能够聆听何需阅读

点击上方蓝色标识让晓书童说给您听

---

今天要与您聊的话题，是我们地球上最强大的能量。从它被爱因斯坦预言，到被发现，再到美国将其首次变成了毁天灭地的战争武器，最后到它的和平使用。在整个过程中有多少值得我们铭记的故事和人物。今天就让我们聊一聊，这个潘多拉魔盒中有着恶魔般名声的神奇力量——原子能。

核裂变的发现

先简单的科普一下，核反应的发现。在宇宙当中，虽然是有无穷多的分子存在，但是构成他们的基本元素也就我们化学元素周期表上的一百多种而已。那在20世纪30年代的时候，我们已知的原子序数最大的元素是92号铀。学过初中化学就知道，不同元素之间的差异无非就是质子数的多少。那科学家就想了，如果我们用质子去轰击铀的原子核，让质子粘在上面，那我们不就得到了原子数更大的元素，创造出了新的元素了吗？

德国的两位科学家迈特纳和哈恩，就对着铀原子反复做这个试验，但是原子数怎么都加不上去。后来迈特纳猜想，

或许原子并不是一个坚硬的颗粒，而是像一滴水珠一样的。在这个过程中水珠会不会被一分为二，成了更小的两个水珠了呢？

经过观察果然如此，铀原子在轰击之下变成了两个小得多的原子，56号钡和36号氪，同时还释放出了三个中子。按道理来说到这里就该结束了。但是迈特纳在清点生成物的时候发现，新生成的钡和氪再加上那三个中子，质量比原来的铀少了那么一丁点。

而她作为一个严谨的科学家，没有放弃这一点点的细节。他想起了爱因斯坦狭义相对论里的质能方程E=mc²。通过计算丢失的质量所产生的能量应该为200兆电子伏特。而他的实验测量结果与这个数字完全吻合，这让迈特纳兴奋不已。

爱因斯坦预言了世界上最强大能量的存在，而迈特纳找到了它，随着1939年迈特纳论文的发表，世界知道了核裂变的存在。

那么，再继续再科普两句，用一个高速移动的快中字撞击铀的原子核之后，释放出了巨大能量以及三个中子。那如果这三个中子再撞到其他的铀原子核上，就能再释放出三倍的能量和9个中子。

以此类推，这样的连锁反应我们称之为链式反应。那他所释放出来的能量有多大呢？如果我们让一千克的铀参与了链式反应，而这一千克当中只需要一克的质量转换成了能量，这些能量相当于1.5万吨的TNT烈性炸药所产生的能量，而这就已经是后来投掷到广岛原子弹的当量了。

科学家们的良知和责任感

德国成功的实现了核裂变，这很快就引起了美国科学家的注意，他们对这件事情的反应可以用“震惊”来形容，因为他们明白，这个技术如果用到军事上，将具有什么样的威力。要是战争狂人希特勒首先拥有了原子弹会是什么样的可怕后果。于是一位叫做西拉德的科学家给当时美国总统罗斯福写了一封信，想要告诉罗斯福三件事情：1、这种武器一旦研制成功，威力非常可怕；2、德国人正在研究他；3、美国需要一个计划，抢在德国人之前拥有这个武器。

为了增加这封信的分量，他说服了他的老师，也是曾受到过纳粹德国迫害的犹太科学家爱因斯坦，在信上签上了字。但是在那个年代，除了科学家的一般人是不明白核武器是个什么样的存在。

按照常识来讲，如果有人宣称有一种炸弹，脸盆那么粗，一米来高，威力能够顶的上当时十几万颗同样大小的常规炸弹，谁会相信呢？所以爱因斯坦就找了一个人来转交这封信，同时要能说服罗斯福。

这个人叫做亚历山大.萨克斯，他当时是颇有名气的经济学家和银行家，同时还担任着罗斯福的经济顾问。有趣的是萨克斯在历史上出名的原因，既不是作为罗斯福的经济顾问，更不是作为银行家，而是靠爱因斯坦传递了这封信。历史就是这样的有趣，很多人刻意做的事情它记不住，一些人的偶然之举却被载入了史册。

萨克斯把信拿给罗斯福的同时给他讲了个故事：

19世纪的时候，拿破仑领导的法国虽然多次打败反法联盟，但是一直都没有从根本上消除欧洲各国对法国的威胁。拿破仑也知道根源在于英国，他也希望建立一支强大的舰队消灭英国这个祸根。但是，要挑战这位海上霸主并非易事。这个时候有一位发明家向拿破仑进言，建议他建造一支蒸汽轮的舰队，而当时大家的战舰还都是帆船。拿破仑觉得没有帆却能够快速行进的军舰简直是天方夜谭。后来，法国和西班牙的联合舰队被英国舰队打得惨败，从此拿破仑入侵英国的设想终成泡影。他最终在莱比锡和滑铁卢两次战败后被迫下野。萨克斯说，如果当年拿破仑采纳了蒸汽船的建议，欧洲的历史或许会被改写。

说到这里，罗斯福说：“我是不会成为下一个拿破仑的。”

不久之后，罗斯福下令成立了铀研究委员会，由著名物理学家费米负责。但这可不是我们都听说过的曼哈顿计划的开始，曼哈顿计划还早着呢。虽然罗斯福说：“我不会成为下一个拿破仑”，但是他只给了费米区区6000美元的经费，要知道后来的曼哈顿计划可是花了200亿。

为什么这么不冷不热呢？因为这还在1939年，虽然9月世界大战已经爆发，但是罗斯福还想独善其身，努力避免美国被卷入其中。但是两年之后，日本袭击珍珠港，美国立即对日本，继而是德国和意大利宣战。这个时候，罗斯福才开始关注核武器的研究进展。

但是研制出核武器，可远远不像之前说的在实验室里做一次核裂变反应这么简单。这可以说一件天大的难事。从理论问题到工程问题，都是没有人遇到过的，更不用说解决了。虽然链式反应的原理简单，但是如何确保他能反映下去呢？

虽然说一个快中子可以撞开一个铀原子核，但是原子核的直径只有原子的万分之一，中子撞到他的概率就相当于一个盲人往足球场上开了一枪，恰巧打到了一个小拇指粗的杆子的概率。而解决的办法就是只有在足球场上插满杆子。也就是把铀堆积的足够多，一个中子在速度衰减下来之前，如果有机会穿过一万层的原子，那么撞击到的概率就上升到了63%，链式反应才能继续。

那这个堆积得足够多的质量就叫做临界质量，但是临界是多大？不知道，也没法做试验，不可能把一堆纯铀堆在那里，看看堆到多少的时候才会爆炸。所以唯一的办法就只能计算出来。这个时候，日后被称为“原子弹之父”的奥本海默登场了，他最初就是来解决这个原子弹中最重要的理论计算问题的。当然了困难远远不止这一个，像是核试验必须的减速剂的大量制造，和大量提纯铀235之类等等的问题。

到这个时候，美国原子弹计划从倡导到实施，全部都是由科学家们在推动的。他们不懂政治，更不懂军事，他们只知道要抢在战争狂魔希特勒之前拥有这种武器。其中无论是爱因斯坦、费米、西拉得还是奥本海默等等的这些科学家，他们所做的这些事情，完全都是出于科学家的良知和责任感。

曼哈顿计划

但是要解决种种相当困难的问题，并不是把最优秀的科学家集中在实验室里做试验就能解决的，像是刚才说的减速剂和浓缩铀的大量制造，都是在考研一个国家的工程和工业水平。当时有句话说：想造出原子弹，除非将美国变成一个巨型工厂。但是别忘了，二战时候的美国，还真就是一个大工厂，当时连IBM都可以制造机枪，还有什么不能做的呢？

于是，为了聚集各方面的力量，原子弹的制造被提到了相当的高度，曼哈顿计划正式成立。并安排了一位搞工程的将军作为计划的总负责人。后来事实证明，这个人是真的找对了。他的名字叫做格罗夫斯，当时美国五角大楼就是他督建的。他很快就证明自己除了会搞基建之外，还有非常会识人用人，而且眼光长远。

当时美国几乎全部得过诺贝尔物理学奖和化学奖的科学家都已经被集结到了这里，除了爱因斯坦，因为他当时正在负责弹道轨迹的军工研究。现在需要委任一位技术总负责人。格罗夫斯选定了刚才提到的，颇具争议的奥本海默。

奥本海默当时非常年轻，40岁都不到。虽然没有得过诺贝尔奖，但他是一位公认的天才。精通八国语言，被认为是少有的在物理各个领域都有非凡造诣的人。虽然说从技术上他足以胜任这一职位，但是令人不放心的是他有明显的社会主义倾向，他很多亲戚包括他的前女友都是共产党员。而曼哈顿计划在当时可是超级机密，美国很怕这项技术被苏联人所掌握。

即便是在总统内阁，也只有陆军部长和罗斯福本人知道，就连后来的杜鲁门都是在接替了总统之后才知道这件事全部情况的。将这样一个绝密的计划交给一个政治上不可靠的人，确实有很大风险。但是格罗夫斯力排众议，任命奥本海默为曼哈顿计划副主任。

由于不被信任，奥本海默甚至都接触不到一些机密文件，这让他非常的痛苦，但他还是选择了忍受，不断的忘我工作。他做这一切明显不是钱，他一辈子的工资都还不如他家里一副藏画值钱，从后来的表现来看，他也不是一个追逐名利的人。支持他的信念，就是自己的工作将从希特勒武力下解救无数的生命。他本人是第二代犹太移民，出生在美国。但是他的很多亲戚、朋友和同学依然在欧洲受到希特勒和纳粹的迫害。

在奥本海默处境艰难的时候，格罗夫斯给予了他充分的信任。格罗夫斯从未怀疑过奥本海默，而且他一直坚信，只有奥本海默才能领导科学家们最终做出原子弹。格罗夫斯深知武器的研制不比一般的科学研究，它不仅要求领导者有实际的设计能力，而且需要对化学、金属学、武器和工程制造有全面的了解。这样的人除了奥本海默，很难找到第二个。

经常都听到有人说，我们中国当年可谓是举全国之力研制两弹一星。而那时候的美国又何尝不是如此呢？曼哈顿计划圈进了很多的大学和研究所，招了进千名科学家和工程师，外加3000名工程兵。甚至还拉进了很多的大公司，包括我们耳熟能详的贝尔电话公司、标准石油公司和杜邦公司等等。

还有就是造原子弹的烧钱速度超出一般人的想象。格罗夫斯当年的工资每个月600美元。但是他每天都要花掉上百万美元，还不包括经常性的巨额花销。

举个例子，为了建造分离铀235用的大型的回旋加速器，需要大量的铜。但是当时美国已经把几乎所有的铜都用于军工了。于是他们想出了一个疯狂的点子，要采用比铜导电性更好的纯银来做材料。格罗夫斯派了自己助手找到了财政部长贝尔，说明来意，但是用途保密。

贝尔问要多少。得到的答复是6000吨。不知道贝尔当时听到这个数字是什么反应。他用不满的口气说：“你说啥？6000吨？年轻人，你要知道我们都是用盎司也就是两来做单位计算银子的。”当时美国国库一共就只有47000吨纯银，而曼哈顿一个计划就用掉了14700吨。

德国的核武器研究为何失败

美国如此急迫的推进曼哈顿计划，是要争取的希特勒之前掌握原子能武器，那德国那边的进展如何呢？为了知己知彼，格罗夫斯也在不断的派情报小组去了解德国人的进展，没想到即便是到了二战后期的时候，德国的核计划还完全停留在探索阶段，想要制造出核武器还早着呢。

德国是最早发现核裂变的国家，也是最早开始核计划的国家，他们有包括海森堡等人在内的世界上最优秀的科学家，在1944年以前他们占据着欧洲大片领土并且控制着铀矿在内的大量资源。那么为什么他们不仅没有造出原子弹，而且离这个目标非常遥远呢？

在书中吴军给我们的答案是有这么几点：

第一、综合国力的比拼，德国远不如美国。

我们在前面介绍曼哈顿工程多么浩大、开销多么大就知道了。美国的本土在二战时没有受到任何攻击，而且它本身又是个资源非常丰富的国家。它的战时机器一旦被动员起来，潜力超过当时所有国家的想象。

在二战期间，美国是唯一在太平洋和大西洋战场同时投入重兵的国家，但是这期间制造和改建了100多艘航空母舰，还制造了32万架飞机，10万辆坦克。美国的钢铁产量几乎抵得上世界其他国家的总和，而原油产量超过世界所有其他国家总和的三倍。

在人类第一次研制原子弹时，很多问题的答案都是未知的，比如说怎么浓缩铀，用什么作减速剂。美国的做法是各种可行的方法统统试验一遍，这实际上就是拿人力、资源和金钱换时间，因此在战争期间，只有美国承担得起研制原子弹这样庞大的工程。后来在美苏太空竞赛中，美国也是采用类似的方法，通过人力、物力和财力贏得了竞赛。

第二、得道多助，失道寡助，缺乏足够多的专业人士。

美国的曼哈顿计划，得到了全世界很多科学家的帮助，包括很多从欧洲甚至德国来到美国的科学家。而德国方面，由于纳粹对犹太科学家的迫害，大量优秀科学家只得逃离德国甚至欧洲，导致核研究方面人才匮乏。

在希特勒1933年上台后，这一年包括爱因斯坦在内的共有20名诺贝尔奖获得者离开德国。到了二战前夕，有大约四成的大学教授失去了他们的职务，而这些职务大多数却落到了不学无术的纳粹分子手里。

其中有个例子，在著名物理学家阿诺·索末菲领导下，慕尼黑大学是当时出色的原子研究中心。1935年，索末菲准备退休，他和其他学者都想让海森堡作为接班人，但是遭到纳粹的拒绝，并且最终这个职位交给了一个纳粹分子，从而断送了这个研究中心。

第三、纳粹对核研究工作的组织工作不得力。

德国没有像美国那样搞一个目标明确、集中管理甚至集中工作的核计划，而是把任务分配给主管科学家，让他们各自进行。这些科研小组之间的联系也比较少。曼哈顿计划的总负责人格罗夫斯是一位讲究效率的军人，他从一开始就按照做工程的方式，而不是搞研究的方式管理这个计划，并最终制造出了核武器，而德国的核研究竟然是靠科学家们的科学爱好和纳粹分子们的政治狂热在开展。

在最高决策者的支持上，德国也远不如美国，希特勒喜欢大规模杀伤性武器，但是没有耐心，希望研制的武器六个月就能用于战场，对于核武器来说这是根本不可能的。

德国在战争初期进展顺利，认为胜利会马上到来，于是没有做好长期战争的准备。在战争后期，战事不利，又希望能靠新武器扭转战局，但德国的工业却再也负担不起反应堆的建造和原子弹的研制任务了。

在二战期间，原子弹这种人类历史上最厉害的武器研制在两个敌对的阵营内独立进行着，并以德国的失败和美国的成功而告终。这对德国的科学家们来说可能是一个耻辱，但对于整个世界来说，则是一大幸事。

使用核武器的道德难题

到了1945年7月16日这一天，潘多拉的盒子终于被打开了。5点29分，世界上第一颗原子弹在墨西哥沙漠中被引爆。刹那间，黎明的天空闪亮无比，在场的人们说“比一千颗太阳还要亮”日后这句话也成为了曼哈顿计划传记的标题。所有人共同的感触是它爆炸时的威力超乎了想象。奥本海默当时说：“我们放出了死神，我们都成**养的了”。

科学家们知道这种武器的威力可以毁灭人类自身，他们对原子弹的态度来了个一百八十度大转弯，建议美国政府不要使用这种武器，当时倡导原子弹计划的科学家们成为了坚决反对使用他的人。

但是政治家和军人们的心思却不同。后来的事情大家都知道了，两颗个原子弹在日本的广岛和长崎爆炸，爆炸的惨象我就不必描述了。与此同时，日本在中国东北的几十万关东军，也被前苏联的百万铁甲军碾成了齑粉，迫于各方压力，日本天皇决定无条件投降。日本在这次战争中给全世界很多国家带来了无穷的灾难，最后也使广岛和长崎遭受了可怕的原子弹袭击。

对于当时是否应该使用原子弹，从一开始就有争议。科学家们的态度就不用讲了，即使是历史上被日本侵略的一些国家，日后因为意识形态的影响，都一度谴责美国使用核武器。今天，当第二次世界大战日渐久远，而被侵略国家经历过二战痛苦的当事人渐渐死去的时候，舆论更加倾向于美国在二战末期不应该使用原子弹。

全世界对日本原子弹受害者的同情，远远超过了对被侵略国家无辜死难的贫民的同情。从1945年到2006年一位叫做蒂贝茨的美国军人去世之前，不断有记者问这位当年投下第一颗原子弹的机长是否良心有所不安。蒂贝茨每次回答得都很干脆“使用原子弹的决定是正确的”，“我每天晚上都睡得很好”。我想，如果记者们用这个问题去采访参加过太平洋上硫磺岛之战的美国老兵们，他们得到的答案会是相同的。

在当时，无论从军事还是政治上考虑，使用原子弹都是将参战双方的死亡人数降到最低的方案。要知道，战争每延长一年，中国的军民就会死亡250万人，是广岛和长崎死亡人数的15倍左右。

从近代的历史来看，我们打开潘多拉的盒子确实不是一件好事，核武器从此成了政治家和独裁者互相讹诈的工具，人类从此生活在恐惧之中。当初科学家们，一直都对原子弹所带来的灾难感到自责。爱因斯然认为倡导研究原子弹是他一生犯下的最大错误，而西拉德等一大批物理学家干脆放弃了物理转而去研究生物学去了，这还直接导致了生物学的快速进步。

但是，原子能本身他是客观存在的，而利用它造福人类还是毁灭人类，这完全就是看我们人类自己。

核能的和平使用

爱因斯坦他们其实是为我们找到了迄今为止能够实现的最清洁、最便宜和最安全的能源。今天在很多人眼里，核能是很危险、有辐射而且很昂贵的。但是我们只要理性的看看数据你就知道真相到底如何了。

从1950年世界上第一个核电站投产，至今总共有670个核反应堆在使用。目前为止一共出过三次大的核事故，分别是美国的三哩岛核电站，前苏联的切尔诺贝利核电站和日本的福岛核电站。

三次核电站事故一共有56人死亡，两人失踪。今后可能有大约4000人受到辐射伤害而最终死亡。这些死亡人员和受到辐射人员均是在切尔诺贝利电站事故造成的，原因是当初那个核反应堆根本就没有安装安全壳，这在其他地方核反应堆的建造中是根本不允许的。

那即便是几十年之后伤亡人数达到数千人，也远远比煤矿矿难死伤的人数要少得多得多。就单以2006一年我国矿难死亡的官方数据，就有4749人遇难。在说水电，水电站建设的死亡人数我们无法得知，但是水电站都是建设在条件恶劣的山区，工程死亡的人数都是超出一般人的想象的。更何况一旦水库决堤，后果更是不堪设想。1975年我国河南驻马店地区水库决堤，一次就造成了十几万人的死亡。这些数字摊开一比较，核能已经是相当的安全了。

之所以这么多人谈核变色，主要原因是对核辐射和核电站缺乏了解。人类的天性是对偶发性大范围的灾难比经常性的小规模灾难更害怕。比如很多人怕坐飞机，而选择其实安全性比飞机要差很多的汽车。由于广岛和长崎原子弹造成了巨大的伤亡，切尔诺贝利核电站事故造成了对环境长期的破坏，因此很多人对核能产生了恐惧。毕竟大部分人的判断是依据感性上的认识而非统计数据。

在人类文明史上，民众对于新发明的恐惧并非第一次。在远古时代，火的发明和使用是人类进化的转折点。人类因此可以取暖，加工食物，更重要的是有了对付野兽的“超级武器”。但是，从人类早期，直到今天，火带来的灾难并不少。一个村落、一个城市因为人为疏忽引起的大火而焚毁，这种事例数不胜数，可要比核事故可怕得多。但是人类并没有因此而放弃使用火，虽然在很长的时间里人类对火都很恐惧。

一百多年前，人们对电的恐惧丝毫不亚于今天人们对核能的恐惧。那时候人们对电的了解也不多，甚至没完全弄清楚什么东西会导电，什么东西绝缘性能好，也不知道电线的绝缘层会老化，因此经常出现火灾和人畜被电的事故。

可是，人类依然没有因为恐惧而放弃使用电，反而是越用越广。相信随着人们对核电愈加了解后，恐惧心理会渐渐消除。另外说到环保和成本，我们用数据对比一下火电、风电和太阳能发电都是核电的成本和清洁性最好。

核能本身是双刃剑，既能毁灭世界，也能造福人类，潘多拉盒子里的魔鬼不在于核能本身，而藏在人类自己身上。爱因斯坦等人如果活到了今天，他们或许不会再有任何罪恶感，而是庆幸自己的发现。

因为当全球正在为大量使用传统的化石燃料而造成了严重的污染和气候变化时，幸好有他们发现了核能，我们才有了可以全面替代传统能源的新能源。再过几十年，等人类回首再看待原子能时，可能会觉得今天对核的恐惧是多么的可笑，就如同现在人们会觉得19世纪末对电的恐惧非常可笑一样。通过和平利用原子能，人类会把文明进一步向前推进。爱因斯坦、迈特纳、哈恩、玻尔和费米等科学家给人类带来的是新时代的火种。

原子能的发现和使用再次证明一个真理，也是《文明之光》这本书的核心观点，人类文明的推进靠的是这些在不同层面上创造文明的人，而不是那些发动战争的人。