核弹之父:奥本海默是人还是魔鬼

在克里斯托弗·诺兰导演的大热电影《奥本海默》上映之际，让我们通过走入奥本海默的人生去深入了解这位充满争议的历史人物究竟是怎样一个人，是否真的是导致生灵涂炭的魔鬼？

约翰内斯·罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)可能是有史以来最重要的物理学家。他从未获得过诺贝尔奖，但他改变了世界，超过了大多数诺贝尔奖获得者。在他的领导下，20世纪最伟大的物理学家们建造了原子弹，永远改变了历史进程。

奥本海默影响了二战结束后每一场战争的策划和每一项和平协议的缔结。他也创造了一种让人类自我毁灭的可能性。现在他已被描述为死亡之神，世界的毁灭者。这篇文章讲述奥本海默的一生，包括他如何走上制造原子弹之路，以及为何严肃的科学家们担心爆炸会引燃大气层，结束地球上的一切生命。

奥本海默21岁时，在他的物理导师Patrick Blackett的桌上放了一个涂有剧毒化学物质的苹果。Blackett是一位实验物理学家，他一直催促奥本海默做更多他不擅长的实验工作。

那时的奥本海默已经花费白天大部分时间在J.J.汤姆逊的地下实验室的一个角落里，试图制作硼薄膜，用于电子研究。但奥本海默笨手笨脚，不擅长这项工作。他很快开始回避实验室的职责，把时间花在听讲座和阅读物理期刊上。

1925年，21岁的奥本海默开始迷上了新的量子力学领域。尽管被如拉塞福德和查德威克等伟大物理学家环绕，奥本海默仍深感不快乐。他写道:“我过得很痛苦。实验室工作无聊透顶，我做得很差，无法感觉到自己在学习任何东西。”

一位朋友曾经无意中走进他的房间，那里被奥本海默称之为“悲惨的洞穴”，发现他正躺在地板上呻吟、翻滚，精神上受到巨大痛苦的折磨。即使是在这种状态下，奥本海默被指控试图毒害Blackett。具体情况已无从考证。曾有无法追溯的报告称，奥本海默可能使用氰化物或在实验室找到的其他东西使Blackett生病。

这个故事听起来难以置信，但奥本海默本人证实了这段经历。幸运的是，Blackett并没有吃这个苹果，但剑桥大学当局还是得知了这一毒害企图，并对他提起了诉讼。罗伯特奥本海默的父母那时正在美国探访他们的儿子，他们动用手段成功避免了剑桥对罗伯特提出刑事指控。

由于奥本海默家族的富有且声名显赫，奥本海默甚至没有被剑桥开除，条件是他必须在伦敦的一位精神科医生那里进行定期咨询。

1926年夏天，罗伯特奥本海默前往哥廷根大学。系主任是马克斯·玻恩，就在两年前创造了“量子力学”这一术语。据报道，玻恩是一位体贴温和的导师，培养了维尔纳·海森堡、沃尔夫冈·泡利、恩里科·费米和尤金·维格纳等量子力学翘楚。

奥本海默所在的班级也非同一般，包括保罗·狄拉克和冯·诺依曼等未来学术巨星。剑桥时期学校注重实验物理，而哥廷根的学习则专注理论物理，在马克斯·玻恩的指导下，奥本海默茁壮成长。他的心理健康有所改善，找到了一个和他一样沉迷物理的社区。

1926年11月14日，罗伯特给弟弟弗兰克的信里写道:“你会喜欢哥廷根的。我发现工作虽然很艰难，但感谢上帝，这里还是让我感到很愉快。” 罗伯特奥本海默茁壮成长，他的天赋也得到认可。导师玻恩后来写道:“他是一个很有天赋的人，他能意识到自己超于常人的地方，但这种自我意识却经常以一种令人尴尬的方式导致麻烦。”

奥本海默23岁时获得物理学博士学位。他用德语撰写了关于连续光谱的量子理论的论文。在哥廷根的两年里，他共发表了十几篇论文。其中许多研究还帮助了比他大三岁的维尔纳·海森堡的工作。两人最终于1927年见面，那一年海森堡发表了开创性的论文——量子不确定性原理。

据说两人相处得很好。谁也不可能知道，仅仅15年后，他们将成为致命的对手，一个代表美国，一个代表纳粹德国，争相制造第一枚核弹。

曼哈顿计划

在那时，人们认为从放射性原子中获得大量能量是不可能的。自亨利·贝克勒尔、玛丽·居里和皮埃尔·居里于1890年代末发现放射性以来，人们就知道放射性是一个被动过程。不稳定的原子会在随机、不可预测的时间自发衰变，肯定没有办法控制这个过程。

1933年，奥本海默的剑桥老板欧内斯特·卢瑟福写道:“任何指望从这些原子的转变中获得能量的人都是在讲天方夜谭。” 同年，阿尔伯特·爱因斯坦说:“没有丝毫迹象表明核能量有朝一日会变得可获得，因为这意味着必须可控地粉碎原子。”

那么，如何粉碎原子核呢？你可以取一个质子，用巨大的电场加速它，然后撞向一个原子核。这正是约翰·科克克罗夫特和欧内斯特·沃尔顿于1932年做的。他们将质子加速射入锂核，将其打碎。这两人后来因这项工作获得诺贝尔奖，但质子带正电荷，所以会被所有带正电荷的核排斥。

所以，为了克服这一障碍，给它们一个击中的希望，科克克罗夫特和沃尔顿不得不使用25万伏特来加速质子。即便如此，只有约10亿个质子中才有1个实际击中并分裂一个锂核，所以这不会是获取能量有效的方式。

但是还有另一种方法。1932年，中子这个次原子粒子被发现，质量比质子重约0.1%，没有电荷，所以中子不会被核排斥。1933年，利奥·西拉德思考如何用中子分裂核。“我突然想到，如果我们能找到一个被中子分裂、吸收一个中子释放两个中子的元素，当这种元素达到足够大的质量时，它可以维持核链式反应。”

但问题是，没有人知道是否存在这样一种让核能发生期望作用的元素。

1939年1月29日，路易斯·阿尔瓦雷斯是一位有前途的年轻物理学家，当年他在理发店边读《旧金山纪事报》边剪头发，突然在剪到一半时从椅子上跳了起来，跑到奥本海默的办公室。阿尔瓦雷斯读到两位德国化学家奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼成功用中子轰击将一颗铀原子分裂的文章。

奥本海默不以为然。“这是不可能的。”据报道，他立刻在黑板上数学证明裂变为何永远无法实现。但第二天，阿尔瓦雷斯重复了实验，邀请奥本海默观看。阿尔瓦雷斯后来回忆说:“不到15分钟，他不仅同意反应是真实的，还推测在这个过程中，会释放出额外的中子。这可以用于分裂更多铀原子，从而产生能量或制造炸弹。”

当一颗铀-235原子裂变时，它会损失一点质量，根据爱因斯坦的质量能量关系释放出能量。这是非常微小的能量，比把一张纸提高到沙粒厚度需要的能量都要小大约20倍。但原子也很小。在一公斤的铀中，约有1万亿个原子，所以能量迅速累积。

很快，几乎所有人都认可了这个实验。1939年8月，爱因斯坦在六年前还认为核弹是不可能的，现在他则签署了一封致美国总统富兰克林·罗斯福的信件。信件实际上是西拉德撰写的，它警告罗斯福核武器的可能性，并指出德国已从最近被纳粹占领的捷克斯洛伐克的矿山获得铀。

罗斯福于是成立了一个非正式的铀委员会讨论这个话题，但然后两年内没有任何进展。1941年，罗斯福将非正式的铀委员会升级为S-1委员会，直接向白宫汇报。明确的目标是开发原子弹，1942年5月，奥本海默被聘为快速突破协调员。那么，为什么选择他呢?

取得博士学位后，奥本海默成为加州大学伯克利分校和卡尔理工学院的物理学教授。在马克斯·玻恩的指导下展现的才华没有随时间衰退，而是绽放成了拥有卓越但奇特的物理能力的人。获得博士学位后的15年里，奥本海默对从核物理到量子场论乃至天体物理都有做出了重要贡献。

他有许多值得获得诺贝尔奖的想法。他的一位学生威利斯·兰姆后来成为诺奖得主，但奥本海默本人三次提名未获奖。当被问到为何认为奥本海默从未获得诺贝尔奖时，默里·盖尔曼说:“He didn’t have Sitzfleisch”这是德语，意思是坐不住，没有耐性。“他从未写过长篇论文或做过长计算。他没有那种耐心。” 沃尔夫冈·泡利也说:“他的想法非常好，但计算总是错误的。”

但是奥本海默擅长与人相处。他是一个天生的魅力型领导者，这种魅力与他产生伟大想法的能力将在他生命的下一阶段发挥巨大作用。

1942年9月18日，莱斯利·格罗夫斯将军被任命负责曼哈顿计划。我负责开发原子弹。他上任第一天就订购了1200吨铀精矿。第二天，他下令购买橡树岭选址，那里将提炼这些矿石。一个月后，他出人意料地选择奥本海默担任即将成立的洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学主任。

奥本海默被选为原子弹的首席设计师。军方对此也表示关注，奥本海默没有获得过诺奖，所以这个项目聘用的科学家们会不会尊重他的意见，听从他的领导是一个疑问。奥本海默也没有管理一个大项目的先前管理经验。而且，他是一位理论物理学家，据伊西多·拉比说，“是个非常不实际的人。他对设备一无所知。”

最后还有政治立场的问题。他与美国对立党派有联系，包括他的妻子凯瑟琳就是该党党员。但格罗夫斯对奥本海默留下深刻印象。他看重奥本海默的雄心壮志。他也知道奥本海默不仅通晓物理，还通晓化学、工程学和冶金学，这会是无价之宝。

格罗夫斯认为奥本海默是“真正的天才”，说他“几乎无所不知”。两人的性格几乎截然不同。尽管身高都有一米八，但奥本海默的体重是格罗夫斯的一半。在意识形态上，奥本海默是共产主义者，格罗夫斯是坚定的保守派，但格罗夫斯相信奥本海默会在纳粹之前制造出原子弹，这才是最重要的。伊西多·拉比后来评论说，任命奥本海默担此重任“是格罗夫斯将军的一着真正天才的棋步”，尽管他“普遍不被认为是天才”。

曼哈顿计划需要一个地点，一个隔绝的地方来保密，避免敌人攻击。而且，虽然没有人愿意承认，还需要一个人烟稀少的地方，以防有事故发生。奥本海默提议新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室。他在二十多岁时就爱上了新墨西哥州山间的荒凉沙漠。1929年，他写信给一个朋友说:“我有两个伟大的爱好:物理和新墨西哥。这两者能结合在一起就太好了。”但奥本海默严重低估了选址这里面临的后勤挑战。

1943年，奥本海默最初估计需要大约6名科学家，再加上一小群工程师和技术人员来制造炸弹。他的估计差了两个数量级。最终有764名科学家为曼哈顿计划工作，其中302人在洛斯阿拉莫斯站点工作。总体上有超过60万人参与了原子弹的制造。

这时，制造原子弹似乎不再是不可能的事情，而是很有可能。1942年12月2日，芝加哥大学的物理学家团队在恩里科·费米的领导下创建了世界上第一座人造核反应堆“堆芯-1”。它由45吨铀和氧化铀以及330吨石墨块组成。令人震惊的是，它位于足球场看台下方。

它生成了约0.5瓦的功率，如果你能制造一个核电站，你也可以制造一枚炸弹。两者的主要区别在于每个原子吸收的中子数量，从而导致其分裂并释放更多中子。如果平均数量为1，将出现稳定的自持链式反应，但不会增长。如果小于1，反应会减弱;如果大于1，反应将增强。这被称为增倍因子K。

核反应在这方面类似流行病。制造核弹最简单的方法是将足够的裂变材料聚集在一起，产生失控的链式反应。这一量称为临界质量。对于铀-235，需要大约52公斤，形成直径17厘米的球体。如果使用钚-239，临界质量要小得多，只需大约10公斤，形成10厘米宽的球体。

头几年，科学家致力于枪式设计的炸弹。枪式炸弹内有两块铀-235，都低于临界质量。然后使用像无烟火药这样的常规爆炸物，将一块快速射向另一块。因此，合并后的质量高于临界质量。当铀弹飞行约25厘米时，核链式反应开始，产生原子爆炸。

尽管设计简单，效率仍很低。只有很小比例的铀发生裂变，所以炸弹的总当量较小。你还会遇到一些意想不到的问题，比如如何确保铀顺畅地滑过炮管?他们发现用来润滑的所有合成油在炮管中都会干燥。最后，他们发现只有鲸油能起作用。

天然铀中仅有约0.7%是裂变燃料铀-235。当铀-235吸收中子时，它会短暂变成铀-236，然后基本分裂成两半，每次裂变平均释放2.4个中子。但从地里开采出来的铀大部分是铀-238，它不会裂变。所以，为了制造核弹，科学家使用巨大的质谱仪分离并浓缩铀-235，最终提取出的物质是比铀-235浓度更高的浓缩铀。

但是还有另一种选择。1941年早期，发现(或更准确地说，合成)了一种新元素。当一个中子被铀-238核吸收时，它变成铀-239。铀-239不稳定，所以它衰变成镎，然后变成钚。这个故事中有三件事情很重要:

首先，钚-239是制造核弹的优良燃料。它的临界质量只有约10公斤。其次，比分离铀-235更便宜制造。第三，它的反应太快，不适合用于枪式装置。它会很快失效，这意味着只有很小一部分燃料会裂变。

但是有一种方法可以使用钚制造炸弹。临界质量随着材料的密度而改变。在正常压力条件下，六公斤钚-239不会爆炸。但如果将其压缩，原子会靠得更近，滞后中子击中核的机会增加。因此，密度越高，临界质量越低。

所以，如果你在一个钚球周围设置常规爆炸物，你可以将其压缩到开始核连锁反应的程度。这就是核弹爆炸装置设计的整个思路。有几种方法可以欺骗性地降低临界质量。

例如，你可以在球体周围放一种反射中子的材料，减少启动链式反应所需的核燃料量。你还可以有一个中子源，启动链式反应。对于第一枚含涵炸弹，科学家制造了一个称为海胆的装置，重仅7克，将位于炸弹的心脏位置。

它由铍和钋组成，中间由一层镍和金隔开。设想是，当爆炸发生时，震波会混合铍和钋，然后钋的α粒子会导致铍释放出大量中子，从而启动核链式反应。

至少这是希望。原子弹以前从未被制造过。奥本海默和洛斯阿拉莫斯的其他科学家需要迅速行动。那是已经是1945年，杜鲁门希望在波茨坦会议开始前测试这种武器。那是杜鲁门、丘吉尔和斯大林聚集在一起计划战后格局的地方。会议于7月17日开始。

一切准备就绪的最早日期刚好在一天前。所以测试定在了那一天。它的代号是三位一体。在测试前一天晚上，奥本海默很紧张。有太多可能出错的事情。而且最后一次在没有真正的钚核心的情况下测试爆炸的实验是失败的，这更令他忐忑不安。

为了平静自己，他朗诵了印度圣典《薄伽梵歌》，这是一首神圣的印度教诗歌。事实上，*他曾亲自将《薄伽梵歌》从原始梵文翻译成自己的语言。“在战斗中，在森林里，在山崖边，在漆黑的大海上，在投枪和箭矢的环绕中，在睡梦中，在混乱中，在羞愧的深渊里，一个人之前所做的善行将给他力量。*”

也许比爆炸失败的想法更可怕的是它太有效了。1942年左右，奥本海默与阿瑟·康普顿讨论了一种可怕的可能性，即核试验可能会结束世界。他们担心核弹会产生如此的高温，导致聚变发生。

大气层中仅有的一百万分之二是氢气。但他们担心在足够高温和压力下，氢会聚变在一起释放能量，这种能量会使更多氢聚变。它还可以从水蒸气中分离氢，导致氢聚变。这会释放出更多能量，造成更多聚变，直到地球整个大气成为一个巨大的聚变炸弹。

1959年回忆与奥本海默的谈话，康普顿说:“奥本海默担心的不仅于此。空气中的氮也不稳定，虽然程度较小。核爆炸在大气中也可能触发它吗?” 大多数科学家很快意识到这个场景的不太可能，并继续这个项目，所以没有人太当回事。但用裂变武器启动聚变反应的想法在战后变得非常重要。

三位一体试验定在早上4点，但因暴风雨推迟了一个多小时。终于在5点29分21秒，世界上第一枚核弹爆炸了，高爆物压缩钚核心内缩。震波混合了铍和钋，释放出大量中子。海胆起作用了，它启动了无法停止的核反应。仅6公斤的钚产生的爆炸相当于2.5万吨TNT当量。

新墨西哥的山脉明亮如白天。冲击波在160公里外都能感受到。蘑菇云升至12公里高空。温度高到沙漠沙子融化成一种现在称为玻璃质石英的矿物。幸运的是，这次爆炸没有点燃大气。

实验成功后很快在1945年8月6日，B29轰炸机小男孩号投下“小男孩”原子弹，这是一枚带64公斤浓缩铀的枪式核弹。硝化纤维点燃，推动铀-235块撞在一起，超过临界质量。爆炸当量相当于1.5万吨TNT，导致近7万人遇难。

接下来的几个月又有7万人死于烧伤和辐射中毒。三天后，一枚类似的核弹投向长崎，造成约8万人死亡。广岛和长崎在两次轰炸中95%以上的22.5万死难者是平民，大多数是妇女和儿童。

1965年，回忆三位一体试验后的时刻，奥本海默说他想到了《薄伽梵歌》中的另一段:“他知道世界将不再会同以前一样。很少有人笑，很少有人哭。我记起印度圣典的那句话:毗湿奴试图说服王子履行他的责任，于是变成他的多臂形态，说‘现在我成了死亡之神，世界的毁灭者’。我想我们会都这样认为，不管以哪种方式。”

战后，奥本海默成为国家英雄。他的肖像登上了《时代》杂志封面，家喻户晓。1947年，他成为普林斯顿高等研究院的所长。他还担任总顾问委员会主席，在核武器相关问题上担任顾问。他利用这个职位主张核武器控制。

1949年8月，苏联测试首枚原子弹，美军方很快决定采取的最佳应对举措是开发更强大的炸弹。氢弹，被称为“The Super超级弹”，奥本海默基于伦理理由及担心会引发核军备竞赛反对开发超级炸弹。但杜鲁门政府坚决推进，三年后，迈克试验在马绍尔群岛引爆了第一枚氢弹Ivy Mike。其当量达1040万吨TNT，是三位一体试验的400倍。

氢弹实际上是三个炸弹的合体:常规炸弹、裂变炸弹和聚变炸弹。常规爆炸触发裂变反应，提高温度和压力到足以使氘和氚聚变，释放出巨大能量。 1961年，苏联测试沙皇炸弹，有史以来最强大的人造爆炸。它比迈克试验还强大5倍，比三位一体试验强大约2000倍。

这种军备竞赛正是奥本海默所担心的。部分因反对氢弹，奥本海默实际上受到审判，撤销他的安全许可。在曼哈顿计划期间，他就受到监视，但监视在他离开后并未停止。许多窃听是暗中非法进行的，没有令状。

奥本海默被询问他与竞争党派的关系，包括他在领导洛斯阿拉莫斯实验室期间与党员吉恩·塔特洛克的恋情。他实际上被指控叛国和从事间谍活动。1953年12月，奥本海默的安全许可被暂停。他黑白的面孔再次登上《时代》杂志封面。他的安全听证会成为国际新闻。

1964年，德国剧作家海纳·基夫哈特根据奥本海默的生平写了一部戏剧。奥本海默获得了这部剧本的副本，但他非常讨厌它，以至于威胁要起诉。他特别厌恶最后一幕，主角奥本海默意识到他工作的罪恶，剧中说到:“我们在做魔鬼的工作。” 但对奥本海默来说，事情永远比这更复杂。

1965年，在最近关于与苏联举行会谈阻止核武器扩散的提议时，他的回应是:“这应该在三位一体试验的第二天就做。” 同年晚些时候，他被诊断患有咽喉癌。他是一个终生的烟民，于1967年2月18日去世，享年62岁。

科学技术的进步赋予人类巨大力量，让世界变得更好或更糟。核战争并不是我们唯一需要担心的事情。人类造成的气候变化对生态系统和全世界最脆弱的人们构成了严重威胁。在写这篇文章时，不光中国从南到北，还有世界上很多国家的人们都正在今年反常的热浪中挣扎，甚至部分人群还遭受着野火的侵袭。但我仍旧相信每个人都可以利用科技贡献自己向善的一面。

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