三、参与研制原子弹
1939年4月22日，法国科学家约里奥·居里在英国科学杂志《自然》 上发表一篇通讯，证实核裂变过程中除了产生巨大能量外，同时每次裂变平 均放出3～4个新的中子，这些中子内有一大部分可以使其余的原子核继续发 生裂变，从而产生更多的能量与更多的中子，这样就导致一种“链式反应。” 在比一秒钟短得多的瞬间，链式反应将产生极为巨大的能量——一次空前未 有的威力的大爆炸。这篇通讯暗示了制造原子武器的可能性。
这篇通讯引起了全世界所有物理中心的注意，也受到法西斯德国的重 视。德国迅速召开了高级秘密会议，决定征用全部的当时铀库存，加紧制造 原子武器。
这种情况引起一些富于远见的科学家的注意。西拉德与银行家萨克斯共 同起草了一封致美国总统罗斯福的信件，呼吁美国政府参加这场研制核武器 的竞赛。他们还争取了伟大的科学家爱因斯坦签名加以支持。罗斯福立即指 示进行这项工作。但由于过于保密，经费缺乏，所有研究项目都陷于停顿。
1941年9月，劳伦斯等科学家也向美国政府提出了研制原子弹的紧迫性 和现实性，并且强调，如果德国人首先制成原子弹，他们就可以“主宰全世 界”。罗斯福指示尽一切可能作出最大努力加快发展核武器。
劳伦斯立即着手将回旋加速器改装为分离铀—235——原子弹芯所需的 稀有同位素——的机器。他请奥本海默从理论上帮助他，以便分析与评价英 国的研究成果。这是奥本海默第一次参与核武器发展计划。此后的短短两三 个月内，他接连出席了一系列最高级会议，参加讨论与编制发展这种新式武 器的战略计划。劳伦斯坚持认为，这个项目太重要了，不能不征求像奥本海 默这样一个卓越的人的深思熟虑的意见。他让奥本海默参加了10月21日在 坎布里奇召开的委员会会议。
这次会议的总结报告成为以后研制原子弹的一份蓝图，其中明确地描述 了他们所设想的原子弹的机理。报告中引用了奥本海默的计算数据。
如前所述，中子与铀—235核产生裂变反应是引起链式爆炸反应的核心 过程，第一次裂变所产生的新中子越穿铀块，直到它们与另一个铀—235核 相撞而引另一次裂变，如此反复地进行下去。而铀是由许多相距很远的原子 核组成的，这些核由巨大的原子间的力联系着，因而，铀块尺寸必须足够大， 才能使中子有足够的机会击中另一个铀核而产生裂变，引起迅速的链式反 应。奥本海默计算，大约100公斤左右那样大的铀—235块，就足以引起爆 炸。这个质量称为“临界质量”。低于这一质量的铀块就没有足够的碰撞机 会来产生链式反应，因为大部分中子都泄露到铀块以外的空间去了。超过这 一质量的铀块将在一瞬间爆炸。100公斤铀—235，意味着原子弹爆炸的威力 可能相当于几千吨梯恩梯。这使科学家们第一次面对面地看到了他们准备制 造的新式炸弹的威力。
此后奥本海默继续进行计算工作并不断提出建议。1942年1月如他被聘 请参加研制原子弹计划，并被安排与布莱特共同负责研究原子弹的机理。5 月，布莱特因工作无力而辞职，奥本海默单独负责这项计划。
奥本海默清醒地认识到，有必要时原子弹内部机理的研究工作进行一次 彻底审查。他亲自挑选组织了一批理论物理学家研究和计算一些问题，几周 之内，这个小组不仅已研究和整理了已有的研究成果，而且弄清楚了最后制 成原子弹之前还需要经过多少步骤。人们都将这些成绩归功于奥本海默的非 凡领导才能。特勒认为，“奥本海默作为全组的领导人，表现出一种精明能 干、稳重而又平易近人的气质。我不明白他是如何学会这种领导才能的。凡 是过去了解他的人都为他这种变化吃惊。只有一个政治家或行政官员才会具 备这种才能。”不仅如此，奥本海默所固有的那种天赋，即思想敏捷、能领 会别人思想而加以阐明并进行指导的能力，对他的工作同样是非常宝贵的。
研制原子弹是前所未有的事情，经常会有许多未知数提出。奥本海默的 沉着冷静很快遇到了挑战。特勒在研究裂变现象以外可能发现新情况的时 候，形成了“热核武器”的新概念。他计算了裂变弹（原子弹）能达到的温 度，认为裂变弹不但是以点燃氘 （重氢）的聚变，而且足以使氘和氨发生核 聚变。而地球的大层层内约有80％的氮气，因此，按照特勒的计算，由裂变 弹开始发生的热量足以将整个地球的大气层点燃，而且还有可能点燃整个海 洋！
奥本海默立即下令中止这种讨论。他指定专人校核特勒的计算结果并研 究其结论。他自己立即赶往密执安州会见正在度假的上司康普顿。康普顿听 到汇报后也大吃一惊。他们感到，“果真如此，的确是世界末日式的大灾难！ 我们宁可受纳粹的奴役，也不能冒全人类毁灭的风险！”两人决定继续进行 计算，除非计算结果确实无误地表明原子弹不可能使大气层或海洋发生爆 炸，否则决不可以再继续研制这种炸弹。
四、建立洛斯阿拉莫斯实验室
正当美国研制原子弹的工作进退维谷之际，1942年5月，德国已进行了 一次实验，制成了第四座原子反应堆，并证实了链式反应确已发生。美国总 统科学顾问布什和科南特开始认识到时间的紧迫性和他们所主持的研究任务 规模的庞大，于是邀请陆军一起参加制造原子弹的工作。
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