原子弹秘史——历史上最致命武器的孕育(哲人石丛书第三辑:当代科普名著系列)(上、下册)

原子弹秘史——历史上最致命武器的孕育(哲人石丛书第三辑:当代科普名著系列)(上、下册)
ISBN: 
978-7-5428-4535-1/N·740
出版日期: 
2010-07
开本: 
大32开
页码: 
1058
定价(元): 
88.00
作者: 
理查德·罗兹
译者: 
江向东 廖湘彧 方在庆
  

目录

导读
中文版序 

第一篇   深刻而必然的真理  1
第一章   镜花水月  3
第二章   原子和空隙  24
第三章   双重意识  54
第四章   长长的墓穴挖好了  87
第五章   火星来客  121
第六章   机器  160
第七章   出走  203
第八章   轰动与发掘  244
第九章   大爆裂  292

第二篇   一种特殊的主权  351
第十章   中子  353
第十一章   截面  407
第十二章   来自不列颠的信息  460
第十三章   新大陆  509
第十四章   物理学和荒漠  576
第十五章   不同的动物  635
第十六章   启示  684
第十七章   这个时代的灾难  737

第三篇   生与死  815
第十八章   “三位一体”  817
第十九章   火舌  905

尾声  1002
鸣谢  1056

内容提要

        原子弹的研制是影响人类历史的最重大事件之一。本书着眼于大量的历史细节,描述了原子弹研制的过程,以及与原子弹研制相关的20世纪上半叶原子物理学的一系列进展。作者以爱因斯坦、玻尔、齐拉、费米、奥本海默等主要历史人物的传奇经历为主线,不但栩栩如生地描述他们的生平和科学活动,而且从社会的、政治的角度,全面反映了原子弹研制的时代背景,科学和政治的相互作用,以及科学家与政治家的对话和冲突。本书是以小说般的行文写成的科学技术史,故事性强且叙事优美,英文原版曾获“普利策奖”、“美国国家图书奖”,以及“美国国家书评奖”,被美国《时代》周刊评为“20世纪80年代十佳著作”之一,并被译成十余种其他文字出版。
        “曼哈顿工程”是人类历史上最宏伟的大科学工程之一。相关的科学发现、技术创新,科学家的个人探索活动和科学团体的行为,最终都聚集到这个大科学工程旗下。本书以恢宏的架构和如数家珍般的叙事,阐释了这个最宏伟工程项目的全貌和细节。本书英文原版作为项目管理类著作,被美国《财富》杂志评为“向商务人士推荐的75本必读书”之一。

前言

        1938年12月下旬,德国的一个化学实验室成功实现了核裂变,这开辟了探索威力强大的新能源的道路。这个发现很快就被公之于众。当时,世界并没有处于战争状态*,况且,科学的进步有赖于新的科学发现能自由地传播。作为核裂变的发现者,物理学家哈恩和施特拉斯曼1939年1月将他们的实验结果发表在德国科学期刊《自然科学》(Naturwissenschaften)上。一个月后,又一份报告接踵而来,这份由奥地利理论物理学家迈特纳和弗里施发表在英文科学期刊《自然》(Nature)上的报告,对新近发现的核反应做了物理学阐释。正是迈特纳和弗里施给这种新反应起名为“核裂变”(nuclear fission),类比于被称作二分分裂(binary fission)的活细胞的分裂过程。
        核裂变时,重金属元素(例如铀金属)的原子核因受到中子轰击而被扰动,摇晃并颤动成哑铃状,而后分裂成两个更小的部分。这两部分都带有正电荷,以巨大的能量排斥对方,同时各自重组成新元素的原子——氪和钡,这两种原子由铀原子核产生,原子序数之和等于铀。(铀为92号元素,氪为36号元素,钡为56号元素,36+56=92。在哈恩和施特拉斯曼用中子轰击铀硝酸盐的实验中,正是钡的不期而至使他们意识到部分铀原子分裂了。)在裂变碎片的重组过程中,一小部分质量转化成了能量,迈特纳和弗里施利用爱因斯坦著名的方程E=mc2(能量等于质量乘以光速的平方)计算出了这一过程释放的能量大小。他们发现,对于任何一个已经裂变的原子,释放的能量约等于处于轰击状态的中子能量的两亿倍之多。
        在世界范围内,那些看过这些核反应报告的物理学家,很快就明白了它所具有的革命性意义:有这么一个过程,只须借助低能量、室温下的少量中子,就能促使相当于上百万摄氏度的巨大能量的释放。在黑板上和信封背面,各地的物理学家们迅速地计算出了它可能带来的结果:开发一种新能源,它驱动轮船以及发电的效率比煤炭燃烧高出6个数量级;再就是制造摧毁力不可想象的炸弹。此时离二战在欧洲拉开序幕的标志性事件——1939年9月1日德国入侵波兰,还有不到9个月时间。这种新发现的核反应被第一次尝试投入应用将不可避免地是制造一种新的具有强大摧毁力的爆炸物——原子弹。
        今天,我们很难想象当初核裂变的发现引起了多大的轰动,各大报纸均以醒目的标题向全世界报道了此事。在哈恩-施特拉斯曼和迈特纳-弗里施论文发表一年中,足足有100个更深入的调查研究发表在各个科学期刊上。一个加快个体裂变的关键过程发表于1939年4月,这一过程是由不断产生的继发性中子形成一个呈指数式增长的链反应。在这一发现之后不到一年的时间内,握有希特勒企图征服世界的第一手资料的犹太流亡物理学家与爱因斯坦一同起草了一封信,向当时的美国总统罗斯福(Franklin Roosevelt)发出警报。到1941年初,加利福尼亚大学的化学家们已经通过用中子轰击铀而分离出了一种新的人造元素钚,并且很快测定出它的分裂能力是铀的2倍:假使他们需要约15千克的铀235——一种稀有的铀同位素——来产生最大限度的核爆炸,那么只需约6千克钚就能达到同样的效果。同样是到1941年,美国政府才在本土开始接管铀的研究工作,他们认为纳粹德国已经着手制造原子弹,因而下定决心要抢在德国之前制造出原子弹。不然,将有一场浩劫。
        后来,那些在美国参与制造第一批原子弹的科学家受到了指责,他们被质问为什么同意制造原子弹。责难者想知道的是,这些原子科学家在原本可以达成协议,对外隐瞒存在制造核弹的可能性时,为何又选择参与制造这种大规模的杀伤性武器。这种指责是德国中世纪浮士德传说的一个变种。在这一古老的传说中,浮士德就是一个为了换取知识和权力,不惜出卖自己的灵魂,与魔鬼订立契约的学者。
        原子科学家们真的是在进行浮士德式的交易吗?这种推测源于对科学家工作方式的一种误解。科学是按照人类学家称之为“礼物交换”(gift exchange)的方式来运作的:某位科学家将其实验结果公之于众,其他科学家通过研究这些成果找到线索,做进一步的研究,得到进一步的发现,并相应地然后再将结果公布出来。只有这样,科学知识才会朝更加广阔的前沿和更尖的尖端迈进,每位科学家的发现都会促使这项集体工作向前发展。也正是因为每位思维敏捷的科学家能够在同一知识层面工作,科学上的突破才往往在差不多同一时段在世界各地不同实验室内相继发生,有时只差几天或几小时。
        许多物理学家都在思考用中子轰击铀会发生什么。如果哈恩与施特拉斯曼没有意识到他们的铀实验中产生了钡,也会有其他人独立发现这一点。我为写这本书曾采访了几位1938年正在加利福尼亚大学工作的科学家,他们向我表达了与核裂变的发现失之交臂的极大失望之情。在他们看来,这个发现仅用实验室里现成的仪器和材料便能完成。其中一个人形容条件已“成熟过头”。当哈恩-施特拉斯曼的实验结果传来,他们立即冲进实验室,重复了这项实验并进行了必要的检测,然后才意识到核裂变一直都在眼前,只是自己过去没能理解这一异常现象。
        在1939年一二月间第一份发现核裂变的报告公布后,世界上每一个技术先进的国家都对核裂变开展了不同程度的研究。它们之所以这样做,显然是因为,从一开始,这种新反应就很可能会被用来发展出一种新的、威力强大、没有任何防御措施可以抵挡的炸弹,除非大家以此武器互相要挟。在这一早期阶段,中国是罕见的没有采取行动的国家,中国当时已经卷入战争,正全力以赴与日本作战。法国在遭德国入侵并沦陷后,也停止了核研究,战后才得以继续。苏联1941年6月被德国突袭后,也因疲于自保而没有开展核研究。1943年,苏联透过一些间谍情报得知英美已经在进行一项高级计划时,它才投入了有限的人力物力。日本在实验室内对从浓缩铀到核弹的可能性进行了研究,但由于战争中物资匮乏而无力开始工业级别的生产。德国科学家则害怕给杀人成性的独裁者希特勒承诺太多却不能兑现,因而没有继续下去。不管怎样,这位德国元首对于火箭的兴趣远胜于核弹。当时只有英美两国联手才有能力和机遇在战争时期研发核武器,即使这样,原子弹也只是在德国被打败、二战已接近尾声之际才研制成功,勉强来得及用来对付日本。
        因此,无论核裂变的发现是否被用于军事,都不是一个科学家能够接受或拒绝的浮士德式的交易。核裂变的发现不是孤立的,是从科学知识的历史积淀中涌现出来的,况且,在科学发现中也不存在甄别道德好坏的过滤器。奥本海默这位指导了在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯制造第一批原子弹的美国理论物理学家,曾一针见血地指出:“科学中的深层内容不是因为它们有用而被发现,它们被发现是因为它们有可能被发现。这是一个深刻而必然的真理。”
        为检验核裂变发现的历史以及科学背景,本书并不以这次发现作为开场白,而是追溯到38年前。那时,电子和X射线的发现使得世界范围内的科学家紧锣密鼓地开始了测定原子辐射的各种能量以及这些能量之组成的工作。这个新的学术领域被称为核物理。它在世界大战和全球动荡的局面下得到发展。数百万人在泥泞的战壕中丧生,不断的空袭使得政府对城市被毁以及大量平民死亡已经麻木。战火蔓延到非军事区,死亡人数与日俱增。如果用图表来描述从18世纪到20世纪因战争而死去的人数,可以发现它大约是按指数增长的,在1940—1945年间达到顶峰,约有7500万人因战争而丧生。
        1945年核武器的出现突然扭转了死亡人数增加的局面。此后,每年战争中死亡的人数至多不超过一二百万。这数字固然触目惊心,却与每年因吸烟导致死亡的人数相当。1945年后发生的某件事导致这些国家发动大规模战争的意愿降低了。
        各民族国家之间不再进行大规模屠杀,对此,最可靠的解释就是:大家不愿意冒险使自己的家园毁于核武器的报复式打击中。权力之所以起作用,往往在于它能提供一个稳定的权力基础,让一个地区或者一个国家掌握在权力精英能控制的范围内。核武器使这一权力基础处于极其危险的境地,权力精英也相应地控制了他们的野心。这就是为什么一个国家拥有了核武器之后往往并不像它的对手们通常预期的那样引发更多的战争,而是正好相反。中国在1964年10月准备试验第一批核武器的举动,被美国政府认为是对美国安全的一次极大胆的挑衅,以至于时任总统的林登·约翰逊(Lyndon Johnson)很认真地考虑是否用常规武器或者核武器来袭击罗布泊的试验场。终究理智占了上风。中国也成了一个常规核武器国,它给其他有核国家树立了一个榜样:限制核武器的数量,以最低威慑的姿态出现,这比美国和苏联更具恐吓性的强大威慑姿态要好得多。
        核武器的出现带给世界的恐惧被称之为存在性威慑(existential deterrence)。它并没有终结战争,但却限制了战争的规模。在长达65年的时间里,出乎意料地没有一颗核弹爆发于怒火之中。尽管如此,存在性威慑有一个致命的缺点:它要求敌方要有资产,从而不敢冒被核武器报复的风险。这么说吧,得有个“家庭住址”可作为核攻击的目标。这表明,在阻止侵略方面,威慑理论对于民族国家来说是成立的,但是对于一个恐怖组织来说,它则未必起作用。
        一个恐怖组织拥有极少需要保护的资产。假使一个恐怖组织获得了核武器——他们或者通过窃取,或者(可能性不大)通过窃取来的高浓缩铀(由于技术原因,钚不可用)制造出一个或多个核武器——理论上他们可以毫无顾忌地使用这些武器。然而,一个即使仅有几千吨当量的核武器在世界上任何一个主要城市爆炸,都将是一个世界性的灾难,很可能会带来大范围的经济崩溃以及一场新的核军备竞赛。
        伴随着美苏冷战的结束以及十年之后伊斯兰极端恐怖主义的出现,受到恐怖分子核攻击的威胁,已经成为有核国家相信自己会面临的主要挑战。尽管老牌的核大国不愿意考虑放弃他们的核武库,但对于恐怖分子的核威胁而言,除此之外别无他法。世界开始朝消除核武器的方向发展,这一趋势的产生虽然有其他一些原因,但在任何一个国家首脑眼中,没有什么比恐怖分子的核弹威胁更为紧迫。
        追踪并锁定世界上每一千克高浓缩铀,并不是轻而易举的任务。难度稍小的是监控全世界的核燃料生产设备及核电站。核裁军本身就像悬崖勒马,危险之极,特别是当各国的核武库中核弹的数量降到几百甚而几十时更危险。也许最艰难的部分将会是商讨常规武器的数量限制,因为一旦缺乏限制,在没有核武器的世界中,美国与其他国家的军事实力的差距将比现在更为悬殊。尽管如此,仍然只有完全的核裁军才能使世界免受核武器之灾。正如美国总统奥巴马(Barack Obama)2009年4月在布拉格清楚地指出的:
        数以千计的核武器的存在是冷战留给后人最危险的遗产。尽管美苏之间并没有爆发核战,但那一代人都知道,他们的世界可以在顷刻间被毁灭。像布拉格这样一个有着数个世纪的历史,体现了人类如此多的美与天赋的城市,那时可能会不复存在。
        今天,冷战已经过去,但那些数以千计的武器还在。历史处于一个奇特的转折点上,全球性核战争的威胁已经降低,但遭受一次核袭击的可能性却在增大。许多国家已经拥有这些武器,核试验仍在继续。核机密和核原料的黑市交易大量存在,制造核弹的技术被传播开来。恐怖分子已经下定决心要拥有核武器,无论是通过购买、制造还是盗取。为了遏制这些危险,我们正在努力构建一个全球范围内的核不扩散体制,但是随着越来越多的人及国家破坏规则,我们可能会走向这个体制无法控制的危险和混乱的局面*。
        现在我们知道,这对不论身处何方的人都至关重要。假设一颗核弹在某个城市爆炸——也许是纽约或莫斯科,伊斯兰堡或孟买,东京或特拉维夫,巴黎或布拉格——都会使数以十万计的居民丧生。而且不管发生在哪儿,它对我们的全球安全、我们的安保、我们的社会、我们的经济以至我们最终的生存可能带来的后果都会是无法想象的。
        一些人认为,无法阻止也无法核查这些武器的蔓延,越来越多的国家和个人将拥有这种毁灭性的终极武器,我们将注定生活在这样一个世界中。这种宿命论是可怕的敌人,因为,如果我们相信核武器的蔓延是不可避免的,那么,在某种程度上我们已经默认核武器的使用也是不可避免的。

        在过去的两个世纪里,人类已经在控制流行病方面取得了显著的进步。在20世纪的头50年中,战争造成的死亡(人为制造的死亡)人数在早逝的总人数中显得十分突出,其中的一个原因就是,通过国民保健体系,疾病造成的死亡(生理性死亡)已经得到了越来越好的控制。从1945年开始,人们对核武器报复所产生的恐惧亦限制了人为制造的死亡人数,但为此付出的代价便是局部甚至世界范围内人为制造死亡的风险大大增加。其罪魁祸首就是所谓的一触即发式的威慑性核武库。21世纪伊始,自杀式恐怖主义的抬头,意味着此种核武库对于特定地区某些一穷二白的组织是无威慑性的。
        核武器的辩护者声称,核武器存在的唯一价值是用来威慑有同样武器装备的敌手。如果是这样的话,消除核武器在逻辑上就更无反对的理由了。
        所有这些挑战和转变的出现,是由于一些科学家在探索物质的基本结构时,碰巧用意想不到的方式释放了原子核中潜在的巨大能量。这一切是如何发生的以及它究竟带来了什么直接后果,都是本书要探讨的内容。希望读者能从中获益。
        理查德·罗兹
        (朱慧涓  译  方在庆  校)

作者简介

        理查德·罗兹(Richard Rhodes),美国作家、记者、历史学家,出生于美国堪萨斯城,毕业于耶鲁大学。他写过十几本非虚构类的书,对核武器历史的关注是其中最引人瞩目的主题,也让他大获成功。继《原子弹秘史》之后,他还写了《黑太阳:氢弹秘史》、《愚蠢的兵工厂:核武器军备竞赛秘史》,可以说是他的“核武器秘史三部曲”。这三本书都让他赢得了数不清的读者,也赢得了“普利策奖”等应接不暇的荣誉。他关于纳粹杀人机器盖世太保特别行动队的编年史《死亡之主》,以及关于朊病毒与疯牛病、库鲁病等的书《致命的盛宴》,讲述的依然是杀戮的故事。另外,他还著有《地球之子》、《神圣的秘密》等小说。

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