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1 # 立志成蟲
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2 # Prussia
早在1939年二戰爆發前夕,納粹德國就開始尋求研製大規模毀滅性武器。於是組織了世界上頂尖的科學家,包括海森堡這位量子物理學的主要創始人,還有一支由龐大的諾貝爾獎得主組成的專家團隊開始研製原子彈。而美國1942年6月才開始啟動曼哈頓計劃,研究團隊陣容十分強大。而德國以奧本海默為首的一大批世界級的優秀物理學家,同樣也是陣容強大,但是最終結果卻是大相徑庭:1945年美國就研製出並試爆成功了原子彈,而德國直到投降都沒能成功。很多人都說是德國沒錢,沒資源。雖然美國研製原子彈花費巨資20億美元,相當於現在5000億美元的購買了,可以說是用錢砸出來的。但是,當時德國的原子彈經費投入並不比美國少,德國當時是世界第二大經濟強國,而且還侵佔了除英國外的幾乎整個歐洲,透過掠奪也聚集了巨大的財富。
那麼問題究竟出在哪呢?其實這主要還是海森堡的原因,這位量子物理學的主要創始人和著名的諾貝爾獎得主:由於在計算原子彈相關成分時,不慎居然將關鍵因素的鈾235的重量算錯。而當時海森堡團隊的計算結果是,一顆原子彈鈾235至少好幾噸,按照當時世界範圍內的工業技術,無論如何不能生產幾噸的鈾235,也就是說,這個原子彈因為鈾235的難以提煉而無法造成。因此,海森堡在1942年6月專門寫了一個報告給德國納粹領導層,說明了這個情況。並且下了結論,說這個無論原子彈無論如何也完不成,而且當時納粹德國已經開始焦頭爛額,沒有時間也沒有財力去支援一個看不到希望的計劃。因此開始直接放棄原子彈研究,轉而研究其他的殺傷性武器。最後,德國政府給了海森堡35萬馬克,讓他對核物理學理論繼續研究下去。而當1945年,美國試爆成功第一顆原子彈時,海森堡等人直接傻眼了:在他們看來,似乎可望而不可及的原子彈竟然在美華人手裡成功了,再看下原子彈成分,才知道鈾235只需要幾公斤,看到此,再重新計算一遍自己的公式,發現原來是自己算錯了。也是得益於這位大科學家計算錯誤,否則真的是人類浩劫啊!而導致納粹德國原子彈計劃破產的原因,其實還有另一個不容忽視、不可忽略的真實的歷史故事。據一九六五年英國拍攝的二戰影片《雪地英雄》,這部記述二戰後期的一九四四年二月,盟軍突擊隊與挪威反納粹抵抗力量聯手合作,一舉摧毀納粹德國設在挪威的重水工廠的歷史故事。
二戰爆發後不久,納粹德國的原子彈計劃便正式啟動。1942年9月,納粹德國的著名科學家韋爾納-海森堡在萊比錫收到了從挪威維莫克化工廠運來的重水。負責美國原子彈研究計劃的格羅夫斯將軍很快就得到這一資訊,並透過艾森豪威爾將軍將此資訊轉報給了英國。英國方面獲知後遂決定迅速摧毀這些重水儲藏罐,但由於該重水工廠位於山區,無法實施有效的飛機轟炸,所以決定組建一支由挪威籍英華人組成的突擊隊,由他們負責直接炸燬重水儲藏罐。雖然幾度遇險,但是突擊隊最終還是成功炸燬了重水儲藏罐,摧毀了德軍的450公斤重水。但是令英國吃驚的是,德軍在短短几個月內即修復了工廠設施,並重新開始了重水的生產。在英國數次轟炸的威脅下,德軍決定把剩餘重水運回國內安全區域,加速生產原子彈。為了不讓德軍轉移重水的計劃得逞,留在挪威的5名突擊隊員再次擔任起了破壞並切斷德軍重水供應的使命,艾因納爾接到特種作戰司令部的命令後,也立即投入行動。經過多渠道的打探,他了解到有一批相當於6個月產量的重水將於1944年2月從維莫克化工廠運到德國。他立即電告倫敦,請求借此機會襲擊德國的重水運輸線,而不必再進行破壞工廠的行動。 艾因納爾的請求很快便得到了賓格斯的批准,賓格斯還下令由艾因納爾負責具體籌劃。艾因納爾與潛伏下來的一名叫本澤的突擊隊員取得了聯絡,在仔細研究了襲擊方案後,他們二人開始了炸船的準備工作。本澤利用偽造的證件,冒充維莫克化工廠的僱員,乘坐用於裝載運輸重水的“海多羅”號渡輪在廷斯賈克湖上走了一次。“海多羅”號是一艘用螺旋槳推動的老式輪船,開船後大約30分鐘就進入了深水區。因此,本澤決定在渡輪離岸45分鐘之後,用TNT炸藥把船底炸穿。1944年2月19日23時左右,重水開始從化工廠往火車上搬運裝車,“海多羅”號上的水手己靠岸過夜,德軍衛兵此時還未到達,船上只有挪威方面的守衛人員。本澤和艾因納爾偷偷鑽到了“海多羅”號的底艙,本澤讓艾因納爾留在艙口擔任警戒,自己則沿著底艙向船頭摸去。很快,本澤就把炸藥和電雷管設定安裝完畢,並調整設定好引爆裝置的起爆時間,隨後便與艾因納爾一起離開了渡輪。20日10點整,滿載重水暨納粹德國希望的“海多羅”號船收纜起錨開始起航。10時45分,引爆裝置按預設時間準時引爆炸藥。僅僅幾分鐘的時間,納粹德國最後一批珍貴的重水連同製造裝置,以及希特勒妄圖毀滅人類的罪惡企圖一起,永遠的沉入了挪威的廷斯賈克湖湖底。
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3 # 物理思維
納粹德國在二戰初期的氣勢是很盛的,他們佔領了大部分歐洲領土,控制了鈾礦及重水的主要產地。更重要的是擁有海森堡這樣的天才物理學家,及發現核裂變的科學家——哈恩。
從任何角度,納粹德國都佔盡先機,擁有率先造出原子彈這一大殺器的可能性。也正是因為感到這種壓力,齊拉,維格納和泰勒這些科學家才積極推動美國的原子彈研究計劃。
實際上也確實是納粹德國率先開始研究原子彈。緊接著,美國和英國也開始研究。1940年,當時在英國的海森堡的學生派斯計算出來了U235的臨界質量只有1-2磅,這意味著造出一顆原子彈的難度要遠遠低於人們從前的想象。
此後不久的1941年,海森堡及其助手馮·魏扎克在德國正確地推測出可以利用鈽來製造核武器,並且他們隨之就提出了專利申請。值得注意的是,德國的核武器計劃並不是統一管理的,除了海森堡的小組外,德國軍方也有另外一組科學家在研究核武器。
隨著1941年下半年蘇德戰爭的全面展開,德國的工業實力被迅速榨乾,相比於美國,德國的工業實力遠遠不足以支撐一個核計劃。不論是製造鈾彈還是鈽彈都需要極大的經費和材料的投入,哪怕生產10千克的U235或鈽,都需要將近數十億德國馬克的金錢。與之對比一輛虎式坦克的造價只有25-30萬馬克,換句話說一個德國版的曼哈頓計劃將相當於上萬輛虎式坦克,而整個二戰期間德國也只製造了不到2000輛虎式坦克。
換句話說納粹德國在當時的經濟條件下,已經不可能支付得起一個核武器計劃了。此後海森堡等人只獲得了非常有限的支援,主要用於研究反應堆。
二戰時期,德國的一個核武器設計圖從科學的角度,核武器的研發挑戰並不大,1942年,海森堡曾在一次會議上介紹說只要一個菠蘿大小的核武器(鈽彈)就能摧毀一個城市,這說明海森堡對臨界質量的計算並沒有出錯。
而且他對核武器研發的技術難度的估計也是恰當的,他認為如果這個計劃得到最大程度的支援的話,最快只要兩年就能成功。但當時的納粹德國已經不可能支援這麼宏大的計劃了。
與之相反,美國的核武研究方案走的完全是一套豪華套路,曼哈頓計劃優先考慮把原子彈做出來,其次才是少花錢。美國集中了當時能網羅到的幾乎所有精英科學家,同時研究鈾彈和鈽彈,同時使用離心機法,氣體多孔膜擴散法,電磁分離法分離同位素,同時研究石墨和重水反應堆,同時研究槍式和內爆式兩種設計,最後終於在1945年7月16日試爆成功第一顆原子彈。
具有諷刺意味的是,海森堡等德國科學家一直到美國轟炸廣島和長崎之前都自信他們在原子彈研究中是領先的,他們也許很難想象當時美國所具有的工業實力吧。
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4 # 冰狼解說
當時德國並沒有意識到原子彈威力,而且也沒有成功的先例,他們把更多的精力花在了坦克和戰鬥機這些比較實用的武器上。
等後期意識到了,但是由於國力不足已經露出了敗象,而且原子彈需要更多的人力和財力。德國已經堅持不住了。
所以他們沒有造出原子彈
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5 # 兵說
納粹德國確實費了很大的勁,試圖製造出原子彈,以求挽回敗局,但最終因為盟軍的破壞行動而失敗。
1940年,德國不宣而戰,吞併挪威,佔領了維莫克化工廠,並將世界著名原子科學家玻爾的研究機構嚴密控制起來。
圖:科學家玻爾
維莫克化工廠是當時世界上唯一的重水生產中心,重水是製造原子彈的重要材料。玻爾是世界上最權威的原子科學家之一。
這就意味著,本來就在核武器研發領域處於領先地位的德國,優勢更加明顯,很可能先於盟國製造出原子彈。如此一來,英國極可能成為第一個受害者。
為此,英國決定摧毀挪威的維莫克化工廠,炸掉重水,釜底抽薪拖住德國的核發展計劃。
圖:維莫克化工廠
1942年10月24日,英國組織了“飛燕”破襲計劃。4名突擊隊員抵達挪威上空,順利跳傘。11月19日,2架轟炸機各牽引1架載有16名突擊隊員的滑翔機,飛臨挪威。不幸的是,第一架轟炸機因故障迫降損毀,16名突擊隊員8人當場犧牲,另8人剛從殘骸中爬出,就被德軍俘虜,4名因傷勢過重死在德軍醫院,另4名被處決。
第2架滑翔機因牽引的轟炸機撞山被迫著陸,14名倖存者全被德軍俘虜槍決。這也引起德軍高度警惕,立即加強了維莫克化工廠的守備兵力。
1943年2月16日,英國又派一個由6人組成的襲擊小組傘降,與此前倖存的突擊隊員一道進行破襲,於2月27日夜潛入工廠,在重水電解池周圍安裝炸藥,成功實施了爆破。德國苦心經營數年的重水工廠頃刻間陷入癱瘓,450千克極其珍貴的重水也化為烏有。
正是由於“飛燕行動”及其後的一系列破壞活動,讓德國直至戰敗,也沒能造出他們試圖挽回敗局的核彈。
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6 # 孫博士侃歷史
1939年7月,一篇名為《獲取原子核的能量在技術上是否可行?》的文章引發了全世界的關注,其作者是哈恩化學所的物理學家佛魯奇,9月德國軍需部成立了一個代號為“驅動火箭的新能源研究”的“鈾俱樂部”,物理學家海森堡和馮·魏扎克等也被召入這個俱樂部,看起來,在這場科學主導的軍備競賽中,德國領先了。
海森堡
的確,德國不但擁有豐富的高科技人才,還大量擁有核武器製造所必須的鈾礦資源,除了其國內的薩克森鈾礦,他們還攫取了捷克斯洛伐克的瀝青鈾礦,霸佔了比利時1200多噸精選鈾礦石。然而德國最終卻沒能造出原子彈,這是為什麼呢?
首先,希特勒上臺後,德國對猶太人等非日耳曼民族實施種族歧視和迫害,這導致了大量高階人才的外流,僅1933年,就有20位諾貝爾獎獲得者辭職,包括11位物理學家。
其次,德國科學界對近代物理學打壓嚴重,勒納、斯塔克等人從20年代就致力於“日耳曼物理學”的研究和分類,迎和納粹的“日耳曼是最優秀的民族”這類宣傳,這些與納粹高層聯絡密切的科學家見不得近代物理學的蓬勃發展。
再次,以戈林為首的德國軍方高層只注重能有眼前實效的研究,這導致一些稀缺材料、經費等在原子能研究方面的投入都嚴重不足,也制約了研究的進行。
最後,與美國相比,德國對核研究意義的認識嚴重不足,而美國不但自己緊鑼密鼓的推進研究,還破壞德國的進度。比如“曼哈頓計劃”總部曾派出一個諜報小組,在1942年破壞了德國位於挪威的重水工廠,而德國在此後也沒有足夠重視工廠的保護,1944年2月,當他們想將重水工廠搬運回德國國內時,美國的特工們卻將德國重水生產裝置和最後一批重水一起沉入了海底。
德國在挪威的重水工廠
1945年後,德國在戰場上已經走到了盡頭,也無力在進行核研究。就這樣,德國在這場核軍備競賽中,由先進變為落後,始終未能造出原子彈。
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7 # 世界真的很大
早在1939年以前,希特勒就下令儘快造出原子彈。為此,德國成立了專門的“鈾俱樂部”,指定1932年諾貝爾物理學獎獲得者沃納·海森堡,擔任俱樂部負責人之一,專攻原子彈。
海森堡是地道的日耳曼人,但一直同情猶太人,堅持學術和教育對任何人都應該公平,不應摻雜政治和種族因素。1935年,他的博士生導師、慕尼黑大學物理系主任阿諾德·佐默費爾德退休時,誰來接任他,學校和德國教育部之間的爭執持續了幾年。
阿諾德和學校的選擇是海森堡,但教育部認為他有嚴重的親猶太傾向而拒絕。德國物理學界一些重量級科學家、報紙雜誌也對他口誅筆伐,稱他為“隱藏在雅利安人中的猶太人”、“白色猶太人”,這便是二戰前德國科學界著名的“海森堡事件”。
1938年,海森堡的母親找了希姆萊的母親,最後希姆萊分別給教育部、黨衛隊全國總隊長萊因哈德·海德里希寫了信,此一事件才算平息。海森堡的外祖父和希姆萊的父親是好朋友,倆人都是巴伐利亞徒步俱樂部的成員,兩個家庭經常在一起聚會。
但海森堡及其團隊對原子彈的研究卻毫無進展。1942年,關於原子彈,海森堡向希特勒和斯佩爾作了專題彙報,稱造一顆原子彈,需要數噸鈾235,德國無論是人力還是財力,都遠遠不能支撐這樣的研究與生產。希特勒一聽,決定放棄原子彈,研究重點改為核能源。
造原子彈,德國的人力財力都不濟是事實。比如美國的“曼哈頓計劃”,投入資金數十億,參與的科學家超過1.5萬人。而德國,海森堡領導的專職科學家只有70多名,另有40多名兼職研究者,總數不超過120人。帝國為這一專案的撥款,不過200多萬馬克。
但海森堡計算出造一顆原子彈需要幾噸鈾,卻是大錯而特錯。後來,他自己和他的支持者稱,他是故意計算錯誤,以誇大困難,讓德國造不成原子彈。他認為,無論為什麼樣的政權使用,原子彈都是邪惡的,不應該出現在人類世界。
對他們的說法,也有人不以為然,認為海森堡在計算時犯了低階錯誤,並不是有意為之。至今,原因究竟為何,依然是一件無頭公案。
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8 # 海佑講史
德國當時為什麼沒能造出原子彈呢,這事兒說起來,還有點黑色幽默,原因就是當時世界物理學界的權威——海森堡,算錯了一個數學公式,錯誤的得出造一顆原子彈要好幾噸鈾235的結論。以當時世界的工業水平,是怎麼著也提煉不出這麼多鈾235的,所以德軍就直接放棄造原子彈了,真是令人唏噓。
二戰期間,德國四處出擊,把整個歐洲拖入戰火。在德國的閃電戰攻擊下,捷克、波蘭、法國等等歐洲國家相繼淪陷,整個歐洲岌岌可危。但東進的德國在俄國那裡遭受了挫折,戰況開始陷入僵局。
在這種情況下,德軍領導層更加努力地尋求製造大規模殺傷性武器,改變這個窘迫的情況。其中,核武器被視為一個非常有希望的方向。而此時,德國國內也是人才濟濟,大佬級別的物理學家,一雙手都數不過來,海森堡、勞爾、波特、蓋革……
一個研製原子彈的專家團隊很快就建立起來了,團隊領導人就是號稱20世紀最偉大物理學家之一的海森堡。
▲ 海森堡
海森堡團隊迅速投入研發工作,幾個月後,他們給出報告:現階段,要製造原子彈是不可能的。因為根據計算結果,製造一枚原子彈,需要幾噸鈾235,但根據當時世界上的工業提煉水平,是不可能提煉出幾噸鈾235的。既然原料都不能足量製造出來,那麼造成品就是天方夜譚。
海森堡團隊將這個報告,遞交給了納粹德國軍方,軍方看過報告之後,也認為製造原子彈不可能,就轉身把精力投入到了其他武器製造方向。但是軍方,還是給了一點點錢給海森堡團隊,讓他們繼續研究,萬一有一天,工業提煉水平上去了,可以合成幾噸鈾235了,那這原子彈不就造成了嘛。
▲ 鈾礦石
我們知道,世界上第一顆原子彈,是美國研製出來的。德國是從1939年開始著手研發原子彈的,美國在1942年6月份的時候,也推出了一個曼哈頓計劃,開始組織人手研製原子彈。沒想到3年不到的時間,世界上第一顆原子彈就在美國成功爆炸。
這一炸,把海森堡也給炸得目瞪口呆了,這美國佬是如何把原子彈給弄出來的呢?海森堡開始自查,自己到底是哪裡沒做好,這不查不知道,一查他嚇一跳。原來就是當年一個數學公式算錯了,導致鈾235的計量出現了錯誤。造一顆原子彈,根本用不著幾噸鈾235,有幾公斤就夠了。
海森堡是當時物理學界的權威,他給出那個結論的時候,也沒人質疑。包括海森堡自己,對這個計算結果也是深信不疑,卻沒想到自己給德軍挖了個大坑。
▲ 原子彈內部結構
不過,很多人認為,還好海森堡這道數學題算錯了,如果算對了,以當時德國的工業水平和人才力量,是絕對造得出原子彈的,那麼整個二戰的局面,則將是另外一番局面,太可怕了。
也有一些人覺得,這是海森堡故意算錯的,為的就是讓德軍不能擁有原子彈,不然又不知道多少生靈要塗炭。
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9 # 桃花石雜談
納粹德國為什麼沒造出原子彈?這個原因恐怕跟幾個事件有關,一是納粹上臺之後使德國損失了大量頂尖物理學家,二是德國政府和主導專案的科學大家海森堡因為各種原因出現了誤判,三是對手的研發進展極其迅速。那麼具體經過又是如何呢?德國的核武器研發計劃
首先我們可以毫無疑問地說,在1930年代,德國在物理學的幾乎所有領域都處於世界領先地位。比如在最近這幾年網上特別流行的那張包括了許多奠定了現代物理學基礎的科學大拿的“史上最牛合影”裡,其中17位最著名的科學家裡就有5個是德華人,另外還有兩個是在1930年代被德國吞併了的奧地利人,而這7個人可以說在裡面的份量也都是最重的。比如提出了廣義相對論的愛因斯坦,又比如提出了量子力學測不準原理的海森堡以及提出了著名的“薛定諤的貓”試驗的薛定諤等。
(“史上最牛合影”,第一排中間為愛因斯坦,第三排右三為海森堡,右六為薛定諤,他們都是德華人)
所以在1938年12月核裂變被發現之後,德國就立即在第2年4月啟動了被稱為“鈾工程”(Uranverein)的核武器研發專案。雖然這個專案只進行了4個月就因為專案組有3名科學家應徵入伍而中斷,但僅僅一個月之後,專案就再次重啟,而主持這個專案的核心人員之一,就是前文提到的科學巨匠海森堡。
(海森堡堪稱決定了德國核計劃成敗的核心人物)
但這個專案從一開始就沒能把德國全部的相關科學力量給集中起來,因為從1933年希特勒上臺之後,很快開始在包括物理學界在內的德國全國推行種族主義政策,之後許多科學家因其種族背景無法在德國再從事科研活動。希特勒上臺之後很短時間內,就有15名已經贏得諾貝爾將或者其成就已經達到諾貝爾獎級別的德國物理學家和化學家離開德國,移居海外。其中就包括上面合影裡的愛因斯坦和波昂等人。而其中一些人以及他們的學生等尖端人才最終到了美國,甚至直接參與進了美國的核武器研發計劃曼哈頓計劃之中,所以在一定程度上,可以說希特勒的上臺反而促成或者至少是加快了美國核武器的成功研製。
“鈾工程”的各種波折而且德國對“鈾工程”的投入,卻是從一開始就有很大保留。而其中的一個重要原因是,在“鈾工程”中發揮核心作用的海森堡自己並不認為核武器能在短期內研製成功。所以在1939年他向希特勒彙報此事的前景時就說短期內很難成功,而且彙報的方式顯得比較隨意,也就是沒有非常積極地要求希特勒給予支援。而在戰後他在解釋自己這樣做的原因時說,自己當時確實認為成功的可能性接近於零,而在這種情況下如果自己強烈要求希特勒為此投入大量人力物力,但最終卻沒有結果,那麼可能自己的性命都會成問題,所以自己從一開始就擺出了相對有一些保留的態度。
(海森堡1934年會見玻爾,二人在1941年再次會面引發了後人很多遐想)
所以在二戰結束後,曾有觀點認為是海森堡不想讓希特勒獲得核武器,進而贏得二戰,所以才故意態度不積極,而且在研製過程中還有意拖延了進度。這種說法產生的原因之一是海森堡在1941年在哥本哈根會晤了同樣出現在“最牛合影”裡的丹麥科學巨匠玻爾。在會談中他對玻爾說自己不認為研製核武器能取得成功。不過當時海森堡想表達的意思其實是說因為德國不可能研製成功,所以他希望玻爾傳話給美國核計劃的負責人,讓他們也停止研製。同時其實他會面的目的也是想嘗試能否從玻爾那裡探聽到一些美國核計劃的資訊。所以現代的主流觀點認為,海森堡並沒有有意拖延德國核計劃的推進,只是他確實認為這事做不成。
所以德國對這個核計劃從一開始就沒有全力投入。在1942年的最高峰時期,參與研製核武器的科學家也只有70人,其中只有40個把50%以上的工作精力用在了研發核武器之上。而在且也許是因為之前大批科學家移民海外,所以納粹當局對從事核武器研究的科學家似乎始終沒有完全信任,海森堡後來也曾表示在整個計劃期間,自己始終只獲得了有限的信任,所以工作中一直有很多掣肘。
(德國核計劃啟動後,在比利時殖民地剛果設立了提煉鈾的工廠)
所以德國的核計劃從一開始就進展的非常緩慢,而到1942年6月,由海森堡牽頭實施的試驗反應堆專案“鈾機器”(Uranmaschine)毀於一次化學品爆炸。到直到此時,德華人始終沒能實現可控的核鏈式反應,而且也沒有進行鈾濃縮的可靠途徑,同時也沒有提出製作鈽彈的備選方案(長崎原子彈就是鈽彈),因此可以說其3年研發的進展非常有限。而在此時,德國在戰場上被動的局面越來越明顯,對於能立即在戰場上看到效果的資源投入需求也越來越迫切。
所以負責實施這一專案的德國國防軍軍械局此時要求參與“鈾工程”的科學家說明他們預計何時能製造出核武器,而這其實就是軍械局的最後通牒了。但這些科學家的答覆仍然是理論上可以實現,但實踐中需要大量人力物力,所以不認為能在近期實現。隨後軍械局做出決定,繼續實施“鈾工程”,但其負責機構由軍械局改為帝國科研院,而這也就意味著核計劃在德國已經不再是最高優先順序的計劃,德國已經把首要的資源從核武器研發轉向了希特勒本人更為青睞的導彈等能更快見效的研發專案之上。
(位於挪威維默爾克的重水工廠)
所以此後德國的核武器研究進展大幅放緩,許多附屬研究機構也不再從事相關工作。而在此時,還發生了一件雪上加霜的事情。之前海森堡決定採用重水作為核裂變的慢化劑,以實現可控核裂變。但當時德國本土沒能建成重水工廠,德國所控制的唯一一座重水工廠是位於挪威境內。結果在1943年2月28日,挪威重水工廠被挪威抵抗力量的突擊隊破壞,使德國損失了500公斤的重水。雖然此後德華人也修復了部分設施,但此後該工廠又開始頻繁遭到同盟國軍隊轟炸,始終沒能恢復其完整的運轉能力,這也在一定程度上拖慢了德國的核計劃進度。
最後的嘗試不過即使這樣,在二戰的最後幾個月裡,德華人還是進行了核武器研製的最後嘗試。一些記載顯示,當時在德國陸軍的物理學家庫爾特·戴布內爾的帶領下,一群德國科學家最臨近戰爭結束時成功地製造出來了一個“核裝置”。
(帶領一些德國科學家做了最後的“核掙扎”的庫爾特·戴布內爾)
但現在的證據表明,這個核裝置還不夠格被稱為核彈。它只是德國的科學家在最後的絕境裡利用其當時所擁有的所有核材料拼湊出來的一個利用了核原料的武器。這個裝置的原理似乎是用高爆化學炸藥激發核裂變和核聚變反應。有人認為在1945年3月4日,德華人在德國中部城市奧爾德魯夫附近對這個裝置進行了試爆,但因為現代沒人掌握任何直接記錄,因此這一試驗是否成功激發了核反應或是否真的進行了都無法確定。
而至於德國核計劃失敗的原因,似乎海森堡從一開始就不看好研製核武器能夠成功是一個決定因素。而根據有些說法,他之所以這麼沒信心,是因為他在計算核裂變材料的臨界質量時出了錯,認為需要有幾噸重的鈾-235才能製造出原子彈,而實際上這個臨界質量只有15公斤。海森堡對自己的計算結果一直堅信不疑,以至於在他被同盟國俘虜監禁之後,當他們被告知美軍在廣島投下了原子彈時,他和他的一些助手竟然對此嗤之以鼻,認為是美軍看守在騙他。
(1945年4月美英士兵及工作人員拆除位於德國海戈爾洛赫的試驗性核反應堆的場景)
所以德國核計劃的失敗,恐怕也跟德國在核計劃啟動之前就損失了一些尖端人才,沒有類似重量級的科學家能發現海森堡的失誤有關。所以從這個角度,也可以說納粹德國在核計劃方面的失敗在開始之前就已經註定了。 -
10 # 科學有故事
先說結論:直到戰爭結束,德國科學家們始終弄錯了原子彈原理。
今天來給大家講一個同時在科學史和戰爭史上的謎案,那就是:
二戰期間,納粹德國為什麼沒有率先造出原子彈?我先來說大家都知道的史實:1945 年 8 月 6 日和 8 月 9 日,美國在日本的廣島和長崎分別投下了一顆原子彈,原子彈爆炸產生的亮光比 1000 個太陽還明亮,在這種毀滅性武器的威懾下,日本不得不宣佈無條件投降。
美華人研製原子彈的工程就是曼哈頓計劃,這個計劃從 1942 年開始實施,僅僅只用了三年,就在廣島引爆了核彈,而試爆成功的時間就更短了。
其實,德華人早於美華人在 1939 年就開始搞原子彈研製工程了,他們組織起了一個以著名物理學家海森堡為核心的豪華團隊,由將近 100 位科學家組成,實施研製原子彈的計劃,代號叫“鈾俱樂部”。
當時的德國,可謂人才濟濟,全世界最好的物理學家差不多一半都在德國,他們的物理學研究水平遠遠超出其他國家。
我來舉幾個例子說明。
大家知道原子彈的基本原理是利用核裂變反應釋放出來的巨大能量製造炸彈,那這個核裂變誰發現的?德華人奧托·哈恩和他的助手斯特拉斯曼。哈恩 1944 年獲得諾貝爾獎。原子彈的理論基礎是量子力學,而開創量子力學的先驅之一普朗克也是德華人。發現 X 射線的倫琴也是德華人還有勞厄(1914 年諾貝爾物理學獎)玻恩(1954 年諾貝爾物理學獎)蓋革(蓋革計數器的發明者,他進行了 α 散射實驗)、魏扎克、巴格、迪布納、格拉赫、沃茲。但最著名的還是量子力學的奠基人之一、24 歲提出量子力學中著名的矩陣演算法、31 歲獲得諾貝爾物理學獎的海森堡,他後來成為了德國研製原子彈的核心。這個名單繼續往下念,還可以很長很長。
總之,至少在 1933 年之前,物理學研究的世界中心就在德國。而且大家別忘了,德國在二戰開打後很快就佔領了波蘭、丹麥、法國等國家,這些國家也都有很多知名的物理學家,他們大多數都沒來得及逃往國外,就被納粹控制住了,比如發現釙和鐳的居里夫婦就生活在納粹統治下的法國。
可見,當時的德國,人才肯定是不缺。原料就更是不缺了,德國佔領了捷克斯洛伐克後,就控制住了當時全世界最大的鈾礦。
那麼,是希特勒不想搞原子彈的研製嗎?當然也不是,希特勒的嗅覺還是很靈的。雖然他以前是搞藝術的,但對於把最新科學用在軍事上一向是很熱衷。他特地撥了一筆款,委派自己的左膀右臂——黨衛隊的頭子希姆萊——負責原子彈工程。希姆萊找來了海森堡負責理論部分,哈恩負責實驗部分,這二位那也堪稱是黃金組合。
這時候是 1939 年,正是納粹德國如日中天的時候。按理說,在這種天時地利人和的情況下,德華人沒有理由搞不出原子彈啊,可偏偏就沒有。這就奇怪了,我們免不了就要追問為什麼。
二戰結束後,海森堡作為納粹分子被關押在了英國。回到德國後,海森堡在公開場合的說法是這樣的:
“以他為⾸的科學家們已經認識到,原⼦彈會引發激烈的道德爭論,然⽽出於對德意志祖國(並⾮納粹帝國)的熱愛,讓他們⽆從選擇。兩難之下,他們選擇消極怠⼯,⼀拖再拖,刻意向德國軍⽅誇⼤製造原⼦彈的難度,使得這項計劃⼀拖再拖,最終不了了之,這樣既能保全⾃⼰,又不助紂為虐。”
⾔下之意,如果他們⽀持希特勒,希望納粹德國戰勝,⼀⼼⼀意研究原⼦彈,以德國科學家的⽔平,搞出個原⼦彈豈不是分分鐘的事情?然⽽出於道德考慮,他們並沒有全情投入與希特勒合作,所以德國沒有造出原⼦彈。
海森堡的這個說法是否可以採信呢?他到底是一個有著強烈道德正義感的良心科學家,還是一個巧舌如簧的偽君子?這事在科學史和二戰史還有個專門的名詞,叫“海森堡之謎”。很多年以來,有非常多的學術論文、著作、科普書籍乃至是文藝作品都在試圖破解這段歷史公案。
尤其是以海森堡 1941 年隻身前往丹麥首都哥本哈根與他的導師玻爾會面為題材的話劇《哥本哈根》最為出名,它表現的就是這段歷史謎案,在國內外都長演不衰。
還有一本挺出名的科普書,叫《比一千個太陽還亮——原子科學家的故事》,作者是德國的羅伯特·容克。他在這本書中為海森堡做了很多辯護,把海森堡描寫為一個有著良知和正義感的科學家。
而正統歷史書普遍採納的學術觀點是歷史學家馬克·沃克的,他被認為是研究鈾俱樂部的權威學者。他的觀點是:
納粹德國的物理學家清楚地瞭解核武器的製造原理以及核武器的作用,原子彈研製失敗的主要原因是經濟原因。
這也是目前科學史界最普遍的觀點。
但是《環球科學》雜誌 2017 年 8 月號的一篇長文《希特勒為何沒能造出原子彈》質疑了這種普遍的觀點。該文的作者是德國物理學家曼弗雷德·波普,他於1976 – 1987年間領導著玻恩研究院的能源研究部門,在1991 – 2006 年間擔任卡爾斯魯厄研究中心董事長。可以說,從波普的背景來看,是資深的原子能專家,有著科學家的嚴謹和認真,我們來了解一下波普在這篇長文中是如何質疑歷史學家沃克的。
沃克和他的歷史學同事認為,對於原子彈的研製有兩個關鍵性的知識:
第一,必須知道正確的原子彈原理,即用快中子撞擊鈾 235 或鈽 239 的原子核;第二,就是“臨界質量”的計算,即發生鏈式反應需要的最小裂變材料的質量。但是,波普告訴我們,沃克自認為很關鍵的這兩點其實是相當外行的看法。比如,田徑賽場上的跳高運動員,要知道對面橫杆的高度無疑是非常重要的,這一點不否認。但是,如果你認為那就是最重要的事情,可就太天真了,因為,知道高度是一回事,跳不跳得過去卻是另一回事。而這個高度就好像是原子彈研發中的臨界質量,知不知道是一回事,能不能夠得著又是另外一回事。
實際上,核物理學家都知道,臨界質量的計算是原子彈開發當中最簡單的任務之一,知道臨界質量還遠遠沒到能造出原子彈的程度。如果不加控制地把原料聚集在一起,戰後不少實驗室一不留神就幹了這種事情,那麼它們會在自身產生的熱量的作用下立即分解,並不會成為一顆原子彈炸掉。
如今,原子彈的原理和臨界質量早就已經公開,但是這並不意味著製造原子彈就變得很簡單了。有兩個主要原因,
一是獲取可裂變材料的成本非常高昂;另一個原因是讓原子彈大部分物質發生裂變比你以為的要困難得多。可以這麼說,沃克和其他歷史學家都遠遠低估了原子彈研製的難度。
在我們繼續瞭解波普提出的幾項有力證據來說明沃克的錯誤之前,我需要先給大家科普一下原子彈物理學。原子彈的理論基礎是,重原子核在裂變成多個較輕原子核時會釋放出巨大的能量,這個就是著名的質能公式 E=mc2 向我們揭示的自然規律。
用中子撞擊重原子核,就可以針對性地觸發這個過程。對於核裂變的原料,最重要的就是元素週期表上的第 92 號元素——鈾。天然鈾含有兩種同位素,
最主要的成份叫做鈾 238,也就是說它是由 92 個質子和 146 箇中子組成,加起來是 238 個,因此被叫做鈾 238。這種天然的鈾礦含有一種同位素,叫做鈾 235,它比鈾 238 少了 3 箇中子。能夠產生核裂變的就是這種鈾 235。但是鈾 235 的含量僅僅只佔到天然鈾礦的 0.7%。所以,對於核武器來說,必須透過物理過程對鈾 235 進行“濃縮”,通常要把濃度提高到約 93%。
鈾 235 原子核在裂變時,就會釋放出中子,但是這些釋放出來的中子,它們的動能是不同的,有些動能大,有些動能小,其中有一些中子的動能可以達到甚至超過 1 兆電子伏特,這些中子的運動速度相當於光速的 5% 或更高,這些中子就被稱為快中子,它們是引發原子彈中鏈式反應的“子彈”。
每一個鈾原子裂變時,平均釋放出 2.5 個快中子,每個快中子又可以再次撞擊其他原子核。如果可裂變材料的體積超過一個臨界大小,使得大多數快中子在飛出材料之前就能撞上另外一個鈾原子,就可能引發鏈式反應,這個最小體積對應的質量就叫做“臨界質量”。
中子的速度越慢,就越容易撞上其他鈾原子,就好像你過馬路的時候,走得越慢,就越容易被來往的車輛撞上。所以,在核反應堆中,為了控制反應速度,會用到“減速劑”,通常是重水,來降低中子速度,與周圍環境達到熱平衡,這些被降低了速度的中子叫做熱中子。
一部分中子被鈾-238 捕獲,進而產生一種新元素——鈽,它比鈾 235 更容易裂變,並需要更低的臨界質量。鈽作為反應堆的副產品,生產成本也低很多。
但是,原子彈不是核反應堆,它的工作原理與反應堆有著根本的不同。最重要的是,它不能含有減速劑。(敲黑板)
原因在於,原子彈要能成為一顆炸彈,就必須在瞬間達到數百萬攝氏度的高溫,才能產生巨大的能量釋放。但是,當一個核反應堆的溫度高於約 3000°C時,整個反應堆就會變成氣態並開始膨脹;隨著原料密度降低,鏈式反應就會立即中斷。
因此,加熱過程必須在原子明顯分散之前完成。而反應堆中的熱中子無法實現這一點,因為它們的速度已經跟周圍的熱運動一樣了,無法達到在瞬間產生高溫的目的。
因此,鈾 235 衰變成的中子必須在原子彈中直接且不減速地撞擊其他原子核,但核材料隨著高溫膨脹是不可避免的。所以,這個過程不可能讓全部可用核燃料發生裂變。
1 千克鈾 235 含有 10·24(次方) 個原子核。如果每兩個中子引發一次新的裂變,則需要整整 80 代中子,才能讓所有原子核發生裂變,因為10·24(次方) = 2·80(次方)。一個快中子平均要走 17 釐米路程才會引發下一次裂變,這段路程用時 10 納秒。
這樣經過 80 代,差不多一微秒就過去了。在此期間,炸彈已經發生了熱膨脹,但只要有一小部分材料發生裂變,原子彈就會爆炸。在廣島投放的原子彈中,全部的 64 千克鈾 235 只有 1% 發生了裂變。
即使是這麼低的利用效率,也只有在材料聚集達到最接近臨界質量的瞬間用快中子點燃原子彈,才能夠實現引爆。在引爆廣島原子彈時,是以每秒 300 米的速度同時轟擊兩個亞臨界質量核原料,把它們聚集在一起。這種情況下,從實現“首次臨界”到達到最大臨界狀態,中間歷時0.2毫秒。在此期間,由於鈾衰變的中子逃逸到周圍環境,導致過早引爆而影響爆炸效果的機率是1.7%。
研究物理科學史的人必須把人文科學與自然科學這兩種不相容的文化結合起來,把這兩個研究領域的思想全都吃透,才能做到融會貫通。可是,涉及“鈾俱樂部”的重要出版物中,沒有一篇文章是由物理學家撰寫的。在描述“希特勒的原子彈”歷史時,物理定律和科學知識常常被拋到腦後,出現認識錯誤的情況非常普遍,這迫切需要得到糾正。
希特勒為何沒能造出原子彈,這是一段歷史公案。為了尋求答案,早在 1947 年,荷蘭出生的物理學家薩繆爾·高斯密特(Samuel Goudsmit)就出版了第一本有關“鈾俱樂部”的書。他曾是美國陸軍特種部隊“阿爾索斯行動”的科學主管,他的部隊隨前線作戰部隊一起佔領了德國核研究中心,收繳了那裡的檔案和研究資料,並拘捕和盤問了在那裡工作的科學家。由高斯密特收集的關於鈾俱樂部的《秘密報告》此後被封存多年。
第一位能夠對《秘密報告》加以利用的就是歷史學家馬克·沃克,他還參觀了卡爾斯魯厄核研究中心(其前身正是“鈾俱樂部”,美國在 20 世紀 70 年代向該研究中心歸還了“阿爾索斯行動”收繳的檔案材料)。1990年,沃克發表了他的博士論文《鈾機器——德國原子彈的神話與現實》。和其他許多出版物一樣,沃克的論文摘要認為:
納粹德國的物理學家“清楚地瞭解核武器的製造原理以及核武器的作用”,原子彈研製失敗主要是經濟原因。
除此之外,一些當年參加過“鈾俱樂部”的科學家也寫有回憶錄,還有一些美國和德國的物理學家也寫過關於“鈾俱樂部”的簡短文章。直到 2005 年,才有一位德國曆史學家出版了一本這方面的書——萊納·卡爾施(Rainer Karlsch)寫的《希特勒的原子彈》(Hitlers Bombe)。卡爾施比沃克更準確地描述了“鈾俱樂部”的工作。他認為:
在戰爭的最後階段,德國陸軍武器裝備局已經在開發小型戰術核武器並測試了聚變核彈,但這些工作到底有沒有取得成功,並沒有可靠的證據可以證實。
卡爾施相信,德國科學家算出了鈽彈的臨界質量,沃克至少也認為這是有可能的。這一點特別清楚地表明,歷史學家對物理學有多麼不熟悉。德國科學家與盟國物理學家幾乎同時發現,在核反應堆執行期間必定產生一種新的“第94號元素”。
根據玻爾的理論,物理學家認為這個新元素必定比鈾 235 更容易裂變。1941 年,這個新元素在美國得到證實,並被命名為鈽。但直到1946年,德國科學家才知曉這一資訊。在此之前,德國的反應堆實驗也沒有產生第 94 號元素。
這是因為,要把反應堆中產生的鈽收集起來需要一種叫做“迴旋加速器”裝置,它作為重要的核物理裝置,許多國家在 20 世紀 30 年代都製造過。但在德國,直到 1944 年底都沒有這樣的裝置。當時在被佔領的丹麥和法國首都有兩臺非常小的迴旋加速器,德國本來可以予以沒收,拿去做實驗用,不過這樣的嘗試從未發生過。他們對自己假設的“第 94 號元素”的所有屬性完全不瞭解,實在計算不出什麼東西。
那麼,德國到底有沒有弄清楚原子彈的作用原理呢?目前來說,高思密特的那份《秘密報告》依然是最好的第一手資料。在《秘密報告》中指出,
“鈾俱樂部”的科學家們向他們的主管上級彙報工作(即德國陸軍武器裝備局,1942 年後改為向帝國研究委員會彙報),但他們也在“鈾俱樂部”內部留存報告副本。這些副本是用打字機一個一個字元打出來的,插圖和公式由作者手工繪製。但令人驚訝的是,在這些報告中,只有很少的檔案材料涉及原子彈。
海森堡在 1939 年 12 月才寫了第一篇關於核能的稿件,在摘要中只有一句話涉及原子彈:
濃縮的鈾 235,不僅能製造非常緊湊的反應堆,也是生產爆炸力超過常規爆炸材料幾個數量級的炸藥的唯一材料。
他起初估計,這樣的反應堆炸彈至少需要幾千克鈾 235,或許需要生產近乎純的鈾 235,這是一項“過於龐大的開支”,因為當時只能在微克級別上分離同位素。製造反應堆炸彈或許可能,但可望而不可及。在報告的正文部分,海森堡對這種炸彈進行了詳細描述。
不過,他給出的中子能量比實際需要的快中子的能量小了 1 萬倍。高斯密特、伯恩斯坦、羅斯和卡爾施等人都注意到了這一點,認為這種炸彈不會比傳統炸彈威力大。而沃克與此相反,他從海森堡的摘要中單單選了剛才幾句話引用,聽起來就好像海森堡已經知道了原子彈的原理。
另外,我們還注意到,海森堡的博士生保羅·米勒(Paul Müller)其實對核爆炸的物理引數做過計算。透過使用相對較慢的中子,他確定了鈾 235 的濃度必須達到接近 70%左右才能產生核爆炸,而且需要大量使用減速劑。
第一個結果接近正確。遺憾的是,第二個結果卻完全錯了,因為減速劑是原子彈的毒藥。但奇怪的是,沃克卻沒有理會米勒的報告,這是唯一一個專門涉及核炸彈的報告。另外還有一個重要的證據可以說明海森堡的團隊犯了錯誤。
海森堡還有另外一位重要的助手維爾茨,在他寫的一封信中,維爾茨描述了一個大小為 1 平方米、厚度為幾毫米的鈾 235 薄板,兩邊被減速劑包圍。維爾茨形容它可以成為幾乎取之不盡的熱源,也可以造成極具威力的爆炸。這說明,當時至少維爾茨認為,反應堆和原子彈不僅要按照同樣的原理工作,而且要有相同的形式,這顯然錯得離譜。卡爾施 1990 年在莫斯科的一個檔案館裡找到了這封信,但是沃克卻沒有考慮這封信。
還有一個錯誤尤為深遠地影響了這個歷史謎團。
德國陸軍武器裝備局在 1942 年編寫了一份關於已取得成果的詳細報告,在這份報告中有一句至關重要的話:
就爆炸而言,必須讓 10 - 100 千克的鈾 235 或第 94 號元素聚集到一處。
這與美國當時提出的“2 - 100 千克”驚人的一致。但遺憾的是,沃克只是一個歷史學家,他不是一個物理學家,所以,他僅僅只注意到了這一句話,卻沒有仔細看整份報告的詳細內容。
其實,詳細報告中的物理學闡述卻明顯地證實了:
德國科學家關於原子彈作用原理的想法仍是錯誤的。在目錄中,原子彈只是作為反應堆的特例再次被列出來而已。在正文中,只有兩個對反應堆很重要的過程被視為生成中子的過程,而且沒有提到用快中子撞擊鈾 235。關於原子彈的陳述僅僅是基於海森堡和米勒在1939 - 1940年的工作。這些事實表明,德國科學家還沒認識到原子彈只能用快中子來引爆這一事實,但這個明顯的證據一直被所有人忽視。
由於《秘密報告》基本不對外開放,使得許多作者都只好依賴沃克的解釋。超過四分之一世紀以來,沃克在解釋中引用的德國陸軍武器裝備局的報告內容,被認為是德國科學傢俱備正確的原子彈知識的證據。令人驚訝的是,沃克的錯誤一直未被發現。只要稍微瞭解核技術,就不難理解在這份報告中 10 - 100 千克這個範圍的含義。這個數值範圍是用來描述含有減速劑的高濃縮鈾 235 反應堆的,並不是指引爆原子彈的臨界質量。
如果在這個範圍內就會爆炸,那麼現在全世界已建成的約 150 座供研究使用的反應堆,它們的燃料平均就含有 10 千克高濃縮鈾 235,在更高功率的反應堆中甚至含有超過 50 千克高濃縮鈾 235,那麼,它們豈不是會像原子彈那樣發生爆炸嗎?顯然沒有。
所以說,德國物理學家計算的是反應堆的臨界質量。他們之所以能做到這一點,是因為他們已經勾勒了一個相關理論,並且知道有效碰撞截面。但他們認為,用高濃縮鈾可讓這種反應堆變成原子彈。這種認識距離真正的原子彈爆炸原理還差了很大一截。
我上面這段分析也可以用來解釋戰後一直流傳但未經證實的說法,即二戰期間海森堡曾講過 50 千克的臨界質量。據說他在一次會議上,將炸彈的大小與菠蘿進行了比較,菠蘿大小的一塊鈾相當於 25 千克左右,當時德國國防部長阿爾伯特·斯佩爾(Albert Speer)也在場。這些資料與德國陸軍武器裝備局的報告中提到的資料範圍相符。其實,這是一種資料巧合,海森堡談到的臨界質量依然是針對反應堆安全性的。
另外,在 1942 年 2 月的會議上,海森堡用一幅示意圖,介紹了天然鈾和純鈾 235 的裂變反應過程。在這幅圖中,海森堡頭一次沒有用減速劑。海森堡似乎找到了正確的原子彈原理,但可惜的是文中並沒有提到快中子裂變。戰後,海森堡聲稱他一直都知道,原子彈只有用快中子才有可能製造出來。然而,直到戰爭結束,他也從未提起這個新的見解,也從未承認他的反應堆炸彈有錯。沃克高估了這幅示意圖,試圖用它來證明德國科學家掌握了正確的原子彈原理。
其實海森堡還沒有達到目標,只是終於到達了原子彈物理學的起點(美國在 1940 年初就已經達到了),但他沒有再向前邁出一步。
就連鈾計劃的最後一位負責人瓦爾特·格拉赫(Walter Gerlach)也不知道海森堡的新想法,他在 1944 年 11 月寫的一封信可證實這一點。在信中,針對有人指責鈾俱樂部對可由火箭運載的小型原子彈上所做的工作太少時,格拉赫說:
可惜,中子的“風暴式增殖”只有使用數噸鈾和減速劑才能實現。
高斯密特在 1947 年公開了這封信的影印件,證明了直到戰爭結束,德國科學家始終弄錯了原子彈原理。但沃克卻聲稱格拉赫已經描述了反應堆實驗。不僅從這封信的語境來看,就算從原子彈的角度來看,這樣的說法也很荒謬:
反應堆實驗在“風暴式增殖”之後,中子就所剩無幾了。
在對這些檔案材料進行分析後,高斯密特在 1947 年得出了結論,認為德國科學家沒能理解反應堆和原子彈之間的區別。高斯密特之所以會做出這個評估,是因為他是一名核物理學家,在戰前就與海森堡認識,能講一口流利的德語。他與德華人的關係在戰後變得很沉重,因為他的父母在奧斯威辛集中營被殺害。高斯密特很熟悉他收集的檔案材料,能夠從專業角度評估它們。他還親自察看了許多德國實驗室,並對被捕的科學家本人進行了訊問。
講到這裡呢,我們就應該明白德國科學家為何沒有嘗試用迴旋加速器確定快中子的有效碰撞截面了:他們不知道這對原子彈很重要。
那麼就剩下了最後一個問題,海森堡是否真的算出了臨界質量或者像他聲稱的那樣心裡知道但就是不說呢?波普認為海森堡其實是真的不知道臨界質量。
戰後,“鈾俱樂部”的一些最重要的成員從 1945 年 7 月初起,就被拘押在英國蘭德斯茨農莊,達 6 個月之久。這所房子安裝了竊聽器,所有的談話都被錄音。所以,我們如今還能夠看到德國科學家在聽到美國向廣島投放原子彈的訊息後有何反應。
伯恩斯坦對他們討論內容的低水平感到震驚:因為到那時,鈾俱樂部成員仍然不瞭解原子彈。海森堡回答哈恩的問題時,承認自己從未計算出臨界質量,在農莊裡他才補上了這一課。在第一次嘗試中,他犯了嚴重的錯誤,結果算出的臨界質量是 1 噸鈾 235。他甚至還根據半徑簡單計算了鈾球體積,其實他的結果都到了 13 噸。
當時兩位最頂尖的原子彈專家,愛德華·泰勒(Edward Teller,常被稱為氫彈之父)和漢斯·貝特(Hans Bethe,曼哈頓專案的原子彈物理學理論部負責人)從竊聽記錄中得出結論:
海森堡實際上是第一次嘗試計算臨界質量,但他犯了典型的初學者的錯誤。伯恩斯坦相信,如果海森堡是第二次計算臨界質量,是不可能第二次犯這樣的錯誤。竊聽記錄上滿是這些物理學家針對用快中子撞擊鈾 235 所需的有效碰撞截面所做的種種猜測,這證實了他們的無知。
一週後,海森堡召開了一個令人難忘的研討會來談論原子彈物理學。他取得了驚人的進步,正確認識了許多重要問題,包括原子彈的效率問題,雖然仍然有所低估。農莊竊聽記錄有力地支援了檔案材料的分析結果:“鈾俱樂部”成員對核爆炸的作用原理很陌生。
海森堡犯下的初學者的錯誤非常有力的證明了他從未嘗試過計算臨界質量,因為在當時,他已經完全沒有必要演戲了,而且從另一個角度來看,他如果立即就計算出準確的臨界質量反而更能佐證他以前就知道臨界質量。另一方面,他的研討會表明,一週時間足以讓德國科學家對原子彈物理學有一個基本瞭解。這駁斥了海森堡早就知道但故意不說的觀點。
根據這些事實,我們可以得出一個結論:顯然,海森堡在二戰期間沒有認真思考過原子彈物理學,哪怕一個星期也沒有。
讀波普的文章,沒有什麼曲折,從頭到尾就是一個冷峻的科學家在給我們不斷地展示他的思考過程,邏輯、推演還有證據,我讀不出任何感情的東西,我讀到的只有理性的分析。
我知道,儘管這樣的文章非常有說服力,但是很快就會淹沒在時間的長河中,而話劇《哥本哈根》依然還是會繼續演下去。人們喜歡看到一個充滿了戲劇張力的故事,人們也喜歡一個永遠破不了的懸案,人們更喜歡一個謎一樣的海森堡,當然人們也喜歡這個世界還是英雄多一點好。
但是,說實話,對於科學來說,人類的感情真的是多餘的東西,當我們要去探究真相的時候,最好暫時把感情放到一邊,只有這樣,我們才能發現真相。波普是一個德華人,他的研究物件海森堡也是德華人,他有權力選擇不多毀掉一個德國英雄,但是作為科學家的本能,他選擇了放下感情,發現真相。
當我們在中國的傳統文化中取其精華去其糟粕的時候,也最好把民族感情暫時放到一邊,追尋真相不會讓我們變成漢奸、賣國賊的。
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11 # 哨兵ZH
納粹德國是二戰時期最早發現核裂變,也是最早研究把核能用於軍事領域的國家,1938年12月,德國科學家奧托·哈恩和弗裡茨·斯特拉斯曼在無意間發現了核裂變之後,僅僅過了幾個月,即1939年4月,德國便開展了一項名為“鈾俱樂部(Uranverein)”的絕密計劃,而這個“鈾俱樂部”的主要負責人是誰呢?物理學領域的一位大神級人物——海森堡,量子力學的主要創始人,除此之外,這個絕密計劃的成員還包括蓋格、哈恩、庫爾特迪布納等一票著名科學家在內。▲海森堡和他的老師波爾
可以說,當時的德國在人才方面是絕對不缺的,先手上比其他國家更加有優勢,不過呢,一直到二戰結束,德國與真正的原子彈之間都還有著一段很長的距離,實際上就是連門都沒摸到,而不是說距離研發出原子彈僅剩臨門一腳,為什麼這麼說?首先,是德國核計劃的主管海森堡,他直到戰爭結束都沒有真正計算出核材料發生鏈式反應的真正臨界質量,當聽到美國已經給日本來了兩發原子彈之後,他的第一反應還是“這絕對不可能”,哪怕到了1946年1月3日,海森堡等人在英國戈德曼徹斯特的一個農場大廳內被捕後,都仍然沒有意識到自己的計算是錯誤的。
▲挪威的重水工廠
除此之外,海森堡還堅持使用重水而不是石墨來當做慢化劑來控制裂變過程,這個決定使得德國嚴重依賴在挪威的重水工廠,結果當這個重水工廠被盟軍端掉以後,德國的核計劃基本上也就擱淺了。然後,德國核計劃最終失敗的還有一個重要原因就是,德國沒有像美國“曼哈頓計劃”那樣完美的分工和排程能力,德國物理學家Horst Korsching在農場大廳開會時就說過,“美華人有能力進行這種級別的大規模合作,然而,這在德國是不可能實現的,德國想要取得成功,就必須要做到像美國那樣擁有巨大財力和完善的後勤來保障計劃的順利進行,但是德國政府最終認為這“炸彈專案”充滿了不確定性,是一場巨大的賭博,而最終選擇了放棄這個計劃”。▲德國的實驗性反應堆
因此,德國為什麼沒有研發出原子彈?除了海森堡的失誤導致把研究方向帶到溝裡去之外,納粹政府本身也要背一部分責任,後期對猶太人的迫害、把一部分科學家送上戰場,都造成了嚴重的人才流失(逃亡的科學家都跑到美國的“曼哈頓計劃”去了),同時,因為這個“炸彈專案”遲遲看不到結果,而戰況又越來越膠著(德國已經在戰場上開始失利,各種物資越來越緊缺),元首也更傾向於研發那些能立刻用在戰場上的各種軍事裝備,比如導彈、坦克等,在這眾多因素的影響下,最終就導致了德國核計劃的破產。
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看看美國的“曼哈頓”的計劃投入的人力物力財力就知道德國在原子彈的研製投入嚴重不足,甚至沒有這個實力。納粹迫害猶太人,包括愛因斯坦這樣的科學巨匠只能離開德國,很多科研機構被納粹接管,狂熱的納粹法西斯分子是搞不來科學的,光是在科研隊伍這方面德國的專業人才就已嚴重匱乏。留在德國的科學家大多數頭腦清醒,有獨立的思考能力,對納粹的態度是懷疑和反對的,明著不反對納粹,實際上在裝樣子消極怠工,在理論上和圖紙上未必是真的弄不出來。德國本來是最早發現核裂變原理和最早研製原子彈的,在戰爭初期德軍“戰果輝煌”,希特勒認為不需要原子彈也能打贏戰爭,於是就不怎麼重視了,下令只研製6個星期就可以完成設計用於實戰的武器裝備,原子彈投入的科研資金少的可以忽略不計。科學家們就算能在圖紙上把原子彈弄出來,但終究只是理論,製造出能用於實戰的原子彈離不開尖端的工程師和技術工人,可惜大多都派去搞別的武器專案了。到德國敗相已顯,希特勒才重視起來,用於研製原子彈的石墨需要高純度的,又被反納粹人士背地裡換成了摻有雜質的。石墨指望不上,只好用來自挪威的重水,重水工廠又被英軍給炸燬了,從時間上說,納粹德國已經不可能再製造原子彈了