第二次世界大战期间，德、日、苏、英、加等国都积极投入人力、物力资源，加紧研制原子弹。为什么这些国家都没有成功，惟有美国实现了突破，成为世界上第一个拥有原子弹的国家？这不仅在于美国拥有人力、物力、资源、科技优势，也因为美国地处两洋之间，本土不受战争的直接威胁，有保障原子弹研制过程的安全环境。在政治上，美国总统罗斯福对研制原子弹的战略意义有足够的认识，因而能下决心不惜投入。但从根本上说，是战争环境刺激了美国，使美国获得了加紧研制原子弹的动力。原子弹问世，使人类从火器时代进入原子时代，从第三代战争进入第四代战争，战争样式出现了质的变化，并对政治与战略产生了前所未有的影响。
1945年7月16日清晨，美国新墨西哥州浩瀚无垠的阿拉默果尔大沙漠还在晨曦里酣睡。在黄沙漫天的大沙漠中央，耸立着一座数十米高的大钢塔，钢塔上安放着一球状钢铁物体。钢塔周围，成幅射状排列着许多坦克、大炮、战舰、飞机、卡车以及关着各种动物的大铁笼，其排列方向、距离都各按规则。美国历史上，也是人类历史上最惊心动魄的一场武器试验，即原子弹爆炸试验，即将在这里举行。沙漠中巨大钢塔上的球状钢铁物体，是人类第一枚试验用原子弹。而钢塔周围按规则排列的坦克、大炮、飞机、战舰及动物，等等，都是试验用品，用以检测原子弹爆炸威力究竟有多大。
美国研制、试验原子弹的历史，应追溯到1939年8月。当时，从德国逃亡到美国的物理学家爱因斯坦，代表一大批逃亡到美国的欧洲科学家，给美国总统罗斯福写了一长一短两封信。长信用最通俗易懂的语言，详细解释了物理学方面的最新发现和铀裂变原理。短信明确说明通过铀裂变可以生产威力巨大的原子弹。谁率先掌握原子弹这种超级武器，谁就能迅速从根本上打破旧的力量平衡，夺取战略优势，掌握战略主动权，决定世界大战的进程和结局。爱因斯坦还在给罗斯福的信中具体分析了德国率先研制原子弹的可能性和严重后果，建议罗斯福政府立即抽调人力、物力，以便抢在德国之前研制成原子弹。
爱因斯坦是享誉世界的著名物理学家，因提出相对论，引发过人类物理学的一场革命。罗斯福对这位科学巨匠的建议不能置之不理，尤其还牵涉到魔王希特勒掌握原子弹的可怕前景。但研制原子弹是一项空前规模的浩大工程，一国政府很难下决心在和平时期，调用难以计数的人力、物力，长期投资于一项不一定能立即成功并带来利益的未知工程。正犹豫不决时，总统科学顾问萨克斯用拿破仑当年拒绝富尔顿发明的火轮新技术而输掉对英战争为例，说服了罗斯福。经罗斯福批准，美国政府下令成立铀委员会，负责协调原子弹工程前期研究工作，欧洲第一流物理学家费米、康普顿、奥本海默等相继被揽入美国的原子弹研制计划。
大战爆发后，美国政府根据各方面情报，断定国际上正在展开一场抢先研制原子弹的激烈竞争。人口稀少的加拿大，在加紧开发铀矿和生产重水；陷入苦斗的英国，成立了以艾克斯为首的秘密理事会，建立了回旋加速器，以“合金管局”这一代号掩盖研制原子弹的秘密；苏联成立了代号为“第二试验室”的核研究中心，并在全国进行大规模铀矿资源调查，八个巨大的铀矿加工厂已在西伯利亚投产；日本虽然工业实力有限，也以帝国航空技术研究所大楼为基地，开始原子弹研制计划，并向德国求购氧化铀，又在中国展开铀矿资源调查；而在德国，原子研究计划更加如火如荼、全面展开。在帝国研究委员会协调下，海森堡、哈特克、布雷格等一批德国著名科学家和核物理学家相继被延揽进德国的核计划，新的试验室接踵成立。为保证铀供应，德国军方夺占了捷克斯洛伐克的天然沥青铀矿，没收了比利时贮存的1200吨铀矿石。德军还强购挪威尤里坎工厂生产的重水。无论如何，美国在研制原子弹的国际竞赛中不能落后，尤其不能允许德国先于美国造出原子武器。基于这种认识，美国的原子弹研制计划获得新的动力。不久，英国和加拿大核研究力量因其自身条件限制，并入美国核计划，这使美国的原子弹研究项目因节省前期实验时间而大大加快。
1942年6月，美国基本完成了核弹研制前期实验阶段。总统最高政策小组成员布希博士向罗斯福提交报告，说明研制原子弹的可行性，并建议尽快投入工厂化生产。罗斯福批准了布希报告。两个月后，美国正式开始原子弹的工厂生产阶段，规定其代号为“曼哈顿工程”，并由陆军工程兵团调来格罗夫斯将军全面负责协调。为尽快生产出原子弹，美国各大学、各实验室，各有关生产厂家几十万人，加班加点，努力工作，相互协作。生产原子弹必需的电力和各种物资供应等，一律列入最高的AAA供应等级，最优先供应。国库甚至破例借出1.4万吨白银供一家生产原子弹部件的电磁分离厂用作特殊导线材料。
由于全力以赴，协调生产，美国原子弹研制工程进展顺利。在田纳西洲诺克斯维尔的橡树岭，两座大型铀分离工厂建立起来并迅速投产，一座用气体扩散法，一座用电磁同位素分离法。两法同时应用，确保供应足够的核弹用高浓缩铀。在芝加哥，来自意大利的物理学家费米成功地进行了链式反应试验。新的反应堆、回旋加速器、组装工厂成批建立。各种特殊部件相继生产成功。1945年6月，美国原子弹基本研制出来，进入组装阶段。
1945年7月16日，美国制造的世界上第一枚原子弹在极端秘密状态下，被运到新墨西哥州阿拉默果尔核试验场的巨大钢塔上，进行爆炸试验。在试验场指挥台上，随着“10、9、8、7、6、5”的倒计时声报到1，试验指挥官挥手凌空一划，下达了起爆指令。紧接着是惊天动地一声巨响，一大团浓烟烈焰腾空而起，喷射出耀眼白光，顷刻间，便化为一个巨大的橙色火球，以每秒120米的速度迅速上升。待火球升至1200米高空，又变成一朵巨大烟云，形如蘑菇。沙海和岩石在热浪和冲击波作用下，变成了上下翻腾、剧烈颤抖的褐色旋涡。云雾消散后，爆炸点出现了一个深十几米、纵横各400米的大坑。30米高的钢塔整个被融化，已无影无踪。试验用坦克、车辆、战舰、飞机，皆被高温和强大的冲击波扭曲、烧毁、面目全非。根据仪器检测，这颗核弹的爆炸威力相当于1.4万吨梯恩梯炸药的爆炸当量，爆心温度达到100万度。世界上第一枚原子弹，首先由美国制造成功。美国赢得了研制核武器国际竞赛的胜利，并在当年8月把原子弹投入实战，加快了对日战争进程。自此以后，人类历史跨进了核恐怖时代。
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