幻灯四
幻灯三
幻灯二
幻灯一
您现在所在的位置:>主页 > 广播影视 > 政务服务 >
原子弹是谁研究出来的

原子弹作为一种复杂的系统工程并不是靠一个人就能研发出来的:美国的曼哈顿计划动员了10万多人历时3年耗资20亿美元才得以完成。我国的两弹一星工程光是被授予“两弹一星功勋奖章”的杰出贡献者就有23人。从原子核裂变现象被发现到原子弹问世经历了漫长复杂的过程。在这一过程中需要攻克的难关有很多,所以这绝不是靠哪一个人的力量就能解决的。

原子弹是谁研究出来的

 

众所周知美国是世界上第一个拥有原子弹的国家,然而美国却不是全世界第一个开始研究原子弹的国家。事实上英国才是全世界第一个决定研制原子弹的国家:二战期间担任英国首相的丘吉尔早在1925年就提出过利用某种超级能量进行爆炸和攻击的设想。1940年美国总统罗斯福曾致信丘吉尔建议两国共同研发原子弹,然而丘吉尔却委婉地拒绝了罗斯福这一建议。

原子弹是谁研究出来的

 

丘吉尔的底气在于当时的英国自认为在铀裂变研究领域处于领先地位,所以不想和美国人分享自己的研究成果。事实上正是被誉为近代原子核物理之父的英国科学家卢瑟福发现了放射性辐射中的α射线与β射线并进行了散射试验,从而认定了原子核的存在并提出了原子结构模型假说。卢瑟福在此基础上又利用放射性元素镭中释放的射线轰击其他元素从而首次实现了人工核转变。

原子弹是谁研究出来的

 

卢瑟福是全世界第一个提出放射性半衰期概念的人,也是全世界第一个实现人工核反应的人,所以他在国际上被誉为“原子核物理学之父”。然而从实现人工核反应到发明出真正的原子弹还有相当的距离。1932年英国物理学家查德威克发现了中子。此后科学家们开始利用中子这种“新炮弹”进行轰击各种原子核的反复试验,最终发现了利用中子轰击铀原子核而引起的铀核链式反应。

原子弹是谁研究出来的

 

1939年初德国化学家O·哈恩和物理化学家F·斯特拉斯曼发表了关于铀原子核裂变现象的论文。在此之后的几个星期内许多国家的科学家纷纷验证了这一发现,还进一步提出有可能创造这种裂变反应自持进行的条件,从而开辟了利用这一新能源为人类创造财富的广阔前景。不过同历史上许多科技新发现一样:核能的开发首先被用于军事目的——即制造威力巨大的原子弹。

原子弹是谁研究出来的

 

1939年9月初丹麦物理学家N·H·D·玻尔和他的合作者J·A·惠勒从理论上阐述了核裂变反应的过程,同时指出能引起这一反应的最好元素是同位素铀235。正当这一有指导意义的研究成果发表时英、法两国向德国宣战。1940年德军横扫丹麦、挪威、荷兰、比利时、卢森堡、法国、南斯拉夫等国。当时纳粹的种族主义政策迫使相当一部分德籍犹太科学家离开了德国。

原子弹是谁研究出来的

 

早在纳粹党上台的第一年就有大约2600名学者离开了德国。从纳粹党上台到二战爆发时四分之一的物理学家从德国的大学辞职而去。在此期间轴心国流失了包括爱因斯坦、薛定谔、费米、波恩、泡利、德拜等27名诺贝尔奖获得者,然而德国在核物理领域依然有着足以傲视全球的强大实力。1939年德国刚发动战争时就已启动了原子弹研发项目。那时全世界只有德国一家在进行原子能的军事应用项目。

原子弹是谁研究出来的

 

最早发现原子核裂变现象的就是O·哈恩和F·斯特拉斯曼这两位德国科学家。战争爆发后这两人都留在了德国,而且还都参与了德国的原子弹计划。当然参与德国原子弹计划的肯定不只这两人:劳厄、波特、盖革、魏扎克、巴格、迪布纳、格拉赫、沃兹等科学家都参与其中并在某些方面取得了突破性的进展。沃纳·卡尔·海森堡作为整个计划的领导者与核裂变的发现者之一哈恩共同负责研制核反应堆。

原子弹是谁研究出来的

 

当德军占领挪威之后就在挪威的泰勒马克工厂生产名叫“重水”的化工原料。这其实就是制造原子弹最重要的原料之一。1939年物理学家恩里科·费米和爱因斯坦一同向美国报告:德国科学家已掌握了铀的原子裂变技术,而这恰恰是制造原子弹的第一步。正是在爱因斯坦等人的倡议下美国才于1942年6月开始启动了研制原子弹曼哈顿计划。曼哈顿计划的首席科学家奥本海默如今被誉为“原子弹之父”。

原子弹是谁研究出来的

 

当然造原子弹可不是造手榴弹:一个人弄一个木头柄,套一个铁疙瘩,掏空里头塞点炸药就能造出来的。原子弹是汇聚了无数科学家的智慧才弄出来的。奥本海默是作为曼哈顿计划的首席科学家而被誉为“原子弹之父”的,然而庞大的曼哈顿工程绝不是奥本海默自己一个人就能搞定的。事实上参与这一工程的很多科学家都对原子弹的研究做出了自己的贡献。

原子弹是谁研究出来的

 

事实上曼哈顿工程号称是诺贝尔奖集中营:参与这一工程的科学家中不乏诺贝尔奖获得者。曾在1927年和1938年分别获得了诺贝尔物理学奖的康普顿和费米在参与曼哈顿计划后建立起了人类历史上第一台核反应堆。在1939年获得诺贝尔物理学奖的劳伦斯在参与曼哈顿计划以后主要负责用电磁法分离铀235。当然可能更为人熟知的是爱因斯坦,不过爱因斯坦对原子弹的研究更偏重理论领域。

原子弹是谁研究出来的

 

爱因斯坦提出的“狭义相对论”和那个著名的质能方程——E=mc²被人们普遍认为是原子能的发现和利用的理论基础。爱因斯坦的理论为原子弹的研究奠定了基础,然而在原子弹的实际研发过程中爱因斯坦参与得其实并不多。爱因斯坦对曼哈顿工程的主要贡献在于正是他的倡导直接促成了曼哈顿计划的启动。当时美国政府对原子弹尚未引起足够的重视,所以科学家们就一致把爱因斯坦推出来向美国政府倡议。

原子弹是谁研究出来的

 

之所以把爱因斯坦推出来主要是因为他的影响力实在太大了,所以又他出面倡议更容易引起美国政府的重视。正是爱因斯坦写给罗斯福的信最终促成了曼哈顿计划的启动,不过在曼哈顿计划正式启动后爱因斯坦并没怎么参与其中。爱因斯坦更多是为原子弹的研究奠定了理论基础,同时他也是曼哈顿计划的倡议者,但在原子弹的实际研发过程中则相对参与较少。

原子弹是谁研究出来的

 

相比之下爱因斯坦的学生西拉德反而在原子弹的研发过程中发挥了不小的作用。西拉德和爱因斯坦一样都是数学、物理领域的天才:西拉德相对更偏重于实践,而爱因斯坦则在理论上拥有极高的建树。在曼哈顿工程中西拉德的主要工作是与费米等人一起研制核反应堆。在管理层面上原子弹之父是奥本海默,在理论奠基上原子弹之父是爱因斯坦,在技术层面西拉德与费米等人的作用更加重要。

原子弹是谁研究出来的

 

1945年7月16日5时30分美国在新墨西哥州离阿拉木郭多50英里的一片广阔荒芜地区成功进行了世界上首次原子弹试验。美国由此成为全世界第一个拥有原子弹的国家。1945年8月6日美国飞行员保罗·提贝兹驾驶B-29超级空中堡垒轰炸机埃诺拉·盖伊号在日本广岛上空投下了代号“小男孩”的原子弹,这是核武器在人类历史上的首次实战使用。广岛核爆的瞬间造成了七万人死亡、七万人受伤。

原子弹是谁研究出来的

 

广岛核爆三天后美军在日本长崎投下代号为“胖子”的原子弹造成四万人当场死亡。投在广岛和长崎的两枚原子弹是迄今为止核武器在人类历史上仅有的两次在实战中的使用。原子弹在广岛和长崎展现的巨大威力震惊了世界各国,苏联方面随即迅速展开了发展核武器的紧急计划:对德战争结束刚满3个月的时候斯大林就下令成立隶属于国防委员会的特别委员会,由贝利亚出任该特别委员会的主席。

原子弹是谁研究出来的

 

克格勃的特工人员通过参与过曼哈顿计划的美国共产党员莫里斯·科恩和德国共产党员克劳斯·福克斯了解到美国原子弹项目的诸多细节。苏联驻日大使馆的武官还实地察看了广岛原子弹爆炸地的破坏状况。此时苏联的核计划刚启动,要在短期内完成原材料的加工和浓缩处理存在诸多难以一时克服的问题。贝利亚想到了战败的德国人——尽管德国直到战败也没研制出核武器,但在铀矿石的加工和同位素分离方面经验丰富。

原子弹是谁研究出来的

 

贝利亚指示内务部队在苏联占领区尽可能搜罗未被西方盟军俘虏的德国核物理学家和工程师。最终有300余名德国科学家和工程师被送往苏联。1949年8月29日4时苏联在哈萨克斯坦的米什克瓦核试验场成功进行了首次核试验,成为世界上第二个拥有核武器的国家。美、苏这两个超级大国相继试爆原子弹使最早决定研究原子弹的英国大受刺激。1952年10月3日英国第一颗原子弹在澳大利亚蒙特贝洛沿海的船上试爆成功。

原子弹是谁研究出来的

 

美国、苏联、英国相继在核武研究上取得的进展使法国坐不住了。事实上法国和英国一样在核物理研究领域有着一定基础:早在19世纪末20世纪初法国物理学家居里夫妇就发现了镭元素,继之居里夫妇的女儿、女婿又发现了前所未有的穿透性强的辐射现象并比美国人早几星期发现了原子裂变。不过二战前法国始终没想到把自己在核物理研究方面的成果用于军事目的。

原子弹是谁研究出来的

 

1944年7月14日法国抵抗运动领导人戴高乐访问加拿大期间会见了三位流亡在此的法国原子物理学家。三人无一例外向戴高乐力陈法国研制原子弹的必要性和可能性。这时连国土都尚未光复的法国根本不具备研制核武器的条件,直到二战结束后的1945年10月戴高乐才成立原子能委员会。战争期间流亡海外的法国科学家们陆续回国参与到核武器的研究中。

原子弹是谁研究出来的

 

1958年4月11日法国政府正式签署命令:制造一颗核装置并于1960年第一季度爆炸。1960年2月13日法国在阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的拉甘核试验场成功进行了首次核试验,从而得以成为世界上第四个拥有原子弹的国家。就在法国决定研究原子弹时中华人民共和国为打破美、苏等国的核垄断也于1959年6月开始启动旨在研发本国核武器的"596工程"。

原子弹是谁研究出来的

 

在此之前苏联一度承诺将对中国的核研究提供支持,然而当时的苏联领导人赫鲁晓夫撕毁了两国间的协议,拒绝向中国提供原子弹样品,此后工作在中国国防科技部门的苏联专家顾问们陆续撤走。中国的核武研究就此走上了独立自主自力更生之路。当时主席对此有明确表态:“以前有苏联人援助我们,现在我们自己干也一定要干好!我们只要有人、有资源,什么奇迹都可以创造出来”。

原子弹是谁研究出来的

 

党中央先后从全国调集高、中级专家二百多人充实到核武器研究所,形成了以彭桓武、朱光亚、邓稼先等人为核心的核武器研制骨干力量。1961年7月16日中共中央发布了《关于加强原子能工业建设若干问题的决定》,19日中央军委批准国防科委成立领导原子能工业的专办。党中央先后从全国调集高、中级专家二百多人充实到核武器研究所,形成了以彭桓武、朱光亚、邓稼先等人为核心的核武器研制骨干力量。

原子弹是谁研究出来的

 

当时中国在浓缩铀方面采取了两条腿走路的办法:一方面与科学院一起针对甲种分离膜和氟油等关键材料进行技术攻关;另一方面在核工业上打一场空前绝后的“人民战争”——全民找矿,土法炼铀。美国学者刘易斯和薛理泰因此称中国的第一颗原子弹是一枚“人民炸弹”。人民战争的手段在新中国原子弹的研制过程中可谓处处体现。这里需要提到一个流传很广的说法是:我国原子弹是研究人员用算盘打出来的。

原子弹是谁研究出来的

 

原子弹的物理原理是核裂变:热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子,中子再去撞击其它铀-235原子触发下一次核反应,如此反复进行从而形成链式反应。维持这一链式反应持续下去的一个基本条件是需要足够多的重核材料。这里的足够多是指需要多到链式反应自持下去的最小质量。这个最小质量就称为临界质量。原子弹选择临界质量同材料的形状、密度以及环境都密切相关。

原子弹是谁研究出来的

 

选择的临界质量是多大,压缩的过程如何、什么时候到达超临界,什么时候点火,用什么材料防止中子泄漏......这些都需要计算解决。这些计算可不是我们在中小学接触的加减乘除这样简单的四则运算。这些计算涉及到指数函数、三角函数、对数函数、双曲函数、开方、求幂等相对复杂的运算。这些运算在普通人听起来可能头都大了,然而实际上这些运算都是可以人工计算的。

原子弹是谁研究出来的

 

要知道上文提到的这些运算方法可都是在计算机发明之前就早已存在的。当然毫无疑问如果要通过人工完成如此复杂的运算是一项艰巨的任务,所以后来人们制造了计算机来进行繁重的计算任务。世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学问世了。从这个时间上我们也可以看出我们传统认识中的一个误区:美国的原子弹是用计算机算出来的,中国的原子弹是用算盘算出来的。

原子弹是谁研究出来的

 

美国其实是为了原子弹计划而开始研制计算机,然而还没等计算机发明出来就在1945年先把原子弹给造出来了。1930年美国科学家范内瓦·布什曾造出世界上首台模拟电子计算机。请注意这里说的是模拟电子计算机,而不是已正式成型的计算机。美国在研制原子弹时用的是只能计算十四位数以内加减乘除四则运算的计算器。后来美国在研制氢弹时就用上了真正的电子计算机,所以氢弹的研发速度就比原子弹快了很多。

原子弹是谁研究出来的

 

相比之下我国是在1957年开始对苏联电子计算机进行仿制的。1958年我国成功量产了第一部103型电子管计算机,1959年和1960年又分别研制成功104型计算机和107型计算机。这几款计算机的水平接近了当时西方先进水平,是我国独立更生发展电子信息产业的成果。中国研制原子弹时计算机事业也在稳步发展,而且当时全国计算机的算力95%都提供给了原子弹研发。

原子弹是谁研究出来的

 

然而当时我国的计算机事业正处于起步阶段,所以全国的算力加起来仍不足以完全满足原子弹工程。参与原子弹工程的核物理学家彭桓武回忆:当时他的组一周只能有一天使用电子计算机进行验算。在平时则需要使用每秒计算10次的德国手摇计算机和每秒计算100次的苏联乌拉尔电动计算机。彭桓武当时想出了一种被称为“粗估”的办法:一方面用心算对公式进行简化,另一方面集中大批专业人员将复杂步骤逐渐拆分。

原子弹是谁研究出来的

 

拆分后的每一步骤具体分配到每个人头上:在电子计算机的算力无法满足需求的前提下同时综合运用手摇计算机、算盘、计算尺等工具进行计算,然后再将每个人的计算结果逐一整合起来。中国1964年10月16日15时中国在新疆罗布泊核试验场成功进行了首次核试验,从而得以成为世界上第五个拥有核武器的国家。由此可见原子弹如此庞大复杂的系统工程绝不是靠某一个人的能力就能研制出来的。