Richard Rhodes——原子弹的诞生

Dwarkesh Patel 开场介绍了 Richard Rhodes,他是普利策奖得主、《原子弹的诞生》的作者,最近出版的作品是《能源:一部人类史》。他从一件时事谈起:一部关于 Oppenheimer 的新电影,Rhodes 曾被咨询过意见。Rhodes 对预告片持谨慎的肯定态度。他称赞了对三位一体试验装置的还原,那是一个缠满电缆的球体,也称赞了演员的选角,这位演员与 Oppenheimer 体型相近。Oppenheimer 身高约六英尺,无论是体重还是骨架结构都瘦得像一根细棍,体重从未超过约 140 磅。

Rhodes 对一部电影能做到什么持现实态度。这个故事涉及的方面太多,不可能全部塞进一部两小时的电影,他认为需要一部多集系列片才能讲述得更多。他指出,此前有过一些对 Oppenheimer 以及对原子弹计划的糟糕刻画,并希望这一部能做对。

随后 Patel 问,被视为共产主义同情者的 Oppenheimer 是否可能向苏联泄露过情报。Rhodes 认为他绝无可能分享过情报。他在 1930 年代的左倾,与其说出于理论,不如说出于帮助犹太人逃离纳粹德国的实际工作;而 Jean Tatlock,他一生所爱之一、共产党员,同样在做从欧洲救出犹太人的工作,她鼓励他参加会议。Oppenheimer 本人说过,他在从伯克利去华盛顿的火车上读了马克思,觉得是胡说八道,他是以逻辑来评判这本书的,觉得里面没什么东西。

Rhodes 用 Oppenheimer 的出身背景来解释这种同情。他出生于相当富裕的家庭,纽约家中的公寓里到处挂着印象派绘画,他父亲靠军服衬里生意赚了大笔钱。Rhodes 估计他在战争年代及以前的收入大约是每月 10 万美元。他大部分时间活在自己的头脑里,直到来到伯克利,发现最出色的学生靠猫罐头度日,因为他们买不起别的。一旦明白世上存在巨大的苦难,他就投身其中,就像他对任何自己感兴趣的事所做的那样。

对于 Oppenheimer 在战时向安保人员撒谎、隐瞒究竟是谁曾接触他想让他参与间谍活动一事,Rhodes 还给出了更具体的解释:主要是为了掩盖他弟弟 Frank 的牵涉。Frank 和 Frank 的妻子都是党员。Rhodes 不认为兄弟俩泄露过机密,但他说,如果陆军安保部门真正了解 Frank 的角色,很可能会把他送到阿留申群岛或其他偏远地方,待到战争结束。Oppenheimer 希望 Frank 留在身边,因为他信任他。

被问到如果没有第二次世界大战,原子弹是否可能永远不会被造出来时,Rhodes 认为它基本上是不可避免的,只是可能不会以那样加速的方式推进。战时的推动力来自这样一种信念:德国人已经动手了。裂变于 1938 年在柏林被发现,比欧洲战事开始早九个月,而西方没有技术监视手段,只有间谍或内线,而这正是他们所缺乏的。美国人不知道德国人究竟走到了哪一步,但知道基本的物理已经在那里被发现,比西方任何人开始思考这件事早了一年或更久。没有战争,就不会有那种紧迫感。

物理本身就指向一枚炸弹。优秀的物理学家一旦考虑慢中子撞击铀-235 原子核的情形,就看到了巨大的反应。Rhodes 引用了 Isidore Rabi 的比喻:就像月亮撞上了地球。这个反应放出的能量远远超过启动它所需的能量。关键的一步是链式反应:一次裂变放出几个中子,击中其他铀原子,产生 1、2、4、8、16、32 这样的几何级数增长。Rhodes 说,对于如今大多数炸弹,经过 80 代裂变就会引发足以摧毁一座城市的爆炸。

对其他所有人来说幸运的是,德国人始终没有弄清楚造一枚炸弹需要多少材料。他们仍在以反应堆的思路考虑问题。Rhodes 讲述说,1943 年 Niels Bohr 逃出丹麦时,带着一张 Werner Heisenberg 交给他的草图,Heisenberg 当时是想探听 Bohr 对美国的工作知道多少。草图拿给洛斯阿拉莫斯的物理学家们看时,Hans Bethe 问,德国人是不是想朝他们头上扔一个反应堆。Rhodes 补充说,反应堆是可以爆炸的,切尔诺贝利就证明了这一点,但那并不是炸弹那种规模的核爆炸。

Rhodes 拿英国的计算与此作对比。英国有两位流亡的犹太物理学家,在技术上仍属敌国侨民,因此被排除在绝密讨论之外,他们算出了一枚炸弹需要多少纯铀-235。他们得出的数字是一磅,这让他们自己都吃了一惊。Rhodes 说真实数字大约是 125 磅,但仍然算不上很多材料。他们接着估算,建一座分离这种同位素的工厂,花费不会超过造一艘战列舰,这对一个处于战争中的国家来说不算多。他们的报告通过曼彻斯特大学的上级逐级上报。

这份报告写道,他们想不出任何物理结构能抵御这样一种炸弹。Rhodes 指出,它写于 1940 年,远早于曼哈顿计划,而它提出的唯一防护办法,是拥有一枚破坏力相当的炸弹,在对方进攻时可以以使用它来威胁。用他的话说,“That’s deterrence.”(这就是威慑。)他认为,谁造出第一枚炸弹,理论上就能阻止别人造出任何炸弹并主宰世界,而 Hitler 做到这一点是令人恐惧的。他说,一旦裂变被公布,每一个具备技术基础的国家都开始考虑这件事:法国、苏联、英国、美国,甚至日本。他的结论是,原子弹终究会被研制出来,只是也许不会那么快。

Patel 提到德国人曾认为临界质量约为 10 吨,这是一个计算错误。Rhodes 纠正了这一点:那个数字是针对反应堆的。

Patel 提到其他国家是如何得知美国在做这件事的。俄国人注意到顶尖的物理学家、化学家和冶金学家都不再发表论文,断定有事发生。接着他告诉 Rhodes,后者说自己并不知情:这本书已经成了从事 AI 工作的人中的邪典经典,正是这些人最先向他推荐了这本书。

Patel 讲了他们的理由。早期的科学迹象彼此对应:深度学习能够自己学会任何函数,就像 Szilárd 注意到核链式反应一样。AI 的规模定律说,模型越大,在推理和预测文本方面就好得多,把曲线外推下去,再提高两个数量级,就会得到类似人类水平的智能。他们看到未来几年里有许多类比,觉得自己恐怕已经处在曼哈顿计划进度的第 400 页。Rhodes 只回应说,他们之后必须谈谈意外后果,这是他觉得极其迷人的话题,也可能成为他下一本书的书名。

Patel 指出,许多科学家,尤其是犹太流亡者,当初参加是因为担心 Hitler 先拿到原子弹。到 1943 年和 1944 年,已经清楚纳粹离原子弹还很远,但他相信几乎没有人退出。他问,为什么没有更多人得出结论说自己错了并停下来。

Rhodes 说只有一个人这样做了,即 Joseph Rotblat,他在 1945 年 5 月听说德国战败后收拾东西走了。Groves 将军,这位傲慢专横、领导整个曼哈顿计划的陆军工程兵团将军,很不高兴,担心 Rotblat 会泄密,于是威胁要逮捕并监禁他。Rotblat 态度坚决,用 Rhodes 的话说,他没有兴趣制造炸弹去增强美利坚合众国的国家权力,Rhodes 称这完全可以理解。随后他通过 Victor Weisskopf 来说明其他人为何留下,Weisskopf 是一位奥地利理论物理学家,在纳粹接管后逃离,最终来到洛斯阿拉莫斯。Weisskopf 后来写道,他们身处自己科学中最黑暗的部分,在研制一种大规模杀伤性武器,而此前这几乎像是一场精神探索。

Rhodes 先谈战前与战后人们看待物理学的方式有多么不同。Louis Alvarez 告诉他,1937 年在伯克利拿到物理学博士学位后,他在鸡尾酒会上对人说自己的学位是化学,因为他不想去解释物理学是什么。Rhodes 指出,1900 年全世界只有大约 1000 名物理学家,到 1930 年代中期多了很多,但这个领域仍然艰深难懂。从业者并不觉得自己在做任何卑鄙、肮脏或好战的事;他们做的是纯粹的科学。

随后裂变作为公开新闻出现了。Rhodes 强调,战后出生的人并不知道,它起初并不是秘密。它先发表在德国的化学期刊 Die Naturwissenschaften 上,然后是 Nature 和美国的期刊,《纽约时报》《洛杉矶时报》《芝加哥论坛报》以及世界各地的报纸都登出了标题。

人们很早就在思考如何从原子核中获取能量。一块镭会在黑暗中发光,不用接任何电源,拿在手里还会灼伤手,所以能量必定来自原子核。原子核只是原子很小的一部分,直径是整个原子的十万分之一,英国有人把它比作大教堂里的一只苍蝇。化学能来自围绕原子核的电子云,而原子核则是强大力量的中心。问题在于如何把这些力量释放出来。

直到 1938 年,唯一的方法是用质子轰击原子核。由于质子与原子核带有同样的正电荷,质子会被排斥,因此必须用回旋加速器之类的机器把它们加速。这样做充其量只能崩下一小块,让原子在元素周期表上上移或下移一格,就像中世纪炼金术的嬗变,产出并不多。因此物理学家把原子核想象成一块又小又致密、必须用力猛敲的石头。