芝加哥首次受控核链式反应

美国普罗米修斯:奥本海默的胜利与悲剧

1942年12月2日,在芝加哥实现的首次受控核链式反应,标志着一项科学里程碑;本书将它与曼哈顿计划武器实验室的匆忙建立并置叙述。在本书的叙述中,这一成就的意义不仅在于实验本身,也在于它所凸显的反差——芝加哥拥有大城市和知名大学的资源,而洛斯阿拉莫斯起初只是一个偏远地点,几乎缺少实验物理学所需的一切基础设施。

芝加哥的里程碑

1942年12月2日,意大利移民物理学家恩里科·费米领导一支团队,实现了世界上首次受控核链式反应。本书通过约翰·曼利介绍这项成就;曼利是一名实验物理学家,曾受J.罗伯特·奥本海默聘请担任助理。他加入在新墨西哥建立实验室的工作时,刚从芝加哥来到这里,对这两种环境之间的巨大差异有亲身了解。

芝加哥拥有大城市、知名大学、世界一流的图书馆,以及一大批经验丰富的机械师、玻璃吹制工、工程师和其他技术人员。这些并非无关紧要的便利条件——曼利认为,实验物理学在很大程度上依赖实用设备和熟练劳动力。因此,首次受控核反应呈现为一项扎根于雄厚机构与技术环境中的科学成就。

芝加哥与洛斯阿拉莫斯的对比

奥本海默曾与陆军军官约翰·H·达德利考察可能的实验室选址。1942年11月16日,一行人前往圣菲西北方的杰梅兹泉。奥本海默曾骑马游历周围的高地,最终选定的洛斯阿拉莫斯地点拥有他想要的山景。与此同时,莱斯利·格罗夫斯将军得到了他所寻求的隔绝环境——通往该地的道路是一条蜿蜒的碎石路,只有一条电话线将那里与外界相连。

适合安全保密的地理环境,却让科学任务更加艰巨。施工队搭建了廉价营房和简陋的化学与物理实验室,并将它们全都漆成陆军绿色。曼利把这种临时起步的条件与芝加哥集中的图书馆、设备和熟练工人作了对比。他设想,洛斯阿拉莫斯起初除牧场学校的书籍和骑马装备外几乎一无所有,而这两者都无法提供产生中子所需的设备。这种对比凸显了芝加哥成就的实践层面——受控核研究依赖的不只是构想,还需要能够让构想通过实验得到验证的设施与专业知识。

这种比较也让奥本海默所承担任务的规模更加清晰。作为新建武器实验室的主任,他需要整合曼哈顿计划中分散各处的工作,并迅速将其导向一种可用的武器。本书指出,这一职责要求他掌握陌生的行政技能,并适应与他过去作为理论物理学家的生活格格不入的安全制度。芝加哥取得这项成就时,洛斯阿拉莫斯团队尚未到来,但本书并未将两座实验室视为可以互换——新址必须在极为紧迫的时间压力下,既建成设施,也建立起一个能够运转的科学共同体。

协作与保密

在洛斯阿拉莫斯,协同工作的要求与军方的信息分隔制度发生了冲突。奥本海默主张,持白色徽章的科学家需要有机会共同讨论这个复杂的项目。汉斯·贝特提议每周举办一次不设固定议程的讨论会后,奥本海默表示同意,尽管格罗夫斯最初试图阻止。1943年4月15日,第一次会议在男生图书馆举行;罗伯特·瑟伯向不超过四十名科学家作了简报,奥本海默让他把“炸弹”一词改成更中性的“装置”。

实验室的工作方式日益加剧了遵守知识分隔规定的困难。爱德华·泰勒警告奥本海默,过度保密会引发焦虑;甚至资深科学家也会在讨论中无视限制。本书称,实际操作中的信息分隔日益松懈,尽管它仍是正式政策。这种张力将芝加哥的里程碑置于科学工作更广泛的变化之中——核研究需要不同专业领域之间的协作,而其军事用途又带来了管控措施,可能阻碍研究赖以推进的交流。

更广泛的核问题

本书后续的讨论说明,为何首次受控链式反应属于一段延伸至实验室之外的历史。尼尔斯·玻尔认为,仅靠保密无法管控原子武器带来的危险。他设想建立一个开放的国际秩序,让各方能够接触军事与工业设施,了解科学发现;他还坚持,应在炸弹成为现实之前邀请苏联参与战后的原子事务规划。这是对原子能相关安全困境的一种应对设想,并非本书归因于芝加哥实验的结果。

到1949年,争论已转向拟议中的超级炸弹。J.罗伯特·奥本海默和总顾问委员会的多数成员反对制造这种武器;他们警告说,其潜在当量和破坏范围可能使其成为种族灭绝武器。他们还认为,相较于不断扩大的热核武器储备,发展小型战术武器并与常规兵力结合,或许能提供更可信的防御。本书并未从芝加哥实验直接推演出这些后来的政策立场;它只是将受控核反应置于这段历史的开端,在这段历史中,科学能力、军事组织、保密以及国际管控问题变得密不可分。