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原子弹之父_奥本海默_从卢瑟福谈原子核

时间:2020-01-30 理论教育
原子弹之父_奥本海默_从卢瑟福谈原子核

原子弹之父——奥本海默

大地好像裂开了,云层好像扯破了。一轮巨大的、滚动的、可怕的、彩色的超级太阳,变幻着颜色,在几分之一秒钟内达到3000米的高度,并且转瞬升到了云层之上。

这是一次地球上前所未见的日出,它比一千个太阳还亮。山间猛兽看见了,立即钻进洞里,水里的动物看见了,顷刻潜入水底,再也不敢露出水面饱览大自然的风光……动物受惊了。人们看到后,更是毛骨悚然,坐立不安。

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原子弹之父——奥本海默

目睹者说,在最初的炫目闪光出现后几秒钟内,一片死一般的沉寂笼罩着大地,长在沙地上的荒野植物一动也不动。最先来到的是极其猛烈超乎寻常的大风——冲击波,它使劲地把人掀翻在地;接着从寂静中发出可怕轰鸣,像从未听见过的巨雷声滚滚而来,接着急促地在群山中回荡起来,就像最严重的地震摇撼着山岳的根基,一直持续几分钟;最后剩下的是一片巨大的蘑菇云状烟雾笼罩着大地。这一剧变来势之猛,仿佛世界的末日到了!

这是1945年美国在阿拉莫哥多爆炸世界第一颗原子弹的情景。从此,人间战争又增添了破坏力巨大的可怕武器,人类陷入了可诅咒的核威胁之中。原子弹虽该被诅咒销毁,但它的出现却标志着现代科学已步入了原子能时代。因此说,原子弹是现代科技史上一项极其重大的发明。

在制造第一颗原子弹中,贡献最大的就是美国著名科学家罗勃·奥本海默。由于他对原子弹的贡献卓著,被誉为“原子弹之父”。

罗勃·奥本海默,1904年4月22日出生在美国纽约。他本是德国犹太人,后来移居到美国。父亲是美国有名的企业家,并喜欢建筑、绘画和音乐。母亲是美术教师,具有较高的绘画水平,并能弹一手好钢琴。

在父母的精心栽培和影响下,奥本海默从小就养成了勤奋好学善于思考的好习惯。奥本海默5岁生日那天,爸爸送给他一大包礼物——五颜六色、形状各异的化石。很快,奥本海默就被这包礼物迷住了。从此,他开始积极收集岩石标本,并与全国各地的岩石矿物学者通信。由于往返的信中写的都是专业术语,所以那些与他通信的学者谁也没有想到他竟是一个孩子。一位有名的矿物学教授推荐他参加人才荟萃的纽约矿物俱乐部。他12岁那年,就应邀到矿物俱乐部去作学术报告。

人们也许不会相信,奥本海默这个12岁的孩子竟能在老专家的面前作学术报告。这不奇怪,当时的人们也是不敢相信的。

那是1916年初夏的一天,在矿物俱乐部门前,站着一位穿着带有闪闪发亮铜纽扣的守门人,他正在严格检查参加会议的每一位进入矿物俱乐部里面的人员,里面坐着许多学者、专家等待学术报告会的召开。突然,一辆黑色的福特牌小轿车驶到矿物俱乐部门前,“嘎”的一声停了下来。守门人紧紧地盯着这辆轿车,只见一对中年男女从轿车中走了出来,男的个儿很高,身穿燕尾服,头戴大礼帽;女的身材匀称,穿着紫色的连衣裙。守门人以为这两个人一定是参加学术报告会的人,其实他们就是奥本海默的父母。车里面坐着的小孩才是真正作学术报告的人——罗勃·奥本海默。

“罗勃,下车吧!”他们下车后,奥本海默的父亲回头向车里轻声地喊道。奥本海默的头从轿车窗口里探了出来,他那一双充满稚气的大眼睛向金碧辉煌的大厅和那威严的守门人看了一眼,又把头缩了回去。

“罗勃,爸爸喊你哪!”他的妈妈对车里说,“勇敢些,我的儿子!要知道,你是他们请来的客人呀!”

“妈妈,我有点怕。”奥本海默在车里说道,看来他不愿意下车。

“罗勃,你不是还要当探险家吗?当探险家胆子可得大一点啊……”妈妈仍旧心平气和地说。

守门人聚精会神地看着,他不知道车里面坐的那个男孩就是奥本海默,所以更是好奇地注视着他们的举动。

男孩终于从小轿车里下来了,他的个儿不高,瘦瘦的,长的很白,一双大而机灵的蓝眼睛特别明亮,看上去只有10来岁。他穿着一套很讲究的礼服,里面是雪白雪白的衬衣。男孩下车后,他们三人一同走上台阶,向圆柱大厅的大门走去。

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奥本海默与爱因斯坦为研究原子弹成功而努力工作

“尊敬的女士,先生!”守门人迎着来客向前移动了一小步,恭恭敬敬地鞠了一躬,说:

“请问,有听讲证吗?”

“有的,请看。”奥本海默的父亲从提包里取出两张听讲证,给守门人过目。

“可是,先生,今天这里举行的是庄严的学术会议,由高级学者演讲,您……”守门人一面很有礼貌地说话,一面用眼睛看了一下站在爸爸和妈妈中间的奥本海默。

显然,守门人是想说这样的会议是不允许带小孩进入的。但奥本海默的爸爸没有做任何解释,只是又从皮包中取出一张比听讲证大很多的金皮邀请书,给守门人看了以后,指着男孩说:“这是我的儿子罗勃·奥本海默,他就是被邀请来为今天的学术会议作报告的人。”

“啊!”守门人惊呆了。他不敢相信自己的眼睛,一个10多岁的孩子怎能作学术报告呢?但是,人家有证件,也只好放了进去。(www.guayunfan.com)

是的,就是这一次他报告的学术论文“曼哈顿岛上的基岩”,使他引起了美国学术界的注目。

父亲见到儿子智力发育迅速,就把奥本海默送进纽约伦理教化学校学习。这是一所专门培养有一定基础或有特殊才能的人的学校,在这所学校里,除数、理、化、文、史等基础课外,还有木工、缝纫等工艺课。在这里,奥本海默受到了全面、正规的训练,他非常勤奋努力,是全校有名的高才生。

1922年,18岁的奥本海默以优异的成绩毕业于伦理教化学校。父亲为了开阔他的眼界,让他去欧洲旅行。当时,奥本海默幻想以后当个建筑学家或矿物学家,因此,旅行沿途,他十分注意各国的建筑风格,像巴黎的艾菲尔铁塔、卢浮宫;希腊、罗马的古典建筑等等。同时,他还采集了很多矿石标本。

这一时期,原子物理、量子理论取得了突破性的进展。世界各国的一些著名大学、研究所纷纷传出了物理学家们探索原子世界取得重大进展的消息。微观世界的奥秘强烈地吸引了奥本海默,他深信自己也能为探索微观世界做出贡献。于是,他从欧洲旅行归来后,决定致力于原子物理学的研究。这一惊人的转向,使父母感到不安,父母多次劝说他,“你这样一来,以前的成绩就前功尽弃了,不利于你今后的发展……”说来也奇怪,以往特别听话的孩子,这回却变得有自己的性格了。是什么在起作用呢?母亲不解,父亲更是难以揣测。不错,是科学。是原子科学的魅力,使奥本海默改变了他的理想。

正是这种理想,使他很快考入著名的哈佛大学,攻读物理学。从此,使他一步一步地走进了原子王国。

由于他在童年就打下了良好的基础,又具有敏捷的学习才能和惊人的记忆力。所以,奥本海默仅用3年的时间就学完了4年的大学课程。1925年,他大学毕业。翌年,去英国剑桥大学跟随卢瑟福继续深造。后来又受玻恩的邀请去哥丁根大学工作,在那里,他们俩人共同发明了“玻恩-奥本海默近似法”。

1927年,奥本海默在哥丁根大学获得博士学位。后又在莱顿大学和苏黎世大学任教两年。1929年,他回到美国,在加利福尼亚理工学院和加利福尼亚大学伯克利分校同时任教。1936年晋升为教授。1941年,他当选为美国科学院院士。

1939年夏,饱尝了法西斯苦头而移居美国的匈牙利物理学家西拉德等人,听到德国科学家开始讨论利用原子能,以及德国禁止它所占领的捷克出口铀矿石的消息时,非常担忧,强烈感到美国政府必须加强原子能的研究。

为此,西拉德等人找到著名科学家爱因斯坦,联名写出了致罗斯福总统的信。经白宫经济顾问萨克斯的劝导,罗斯福决定支持原子弹的研制。1942年8月,美国政府制定出了研究原子弹的计划:工作人员总数15万,耗资20亿美元,目标是赶在希特勒之前造出原子弹。为了保密,把这一计划取名为“曼哈顿计划”。

奥本海默参加了原子弹的研制工作。当曼哈顿计划制定出来后,奥本海默离开加利福尼亚州,到新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯,负责原子能实验室的组织工作,主要承担设计制成原子弹的任务。当时,原子弹究竟应有多大,谁也不知道。他们主要寻找裂变材料发生爆炸的临界体积。裂变材料达到了临界体积,链式裂变反应才能维持下去;超过了临界体积,中子数目就会像雪崩一样激增,在一瞬间引起巨大的核爆炸。同时,他们还必须保证,设计的炸弹不能超过当时美国最大的B-29轰炸机的载重量,以便用飞机进行投掷。他带领全体科研人员在黑暗中摸索、试制,再试制……

1943年,他被正式任命为曼哈顿工程的主持人,他亲自挑选了著名物理学家费米、玻尔等一些一流的学者、工程师参加这一工作。

由于当时第二次世界大战正在进行,国无宁日,几乎整个人类都被浓烟笼罩起来。人们多么希望和平,过上幸福安宁的生活。这些科学家更是焦急万分,他们时刻担心希特勒统治下的德国造出原子弹,使战争的火焰加剧,因此,他们夜以继日地紧张工作,正是这种紧迫感融进了科学家的智慧,才使原子弹在两年内就升入了星空。

研制原子弹是一项涉及到数学、物理、化学和工程技术等许多学科的复杂工作,参加曼哈顿工程的第一流科学家和工程师就有2000多人,真可谓是人类智慧的汇集,科学知识的爆炸。然而,在开始研制原子弹时,除了哈恩、斯特拉斯曼和梅特涅的论文,表明用慢中子轰击铀-235,进行裂变反应,可以得到巨大的能量外,原子弹什么样?怎样获得爆炸用的核燃料?怎样引爆?以及很多技术细节都一无所知。这一切给原子弹研制的组织、领导工作和科学家们带来了极大的困难。

奥本海默首先让费米领导一个小组,负责筹建原子反应堆,以获得铀-235;让劳伦斯负责筹建电磁同位素分离器,从天然铀中分离铀-235;让尤里负责用“气体扩散法”生产浓缩铀-235。我们知道,天然铀中主要是铀一238,它不能进行裂变反应,只有从天然铀中把少量的铀-235分离出来才能做原子弹的炸药。奥本海默采取三管齐下,以便早日拿到炸药。同时,他让一位兵工厂的著名工程师立即着手设计原子弹。

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原子弹爆炸原理示意图

奥本海默在积极组织科学家、工程师研制原子弹的同时,还密切注意德国的动向,多次向国防部建议去轰炸德国的重水工厂等原子研究设施。

曼哈顿计划是人类有史以来第一次大兵团作战,集体攻克科学难关。由此总结的经验对后来的人造卫星、登月计划等都很有帮助。这项宏大计划的顺利完成是与奥本海默的努力分不开的,1946年,他被授予梅里特国会勋章,人们开始称他为“原子弹之父”。

当奥本海默目睹原子弹爆炸成功的情景时,他热泪盈眶……然而,当他得知原子弹落在日本广岛和长崎市,伤亡空前惨重的消息时,又是追悔莫及、十分伤心。不管怎样,“曼哈顿计划”成功地研制出世界第一颗原子弹,使哈恩和斯特拉斯曼发现的核裂变得以具体实现。这为核电站的建造奠定了基础,为人类利用巨大的核裂变能,解决世界能源问题开辟了新的途径。

1947年至1966年,奥本海默被任命为普林斯顿高级研究院院长,从事量子物理和核物理研究及组织领导工作。1948年,他当选为美国物理学会主席。1946年至1952年,他任美国原子能委员会的一般委员会主席,也是美国政府的原子能首席顾问,还是美国驻联合国原子能委员会代表团的科学顾问,他曾参与了联合国原子能控制巴鲁克计划的起草工作。

1963年,美国总统约翰逊授予他美国原子能委员会的最高荣誉——费米勋章。

1967年奥本海默由于多年从事核的研究工作,患了咽癌,2月18日,他在美国新泽西州的普林斯顿逝世。

人们不会忘记,第一颗原子弹的爆炸成功,把人类科学技术推进到了原子能时代。

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当现场目击第一颗原子弹试爆成功所展现的世界末日般情景时,科学家们体验到的绝不是成功的喜悦,而是对于原子弹危害的深刻认识和内疚。