外一篇 海森堡和德国原子弹计划 Part 1

上帝掷骰子吗?:量子物理史话  作者:曹天元

如果说玻尔-爱因斯坦之争是20世纪科学史上最有名的辩论,那么海森堡在第二次世界大战中的角色恐怕就是20世纪科学史上最大的谜题。不知多少历史学家为此费尽口水,牵涉到数不清的跨国界的争论。甚至到现在,还有人不断地提出异议。我们不妨在史话正文之外用一点篇幅来回顾一下这个故事的始始末末。

纳粹德国为什么没能造出原子弹?战后几乎人人都在问这个问题。是政策上的原因?理论上的原因?技术上的原因?资源上的原因?或是道德上的原因?不错,美国造出了原子弹,他们有奥本海默,有费米,有劳伦斯、贝特、西伯格、维格纳、查德威克、佩尔斯、弗里西、塞格雷,后来又有了玻尔,以致像费因曼这样的小字辈根本就不起眼,而洛斯阿拉莫斯也被称作“诺贝尔得奖者的集中营”。但德国一点也不差。是的,希特勒的犹太政策赶走了国内几乎一半的精英,纳粹上台的第一年,就有大约2600名学者离开了德国,四分之一的物理学家从德国的大学辞职而去,到战争前夕已经有40%的大学教授失去了职位。是的,整个轴心国流失了多达27名诺贝尔获奖得者,其中甚至包括爱因斯坦、薛定谔、费米、波恩、泡利、德拜这样最杰出的人物,这个数字还不算间接损失的如玻尔之类。但德国凭其惊人的实力仍保有对抗全世界的能力。

战争甫一爆发,德国就展开了原子弹的研究计划。那时是1939年,全世界只有德国一家在进行这样一个原子能的军事应用项目。德国占领着世界上最大的铀矿(在捷克斯洛伐克),德国有世界上最强大的化学工业,他们仍然拥有世界上最好的科学家,原子的裂变现象就是两个德国人——奥托•哈恩(Otto Hahn)和弗里兹•斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)在前一年发现的,这两人都还在德国,哈恩以后会因此发现获得诺贝尔化学奖。当然不止这两人,德国还有劳厄(1914年诺贝尔物理奖)、波特(Bothe,1954年诺贝尔物理奖)、盖革(盖革计数器的发明者,他进行了α散射实验)、魏扎克(Karl von Weizsacker)、巴格(Erich Bagge)、迪布纳(Kurt Diebner)、格拉赫、沃兹(Karl Wirtz)……当然,他们还有定海神针海森堡,这位20世纪最伟大的物理学家之一。所有的这些科学家都参与了希特勒的原子弹计划,成为“铀俱乐部”的成员之一,海森堡是这个计划的总负责人。

然而,德国并没能造出原子弹,它甚至连门都没有入。从1942年起,德国似乎已经放弃整个原子弹计划,而改为研究制造一个能提供能源的原子核反应堆。主要原因是因为1942年6月,海森堡向军备部长斯佩尔(Albert Speer)报告说,铀计划因为技术原因在短时间内难以产出任何实际的结果,在战争期间造出原子弹是不大可能的。但他同时也使斯佩尔相信,德国的研究仍处在领先的地位。斯佩尔将这一情况报告希特勒,当时由于整个战场情况的紧迫,德国的研究计划被迫采取一种急功近利的方略,也就是不能在短时间,确切地说是六周内,见效的计划都被暂时放在一边。希特勒和斯佩尔达成一致意见:对原子弹不必花太大力气,不过既然在这方面仍然“领先”,也不妨继续拨款研究下去。当时海森堡申请附加的预算只有寥寥35万帝国马克,有它无它都影响不大。

这个计划在被高层放任了近2年后,终于到1944年又为希姆莱所注意到。他下令大力拨款,推动原子弹计划的前进,并建了几个新的铀工厂。计划确实有所进展,不过到了那时,全德国的工业早已被盟军的轰炸破坏得体无完肤,难以进一步支撑下去。而且为时也未免太晚,不久德国就投降了。

1942年的报告是怎么一回事?海森堡在其中扮演了一个什么样的角色?这答案扑朔迷离,历史学家们各执一词,要不是新证据的逐一披露,恐怕人们至今仍然在云里雾中。这就是科学史上有名的“海森堡之谜”。

上帝掷骰子吗?:量子物理史话
战后的海森堡、哈恩和劳厄

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