簡明科學史(14):“頂級大腦”湧向美國,放出足以毀滅世界的惡魔

20世紀30年代,在發現鈾、釙、鐳等天然放射性物質後,物理學家們很快就發現原子核裡聚集了豐富的能量。因為從理論上講可以用粒子或中子轟擊原子,讓它的原子核拋出一個粒子,即“核裂變”,反之,讓一個原子吸收一個粒子變成一個新元素,即“核聚變”。

無論是“核裂變”還是“核聚變”的過程都將釋放巨大能量,無數物理學家開始前赴後繼地尋找開發這些能量的方法。

同一時代,納粹在歐洲橫行霸道,戰爭一觸即發,包括德國在內的多國科學家都在秘密研製一種理論上存在的武器:原子彈(裂變炸彈)。

20世紀30年代末到40年代初,為了躲避納粹和法西斯的迫害,歐洲最優秀的“大腦”們紛紛遠走他鄉,前往美國。

這場迫不得已的“大腦遷徙”極大地成全了美國的科學進步,他們加入了絕密的“曼哈頓計劃”,讓世人領教了原子能驚天動地的威力,打開了“潘多拉魔盒”,從此人類擁有了毀滅自己、毀滅世界的力量。

“大腦遷徙”:前往美國的、最優秀的“大腦”們

愛因斯坦:

阿爾伯特·愛因斯坦,1879年3月14日在一個德國的猶太家庭出生,父母都是猶太人。他在17歲時考入蘇黎世聯邦工學院,畢業兩年後在朋友的幫助下得到了一份專利局的工作。

1905年,在他26歲時,他迎來了自己的奇蹟年:提出光量子假說,得出光電定律,解決了光電效應問題;獨立而完整地提出狹義相對論;給出關於質量與能量關係的公式:E=mc²。

1915年,在他36歲時,他提出了廣義相對論引力方程的完整形式,次年完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。他因“對理論物理學的貢獻,特別是發現了光電效應定律”獲得了1921年諾貝爾物理學獎。

1924年,45歲的愛因斯坦加入了柏林的猶太組織;1931年,他號召各國對日本經濟封鎖,以制止其對中國的軍事侵略;1932年,他和妻子離開德國去美國,從此再也沒有踏上德國的國土;1933年,他在柏林的寓所被納粹政府查抄。

1935年,愛因斯坦正式申請永遠在美國居住。

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愛因斯坦

奧本海默:

羅伯特·奧本海默,於1904年4月22日出生在紐約的一個德裔猶太人家庭,18歲進入哈佛大學學習,從哈佛畢業後加入了劍橋著名的卡文迪許實驗室。之後,迷上了量子力學的他又轉入德國哥廷根大學,跟隨玻恩做研究。

25歲時,奧本海默回到了美國,在加州大學伯克利分校創立了“奧本海默理論物理學中心”。1942年,38歲的奧本海默被任命為“曼哈頓計劃”的首席科學家,率領眾多頂級科學家開始了原子彈的研發工作。

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奧本海默

費米:

恩利克·費米,於1901年9月29日在意大利羅馬出生,21歲時獲得比薩大學博士學位,22歲時前往德國在量子力學大師玻恩的手下工作,25歲時任羅馬大學理論物理學教授。

1934年,他帶領的研究團隊用中子轟擊原子核產生了人工放射現象,他被譽為“中子物理學之父”,1938年獲得諾貝爾物理學獎。與此同時,意大利法西斯政府開始了對猶太人的迫害,由於費米的妻子是猶太人,他們前往斯德哥爾摩接受諾貝爾獎後就直接去了紐約。

紐約哥倫比亞大學主動為費米提供了職位,他於1944年加入了美國國籍。

由於費米在中子領域的權威,他被選為世界第一臺核反應堆攻關小組組長。他們成功製造出人類第一臺可控核反應堆,使“曼哈頓計劃”得以順利推進。

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費米

泰勒:

愛德華·泰勒,於1908年1月15日出生在奧匈帝國布達佩斯的一個猶太家庭,18歲時離開了匈牙利,22歲時在朋友的安排下拜訪了費米,之後便將自己的研究方向定為核物理。

1933年,25歲的泰勒在猶太人援助委員會的幫助下離開了德國,在英國和丹麥呆了一段時間;1935年,27歲的泰勒受美國華盛頓大學的邀請出任物理學教授一職;1941年,33歲的泰勒加入了美國國籍。

1942年,泰勒受邀加入“曼哈頓計劃”,他對原子彈的研究有重要的貢獻,他曾被譽為“氫彈之父”。

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泰勒

玻爾:

尼爾斯·玻爾,於1885年10月7日出生在丹麥哥本哈根,他的母親出身於一個富有的猶太家庭。他18歲時進入哥本哈根大學主修物理學,獲得博士學位後也加入了劍橋卡文迪許實驗室,32歲時被選為丹麥皇家科學院院士。

1922年,玻爾因對研究原子的結構和原子的輻射所作出的重大貢獻而獲得了諾貝爾物理學獎。1927年,玻爾提出了“哥本哈根詮釋”,從此開始了與愛因斯坦持續多年的關於量子力學的論戰。

1940年,德國侵佔了丹麥,雖然美國、英國的許多大學都邀請玻爾去避難,他仍然選擇留在哥本哈根理論物理研究所。1943年,希特勒政權準備逮捕玻爾,為了避難,他逃到了瑞典,之後到了英國,最後到了美國,參與了製造原子彈的“曼哈頓計劃”。

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玻爾

馮·諾伊曼:

馮·諾伊曼,於1903年12月28日出生在匈牙利布達佩斯的一個富裕的猶太家庭。他從小就展現出了“神童”的品質,11歲就進入大學預科班學習,17歲時同時在布達佩斯大學、柏林大學和蘇黎世聯邦工業大學進行跨專業學習,並順利取得學位。

1930年,由於戰爭逼近,馮·諾伊曼在美國普林斯頓大學的邀請下,攜新婚妻子前往美國。1933年,年僅30歲的他即被聘為普林斯頓高級研究院終身教授(五位終身教授中有一位是愛因斯坦)。在普林斯頓大學期間,他總結了量子力學的發展,出版了至今仍是經典著作的《量子力學的數學基礎》。

參與“曼哈頓計劃”的馮·諾伊曼指導了原子彈最佳結構的設計。

在後來的電子計算機的發明中,對算法起到關鍵性作用的馮·諾伊曼也被譽為“計算機之父”。

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馮·諾伊曼

打開潘多拉魔盒:“曼哈頓計劃”

1934年10月,費米的研究團隊取得了一項重大發現:中子在到達被輻射物質之前,和含氫物質中的氫原子核碰撞後速度大大降低,這種降低了速度的“慢中子”可以更準確地在原子核著陸,引起核裂變。之後,使用慢中子轟擊原子核的方法很快就被各國科學家採用。

1938年3月,德國科學家哈恩和斯特拉斯曼在柏林成功進行了用“慢中子”轟擊鈾原子核的實驗,出現了物理學界期待已久的裂變反應。

1939年4月,德國成立了鈾計劃研究機構,海森伯擔任科學責任人。

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海森伯

1939年8月,在得知可用鈾元素實現具有爆炸威力的鏈式反應後,愛因斯坦致信美國總統小羅斯福,提出美國必須盡全力趕在德國之前製造出這種新型武器。1940年3月,愛因斯坦給小羅斯福寫下了第二封信,再次提醒總統此事的緊迫性。

1941年12月6日,美國啟動了絕密的“曼哈頓計劃”,眾多物理學家都消失在了偏遠的小鎮。該計劃集中了以奧本海默為首的一大批優秀的科學家,著名的科學家費米、玻爾、費曼、馮·諾伊曼等大師級物理學家皆在其內。

“曼哈頓計劃”歷時3年,耗資高達20多億美元,終於催生出兩枚原子彈,一枚利用鈾,另一枚利用鈈。還有一枚小型實驗彈被放置於美國沙漠併成功爆破。

簡明科學史(14):“頂級大腦”湧向美國,放出足以毀滅世界的惡魔

實驗彈引爆後寬度約為200米的火球

當現場目擊第一顆實驗彈爆破成功所展現的末日般情景時,這些“頂級大腦”們體驗到的不僅僅是成功的喜悅,更多的是對未來的恐懼和擔憂。

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投在廣島的“小男孩”


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投在長崎的“胖子”

1945年8月6日和9日,美國新任總統杜魯門命令分別在日本的廣島和長崎投下了原子彈。兩次爆炸共造成30萬人喪生,其中大部分是平民。

從此,“潘多拉魔盒”被打開,人類擁有了足以毀滅世界的力量。

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愛因斯坦的背影


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