人类首次原子弹轰炸记实：（1）战争催生了“曼哈顿工程”
2017-08-31 10:09:44 来源：幽谷清风 点击： 复制链接
1945年初，第二次世界大战的最后结局日渐明朗，德国的战败已是时间早晚问题，而日本也已是穷途末路，同盟国的最后胜利已经确定无疑，因此同盟国于1945年2月4日至11日就最后战胜德国和苏联参加对日作战等问题在苏联克里木岛旅游胜地雅尔塔举行首脑会议。会议期间，美国总统罗斯福在驻苏大使哈里曼和翻译波伦的陪同下，分别于2月8日下午和10日下午两次单独与苏联领导人斯大林和外交部长莫洛托夫进行秘密会晤，会晤的核心问题就是苏联对日作战问题。根据美国军方的估计，如果苏联不参加对日作战的话，那么打败日本美国还至少要付出百万人的伤亡和一年的时间，如此巨大的代价和漫长的时间，美国难以承受，因此美国迫切需要苏联在结束对德作战后迅速参加对日作战。斯大林乘机漫天要价，经过讨价还价，最终美国同意以维持外蒙古现状、千岛群岛及库页岛南部和邻近岛屿交予苏联、苏联租用旅顺港作为海军基地、大连港国际化并保证苏联在大连的优越权益、通往大连的铁路由中苏合办的公司共同经营并须保证苏联的优越权益为条件，换取苏联在结束对德作战两至三个月后参加对日作战。史称《雅尔塔秘密协定》，该协定是在没有中国参加的情况下签定的，有关内容后来由美国驻华大使赫尔利通知了蒋介石。 1945年5月，纳粹德国无条件投降，欧洲战场战争宣告结束。为了协调处理德国战败后的相关问题以及对日作战有关事宜，同盟国于7月17日至8月2日在德国柏林西南的波茨坦举行首脑会议，会议通过了一项对日本的决议，史称《波茨坦公告》，公告重申日本主权必须局限在本州、北海道、九州、四国及所决定的附近小岛，敦促日本政府立即命令所有武装部队无条件投降，并对此种行动诚意实行予以适当及充分之保证。除此之外，日本就只有迅速和彻底地毁灭。日本显然没有意识到在这一警告背后就是将使用原子弹的暗示，觉得该公告没有说明天皇的地位，便以日语“默杀” 答复该公告。“默杀”在日语中是不予理睬、不置可否的意思，但同盟国从词语表面认为是沉默的杀死，也就是断然拒绝。
实际上，从1945年3月起，美军改进了对日战略轰炸的战术，收到明显效果，同时于3月底开始了代号“饥饿作战”的水雷封锁。在这双重打击下，日本经济全面瘫痪，社会混乱动荡，各种工业原料和生活物资极度匮乏，可以说已经彻底摧毁了日本赖以支持战争的能力，至7月美军又连续攻占硫黄岛和冲绳岛，攻击矛头直指日本本土，日本的失败已经指日可待。但是由于长期武士道精神的熏陶，日军仍妄图作垂死挣扎，在全国进行总动员，集结了多达二百四十万部队和八千余架飞机，准备本土决战。 鉴于一方面日军拒绝投降，准备负隅顽抗，另一方面，眼看日本的失败已成定局，时间上也将大大缩短，甚至有可能在九月之前解决，美国对雅尔塔秘密协定已有了悔意，此时美国极不愿意苏联参加对日作战，让苏联白白拣个大便宜，分享美国苦战数年的胜利果实，所以美国决定给予日本一个最沉重的打击，迫使其在苏联未参战之前投降，而原子弹正是最理想的选择。这就是美国为何要急于在日本败局已定的情况下仍要使用原子弹的政治原因。
“曼哈顿工程”
原子弹的发展要追溯到1905年，著名物理学家爱因斯坦发表了划时代的论文《论运动物体的电动力学》，提出了狭义相对论和著名的核动力公式E=mc2，为原子能的发现和利用奠定了理论基础。
1938年意大利物理学家费米和德国物理学家哈恩、施特劳斯通过实验发现用中子轰击原子核就会产生核反应，这就是“裂变”，最合适引起这一反应的元素是铀235。因为铀235在连续裂变中理论上产生的爆炸威力是同等质量TNT炸药的2000万倍!而且两次裂变之间还不到百万分之一秒，也就是说，能在极短的时间释放出巨大的能量。
1939年4月，纳粹德国将六名原子物理学家召至柏林，举行秘密会议，决定开始制造能控制利用铀的装置。同年夏天，德国禁止在其占领下的捷克出口铀矿石，并对有关铀的消息进行严格的新闻封锁。9月26日德国军备规划局召集海森堡、哈塔克、魏茨泽克等著名科学家成立了铀学会，并制定了工作纲领和原子研究计划，随即开始在铀学会科学家的指导下进行代号为“U计划”的秘密研制工程，这意味着纳粹德国已开始进行核武器的研制!
早在1939年初，丹麦著名的物理学家波尔从两位刚从德国逃亡出来的物理学家那里知道德国已经开始研制原子弹的确切消息，他立即前往美国，将这一消息告诉正流亡在美国的费米等科学家，这些深知核能巨大威力的科学家对此忧心忡忡，他们知道如果纳粹德国抢先制造出原子弹，那么人类就将面临史无前例的核灾难!唯一的办法就是反法西斯国家抢在德国之前制造出原子弹，而制造原子弹谈何容易，需要雄厚的经济后盾，齐全的研究设备、大量的科学人才和安定的社会环境，环顾反法西斯诸国，只有美国有此实力，所以费米、西拉德和特勒等科学家出于历史责任，从3月17日起在美国积极奔走，呼吁美国尽快开始研制原子弹，但是美国军方领导人难以理解这一新生事物，将这些科学家视为“怪人”，对他们的建议嗤之以鼻。
随着时间的流逝，这些科学家心急如焚，他们认为只有绕过上层官僚，直接将建议交给美国总统罗斯福，才有可能尽快开始研制工作。为了增加说服力，他们一致决定推举德高望重的爱因斯坦作为代表，因此核物理学家利奥·西拉德和爱德华·特勒于7月下旬拜访了定居纽约的爱因斯坦，爱因斯坦听明了来意，这位具有强烈正义感和责任感的科学巨匠，欣然接受科学家们的委托，在费米等人的建议报告上署上了自己的名字，并亲笔给罗斯福写了一长一短两封信。
爱因斯坦的信于8月2日交到了罗斯福的好友和科学顾问亚历山大·萨克斯博士手中，转交这份意义重大的信函的重任就落在了萨克斯的肩上。一直到10月11日，萨克斯才有机会面见罗斯福，他向总统读了爱因斯坦的信，并呈上了科学家们联合署名的详细报告。但罗斯福疲惫地说：“真抱歉!今天我太累了。这样吧，明天早晨你到白宫和我共进早餐，那时再谈吧。”
萨克斯回去后，深感自己肩负的责任重大，巨大的压力使他夜不能寐。整夜辗转反侧，苦思冥想如何说服罗斯福，终于他想出了办法。
第二天一早，萨克斯来到白宫，早餐桌上，他向罗斯福讲起了拿破仑因为没有能采纳富尔顿所发明的蒸汽船，没能建立起先进的海军舰队，最终为英国所败的历史，最后他注视着罗斯福，一字一顿地说：“英国历史学家阿克顿认为，拿破仑如果有点远见的话，采纳富尔顿的建议，那历史必定会改写!”良久的沉默，萨克斯几乎就要绝望了，罗斯福开口了：“我不会成为第二个拿破仑!”说着在爱因斯坦的信上写下“此事需要付诸行动”的批示，然后伸手摁铃，召来了总统军事助理埃德温·沃森少将：“马上开始进行原子弹研制!” 10月19日，爱因斯坦收到了罗斯福的回函：“我已召集包括国家计量局负责人和军方甄选出的代表在内的会议，全面研究您所提出的关于铀元素的各项可能性。”
10月21日，根据罗斯福总统的指示，美国成立了代号S—11的特别委员会，成员有陆军部长史汀生、哈佛大学校长科南特博士和科学研究发展局局长布希博士，并聘请爱因斯坦为非正式的科学顾问，进行研制原子弹的前期理论准备。该委员会的有关情况都直接向总统汇报。
1940年6月美国成立了由布希博士任主席的国防研究委员会，S—11委员会则成为其下属的子委员会，并获得6000万美元的研究经费。
1941年11月，美国国家科学院审议了用铀235制造原子弹的可能性和可行性，为原子弹的研制提供了科学的决策。S—11委员会改由国防研究委员会的上级部门科学研究发展局直接领导，布希还成立了计划署，开始进行实验工厂和生产工厂的基建。
1941年12月6日，即珍珠港事件的前一天，美国成立了原子能开发厅，开始研制原子弹的实际运作，并追加了巨额拨款。
1942年8月初，原子能开发厅向总统提交报告，通过实验只需要2至4千克的裂变物质就可产生相当于2000吨TNT爆炸的威力，并建议建造铀分离工厂、气体扩散工厂和电磁分离工厂，以生产足够数量的铀和其他核原料，报告最后说，如果加快工作的话，在1944年就可制造出原子弹。罗斯福随即批示：应在时间上予以推动!据此美国进一步扩大了研制规模。
8月11日，美国决定将所有分散在军队、大学和各实验室研制原子弹的单位联合起来，并于8月13日将统一的研制工作以“曼哈顿工程”为保密代号，领导机构代号为“曼哈顿工程管理区”，9月17日陆军工程兵建筑部副主任莱斯利·格罗夫斯少将被任命为工程总负责人，著名的理论物理学家罗伯特·奥本海默为技术总顾问，该工程由总统直接领导，罗斯福总统还赋予该工程“高于一切的特别优先权!”。这是一项创举，开创了科学、军事和工业的三位一体的“大科学”典范，具有领导统一、组织严密、分工明确、高效协调等优势，为原子弹的研制成功提供了可靠的组织保证。同时这一工程简直就是科学家的大熔炉，汇集了数量惊人的科学家，在有些研究部门，具有博士学位的科学家俯拾皆是，连诺贝尔奖获得者也不乏其人。
由于不知道铀235三种裂变方法哪种效果最好，只好采取三种方法同时进行，因此整个“曼哈顿工程”规模异常庞大，共分为十六个分支工程，其中关键工程有四个：
其一是费米领导的原子反应堆， 1942年12月2日，在芝加哥大学建成了世界上第一座铀—石墨原子反应堆，这个装置长10米、宽9米、高5.6米，形状如锥，内装52吨核反应材料，其中6吨是金属铀，另46吨是氧化铀。由一层铀一层石墨堆积而成，总共有57层，中间有洞，可以插入由镉制成的控制棒，总重量达1400吨。当天下午3时36分，开始裂变反应，持续二十八分钟后于4时零4分结束，这是人类历史上首次由人工控制的核反应，从实验上论证了链式反应理论，为原子弹的制造提供了可靠的基础。实验中，科学家表现出了勇敢无畏的献身精神，因为这是首次实验，随时会有裂变失控爆炸的危险，而一旦发生爆炸，后果不堪设想，可能连整个芝加哥城都会被炸飞上天!两位年轻的科学家自告奋勇，攀上高高的铁架，居高临下严密监视着反应的进行，随时准备一旦裂变失控就将几大桶镉溶液倒在反应堆上，使之迅速消耗反应中的中子，以阻止核爆炸的发生。
其二是由佩汀领导的核反应材料工厂，先是在依阿华州立大学进行技术研究，后于1943年6月21日在田纳西州诺克斯维尔市东北克林顿镇建立了生产铀235工厂，所以称为“克林顿工程局”，代号“橡树岭”。该工厂招募的工人最高峰时达到8.2万人，原料是来自非洲比利时殖民地刚果的钒酸钾铀矿石，主要采取气体扩散和电磁分离两种方法从铀的天然存在形式铀238中提炼铀235，至1945年6月底，已生产出20千克铀235，足够一枚原子弹使用的了。至于原料，因为当时世界上铀开采还不普遍，市场上仅有少量氧化铀，含铀量大的高品质矿石更为稀少，美国凭借与比属刚果所达成的秘密协议，于1940年秋得到了1250吨铀矿石，“曼哈顿工程”全面展开后，又购入350吨氧化铀，这些铀原料就是“曼哈顿工程”的物质基础。为了制造分离同位素铀的分离装置，需要性能优异的导体，美国使用了大量白银作为电磁线圈，因此先后动用了国库白银和银币达1.4万吨!
其三是由西伯格博士领导的核反应材料工厂，主要生产核反应的另一种优良原材料钚，1943年2月28日在加利福尼亚汉福莱特建立了提炼钚的工厂，该厂招募的工人最高峰时也达到了6万人，至1945年7月生产出60千克钚239。
其四是位于新墨西哥沙漠中的洛斯阿拉莫斯实验室，代号“Y计划”，这里既承担原子弹的总装任务，又负责原子弹的研制工作，是整个“曼哈顿工程”的核心，由奥本海默负责，实验室地址也是奥本海默亲自选定的，这里汇集了大批声名赫赫的科学家，因此洛斯阿拉莫斯实验室被戏称为“诺贝尔奖获得者的集中营”。研究工作异常艰巨，实验室组建之初，除了链式反应的基本概念之外，几乎是一无所有!奥本海默领导了所有研究课题，常常以其敏锐的洞察力抓住要点，提出合理的见解，尤其是他在遵守保密规定的前提下，每周举行一次学术研讨会，使科学家们能自由地发表见解，相互启发，这一措施取得了极大成功。正是在他的卓越领导下，仅仅用了两年时间就造出了原子弹，也使他获得了原子弹之父的赞誉。 为了保证研制工作的顺利进行，美国制定了严格的保密措施，所有邮件都要经过检查，所有电话都受到监听，所有家属只知道一个通信地址：美国陆军邮政信箱1663号。参加研制工作的人员从最初时的15万人到最高峰的54万人，只有12人知道整个工程情况，很多人甚至都不知道自己正在从事原子弹的研制。即便是高层领导，也只有罗斯福总统和史汀生陆军部长知道内情，连副总统杜鲁门和国务卿都不知道，杜鲁门直到罗斯福去世继任总统后才知道“曼哈顿工程”。这一系列的保密制度主要针对德国，其次是苏联。对于英国和加拿大，美国是有限保密，法国则被默许可以分享由英国间接提供的核情报。 此外，美国为确保其首先研制出原子弹，陆军部还成立了代号为“阿尔索斯”的秘密行动小组，专门收集其他国家研制原子弹的情报。该小组的徽章就是原子能的标志——一道红色的闪电穿过希腊字母“a”，首任组长是鲍利斯·帕希上校，其成员都是陆海军情报机关的优秀骨干，并由丹麦物理科学家高德斯密特担任技术顾问。根据“阿尔索斯”的情报，德国原子弹研制已取得相当进展，很有可能抢先制造出原子弹，罗斯福一面追加投资，并在1943年8月的英美魁北克首脑会议上与英国达成协议，联手研制原子弹;一面指示“阿尔索斯”加紧搜集德国有关研制情况，只要发现其研究机构和生产工厂具体地址，不惜代价予以摧毁! 1943年2月，“阿尔索斯”发现了德国在挪威建立年产1500千克重水的生产工厂，立即在挪威抵抗组织的配合下，派出六人行动小组将工厂破坏。当发现该工厂修复后，美军又于1943年11月，出动400架次轰炸机进行猛烈空袭，将该工厂彻底摧毁。
1944年1月，英国情报机构发现德国正将已制造出的重水准备运回德国本土，英国特别行动执行局特工便破坏了运载重水的“海德”号运输船，使之沉入廷湖，全部1100千克重水也随船沉没。
1944年6月，“阿尔索斯”又发现德国在法国北部小镇黑兴堡建立了研制基地，随即派出突击分队对其进行突袭，一举破坏了基地设施，并将两名奥地利籍的科学家带回英国。至此，德国的原子弹研制工作遭到多次破坏，加之部分从事研究工作的科学家，不愿意德国首先掌握原子弹，因此工作相当消极，所以德国没能在战争期间制造出原子弹。 “阿尔索斯”还密切关注日本研制原子弹的进程，1941年日本陆军和海军成立代号为“二”和“F”的研究机关，组织有关科学家进行研制工作。由于日本缺乏铀原料，只得向德国求援，但德国派出运载一吨氧化铀的潜艇在航行途中被美军击沉，使得日本的研制几乎无法起步。后来日本虽几经周折得到了数百千克铀，并进行了六次分离实验，由于日本技术力量不足，实验都以失败告终。鉴于日本在原料和技术上都比较匮乏，因此其研究工作一直停步不前，美国也就未对其采取破坏行动。后来随着美军对日战略轰炸的全面开始，有关研究机构在空袭中被毁，日本的原子弹研究也就随之中断。
而美国全力以赴，总投资一再追加，最后达到25亿美元(相当于九十年代末约260亿美元币值)，终于在1945年7月初制造出三枚原子弹，分别以“大男孩”、“小男孩”和“胖子”为代号，其中“大男孩”和“胖子”采取内爆法，以钚239为核装药，而“小男孩”则采取的是枪法结构，以铀235为核装药。
至此，“曼哈顿工程”大功告成!
责任编辑：李一菲 最后更新：2017-08-31 10:11:26
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