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二十世纪十大物理实验之五:E=MC^2(五)

时间:2018-12-05来源:南航物理实验教学中心点击:732

  随着守门员的一声哨响,这场史无前例的A-B杯(A Bomb)足球赛决赛就此拉开序幕。实力超群的德国队一边有威名赫赫的老队长海森堡(量子力学创始人之一,1932诺贝尔物理奖获得者),率先向核时代攻入第一球的放射化学之王超级前锋哈恩 (1944年诺贝尔化学奖得主), 钢铁后腰盖革(H.Geiger,粒子探测器之父,费米那个中子减速实验里呜呜叫的就是著名的盖革计数器),中场核心博克(W. Bothe,中子的发现者之一,1954年诺贝尔 物理奖得主),老而弥坚的金牌守门员劳厄 ( M. Laue, 发现晶体中的X射线衍射现象,后世生物学的极大发展首功应该算他, 1914年诺贝尔物理奖得主),他们的教练是现代物理学中的教父级人物普郎克(M.Plank, 1918年诺贝尔物理奖得主)。 

  (插一句,德国人当真了得,即使按照希特勒那么严格的血统标准清洗掉一半左右的德籍犹太科学家甚至如爱因斯坦,剩下的所谓“纯种”日尔曼科学家也足可以对抗全世界,何况还跑了一个标准的日尔曼人大科学家玻尔。二十世纪没有了日尔曼人和犹太人的物理学简直不可想象。纳粹德国敢以一国之力对抗全世界绝非偶然。) 

  阵容豪华的美国队有新人秀的第一名队长奥本海默(R. Oppenheimer,著名的原子弹之父),跑在左边的是梦幻边锋劳伦斯 (E.O. Lawrence, 回旋加速器的发明人,1939年诺贝尔物理奖得主),现在控制球的是新进前锋西伯格 (G.T.Seaberg, 有钚之父之称,对第一颗原子弹的研制成功居功至伟,1951年诺贝尔化学奖得主),刚转会的那是著名的中场发动机量子工程师费米 (首创历史上第一个反应堆,1938年荣获诺贝尔物理学奖),那个摇摇晃晃心不在焉的是右路主攻手贝特(H.Bethe ,理论部的负责人,1967年诺贝尔物理奖得主),身穿绿色球衣积极跑动的是扎实的后卫冯•诺伊曼 ( J. vonNeumann,大数学家,计算机的发明人,原子弹研制计算工作的负责人),那个无所事事的在球架上演算数学题的正是豪华版守门员玻尔 (量子力学的主创者,1922年诺贝尔物理奖得主)。替补队员中有前途无量的小伙子费曼(R. Feynman ,1965年诺贝尔物理奖得主)。再来看一下观众席,观众气氛十分热烈,天哪,坐在那里替美国队摇旗呐喊的不就是爱因斯坦吗(#%×!) 

  被称作原子弹之父的奥本海默这等人物的成长和成功标志着美国已经开始取代德国成为全球物理学的研究中心。奥本海默自小就以神童自负,学识渊博,兴趣广泛,尤好各国文学,有过目不忘的本领,于物理学更是天赋惊人,几乎是一点就会,一会就通,更难得的是他风度翩翩,有一种领袖群伦的气质,能协调好各种关系,规划各方面进度,这一点在后来被称为人类第一系统工程的曼哈顿计划中显得尤其重要。开始时即使奥本海默本人仍对困难估计不足,认为只要6名物理学家和100多名工程技术人员就足够了。但到1945年时,他愕然发现麾下竟然有了1000多名科学家,自己担任主任的洛斯阿拉莫斯实验室更是有“诺贝尔奖获得者的集中营”之称。 (这些人中有一些中国人,其中包括著名的实验物理学家吴健雄MM.当时人们打仗打昏了头,什么都换算成军事单位,邱吉尔一直抱怨斯大林什么都听不懂,只听得懂对方有多少个师,美国人也习惯把钱学森当成五个陆军师来算,那这一千多科学家抵多少个师,嗯,掰着指头好好算一下) 

  1942年11月,在美国芝加哥大学的地下实验室里,费米的夙愿总算达成,人类第一个原子反应堆成功运转。看着抽插自如的铀棒灵活地控制着整个链式反应的进程,费米微笑了,他跑遍整个芝加哥城才买到战时的奢侈品――一瓶香槟。在开香槟前,心情激荡的每个人都在香槟酒的标签上写下自己的名字,当然也包括费米本人。 

  原子弹原理上早就很明了,中子减速剂也已经找到,似乎唯一的问题就是提纯铀235了。这个着实让人头疼,因为天然铀中每一千个铀原子当中只有七个是铀235,其余的都是铀238。铀238吸收中子的能力大大强过兄弟铀235.原子弹中的铀只要稍微掺杂一点铀238,就休想爆炸。提纯铀235的技术相当复杂,主要是利用二者质量不同采用离心分离,具体细节也是二战结束后通过好多年的技术积累才完善。 

  但很快美国人很快就不必因此而烦恼了,西伯格找到了替代品钚。1942年8月,大批量的钚在费米的那个实验室第一次被分离出来。人类历史上第一颗原子弹就是钚弹。 

  形势是相当喜人,曼哈顿工程总负责人奥本海默在辛苦工作之余,有时也会开车到附近的高岗上,望着新墨西哥州一望无际的沙漠,一边品着啤酒,一边想着另外一个半球的竞争者们不知道干得怎么样了。 

  德国的铀计划起点很高。在那里人类第一次在实验室里分离出纯铀235,也第一次观察到核裂变,即使从铀矿石储量来说德国也相当丰富,何况他们还控制了几乎整个欧陆的工业。平心而论,即使纳粹党最疯狂的时候,希特勒等纳粹党魁对科学家还是相当尊重的(犹太人当然除外)。因此海森堡对率先研制出原子弹颇具信心。 

  自从费米发现中子减速的机制以后,摆在人们面前的减速剂有石墨和重水两种。德国著名核物理学家布雷格教授根据自己的推算认识到石墨实在是一种最佳的减速剂,当真英雄所见略同,此时的费米正从美国杜邦公司一口气买了十吨上等石墨。布雷格马上要求位于拉齐步日的一家军工厂制造出一批特殊规格高纯度的石墨片,谁知道被该厂的总工艺师施密特狠狠摆了一道。施密特估计这些奇怪的石墨片有军事用途,于是在其中掺杂。布雷格拿到这些石墨片后实验当然是屡试屡败,越来越怀疑自己的计算出了问题,于是彻底放弃了石墨,转而指望重水。重水当然也是不错,但整个欧洲只有远在挪威的一家重水工厂。英国的特工忒也了得,一次引爆就把几吨重水白白地流到了地下,海森堡听到这个消息,气得说不出话来。此时费米的反应堆已经在成功运转了。 

  再后来盟军的飞机加强了对德空袭。一次空袭警报之后,海森堡掸掸头上的尘土,走出防空洞,却发现自己的秘密实验室已经炸的连它妈妈都不认得了,他长长叹了口气,知道第三帝国的铀计划到此彻底破产。(从此刻开始,战争时摧毁敌方的核设施成了第一要务,二十年前以色列空军奇兵突出炸毁了伊拉克的核反应堆,此刻仍生死不明的萨达姆当时几乎气得倒仰。嗯,联网打红警时偶们也是这么干的!!!) 

  在战争后期,海森堡一帮人倒也逍遥,他们躲到乡下一个偏僻的地方,似乎已经被全世界遗忘。连粮食都成了问题,海森堡只好亲自出去挖土豆,在田里有时候抬头望望蔚蓝的天空他也在想,盟军的飞机会不会突然丢下这种超级炸弹,如果这样又会有多少同胞死于非难?不管怎样,他也只能安慰自己,多少也算是尽力而为了。 

  晚餐后哈恩,博克等人点起蜡烛在海森堡悠扬的钢琴声中开始讨论一些理论上的问题。随着战线逐渐延伸到德国境内,他们也听到了隆隆的炮声。海森堡想起了家里的娇妻爱子,一刻也不能等了,冒着炮火骑着自行车回到家里,刚抱起最小的那个儿子还没来得及亲吻,美军的吉普车就开到了房门口。 

  美军士兵冲进来的时候,哈恩还在和人在黑板上写写画画,争个不休,对此情形他先是一愣,然后用英语和美国大兵说道,“请稍等一下,ok?我们的问题很快就讨论完了。”当夜这些人被临时关在附近一家农户的马厩里,一间隐隐散发着粪臭的马厩竟然一口气圈起来七个诺贝尔奖获得者,也算是千古奇观。 

  即使在战俘营里,这些生性高傲的德国人还是不服气,在他们眼里,实力强劲如他们都造不出原子弹固然是天意使然,那帮美国佬们估计也没戏。在一九四五年八月的一天,他们和往常一样安静地吃着早餐,突然听到广播里报道,美国人在日本广岛投下了一颗被称作原子弹的超级炸弹,广岛全城尽毁,他们一齐放下刀叉,面面相觑,谁也说不出话来。 

(版权所有:meemei 原作)

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