能夠聆聽何需閱讀

點擊上方藍色標識讓曉書童說給您聽

---

今天要與您聊的話題，是我們地球上最強大的能量。從它被愛因斯坦預言，到被發現，再到美國將其首次變成了毀天滅地的戰爭武器，最後到它的和平使用。在整個過程中有多少值得我們銘記的故事和人物。今天就讓我們聊一聊，這個潘多拉魔盒中有著惡魔般名聲的神奇力量——原子能。

核裂變的發現

先簡單的科普一下，核反應的發現。在宇宙當中，雖然是有無窮多的分子存在，但是構成他們的基本元素也就我們化學元素週期表上的一百多種而已。那在20世紀30年代的時候，我們已知的原子序數最大的元素是92號鈾。學過初中化學就知道，不同元素之間的差異無非就是質子數的多少。那科學家就想了，如果我們用質子去轟擊鈾的原子核，讓質子粘在上面，那我們不就得到了原子數更大的元素，創造出了新的元素了嗎？

德國的兩位科學家邁特納和哈恩，就對著鈾原子反覆做這個試驗，但是原子數怎麼都加不上去。後來邁特納猜想，

或許原子並不是一個堅硬的顆粒，而是像一滴水珠一樣的。在這個過程中水珠會不會被一分為二，成了更小的兩個水珠了呢？

經過觀察果然如此，鈾原子在轟擊之下變成了兩個小得多的原子，56號鋇和36號氪，同時還釋放出了三個中子。按道理來說到這裡就該結束了。但是邁特納在清點生成物的時候發現，新生成的鋇和氪再加上那三個中子，質量比原來的鈾少了那麼一丁點。

而她作為一個嚴謹的科學家，沒有放棄這一點點的細節。他想起了愛因斯坦狹義相對論裡的質能方程E=mc²。通過計算丟失的質量所產生的能量應該為200兆電子伏特。而他的實驗測量結果與這個數字完全吻合，這讓邁特納興奮不已。

愛因斯坦預言了世界上最強大能量的存在，而邁特納找到了它，隨著1939年邁特納論文的發表，世界知道了核裂變的存在。

那麼，再繼續再科普兩句，用一個高速移動的快中字撞擊鈾的原子核之後，釋放出了巨大能量以及三個中子。那如果這三個中子再撞到其他的鈾原子核上，就能再釋放出三倍的能量和9箇中子。

以此類推，這樣的連鎖反應我們稱之為鏈式反應。那他所釋放出來的能量有多大呢？如果我們讓一千克的鈾參與了鏈式反應，而這一千克當中只需要一克的質量轉換成了能量，這些能量相當於1.5萬噸的TNT烈性炸藥所產生的能量，而這就已經是後來投擲到廣島原子彈的當量了。

科學家們的良知和責任感

德國成功的實現了核裂變，這很快就引起了美國科學家的注意，他們對這件事情的反應可以用“震驚”來形容，因為他們明白，這個技術如果用到軍事上，將具有什麼樣的威力。要是戰爭狂人希特勒首先擁有了原子彈會是什麼樣的可怕後果。於是一位叫做西拉德的科學家給當時美國總統羅斯福寫了一封信，想要告訴羅斯福三件事情：1、這種武器一旦研製成功，威力非常可怕；2、德國人正在研究他；3、美國需要一個計劃，搶在德國人之前擁有這個武器。

為了增加這封信的分量，他說服了他的老師，也是曾受到過納粹德國迫害的猶太科學家愛因斯坦，在信上籤上了字。但是在那個年代，除了科學家的一般人是不明白核武器是個什麼樣的存在。

按照常識來講，如果有人宣稱有一種炸彈，臉盆那麼粗，一米來高，威力能夠頂的上當時十幾萬顆同樣大小的常規炸彈，誰會相信呢？所以愛因斯坦就找了一個人來轉交這封信，同時要能說服羅斯福。

這個人叫做亞歷山大.薩克斯，他當時是頗有名氣的經濟學家和銀行家，同時還擔任著羅斯福的經濟顧問。有趣的是薩克斯在歷史上出名的原因，既不是作為羅斯福的經濟顧問，更不是作為銀行家，而是靠愛因斯坦傳遞了這封信。歷史就是這樣的有趣，很多人刻意做的事情它記不住，一些人的偶然之舉卻被載入了史冊。

薩克斯把信拿給羅斯福的同時給他講了個故事：

19世紀的時候，拿破崙領導的法國雖然多次打敗反法聯盟，但是一直都沒有從根本上消除歐洲各國對法國的威脅。拿破崙也知道根源在於英國，他也希望建立一支強大的艦隊消滅英國這個禍根。但是，要挑戰這位海上霸主並非易事。這個時候有一位發明家向拿破崙進言，建議他建造一支蒸汽輪的艦隊，而當時大家的戰艦還都是帆船。拿破崙覺得沒有帆卻能夠快速行進的軍艦簡直是天方夜譚。後來，法國和西班牙的聯合艦隊被英國艦隊打得慘敗，從此拿破崙入侵英國的設想終成泡影。他最終在萊比錫和滑鐵盧兩次戰敗後被迫下野。薩克斯說，如果當年拿破崙採納了蒸汽船的建議，歐洲的歷史或許會被改寫。

說到這裡，羅斯福說：“我是不會成為下一個拿破崙的。”

不久之後，羅斯福下令成立了鈾研究委員會，由著名物理學家費米負責。但這可不是我們都聽說過的曼哈頓計劃的開始，曼哈頓計劃還早著呢。雖然羅斯福說：“我不會成為下一個拿破崙”，但是他只給了費米區區6000美元的經費，要知道後來的曼哈頓計劃可是花了200億。

為什麼這麼不冷不熱呢？因為這還在1939年，雖然9月世界大戰已經爆發，但是羅斯福還想獨善其身，努力避免美國被捲入其中。但是兩年之後，日本襲擊珍珠港，美國立即對日本，繼而是德國和意大利宣戰。這個時候，羅斯福才開始關注核武器的研究進展。

但是研製出核武器，可遠遠不像之前說的在實驗室裡做一次核裂變反應這麼簡單。這可以說一件天大的難事。從理論問題到工程問題，都是沒有人遇到過的，更不用說解決了。雖然鏈式反應的原理簡單，但是如何確保他能反映下去呢？

雖然說一個快中子可以撞開一個鈾原子核，但是原子核的直徑只有原子的萬分之一，中子撞到他的概率就相當於一個盲人往足球場上開了一槍，恰巧打到了一個小拇指粗的杆子的概率。而解決的辦法就是隻有在足球場上插滿杆子。也就是把鈾堆積的足夠多，一箇中子在速度衰減下來之前，如果有機會穿過一萬層的原子，那麼撞擊到的概率就上升到了63%，鏈式反應才能繼續。

那這個堆積得足夠多的質量就叫做臨界質量，但是臨界是多大？不知道，也沒法做試驗，不可能把一堆純鈾堆在那裡，看看堆到多少的時候才會爆炸。所以唯一的辦法就只能計算出來。這個時候，日後被稱為“原子彈之父”的奧本海默登場了，他最初就是來解決這個原子彈中最重要的理論計算問題的。當然了困難遠遠不止這一個，像是核試驗必須的減速劑的大量製造，和大量提純鈾235之類等等的問題。

到這個時候，美國原子彈計劃從倡導到實施，全部都是由科學家們在推動的。他們不懂政治，更不懂軍事，他們只知道要搶在戰爭狂魔希特勒之前擁有這種武器。其中無論是愛因斯坦、費米、西拉得還是奧本海默等等的這些科學家，他們所做的這些事情，完全都是出於科學家的良知和責任感。

曼哈頓計劃

但是要解決種種相當困難的問題，並不是把最優秀的科學家集中在實驗室裡做試驗就能解決的，像是剛才說的減速劑和濃縮鈾的大量製造，都是在考研一個國家的工程和工業水平。當時有句話說：想造出原子彈，除非將美國變成一個巨型工廠。但是別忘了，二戰時候的美國，還真就是一個大工廠，當時連IBM都可以製造機槍，還有什麼不能做的呢？

於是，為了聚集各方面的力量，原子彈的製造被提到了相當的高度，曼哈頓計劃正式成立。並安排了一位搞工程的將軍作為計劃的總負責人。後來事實證明，這個人是真的找對了。他的名字叫做格羅夫斯，當時美國五角大樓就是他督建的。他很快就證明自己除了會搞基建之外，還有非常會識人用人，而且眼光長遠。

當時美國幾乎全部得過諾貝爾物理學獎和化學獎的科學家都已經被集結到了這裡，除了愛因斯坦，因為他當時正在負責彈道軌跡的軍工研究。現在需要委任一位技術總負責人。格羅夫斯選定了剛才提到的，頗具爭議的奧本海默。

奧本海默當時非常年輕，40歲都不到。雖然沒有得過諾貝爾獎，但他是一位公認的天才。精通八國語言，被認為是少有的在物理各個領域都有非凡造詣的人。雖然說從技術上他足以勝任這一職位，但是令人不放心的是他有明顯的社會主義傾向，他很多親戚包括他的前女友都是共產黨員。而曼哈頓計劃在當時可是超級機密，美國很怕這項技術被蘇聯人所掌握。

即便是在總統內閣，也只有陸軍部長和羅斯福本人知道，就連後來的杜魯門都是在接替了總統之後才知道這件事全部情況的。將這樣一個絕密的計劃交給一個政治上不可靠的人，確實有很大風險。但是格羅夫斯力排眾議，任命奧本海默為曼哈頓計劃副主任。

由於不被信任，奧本海默甚至都接觸不到一些機密文件，這讓他非常的痛苦，但他還是選擇了忍受，不斷的忘我工作。他做這一切明顯不是錢，他一輩子的工資都還不如他家裡一副藏畫值錢，從後來的表現來看，他也不是一個追逐名利的人。支持他的信念，就是自己的工作將從希特勒武力下解救無數的生命。他本人是第二代猶太移民，出生在美國。但是他的很多親戚、朋友和同學依然在歐洲受到希特勒和納粹的迫害。

在奧本海默處境艱難的時候，格羅夫斯給予了他充分的信任。格羅夫斯從未懷疑過奧本海默，而且他一直堅信，只有奧本海默才能領導科學家們最終做出原子彈。格羅夫斯深知武器的研製不比一般的科學研究，它不僅要求領導者有實際的設計能力，而且需要對化學、金屬學、武器和工程製造有全面的瞭解。這樣的人除了奧本海默，很難找到第二個。

經常都聽到有人說，我們中國當年可謂是舉全國之力研製兩彈一星。而那時候的美國又何嘗不是如此呢？曼哈頓計劃圈進了很多的大學和研究所，招了進千名科學家和工程師，外加3000名工程兵。甚至還拉進了很多的大公司，包括我們耳熟能詳的貝爾電話公司、標準石油公司和杜邦公司等等。

還有就是造原子彈的燒錢速度超出一般人的想象。格羅夫斯當年的工資每個月600美元。但是他每天都要花掉上百萬美元，還不包括經常性的鉅額花銷。

舉個例子，為了建造分離鈾235用的大型的迴旋加速器，需要大量的銅。但是當時美國已經把幾乎所有的銅都用於軍工了。於是他們想出了一個瘋狂的點子，要採用比銅導電性更好的純銀來做材料。格羅夫斯派了自己助手找到了財政部長貝爾，說明來意，但是用途保密。

貝爾問要多少。得到的答覆是6000噸。不知道貝爾當時聽到這個數字是什麼反應。他用不滿的口氣說：“你說啥？6000噸？年輕人，你要知道我們都是用盎司也就是兩來做單位計算銀子的。”當時美國國庫一共就只有47000噸純銀，而曼哈頓一個計劃就用掉了14700噸。

德國的核武器研究為何失敗

美國如此急迫的推進曼哈頓計劃，是要爭取的希特勒之前掌握原子能武器，那德國那邊的進展如何呢？為了知己知彼，格羅夫斯也在不斷的派情報小組去了解德國人的進展，沒想到即便是到了二戰後期的時候，德國的核計劃還完全停留在探索階段，想要製造出核武器還早著呢。

德國是最早發現核裂變的國家，也是最早開始核計劃的國家，他們有包括海森堡等人在內的世界上最優秀的科學家，在1944年以前他們佔據著歐洲大片領土並且控制著鈾礦在內的大量資源。那麼為什麼他們不僅沒有造出原子彈，而且離這個目標非常遙遠呢？

在書中吳軍給我們的答案是有這麼幾點：

第一、綜合國力的比拼，德國遠不如美國。

我們在前面介紹曼哈頓工程多麼浩大、開銷多麼大就知道了。美國的本土在二戰時沒有受到任何攻擊，而且它本身又是個資源非常豐富的國家。它的戰時機器一旦被動員起來，潛力超過當時所有國家的想象。

在二戰期間，美國是唯一在太平洋和大西洋戰場同時投入重兵的國家，但是這期間製造和改建了100多艘航空母艦，還製造了32萬架飛機，10萬輛坦克。美國的鋼鐵產量幾乎抵得上世界其他國家的總和，而原油產量超過世界所有其他國家總和的三倍。

在人類第一次研製原子彈時，很多問題的答案都是未知的，比如說怎麼濃縮鈾，用什麼作減速劑。美國的做法是各種可行的方法統統試驗一遍，這實際上就是拿人力、資源和金錢換時間，因此在戰爭期間，只有美國承擔得起研製原子彈這樣龐大的工程。後來在美蘇太空競賽中，美國也是採用類似的方法，通過人力、物力和財力贏得了競賽。

第二、得道多助，失道寡助，缺乏足夠多的專業人士。

美國的曼哈頓計劃，得到了全世界很多科學家的幫助，包括很多從歐洲甚至德國來到美國的科學家。而德國方面，由於納粹對猶太科學家的迫害，大量優秀科學家只得逃離德國甚至歐洲，導致核研究方面人才匱乏。

在希特勒1933年上臺後，這一年包括愛因斯坦在內的共有20名諾貝爾獎獲得者離開德國。到了二戰前夕，有大約四成的大學教授失去了他們的職務，而這些職務大多數卻落到了不學無術的納粹分子手裡。

其中有個例子，在著名物理學家阿諾·索末菲領導下，慕尼黑大學是當時出色的原子研究中心。1935年，索末菲準備退休，他和其他學者都想讓海森堡作為接班人，但是遭到納粹的拒絕，並且最終這個職位交給了一個納粹分子，從而斷送了這個研究中心。

第三、納粹對核研究工作的組織工作不得力。

德國沒有像美國那樣搞一個目標明確、集中管理甚至集中工作的核計劃，而是把任務分配給主管科學家，讓他們各自進行。這些科研小組之間的聯繫也比較少。曼哈頓計劃的總負責人格羅夫斯是一位講究效率的軍人，他從一開始就按照做工程的方式，而不是搞研究的方式管理這個計劃，並最終制造出了核武器，而德國的核研究竟然是靠科學家們的科學愛好和納粹分子們的政治狂熱在開展。

在最高決策者的支持上，德國也遠不如美國，希特勒喜歡大規模殺傷性武器，但是沒有耐心，希望研製的武器六個月就能用於戰場，對於核武器來說這是根本不可能的。

德國在戰爭初期進展順利，認為勝利會馬上到來，於是沒有做好長期戰爭的準備。在戰爭後期，戰事不利，又希望能靠新武器扭轉戰局，但德國的工業卻再也負擔不起反應堆的建造和原子彈的研製任務了。

在二戰期間，原子彈這種人類歷史上最厲害的武器研製在兩個敵對的陣營內獨立進行著，並以德國的失敗和美國的成功而告終。這對德國的科學家們來說可能是一個恥辱，但對於整個世界來說，則是一大幸事。

使用核武器的道德難題

到了1945年7月16日這一天，潘多拉的盒子終於被打開了。5點29分，世界上第一顆原子彈在墨西哥沙漠中被引爆。剎那間，黎明的天空閃亮無比，在場的人們說“比一千顆太陽還要亮”日後這句話也成為了曼哈頓計劃傳記的標題。所有人共同的感觸是它爆炸時的威力超乎了想象。奧本海默當時說：“我們放出了死神，我們都成**養的了”。

科學家們知道這種武器的威力可以毀滅人類自身，他們對原子彈的態度來了個一百八十度大轉彎，建議美國政府不要使用這種武器，當時倡導原子彈計劃的科學家們成為了堅決反對使用他的人。

但是政治家和軍人們的心思卻不同。後來的事情大家都知道了，兩顆個原子彈在日本的廣島和長崎爆炸，爆炸的慘象我就不必描述了。與此同時，日本在中國東北的幾十萬關東軍，也被前蘇聯的百萬鐵甲軍碾成了齏粉，迫於各方壓力，日本天皇決定無條件投降。日本在這次戰爭中給全世界很多國家帶來了無窮的災難，最後也使廣島和長崎遭受了可怕的原子彈襲擊。

對於當時是否應該使用原子彈，從一開始就有爭議。科學家們的態度就不用講了，即使是歷史上被日本侵略的一些國家，日後因為意識形態的影響，都一度譴責美國使用核武器。今天，當第二次世界大戰日漸久遠，而被侵略國家經歷過二戰痛苦的當事人漸漸死去的時候，輿論更加傾向於美國在二戰末期不應該使用原子彈。

全世界對日本原子彈受害者的同情，遠遠超過了對被侵略國家無辜死難的貧民的同情。從1945年到2006年一位叫做蒂貝茨的美國軍人去世之前，不斷有記者問這位當年投下第一顆原子彈的機長是否良心有所不安。蒂貝茨每次回答得都很乾脆“使用原子彈的決定是正確的”，“我每天晚上都睡得很好”。我想，如果記者們用這個問題去採訪參加過太平洋上硫磺島之戰的美國老兵們，他們得到的答案會是相同的。

在當時，無論從軍事還是政治上考慮，使用原子彈都是將參戰雙方的死亡人數降到最低的方案。要知道，戰爭每延長一年，中國的軍民就會死亡250萬人，是廣島和長崎死亡人數的15倍左右。

從近代的歷史來看，我們打開潘多拉的盒子確實不是一件好事，核武器從此成了政治家和獨裁者互相訛詐的工具，人類從此生活在恐懼之中。當初科學家們，一直都對原子彈所帶來的災難感到自責。愛因斯然認為倡導研究原子彈是他一生犯下的最大錯誤，而西拉德等一大批物理學家乾脆放棄了物理轉而去研究生物學去了，這還直接導致了生物學的快速進步。

但是，原子能本身他是客觀存在的，而利用它造福人類還是毀滅人類，這完全就是看我們人類自己。

核能的和平使用

愛因斯坦他們其實是為我們找到了迄今為止能夠實現的最清潔、最便宜和最安全的能源。今天在很多人眼裡，核能是很危險、有輻射而且很昂貴的。但是我們只要理性的看看數據你就知道真相到底如何了。

從1950年世界上第一個核電站投產，至今總共有670個核反應堆在使用。目前為止一共出過三次大的核事故，分別是美國的三哩島核電站，前蘇聯的切爾諾貝利核電站和日本的福島核電站。

三次核電站事故一共有56人死亡，兩人失蹤。今後可能有大約4000人受到輻射傷害而最終死亡。這些死亡人員和受到輻射人員均是在切爾諾貝利電站事故造成的，原因是當初那個核反應堆根本就沒有安裝安全殼，這在其他地方核反應堆的建造中是根本不允許的。

那即便是幾十年之後傷亡人數達到數千人，也遠遠比煤礦礦難死傷的人數要少得多得多。就單以2006一年我國礦難死亡的官方數據，就有4749人遇難。在說水電，水電站建設的死亡人數我們無法得知，但是水電站都是建設在條件惡劣的山區，工程死亡的人數都是超出一般人的想象的。更何況一旦水庫決堤，後果更是不堪設想。1975年我國河南駐馬店地區水庫決堤，一次就造成了十幾萬人的死亡。這些數字攤開一比較，核能已經是相當的安全了。

之所以這麼多人談核變色，主要原因是對核輻射和核電站缺乏瞭解。人類的天性是對偶發性大範圍的災難比經常性的小規模災難更害怕。比如很多人怕坐飛機，而選擇其實安全性比飛機要差很多的汽車。由於廣島和長崎原子彈造成了巨大的傷亡，切爾諾貝利核電站事故造成了對環境長期的破壞，因此很多人對核能產生了恐懼。畢竟大部分人的判斷是依據感性上的認識而非統計數據。

在人類文明史上，民眾對於新發明的恐懼並非第一次。在遠古時代，火的發明和使用是人類進化的轉折點。人類因此可以取暖，加工食物，更重要的是有了對付野獸的“超級武器”。但是，從人類早期，直到今天，火帶來的災難並不少。一個村落、一個城市因為人為疏忽引起的大火而焚燬，這種事例數不勝數，可要比核事故可怕得多。但是人類並沒有因此而放棄使用火，雖然在很長的時間裡人類對火都很恐懼。

一百多年前，人們對電的恐懼絲毫不亞於今天人們對核能的恐懼。那時候人們對電的瞭解也不多，甚至沒完全弄清楚什麼東西會導電，什麼東西絕緣性能好，也不知道電線的絕緣層會老化，因此經常出現火災和人畜被電的事故。

可是，人類依然沒有因為恐懼而放棄使用電，反而是越用越廣。相信隨著人們對核電愈加了解後，恐懼心理會漸漸消除。另外說到環保和成本，我們用數據對比一下火電、風電和太陽能發電都是核電的成本和清潔性最好。

核能本身是雙刃劍，既能毀滅世界，也能造福人類，潘多拉盒子裡的魔鬼不在於核能本身，而藏在人類自己身上。愛因斯坦等人如果活到了今天，他們或許不會再有任何罪惡感，而是慶幸自己的發現。

因為當全球正在為大量使用傳統的化石燃料而造成了嚴重的汙染和氣候變化時，幸好有他們發現了核能，我們才有了可以全面替代傳統能源的新能源。再過幾十年，等人類回首再看待原子能時，可能會覺得今天對核的恐懼是多麼的可笑，就如同現在人們會覺得19世紀末對電的恐懼非常可笑一樣。通過和平利用原子能，人類會把文明進一步向前推進。愛因斯坦、邁特納、哈恩、玻爾和費米等科學家給人類帶來的是新時代的火種。

原子能的發現和使用再次證明一個真理，也是《文明之光》這本書的核心觀點，人類文明的推進靠的是這些在不同層面上創造文明的人，而不是那些發動戰爭的人。