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2025年01月09日 星期四

原子時(shí)代的先知先覺者

  • 發(fā)布時(shí)間:2015-08-15 01:30:45  來源:科技日報(bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  1933年9月,執(zhí)教于柏林大學(xué)的匈牙利裔猶太學(xué)者利奧·西拉德(Leo Szilard,1898—1964),在擺脫納粹德國的魔爪后來到了倫敦。此時(shí),英國科學(xué)促進(jìn)會(huì)正在這里舉行年會(huì)。12日的《泰晤士報(bào)》以專題形式介紹了最近四分之一世紀(jì)里科學(xué)家在原子嬗變方面的發(fā)現(xiàn)。

  西拉德讀了相關(guān)報(bào)道,并特別注意到英國著名物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福的觀點(diǎn):從原子嬗變中尋找能源,或是寄望于工業(yè)規(guī)模上的原子能釋放,完全是妄想。他對盧瑟福的“預(yù)見”不以為然,心里也犯嘀咕:這位一直奮戰(zhàn)于科學(xué)前沿的老前輩怎么變得如此保守了?

  盧瑟福因“對放射性物質(zhì)元素的嬗變和放射性化學(xué)所做的研究”而獲得了1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),并早在1902年就與他的英國同行弗雷德里克·索迪(1921年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者)提出了原子嬗變假說--放射性物質(zhì)由一些不穩(wěn)定的原子組成,每單位時(shí)間里都有確定的一部分原子通過發(fā)射(α、β、γ)射線而蛻變成其他元素。第二年,他們已經(jīng)定量分析出這些衰變過程放出的巨大能量。

  漫步于倫敦街頭的西拉德不時(shí)陷入沉思。橫穿大街時(shí),一個(gè)想法突然涌現(xiàn):我們能否找到一種元素,當(dāng)中子穿越它時(shí),它吸收一個(gè)中子,同時(shí)卻釋放出兩個(gè)中子。如果能積聚起足夠多的這種元素,就可以維持核反應(yīng)。

  回溯到一年前,當(dāng)中子于1932年被詹姆斯·查德威克(1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)發(fā)現(xiàn)時(shí),西拉德就被原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性迷住了。也正是在這一年,他讀到了他所熟識的英國著名科幻作家赫伯特·喬治·威爾斯1914年出版的一部科幻小說《獲得自由的世界》。這部作品設(shè)想在1956年發(fā)生了一場世界大戰(zhàn),世界主要城市全被一種利用雪崩式的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來制造的原子彈所摧毀。

  《獲得自由的世界》的創(chuàng)作靈感其實(shí)來自索迪提出的科學(xué)觀點(diǎn)。1904年,索迪在一次演講中談到:有可能所有的重物質(zhì)都擁有跟鐳類似的、隱藏在原子結(jié)構(gòu)內(nèi)的能量。如果這些能量能夠被開發(fā)出來并加以控制,那么就可以改變世界的命運(yùn)。

  而《獲得自由的世界》又觸發(fā)了西拉德對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和能量產(chǎn)生的科學(xué)思考。在隨后進(jìn)行的研究中,他正確地預(yù)測了這種反應(yīng)的結(jié)果及其潛在的能量來源,仔細(xì)描述了后來稱為“臨界質(zhì)量”的概念的基本特征,并在1934年3月12日提交了鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)的專利申請。不過,他將專利交給了英國海軍部,并根據(jù)禁令保守秘密。

  1938年底,德國放射化學(xué)家、物理學(xué)家奧托·哈恩首次用中子轟擊鈾,發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象(哈恩因此而被授予1944年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))。裂變反應(yīng)釋出的能量遠(yuǎn)大于放射性的能量,令人畏懼的核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性與大規(guī)模利用核能的途徑同時(shí)展現(xiàn)在人們面前。

  第二年夏天,德國成為第一個(gè)為研究核裂變的軍事用途而設(shè)立研究所的國家。另外一些學(xué)者的研究結(jié)果也暗示,從理論上講制造原子彈是可能的。西拉德為此深感憂慮,擔(dān)心納粹德國會(huì)搶先造出這種可怕的武器。為此他積極奔走協(xié)調(diào),規(guī)勸他的科學(xué)家同行不要公開發(fā)表與裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相關(guān)的研究成果,以免為納粹德國的研究者所借鑒。

  隨后,西拉德與意大利裔美籍物理學(xué)家恩利克·費(fèi)米(世界上第一座核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)者和建造者,1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)合作,通過研究和實(shí)驗(yàn)證明,某種高純度的石墨吸收中子的量少到足以維持一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。費(fèi)米曾想發(fā)表他們的這項(xiàng)研究成果,但被西拉德勸阻。

  后來知道,德國人也做了相同的實(shí)驗(yàn),只不過他們用的是低純度石墨,因而得出了錯(cuò)誤的結(jié)論,認(rèn)為石墨會(huì)吸收太多的中子,以致無法維持一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。于是他們決定采用重水來代替石墨作減速劑,結(jié)果反倒給建立鏈?zhǔn)椒磻?yīng)設(shè)置了障礙。美國一位科學(xué)家就此評價(jià)說,如果不是西拉德的勸阻,“那么可以設(shè)想,第二次世界大戰(zhàn)的進(jìn)程就會(huì)改變。”也有人說,“這一舉動(dòng),或許拯救了全世界。”

  而真正讓西拉德青史留名的,當(dāng)是其后他的一個(gè)更大的舉動(dòng)——?jiǎng)駥?dǎo)愛因斯坦在1939年夏天寫信給美國總統(tǒng)羅斯福,力陳鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)的巨大潛力,建議美國盡一切努力趕在納粹德國之前研制出原子彈。這直接催生了影響甚巨的“曼哈頓工程”。

  1945年5月,歐洲戰(zhàn)事結(jié)束。1945年8月,美國在日本的廣島和長崎投下兩顆原子彈,遠(yuǎn)東的戰(zhàn)爭也停止了。戰(zhàn)后,西拉德跟愛因斯坦一樣,懷著一種懊悔與反思的心境,積極投身于反戰(zhàn)的和平運(yùn)動(dòng)之中,不斷地警告人們使用原子武器的危險(xiǎn)性。

  后來有人談到西拉德時(shí),說了這樣一句意味深長的話:原子彈“留給他一個(gè)極有吸引力的目標(biāo),即試圖幫助人們消除恐懼時(shí)代,而這個(gè)時(shí)代卻是在他幫助下創(chuàng)造出來的?!?/p>

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