晴時多雲

自由開講》二次大戰與原子彈

謝宏明

電影《歐本海默》劇照。(圖:取自IMDb)

電影《歐本海默》推出後引起了很多討論,在Youtube、維基百科等媒體中有很多的報導。這是因為很多二次大戰的機密史料在經過三十年(筆者1977年在美國求學時一些理論報告就已解密)、或六十年後都解密了。原子彈的研發製造是二次大戰期中一個驚心動魄的過程:

1938年12月德國化學物理學家哈恩發現鈾-235的原子可分裂而且分裂過程中有一部分質量不見,這些質量按照愛因斯坦質能互換公式E=mc2化為巨大的能量了。那時希特勒已經掌權五年,開始吞食鄰國的土地及迫害猶太人,有識之士就在1939年8月敦請已經居住在美國的愛因斯坦寫信給美國羅斯福總統,警告德國可能發展核武器,並建議美國啟動自主核計畫。

當年9月德國入侵波蘭,歐戰爆發。10月羅斯福總統收到了愛因斯坦的信,接受建議,立即成立鈾顧問團。隨後科學上又有更多的發現,1941年英國科學家查兌克確定了鈾-235的臨界(引爆)質量可能在8公斤或以下,羅斯福總統得到這份報告後決定啓動原子彈計畫。

1942年美國在紐約成立曼哈頓計畫,西點軍校出身的兵工准將格羅夫斯任主持人,格羅夫斯挑選加州大學柏克萊分校教授歐本海默任研發實驗室負責人,兩人前往新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯選址建立實驗室。同年物理學家費米在芝加哥大學成功建造了第一座核子連鎖反應爐,隨後也加 入曼哈頓計畫。加入曼哈頓計畫的科學家越來越多達到數千人,因大部分都不是軍職,1943年洛斯阿拉莫斯實驗室改由加州大學承包運作,但編制不變,總統也將洛斯阿拉莫斯實驗室、華盛頓州的漢福德區(400,000英畝土地,主要進行鈽的研究等)、及田納西州的橡樹嶺(56,000英畝土地,主要進行濃縮鈾的研究等)變成軍區,不受州政府的控制,接受戰爭級的安全管制。

歐本海默雖然性情有點古怪,但他天縱英才,有全力以赴的熱情,所有研究小組他都親自參與而且能一看就瞭解,並建議研究方向,参與研發的科學家都很樂意和他討論問題,所以整個研究在千絲萬縷中很快往槍擊式濃縮鈾原子彈及內爆式鈽原子彈二個方向走。3年後1945年7月16日就在新墨西哥州的沙漠成功試爆了世界上第一顆原子彈,隨後由當時的杜魯門總統下令,分別於8月6日及8月9日在日本投下二顆原子彈(一顆是鈾彈,一顆是鈽彈)。8月15日日本軍閥無法再堅持要打持久戰,日本天皇錄音向全國廣播停戰並向盟軍投降。從知道核分裂可以產生巨大能量到以原子彈終結第二次世界大戰,前後不到7年。下圖是同時製造的同樣鈽彈的外殼,是筆者在一個美國空軍基地展覽室拍的,筆者身高約178公分,讓讀者體會該鈽彈的實際大小。

鈽彈的外殼。(圖:作者提供)

當初羅斯福總統決定全力研發原子彈是因為擔心德國先擁有原子 彈。德國投降後才知道德國原子彈計畫進行沒有很順利:

在希特勒主政下,很多科學家逃離德國,主持人海森堡雖然是諾貝爾物理獎得主,但孤掌難鳴,1941年他接到研發原子彈的任務時還曾特別到丹麥去拜訪他的導師波耳(波耳的母親是猶太人,當時雖然還沒有說母親是猶太人也要被關入集中營,但聰明人已感受到希特勒的毒辣),兩人之間的談話後來變成羅生門,但比較可信的是海森堡有提到德國要製造原子彈,而波耳則對於要製造原子彈需要耗費非常大量的鈾-235以及其他資源還要有很長的時間表示默認。

就這樣海森堡後來向德國軍方簡報時,提到這些困難,希望先用重水與天然鈾造出有連鎖反應的原子爐提取它產生的熱量再進一步看發展方向,軍方看到無法短期借此得到軍事勝利也就不太在意了。後來德國在挪威提煉的重水在運回德國途中被地下抗德分子破壞,通通流到海裡了。所以戰後蘇聯與美國去搜查德國的原子彈計畫時,只看到一些重水式原子爐的雛型。戰爭剛結束時,聯軍的一個特別行動小組在阿爾卑斯山區找到了海森堡,將他逮捕,後來送到英國。他獲釋後回到西德,曾在接受訪問時說,他其實不信任也不喜歡希特勒。

還有一個小插曲是,德國投降前有一艘德國軍艦奉命載運一批鈾礦及重水從挪威去日本,艦上還有兩個日本人。在航行途中艦長接到命令說希特勒已死,所有德軍向盟軍投降。於是艦長就決定改為航 向美國向美軍投降。此時日本尚未投降,兩個日本人抗議無效後就在艦上自殺了。該艦抵達美國時美國原子彈已經研發成功,艦上的鈾礦及重水就像粗劣的玩具一樣毫無用處,被送進倉庫,後來也不知所終了。

至於應該不應該投原子彈,在當時目標是明確的。杜魯門總統就是要儘快結束戰爭,因為當時每天都有上萬軍人死傷(包括日本軍人與盟軍),平民百姓病死、餓死、虐死的更不知其數。筆者的母親那時是小學老師,留下的照片有幾張是與同事的大合照,上面有文字寫著:某某先生入營壯行會記念昭和某年某月某日。最看重教育的日本,到戰爭末期也開始徵調小學老師入伍了。

(作者為核子工程博士)

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