盗取太阳 ― 原子之门开启的那一天
1938年冬,柏林的实验室里,一个铀原子裂成了两半。哈恩与斯特拉斯曼所观察到的,以及流亡中的迈特纳与弗里施所看穿的,正是让群星闪耀的那股力量的真面目。循着爱因斯坦的信、E=mc²,以及科学家们心中升起的预感,这是核世纪揭幕的故事。
2026年6月13日
我们仰望的太阳,为何能持续燃烧数十亿年之久?它既不烧柴也不用油,却照亮地球,放出哺育生命的浩瀚热量——人们认为,这秘密在于:当太阳中心的原子核相互结合时,极微小的质量便化作了极其巨大的能量。让群星闪耀的,正是沉睡于原子深处的一股力量。
曾有一个时代,地上的人类开始伸手去触碰那股力量。二十世纪前半叶,欧洲的一间实验室里诞生了一项发现,科学家们终将察觉:自己或许正想把群星之火引到地上来。这是一个开端的故事——人类就此知晓了「盗取太阳」之术的开端。
- 1905
爱因斯坦发表论文,其中包含表明质量与能量等价的关系式 E=mc²。
- 1938
柏林的哈恩与斯特拉斯曼确认,以中子轰击铀会产生钡。
- 1939
流亡中的迈特纳与弗里施将这一现象解释为原子核裂开的反应,据说并将其命名为核裂变。
- 1939
据传,一封由爱因斯坦签名的书信被送出,收信人为罗斯福总统。
- 1942
据说费米等人在芝加哥大学首次实现了受控的核裂变链式反应。
一篇论文所暗示的巨大力量
故事遥远的起点,要追溯到1905年。这一年,在瑞士专利局任职的无名青年爱因斯坦,发表了好几篇论文。据说,其中一篇里写下了一个日后撼动世界的关系式。质量与能量,本质上是同一事物的不同样貌,彼此可以相互转化——这便是 E=mc²,如今人人都至少见过一次的那个式子。
这个式子所昭示的,是这样一个事实:极微小的一点质量,能够化作以光速的平方这一惊人数字相乘而得的能量。在道理上,若一粒米大小的质量全部转化为能量,便会产生无法想象的热与光。然而在当时,这终究只是纸上的事。沉睡在原子之中的那股力量,究竟该如何取出?通往它的入口,还没有任何人看得见。
在此后的数十年间,物理学家们一点点解开了原子的结构。原子的中心有一个又小又重的「核」,里头塞着一股来历不明的力量。后来,当名为中子的粒子被发现,科学家们便把它像子弹一样射向原子核,开始探查会发生什么。在那扇通往群星之火的门前,人类正一步步逼近。
1938年,铀裂开的那个冬天
舞台转到了第二次世界大战前夜的柏林。在威廉皇帝化学研究所,化学家奥托·哈恩与弗里茨·斯特拉斯曼,反复进行着以中子轰击铀的实验。1938年岁末,两人撞上了一个奇怪的结果。在铀被中子照射之后留下的物质当中,竟生成了钡——一种远比铀轻得多的元素。
这在当时的常识里是无从解释的事。被中子击中,原子核理应只是稍微变重,至多略有缺损。可它却化成了大约只有一半重的元素。即便是以化学家的精确完成了实验的哈恩,也无法立刻说明究竟发生了什么。他把这个费解的结果,写信寄给了一位昔日的共同研究者。
那位收信人,正是莉泽·迈特纳。她是与哈恩长年合作研究的奥地利出身物理学家,因是犹太裔,在纳粹政权下被逐出德国,此时正流亡于瑞典。收到信的迈特纳,据传与同为物理学家的外甥奥托·弗里施一道,一边在雪中行走,一边谈论这个谜题。而两人得出了一个大胆的答案。铀的原子核,受中子轰击,裂成了两半——。
迈特纳与弗里施注意到,把裂开后碎片的质量加在一起,总和竟比原本的铀略轻了一些。那消失的质量,去了哪里?他们脑中想必掠过了那个 E=mc²。失去的质量,已化作了巨大的能量——纸上的式子,与实验室里的现实,在此合而为一。让群星闪耀的原理,确确实实地,在地上一只小小的容器之中发生了。
科学家们心中升起的两种预感
核裂变的消息,在战争的脚步声日益逼近之际,以惊人的速度在世界各地的物理学家之间传开。许多科学家几乎同时预感到了两件事。其一,是一种近乎希望的展望:倘若铀裂开之时,也有新的中子飞出,那它便会去裂开下一个铀,再裂开下一个——借由链式反应,或许能一举取出能量。
其二,则是更为阴暗的预感。若把那股力量在一瞬间释放出来,便可能成为一种前所未有的破坏性武器。而恰恰,最先确认核裂变的,正是希特勒政权下德国的研究所。身在流亡地美国的科学家们,心中升起了深深的恐惧:纳粹德国会不会抢先一步,把这股力量打造成武器。
把这份不安付诸行动的,是匈牙利出身的物理学家莱奥·西拉德等人。他们向世界上最负盛名的科学家爱因斯坦寻求协助。据传,1939年,一封由爱因斯坦签名的书信,被送往了美国的罗斯福总统。据说信中写道:利用铀制成的、威力极其强大的新型炸弹有可能成为现实,而德国存在抢先一步的危险。
关于这封信是否真的成了推动力之一,众说纷纭;但美国终究还是着手了围绕铀的正式研究。据说,1942年12月,恩里科·费米等人在芝加哥大学一处看台之下搭建的装置中,史上首次成功引发了受控的链式反应。原子之火,如今已成了人类之手能够点燃、并能维系之物。
就这样,在实验室之中,人类握住了一片太阳之火。然而那火,并未被当作和平的灯火,而是在一个庞大国家的意志之下,被培育成了截然不同的样貌。在荒凉的沙漠高地上,一座秘密的城镇将被建起,从世界各地汇聚而来的头脑,将朝着唯一的目的开始奔跑。在原子之门的那一头所窥见的那股惊人力量,终于,开始勾勒出武器的轮廓。
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