青岛国际高尔夫球场:1977年,恢复高考

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1977年,恢复高考

七七级,是中国当代教育史上一个专有名词,它不仅仅是一届毕业生的群体数字标志,更是有着远远大于其文字表面的深刻内涵。据一位专家说,除了是“文革”后凭考试入学的第一届大学生外,七七级在中国当代教育史上,还创造了参考人数最多、复习时间最短、考生龄差最大等几个全国第一,是研究当代及“文革”教育史的“活化石”。

    1977年10月中旬,各种媒介传播着一个令人振奋的消息——“恢复高考!”此前,全国召开教育工作会议,经小平同志提议,中央决定恢复高校入学文化考试。这是十年“文革”后第一次恢复高考。它的出现,具有拨乱反正的里程碑意义。至1977年,由于“文革”的不考试政策,社会上已经积压了十余届毕业生,录取比例,据说是20∶1,也有说是25∶1。他们的年龄,从16岁至35岁,相差几乎一代人。不仅中国第一,亦称世界之最。这些身处社会最底层、渴望改变命运的青年,从工厂、从矿山、从农村、从垦区、从商店奔涌而出,在渴求知识的旗帜下集结,组成了浩浩荡荡的特殊高考大军。带茧的手,粗黑的手,握锄把的手,拿榔头的手,此时,都不约而同地握住了一个东西:笔。因为他们知道,握住了笔,也就握住了命运。迷茫的眼,蒙的眼,觉醒的眼,期盼的眼,此时,都盯住了一个东西:书。因为他们清楚,盯住了书,就会告别愚昧,与智慧共舞。

    不过,七七级还有一个全国第一,这位专家尚未提到,就是天气凉爽第一,全无后辈“夏日炎炎似火烧”的炽烤和煎熬。因为,1977年,高考在冬季。

    1977年10月中旬,人在大港,正式身份全称是:天津大港油田炼油厂检修车间保全钳工,而仅仅几个月前,我还是“北京军区内蒙古生产建设兵团一师六团七连二排”的兵团战士,推着小车往地里送粪。那天,正值午休,炼油厂的广播喇叭里反复播送着高考的消息。当时,我正在集体宿舍认真地阅读一本《钳工大全》,那时遵循老爸教导,要干一行爱一行,还试图在保全钳工领域里有所作为。当时从兵团到工厂,根据下乡年限,直接升为二级工,月工资42元。虽说是二级工,但却名不副实,因为本人天生手笨,加之在兵团脑袋受过损伤,手脚之笨拙,进步之缓慢,直令师傅们着急,着急之后是一阵哀叹。炼油厂的保全钳工负责全厂千百个水泵、油泵的维护检修。师傅说,泵,是炼油厂的灵魂,泵,是心脏。泵出了毛病,油就输送不上来,就循环不畅,整个厂子就会瘫痪。我们的任务之一,就是携带工具,在各车间巡逻,检查维护各种设备。有时,从车间的大玻璃里看到自己的形象,怎么看怎么不像一个钳工,与周围的环境极不协调,而这种不协调蒸发为一种疑虑:这里,难道就是自己今后的位置?高考,无疑是命运向我抛来的最后一根绳子。

    从报名到考试,只有短短的四十余天。我属于“小六九”,实际不掺水的文化水平只有小学六年级。功课已经荒废11年了!我们这一代人的青春,都扔给了内蒙古大荒漠和渤海大油田。此次参考的难度,是从小学直接考入大学。20∶1的比例,堪称千军万马过独木桥,取胜的希望微乎其微。仅凭这几点,就吓退了许多人,根本不敢报名。也许是初生牛犊不怕虎,也许是想检验一下自己的能力,也许是估计到第一次我们仓促、出题人也无准备,也许是意识到“这是最后的斗争”…… 总之,决定一搏!

    文科考四门:政治、语文、史地、数学。分析一下目前的形势,也就知道了我们的任务:政治,每天接触,只要在马克思主义哲学上多下点功夫;语文,经常写文章,20岁时已有文章在《兵团战友报》、《内蒙古日报》理论版发表,可着重复习基础知识;史地,批林批孔已经阴错阳差地普及了历史知识,所以难点在地理,要多看;数学,根本没学,故为重中之重。任务明确,赶紧找书,工友马建林是高中文化,数、理、化、外均佳,在他的帮助下,猛攻数学、几何,兼及哲学、地理。白天不能请假,照样履行保全钳工之责,全厂巡查,看书、复习只有中午、夜晚。没有复习大纲,没有复习范围,也没有各式辅导班,只有像海绵一样,不无盲目地、最大限度地吸收知识。后来才晓得,不出我们所料,不仅我们不懂得怎样应考,老师们也不知该怎样出题,一切都很仓促:毕竟11年没考试了!谁都没底。一个多月的复习时间,很快就在名副其实的临阵磨枪中过去了。考场设在三号院大港中学院内,是平房。时值冬季,我穿着大港石油工人蓝色绷条儿的棉袄,冬的凛冽使人思维严密、逻辑清楚。记得除了数学“四面楚歌”之外,其他几门基本发挥正常,那年高考作文题目是《宏伟的目标鼓舞着我》,较活,记得先用“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”打开局面,随后信笔写来:古代诗词、伟人名言,交叉引用,国家命运、个人前途,巧妙结合。结果最后几乎拿了满分。

    出了考场,冷风扑面,寒意袭人;可心,是暖的。浑身有一种沉甸甸的成就感,迈出的脚步坚实有力,似乎瞬间找到了“石油工人一声吼”的感觉。从三号院眺望大港油田,人流、车流穿梭往来,一片繁忙景象…… 一切,都在我的心里朦胧地印证着一句名言,酝酿出一种情绪:“冬天到了,春天还会远吗?”果然,二月春风似剪刀,裁出一张大学录取通知书,柳叶般轻柔地飘然落入我的掌中。那年,炼油厂考上了15个,大港油田排名第一。

    1978年3月8日,入学。那年,整满25周岁,是现在一个硕士生毕业的标准年龄。

    后来我才知道,为什么1977年“高考在冬季”。1977年8月4日至8日,邓小平在北京主持召开了科学与教育工作座谈会,当时邀请了三十多位著名科学家和教育工作者参加。8月6日下午,会议讨论的重点转移到高校招生这个热点问题,在此之前,教育部以“来不及改变”为由,决定仍然维持“文革”中推荐上大学的办法,并刚刚将方案上报中央。这引起了与会者的强烈反对,纷纷揭露这种办法的弊病,主张立即恢复高考。武汉大学教授、中国科学院院士查全性是在会上首先提出恢复高考的人。据他回忆,“8月6日,我就讲到恢复高考这个事。恢复高考是我在这个会上首先提出来的。小平同志觉得应该恢复高考,但是他说今年大概来不及了。我记得很清楚,他提出了这么个问题之后,大家反映,虽然招生会议开过了,今年只要做还来得及。小平同志说,‘好,那就决定今年恢复高考。’并要求教育部立即把报送中央的报告追回来。”于是,就有了1977年“高考在冬季”这一中国教育史上极其特殊的现象,原来它有一个从“来不及”到“来得及”的过程,是邓小平同志的明快果断硬从时间老人和僵化体制的“虎口”里“抢”出来的,充分显示了伟人处理事务的独特作风。七七级学生1978春天入学,七八级学生1978秋天入学,两次招生仅相隔半年。中国高教体制从此走向正轨,它改变的不仅仅是个人的命运,也徐徐拉开整个国家和民族复苏和新生的帷幕。(刘畅)

东北网6月19日电 1977年,中断了11年的国家高考制度得以恢复。值此高考恢复30年之际,我们回望这30年四个阶段的每一次重大变革,感受到高考在人们心中的地位与日俱增,更感受到高考是人生的一次挑战,也是一次机遇。

  这张30年前的准考证,由哈市第164中学高级教师李哲铭(现已退休)精心珍藏。李哲铭1949年1月出生,参加高考时她已是两个孩子的妈妈。她说:“这张准考证记录了我的人生,饱含着我的酸甜苦辣,也圆了我多年想当教师的梦想。”

  1977年高考6540人脱颖而出

  我省招考办第一任老主任话高考

  回望1977年,关闭了11年之久的高考大门豁然敞开,全国570万有志青年纷拥而来,踏上了知识改变命运的道路。因此,那场高考被称作一个国家和时代的转折点。那么,我省当年的情况如何?本报记者采访了我省招考办第一任主任隋迎鑫,再现了那段鲜为人知的历史。

  20万人拥挤高考“独木桥”

  谈到1977年的高考,很多亲身经历过的人都难以忘记,那是我省历年高考规模最大的一次考试。隋老回忆说,由于1977年是11年以来第一次实行了“自愿报名”的招生办法,当时渴望进入大学读书的有志青年难以抑制心中的喜悦,纷纷奔走相告,查找资料,投入紧张的复习备考。

  当年报考人数之多在我省是空前的,而在当时很难预计我省实际报考人数的情况下,经省委党委讨论,决定当年我省的高考按照初选和统考相结合分两次进行。据统计,1977年高考全省报考高校的人数达到19.5万人,单报音体美专业的达1.67万人。20余万人参加高考,这对于当时只有15名工作人员的我省招生办来说,巨大的压力和工作量可想而知。

  隋老说,当时高考的初选考点设在公社,初试的考试科目不分文理,一律考政治、语文和数学三科,初选后筛选出6.2万多人参加统考。

  一切准备就绪,在当年的12月24日至26日三天,我省举行了历史上第一次冬季高考。当时的统考分为文、理两类,文科考政治、语文、数学、史地;理科考政治、语文、数学、理化。全省共设县级以上考点252个,考场2497个,每个考场中的30名考生都是单人单座,共抽调了7000多名主考人员、监考人员组织考试,1600多名教师参加评卷。

  隋老说,统考在冬季举行,考生人数又过多,困难重重,这让很多为高考忙碌的人都捏了一把汗。但是,当时各级党委政府都非常重视这次高考,各部门积极支持,社会各界全力援助,为考生提供住宿,特批食品,保证供暖供电供水,医疗人员时刻待命……

  孩子出生三天妈妈进考场

  回忆起当年参加高考的考生,隋老深有感触:“因为这是11年来第一次恢复考试,有很多渴望进入大学学习又符合报考条件的大龄考生特别踊跃,他们其中有很多是从农场、工厂、兵团来的,更有已经怀上孩子的孕妇和刚刚生下孩子的产妇。”

  隋老回忆说,在当年的高考中,有一名刚刚生下孩子三天便走入考场的女考生,她给所有人都留下了深刻的印象。这名女考生学习成绩非常优异,而且人也特别上进,得知1977年恢复高考的消息后,她在怀孕期间克服了生理和心理上的压力和困难坚持刻苦复习,并在产后的第三天参加了高考。当时,女考生的特殊经历令在场的每一个人无不为之感动,也正是因为功夫不负有心人,女考生最终圆了大学梦,考取了一所不错的大学。

  隋老说,在那个年代,学生们的学习劲头是很让人感动的,他们有的白天干农活或者进工厂工作,但几乎天天学习到第二天凌晨;有的则一边照顾着一家老小,一边挤时间刻苦读书。

  评卷点算盘声此起彼伏

  隋老回忆说,当时给试卷核分的条件比较艰苦,因为那时还没有计算器、计算机,因此核分计算的工作量相当大。那时候,在位于双城封闭管理的核分现场,场面最为壮观的就是三个人组成的核分记分小组。一位工作人员现场用算盘对考卷进行核分,一位当场登分,一位负责监督;在核分现场,打算盘的声音此起彼伏。

  当时没有先进的计算工具,所以人为误差比较容易出现,但是工作人员明白每一分的成绩对于这些苦等高考到来的考生来说意味着什么,所以他们总是不耐其烦地反复核正、多人过筛,不放过任何一个小小的失误。

  在高校录取的那段日子里,是令当时所有参与录取工作的老师至今难以忘记的一段日子。在1978年1月下旬至2月末,工作人员几乎都是7点钟起床,一直工作到第二天凌晨1点钟左右。隋老回忆说,当时几万名考生的报考志愿和个人档案都被装在牛皮纸制的档案袋中,这使得录取过程的工作非常繁重。

  档案室是录取现场最重要的地方,所有的档案都被工作人员一份份地严格按照文理类、考生志愿和考生分数等内容分门别类地摆在木制架的每一个格子中,实行“段段清”政策,即每10分划为一个段。在全体工作人员的共同努力下,录取工作非常顺利,最终有6540名考生脱颖而出,作为近20万名考生中名副其实的佼佼者,光荣地成为我省恢复高考以来考取的第一批大学生。

  大事记

  2007年是恢复高考制度的第30年。1977年至2006年我省累计报名参加本专科高考考生410多万人,总计录取了本专科生150多万人。

  1977年8月8日邓小平主持召开科教座谈会,研究恢复高考制度有关问题,教育部根据科教座谈会精神,先后两次召开招生座谈会,确定了1977年的高考方案。1977年10月12日,国务院印发了国发[1977]112号文件《国务院批转教育部关于1977年高等学校招生工作的意见》,宣布当年立即恢复高考。

  1977年我省成立了高校招生办公室。1977年后各市、县依据省招委会人员组成情况和省招考办机构、编制情况,相继成立了招委会和招生考试办公室。

  1977年10月,我省召开全省招生工作会议,全面部署了1977年高考工作。当年高考中,根据德智体全面衡量,择优录取的原则,实行“自愿报名,统一考试,地市初选,学校录取,省、市、自治区批准”的招生办法。根据考生政治情况、考试分数、身体状况,参考本人志愿,按分数段顺序,统一进行择优录取。

1977年11月12日高考报名结束,我省报考高校的有195000人,报考中专技校的295600人,报考中师的8000人,单报音体美专业的16700人,总计515500人。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一台计算机

1946年2月14日,世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。第二次世界大战期间,美国军方要求宾州大学莫奇来(Mauchly)博士和他的学生爱克特(Eckert) 设计以真空管取代继电器的"电子化"电脑--ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator), 电子数字积分器与计算器),目的是用来计算炮弹弹道。 这部机器使用了18800个真空管,长50英尺,宽30英尺, 占地1500平方英尺,重达30吨(大约是一间半的教室大,六只大象重)。它的计算速度快,每秒可从事5000次的加法运算,运作了九年之久。由於吃电很凶, 据传ENIAC每次一开机,整个费城西区的电灯都为之黯然失色。

  另外,真空管的损耗率相当高,几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管,操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子,使用上极不方便。曾有人调侃道:「只要那部机器可以连续运转五天,而没有一只真空管烧掉,发明人就要额手称庆了。

第一部移动电话

1973年4月的一天,一名男子站在纽约街头,掏出一个约有两块砖头大的无线电话,并打了一通,引得过路人纷纷驻足侧目。这个人就是手机的发明者马丁·库帕。当时,库帕是美国著名的摩托罗拉公司的工程技术人员。
这世界上第一通移动电话是打给他在贝尔实验室工作的一位对手,马丁·库帕今年已经74岁了,他在摩托罗拉工作了29年后,在硅谷创办了自己的通讯技术研究公司。目前,他是这个公司的董事长兼首席执行官。马丁·库帕当时的想法,就是想让媒体知道无线通讯——特别是小小的移动通讯手机——是非常有价值的。另外,他还希望能激起美国联邦通讯委员会的兴趣,在摩托罗拉同AT&T(AT&T也是美国的一家通信大公司)的竞争中,能支持前者。

    其实,再往前追溯,我们会发现,手机这个概念,早在40年代就出现了。当时,是美国最大的通讯公司贝尔实验室开始试制的。1946年,贝尔实验室造出了第一部所谓的移动通讯电话。但是,由于体积太大,研究人员只能把它放在实验室的架子上,慢慢人们就淡忘了。

    一直到了60年代末期,AT&T和摩托罗拉这两个公司才开始对这种技术感兴趣起来。当时,AT&T出租一种体积很大的移动无线电话,客户可以把这种电话安在大卡车上。AT&T的设想是,将来能研制一种移动电话,功率是10瓦,就利用卡车上的无线电设备来加以沟通。库帕认为,这种电话太大太重,根本无法移动让人带着走。于是,摩托罗拉就向美国联邦通讯委员会提出申请,要求规定移动通讯设备的功率,只应该是一瓦,最大也不能超过三瓦。事实上,今天大多数手机的无线电功率,最大只有500毫瓦。

    从1973年手机注册专利,一直到1985年,才诞生出第一台现代意义上的、真正可以移动的电话。它是将电源和天线放置在一个盒子中,重量达3公斤,非常重而且不方便,使用者要像背包那样背着它行走,所以就被叫做“肩背电话”。 人把1973年第一部手机的问世归功于当年的摩托罗拉总设计师马丁·库珀。上世纪60年代的通讯巨头母贝尔公司(Ma Bell)即AT&T公司,一直固守在自己在固定电话方面的垄断地位,在很长一段时间里偏重于自己传统的硬线资产,甚至预言到1995年手机用户不会超过90万。然而马丁·库珀则认为移动电话符合万物的自然规律,他决心证明手机是可行的。但他万万没有想到,他的发明将会对人类的沟通方式产生翻天覆地的改变。

    马丁·库珀带领他的团队用了6周的时间就完成了世界通讯史上的巨大突破,研制出“便携式”移动电话。一个采用数以千计的零件制造而成,仅仅为了实现无线通话功能的机器。随后,他和他团队还制造出了天线,建造了手机基站。这些基站相当于一台微型电脑,可以测量电话信号的强度,同时把较弱的信号传递至下一个蜂窝。

    在60年代末70年代初,贝尔实验室和摩托罗拉是手机研发技术上的竞争对手。为了向对手宣告胜利,马丁·库珀用了最直接的方法,用研发的手机在街上给贝尔实验室打了一个电话。虽然贝尔实验室的人员对这个来电并不重视,但这对后人的意义非同凡响。因为这是人类通讯史上的第一次手机通话,而1973年4月3日这一天也被后人认定为手机的生日。

    “如果马可尼先于贝尔出世,我们今天使用的可能都是无线电话了,因为人是四处移动的。强迫人们呆在一个地方是不合乎事物本性的。”马丁·库珀用事实证明了自己的观点,他敢于挑战传统的行为,不但为他赢得了荣誉,更改变了世界的未来。

    手机的诞生只是普及道路上了一小步,从研发成功到推出市场,摩托罗拉公司等了整整10年的时间,注意是“等”,不是用。10年里面,摩托罗拉除了建立第一批的手机基站外,就是无奈地等待美国当局用漫长的时间去审批办理这个他们从未见过的怪东西。

    1983年6月13日,摩托罗拉终于推出世界上第一台便携式手机,这台名为Dyna TAC 8000X的手机重794克,长33厘米,标价3995美元,最长通话时间是一个小时,可以储存30个电话号码。笨重厚实的深刻印象使美国人称之为“鞋机”,而国人习惯称作“大哥大”,因为它真的很大。

    其实,马丁·库珀博士挑战传统的作风从他加入摩托罗拉就已经表露无为了。1928年马丁·库珀在美国出生,26岁加入摩托罗拉公司。库珀最初执意研制汽车无线电话,他反传统的设计让他的头头并不喜欢,总是唠唠叨叨地说:“这家伙是白色的,看上去一点都不像电话机。”数年后,摩托罗拉出售了这名为“超级脑袋”的电话,受到了顾客的热烈欢迎。

    1989年推出的新一代合盖手机Micro TAC 950也是库珀的设计。当他介绍手机的合盖结构时,人们责问他:“你不是说过耳朵和嘴巴之间的距离是非常重要的吗?”手机变小,忽略口与耳之间的距离,也因此变成更为轻便,每个人都可以把它装进口袋里。正是这个设计概念,手机真正地走向普及。

    在移动电话普及之后,库珀看到了移动通信中存在的问题:频谱资源有限,如何充分利用有限的频谱将变得很重要。于是一向喜欢接受挑战的库珀,在1992年辞去了摩托罗拉联合副总裁的职务,与他人合办了爱瑞通信公司,并担任CEO一职。

    到今天,马丁·库珀博士所发明的产品为世界市场创造的总效益已经达到500亿美元。而马丁·库伯先生发明的移动电话所带给人类社会和生活方式的深远影响,更是无法计算。

原子弹(nuclear weapon)是核武器之一
    利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量,产生爆炸作用,并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中主要利用铀235(厬U) 或钚239(厱Pu)等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器,通常称为原子弹;主要利用重氢(dao H,氘)或超重氢(chuan H,氚)等轻原子核的热核反应原理制成的热核武器或聚变武器,通常称为氢弹。
   
、石油等矿物燃料燃烧时释放的能量,来自碳、氢、氧的化合反应。 一般化学炸药如梯恩梯(TNT)爆炸时释放的能量,来自化合物的分解反应。在这些化学反应里,碳、氢、氧、氮等原子核都没有变化,只是各个原子之间的组合状态有了变化。核反应与化学反应则不一样。在核裂变或核聚变反应里,参与反应的原子核都转变成其他原子核,原子也发生了变化。因此,人们习惯上称这类武器为原子武器。但实质上是原子核的反应与转变,所以称核武器更为确切。
    核武器爆炸时释放的能量,比只装化学炸药的常规武器要大得多。 例如,1千克铀全部裂变释放的能量约8×1013焦耳,比1千克梯恩梯炸药爆炸释放的能量4.19×106焦耳约大2000万倍。因此,核武器爆炸释放的总能量,即其威力的大小,常用释放相同能量的梯恩梯炸药量来表示,称为梯恩梯当量。美、苏等国装备的各种核武器的梯恩梯当量,小的仅1000吨,甚至更低;大的达1000万吨,甚至更高。

   核武器爆炸,不仅释放的能量巨大,而且核反应过程非常迅速,微秒级的时间内即可完成。因此,在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度,加热并压缩周围空气使之急速膨胀,产生高压冲击波。地面和空中核爆炸,还会在周围空气中形成火球,发出很强的光辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片;向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用,造成电流的增长和消失过程,其结果又产生电磁脉冲。这些不同于化学炸药爆炸的特征,使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。核武器的出现,对现代战争的战略战术产生了重大影响。

原子弹主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。它与核反应堆一样,依据的同样是核裂变链式反应。

     按理,反应堆既然能实现链式反应,那么只要使它的中子增殖系数k大于1,不加控制,链式反应的规模将越来越大,则最终会发生爆炸。也就是说,反应堆也可以成为一颗“原子弹”。实际上也是这样,若增殖系数k大于1而不加控制的话,反应堆确实会发生爆炸,所谓反应堆超临界事故就是属于这样一种情况。
     但是,反应堆重达几百吨、几千吨,无法作为武器使用。而且在这种情况下,裂变物质的利用率很低,爆炸威力也不大。因此,要制造原子弹,首先要减小临界质量,同时要提高爆炸威力。这就要求原子弹必须利用快中子裂变体系,装药必须是高浓度的裂变物质,同时要求装药量大大超过临界质量,以使增殖系数k远远大于1。
     在讲述原子弹的结构原理之前,我们先来介绍一下原子弹的装药。到目前为止,能大量得到、并可以用作原子弹装药的还只限于铀235、钚239和铀233三种裂变物质。
     235是原子弹的主要装药。要获得高加浓度的铀235并不是一件轻而易举的事,这是因为,天然铀235的含量很小,大约140个铀原子中只含有1个铀235原子,而其余139个都是铀238原子;尤其是铀235和铀238是同一种元素的同位素,它们的化学性质几乎没有差别,而且它们之间的相对质量差也很小。因此,用普通的化学方法无法将它们分离;采用分离轻元素同位素的方法也无济于事。
    为了获得高加浓度的铀235,早期,科学家们曾用多种方法来攻此难关。最后“气体扩散法”终于获得了成功。
     我们知道,铀235原子约比铀238原子轻1.3%,所以,如果让这两种原子处于气体状态,铀235原子就会比铀238原子运动得稍快一点,这两种原子就可稍稍得到分离。气体扩散法所依据的,就是铀235原子和铀238原子之间这一微小的质量差异。
     这种方法首先要求将铀转变为气体化合物。到目前为止,六氮化铀是唯一合适的一种气体化合物。这种化合物在常温常压下是固体,但很容易挥发,在56.4℃即升华成气体。铀235的六氟化铀分子与铀238的六氟化铀分子相比,两者质量相差不到百分之一,但事实证明,这个差异已足以使它们分离了。
    六氟化铀气体在加压下被迫通过一个多孔隔膜。含有铀235的分子通过多孔隔膜稍快一点,所以每通过一个多孔隔膜,油235的含量就会稍增加一点,但是增加的程度是十分微小的。因此,要获得几乎纯的铀235,就需要让六氟化铀气体数千次地通过多孔隔膜。

       气体扩散法投资很高,耗电量很大,虽然如此,这种方法目前仍是实现工业应用的唯一方法。为了寻找更好的铀同位素分离方法,许多国家做了大量的研究工作,已取得了一定的成绩。例如目前离心法已向工业生产过渡,喷嘴法等已处于中间工厂试验阶段,而新兴的冠醚化学分离法和激光分离法等则更有吸引力。可以相信,今后一定会有更多更好的分离铀同位素的方法付诸实用,气体扩散法的垄断地位必将结束。
     原子弹的另一种重要装药是钚239。钚239是通过反应堆生产的。在反应堆内,铀238吸收一个中子,不发生裂变而变成铀239,铀239衰变成镎239,镎239衰变成钚239。由于钚与铀是不同的元素,因此虽然只有很少一部分铀转变成了钚,但钚与铀之间的分离,比起铀同位素间的分离来却要容易得多,因而可以比较方便地用化学方法提取纯钚。
    铀233也是原子弹的一种装药,它是通过钍232在反应堆内经中子轰击,生成钍233,再相继经两次β衰变而制得。
     从上面我们可以看到,后两种装药是通过反应堆生产的。它们是依靠铀235裂变时放出的中子生成的,也就是说,它们的生成是以消耗铀235为代价的,丝毫也离不开铀235。从这个意义上来说,完全可以把铀235称作“核火种”,因为没有铀235就没有反应堆,就没有原子弹,就没有今天大规模的原子能利用。
    有了核装药,只要使它们的体积或质量超过一定的临界值,就可以实现原子弹爆炸了。只是这里还有一个原子弹的引发问题,也就是如何做到:不需要它爆炸时,它就不爆炸;需要它爆炸时,它就能立即爆炸。这可以通过临界质量或临界尺寸的控制来实现。
    从原理上讲,最简单的原子弹采用的是所谓枪式结构。两块均小于临界质量的铀块,相隔一定的距离,不会引起爆炸,当它们合在一起时,就大于临界质量,立刻发生爆炸。但是若将它们慢慢地合在一起,那么链式反应刚开始不久,所产生的能量就足以将它们本身吹散,而使链式反应停息,原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小,这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似。因此关键问题是要使它们能够极迅速地合在一起。
     这可以象旁图所示的那样,将一部分铀放在一端,而将另一部分铀放在“炮筒”内,借助于烈性炸药,极迅速地将它们完全合在一起,造成超临界,产生高效率的爆炸。为了减少中子损失,核装药的外面有一层中子反射层;为了延迟核装药的飞散,原子弹具有坚固的外壳。
     1945年8月,美国投到日本广岛的那颗原子弹(代号叫“小男孩”)采用的就是枪式结构,弹重约4100公斤,直径约71厘米,长约305厘米。核装药为铀235,爆炸威力约为14000吨梯恩梯当量。
    在枪式结构中,每块核装药不能太大,最多只能接近于临界质量,而决不能等于或超过临界质量。因此当两块核装药合拢时,总质量最多只能比临界质量多出近一倍。这就使得原子弹的爆炸威力受到了限制。
     另外在枪式结构中,两块核装药虽然高速合拢,但在合拢过程中所经历的时间仍然显得过长,以致于在两块核装药尚未充分合并以前,就由自发裂变所释放的中子引起爆炸。这种“过早点火”造成低效率爆炸,使核装药的利用率很低。一公斤铀235(或钚239)全部裂变,大约能释放18000吨梯恩梯当量的能量,一颗原子弹的核装药一般为15~25公斤铀235(或6~8公斤钚239),以此计算,“小男孩”的核装药利用率还不到百分之五。
    铀在正常压力下的密度约为19克/厘米³。在高压下,铀可被压缩到更高的密度。研究表明,对于一定的裂变物质,密度越高,临界质量越小。
    根据这一特性,在发展枪式结构的同时,还发展了一种内爆式结构。在枪式结构中,原子弹是在正常密度下用突然增加裂变物质数量的方法来达到超临界,而内爆式结构原子弹则是利用突然增加压力,从而增加密度的方法达到超临界。
    在内爆式结构中,将高爆速的烈性炸药制成球形装置,将小于临界质量的核装料制成小球,置于炸药中。通过电雷管同步点火,使炸药各点同时起爆,产生强大的向心聚焦压缩波(又称内爆波),使外围的核装药同时向中心合拢,使其密度大大增加,也就是使其大大超临界。再利用一个可控的中子源,等到压缩波效应最大时,才把它“点燃”。这样就实现了自持链式反应,导致极猛烈的爆炸。
    内爆式结构优于枪式结构的地方,在于压缩波效应所需的时间远较枪式结构合拢的时间短促,因而“过早点火”的几率大为减小。这样,内爆式结构就可以使用自发裂变几率较大的裂变物质,如钚239作核装药;同时使利用效率大为增。
    美国投于日本长崎的那颗原子弹(代号叫“胖子”),采用的就是内爆式结构,以钚239作核装药。弹重约4500公斤,弹最粗处直径约152厘米,弹长约320厘米,爆炸威力估计为20000吨梯恩梯当量。
     原子弹的进一步发展就是氢弹,或称为热核武器。氢弹利用的是某些轻核聚变反应放出的巨大能量。它的装药可以是氘和氚,也可以是氘化锂6,这些物质称为热核材料。按单位重量的物质计,核聚变反应放出的能量比裂变反应更多,而且没有所谓临界质量的限制,因而氢弹的爆炸威力更大,一般要比原子弹大几百倍到上千倍。
     不过热核反应只有在极高的温度(几千万度)下才能进行,而这样高的温度只有在原子弹爆炸时才能产生,因此氢弹必须用原子弹作为点燃热核材料的“雷管”。
     氢弹爆炸时会放出大量的高能中子,这些高能中子能使铀238发生裂变。因此在一般氢弹外面包一层铀238,就能大大提高爆炸威力。这种核弹的爆炸,经历裂变一聚变—裂变三个过程,所以称为“三相弹”。它的特点是成本低、威力大、放射性污染多。
    还有一种新型核弹,即所谓中子弹。中子弹实际上可能是一种小型氢弹,只不过这种小型氢弹中裂变的成分非常小,而聚变的成分非常大,因而冲击波和核辐射的效应很弱,但中子流极强。它靠极强的中子流起杀伤作用,据称能做到“杀人而不毁物”。
     我们看到,原子弹是用铀制造的,也可以用钚制造,但钚是通过铀而制得的。而氢弹则必须用原子弹来引。因此,归根结帮,核武器、热核武器的制造都离不开铀。因此,在过去,在今天,在今后相当长一个时期内,最重的天然元素之所以重要,首先在于军事上的需要。
    我国在1964年10月16日成功爆炸了我国第一颗原子弹,1967年6月17日又成功地进行了首次氢弹试验,打破了超级大国的核垄断、核讹诈政策,为人类作出了贡献。我们相信,作为武器的原子弹和氢弹终究是要被消灭的。但是作为放出巨大能量的核爆炸,却在和平建设中有着吸引入的应用前景。
    由于核爆炸释放出的能量特别巨大,所以它能使许多用其它方法不可能完成的工作得以完成。核爆炸可以用来开山、辟路、挖掘运河、建造人工港口等。例如,有一个方案,只需四次核爆炸就可开凿一个能停泊万吨巨轮的海港。
    首先,进行一次百万吨梯恩梯当量级的核爆炸,就可炸出一个直径300多米、深30多米的大坑。然后进行三次规模较小的核爆炸,开出一条运河来把大坑和深海连接起来(这样的爆炸当然应尽量减少放射性物质的产生)。只要经过几个月的时间,当海潮把产生的少许放射性物质冲走后,这个海港就可安全使用了。
    又如,许多地区有大量石油沥青沙层和油页岩,靠钻井并不能开采这种石油,但是核爆炸的高温高压能迫使这种石油流动,因而可以把它开采出来。据称,单把美国西部一个区域内的油页岩中的石油取出来,就可供全世界使用很长一段时间。
    至于利用地下核爆炸的高温高压,将石墨变成金刚石,利用地下核爆炸的强大中子流生产超铀元素,则已开始实践了。
    核爆炸还可以改造沙漠,使沙漠变成良田。很多干旱的沙漠地带其实也有一些雨水,但是这些雨水多半从地面流进地下河流、流入海中,剩下的一点则很快蒸发淖了,因此地面上没有一点水分,沙漠成了不毛之地。核爆炸可以造成巨大的积水层—“地下水库”。雨季时,雨水储在积水层中,然后慢慢地透过多孔的泥土湿润地表,使之适合于植物的生长。
    和平利用核爆炸的前景确实是令人神往的。历史将雄辩地证明:人民将彻底埋葬超级大国的原子弹;几代科学家的辛勤劳动成果,必将完全用来造福于人类。

核武器简史

   核武器系统,一般由核战斗部、投射工具和指挥控制系统等部分构成,核战斗部是其主要构成部分。核战斗部亦称核弹头,并常与核装置、核武器这两个名称相互代替使用。 实际上,核装置是指核装料、 其他材料、起爆炸药与雷管等组合成的整体,可用于核试验,但通常还不能用作可靠的武器;核武器则指包括核战斗部在内的整个核武器系统。
    简史  核武器的出现,是20世纪40年代前后科学技术重大发展的结果。1939年初,德国化学家O.哈恩和物理化学家F.斯特拉斯曼发表了铀原子核裂变现象的论文。几个星期内,许多国家的科学家验证了这一发现,并进一步提出有可能创造这种裂变反应自持进行的条件,从而开辟了利用这一新能源为人类创造财富的广阔前景。但是,同历史上许多科学技术新发现一样,核能的开发也被首先用于军事目的,即制造威力巨大的原子弹,其进程受到当时社会与政治条件的影响和制约。从1939年起,由于法西斯德国扩大侵略战争,欧洲许多国家开展科研工作日益困难。 同年9月初,丹麦物理学家N.H.D.玻尔和他的合作者J.A.惠勒从理论上阐述了核裂变反应过程,并指出能引起这一反应的最好元素是同位素铀235。 正当这一有指导意义的研究成果发表时,英、法两国向德国宣战。1940年夏,德军占领法国。法国物理学家J.-F.约里奥-居里领导的一部分科学家被迫移居国外。英国曾制订计划进行这一领域的研究,但由于战争影响,人力物力短缺,后来也只能采取与美国合作的办法,派出以物理学家J.查德威克为首的科学家小组,赴美国参加由理论物理学家J.R.奥本海默领导的原子弹研制工作。

   在美国,从欧洲迁来的匈牙利物理学家齐拉德·莱奥首先考虑到,一旦法西斯德国掌握原子弹技术可能带来严重后果。经他和另几位从欧洲移居美国的科学家奔走推动,于1939年8月由物理学家A.爱因斯坦写信给美国第32届总统F.D.罗斯福,建议研制原子弹,才引起美国政府的注意。但开始只拨给经费6000美元,直到1941年12月日本袭击珍珠港后,才扩大规模,到1942年8月发展成代号为“曼哈顿工程区”的庞大计划,直接动用的人力约60万人,投资20多亿美元。到第二次世界大战即将结束时制成 3颗原子弹,使美国成为第一个拥有原子弹的国家。制造原子弹,既要解决武器研制中的一系列科学技术问题,还要能生产出必需的核装料铀235、钚239。天然铀中同位素铀235的丰度仅0.72%,按原子弹设计要求必须提高到90%以上。当时美国经过多种途径探索研究与比较后,采取了电磁分离、气体扩散和热扩散三种方法生产这种高浓铀。供一颗“枪法”原子弹用的几十千克高浓铀,是靠电磁分离法生产的。建设电磁分离工厂的费用约3亿美元(磁铁的导电线圈是用从国库借来的白银制造的,其价值尚未计入)。钚239要在反应堆内用中子辐照铀238的方法制取。 供两颗“内爆法”原子弹用的几十千克钚239,是用3座石墨慢化、水冷却型天然铀反应堆及与之配套的化学分离工厂生产的。以上事例可以说明当时的工程规模。由于美国的工业技术设施与建设未受到战争的直接威胁,又掌握了必需的资源,集中了一批国内外的科技人才,使它能够较快地实现原子弹研制计划。

    德国的科学技术,当时本处于领先地位。1942年以前,德国在核技术领域的水平与美、英大致相当,但后来落伍了。美国的第一座试验性石墨反应堆,在物理学家E.费密领导下,1942年12月建成并达到临界;而德国采用的是重水反应堆,生产钚239,到1945年初才建成一座不大的次临界装置。为生产高浓铀,德国曾着重于高速离心机的研制,由于空袭和电力、物资缺乏等原因,进展很缓慢。其次,A.希特勒迫害科学家,以及有的科学家持不合作态度,是这方面工作进展不快的另一原因。更主要的是,德国法西斯头目过分自信,认为战争可以很快结束,不需要花气力去研制尚无必成把握的原子弹,先是不予支持,后来再抓已困难重重,研制工作终于失败。

    1945年5月德国投降后,美国有不少知道“曼哈顿工程区”内幕的人士,包括以物理学家J.弗兰克为首的一大批从事这一工作的科学家,反对用原子弹轰炸日本城市。当时,日本侵略军受到中国人民长期抗战的有力打击,实力大大削弱。美、英在太平洋地区的进攻,又几乎全部摧毁日本海军,海上封锁使日本国内的物资供应极为匮泛。在日本失败已成定局的情况下,美国仍于8月6日、9日先后在日本的广岛和长崎投下了仅有的两颗原子弹。

    苏联在1941年6月遭受德军入侵前,也进行过研制原子弹的工作。铀原子核的自发裂变,是在这一时期内由苏联物理学家Г.Н.弗廖罗夫和Κ.А.佩特扎克发现的。卫国战争爆发后,研制工作被迫中断,直到1943年初才在物理学家И.В.库尔恰托夫的组织领导下逐渐恢复,并在战后加速进行。1949年8月,苏联进行了原子弹试验。1950年1月,美国总统H.S.杜鲁门下令加速研制氢弹。1952年11月,美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹原理试验,但该实验装置非常笨重,不能用作武器。1953年8月,苏联进行了以固态氘化锂6为热核燃料的氢弹试验,使氢弹的实用成为可能。 美国于1954年2月进行了类似的氢弹试验。英国、法国先后在50和60年代也各自进行了原子弹与氢弹试验。

    中国在开始全面建设社会主义时期,基础工业有了一定的发展,即着手准备研制原子弹。1959年开始起步时,国民经济发生严重困难。 同年6月,苏联政府撕毁中苏在1957年10月签订的关于国防新技术协定,随后撤走专家,中国决心完全依靠自己的力量来实现这一任务。中国首次试验的原子弹取"596"为代号,就是以此激励全国军民大力协同做好这项工作。1964年10月16日,首次原子弹试验成功。经过两年多,1966年12月28日,小当量的氢弹原理试验成功;半年之后,于1967年6月17日成功地进行了百万吨级的氢弹空投试验。中国坚持独立自主、自力更生的方针,在世界上以最快的速度完成了核武器这两个发展阶段的任务。

    原子弹的现状和分类

   美国对日本投下的两颗原子弹,是以带降落伞的核航弹形式,用飞机作为运载工具的。以后,随着武器技术的发展,已形成多种核武器系统,包括弹道核导弹、 巡航核导弹、 防空核导弹、反导弹核导弹、反潜核火箭、深水核炸弹、核航弹、核炮弹核地雷等。其中,配有多弹头的弹道核导弹,以及各种发射方式的巡航核导弹,是美、苏两国装备的主要核武器。
    通常将核武器按其作战使用的不同划分为两大类,即用于袭击敌方战略目标和防御己方战略要地的战略核武器,和主要在战场上用于打击敌方战斗力量的战术核武器。苏联还划分有“战役战术核武器”。核武器的分类方法,与地理条件、社会政治因素有关,并不是十分严格的。自70年代末以后,美国官方文件很少使用“战术核武器”,代替它的有“战区核武器”、“非战略核武器”等,并把中远程、中程核导弹也划归这一类。

    已生产并装备部队的核武器,按核战斗部设计看,主要属于原子弹和氢弹两种类型。至于核武器的数量,并无准确的公布数字,有关研究机构的估计数字也不一致。按近几年的资料综合分析,到80年代中期,美、苏两国总计有核战斗部50000枚左右,占全世界总数的95%以上。其梯恩梯当量,总计为120亿吨左右。而第二次世界大战期间,美国在德国和日本投下的炸弹,总计约200万吨梯恩梯,只相当于美国B-52型轰炸机携载的2枚氢弹的当量。从这一粗略比较可以看出核武器库贮量的庞大。美苏两国进攻性战略核武器(包括洲际核导弹、潜艇发射的弹道核导弹、巡航核导弹和战略轰炸机)在数量和当量上比较,美国在投射工具(陆基发射架、潜艇发射管、飞机)总数和梯恩梯当量总值上均少于苏联,但在核战斗部总枚数上多于苏联。考虑到核爆炸对面目标的破坏效果同当量大小不是简单的比例关系,另一种估算办法是以一定的冲击波超压对应的破坏面积来度量核战斗部的破坏能力,即取核战斗部当量值(以百万吨为计算单位)的2/3次方为其“等效百万吨当量”值(也有按目标特性及其分布和核攻击规模大小等不同情况,选用小于2/3的其他方次的),再按各种核战斗部的枚数累计算出总值。按此法估算比较美、苏两国的战略核武器破坏能力,由于当量小于百万吨的核战斗部枚数,美国多于苏联,两国的差距并不很大。但自80年代以来,随着苏联在分导式多弹头导弹核武器上的发展,这一差距也在不断扩大。而对点(硬)目标(见点目标)的破坏能力,则核武器投射精度起着更重要的作用,由于在这方面美国一直领先,仍处于优势。

   除美、苏、英、法和中国已掌握核武器外,印度在1974年进行过一次核试验。一般认为,掌握必要的核技术并具有一定工业基础及经济实力的国家,也完全有可能制造原子弹。

                                
研制和试验

  除铀235、钚239等核材料的生产外,核战斗部本身的研制,必须与整个核武器系统的研制程序协调一致。研制过程大致如下:从设想阶段开始;经过关键技术课题和部件的预先研究或可行性研究,形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核试验要求、研制工期、经费等内容的几种设计方案;再经过论证比较和评价,选定设计方案,确定战术技术指标;然后进行型号研究设计、各种模拟试验;工艺试验与试制,通过核试验检验设计的合理性,最后达到设计定型、工艺定型与批准生产。进行这些工作,要有专门的科技队伍,并配备必要的试验场所,包括核试验场。武器交付部队后,研制和生产部门还要提供维护、修理、更换部件等服务工作,按反馈的信息进行必要的改进,并负责其退役处理或更新。
   要做好核战斗部的设计,必须深入了解其反应过程,弄清其必须具备的条件与各种物理参数,掌握其中多种因素的内在联系与变化规律。为此,要进行原子核物理、中子物理、高温高压凝聚态物理、超音速流体力学、爆轰学、计算数学和材料科学等多学科的一系列科学技术问题的研究,而核战斗部的研制实践又会反过来带动和促进这些学科的发展。在研制过程中,以下环节起着重要作用:①要用快速的、大容量电子计算机进行反应过程的理论研究计算,这种计算应尽可能接近实际情况,以便从多种设想或设计方案中找出最优方案,从而节省费用与减少核试验次数。20世纪40年代以来,推动电子计算机技术迅速发展的重要因素之一,正是由于核武器研制的需要。②要按照方案或指标要求,反复进行多方面的模拟试验,包括化学炸药爆轰试验,材料与强度试验,环境条件试验,控制、 点火与安全试验等。 这些都是为达到核武器高度可靠和安全所必不可少的。③要进行必要的核试验。无论是电子计算机上的大量计算,还是相应的模拟试验,总不能达到百分之百地符合核武器方案的真实情况。特别是氢弹聚变反应所必需的高温条件,还只能由裂变反应来提供(利用激光或粒子束的惯性约束技术来创造这种模拟试验条件,直到80年代初仍处于研究阶段)。因此,能否达到设计要求,还必须通过核装置本身的爆炸试验进行检验。当然,核试验所起的作用并不限于此。正是由于核试验在核武器研制中起着关键作用,美、苏两国为限制其他国家研制核武器,于1963年签订了一个并不禁止进行地下核试验的《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》,1974年又签订了一个仍然适合它们需要的限制地下核试验当量的条约。

                              
发展趋势

 由于核武器投射工具准确性的提高,自60年代以来,核武器的发展,首先是核战斗部的重量、尺寸大幅度减小但仍保持一定的威力,也就是比威力(威力与重量的比值)有了显著提高。例如,美国在长崎投下的原子弹,重量约4.5吨,威力约2万吨;70年代后期,装备部队的“三叉戟”Ⅰ潜地导弹,总重量约1.32吨,共8个分导式子弹头,每个子弹头威力为10万吨,其比威力同长崎投下的原子弹相比,提高135倍左右。威力更大的热核武器,比威力提高的幅度还更大些。但一般认为,这一方面的发展或许已接近客观实际所容许的极限。自70年代以来,核武器系统的发展更着重于提高武器的生存能力和命中精度,如美国的“和平卫士/MX” 洲际导弹、“侏儒”小型洲际导弹、“三叉戟”Ⅱ潜地导弹,苏联的SS-24、SS-25洲际导弹,都在这些方面有较大的改进和提高。
    其次,核战斗部及其引爆控制安全保险分系统的可靠性,以及适应各种使用与作战环境的能力,也有所改进和提高。美、苏两国还研制了适于战场使用的各种核武器,如可变当量的核战斗部,多种运载工具通用的核战斗部,甚至设想研制当量只有几吨的微型核武器。特别是在核战争环境中如何提高核武器的抗核加固能力,以防止敌方的破坏,更受到普遍重视。此外,由于核武器的大量生产和部署,其安全性也引起了有关各国的关注(见核武器安全)。

    核武器的另一发展动向,是通过设计调整其性能,按照不同的需要,增强或削弱其中的某些杀伤破坏因素。“增强辐射武器”与“减少剩余放射性武器”都属于这一类。前一种将高能中子辐射所占份额尽可能增大,使之成为主要杀伤破坏因素,通常称之为中子弹;后一种将剩余放射性减到最小,突出冲击波、光辐射的作用,但这类武器仍属于热核武器范畴。至于60年代初曾引起广泛议论的所谓“纯聚变武器”,20多年来虽然做了不少研究工作,例如大功率激光引燃聚变反应的研究,80年代也仍在继续进行,但还看不出制成这种武器的现实可能性。

    核武器的实战应用,虽仍限于它问世时的两颗原子弹,但由于40年来核武器本身的发展,以及与它有关的多种投射或运载工具的发展与应用,特别是通过上千次核试验所积累的知识,人们对其特有的杀伤破坏作用已有较深的认识(见核武器杀伤破坏效应),并探讨实战应用的可能方式。美、苏两国都制订并多次修改了强调核武器重要作用的种种战略。

    有矛必有盾。在不断改进和提高进攻性战略核武器性能的同时,美、苏两国也一直在寻求能有效地防御核袭击的手段和技术。除提高核武器系统的抗核加固能力,采取广泛构筑地下室掩体和民防工程等以减少损失的措施外,对于更有效的侦察、跟踪、识别、拦截对方核导弹的防御技术开发研究工作也从未停止过。60年代,美、苏两国曾部署以核反核的反导弹系统。1972年 5月,美、苏两国签订了《限制反弹道导弹系统条约》。不久,美国停止“卫兵”反导弹系统的部署。1984年初,美国宣称已制订了一项包括核激发定向能武器、高能激光、中性粒子束、非核拦截弹、电磁炮等多层拦截手段的“战略防御倡议”。尽管对这种防御系统的有效性还存在着争议,但是可以肯定,美、苏对核优势的争夺仍将持续下去。

    由于核武器具有巨大的破坏力和独特的作用,与其说它可能会改变未来全球性战争的进程,不如说它对现实国际政治斗争已经和正在不断地产生影响。70年代末,美国宣布研制成功中子弹,它最适于战场使用,理应属于战术核武器范畴,但却受到几乎是世界范围的强烈反对。从这一事例也可以看出,核武器所涉及的斗争的复杂性。

    中国政府在爆炸第一颗原子弹时即发表声明:中国发展核武器,并不是由于相信核武器的万能,要使用核武器。恰恰相反,中国发展核武器,是被迫而为的,是为了防御,为了打破核大国的核垄断、核讹诈,为了防止核战争,消灭核武器。此后,中国政府又多次郑重宣布:在任何时候、任何情况下,中国都不会首先使用核武器,并就如何防止核战争问题一再提出了建议。中国的这些主张已逐渐得到越来越多的国家和人民的赞同和支持。

                              
原子弹简介

atomic bomb

利用铀-235或钚-239等重原子核裂变反应,瞬时释放出巨大能量的核武器。又称裂变弹。原子弹的威力通常为几百至几万吨级梯恩梯当量,有巨大的杀伤破坏力。它可由不同的运载工具携载而成为核导弹、核航空炸弹、核地雷或核炮弹等,或用作氢弹中的初级(或称扳机),为点燃轻核引起热核聚变反应提供必需的能量。
    原子弹主要由引爆控制系统、高能炸药、反射层、由核装料组成的核部件、中子源和弹壳等部件组成。引爆控制系统用来起爆高能炸药;高能炸药是推动、压缩反射层和核部件的能源 ;反射层由铍或铀-238构成 。铀-238不仅能反射中子,而且密度较大,可以减缓核装料在释放能量过程中的膨胀,使链式反应维持较长的时间,从而能提高原子弹的爆炸威力。核装料主要是铀-235或钚-239。
    为了触发链式反应,必须有中子源提供“点火”中子。核爆炸装置的中子源可采用:氘氚反应中子源、钋-210-铍源、钚-238原子弹爆炸铍源和锎-252自发裂变源等。原子弹爆炸产生的高温高压以及各种核反应产生的中子、γ射线和裂变碎片,最终形成冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲等杀伤破坏因素。原子弹是科学技术的最新成果迅速应用到军事上的一个突出例子。1939年10月,美国政府决定研制原子弹,1945年造出了3颗。一颗用于试验,两颗投在日本。其他国家爆炸第一颗原子弹的时间是:苏联——1949年8月29日;英国——1952年10月3日;法国——1960年2月13日;中国——1964年10月16日;印度——1974年5 月 18日。中国第一次核试验以塔爆方式进行 ,用的是“内爆法”铀弹。1965年5月14日第二次核试验时 ,核装置用飞机空投 。1966 年10月27日第四次核试验时,核弹头由导弹运载。
    自1945年原子弹问世以来 ,原子弹技术不断发展,体积、重量显著减小,战术技术性能日益提高。原子弹小型化对于提高核武器的战术技术性能和用作氢弹的起爆装置(亦称“扳机”)具有重要意义。为适应战场使用的需要,发展了多种低当量和威力可调的核武器。为改进原子弹的性能,发展了加强型原子弹,即在原子弹中添加氘或氚等热核装料,利用核裂变释放的能量点燃氘或氚,发生热核反应,而反应中所放出的高能中子,又使更多的核装料裂变,从而使威力增大。这种原子弹与氢弹不同,其热核装料释放的能量只占总当量的一小部分。高能炸药的起爆方式和核爆炸装置结构也在不断改进,目的是提高炸药的利用效率和核装料的压缩度,从而增大威力,节省核装料。此外,提高原子弹的突防和生存能力以及安全性能,也日益受到重视。
                              原子弹的历史

二战期间,科学家西拉德为防止德国人抢先造出原子弹,动员著名科学家爱因斯坦上书美国总统罗斯福,阐述了研制原子弹对美国安全的重要性。
●1941年12月6日(日本偷袭珍珠港的前一天),罗斯福才批准了美国科学研究发展局全力研制原子弹。
●1942年8月,美国制订了研制原子弹的“曼哈顿计划”。
●1943年7月,美国成立原子弹研究所。
●1945年3月,美国成立合并秘密的原子能委员会。
●1945年7月16日,在新墨西哥州的阿拉莫可德沙漠中进行了世界上第一颗原子弹的爆炸试验。
●1945年8月6日和9日,美国向日本广岛、长崎投放原子弹,分别造成8万人和4万人丧生。
●1949年,苏联成功研制原子弹,英国、法国分别于1952年和1960年爆炸了自己研制的原子弹,1964年,中国也拥有了原子弹。
● 1950年,抗美援朝战争爆发,美军第七舰队开进台湾海峡,美国五星上将麦克阿瑟扬言,要在中朝边境建立一条核辐射带,美国总统杜鲁门也表示,一直在积极地考虑使用原子弹。面对超级大国的核讹诈,一个刚刚诞生、百废待兴的国家如何维护自己的主权与尊严?。
    原子弹分为“枪式”和“收聚式”两种类型,核武器以其特有的方式产生毁灭性的力量
    根据原子弹引发机构的不同,可分为“枪式”原子弹和“收聚式”原子弹。“枪式”原子弹将两块半球形的小于临界体积的裂物质分开一定距离放置,中子源位于中间。在核装药的球面上包覆了一层坚固的能反射中子的材料,其作用是将过早跑出来的中子反射回去,以提高链式反应的速度。在中子反射层的外面是高速炸药、传爆药和雷管,再将雷管与起爆控制器相连接。起爆控制器自动地起爆炸药。两个半球形裂变物质在炸药的轰击下迅速压缩成一个扁球形,达到超临界状态。中子源放出大量的中子使链式反应迅速进行,并在极短的时间内释放出极大的能量,这就是杀伤破坏力巨大的原子弹爆炸。“收聚式”原子弹将普通烈性炸药制成球形装置,并把小于临界体积的核装药制成小球置于炸药球中。炸药同时起爆,将核装药小球迅速压紧并达到超临界体积,从而引起核爆炸。“收聚式”原子弹的的结构复杂,但核装药利用率高。现代原子弹综合了这两种引发机构,使核装药的利用率提高到80%左右,从而获得了极大的破坏力。
    核武器的杀伤破坏方式主要有光辐射、冲击波、早期核辐射、电磁脉冲及放射性沾染。光辐射是在核爆炸时释放出的以每秒30万千米速度直线传播的一种辐射光杀伤方式。1枚当量为2万吨的原子弹在空中爆炸后,距爆心7000米会受到比阳光强13倍的光照射,范围达2800米。光辐射可使人迅速致盲,并使皮肤大面积灼伤溃烂,物体会燃烧。冲击波是核爆炸后产生的一种巨大气流的超压。一枚3万吨的原子弹爆炸后,在距爆心投射点800米处,冲击波的运动速度可达200米/秒。当量为2万吨的核爆炸,在距爆心投影点650米以内,超压值大于1000克/厘米2。可把位于该地区域内的所有建筑物及人员彻底摧毁。早期核辐射是在核爆炸最初几十秒钟放出的中子流和γ射线。1枚当量2万吨的原子弹爆炸后,距爆心1100米以内人员可遭到极度杀伤,1000吨级中子弹爆炸后,在这个范围内的人员几周内会致死,在200米以内的人员则当即致死。电磁脉冲的电场强度在几千米范围内可达1万至10万伏,不仅能使电子装备的元器件严重受损,还能击穿绝缘,烧毁电路,冲销计算机内存,使全部无线电指挥、控制和通信设备失灵。1颗5000万吨级原子弹爆炸后破坏半径可达190千米。放射性沾染是蘑菇状烟云飘散后所降落的烟尘,对人体可造成照射或皮肤灼伤,以致死亡。1954年2月28日,美国在比基尼岛试验的1500万吨级氢弹,爆后6小时,沾染区长达257千米,宽64千米。在此范围内的所有生物都受到致使性沾染,在一段时间内缓慢的死去或终身残废。

中国科学院与原子

中国科学院与原子弹
毛泽东确立积极防御战略
  1956年初至1967年1月,我在中国科学院任党组书记和副院长。早在50年代中期,党中央和毛泽东主席就作出了要研制原子弹的决策。根据当时的国际形势,毛泽东主席确立了积极防御的战略方针。毛主席决定,为了防御,中国也要搞原子弹。我们不首先进攻别人,但不是消极防御,而是积极防御。这就是说, 如果有人进攻我们,我们要有办法对付他。这是毛主席一贯的战略思想。别人如果用原子弹轰炸我们,我们也要有办法回击他。所以,中央决定我们也要研制原子弹。当时,总的方针是自力更生为主,争取外援为辅。要靠自己研制,同时,要争取外援 。那个时候西方国家封锁我们,中苏关系比较好,我们想争取苏联给我们一些援助。但是,有一条界线,只是争取援助,而不是搞合作、不搞共有。也就是说,搞原子弹的科研单位、工厂、各种设备与技术都是中国自己的。你来援助我可以,我欢迎你、感谢你,但是,你不能与我共同拥有,共同使用。这是维护我们国家主权的大问题。所以,提出自力更生为主,争取外援为辅,你不要和我一起来共同管这个单位,管这个事情。我理解这就是中央当时搞原子弹的方针,是毛主席高瞻远瞩确立的积极防御的战略方针。
    科学院接受党中央下达的任务
  中央决定以自力更生为主研制原子弹,这件事太重要了。后来又决定自力更生为主研制导弹和自行研制人造卫星,统称“两弹一星”。
  原子弹和氢弹是二机部负责,导弹是国防部五院(后来的七机部)负责。毛主席对原子弹研制有一个批示:“要大力协同做好这件工作。”中国科学院就是按照中央确定的“大力协同”和“三家拧成一股绳”的精神,主要承担原子弹和导弹研制中一系列关键性的科学和技术任务,包括理论分析、科学试验、方案设计、研制以至批量制造所需的各种特殊新型材料、元件、仪器、设备等。至于人造卫星,则从构思到建议,都是由中国科学院提出,先后两次上马(1958年、1965年)。由以周恩来总理为主任、罗瑞卿为秘书长具体领导这项工作的中央专门委员会批准后,在国防科委的统一组织下,由中国科学院负责整个系统的技术抓总,并负责研制卫星本体,七机部负责运载工具,科学院和四机部共同负责地面测控系统。
  科学院对党中央下达的“两弹一星”任务非常重视,党组决定由我负责,并由裴丽生副院长具体抓“两弹一星”研究工作的安排落实。为了便于工作,我在每一个研究所都安排几个拔尖的中年科学家作学术秘书,我通过他们了解情况,听取意见,再找其他科学家谈工作。所以,我对这段历史情况包括科学研究的情况,都比较清楚。
  当时,中国科学院为了落实“两弹一星”的研制任务,把管理机构分为两个口:一个是计划局,管不承担国防任务的单位;一个是新技术局,管承担国防任务的单位。新技术局管的单位虽然不及计划局多,但是,它管的所都是大所,参加“两弹一星”研制任务的科学研究人员占全院科研人员的三分之二。谷羽是新技术局局长,宋政是副局长,陆绶观是处长,帮助谷羽工作。老同志都知道,谷羽是胡乔木同志的夫人,乔木是毛主席的政治秘书,住中南海。谷羽很热心、活跃、能干。她对国家计委和中央各部比较熟悉,去谈工作,互相支援、协作,很方便。有时候毛主席向她问起科学院与“两弹一星”的有关情况,还可以向毛主席当面反映。
  那时,新技术局除了项目所需的经费、器材优先得到保证以外,还有很多非标准设备可以安排到各产业部门协助加工制造。我们的研究室、实验基地用的非标准设备,由科学院研究所设计,由各有关产业部门按时制成,保证质量,按时交付使用。由国防科委统一管这方面的工作,派军代表驻厂监督,提出设计的研究所也可以派员驻厂监督。
自力更生为主争取外援为辅
  我们搞原子弹,怎样贯彻自力更生为主、争取外援为辅的方针?
  自力更生为主,就是主要靠我国自己的力量开展科研。当时研究核科学与核技术的力量主要集中在中国科学院原子能研究所,还有一些分散在中国科学院的20多个研究所和其他部门的研究机构与大专院校。争取外援为辅,主要是苏联答应帮助我们在北京某地建一个7000千瓦的实验性原子能反应堆。这个反应堆全部归我们管。此外,在另一个地方建一个浓缩铀工厂,造原子弹的关键原料是浓缩铀。
  制造原子弹的原料是铀-235。一天,毛主席找到地质学家李四光,他当时是地质部部长,也是中国科学院副院长。毛主席问:“中国有没有造原子弹用的铀矿石? ”李四光说:“有!但是,一般的天然铀矿石,能作为原子弹原料的成分只含千分之几。”要从矿石里把这千分之几的铀提出来,再浓缩成为原子弹的原料,最重要的是要搞浓缩铀工厂。

宋任穷到科学院搬兵
  为了搞原子弹,中央专门成立了二机部,宋任穷任部长。他比我大四、五岁,我叫他宋大哥。我们在安徽一起工作过几个月,那是在百万大军过长江的时候,中央决定成立安徽省委,他当省委书记兼省政府主席,我当省政府副主席。
  我到科学院工作后的一天,宋大哥打电话说要到我家拜访我。我说:“你不要来,我去,你是大哥呀。”他说:“不行。我一定去你那儿!”因为搞原子弹,自力更生为主,主要靠科学院原子能研究所,为了工作的方便,中央决定把这个所整建制交给二机部,但是对外还叫中国科学院原子能研究所,名义上由科学院和二机部双重领导。由于研制原子弹的任务繁重,科研力量不够,于是对任务作了分解,除了原子能所承担较大一块任务外,很多重要任务还要由科学院的各研究所来承担。当然,二机部也找中央各部来承担一些任务。不过,那时中央各部的研究机构刚刚建立不久,科技力量不强,有的能承担,有的承担不了,任务还是落在科学院肩上。原子能所整建制转到二机部后,骨干力量还不够,还要科学院支持,我们又从其他所调给他们一批科技骨干。
  科学院原子能所1956年建在中关村,是当时中关村建筑最好的楼。原子能所交给二机部以后,由苏联援助建实验性原子能反应堆。原子能所分为两部分,大部分人迁到实验性原子能反应堆那里。当时科学院搞原子能的有两个姓杨的科学家:一个杨承宗,从法国留学回来的;一个杨澄中,从英国留学回来的。他俩的名字有些音同字不同。为了区别,我们叫他们“法杨”、“英杨”。“法杨”是搞放射化学的,当时放射化学很关键。我们最重要的措施是把杨承宗等一批科学家调到原子能所原子能反应堆那里去(“英杨”杨澄中留在科学院兰州近代物理所负责配合原子能所工作)。原子能所的另外一部分人留在中关村搞理论工作。原子能所交给二机部后,我给他们打招呼说,以后科学院开会你们就不要来了,你们到二机部开会去。他们党委书记、所长却每次都要参加科学院的会,因为我们当时研究科学政策、科学家政策、知识分子政策问题很多,他们非常愿意听,一定要参加我们的会。当时,科学院很有吸引力。还有从大学调去的化学家汪德熙也到了二机部。
  搞原子弹,最重要的问题是浓缩铀的提炼问题,矿石里能提出的天然铀,同位素235含量只有千分之几。此外铀的提炼也很重要。所以,化学方面的科研任务很重。当时科学院有四个最知名的化学研究所都有优秀科学家担任所长,号称“四大家族”:一个是上海有机所庄长恭老先生;一个是长春应化所的吴学周先生;还有北京化学所的柳大纲先生。此外,大连化学物理所也是非常强的,那里有张大煜先生。我对三强说,科学院几个化学所承担你的任务, 哪个所能够承担什么任务你都清楚,让哪个所承担什么任务你提出来,我们安排,都选最好的人为你做工作。
  当时上海有机所只有研究力量没有生产力量,不能够提供产品。我到科学院以后,让各所建立小工厂,上海市委还送给我们若干小厂,给研究所当实验工厂。而且,还选最好的老师傅。我从铁道部吕正操部长那里请来了许多老工人,很不错。我说你铁道部有几千人的机车车辆厂,选一批最好的工人老师傅,来支援科学院吧,我们各个研究所里也搞附属工厂。我们需要的仪器设备不自己搞不行。要建立研究室,要研制设备。有的买得到,有的买不到,要自己做。另外,还有很多非标准设备,科研人员设计图纸,让工厂做才行。所以,我们从铁道部选了不少老师傅。我在北京中关村专门召开老工人会,我说你们是金手艺,手是金的,能做出好多好东西!老工人听了非常高兴。另外,从部队技术兵种的复员兵中,挑选了数千名有技术的战士当工人,他们起了很大作用。

  1960年,苏联单方面撕毁协议撤退专家。当时受影响最大的是浓缩铀厂,关键材料苏联不给了,整个厂就停顿了。最紧迫的关键技术问题有三个:
  此外,原子弹爆炸试验数据的采集,科学院也做了很多工作。那个试验主要是在空旷无人的地方进行,可以试验它的破坏力,针对各种建筑物、各种生物,包括铁笼子里面的猴子、兔子等等。因为原子弹有放射性,看它们受放射性的危害程度有多大。中国科学院有好多所,都派人到基地参加试验了。100年前,26岁的阿尔伯特·爱因斯坦发表了他一生中最重要的几篇论文,在狭义相对论、光电效应和布朗运动三个领域将现代物理学向前推进了一大步。

  50年前的4月18日,则是爱因斯坦的逝世纪念日。

  此外,今年还是量子物理的奠基人玻尔诞辰120周年以及量子物理诞生80周年。

  量子理论诞生于19世纪和20世纪之交,它揭示了本非我们这个星球所拥有的能量的秘密。人类文明在短短的几十年间发生了飞跃,在历史演进的这个时间段内,自然科学比其他任何时候都显得重要。奥本海默这样写道:“这是英雄的时代,一个常有重要消息和紧急会议的时代,是争论、批评和取得辉煌数学成果的时代,这是一个创造的时代。”

  在这些科学巨人和伟大的理论进步面前,原子弹像是个小小的婴孩--它只是现代物理学的产物之一。

  但是这个婴孩诞生时却是世界上啼声最大的一个,全世界都听到了来自“泰坦”的震动。那些亲眼目睹了它的光芒的科学家们,忘记了他们的科学语言,脑海里争相浮现出宗教和神话的描绘:“漫天奇光异彩,有如圣灵逞威,只有1000个太阳,才能与其争辉。”

  原子弹的诞生还深刻地改变了世界格局。投向日本的两颗原子弹迫使日本投降,提前了二战结束的时间。战后60年来,关于核俱乐部位置的争夺一直是引发世界争端的敏感问题,是和平年代潜伏的人类最大的危机。

  原子弹是人类所生产的最特殊的一件产品,它并非要为人类服务,而是要摧毁文明。正因为它的威力,有些原子弹生产出来的目的不是使用,而仅仅是作为一件令人望而生畏的陈列品。

  关于核竞争,自从核裂变现象被揭示,那些富有远见的科学家就已经成功地预见到并试图让它不要发生。但在政治的主导下,竞争还是开始了,从此,科学家不再是科学的主人。

  父亲们

  1938年圣诞前夜,勤奋的科学家丽丝·梅特纳远离了她的工作岗位,来到哥德堡附近的一个海滨疗养地,准备度过她流亡生涯中的第一个圣诞节。丽丝·梅特纳是奥托·哈恩的助手,他们几乎合作了一辈子。奥托·哈恩是一位优秀的化学家,而丽丝·梅特纳在物理学领域造诣非凡,二人合作默契。梅特纳有犹太血统,尽管她有奥地利国籍作为挡箭牌,但到了1938年,奥托·哈恩无论如何也不能再把她留在凯撒·威廉研究所,于是为她秘密安排了出走。

  没有梅特纳小姐在身边,奥托·哈恩感觉自己遇到了无法解释的问题,1938年秋天他重复了约里奥·居里夫人的实验,用中子轰炸了铀,检测结果证明是产生了新元素钡——它的重量大约为铀的一半。

  梅特纳收到相关资料后,她的侄子,在哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所工作的弗利士来看望她,他们一起讨论了这个问题。弗利士利用玻尔的理论“液滴模型”得出了一个富有想象力的结论:“在冲击之下,原始的铀核逐渐变形,中部变窄,最后变为两半,其过程与细菌繁殖的分裂过程非常相似……”

  弗利士从瑞典返回哥本哈根,把他与姑母的谈话讲给玻尔听,玻尔激动地说:“当然是这样,我们做了多大的傻瓜!”

  从这个时候起,聪明人开始意识到了,通过轰炸原子核释放中子,从而引起链式反应是可能实现的事情。此前好几年,已经有许多物理学家重复过这样的工作,用越来越复杂的工具,轰炸这小小的原子里最坚固的部分原子核,以创造新的元素。1932年,查德威克发现中子,在这以前,卢瑟福于1920年曾设想原子核中还有一种中性粒子,质量大体与质子相等,但他没能验证这一设想。1934年,恩里科·费米在罗马用中子作为炮弹轰炸了铀并发现有强烈的放射现象,他捕捉到放大了100倍的放射性,却未能解开这个现象的真正奥秘。这位向来自信的天才,将之贴上了93号新元素的标签了事。这是他一生中的遗憾之一。

  诞生前夜的争论

  1939年春天,核物理学家们在争相讨论原子弹的可能性。尼尔斯·玻尔,这位量子物理的奠基人,列举了15条理由来说明原子核的裂变无法具备实用价值,他当时无法预见,美国人用了3年时间和20亿美元击败了他提出的每一个不可能。而奥托·哈恩,这位将因发现核裂变而获得诺贝尔奖的人,在1939年春天与朋友的辩论中脱口而出:“这是违背上帝的旨意的!”

  二战前,科学走过了一段“理想年代”,卢瑟福所在的剑桥,尼尔斯·玻尔所在的哥本哈根,以及德国哥廷根,同为物理学的三大中心。他们彼此之间联系紧密,存在着难以分清的师承关系。在这样的气氛下,许多物理系的学生同时也研究拉丁语的诗歌,一些富有想象力的念头随时会打破物理学严谨的基石。恩里科·费米在对学生讲课时说:“你们按照我的方法,可以得到结果,但是请不要问我这个方法的根据。”

  1933年,哥廷根陷入纳粹种族清洗的危机中,玻尔向受难的同行抛出了橄榄枝,哥本哈根比以前更加热闹了。而这一年,爱因斯坦把自己的家从柏林搬到了美国的普林斯顿。

  等到1939年春天,他们中的许多人,尤其是犹太裔,都到了美国。费米也无法再守住他的罗马学派,他的妻子是犹太人,他们于1938年12月趁着领取诺贝尔奖的机会出国,并到了美国定居。在战后许多人讨论为什么是美国而不是德国首先造出原子弹,这肯定是至关重要的因素。

  1939年访问美国时,玻尔泄漏了原子弹的秘密,他不仅向新大陆的听众介绍了哈恩的工作,还阐述了梅特纳和弗利士的解释。一位听众,后来被称作“美国原子弹之父”的奥本海默后来回忆说:“我当时头脑里就有了关于原子弹的概念。”回家之后,奥本海默做了关于爆炸所需要的临界质量的计算。

  而另外一位科学家利奥·西拉德则试图让美国政府重视这个问题,他通过过去在欧洲的关系,了解到有迹象表示德国可能已经开始动手研究原子弹了。西拉德找到了罗斯福总统的非正式顾问亚历山大·萨克斯,萨克斯对此表示支持。为了能够引起总统的重视,西拉德又找到了爱因斯坦,爱因斯坦在给罗斯福的信上签了名。

  1939年10月11日,萨克斯得到机会把信件呈递给罗斯福,疲惫的总统未加注意。第二天他们还有见面的机会,萨克斯彻夜未眠,终于想到了一个具有说服力的典故:在拿破仑时代,美国发明家富尔顿曾经建议这位皇帝建立一支蒸汽机动力的舰队,以便在任何天气下都能在英国登陆,拿破仑因为对这种舰队闻所未闻而将富尔顿赶了出去。如果当权者能够对科学多一些了解的话,历史将会沿着完全不同的曲线发展。罗斯福被他说服了,美国的原子弹计划开始启动。初期对这个计划热衷的科学家,大部分来自欧洲,他们对一点深信不疑,即纳粹德国已经开始着手研制原子弹。

  玻尔:原子弹的“双重生父”

  2005年春天,为了纪念“世界物理年”而在北京一所大学里上演的一出科学戏剧惹恼了一位80多岁的老先生。物理史家、翻译家戈革发表了两篇文章指斥中国版的《哥本哈根》扭曲了玻尔的形象,体现出对物理史的无知。戈革对玻尔有着特别的感情,他认为玻尔对于现代物理的重要性,不在爱因斯坦之下。遗憾的是,玻尔的名字在中国不仅没有传扬开去,而且随着时间的流逝,这个名字所具有的荣光不仅被公众,也被诸多的物理学家所淡忘。

  如果一定要给原子弹找出一位教父的话,玻尔毫无疑问是最合适的人选。1913年,玻尔提出了著名的原子理论,对原子结构模型的研究为他赢得了1922年的诺贝尔物理奖。玻尔不仅从科学的角度为原子弹的诞生提供了最基础的理论,也从精神上照管这个核物理的婴儿:在原子弹尚未试验之前,玻尔就指出,如果原子能掌握在世界上爱好和平的人民手中,这种能量就会保障世界的持久和平;如果它被滥用,就会导致文明的毁灭。战后他获得了美国首届和平利用原子能奖。

  玻尔有犹太血统,丹麦被德国占领后,他被困在了哥本哈根。玻尔的学生,德国原子能研究的核心人物海森堡在1941年秋天拜访了玻尔,他们谨慎地谈到了铀的分裂、核武器等等敏感问题。海森堡在战后被认定为德国核研究的领导者,1939年费米曾经想说服海森堡也到美国去,但海森堡拒绝了。

  战后,海森堡和支持者辩护说,他在战争中表面与当权者和解,实际上则进行了积极的抵抗,即让德国的原子弹计划无限期拖延。但在戈革看来,这样的说法可以被上百个事实驳倒。“1941年,海森堡作为一个特殊的使者访问了所有被德国占领的国家,他当时已经是凯撒·威廉物理研究院的院长。在这样的气候下,很难想象玻尔和他之间有什么开诚布公的谈话。”作为《玻尔全集》的译者,戈革认为,这次谈话加深了玻尔对“德国的原子弹研究已经开始了”的印象。

  1943年,知道研究所再也保不住了的玻尔终于出走了,英国皇家空军把他安置在投弹仓里,像一件贵重物品那样运到英国,然后他去了美国。这时候研制原子弹的曼哈顿工程已经开始了一年多,尽管罗斯福总统在1939年10月就说过:“对此事要加紧办理。”但真正的大额拨款决议直到1941年12月6日才通过。

  美国的理论物理学家费曼这时候也在曼哈顿工程区,他俏皮地说:“这里本来有许多大腕,玻尔来到洛斯-阿拉莫斯后,所有的人都成小人物了。”

  但玻尔并没有给美国的原子弹计划带来什么新的推动力。在战后,惠勒回忆说:“玻尔来美国,不是帮我们制造原子弹,而是对使用原子弹的后果提建议来了。”

  催产士:政治

  除了奥本海默,还有一位重要人物在1939年专心聆听了玻尔关于原子弹的演讲,他就是恩里克·费米。

  费米是一个计算天才,在1945年7月,当人类第一颗原子弹试爆的冲击波抵达他的位置时,他抛洒出手中的纸片,并通过纸片被吹飞的距离计算出原子弹产生的威力,结果和仪器检测结果非常接近。不过他偶尔也有失手的时候。1939年他举家搬迁到美国时,费米夫人由于寒冷提出要装挡风窗,费米计算后发现挡风窗对提升室内温度的作用几乎可以忽略,于是没有装挡风窗。好几个月后,窗子还是装了,因为费米发现他上次的计算把小数点挪错了一位。

  费米的反应堆

  从玻尔的演讲现场回到家,费米对妻子解释其中包含的意义:“打碎一个铀原子,要用掉一个中子,然后假设这个铀原子在裂变时,释放出两个中子,这两个中子将击中另外两个铀原子,分裂它们,这两个分裂的原子将发射出4个中子,如此继续下去,开始时我们仅需很少的几个人造中子来进行轰击,但最后这种反应会自发地持续下去,直到所有的铀原子都被分裂为止。”

  但这还是一个理论,中子太轻,极容易被周围的随便什么物质吸收,空气和水,都可以轻易在它们撞击原子核之前捕获它们。同事和朋友加入进来,其中有利奥·西拉德,他建议用碳使中子的运行速度变慢,他们一起想到了一种设计,把纯石墨(天然碳)和铀分层堆放起来,高纯度的石墨可以预防中子逃逸。1940年,美国军方赠与他们6000元购买石墨,费米和安德森在实验室里把这些石墨砌成堆。

  当石墨被堆到天花板之后,费米开始想把房间里的空气抽掉,因为还是有不少中子从空气中逃跑了,费米于是定制了一个巨大的铁罐。他的朋友赫伯特·安德森更加富有想象力,他向一家橡胶公司定制了一个正方形的气球,为此他不得不向橡胶公司解释正方形的气球同样能够飞行。

  1942年的冬天,一个更大的被气球笼罩的反应堆矗立在芝加哥大学的网球场上。12月2日,在费米的指挥下,一根根吸收中子的镉棒被抽了出来,反应堆的辐射强度越来越高,它在按照人的意志释放出潜在的能量。

  这个反应堆第一次运转成功大大鼓励了官方的士气。此时,曼哈顿计划已经正式启动了,莱斯利·格罗夫斯被任命为项目主管,他是一个喜欢冒险的人,在费米的实验尚未取得成功时,格罗夫斯就把建造反应堆的计划交给了杜邦公司。

  在世界第一颗原子弹的制造过程中,许多项目都是这样超常地进行的。

  与德国的竞争

  1942年秋天,格罗夫斯和奥本海默在火车上第一次见面,格罗夫斯此时已经晋升为准将,而奥本海默经过康普顿的推荐,成为一个美国历史上最大实验室的主任。在1945年后,他们一个被称为“原子弹将军”,一个被称为“原子弹之父”。在奥本海默的提议下,位于新墨西哥州的洛斯-阿拉莫斯成为建造新实验室的地点。

  1943年,奥本海默整整40岁,虽然已经颇有名气,但和玻尔或者康普顿这样的前辈相比,还是差了一大截,但奥本海默用他的文学素养和口才弥补了这一不足。曼哈顿计划罗织了当时在美国最好的一批核物理学家,洛斯-阿拉莫斯实验室的雇员很快超过1万人。

  在同时期的德国,原子弹计划由于希特勒的自信已经胎死腹中。1942年6月,海森堡向德国供应部长报告说,从理论上来说,从反应堆内部获得爆炸物质是完全可能的。但德国在占领了大半个欧洲后,希特勒相信他的闪电战可以征服世界,因此对于一切在6个月内拿不出成果的研究不感兴趣。

  然而,美国人相信德国人已经开始了原子弹计划,这使美国感到他们必须加快速度。曼哈顿工程迅速膨胀到一个投入达20亿美元,雇员超过15万的人大工程,许多项目仅仅在理论上证明可行就匆匆上马。格罗夫斯回忆说,当时他曾和人开玩笑说,应该在国会山旁边买房子,以预备项目失败后在那里随时准备迎接国会的质询。

  1944年8月,物理学家高德米斯和一个秘密小组来到巴黎,寻找德国研制原子弹进程的证据。到1944年11月,他们发现的证据已经足以说明,德国在原子能方面至少落后于盟国两年,德国没有能力生产出原子弹,甚至原子弹所需的原料。高德米斯对一位军官说,既然德国没有原子弹,盟国终于可以不生产原子弹了。军官回答令他很吃惊:“既然我们有这东西,我们当然应当利用它。”

  1945年春天,曾经是美国原子弹计划的建议者西拉德再次拜访爱因斯坦,希望他在一份新的信上签字,这封信企图说服美国总统放弃使用原子弹。此前,1944年6月,玻尔曾经面见过罗斯福与丘吉尔,希望他们能在原子能问题上与苏联协商,达成世界和平的格局,而丘吉尔因此怀疑玻尔是共产主义的同情者。

  这封信还躺在总统办公室的时候,罗斯福意外地去世了,杜鲁门成为总统,他读到有爱因斯坦签名的信了吗?从他的回忆录里一点也没有反映出来。

  反对使用原子弹的风潮也刮进了洛斯-阿拉莫斯,许多参与项目的科学家开始发起讨论和签名,但是这个项目的总负责人,格罗夫斯将军,却是在使用原子弹问题上立场坚定:“我一直把建议使用原子弹看成是我的职责。”

  没有什么力量能使它停下来,德国投降后,洛斯-阿拉莫斯的工作节奏反而加快了。1945年春天,马歇尔将军指示格罗夫斯确定原子弹的投掷目标。目标不再是德国,而是日本。

  惊天动地的降生

  1945年7月16日凌晨5时30分,世界上第一颗原子弹在美国新墨西哥州的沙漠地区爆炸成功,爆炸把方圆800米内的沙粒烧成翠绿的玻璃。无数的作品以史诗般的语言记载了这一刻。

  每个目睹者的心情都各自不同。具有诗人气质的奥本海默霎那间涌上心头的是一句印度古诗:我是死神,是世界的毁灭者。卡尔松·马克想起了几个月前的一场争论,即原子弹爆炸是否会点燃大气层,现在看上去,那些火球似乎要吞噬一切。费米根据他洒下的纸条,大概估计出爆炸所产生的冲击相当于两万吨TNT炸药。此前没有一个科学家估计到它的威力。

  最初,科学家们订购了一个很大的钢罐,准备在钢罐内进行爆炸,以回收大部分贵重金属,同时防止爆炸物扩散引起污染。但临到试验时,这个厚度在6到14英寸之间的罐子被放弃了,因为核爆的威力即便低于某些人所估计的250吨炸药的威力,也是钢罐所不能承受的。试爆后,人们发现爆炸中心的温度达到了1亿华氏度,相当于太阳表面的一万倍,如果那个钢罐还摆在那里,它会被瞬间气化。

  早在一年前,格罗夫斯和奥本海默等人就商议决定,第一颗试爆的原子弹应当是内爆式原子弹(他们称它为“胖子”),以检测它复杂的内爆系统。在内爆式原子弹的内部是两个半圆球体,当球面合在一起,两个半球的铀重合在一起,就达到了发生链式反应的临界质量。在球体的外面是烈性炸药,在引爆原子弹时,先引爆外面的炸药,然后由炸药产生高温高压,刺激内部的球状钚。采用这种方法的原因是原料不够,但后来却成为一种普遍使用的方法:在试验氢弹的时候,就先用炸药点燃了一颗原子弹,然后再用原子弹点燃氢弹。

  那个想出了原子弹自分裂方式的弗利士计算出了这个临界点,实现这一过程的不是自动机械,而是靠手工完成,试验因此充满危险,弗利士差一点因此死在洛斯-阿拉莫斯。

  爆炸的结果很快送给总统,在波茨坦会议上,丘吉尔意识到杜鲁门突然变得更强硬了,在会上以更坚决地语气告诉俄国人,某些要求是不可能得到的。到了7月22日他才知道谜底,然后他和杜鲁门协商,决定告诉斯大林。

  然而,斯大林的反应比较平淡,这让丘吉尔认为,斯大林根本没有理解他们的谈话内容。然而,一位叫斯米尔诺夫的俄国历史学家却这样记下了当时的情况:“斯大林从会上回来后,就当着我的面把杜鲁门告诉他的话,告诉了莫洛托夫。莫洛托夫立即说道:他这是在为自己抬高价码。斯大林笑笑说:让他抬吧,必须与库尔恰托夫谈谈加快我们工作的事情了。”

  库尔恰托夫是苏联核计划的负责人。在间谍机关的帮助下,斯大林在7月20日或21日就获悉这个消息。回到莫斯科后,斯大林召开核紧急会议,曾经为诸多科学家所预测的核竞争开始了。

  结束一场战争,开启一种恐怖

  在1939年那封有爱因斯坦签名的给罗斯福的信中,有一个技术性细节,专家们估计原子弹太重不适于使用飞机投放。但到了1940年,这个问题就解决了,因为波音B-29重型轰炸机诞生了。

  B-29超级轰炸机是二战中最大,也是最成功的轰炸机,它创下了多个轰炸机之最:载弹量 9 吨、航程 6,000 公里、能在万米高空巡航、极速600公里/小时。在B-29轰炸机出现之前,日美两国隔着太平洋,只能进行海上消耗战。而B-29出现之后,战局大变,美国掌握了制空权。

  1943年9月,B-29 被选为原子弹载机。此时科学家们还无法确定原子弹的外形,所以B-29弹舱内安装了可以调节的 H 形桁架和原子弹装载释放系统。1944年2月28日,B-29 在加州慕洛克机场(后来的爱德华兹空军基地)进行了原子弹模拟投放测试。到了8月,已经有46架B-29具备了原子弹投放能力。

  与此同时,机组人员的训练也在紧张进行。这项特别计划由保罗·蒂贝茨上校指挥,他曾在欧洲和北非开过B-17,经验丰富,直接参与了B-29的试飞。

  小男孩发威

  一切都准备好了。1945年7月25日,杜鲁门做出了一项重要的决定,如果日本拒绝接受波茨坦公告,就对日本使用原子弹。

  美军最初的投掷目标达17个城市之多,格罗夫斯亲自负责挑选投弹目标,广岛最终被定为首选。广岛是重要的军事要塞,而且是日本除京都外,当时未受美国空袭的最大的城市。

  1945年8月5日早晨,有征兆表明,第二天将是个好天气。下午,提尼安岛,原子弹“小男孩”被水压梯举起安装到位。这颗炸弹的外壳由黑钢片制成,重达4400公斤,像“一个延伸长的鳍状垃圾桶”。“小男孩”被配备好雷达、计时器和气压计,然后被安装到轰炸机上,用链条固定。

  6日零点,最终指示下达。

  执行任务的“恩诺拉·盖伊”号共有20名包括地勤在内的机组人员。驾驶员是蒂伯茨上校,投弹手是费雷比少校,军械师是帕桑斯海军上校,电子技术军官是杰普逊海军上尉。庞大的轰炸机为银色,机翼长43米,机身上的名字闪闪夺目——Enola Gay,是以蒂伯茨上校的母亲命名的。

  蒂伯茨提醒机组人员要使用护目镜。据天气预报称,广岛黎明有风,天气晴朗。由于要在凌晨2点45分出发,他们没睡好。2点27分,引擎发动,飞机负重6800千克,有点超重,但它顺利通过了两英里长的跑道。在塞班岛上空,帕桑斯和杰普逊爬进舱内完成炸弹的组装。上午8点50分,他们进入日本领空,高度为9500米,离广岛已经很近了。

  广岛居民看到了两架飞机,但不以为意,街上有人在照常行走。广岛时间上午8点15分,由定时器和气压计扣动扳机,原子弹爆炸了。

  在起飞之前,飞行员曾询问一位科学家,如何才能最快地离开投弹点,得到的答案是最大可能地急转弯,沿切线飞离目标。所以当原子弹在广岛上空1000米爆炸时,轰炸机已飞到11英里以外,但它如同被高射炮击中一般摇晃并吱吱嘎嘎作响。

  蒂伯茨回忆说,“广岛原子弹没有形成蘑菇云。它形成的东西,我们称之为一条细绳。它往上冲,漆黑漆黑的,有光亮和颜色,里面有白光和灰色,顶部就像折起来的圣诞树。”另一名飞行员将场景比作“燃烧黑色石油的锅”。

  爆炸过后是死一般的寂静。接下来,地狱般的景象惨不忍睹:气温高达2980℃,爆炸附近的受害者瞬间蒸发,昏迷中的幸存者像梦游一样行走,他们被撕破的皮像破布一样在肉上垂着。木屋、公园、树在猛烈的爆炸中熊熊燃烧。河里漂浮着烧焦了的尸体。一刹那间,广岛这座城市不复存在了。

  日本投降

  1945年8月7日,日军总参谋部副部长河边接到一份让他不理解的情报:“广岛市在一霎那间被一颗炸弹全部毁灭了。”他请来了日本著名的原子科学家西名吉尾,他曾经是玻尔的学生。西名刚进门,河边就问他:“你能不能在6个月内造出一颗原子弹来,如果情况允许,我们可以坚持这段时间。”西名告诉他,这是做不到的,因为日本没有铀,也缺乏其他的必要条件。

  战时,美国没有花费太多的精力去获取日本在原子能发展方面的情报,因为他们认为日本的可用人才不足以完成这样的项目,此外,日本也缺少原料。他们的判断是对的,尽管日本也在进行原子能研究,但远远落后于美国。

  8月7日下午,西名由军方派往广岛去查看那里的毁坏情况,在东京街头,发生了一件让他记忆深刻的事情。天上出现了一架B-29轰炸机,由于军方保密,市民们对这架看似掉队的飞机毫不在意,而西名和他的学生赶紧跑去找防空洞,羞愧和懊恼折磨着他的心灵。

  远在英国的被囚禁在“金笼子”里的8名德国原子弹研究的核心人物,在8月6日晚也知道了这个惊人的消息,他们先是认为不可能,然后就原子弹的物理问题进行了激烈的辩论,试图搞懂那些他们还尚未得知的技术问题。在这群人里面,最难受的当属奥托·哈恩,当一位看守他的军官把这个消息告诉他时,他震惊于惊人的死亡人数,然后抑郁地一言不发。

  8月9日,美军又在长崎投下一颗原子弹,长崎是日本最大船舶制造和修配中心之一。长崎遭原子弹轰炸给了日本一个印象,即美国还有更多的原子弹将要使用。第二天,日本就开始了投降谈判。

  1945年8月11日,美国电台广播说:“日本政府提出无条件投降。”这个消息引起了洛斯-阿拉莫斯惊喜,现在可以证明,他们的工作制止了继续的流血战争。11日晚,他们举行了一场大联欢,许多人喝得醉醺醺的。

  恩诺拉·盖伊”号的命运

  广岛原子弹爆炸头发造成了超过7万人死亡,在世界引起了轩然大波,参与投弹的飞行员受到谴责,参加了两次对日本原子弹轰炸的飞行员美国空军少将查尔斯·斯文尼后来发表了公开声明:“感谢上帝使我们拥有原子武器,而不是日本和德国。科学有其自身的逻辑,迟早会有人设计出原子弹。科学不能被否定,它总会找到途径来证明自己的力量。关于制造原子弹是否明智的问题,终将被原子弹已被制造出来这一事实所压倒。”

  1949年“恩诺拉·盖伊”号退役,被赠送给史密森尼学会。1953年后,它一直被露天保存在华盛顿附近的安德鲁斯空军基地。1960年,工作人员开始拆解这个巨型飞行器,一年后它被移至学会位于马里兰州苏特兰市的保罗·盖博修复储存基地。复原工作始于1984年,前后共耗用30万个工时,相当于100个人每天24小时不间断工作连续干了125天。最后的装配工作于2003夏天完成,并于当年12月15日向公众展出。

  航空航天博物馆馆长戴利说,由于大家的辛勤工作,未来的几代人都可以亲身感受这架飞机在二战中及人类历史上无可变更的重要性。这架翼展43米、长30米、高9米的庞然大物全身被擦得锃亮,一点也看不出它已近60岁高龄。

  (本报记者陈黎对本文亦有贡献)

  原子弹:人类心腹之患

  有史以来第一次,人类成功地模拟了恒星的燃烧方式。当第一颗原子弹被引爆的时候,300公里以外的人都看到了它眩目的光彩。这种光彩完全不似来自我们这个星球,它可以毁灭地球表面的一切生物。

  原子弹以它惊人的力量赢得了人类的畏惧,1945年8月6日美国在广岛投下的那颗“小男孩”只是一个粗糙的产品,现在世界上的任何一颗原子弹都比它的威力要大若干倍。但是,在“小男孩”爆炸后的几天内,广岛7万人的性命被夺去了。

  科学家们早已预料到这一切。1938年底,当奥托·哈恩发现铀在中子的轰炸下发生的变化时,他惊慌失措,一个铀原子分裂成两个,变成了钡,传说中的点石成金术也许就是这样。他曾经想要把所有的铀丢到大海里去,以避免未来有可能发生的灾祸。而在1945年的洛斯-阿拉莫斯,科学家们为他们创造出来的这个产物而争吵,他们极不情愿地看到这个拥有无限威力的“婴儿”被投入使用。在争吵中,一种能够安抚人心的声音说,当一项伟大的科学发现出现时,谁也无法预料它的用途。当汽车被制造出来时,人们因为无法适应它的速度而造成车祸,也有人曾要求销毁这个钢铁怪物,但汽车最终成为人类最常用的代步工具。

  原子的秘密也是如此,通过对微观世界结构与运动变化规律的研究,人类文明发生了重大飞跃。玻尔的助手,物理史家亚伯拉罕·派斯曾经这样慷慨地颂赞说:“如果没有量子物理,我们现在还生活在19世纪。”我们所拥有的现代文明,从电脑、电视、手机到核能、航天、生物技术,几乎没有哪个领域不受益于量子理论。

  原子弹的制造,仅仅利用了隐藏在原子中极小部分的秘密,但它以其毁灭性给人们留下不可磨灭的印象。它给人们划出了一道红线,有史以来第一次,人类创造的文明可以完全毁灭人类,科学家们称之为“发现了上帝的秘密”。在后冷战的今天,在这个人类看似越来越可能拥有长久和平的21世纪,原子弹仍然是人类的心腹之患。

  1945年以后,国家之间的冲突变成了另外一个模式:坐拥原子弹的国家在相互虎视眈眈。在冷战期间,为了保持自己的优势地位,美国又进行了上千次核试验,前苏联的核试验次数则在700次左右,这两个超级大国的核爆次数和核武器保有量占据了全球的绝大比例,这种以炫耀自己的毁灭能力来证明国家实力的方式,终于随着前苏联的解体而告一段落。中国也在上个世纪60年代,成功试爆第一颗原子弹,成为核俱乐部的成员。中国一共进行了45次核试验,与英国的次数持平。

  在今天,世界陷入了新一轮的核竞争之中,印度、巴基斯坦、以色列等国纷纷宣布他们拥有制造核武器的能力,而另一些国家正在尝试制造核武器。实际上,只要愿意,任何一个工业发达的国家都可以拥有核武器,今天核能发电已经遍布世界各地,造一颗原子弹在21世纪已经不算尖端科技。

  原子弹曾以一声巨响干脆地结束了第二次世界大战,它同时促使人们进行全新的思索,自有人类文明史以来一直沿用的解决争端的办法已不能再继续下去。这是一个严峻的考验,在一颗拥挤的脆弱的星球上,如果试图毁灭别人,也将毁灭自己。

  原子弹是人类制造出来的达摩克利斯之剑,将永远高悬在人类自己的头顶。