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今天,我們來聊原子彈與五個00後的故事。 故事發生在100年前,當時的科學江湖之中,出現了五個年齡相仿的天才。 歷史讓他們走到了毀滅或者拯救地球的關口。 ——原子彈將從他們手中誕生,而他們又將如何選擇? 五虎大哥叫費米(1901年9月29日,天秤座),他為何用費米悖論暗示我們外星人的存在? 二哥叫海森堡(1901年12月5日,射手座),他為何被稱為拯救世界的男人? 老三是馮·諾依曼(1903年12月28日,摩羯座),他真的是因為原子彈而發明計算機的嗎? 還有老四奧本海默(1904年4月22日,金牛座),他為何總是眼含愧疚? 以及老五愛德華·泰勒(1908年1月15日,摩羯座),為何總有人說,他才是整個故事的終極大魔王? 今天,我們就來聊聊這個故事……


1939年·密歇根大學

時間回到1939年,7月的北美艷陽高照。 二哥海森堡從德國而來,他是五虎之中,當時唯一不在美國的人。 因為,當時天下未定,希特勒虎視眈眈,猶太科學家們紛紛逃來美國。 而海森堡則是這五虎之中,唯一一個非猶太血統的人。 大哥費米趕來與海森堡相見,勸他也留在美國。 而海森堡則說,祖國需要我。 有人說,海森堡是一個深愛德國的人,這從他少年的經歷就能看出。 他出生於一個日耳曼學者世家,出生時,正趕上鐵血宰相俾斯麥讓德國蒸蒸日上。 可後來,日益強大的德國發動了第一次世界大戰。 這時海森堡13歲,加入了自由兵團,這是一個由德國童子軍組成的非正式部隊。 然而,4年後,德國戰敗,經濟崩潰,連海森堡這種世家大族都要忍飢挨餓,他本人甚至必須靠當僕人才得以果腹,這時的海森堡年僅17歲,可已經見證了德國的興衰,這更加堅定了他復興祖國的信念。 1年後,海森堡考入慕尼黑大學,從僕人做起,地位很低。 這是古代歐洲流傳下來的大學體系,就像我們在牛頓故事里分享過的一樣,學生也分三六九等。 本來,海森堡的數學天賦極高,很適合研究當時最前沿的量子力學,而且,他老師索末菲本就是當時的量子先驅之一,可他卻偏偏讓海森堡去算那些古老又複雜的湍流,完全把他當做一個邊緣的人肉計算機使用…… 然而,天才,不甘於淪落,1922年,21歲的海森堡看准機會,在量子大神波爾到訪德國的一次演講中,他勇敢發言,詢問波爾電子躍遷的時間是多少? 波爾算不出來,搪塞兩句糊弄過去了,而散會後,波爾就托人找到了海森堡,與海森堡肩並肩的散步,談論波爾原子模型中的各種數學問題,波爾模型也就是我們現在這個電子分層級繞原子轉的模型。 短短幾十分鐘的散步,波爾對海森堡驚為天人,與他約定,你博士畢業後,來丹麥,來哥本哈根,與我一起研究。 同時,波爾還將海森堡推薦給了比索末菲更厲害的一位量子先驅——波恩。 就這樣,海森堡脫穎而出,來到哥廷根大學,拜入波恩門下,也就認識了自己的大師兄——費米和小師弟——奧本海默。 這是海森堡最快樂的日子,他用自創的矩陣力學首次讓量子成為能夠被計算的微觀物理,他前往哥本哈根赴約,與恩師波爾深入學習,還在波爾的鼓勵下,開始世界巡回,演講量子力學,去過日本,也來過中國,隨後,1932年,31歲的海森堡更是在波爾的指導下,斬獲諾貝爾獎,人生走到了高光時刻。 然而,1933年希特勒上台,他揚言要讓德國復興,要讓日耳曼民族一雪前恥。 而毫無疑問,這也是海森堡的最高理想。 就這樣,時間來到了1939年,當費米在美國聽到昔日師弟說出——祖國需要我時。 他明白,人各有志,不必強求。 可當他繼續聽到師弟那有關老鼠夾的理論時,忽然開始後背發涼……


鏈式反應vs捕鼠夾

也許有關原子彈的原理,你聽說過鏈式反應,聽說過鈾235如何釋放一顆中子,中子又如何擊中下一顆鈾235原子,釋放更多的中子,從而釋放巨大能量。 但是,天才就是天才,海森堡當時可沒跟費米說什麼中子、原子,臨界質量的,而是問,你想過盒子里的捕鼠夾嗎? 費米一聽就懂,他恐懼的看向師弟,師弟點點頭。 原來,想象一下,每一顆鈾原子,就是一隻扣著兩顆軟木塞的捕鼠夾,當我們將之密集排列後,再扔一顆軟木塞進去,它會立即觸發一枚捕鼠夾爆炸,接著,捕鼠夾的軟木塞飛出,又觸發更大面積的捕鼠夾爆炸。 然而,此時軟木塞會飛得到處都是,很快捕鼠夾爆炸就會隨著軟木塞不足而停止觸發。 但這個時候,我們給它外面加上一個罩子呢? 這樣軟木塞就只能在罩子里彈射,讓捕鼠夾爆炸一直持續,而這個罩子就是臨界質量,軟木塞就是中子…… 所以,費米懂了,自己這天才師弟,是想釋放這可怕的原子力量,來幫希特勒製造超級武器…… 無需多言,送走師弟後,費米立刻找來了大學同事——里奧·西拉德(Leo Szilard),這也是一位匈牙利猶太人,和費米一樣,1年前剛剛逃來美國,費米本是意大利三代農夫之後,但卻意外的頗有家學,據傳,這是因為他祖上出過一位隱姓埋名的猶太拉比。 費米小時候,本不是天才,而是像特斯拉一樣,一直生活在天才哥哥的光環之下,然而,在一次意外中,小費米也和特斯拉一樣都目睹了哥哥的離世,從此開始將自己放逐到書本與知識的世界之中,成為天才。 費米擅長構思,他總能想到那些無人關注的細節,比如,那些被扣住的軟木塞,那些中子,這其實最早就是費米的大腦實驗室的產物,他就是通過這一學說獲得諾貝爾獎的,因此師弟海森堡才只用說一個盒子里的捕鼠夾,費米就立刻懂了。 費米獲得諾貝爾獎是1938年,當時,意大利即將暴走,於是,費米就乘著出國領獎的機會,帶著自己的猶太妻子和家人,從頒獎現場,直接逃亡美國…… 這都是當時的背景故事,總之,費米與同事兩人按照海森堡的暗示,很快在哥倫比亞大學校園內搭建出一個天然鈾反應堆,並得出結論:只要找到適當的中子減速劑,就能製造原子彈。 得出結論後,西拉德驅車狂奔到長島,約見愛因斯坦,兩人合作,寫下了這封《愛因斯坦-西拉德信》,信件很快就被愛因斯坦轉交給時任美國總統羅斯福。 信中寫道:在大量鈾中建立核鏈式反應是可能的,這將導致一種新型炸彈的誕生,如果這種炸彈由船隻攜帶,並在港口爆炸,很可能會摧毀整個港口以及周圍的一些領土。 而且,德國實際上已停止出售其接管的捷克斯洛伐克礦山的鈾。美國也應該盡早採取行動。 果然,信件投遞後兩個月,1939年9月,德國閃擊波蘭,狼子野心昭然若揭。 而此時的海森堡,也在回國後立刻加入德國「鈾工程(Uranprojekt)」,開始研發原子彈。 可反觀美國這邊呢,羅斯福不過撥款6000美元,成立了鈾咨詢委員會而已。 而且,鈾咨詢委員會的專家們認為,減速劑在哪裡?濃縮鈾在哪裡?誰也沒見過,誰也不確定這種超級炸彈是否真的能造出來。 因此,身在美國的四位天才就這樣依舊歲月靜好的生活著,而殊不知,一聲驚雷即將傳來……


《哥本哈根》

這聲驚雷,就叫做——《哥本哈哥》,據統計,這是有史以來,演出場次最多的物理戲劇。 它講述了1941年,魔王海森堡與恩師波爾恩斷義絕的故事。 當時的德國已經完全佔領丹麥,海森堡身為納粹核武器項目的領導人位高權重,再次來到哥本哈哥,故地重游,他約見了恩師。 而此時的恩師波爾,不過是德軍統治下的一名階下囚。 波爾當然知道海森堡的來意,回憶著當年自己第一次與他相見,散步,將他從籍籍無名的小輩中提拔而出,又將他在哥本哈根一路培養成諾獎得主的點點滴滴。 波爾眼前的海森堡似乎說了很多很多,但波爾只聽到一句話,那就是,呈現在還早,你趕緊跟我回去,一起為希特勒建立一個強大的帝國吧。 而波爾只是回答說,你走吧…… 眼前這個海森堡,再也不是自己的愛徒,原子彈,很快將從這位魔王的手中誕生…… 消息傳到美國,費米再次組織了一場緊急研討會。 他們得出的結論是,德國的原子彈計劃已經進行了2年之久,挪威的減速劑工廠——重水工廠已經投產多時,海森堡可能即將成功。 同時,1942年,美國珍珠港遭遇日本襲擊,戰爭真的來了。 終於,1942 年 8 月,美國研發原子彈的曼哈頓計劃正式成立,可由誰來領導一眾科學家們? 思來想去,美軍沒有選擇老道的愛因斯坦,也沒有選擇人氣正旺的費米。 而是選擇了奧本海默。 原因其實很簡單: 1,奧本海默是猶太人,他會對德國抱有天生的仇恨; 2,奧本海默是出生在美國的猶太人,履歷清晰,這很安全; 3,奧本海默是富二代,是花花公子,一般的金錢和美女都收買不了他; 4,奧本海默是美國本土出生少有的量子天才……


奧本海默的故事

奧本的老爹17歲從德國來美國,剛到時連英語都不會說,但他卻憑借著對顏色的敏感,幾年之後就成了紐約知名的紡織企業家,還娶了一位年輕又美麗的女畫家,並生下了奧本。 因此,小奧本在一座掛滿了梵高、倫勃朗和畢加索的豪宅里長大。 小奧本智商太高,過於早熟,很少和同齡人玩兒,於是,14歲時,老爹給他報了一個夏令營,但沒想到,奧本看誰都傻缺的性格,很快讓他成了被壞小子們欺負的對象,給他取了個「美人兒」的外號,還把他光屁股塞進了裝滿一半油漆的油漆桶里。 然而,奧本沒有逃跑也沒有怨言,反而寫信告訴父母:其他孩子正在教我什麼是真正的生活…… 另外,奧本還是一位語言天才,十幾歲就精通希臘語、拉丁語、法語、德語,甚至就因為想閱讀古印度史詩原文,就自學掌握了梵語…… 再加上,家裡本來就是開染坊的,化學那更是大師水準。 於是,16歲的奧本被哈佛錄取,學習化學。 可是,有一種人,叫做實驗殺手,去到哪個實驗室,哪個實驗室就爆炸。 去到哪一層,哪一層半個月內都得不出準確數據。 甚至都不需要他動手,只要是他參與過的實驗,就沒有能成功的…… 別問我是怎麼認識這種人的,反正,奧本就是這樣一位實驗殺手級別的存在。 於是,他就總盼著去研究點兒不需要做實驗的理論物理。 可好不容易盼到本科畢業,說好的去英國不做實驗呢? 怎麼來到卡文迪許實驗室,自己還要每天做實驗? 導師,你是不知道我實驗殺手的威力嗎? 不管,導師認為,什麼惡犬我沒有馴服過,你就給我做,做到我滿意為止。 這讓奧本深感挫敗,於是他就和導師展開了明爭暗鬥,最後因為一顆毒蘋果事件,被導師抓住把柄,差點兒一舉被送入監獄。 這顆毒蘋果竟然是奧本偷偷抹上化學試劑後放在導師桌子上的,幸好導師沒吃,事情就敗露了。 然而,竟蘋果上到底有沒有毒,沒有實證,再加上奧本的金主爹媽趕來,營救奧本,之後,奧本雖然休學一年,但也總算如願,又在爹媽的運作下,成功進入了德國哥廷根大學,拜入波恩門下,從事不需要做實驗的理論物理研究。 也就是在這裡,奧本認識了兩位天才師兄——費米和海森堡。 也許就像是,天才才能與天才順利溝通一樣吧。 到了哥廷根的奧本,再也不是那個怪胎,他開始表現出自己的領導力和演說力,有一次,奧本領著一幫學弟、學妹開研討,費米也來悄悄旁聽。 可這一聽費米不淡定了,奧本這小子在說啥?這些高深的理論我都聽不懂啊,可他們卻好像都懂,聽到最後,費米都有點兒沮喪,是不是自己老了,跟不上節奏了。 然而,費米說,直到我聽到最後一句話,我才振奮起來,原來,奧本在說,明白了嗎? 這就是費米的β衰變理論…… 費米,這真是,蝦仁豬心啊,天才們互黑,我們吃瓜就好。 其實吧,據我瞭解,為什麼會成為實驗殺手? 就是實驗時,話太多,總想著瞎扯淡哄學姐開心,你能得出正確結果? 而理論呢? 不一樣,只需要知識面廣泛,會扯會圓,再有師兄、學姐為你背書,你就能行,這個奧本更擅長。 於是,奧本就這樣被美軍選中,他即將率領整個美國,對抗海森堡。


奧本的三個選擇

1942年,奧本領命後,就立刻就面臨著三個選擇: 1,選址; 2,選人; 3,選彈藥。 選址好說,新墨西哥州的沙漠,這裡千溝萬壑,是天然的世外桃源,敵國難以發現。 選人這個也不難,先叫上萬人迷——費米,再叫上偶像派——馮·諾依曼,只要聽說能與他倆共事,這足以吸引來一大批天才學者,再叫上實力派小生——泰勒,他在二十來歲的少壯派中也有很強的號召力。 於是,五虎小聚義,無數科學家湧入沙漠,後來的歷史學家說,奧本就像一位推銷員,他很快就組建起一座匯集全美最優秀頭腦的沙漠小鎮,沙漠實驗室。 接下來,最難的就是選彈藥了。 經過計算後發現,鈾235好像確實不行,因為這東西特別難提存,畫面里這就是當時美國的鈾濃縮機器,需要上百人操作,包括我們四乙基鉛故事里的英雄小帕,當年20歲,跟學姐在這台機器前整整看了4年的光譜,也愣是沒能提取出1公斤的濃縮鈾…… 而且,當時的天然鈾礦幾乎全部被德國掌控,美國也很難得到,一時之間鈾彈思路,舉步維艱。 於是,退而求其次,奧本選中的鈈,這也是一種能鏈式反應的元素。 好提純,產量大。 然而,想讓鈈達到臨界質量,就不能用鈾彈的那種槍式結構,它必須要四面八方均勻受壓,才能引爆,而如果要均勻施壓,我們就必須要在它的四面八方同時引爆炸彈,這太難了,算來算去,怎麼都算不出這個均勻爆炸的模型。 於是,五虎中的逍遙子——馮·布勞恩出場了…… 他天生貴族,自帶音箱,出場時,他故事,大概是這樣的……


我幫你們一一口算