那一天，奥本海默担心他会炸毁整个地球

2023-09-07 00:09

原子弹可能引发大气和海洋中的氢发生核聚变，让地球瞬间变火球——这一骇人景象，曾是曼哈顿计划科学家们的噩梦。

1943 年 7 月，罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）给亚瑟·康普顿（Arthur Compton）打了通电话，说自己正在前往密歇根的路上。当时康普顿正和自己的妻儿在湖边休短假，但奥本海默必须要和康普顿谈一谈，事件的重要性足以让他从新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）一路坐火车赶来。

康普顿是 1927 年诺贝尔物理学奖得主，让他获奖的研究是光与物质的相互作用，这也是曼哈顿计划的关键科学基石之一。第二次世界大战期间，这项后世闻名的秘密计划在洛斯阿拉莫斯悄悄启动，试图赶在德国纳粹之前制造出原子弹。该项目由奥本海默领导，这位烟不离手的神秘的美国理论物理学家的研究范围不但涵盖了从量子力学到核物理、分子物理的方方面面，也为天文学、广义相对论等领域做出了杰出贡献。

太晚了：1965年奥本海默被问道美国是否应该就终止核武器扩散开启与苏联的谈判。在关于奥本海默的电影《美国的普罗米修斯》中，作者凯·伯德（Kai Bird）和马丁·J·谢尔温（Marin J. Sherwin）写道：“奥本海默用力吸了吸自己的烟斗，说：‘晚了20年了，在三位一体试验场引爆之后的第二天就该谈了。’”图片来源：HauptmannSchlaf/Wikimedia Commons

奥本海默达到车站之后，为了防止对话泄密，康普顿载着他驶回湖边小屋。据康普顿后来的讲述，奥本海默解释说洛斯阿拉莫斯的科学家们发现，除了能通过核裂变释放原子能之外，像氢这种非常轻的原子还能通过与其他更重的原子发生核聚变来释放能量。这一过程只有在极高温度下才能发生，但恰恰也是裂变炸弹会产生的效果。如果曼哈顿计划成功了，原子弹是否可能与海水中的氢原子或者大气层中的氮原子发生聚变，引发不可控的聚变链式反应呢？原子弹是否可能将地球上的空气变成不断膨胀的火球呢？

The Official CTBTO Photostream / Wikimedia Commons

面对“终极灾难”的可能性，康普顿后来告诉 1938 年的诺贝尔文学奖得主、美国作家赛珍珠（Pearl Buck），“与其冒险让人类就此谢幕，还不如接受纳粹的奴役。”

然而，由于担心为希特勒效力的德国科学家抢先研发出原子弹，康普顿和奥本海默决定：既然别无他法，就只能继续前进，努力比德国人先造出原子弹。与此同时，他们也试图计算出点燃空气和海洋的风险概率有多大。

赛珍珠 1959 年在《美国周报》（The American Weekly）上的文章《原子弹——世界末日？》（The bomb—the end of the world?）写道，康普顿决定，只有当计算出原子弹毁灭世界的概率低于百万分之三的情况下，曼哈顿计划才能继续。据说，科学家的估算值满足了这个条件，但在 1945 年 7 月第一颗原子弹在美国新墨西哥州沙漠中的三位一体试验场引爆之前，无人敢确定表示这个数值准确无误。这场生死攸关的豪赌催生了极具戏剧性的文章和电影场景。

而现实情况更平淡些。奥本海默似乎很快就摆脱了世界末日的恐惧心理。到最后，他担心的并不是团队在洛斯阿拉莫斯研发的核裂变原子弹会意外引发核聚变，毕竟三年之后，美国向日本广岛和长崎投下的两颗原子弹夺走了至少 15 万人的性命。他担心的是，这种技术之后可能被用来创造出毁灭威力更加可怕的武器。

第一颗原子弹在三位一体试验场起爆。来源： Wikimedia Commons

核武器的出现不可避免，第二次世界大战只不过是这个过程的“加速器”。19 世纪末，科学家们就已经知道一些重元素，尤其是铀元素，能够以辐射的形式释放能量。H·G·威尔士（H.G.Wells）在 1914 年出版的《解放全世界》（The World Set Free）一书中就预言了这种封锁在原子核内部的巨大能量储备可以用来制造摧毁城市的武器，并将其称之为“原子弹”。直到战争爆发之前不久，人们才弄明白这种武器可能的运作方式。1938 年，德国科学家奥托·海恩（Otto Hahn）和弗利茨·斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）在柏林进行研究，他们发现铀原子核发生裂变，会分裂成两个更小的部分，同时释放出巨大能量。最初，海恩和斯特拉斯曼对这一发现很困惑，还是他们的前同事莉泽·迈特纳（Lise Meitner）将这一现象解释为核裂变过程，她自己则因为犹太裔身份而从纳粹德国逃亡至瑞典。

研究原子核物理的科学家们立刻就意识到，如果裂变同位素铀-235 的展开质量足够大（达到临界值），这一过程可能引发自主维持、甚至容易失控的链式反应，一瞬间释放出所有能量。在这样的前景下，1941 年时任美国总统的富兰克林·D·罗斯福（Franklin D. Roosevelt）终被说服，在洛斯阿拉莫斯启动了由奥本海默领导的曼哈顿计划。

在康普顿口中，他与奥本海默在湖边小屋的沉重会面其实略显奇怪，因为康普顿最初表明这次谈话是因为洛斯阿拉莫斯团队发现核聚变所促成的。他似乎想说，认识到核聚变可能用来造原子弹，以及轻原子核能够聚变以释放能量，这些早在几十年前就有人知道了。

20 世纪 20 年代，英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）主张称，氢聚变可能是像太阳这样的恒星能量来源。1932 年，剑桥的马克·奥利芬特（Mark Oliphant）在新西兰人厄内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）的领导下，通过粒子加速器实现了核聚变。1939 年，物理学家汉斯·贝特（Hans Bethe, 1967 年诺奖得主、洛斯阿拉莫斯理论团队的领导人）阐释了太阳内部的主要聚变反应。美籍俄裔物理学界乔治·伽莫夫（George Gamow）和匈牙利移民爱德华·泰勒（Edward Teller）共同发展了这一观点，并在 1940 年出版的《太阳的生与死》（The Birth and Death of the Sun）一书中将其推广开来。

部分参与曼哈顿计划的科学家和工程师。来源：LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY

泰勒也是洛斯阿拉莫斯团队的成员，是他首先提出了由氢（更准确地说，是重氢同位素氘）的热核聚变提供动力制造“超级炸弹”（氢弹）的可能性。而点燃氘燃料中聚变的高温则由裂变炸弹爆炸提供，这让人联想到可能点燃大气层的铀弹。泰勒提出，同位素氮-14（氮是空气的主要成分）的两个原子核与各种其他元素聚合，能够释放出巨大能量。

如果那是真的，这个世界会怎样？“我从一开始就不相信，”1982 年贝特在一场采访中如此说道。如果他处于奥本海默的位置，他确信自己不会跑去密歇根和康普顿讨论这件事。贝特说，他在泰勒的计算中发现了一些不合理的假设条件，这不太可能让聚变过程失控。

泰勒，还有物理学家埃米尔·科诺平斯克（Emil Konopinski）和克罗伊德·马文（Cloyd Marvin）一起，进一步计算了可能性，并得出结论——即使对裂变炸弹可能产生的最高温度做最大估值，也不太可能产生危险。他们在洛斯阿拉莫斯内部传阅了这份编号为“LA-602”的报告，直到 1973 年才被解密。

在赛珍珠 1959 年《美国周报》的文章发表之前，科学家对原子弹将地球变为大火球的担忧鲜为人知。[发表这篇文章的媒体是《星期日报》的副刊，由威廉·兰道夫·赫斯特（William Randolph Hearst）创立，这位毁誉参半的新闻业巨头给奥森·威尔斯（Orson Welles）的电影《公民凯恩》提供了创作灵感。]贝特感觉到没有科学背景的赛珍珠完全误解了康普顿。1975 年，辐射物理学家 H·C·达德利（H.C.Dudley）在《原子科学家通报》（Bulletin of the Atomic Scientists）上发表了一篇危言耸听的文章，里面引用了赛珍珠的文章，而贝特则驳斥说：“一切都是无稽之谈。”事实上，你必须要思考一下赛珍珠的采访内容有多少是真实发生的，因为她引用的许多内容都逐字重复了康普顿 1956 年的自传《原子探索》（Atomic Quest）中关于曼哈顿计划的描述。

尽管赛珍珠在文章中坚称康普顿提出的点燃大气风险概率百万分之三的阈值，但事实并非如此。贝特说：“点燃不是可能性问题，因为根本不可能。”曼哈顿计划的官方史学家、科学哲学家大卫·霍金斯（David Hawkins）在 1947 年的技术史记录中明确表示，计算表明“无论温度多高，经合理计算，能量消耗都会超过聚合产生的能量。”这个过程将以极快的速度耗尽水蒸气，所以“无论是科学证明还是常识，都不可能点燃大气层。”贝特还补充说，不仅空气点不燃，海洋中发生氢的聚变也不可能。

相对于泰勒那颗威力更大的超级炸弹——氢弹，全球大气核聚变的可能性似乎只是一个小问题。再次重申，后面一种情况不可能发生。泰勒满腔热情地推广自己的氢弹概念，但对贝特来说，这是个“可怕的玩意儿”。然而，由于贝特推测德国科学家可能也会得出同样的结论，他决定无论如何也要在研制核裂变炸弹的同时推进氢弹研究。不过直到二战结束，冷战开始，氢弹研究才开始真正展开。1952 年，第一颗代号为“麦克”的氢弹，在太平洋埃内韦塔克环礁的伊鲁吉拉伯岛上引爆，爆炸产生了一个直径将近 5 公里的大火球。

1942 年，以维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）为首的德国物理学家向德国最高司令部提出了制造铀弹的可能，德国军备和战争生产部长阿尔伯特·斯佩尔（Albert Speer）和阿道夫·希特勒（Adolf Hitler）在之后的讨论中也表达了对原子弹失控点燃大气的担忧，尽管这两人对科学问题知之甚少。斯佩尔问海森堡是否确认裂变链式反应不会继续，但并没有得到明确答复。“希特勒显然并不乐于看到自己统治下的地球可能会变成闪闪发光的火球。”斯佩尔在 1970 年出版的《第三帝国内幕》（Inside the Third Reich）一书中如此写道。“但他偶尔也会开玩笑说，科学家们想要揭开天底下所有秘密的强烈冲动可能有朝一日会让他们点燃地球。”然而，德国从未坚定执行原子弹项目的真正原因并非如此，而是因为德国科学家怀疑自己是否有能力及时造出原子弹以左右战争结局。因此，大量精力和资金被投入到 V2 火箭的研发项目中。

如果原子弹最终将人类彻底毁灭，那绝不是因为曼哈顿计划的科学家不小心点燃了大气层，而是因为我们故意把自己拖入了毁灭的境地。这才是让奥本海默真正害怕的地方。尽管一开始他支持代号为“超级”的氢弹计划，但到了 1949 年他转而持反对意见。他认为，如果美国推进这一项目，只会加剧与苏联的军备竞赛。1954年在美国原子能委员会的听证会记录下了他这一不情愿的态度。当时，官方以奥本海默倾向左翼为由，撤销了其安全特权。而当他被追问何时出于道德信念开始抵制氢弹研发时，他回答道：“当我意识到我们会用上自己所拥有的任何武器的时候。”

*译文有部分删减。

原文链接：https://nautil.us/the-day-oppenheimer-feared-he-might-blow-up-the-world-355603/?_sp=921af635-fb58-48d7-9bdf-c7e314c27856.1690256354034

来源：科研圈

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。

来源: qq

点击查看作者最近其他文章