“终结”二战的物理学:被二战摧残

[原标题:“终结”二战的物理学:被二战摧残]

撰文 戴维·凯泽(David Kaiser) 翻译 张文韬 审校 吴兰

“终结”二战的物理学:被二战摧残

1944年在麻省理工学院参加物理讲座的美军。

1945年8月6日和9日,蘑菇云在广岛和长崎升起,两座城市化为火海。这是人类第一次在战争中使用原子弹,也是目前为止的唯逐一次。数十万人因此丧命,许多人死于爆炸瞬间冲击和大火,还有一些死于后来严重的放射病。几天后日本投降,第二次世界大战终于结束。

二战对科学家和工程师进行了亘古未有的动员,科学研究与国家之间的关系发生了关键性转变。战争接近尾声时,耗资数十亿美元、代号为“曼哈顿工程”的核武器项目将数千名研究人员招至麾下,美国、加拿大和英国的研究团队在分布于美、加两国的30个研究基地中通力互助,与此同时,盟军的雷达研究也到达了同等规模。

原子弹爆炸终结了第二次世界大战,也将它与“物理学家的战争”(the physicists’

war)紧密联系在一起。这个说法1945年8月前早已有之,一开始与雷达和原子弹都没什么关系。事实上,这是一个紧迫而弘大的教学任务,为的是向尽可能多的士兵教学基础物理学知识。

和平年代与非常时期,科学家应当如何为国效力?这一问题的谜底深刻地影响了当今的科学研究与高等教育。

快速蹿红的“流行词”

就在1941年11月末、美国卷入二战几星期前,时任哈佛大学校长、美国国防研究委员会主席,并且参与了此前化学武器研究计划的詹姆斯·科南特(James Conant)在美国化学学会的一篇通讯稿中指出,“这并非一场化学家的战争,而是物理学家的战争。”

“物理学家的战争”立刻唤起了世人的共鸣,人们很快开始使用这个说法。1949年,《生活》(Life)杂志专访了洛斯阿拉莫斯实验室战时负责科学研究的领导人、物理学家J·罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)。洛斯阿拉莫斯实验室是曼哈顿工程的核心节点。记者在谈及原子弹和雷达等大规模军事项目时,就使用了“二战是物理学家的战争”这个“流行语汇”。

科南特的结构的这个词组,在当时并不难以理解。因光气和氯气等毒气而臭名昭著的第一次世界大战被称作“化学家的战争”,而物理学家,即是原子弹和雷达合乎逻辑的对应。

“物理教师成了定额分配的商品”

然而,科南特提出的这个著名的说法时,指的却是完全另一回事。1941年11月,人们还不清楚原子弹和雷达能否改变战争的走向。盟军的雷达研究总部、麻省理工学院的辐射实验室(Radiation

Laboratory)仅成立一年,美国陆军的审查委员会刚刚否决了一个雷达系统原型,美国国防研究委员会的经费差点被全部撤掉。曼哈顿工程尚不存在,洛斯阿拉莫斯的地盘还被一所私立男校占着:一年半之后,这些泥兮兮的平房才被这个涉及最高机密的实验室征用。

柯南特还得考虑保密问题。雷达研发和新生的核武器项目都由他负责,这些信息都属于绝密。作为一名经验富厚的政府高级顾问,他一定不会将国家的最高机密泄露一丝一毫。

雷达和原子弹项目的本质,也影响了柯南特的态度。两个项目虽然都由物理学家领导,但团队中还有许多其他领域的专业人士。战争快要结束时,辐射实验室只有少数(五分之一)物理学家成员。洛斯阿拉莫斯的战时实验室分为冶金学、化学、弹道学、军械、电气工程和物理学小组。这些小组在层级上没有崎岖之分,它们围成一个圆圈,共同听命于一个“圆心”。辐射实验室和洛斯阿拉莫斯的研究人员在战时构建起了全新的学科交叉,两个实验室都不能被简单归为“物理实验室”。

那么,科南特到底指的什么呢?

物理教学的军事化管理

在20世纪40年代的大部分科学家和政策制定者看来,“物理学家的战争”指的是一项大规模的教育行动。

1942年1月,美国物理学会(AIP)主席亨利·巴顿(Henry Barton)援引科南特,开始发布题为《物理学家的战争》的简报。巴顿叙述道,“物理学家为国效力的场景正在快速变化,”院系和实验室的领导必须及时跟上不断演进的政策,以及研究的优先级。简报每月一期,主要关注两方面:如何确保物理系学生和工作人员延缓服役,以及学术部门如何满足突然增加的物理教学需求。

在当时看来,现代化战争需要士兵掌握基础的光学、声学、无线电和电路知识。二战前,美国陆军和海军已经在自己的部队和机构里培养了一些技术专家。突然卷入战争,使他们不得不采用新的策略。战争初期,为陆军和海军充当顾问的大学物理学家提出,美国高中物理课程的选课人数必须提高250%。他们计划让全国半数的高中男生每天至少上一节物理课,内容是电学、电路和无线电。

海军和陆军还要求大量军队人员进入正统高校,接受基础的物理学教育。课程表由军事机构和AIP联合讨论、共同制定。例如,陆军希望课程偏重于长度、角度、空气温度、大气压力、相对湿度、电流和电压的测量;几何光学课程可以偏重于战场应用;声学不要用音乐举例子,把时间都留给声波测距和声源探测。

基础物理教育的紧迫性,促使一个专门委员会建议高校院系在战时停止教授原子和核物理学课程,以便把更多的教育资源集中到真正的“核心”课程上。

1942年12月至1945年8月,美国高校有25万名学生合格地修完了基础物理学课程。为了向体量臃肿的教学班中分配教师,高校不得不采用军事化的规划与后勤策略。巴顿的简报警告说,如果有大学囤积宝贵的物理学教师资源、甚至从其他学校挖角,都将受到“严肃的批评”。为了规定教学机构中物理教师的“良莠比例”,巴顿还专门写了一个复杂的公式。物理教师了成了严重稀缺的资源,和橡胶、石油、糖一样,变成了定额分配的商品。

很快,征兵政策也发生了相应的改变。1942年12月,国家物理学家委员会(National Committee on

Physicists)成立。这是美国政府第一次为某个学术领域成立此种机构,专为地方征兵机构提供“与教学相关”的延服兵役咨询。报纸、杂志和国会辩论不断重复使用“物理学家的战争”,这一频率在1943年到达巅峰,而关于曼哈顿计划的报道,还要良久以后才会出现——不管是在机密文件还是公开的报章上。

“史女士报告”

每过十年——通常是在广岛和长崎核爆纪念日前后,“物理学家的战争”都会重新成为热门词汇。这一热度在1986年理查德·罗兹(Richard Rhodes)的普利策获奖图书《原子弹出世记》(The Making of The Atomic Bomb)出版时到达巅峰。这时,科南特发明的词组已经不再指代课堂教学,而是与绝密的军事项目关联起来了。

这一转变几乎与原子弹爆炸同时发生。负责曼哈顿工程的莱斯利·格罗夫斯(Leslie Groves)将军预见到,美国政府必须备好与这项绝密的核武器计划有关,并且具有普遍传播性的材料——一旦使用原子弹,就要立刻将它们公诸于众。曼哈顿计划开始后不久,他就推荐普林斯顿大学的核物理学家亨利·德沃尔夫·史女士(Henry DeWolf Smyth)走访曼哈顿工程的每个实验室,编写适合大众传播的技术报告。

1945年8月11日,也就是长崎遭到原子弹袭击的第三天,美国政府披露了史女士长达200页的报告。报告的标题特别冗长:《对于美国政府出于军事目使用原子能的方法的总体解释,1940-1945》(A General Account of Methods of Using Atomic Energy for Military Purposes

under the Auspices of the United States Government, 1940–1945)。“史女士报告”很快被抢购一空,美国政府印刷局的初版很快脱销,普林斯顿大学出版社不得不在1945年末推出新版,题目也改为比较容易理解的《军用原子能》(Atomic Energy for Military Purposes),一年内的销量凌驾10万本。

“保密”是“史女士报告”的首要考量。报告只披露那些已经被科学家和工程师普遍知晓,或者“与原子弹生产没有真正关联”的信息。然而,这些由化学、冶金学、工程学和工业制造组合而成的信息中,没有多少能够到达这个标准;大部分信息、即实际设计和生产核武器的关键信息,依然是严酷保密的。

“终结”二战的物理学:被二战摧残

1944年,预备军官训练团学生在MIT接受便携式收音机培训(图片来源:MIT博物馆)

因此,“史女士报告”将物理、特别是先进的理论物理概念放到了最重要的位置。令人啼笑皆非是,“史女士报告”令很多人认为,造出原子弹(进而赢得战争)的是物理学家。此后的一些报告——比如1946年由美国参议院原子能特别委员会出版的《原子能的基本信息》(Essential Information on Atomic Energy)——借用了很多“史女士报告”的内容,将原子弹描述成理论物理研究的一系列最新成果;报告末尾的一张编年表,更是回溯到公元400年,编排上了古希腊原子学家。报告几乎没有提及1939年发现核裂变的那个位于柏林的化学实验室,留给美国杜邦公司的化学工程师的篇幅就更少了:正是他们在二战中成功扩大了生产钚的核反应堆的规模。

阴影挥之不去

从“教学”到“炸弹”,“物理学家的战争”内涵的转变有着十分严肃的意义。战后的50年代,美国参议员约瑟夫·麦卡锡(Joseph McCarthy)搞出了针对共产党的“红色恐怖”,物理学家遭到了比其他学术团体更为严酷的冲击。白宫“非美活动委员会”(Un-American Activities Committee)举行了27场针对被指控的物理学家的听证会,数量是其他学科的两倍之多。他们认为,如果原子弹是物理学家制造的,那么物理学家一定掌握了制造原子弹的特殊机密,因此必须对这个群体的忠诚度进行严酷考验。

与此同时,在冷战的背景下,“物理学家的战争”两层含义的边界变得模糊起来。越来越多的大学效仿科南特等人战时的做法,开始和军方及国防部门互助。物理学家的研究预算、物理系的入学人数迅速增长,每几年就能翻一番,比任何其他学科都要快。

战后的四分之一个世纪里,美国、英国和苏联培养的物理学家比过去所有时候加起来都多。然而在上世纪五六十年代,培养物理学人才的目的发生了转变。美国的官员不再需要士兵们学习用于战场的基础物理知识,而是要建立一只物理学家的“常备军”,一旦冷战升温,就能立刻投入核武器研发。

1975年,美国陷入越战的泥潭,很多批评家对物理学与战争之间的密切关系表示不满。大学校园里的抗议者要求国防部别再插手高等教育。在美国各地的大学里,物理学实验室经常遭遇静坐示威,甚至被燃烧瓶袭击。

抗议者可以被催泪瓦斯驱散,但一些事实却变得清晰起来。“物理学家的战争”已经极大地改变了国防与高等教育的关系。

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