第三节
打开“潘多拉魔盒”

科学巨人们的远见与灵感，总是对全世界的进步发展有着深远影响。

“总统先生，

通过和E.费米，I.西拉德进行关于研究草稿的交流，最近的工作使我相信在不久的将来，铀元素将成为一种新型的重要的能源。由此引起的许多问题需要我们提高警觉性……

使用大量的铀来建立核链式反应堆，从而产生巨大的能量和大量的新型类镭元素已成为可能。现在基本可以确定这将在不久的将来实现。

这种新的现象将引导着炸弹的构造，并且这是有可能的——尽管还不是那么确定——威力巨大的炸弹将因此而可能被制造出来……

您真诚的，
阿尔伯特。爱因斯坦”

就在这封信发出后的一个月，德国闪击波兰，第二次世界大战爆发。

这封由他人起草并由爱因斯坦签名的信，建议时任美国总统富兰克林·罗斯福（Franklin Roosevelt）务必抢在德国之前制造出原子弹，并直接促成了美国在1941年正式启动核武器研制工程——“曼哈顿计划”。尽管在后来的日子里，爱因斯坦也曾为原子弹对平民的巨大杀伤感到遗憾，并致力于反对核战争。但是，在那个重要历史关口，科学巨人们的远见为全世界反法西斯战争的胜利赢得了一丝先机。

“魔盒”现世
——早期核武器的研发与使用

正如每一段不幸往往是幸运的开始。核能，本可以和平利用，造福人类，但它起初却用在了战争上。

关于核武器的发明，要从战火纷飞的第二次世界大战前开始说起。

1939年1月，德国放射化学家奥多·哈恩、弗利茨·斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）和奥地利物理学家莉泽·迈特纳在《自然科学》杂志刊登文章，报告了他们在研究使用中子轰击铀的各种产物的物化性质时，发现的铀原子核裂变现象。同年9月初，丹麦物理学家玻尔（Niels Henrik David Bohr）和美国科学家惠勒（John Archibald Wheeler）阐述了核裂变反应过程理论，并指出能引起这一反应的最好元素是同位素铀-235。但是，这一意义非凡的研究成果似乎“生不逢时”，其问世时所面对的国际环境正是英、法两国因德国悍然入侵波兰而向德宣战，核能的开发便首先用于军事目的，即利用核裂变制造威力巨大的原子弹。

美国的核武器研发进展迅速，尽管爱因斯坦是美国的原子弹研究推进第一人，但他并未参与到“曼哈顿计划”当中，实际工作由理论物理学家J.R.奥本海默（Julius Robert Oppenheimer）领导多国物理学家、化学家组成的美国原子弹研制工作小组共同开展。

“曼哈顿计划”大致有三方面的工作：生产钚、生产浓缩铀-235和研制炸弹。这三方面的工作由几支研究力量来完成。第一支研究力量是由康普顿领导的芝加哥大学冶金实验室和杜邦公司组成，主要任务是生产足够数量的钚。第二支研究力量是由劳伦斯领导的加利福尼亚实验室和几家公司组成，任务是用电磁法分离浓缩铀-235。第三支研究力量是由尤里博士领导的哥伦比亚大学的代用合金实验室和几家公司组成，任务是用扩散方法生产浓缩铀-235。第四支研究力量是由奥本海默领导的洛斯·阿拉莫斯实验室，它的主要任务是得到足够的裂变材料，立刻制成实战用的原子弹。

研制过程中，研究人员设计出了两种炸弹型式：一种是“枪式”原子弹，它主要是通过增加核装药的数量达到超临界状态的，虽然枪式原子弹效率低，但构造简单，容易制造。另一种是“收聚式”原子弹，它利用炸药的爆轰，形成一个向中心收缩聚拢的球面形状的压力波，从各个方向均匀地压缩核装药，并且越到中心压力越大。核装药受到强烈的压缩，密度大大增加，能够实现高度超临界，使比较多的核装药发生裂变反应，从而提高了它的有效利用率。

在投入海量的资源之后，到第二次世界大战即将结束时，美国共制成了3颗原子弹，分别为2颗钚弹与1颗铀弹。

其中，1颗代号为“小工具（The Gadget）”的钚弹在美国新墨西哥州的沙漠中被引爆，这次试验代号“三位一体”（Trinity），它证明了几周后在日本上空投放原子弹的可行性。

第二次世界大战后期，为了减少盟军伤亡，加速战争进程，迫使日本投降，美国时任总统杜鲁门（Harry S. Truman）计划在日本六个城市（东京、京都、新潟、小仓、广岛、长崎）投掷原子弹。在选定投掷地点时，考虑政治需要、效果评定等因素，美军筛选后的核攻击目标最终定为广岛和长崎。广岛是日本的陆军之城，是日本防卫本土第二总军司令部所在地，所有前往中国、朝鲜、东南亚、南洋诸岛的日本陆军均从广岛起航。长崎则是日本工业特别是造船业的重要基地。

1945年7月26日，中国、美国和英国发表了《波茨坦公告》，敦促日本投降。7月28日，日本政府拒绝接受《波茨坦公告》。

出于军事政治原因，美国政府便按照原定计划，对日本使用原子弹。1945年8月6日，装载着绰号为“小男孩”原子弹的B-29“超级空中堡垒”轰炸机飞向广岛，原子弹在离地600米空中爆炸产生了2万吨TNT当量的能量，立即发出令人眼花目眩的强烈白色闪光，广岛市中心上空随即传来震耳欲聋的大爆炸声。顷刻之间，城市卷起巨大的蘑菇状烟云，接着便竖起几百根火柱，繁华都市沦为焦热的火海，城市中心12平方公里内的建筑物全部被毁，全市房屋毁坏率达70%以上。事实上，由于当时制作技术相对落后，“小男孩”所装载的铀材料并没有完全起作用，59千克铀-235中只有约1千克发生了裂变。

三天之后，1945年8月9日，美国再次使用B-29轰炸机将原子弹投放于长崎，这颗原子弹绰号“胖子”。这颗钚弹装量为6.4千克，同样也只有约1千克发生了裂变。

“小男孩”和“胖子”空袭日本的一幕向世人宣告，美国成为世界上第一个拥有并使用原子弹的国家。原子弹，也第一次在世人面前展示了它的“魔力”，这是一种极具毁灭性、对目标地区造成长久且不可逆破坏的武器，其威力和后续伤害巨大。

而在1941年6月遭受德军入侵前，苏联也曾开展了原子弹研制工作。苏联物理学家Н.弗廖罗夫（Геóргий Николáевич Флёров）等人在这一时期发现了铀原子核的自发裂变。1949年8月29日哈萨克草原上一声巨响，苏联成功试爆第一枚核弹，这使得苏联成为继美国之后第二个掌握核武器的国家，从此打破了美国的核垄断。

一些科学家进一步思考并预见，利用裂变反应产生的足够热量而使氢核聚变的可能性，开始设想制造氢弹。同时，原子弹技术也在不断改进，现在的裂变份额已经大幅度提高。

“魔盒”制造说明书
——核武器的概念与组成

核武器其实并不特指某一种单一的武器，它是利用了原子核反应所制造出的巨大杀伤性武器的统称，其中包括原子弹、氢弹、中子弹、三相弹等，也可以被称为核子武器或原子武器。

武器都是利用各种反应中释放出来的大量能量实现杀伤。但是，核武器中原子核反应和一般类型化学炸药里的化学反应有着本质区别。一般化学炸药中的反应是化合物分解反应，也就是参与其中的原子并没有发生改变，只是原子之间组成化学物的组合关系改变了。而在原子核反应中，变化发生在原子核本身，它们通过核裂变或核聚变转变成了其他种类的原子核，原子也随之发生了变化。正如前文说到，质量大的原子核如铀、钚等分裂为几个质量较小的原子核，质量较小的原子核如氢、氦等结合成为质量较大的元素原子核。这便是核武器中基础的两类反应原理。

除了反应原理的不同，核反应比起常规化学反应，能够在极短的时间内释放出巨大的能量。当引爆一枚核武器时，它的威力不仅仅只是常规炸药的几千万倍，它还拥有很多常规炸药不具有的副作用。它在较小的爆炸半径中形成极端高温，会快速加热周围空气导致其膨胀，从而形成高压冲击波；点燃周围空气造成的火球形成了强光辐射；散发出的大量烟尘将会阻挡太阳光线到达地表。核反应还伴随产生射线和放射性物质，造成生化危害和环境污染，与此同时，强脉冲射线将影响电磁场，产生电磁脉冲。所以，核武器有着区别于常规武器的破坏性和杀伤力，对现代军事和战争有着不同于常规武器的极大影响。

研制一款真正可用于实战的核武器，依次需要包括核材料、起爆装置、核试验、投掷载具等四个步骤。注意！阅读以下文字，可以让我们大致了解核武器制造的流程。

第一步，研制核材料。 核材料是指可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料，通常包括铀-235、铀-233、钚-239和氘、氚。对于铀-235而言，自然状态下的丰度约0.7%，而核武器所需的富集度需要达到90%以上，现今用来生产高浓缩铀-235的主要方法有气体扩散法、离子交换法、气体离心法、蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等。目前，气体离心法更加节能、效率高、设备布置紧凑，最为成熟；气体扩散法耗能高、效率偏低。

第二步，研制触发装置。 核武器触发装置及在核弹发生爆炸前使大部分核材料发生裂变的技术，就像“开关”或“导火索”。在核武器起爆时，对装药引爆的控制需要精确到百万分之一秒内。这也是目前核武器研制中所面临的最大困难。

第三步，进行核试验。 为了制造真正完整的核武器而进行的设计验证，需要强大丰富的实验数据库支持。由于在预定条件下进行的核爆炸装置或核武器爆炸试验威力巨大，影响过广，因此目前需要使用巨型计算机模拟取代传统核爆试验。

第四步，研制投掷载具。 真正的核武器是由核战斗部、运载工具和指挥控制系统这三部分组成。只有装载于弹道导弹、巡航导弹、核潜艇、战略轰炸机等载具上的核武器，才能被称为可以扔出去的“长矛”，产生实际的威慑意义。

由此看来，制造核武器的步骤看似简单，却需要强大的组织能力、海量的专业技术人员、巨额的费用投入和各个工业部门间的紧密配合。就像在被问及“瓦良格”号航母需要什么才能完成建造工作时，黑海造船厂厂长马卡洛夫的经典回答： “我需要苏联、党中央、国家计划委员会、军事工业综合体及9个与国防相关的部委。”

扩散与禁止
——世界核武器发展历程

尽管第二次世界大战的战火在1945年9月熄灭。但是，在美国和苏联之后，好比“潘多拉魔盒”的核武器仍然以其特别的“魔力”引诱着世人。

1952年10月3日，英国第一颗原子弹在澳大利亚蒙特贝洛沿海的船上试爆成功，成为世界上第三个拥有核武器的国家。

1960年2月13日，法国在阿尔及利亚雷加内的一座百米的高塔上爆炸成功了第一颗原子弹。

自此，世界上多个大国均已拥有核武器，由于核武器巨大的威慑力，世界和平的天平开始倾斜。在这个“威慑纪元”的夹缝之中，需要一种新的平衡。力量本无对错，关键在于掌握在谁的手中。

20世纪50年代，面对紧张的国际形势，我国领导人认识到必须加快国防科技的发展，特别是研究核武器。旋即在1955年1月的党中央书记处扩大会议上，党中央研究通过了新中国发展核武器研制计划。当时，中央对研制原子弹的指导方针是： 自力更生 为主，争取外援为辅。

在这一方针的指引下，新中国的科学家、解放军、工程师、工人等广大人民团结一心、奋力攻关，个中艰辛不必言说。

1964年10月16日，戈壁滩上腾起蘑菇云，原子弹横空出世，标志着我国成功迈进了有核国家序列。

1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸试验成功，爆炸威力为330万吨TNT当量。氢弹试验的成功是我国核武器发展中的质的飞跃，为战略导弹热核弹头的研制和装备部队奠定了基础，标志着我国核武器的发展进入一个崭新的阶段。

“邱小姐”与原子弹，千呼万唤始出来

在周恩来总理的指示下，我们在执行原子弹试爆任务的过程中需要使用一套绝密“暗语”：

正式爆炸试验的原子弹密语为“邱小姐”，因为整个原子弹像是一个圆滚滚的大球；

原子弹装配密语为“穿衣”；

装配台密语为“梳妆台”，在这个梳妆台上摆满了密密麻麻的线路和晶体管；

原子弹在装配间密语为“住下房”；

原子弹在塔上密闭工作间密语为“住上房”；

原子弹插接雷管密语为“梳辫子”，因为雷管上接着长长的电缆线，就像小姐的长辫子；

气象的密语为“血压”；

原子弹起爆的时间，密语为“零时”。

纵观世界，在核武器出现之后的短短几十年间，美国、苏联（俄罗斯）、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦等都先后成为“有核国家”。其中，美国、苏联（俄罗斯）、英国、法国、中国被普遍认为是合法掌握核武器的国家。印度于1974年进行过一次核试验，但在1998年才成功地完成首次地下核武器试验，巴基斯坦也在1998年宣布首次核试验成功，这两个国家旋即宣布拥有核武器。对核武器的研究也已到了第四代，从最初的原子弹、氢弹、中子弹到核定向能武器。

尽管人类在核武器的发展和研究投入巨量的人力与物力，但人类历史上只有两次实战使用核武器的案例，那就是在本节开篇提到的美国对日本广岛、长崎空袭，其他核武国家对核武器的研发都仅限于试爆。为防止核武器扩散造成的潜在危险性，包括美国、苏联、英国在内的多个国家签订了《不扩散核武器条约》。

从军事角度来说，原子弹和氢弹确实威力不可小觑。直到今天，核武器仍然是全球杀伤力最大的武器之一，拥有核武器就成了综合国力的体现，也可以说，核能在世界和平稳定中起到了震慑作用。

正如邓小平说的那样： “如果（20世纪）60年代以来，中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力，也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”

神话故事的结尾，潘多拉在打开“魔盒”后，瘟疫、忧伤、灾祸……一涌而出，慌乱之中，她将盒子紧紧盖住，一切都太迟了，这个举动也把“希望”紧紧关在了“魔盒”里。

但值得庆幸的是，人类的理智战胜了慌张与狂热。

核裂变所产生的能量与放射性，也逐渐被人类社会加以控制管理并广泛应用。受控的能量被用于发电，受控的放射性则在农业保鲜、育种，工业照样、材料研制、医药、癌症放疗等方面做出了独有的贡献。

如何掌控核能并加以安全有效地利用？让我们一同畅游核科学、工程与技术发展的历史之海。 WGvB0xz5ZB2B0kjUrzeZkBmz7TYj421CvP8SmViypl71oiV1cEd3W/caszxC6vx8