要確定這個(gè)故事的開始并不容易。原子彈的能量來源——核裂變在1938年被發(fā)現(xiàn)，比廣島早不到7年，但是核能背后的科學(xué)起源于幾十年前。你可以說最早是1905年，愛因斯坦向世人揭示了E=mc^2；或者你也可以說從亨利·貝克勒爾1896年發(fā)現(xiàn)放射性開始。放射性揭示了一種新的、數(shù)量巨大的能量，隱藏在物質(zhì)最微小的組成部分——原子的組成部分。
無論如何，一旦科學(xué)開始理解亞原子世界，任何力量都無法阻止原子力量的最終形成。但從基礎(chǔ)科學(xué)到原子彈的道路并不平坦。對于亞原子能如何被用于軍事或其他任何重要用途，目前還沒有明確的線索。1921年，物理學(xué)家羅伯特·米利坎撰文指出，一克鐳在分解成鉛的過程中，釋放出的能量是燃燒一克煤的30萬倍。米利坎說，這并不可怕，因?yàn)槭澜缟仙踔翛]有足夠的鐳來制造很多爆米花。但是他警告說，類似的能量儲(chǔ)存也被不具放射性的原子所擁有，這幾乎是一個(gè)必然的結(jié)論。
1923年，《科學(xué)新聞快報(bào)》的編輯埃德溫·斯洛森也曾評論說：“只要我們知道如何釋放，所有元素都有相似的能量儲(chǔ)備。除了從另一個(gè)來源使用更大的能量，科學(xué)家們還無法釋放原子能?！?/p>
1911年，歐內(nèi)斯特·盧瑟福意識到原子的豐富能量儲(chǔ)存在一個(gè)原子核中。但是，將核能用于實(shí)際用途似乎是不可行的，至少在盧瑟?？磥硎遣豢尚械模?933年曾說過，任何計(jì)劃開發(fā)核能的人都是在“談私事”。但就在前一年，詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)了釋放核能的工具，它是一種被稱為中子的亞原子粒子。
由于沒有電荷，中子是射入原子的理想子彈，能夠穿透原子核并使其不穩(wěn)定。上世紀(jì)30年代恩里科·費(fèi)米在意大利進(jìn)行的此類實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上確實(shí)誘發(fā)了鈾的裂變。但費(fèi)米認(rèn)為他創(chuàng)造了新的，更重的化學(xué)元素，他不知道鈾核已經(jīng)分裂了。他得出的結(jié)論是，他生產(chǎn)了一種新的元素，比鈾重。
德國化學(xué)家、物理學(xué)家伊達(dá)·諾達(dá)克認(rèn)為，證據(jù)還沒有定論，費(fèi)米可能產(chǎn)生了較輕的元素，即鈾原子核的碎片。但他是在挑戰(zhàn)流行的理論，把鈾分解成更小的原子核的想法完全不符合后來奧托的原子核理論。
然而，哈恩和奧地利物理學(xué)家莉斯·梅特納繼續(xù)用中子轟擊鈾，制造出他們也認(rèn)為是新元素的東西。很快梅特納不得不逃離德國前往瑞典，以避免納粹迫害猶太人。哈恩繼續(xù)與化學(xué)家弗里茨·斯特拉斯曼合作，1938年12月，他們發(fā)現(xiàn)一種他們認(rèn)為是鐳的元素?zé)o法從化學(xué)上與鋇區(qū)分開，顯然是因?yàn)樗卿^。哈恩和斯特拉斯曼無法解釋這是怎么回事。
哈恩把這個(gè)結(jié)果寫給了梅特納，梅特納和她的侄子奧托·弗里希討論了這個(gè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了中子導(dǎo)致鈾核分裂。弗里希告訴即將登上前往美國船的波爾，玻爾立刻意識到核分裂證實(shí)了他相信原子核的行為類似于一滴液體。到達(dá)美國后，玻爾開始與普林斯頓大學(xué)的約翰·阿奇博爾德·惠勒合作，解釋裂變過程。他們很快發(fā)現(xiàn)，鈾235這種稀有形式比普通的鈾238更容易發(fā)生裂變。他們的分析表明，一種尚未被發(fā)現(xiàn)的元素，在裂變時(shí)也會(huì)特別有效。
從玻爾1939年1月抵達(dá)阿默里察到他與惠勒一起發(fā)表論文，裂變的真實(shí)性的消息傳播開來，震驚了全世界的物理學(xué)家和化學(xué)家。一月底，裂變的消息傳到了伯克利，那里的主要物理學(xué)家是羅伯特·奧本海默，他最終成為領(lǐng)導(dǎo)曼哈頓計(jì)劃制造原子彈的科學(xué)家。
在伯克利研討會(huì)上介紹裂變的與會(huì)者中，有一位年輕的化學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)家格倫·西博格，他在1941年發(fā)現(xiàn)了玻爾和惠勒預(yù)言的未知元素94，將其命名為钚。西博格回憶說，起初奧本海默不相信核裂變發(fā)生。在最初的驚喜之后，物理學(xué)家們很快確定了裂變是打開原子能量庫的鑰匙。許多人證實(shí)，當(dāng)鈾被中子（尤其是慢中子）轟擊時(shí)，會(huì)發(fā)生釋放大量能量的過程。1939年初，討論裂變的物理學(xué)家們一致認(rèn)為裂變彈是可以想象的。每個(gè)人都認(rèn)為制造核爆炸物是完全有可能的。
1939年8月，出于對德國可能研制核彈的擔(dān)憂，阿爾伯特·愛因斯坦給美國總統(tǒng)富蘭克林·羅斯福寫了一封著名的信，這封信最終促成了曼哈頓計(jì)劃。很明顯，建造裂變炸彈需要產(chǎn)生“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，裂變過程本身需要釋放能夠引發(fā)進(jìn)一步裂變的中子。1942年12月，費(fèi)米帶領(lǐng)芝加哥大學(xué)的研究小組展示了持續(xù)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，之后在奧本海默的指導(dǎo)下，在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯進(jìn)行了炸彈的研究。
最終，第一顆核彈于1945年7月在阿拉莫戈多爆炸。
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