1945年8月6日傍晚,英国剑桥郊外一座叫做"农场馆"的别墅,晚餐前。
管家走进来,把一条BBC广播消息告诉了坐在桌边的十个德国人:美国人刚刚在日本广岛投下了一枚原子弹。
房间里沉默了很久。
其中一个人站起来,说:"我不相信。"
这个人,叫维尔纳·海森堡。他是量子力学的主要奠基人,二十四岁创立矩阵力学,三十一岁拿到诺贝尔奖。在整个第二次世界大战期间,他是纳粹德国核武器研究计划的首席科学家。
如果有哪个人有资格判断美国人有没有造出原子弹,就是他。
而他说:"不相信。"
这个不相信,是这篇文章最值得搞清楚的东西。
【一】 世界上最有资格造出原子弹的那群人
1938年12月,柏林,威廉皇帝化学研究所的实验室里。
奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼做了一个实验,用中子轰击铀原子,然后发现了一个奇怪的东西:产物里出现了钡。这不对——铀原子核那么大,怎么会裂成钡这么小的东西?
哈恩把实验结果写信告诉了他的合作者,流亡在外的莉泽·迈特纳。迈特纳和她的侄子弗里施反复算了一遍,算出来了一个让他们自己都后背发凉的结论:铀核确实裂开了,裂开的同时,释放出了巨大的能量。
核裂变,就是在柏林发现的。
这一年,希特勒已经执政六年,德国的军队刚刚开进维也纳和布拉格。世界大战还有九个月就要开始。
核裂变这个发现,从理论层面为原子弹开了一扇门。而这扇门,是德国人自己打开的,在自己的实验室里,用自己的双手。
一年后,1939年9月,二战爆发。德国陆军武器局当月就召集了一批顶尖物理学家,启动了一个秘密项目,代号"铀俱乐部"。牵头的,是海森堡。
这支队伍有多强?这样说:当时全世界最好的物理学家,大约一半都在德国的土地上待过。发现X射线的伦琴是德国人,提出量子力学矩阵算法的海森堡是德国人,做了中子散射实验的哈恩是德国人,α射线散射实验的盖革是德国人。核裂变本身,就是在柏林发现的。
更要命的是,德国还有原料。
造原子弹需要铀。当时欧洲最大的铀矿,在捷克斯洛伐克。1939年3月,德国进占捷克斯洛伐克全境,顺手把那座矿山一起收了。德国人后来接管的比利时矿业公司,手里还有一千两百吨铀矿石囤在仓库里,全部落入德军之手。
然后是重水。
要启动铀的链式反应,需要一种叫做"慢化剂"的东西来减缓中子的速度,让核裂变可以持续进行。德国的技术路线,选的是重水。而当时全世界唯一能够工业化生产重水的工厂,在挪威,一个叫做维莫克的地方,每年产量十二吨。
1940年4月9日,德军入侵挪威。六十天之内,挪威全境沦陷。维莫克重水工厂,归了德国。
铀矿、重水、最顶尖的物理学家、一个举国体制的国家——从纸面上看,纳粹德国集齐了所有造出原子弹需要的条件,而且比美国提前了整整两年多开始研究。
1939年秋天,"铀俱乐部"启动的时候,美国还什么都没有。
那后来,到底是哪里出了问题?
【二】 一份报告,35万马克,和一扇关上的门
1942年6月,柏林。
这一年,东线战场打得正酣,德军深入苏联腹地,攻势还没有崩塌的迹象。希特勒的头号军备部长阿尔伯特·斯佩尔,在他的办公室里接见了海森堡。
海森堡带来了一份铀计划的进展汇报。
斯佩尔是个务实的人。他问了海森堡一个最核心的问题:原子弹,什么时候能造出来?
海森堡的回答,斯佩尔后来在回忆录里写过——大意是:短期内无法实现,至少需要好几年,战争期间造出来的可能性很低。
这一句话,彻底改变了德国原子弹计划的命运。
斯佩尔把这个判断报告给了希特勒。希特勒本来就对那些理论物理学家看不太顺眼,既然自己人都说造不出来,那就没必要投大钱了。德国原子弹计划的预算,从那以后就定格在了三十五万帝国马克上。
三十五万马克。
美国曼哈顿计划的总耗资,是二十二亿美元。
两者之间的差距,大约是两万倍。
这不是有没有钱的问题,这是根本没想造和全力去造的区别。有三十五万马克,你只能做实验室规模的研究;有二十二亿美元,你可以在田纳西州建一座专门为这个计划存在的城市,里面住七万五千个人,全职生产浓缩铀。
斯佩尔那次会议,是德国原子弹计划实际上的死亡时刻。此后它虽然名义上还在运转,但已经从"战略级项目"降级成了"技术储备研究",没有人认真去推了。
更讽刺的是,就在海森堡向斯佩尔汇报的那个月——1942年6月,大洋彼岸的芝加哥,意大利物理学家恩里科·费米刚刚完成了人类历史上第一次可控链式核反应实验。链式反应是成立的,理论基础彻底坐实,原子弹从理论上的可能变成了工程上的问题。
德国不知道这件事。
海森堡不知道,斯佩尔不知道,希特勒不知道。领跑者在最关键的弯道上睡着了,而他们以为对手还没有出发。
但在那次汇报之前,发生了另一件更早的事。那件事,可能才是真正把德国核计划带进了死胡同的起点。那件事,发生在一个湖底。
【三】 沉进湖底的六个月产量
1943年2月17日凌晨,挪威,特莱马克山区。
九个人,背着炸药,沿着峭壁向维莫克重水工厂爬去。气温零下十几度,他们在雪地里走了好几个小时。
这是盟军代号"枪手"的破坏行动。
这些人是挪威流亡抵抗组织的成员,受英国特种作战局委托,目标是炸毁维莫克工厂里的高浓缩电解槽——也就是生产重水的核心设备。他们绕开了所有岗哨,从一个几乎不可能的角度爬进了工厂,炸毁了十八个电解槽,把当时储存的一点五吨重水放进了下水道。
然后消失在了夜色里。
这次破坏之后,工厂重建花了六个星期,产量反而有所上升。德国人重新开始生产。行动看起来没有成功。
但这件事对德国核计划产生的实际影响,远比当时看起来的要深。法本化学公司是维莫克工厂的股东之一,袭击发生后,他们对这条供应线的前景感到非常不安——这是个生意,他们怕继续投入会血本无归。德国军方也意识到,设在占领区的工厂,根本无法得到可靠的保护。
更关键的是,德国的整个技术路线,从一开始就押在重水上。这是一个选择的问题,也是一个命运的问题。
造原子弹需要慢化剂,德国选的是重水,美国选的是石墨。
石墨作为慢化剂,理论上也是可行的,实际上效果很好——费米在芝加哥就是用的石墨。但德国科学家早期做过实验,结果显示石墨会强烈吸收中子,不适合用来做慢化剂。他们排除了这条路,把所有赌注押在了重水上。
问题是,他们的实验结论是错的。
那批测试用的石墨含有杂质,杂质里的硼才是吸收中子的罪魁祸首,跟石墨本身无关。德国人从一开始就用了含杂质的石墨,得到了错误的实验数据,然后基于错误的数据做了一个错误的战略选择,然后把所有鸡蛋放进了一个篮子——而那个篮子,悬挂在挪威的峭壁上,一直暴露在盟军特工的眼皮底下。
即便如此,德国人还是在想方设法守住这条线。
到了1944年2月,维莫克工厂积存了相当于六个月产量的重水,德国决定把这批重水和部分设备转运回国内。运输路线需要经过一个湖——廷斯贾克湖。货物要先装船,渡湖之后再换铁路。
轮船名叫"海多罗"号,是一艘老式的渡湖轮渡。
2月19日,盟军的挪威特工阿尔内·克纳尔斯鲁德和一名同伴,扮成工厂工人,趁押运的德国士兵还没有到达,偷偷溜上船,在船底安装了定时炸弹。
2月20日上午,"海多罗"号驶入廷斯贾克湖,四十五分钟之后,船到达最深处,炸弹引爆。五分钟之内,轮船连同船上的全部重水一起沉入湖底。
那批重水,就那样永远留在了挪威的一个湖底。
德国人从此再也没有建立起足够的重水储备来启动他们设想中的反应堆。他们唯一的技术路线,就这样在一个湖底彻底断了。
但重水是一个问题,技术路线是另一个问题,这两件事加在一起,已经足够把德国核计划推进一条看不到出口的胡同。
然而,最重要的那件事,还没有发生。
那件事发生在1945年8月6日,那栋叫农场馆的别墅里,那个傍晚。
当那个晚上的对话结束,海森堡回到自己的房间,拿出纸和笔,开始重新计算。
他在算一个他其实从来没有认真算过的问题——用快中子引发链式反应,需要多少铀-235?
几天之后,他走进起居室,把那张纸放在桌上。
那张纸上的数字,是十五公斤。
而他战争期间脑子里的数字,是几吨。
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