核连锁反应

核连锁反应是一系列裂变事件——一个铀原子核分裂时释放出的中子，可以引发更多原子核分裂。在本书中，这一概念标志着一种新近得到证实的物理现象，开始同时成为可能的能源和原子武器的基础。其历史从奥本海默对裂变的惊讶与重新认识开始，经过可投送装置的相关计算，最终延伸到一个更广泛的问题——以这一过程为基础的武器会如何改变军事政策。

从裂变到连锁反应

1939年1月29日，路易斯·阿尔瓦雷斯在《旧金山纪事报》上读到奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼用中子轰击铀原子核并使其分裂的消息。他赶到加州大学辐射实验室告诉奥本海默；奥本海默起初否定了这一结果，还用黑板论证裂变不可能发生。但情况很快逆转——第二天，阿尔瓦雷斯重现实验，并向奥本海默展示了示波器脉冲；裂变产生的脉冲比天然α粒子脉冲大二十五倍。不到十五分钟，奥本海默便接受了反应确实存在这一事实，并推断它会释放出更多中子，从而使更多铀原子分裂。这种倍增是关键一步，它将裂变从实验室观察到的现象，转变为一种可能产生能量或制造炸弹的过程。

奥本海默最初的反应兼有科学上的兴奋与危险感。他在与威利·福勒的通信中思考裂变产物尚未解决的问题，包括预期会出现的短寿命高能β粒子，以及铀原子核究竟是随机分裂，还是会以特定方式分裂。他形容这项发现令人兴奋，意义在于实际应用，而不只是理论上的精深。他还向乔治·乌伦贝克推测，一个十厘米见方的氘化铀立方体或许会自行炸开。这只是猜想，并非经过验证的装置，但它显示出中子倍增的前景如何迅速将他的注意力从实验引向爆炸性后果。

早期炸弹计算

核连锁反应的可能性几乎立刻进入了奥本海默在伯克利的学术圈的思考。裂变消息传出的那一周，研究生约瑟夫·温伯格来到莱孔特楼219室。奥本海默把他介绍给欧内斯特·劳伦斯、莱纳斯·鲍林，以及研究生哈特兰·斯奈德、菲利普·莫里森和西德尼·M·丹科夫。午餐时，温伯格、莫里森和丹科夫讨论了尼尔斯·玻尔关于裂变的电报，并在餐巾纸上勾画出一种以核连锁反应为基础的炸弹。莫里森的初步计算表明，按照他们当时掌握的信息，反应会在爆炸发生前熄灭。他们当时还不知道，铀可以提纯并浓缩到足以改变这一判断的程度。一周之内，奥本海默的办公室黑板上便出现了一幅粗略的炸弹图。

在随后进行的设计讨论中，奥本海默引导同事们研究一种小到能够用于军事投送的裂变装置。他们估计，可以在直径八英寸的金属球体内装入铀芯，以实现核连锁反应。这些计算要求很高，而且依赖团队当时尚未掌握的实验数据；所需裂变材料的数量仍不确定。尽管如此，他们的估算表明，所需材料可能是近期向总统报告的数量的两倍，这意味着必须进行工业规模的生产，而非仅在实验室中制造。因此，核连锁反应不仅关乎理论上的可能性——要将其变成武器，就必须生产足够的材料，并解决困难的工程问题。

后来，鲍勃·瑟伯向洛斯阿拉莫斯的科学家概述了伯克利暑期班期间的计算。按他们的估算，炸弹的爆炸威力可能相当于两万吨三硝基甲苯。一种可能的铀芯由高浓缩铀制成，大小约如甜瓜，重约三十三磅。钚芯重约十一磅，大小不超过一个橙子。两者外面都要包裹一层厚厚的普通铀壳，大小约如篮球，使装置总重达到约一吨。这些只是设计估算，并非已经完成的武器——生产足够的铀-235或钚需要大规模工业行动，而科学家仍不知道如何确保装置有效起爆。

反应与武器之争

物理上的核连锁反应也使规模问题无法回避。1949年评估一种可能的热核武器时，奥本海默和总顾问委员会将其预期威力——可能相当于一亿吨三硝基甲苯——与广岛原子弹的一万五千吨作了比较。他们担心，这种规模的武器可能摧毁一百五十至一千平方英里甚至更大的区域，并主张没有任何正当军事目标足以证明如此巨大的破坏力是合理的。他们反对的并非核连锁反应能够造成巨大爆炸，而是制造这种武器可能带来灾难性的军事和政治后果。他们敦促永远不要制造超级炸弹，并认为拒绝制造或许能重新开启军备控制谈判。

委员会还考虑了苏联若率先研制出超级炸弹会出现什么情况。报告认为，启动美国的紧急研制计划不会阻止苏联，而美国现有的原子弹足以作出有效回应。报告转而提议生产裂变材料，用于制造较小型的战术武器，并加强西欧的常规军事力量。这一主张支持的是围绕具体军事用途来确定规模的武器库，而非无止境地积累武器。然而，本书清楚指出，较小型武器与更安全的政策之间并没有稳定的界线——奥本海默偏好战术武器，却可能使核武器进入战场，而其使用又可能成为引发核武器交锋的导火索，并导致武器威力不断升级。

物理倍增与战略升级

核连锁反应本身是一个物理过程——裂变产生的中子可以维持更多裂变。本书所描述的后续危险则是政治和军事层面的，并非这一过程在字面意义上的延续。奥本海默对美国空军一项计划感到担忧，该计划主张对苏联城市发动大规模的初始战略打击；到1953年，他警告说，保密掩盖了美国核武器储备的规模及其使用计划。他将美国的第二万枚炸弹与苏联的第二千枚炸弹作比较，指出单纯的数量优势无法解决战略问题。这一区别至关重要——核连锁反应使原子爆炸成为可能，却没有决定各国政府将如何制造、储存或使用武器。

纵观全书的叙述，这一概念因此包含两个相互关联却又彼此有别的含义。从科学角度看，中子倍增使裂变的发现成为通往能源与爆炸威力的一条可行路径。从历史角度看，这种可能性推动了工业化武器计划的形成，并催生了一场其后果无法仅靠技术计算来掌控的战略竞争。奥本海默早期的洞见是，裂变能够倍增；他后来参与的政策工作，则面对人类作出选择、让以此为基础的武器与风险不断倍增这一现实。