「終結」二戰的物理學:被二戰摧殘

[原標題:“終結”二戰的物理學:被二戰摧殘]

撰文 戴維·凱澤(David Kaiser) 翻譯 張文韜 審校 吳蘭

“終結”二戰的物理學:被二戰摧殘

1944年在麻省理工學院參加物理講座的美軍。

1945年8月6日和9日,蘑菇雲在廣島和長崎升起,兩座城市化為火海。這是人類第一次在戰爭中使用原子彈,也是目前為止的唯逐一次。數十萬人因此喪命,許多人死於爆炸瞬間衝擊和大火,還有一些死於後來嚴重的放射病。幾天後日本投降,第二次世界大戰終於結束。

二戰對科學家和工程師進行了亙古未有的動員,科學研究與國家之間的關係發生了關鍵性轉變。戰爭接近尾聲時,耗資數十億美元、代號為“曼哈頓工程”的核武器項目將數千名研究人員招至麾下,美國、加拿大和英國的研究團隊在分佈於美、加兩國的30個研究基地中通力互助,與此同時,盟軍的雷達研究也到達了同等規模。

原子彈爆炸終結了第二次世界大戰,也將它與“物理學家的戰爭”(the physicists’

war)緊密聯繫在一起。這個說法1945年8月前早已有之,一開始與雷達和原子彈都沒什麼關係。事實上,這是一個緊迫而弘大的教學任務,為的是向儘可能多的士兵教學基礎物理學知識。

和平年代與非常時期,科學家應當如何為國效力?這一問題的謎底深刻地影響了當今的科學研究與高等教育。

快速躥紅的“流行詞”

就在1941年11月末、美國捲入二戰幾星期前,時任哈佛大學校長、美國國防研究委員會主席,並且參與了此前化學武器研究計劃的詹姆斯·科南特(James Conant)在美國化學學會的一篇通訊稿中指出,“這並非一場化學家的戰爭,而是物理學家的戰爭。”

“物理學家的戰爭”立刻喚起了世人的共鳴,人們很快開始使用這個說法。1949年,《生活》(Life)雜誌專訪了洛斯阿拉莫斯實驗室戰時負責科學研究的領導人、物理學家J·羅伯特·奧本海默(J. Robert Oppenheimer)。洛斯阿拉莫斯實驗室是曼哈頓工程的核心節點。記者在談及原子彈和雷達等大規模軍事項目時,就使用了“二戰是物理學家的戰爭”這個“流行語彙”。

科南特的結構的這個詞組,在當時並不難以理解。因光氣和氯氣等毒氣而臭名昭著的第一次世界大戰被稱作“化學家的戰爭”,而物理學家,即是原子彈和雷達合乎邏輯的對應。

“物理教師成了定額分配的商品”

然而,科南特提出的這個著名的說法時,指的卻是完全另一回事。1941年11月,人們還不清楚原子彈和雷達能否改變戰爭的走向。盟軍的雷達研究總部、麻省理工學院的輻射實驗室(Radiation

Laboratory)僅成立一年,美國陸軍的審查委員會剛剛否決了一個雷達系統原型,美國國防研究委員會的經費差點被全部撤掉。曼哈頓工程尚不存在,洛斯阿拉莫斯的地盤還被一所私立男校佔著:一年半之後,這些泥兮兮的平房才被這個涉及最高機密的實驗室徵用。

柯南特還得考慮保密問題。雷達研發和新生的核武器項目都由他負責,這些信息都屬於絕密。作為一名經驗富厚的政府高級顧問,他一定不會將國家的最高機密洩露一絲一毫。

雷達和原子彈項目的本質,也影響了柯南特的態度。兩個項目雖然都由物理學家領導,但團隊中還有許多其他領域的專業人士。戰爭快要結束時,輻射實驗室只有少數(五分之一)物理學家成員。洛斯阿拉莫斯的戰時實驗室分為冶金學、化學、彈道學、軍械、電氣工程和物理學小組。這些小組在層級上沒有崎嶇之分,它們圍成一個圓圈,共同聽命於一個“圓心”。輻射實驗室和洛斯阿拉莫斯的研究人員在戰時構建起了全新的學科交叉,兩個實驗室都不能被簡單歸為“物理實驗室”。

那麼,科南特到底指的什麼呢?

物理教學的軍事化管理

在20世紀40年代的大部分科學家和政策制定者看來,“物理學家的戰爭”指的是一項大規模的教育行動。

1942年1月,美國物理學會(AIP)主席亨利·巴頓(Henry Barton)援引科南特,開始發佈題為《物理學家的戰爭》的簡報。巴頓敘述道,“物理學家為國效力的場景正在快速變化,”院系和實驗室的領導必須及時跟上不斷演進的政策,以及研究的優先級。簡報每月一期,主要關注兩方面:如何確保物理系學生和工作人員延緩服役,以及學術部門如何滿足突然增加的物理教學需求。

在當時看來,現代化戰爭需要士兵掌握基礎的光學、聲學、無線電和電路知識。二戰前,美國陸軍和海軍已經在自己的部隊和機構裡培養了一些技術專家。突然捲入戰爭,使他們不得不採用新的策略。戰爭初期,為陸軍和海軍充當顧問的大學物理學家提出,美國高中物理課程的選課人數必須提高250%。他們計劃讓全國半數的高中男生每天至少上一節物理課,內容是電學、電路和無線電。

海軍和陸軍還要求大量軍隊人員進入正統高校,接受基礎的物理學教育。課程表由軍事機構和AIP聯合討論、共同制定。例如,陸軍希望課程偏重於長度、角度、空氣溫度、大氣壓力、相對溼度、電流和電壓的測量;幾何光學課程可以偏重於戰場應用;聲學不要用音樂舉例子,把時間都留給聲波測距和聲源探測。

基礎物理教育的緊迫性,促使一個專門委員會建議高校院系在戰時停止教授原子和核物理學課程,以便把更多的教育資源集中到真正的“核心”課程上。

1942年12月至1945年8月,美國高校有25萬名學生合格地修完了基礎物理學課程。為了向體量臃腫的教學班中分配教師,高校不得不採用軍事化的規劃與後勤策略。巴頓的簡報警告說,如果有大學囤積寶貴的物理學教師資源、甚至從其他學校挖角,都將受到“嚴肅的批評”。為了規定教學機構中物理教師的“良莠比例”,巴頓還專門寫了一個複雜的公式。物理教師了成了嚴重稀缺的資源,和橡膠、石油、糖一樣,變成了定額分配的商品。

很快,徵兵政策也發生了相應的改變。1942年12月,國家物理學家委員會(National Committee on

Physicists)成立。這是美國政府第一次為某個學術領域成立此種機構,專為地方徵兵機構提供“與教學相關”的延服兵役諮詢。報紙、雜誌和國會辯論不斷重複使用“物理學家的戰爭”,這一頻率在1943年到達巔峰,而關於曼哈頓計劃的報道,還要良久以後才會出現——不管是在機密文件還是公開的報章上。

“史女士報告”

每過十年——通常是在廣島和長崎核爆紀念日前後,“物理學家的戰爭”都會重新成為熱門詞彙。這一熱度在1986年理查德·羅茲(Richard Rhodes)的普利策獲獎圖書《原子彈出世記》(The Making of The Atomic Bomb)出版時到達巔峰。這時,科南特發明的詞組已經不再指代課堂教學,而是與絕密的軍事項目關聯起來了。

這一轉變幾乎與原子彈爆炸同時發生。負責曼哈頓工程的萊斯利·格羅夫斯(Leslie Groves)將軍預見到,美國政府必須備好與這項絕密的核武器計劃有關,並且具有普遍傳播性的材料——一旦使用原子彈,就要立刻將它們公諸於眾。曼哈頓計劃開始後不久,他就推薦普林斯頓大學的核物理學家亨利·德沃爾夫·史女士(Henry DeWolf Smyth)走訪曼哈頓工程的每個實驗室,編寫適合大眾傳播的技術報告。

1945年8月11日,也就是長崎遭到原子彈襲擊的第三天,美國政府披露了史女士長達200頁的報告。報告的標題特別冗長:《對於美國政府出於軍事目使用原子能的方法的總體解釋,1940-1945》(A General Account of Methods of Using Atomic Energy for Military Purposes

under the Auspices of the United States Government, 1940–1945)。“史女士報告”很快被搶購一空,美國政府印刷局的初版很快脫銷,普林斯頓大學出版社不得不在1945年末推出新版,題目也改為比較容易理解的《軍用原子能》(Atomic Energy for Military Purposes),一年內的銷量凌駕10萬本。

“保密”是“史女士報告”的首要考量。報告只披露那些已經被科學家和工程師普遍知曉,或者“與原子彈生產沒有真正關聯”的信息。然而,這些由化學、冶金學、工程學和工業製造組合而成的信息中,沒有多少能夠到達這個標準;大部分信息、即實際設計和生產核武器的關鍵信息,依然是嚴酷保密的。

“終結”二戰的物理學:被二戰摧殘

1944年,預備軍官訓練團學生在MIT接受便攜式收音機培訓(圖片來源:MIT博物館)

因此,“史女士報告”將物理、特別是先進的理論物理概念放到了最重要的位置。令人啼笑皆非是,“史女士報告”令很多人認為,造出原子彈(進而贏得戰爭)的是物理學家。此後的一些報告——比如1946年由美國參議院原子能特別委員會出版的《原子能的基本信息》(Essential Information on Atomic Energy)——借用了很多“史女士報告”的內容,將原子彈描述成理論物理研究的一系列最新成果;報告末尾的一張編年表,更是回溯到公元400年,編排上了古希臘原子學家。報告幾乎沒有提及1939年發現核裂變的那個位於柏林的化學實驗室,留給美國杜邦公司的化學工程師的篇幅就更少了:正是他們在二戰中成功擴大了生產鈈的核反應堆的規模。

陰影揮之不去

從“教學”到“炸彈”,“物理學家的戰爭”內涵的轉變有著十分嚴肅的意義。戰後的50年代,美國參議員約瑟夫·麥卡錫(Joseph McCarthy)搞出了針對共產黨的“紅色恐怖”,物理學家遭到了比其他學術團體更為嚴酷的衝擊。白宮“非美活動委員會”(Un-American Activities Committee)舉行了27場針對被指控的物理學家的聽證會,數量是其他學科的兩倍之多。他們認為,如果原子彈是物理學家制造的,那麼物理學家一定掌握了製造原子彈的特殊機密,因此必須對這個群體的忠誠度進行嚴酷考驗。

與此同時,在冷戰的背景下,“物理學家的戰爭”兩層含義的邊界變得模糊起來。越來越多的大學效仿科南特等人戰時的做法,開始和軍方及國防部門互助。物理學家的研究預算、物理系的入學人數迅速增長,每幾年就能翻一番,比任何其他學科都要快。

戰後的四分之一個世紀裡,美國、英國和蘇聯培養的物理學家比過去所有時候加起來都多。然而在上世紀五六十年代,培養物理學人才的目的發生了轉變。美國的官員不再需要士兵們學習用於戰場的基礎物理知識,而是要建立一隻物理學家的“常備軍”,一旦冷戰升溫,就能立刻投入核武器研發。

1975年,美國陷入越戰的泥潭,很多批評家對物理學與戰爭之間的密切關係表示不滿。大學校園裡的抗議者要求國防部別再插手高等教育。在美國各地的大學裡,物理學實驗室經常遭遇靜坐示威,甚至被燃燒瓶襲擊。

抗議者可以被催淚瓦斯驅散,但一些事實卻變得清晰起來。“物理學家的戰爭”已經極大地改變了國防與高等教育的關係。

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