奥本海默背后的“核弹摇篮”:美国洛斯阿拉莫斯国家实验室

(美国洛斯阿拉莫斯国家实验室俯视图)

近期,由克里斯托弗·诺兰编剧并执导的电影《奥本海默》在大银幕上掀起了巨大轰动。这部影片以美国“原子弹之父”罗伯特·奥本海默为主题,探讨了他在科学领域的不凡成就。事实上,奥本海默的工作和影响远超越了电影所展现的范围,在他的背后有这样一个充满神秘和重要历史意义的地方——美国洛斯阿拉莫斯国家实验室。

今天,元战略将带您走进这个被誉为“核弹摇篮”的国家实验室,揭示奥本海默与洛斯阿拉莫斯国家实验室的紧密纽带以及其背后的故事。

01 奥本海默是谁?

(左图:童年期的奥本海默;右图:成年期的奥本海默)

1904年,美国纽约,一个德裔犹太人家庭喜迎了一个特别的孩子,他就是罗伯特·奥本海默。早年,他就展现出对文学、哲学和语言的浓厚兴趣,而在物理学方面,他天赋出众。

1921年,奥本海默踏入哈佛大学化学系,他以杰出表现赢得了大学生荣誉协会的录取,并通过自主学习获得了物理学研究生资格。

1925年,奥本海默以荣誉学生的身份提前毕业,并前往英国剑桥大学攻读理论物理,加入卡文迪许实验室,在约瑟夫·约翰·汤姆逊的指导下积极研究。

1926年,他转战德国哥廷根大学,成为马克斯·玻恩的学生,为了科学追求而跨越国界。

1927年,他以优异成绩获得物理学博士学位,之后在瑞士苏黎世和荷兰莱登深造两年,不断磨练自己的科研能力。

1929年,奥本海默进入加利福尼亚大学伯克利分校任教,并创立了“奥本海默理论物理学中心”, 这使得伯克利成为了世界理论物理学研究的热门地。这个中心不仅汇聚了卓越的学者,也为年轻的物理学家提供了宝贵的学习机会。

(课堂上的奥本海默)

奥本海默在伯克利时期扮演了一位导师的角色,培养了一批杰出的物理学家,包括玻姆、兰姆、诺德泽克等。他与朋友欧内斯特·劳伦斯一起,共同创立了美国的亚原子物理学派,将该领域的研究领先权从欧洲带到了美国。奥本海默的研究领域广泛,包括天文学、宇宙射线、原子核、量子力学等。他的卓越贡献为他赢得了1941年美国国家科学院院士的荣誉,使他在科学界熠熠生辉,成为科学界的璀璨明星。

02 曼哈顿计划的诞生

(曼哈顿计划工厂鸟瞰图)

1 曼哈顿计划是什么?

曼哈顿计划期间制作的原子核

曼哈顿计划(Manhattan Project,即美国陆军部研制原子弹计划)是二战期间美国为了研制原子弹而展开的绝密项目,其任务是开发并制造出具有毁灭性力量的原子武器。该计划于1942年启动,为期3年,计划名取自它最早的办公地点——纽约曼哈顿区。

2 为什么要实施曼哈顿计划?

阿尔伯特·爱因斯坦(左)和美国核物理学家利奥·西拉德(右)回顾了他们警告美国罗斯福总统有关德国纳粹可能制造原子弹的信件

曼哈顿计划的诞生源于当时的国际局势紧张,纳粹德国有可能先研制出原子弹。因此,美国政府认识到了原子弹的巨大威胁,迫切需要在军事上取得优势,这也是曼哈顿计划实施的原因之一。

3 曼哈顿计划:原子时代的雏形

奥本海默(左)和格罗夫斯(右)

曼哈顿计划的诞生标志着人类历史上的一个重要时刻。面对战争威胁,美国投入巨大资源,由二战时期美国最伟大的科学家和工程师之一的范内瓦·布什作为该项目的提出者和执行人,莱斯利·理查德·格罗夫斯中将作为该计划的负责人,奥本海默作为该项目的首席科学家,并聚集了一批顶尖科学家来进行艰苦卓绝的研究和实验工作。该计划不仅在1945年导致了对日本广岛和长崎的原子弹袭击,也开启了核时代,深刻改变了国际政治格局。

03 沙漠里的国家实验室

(核武器的核心组成:铀和钚)

在曼哈顿计划中,核武器的核心组成部分是可分裂的铀(铀是一种天然放射性元素,可以被用于核聚变或核裂变反应)和钚(钚是一种人工合成的放射性元素,也可以用于核裂变反应)。为了深入研究这些物质的性质,科学家们需要一个安全、隐蔽的地方进行实验和测试,为此,奥本海默选择了位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯建设。

运输车、推土机、建筑师、工人和工匠,几乎从头建设新社区和实验室。洛斯阿拉莫斯的纬度与我国兰州几乎一致,但由于洛斯阿拉莫斯处于进入杰姆斯山森林的包围之中,年降水量并不少,空气清新,冬暖夏凉,而且日照充足,被一些旅游者认为是适于人类居住之地。

(新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯)

洛斯阿拉莫斯国家实验室成立于1943年,它被用作曼哈顿计划的一个重要研究基地,主要负责核武器的设计和测试。该实验室在研究核材料、爆炸物理学和核反应等方面取得了关键性的突破,为美国原子弹研发提供了不可或缺的支持。虽然10万多人参与到曼哈顿计划中工作,但只有少数人知道他们工作的真正目的。

04 “为了结束战争”

(奥本海默和参与原子弹研发工作的部分科学家合照)

作为洛斯阿拉莫斯国家实验室的首席科学家,奥本海默负责招募协调并领导众多科学家、工程师和研究人员,以研发原子弹。奥本海默从未领导过大型企业,但奥本海默很擅长解释事情,他非常有人格魅力且记忆力超群,知道事物组合起来可以产生怎样的能力。奥本海默知道,如果想要在纳粹之前获得核武器,就必须聘请最好的科学家。恰逢这时,欧洲动乱迫使大批顶级物理学家离开,爱因斯坦带领着难民科学家先锋队来到美国。

(参与原子弹研发工作的部分科学家)

奥本海默以知性出名且号召能力强,这使得大量科学家追随他。奥本海默对科学家们说:“很遗憾不能告诉你我们在做什么。但我可以告诉你,如果我们成功了,这可能会结束这场战争,然后它可能会结束所有战争”。众多著名的科学家都参与到了原子弹的研发工作中,包括恩里科·费米、爱德华·泰勒、汉斯·贝特尼尔斯·玻尔、理查德·费曼、约翰·冯·诺依曼等,他们都是科学界的翘楚,具有丰富的研究经验和知识。

05 世界上第一颗原子弹

“三位一体”(Trinity Test)原子弹试验

1945年7月16日,第一颗原子弹在美国洛斯阿拉莫斯以南200多英里的阿拉莫戈多(Alamogordo)峡谷进行了试验,被称为 “三位一体”(Trinity Test)原子弹试验。试验结果令所有人震惊,据报道,100英里外的居民都能感觉到爆炸,蘑菇云腾空而起,直冲云霄约8英里。 “三位一体”原子弹试验成功后,奥本海默在后来的回忆中说:“几个人笑了,几个人哭了,大多数人沉默了”。他还说过印度经文《薄伽梵歌》中的一句话:“现在,我变成了死神,世界的毁灭者”。

06 洛斯阿拉莫斯国家实验室

1 基本信息

洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory),简称阿拉莫斯实验室(LANL),隶属于美国能源部。该实验室最初由加利福尼亚大学伯克利分校全权负责运行管理,1952年后移交于加州大学管理,而后在2007年变更为由洛斯阿拉莫斯国家安全机构(加州大学等机构共同构成)运行管理。如今,洛斯阿拉莫斯在国家安全、太空探索、核聚变、可再生能源、医学、纳米技术和超级计算等领域开展多学科研究。

2 战略计划

洛斯阿拉莫斯国家实验室的战略计划反映了美国在核安全、情报、国防、应急响应、防扩散、反恐、能源安全、新兴威胁和环境管理等方面的优先事项。该战略与美国能源部(DOE)、国家核安全局(NNSA)以及《核态势评估》、《国家安全战略》和《未来安全能源蓝图》等国家战略指导文件所确定的优先事项保持一致。

3 研究方向

目前,洛斯阿拉莫斯国家实验室是一所由能源部与加利福尼亚大学联合管理的多计划研究机构。研究方向分两大类:一是武器研究,包括开发满足军事需要的核弹头、设计试验先进技术方案,以及通过相关科学技术领域的实验与理论研究,维持一项创新性武器研究计划;二是非武器研究,包括核裂变、核聚变、中等物理加速、超导、生物医学、非核能及基础能源科学等。

07 结 语

奥本海默不仅以杰出理论物理家的身份为核武器的开发提供了关键支持,也为美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的建设和科学文化传承留下了深刻印记。

奥本海默的影响力延伸到了后代科学家,激励着他们追求科学的伟大之路。他的才华和思考方式激发着年轻科学家们的科研兴趣,使得洛斯阿拉莫斯国家实验室成为了创新和探索的摇篮。

奥本海默留下了永恒的科学遗产,为洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国科学社区的繁荣发展作出了不可磨灭的贡献。他的故事是科学探索、创新和传承的生动写照,将激励着未来科学家不断前行,开创新的辉煌。

(本文内容系“元战略”公众号原创文章,转载时请务必标明来源及作者)

参考文献:

1. 《终结一切战争:奥本海默和原子弹》纪录片

2. 《奥本海默传 : 美国“原子弹之父”的胜利与悲剧》

3. THE HISTORY官网

4. THE COLLECTOR官网

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作者 | Zoie Y. Lee

编辑 | Zoie Y. Lee

审校 | 流景

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页面更新:2024-02-07

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