駛員，在內華達沙漠對其進行最嚴格的高空轟炸訓練。美軍還挑選著名的B—29轟炸機為原子彈載機，進行改裝，主要是卸掉機上全部槍炮和彈藥艙，使之能攜帶一枚原子彈。
1945年4月底，蒂貝茨上校及其機組人員秘密飛離美國，來到太平洋中部馬里亞納群島的提尼安島。接踵而至的還有地勤人員及為投擲原子彈進行各種準備工作的機械師、工程師、化學家、數學家和物理學家。509大隊在提尼安島上建立了可供B—29起降的秘密基地，所有人員由安全人員保護，準進不準出，絕對隔絕與外界的一切聯繫。1945年7月26日，美國海軍重巡洋艦“印第安納波利斯號”秘密駛抵提尼安島，運來了原子彈的核心部件，一個鉛製小園筒：內裝原子彈用鈾塊；一個4.5米長的金屬大園筒，用作原子彈外殼。此後，提尼安島秘密基地愈發戒備森嚴，飛鳥不逾。
杜魯門做出對日本進行原子轟炸的決定後，美國509大隊開始為原子轟炸積極進行戰前準備。根據氣象情況和日軍防禦情況，美軍決定8月6日投擲第一枚原子彈，以廣島為轟炸目標。並依次以小倉和長畸兩座日本城市為替代目標。蒂貝茨上校及其機組人員還在正式投彈前夕，駕機前往目標地熟悉地形、地貌，進行模擬轟炸訓練。
8月6日，美軍完成了轟炸廣島的最後準備。一枚長4.5米，粗70釐米，重4噸，被美軍官兵戲稱為“小男孩”的原子彈，像一截粗香腸，被搬進載機彈艙。在它的藍色外殼上，塗有美國女影星麗塔·海沃思的半裸照片以及寫給日本天皇的幾句粗魯話。為安全起見，原子彈未裝起爆器，這一工作將在飛機起飛後，由專家在空中最後完成。
8月6日黎明，3架美軍氣象飛機率先升空，飛往目標區，發回了廣島天氣晴好的報告。2點40分，蒂貝茨上校登上飛機，滑向跑道，駕機吼叫著衝上寂靜的夜空。隨同起飛的還有觀測機和指揮機。三機在高空編隊，排成品字形，隆隆飛向日本本土。
經過5個小時的緊張飛行，原子彈載機飛臨廣島上空。從高空俯瞰，這座擁有30餘萬人口的日本名城，高樓林立，街道寬闊，居民忙忙碌碌，似乎早已習慣於美機光臨。蒂貝茨上校一面架機爬升、減速，一面告訴機組人員真實情況，他們即將投下的是一枚威力巨大的原子彈。
8時14分，原子彈載機爬上3萬英尺高空，速度減至每小時200哩，進入攻擊位置。瞄準手急不可耐地用瞄準器上的十字架套住了廣島市中心的一座大橋。蒂貝茨上校傳令機組人員全體戴好特製的護目鏡，然後下令攻擊。8時15分17秒，飛機彈艙門大開，“小男孩”由艙內滾出，直落廣島市中心。蒂貝茨上校則駕機作了一個轉彎俯衝動作。飛機如離弦之箭，以最大速度驟降至300米低空，再向前急射猛衝，迅速脫離原子彈落點。在此同時，原子彈也猛烈爆炸，只一瞬間，便把偌大一個廣島城炸成一片廢墟。
三天後，美軍509大隊另一架原子攻擊機投下了第二枚原子彈。這是一枚威力更大的鈈彈，它在日本長崎市中心爆炸，雖然長崎市山巒起伏的地形限制了鈈彈威力，仍有2.3萬長崎人當場死亡。
原子彈的巨大威力，使日本軍閥喪膽。在原子彈打擊下，日本天皇認識到再戰無益。8月14日，天皇頒發詔書，宣佈日本向盟國無條件投降。9月2日，日本籤降儀式在美國戰列艦“密蘇里號”完成，太平洋戰爭以及第二次世界大戰至此落下了帷幕。
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