海森堡是不是故意算错的(搞笑二战史:德国没造出原子弹,竟是因为数学题算错了)
本文目录
- 搞笑二战史:德国没造出原子弹,竟是因为数学题算错了
- 世界二战期间量子力学的奠基人之一海森堡带头的德国科学家们为什么没制造成原子弹
- 《绝命毒师》中沃尔特为何化名海森堡
- 原子弹原理早已公开,为什么还有那么多国家造不出原子弹
- 海森堡的测不准原理是怎么回事
- 海森堡测不准原理是什么
- 量子力学创始人海森堡,是怎样在二战中拯救世界的
- 如果海森堡没有算错原子弹数据,德国能造出原子弹吗
- 为什么说海森堡是故意算错的
- 海森堡那么厉害,为什么没帮助纳粹德国造出原子弹
搞笑二战史:德国没造出原子弹,竟是因为数学题算错了
上世纪上半叶,可以说是物理学史最辉煌的一段时间,量子力学和相对论横空出世,把古典物理学拍死在了沙滩上。随着新理论的出世,一大批新的技术应用也相继研发。科学一直以来,都是一把**剑,可以用来造福人类,同样可以用来毁灭人类。 二战期间,德国四处出击,把整个欧洲拖入战火。在德国的闪电战攻击下,捷克、波兰、法国等等欧洲国家相继沦陷,整个欧洲岌岌可危。但东进的德国在俄国那里遭受了挫折,战况开始陷入僵局。 ▲ 希特勒阅兵 在这种情况下,德军领导层更加努力地寻求制造大规模**性武器,改变这个窘迫的情况。其中,核武器被视为一个非常有希望的方向。而此时,德国国内也是人才济济,大佬级别的物理学家,一双手都数不过来,海森堡、劳尔、波特、盖革…… 一个研制原子弹的专家团队很快就建立起来了,团队领导人就是号称20世纪最伟大物理学家之一的海森堡。 ▲ 海森堡 海森堡团队迅速投入研发工作,几个月后,他们给出报告:现阶段,要制造原子弹是不可能的。因为根据计算结果,制造一枚原子弹,需要几吨铀235,但根据当时世界上的工业提炼水平,是不可能提炼出几吨铀235的。既然原料都不能足量制造出来,那么造成品就是天方夜谭。 海森堡团队将这个报告,递交给了纳粹德国军方,军方看过报告之后,也认为制造原子弹不可能,就转身把精力投入到了其他武器制造方向。但是军方,还是给了一点点钱给海森堡团队,让他们继续研究,万一有一天,工业提炼水平上去了,可以合成几吨铀235了,那这原子弹不就造成了嘛。 ▲ 铀矿石 我们知道,世界上第一颗原子弹,是美国研制出来的。德国是从1939年开始着手研发原子弹的,美国在1942年6月份的时候,也推出了一个曼哈顿计划,开始组织人手研制原子弹。没想到3年不到的时间,世界上第一颗原子弹就在美国成功**。 这一炸,把海森堡也给炸得目瞪口呆了,这美国佬是如何把原子弹给弄出来的呢?海森堡开始自查,自己到底是哪里没做好,这不查不知道,一查他吓一跳。原来就是当年一个数学公式算错了,导致铀235的计量出现了错误。造一颗原子弹,根本用不着几吨铀235,有几公斤就够了。 ▲ 原子弹内部构造 海森堡是当时物理学界的**,他给出那个结论的时候,也没人质疑。包括海森堡自己,对这个计算结果也是深信不疑,却没想到自己给德军挖了个大坑。 不过,很多人认为,还好海森堡这道数学题算错了,如果算对了,以当时德国的工业水平和人才力量,是绝对造得出原子弹的,那么整个二战的局面,则将是另外一番局面,太可怕了。 也有一些人觉得,这是海森堡故意算错的,为的就是让德军不能拥有原子弹,不然又不知道多少生灵要涂炭。
世界二战期间量子力学的奠基人之一海森堡带头的德国科学家们为什么没制造成原子弹
主要是海森堡团队计算错误,他认为至少需要几吨的铀235才能造出原子弹,但其实,只要几十千克就足够了。而且由于他认为需要很多铀,无意间夸大了制造难度,反而导致德国在这方面减少投入。
《绝命毒师》中沃尔特为何化名海森堡
或许沃尔特跟海森堡这个名字看起来并没有多大的关联,但其实他取这化名,内含有很多深意,下面我来逐一分析。
何为海森堡
海森堡他是量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表,1932年诺贝尔物理学奖获得者。但他也是希特勒原子弹计划的负责人。海森堡著名的核外电子理论,即外层电子确实存在,但它们的性质是无法捕捉和无法定位的,这意味着“我存在,但你找不到我,你也抓不到我。
何为正义与不正义
沃尔特其实内心里面并没有觉得自己是一个不正义的人,他也没有觉得自己误入了歧途,他一直在为自己贩毒找借口。他觉得他就像海森堡一样,就像他在当年制造原子弹的过程中,不知道是有意还是无意,严重的拖慢了制作原子弹的过程与速度。原子弹的制作可说是不正义的,就如同贩毒,沃尔特觉得自己跟海森堡一样,是被迫着进行不正义的事情,他们做这样子的事情是有借口的。所以何为正义,何为不正义?在他的眼里,他没有不正义。
他们的相似之处
海森堡是一名为纳粹核项目工作的科学家,因为数据的错误判断给了纳粹当局错误的报告,导致了纳粹认为核武器无法实现的信念。其实,沃尔特认为,海森堡是被迫为恶魔卖命了,而他也是这样子,他可能也是一个被迫为魔鬼工作的科学家。而且因为海森堡的不确定性原理,这个名字暗示他是行善的人,做坏事的人。而且其实化学跟物理是类似学科,物理就是一种定义化学。他们之间也是有一定的相似之处的。
这就是我认为沃尔特取这个化名的一些原因了,这仅仅是我查阅资料之后,思考后得到的答案,希望能对你有所帮助。
原子弹原理早已公开,为什么还有那么多国家造不出原子弹
原子弹和氢弹一直被称为是人类的终极武器,因为它是宇宙中最普遍的能量产生方式:质量转化为能量,这是1905年由爱因斯坦提出的质能等价原理的终极应用,爆发出的能量是人类前所未见的,即使在将来,也很难有新的武器在能量释放上超过它!
原子弹的原理并不复杂,为什么能制造原子弹的国家那么少?
核弹有两种,一种是我们本文要说的原子弹,另一种则是原子弹作为扳机的氢弹,两种统称为核武器,它们的原理并不复杂,甚至中学生都能了解他的原理,但在地球行能制造出核武器的国家不过十几个而已!为什么那么难?
原子弹的前世今生
原子弹的原理就是重核裂变,这是哈恩和施特拉斯曼在1938年发现的,刚好在二战前夕!发现原理后不久,科学家都认识到了核裂变所释放的巨大能量,因此德国已经开始召集科学家攻克原子弹,而美国总统罗斯福也在爱因斯坦的签名联名信中同意了原子弹制造的曼哈顿计划!
当然结果大家也知道了,奥本海默领导的曼哈顿计划成功地制造出了原子弹,而德国的原子弹则失败了,据说日本也加入了计划制造原子弹但最终没有成功!不过造不出也没什么丢脸的,因为即使到二十一世纪,能制造出原子弹的也不过十多个,原子弹真的很难吗?
原子弹为什么那么难?
虽然重核裂变的元素很多,但最常见的只有一种,也就是铀-235,还有一种是钚-239,但这种并不在自然界存在,需要用核反应堆制造,下面以铀-235为例!
临界质量计算错误
二战德国没有制造出原子弹一直是个谜,按理说以海森堡的能力造出原子弹并不是什么特别难的事情,但德国就是没成功,其中据说就是临界质量的计算问题!
一个铀原子在受到中子撞击后会分裂成氪-92和钡-141,同时会释放出2-3个多余的中子,这些中子又会撞击其它原子核形成链式反应,但有一个问题,必须撞击到原子核才能反应,而原子内部空荡荡的,必须要足够大的质量才能让中子在飞出去前撞击到原子核!
所以能保证中子撞击到下一个原子核的最小体积的质量就是临界质量,海森堡算错了,一颗原子弹需要数吨铀-235,几乎是个不可能的任务,所以这德国造原子弹的信心明显就不足。
提纯铀-235非常困难
自然界的铀重只有0.72%是铀-235,其余的都是铀-238,两者化学性质几乎都一样,而造一颗原子弹至少也需要90%以上浓度的武器级铀,而且需要15千克以上!如何分离就成了一个超级难题,一般有三个方法来分离:扩散法、离心法和激光法!
第一颗原子弹使用的就是扩散法,现代铀浓缩主要用的是离心法,它的原理很简单,让铀黄饼生成****,这是一种气体,然后通过高速旋转的离心机,将两者差一丢丢的质量的同位素分离,经过N级提纯后,铀-235的浓度越来越高!
但制造一颗原子弹少说也要几十千克(保证能爆,越多越好),如果各位无法想象浓缩铀的难度的话,那么必定听说过伊朗的离心机,纳坦兹浓缩铀工厂数次遭到美国暗算,不知道生产出了多少浓缩铀,当然这是机密,我们不得而知,但难度可见一斑。
这些都是离心机
起爆模型困难重重
有了浓缩铀,接下来简单了?NO!刚刚开始而已,因为到达了临界质量的铀-235块会自发裂变,所有原子弹内的铀块绝不能到达临界质量!但在**时必须要临界质量,怎么办?设置一个分离的模型,起爆瞬间合在一起,然后裂变,当然这是在微秒时间内完成的!
所以即使有起爆模型,如何让它们在瞬间合在一起,这个难度是极高的,没有点基本功,那是绝对搞不定的,所以这又是一个难度!
当然这些其实都不是问题,现代世界上有这些技术的国家多达几十个,但问题是为什么能制造出原子弹的仅仅只有十个呢?
最大的障碍:核不扩散条约
这里有两个概念必须要了解下,第一个是国际原子能机构(IAEA),成立于1957年7月29日,是一个国际组织,致力推广以和平方式使用核能的机构,另一个则是《核不扩散条约》!
1959年和1961年,联合国大会先后通过爱尔兰提出的要求有核武器国家不向无核国家提供核武器和《防止核武器更大范围扩散》的议案。此后1960年和1964年,法国和中国先后搞定原子弹,中国还在1967年突破了氢弹,这引起了美苏的担忧!
因此在美国和苏联在1965年8月和9月在日内瓦18国裁军委员会提出一项防止核武器扩散条约草案,并且在1968年6月12日的联合国大会上通过此草案,条约规定:截止1967年1月1日已制造并**核武器或其他核**装置的国家,允许保留核武器!
美国、苏联、英国、法国和中国成为仅有五个合法拥有核武器的国家,所以你要想想我们国家当时是无比英明,而科学家们的贡献是多么巨大,一旦错过那个窗口,现在再研制核武器那就不只是技术上的难题了!
看看现在朝鲜和伊朗,为了核武器搞到再三被制裁,当然对于他们来说并没有错,但是和氏璧无罪,怀璧其罪,核武器只能在五常中!
各国核武器数量
所有在被认为有可能核扩散的风险的国家,IAEA(国际原子能机构)就有权调查,当然这也得看僧面,五常内IAEA可不敢造次,但在其他国家,有美苏撑腰,有制裁背书,你不让查都不行!
铀浓缩设施,比如离心机,还有重水反应堆
前者是浓缩铀的最便捷手段,后者能生产钚-239,所以这些都是首当其冲的!国际原子能机构欢迎大家使用轻水反应堆,因为它无法制造钚,而且它用的是浓缩铀,浓度要求比较高,所以可以采用可控贸易的形式进行!
但重水反应堆就比较严重了,因为它可以使用低至2%左右的浓缩铀,甚至直接用铀矿石,而且它的废料中还能分离钚-239,所以重水反应堆是重点关照的对象,国际原子能机构盯着全世界的重水反应堆,特别是在朝鲜和伊朗的重水反应堆!
这就是当年IAEA在伊朗出镜率奇高的原因!当然IAEA也是全球所有在五常以外,但却想制造原子弹的国家的最大障碍!
海森堡的测不准原理是怎么回事
海森堡测不准原理的关系式为:△q·△p≥h╱2π 。 其中,q为位置,p为动量。这个关系式表明,我们无法把任何一种物体的位置和动量两者同时精确地测量下来。你把位置测定得越准确,你所能测得的动量就越不准确,你测得的动量越准确,你所能测定的位置就越不准确。这就是海森堡的‘测不准原理’。 量子力学将人类的视野从宏观世界引入到微观世界。在宏观世界里,我们可以准确地观测到宏观粒子运动的轨迹和测出它运动的速度,从而得知它在任一时刻的位置和动量。但是在微观世界则不能,位置和动量不能同是测定。造成这种结果的原因是观察范围的缩小。 为了说明这一点,我们观察比较下面两个图,甲图为人们在宏观世界的视野范围图,乙图为人们在微观世界的视野范围图。 对于客观世界,我们观察的仅仅只是某一个狭小范围内东西。我们只能细致地看清一定范围内的东西,范围之外的东西我们观察不到。 在甲图中,由于观察的是宏观世界中尺度较大的物体,因此,我们可以准确地观测到某一物体运动的轨迹和测出它运动的速度,从而确定它在任一时刻的位置A和动量B。 在乙图中,由于观察的是微观世界的电子,电子的尺度太小太小了,以致于肉眼无法直接观察,需要借助仪器,因此我们只能在一个非常狭小范围内观察它,于是当你观察到位置A时,动量B就被排出视野范围之外,因而我们无法观察到动量B;但是当你观察到动量B时,位置A又被排出视野范围之外,因而我们无法观察位置A。 位置A和动量B二者不能同时观测确定,是由于观察范围缩小的缘故。 这正如我们看见一棵树,看到了它的全貌树冠和树干,可是当我们要细致地观察它,就得走近它,近到一定的程度,我们只能看见树干而看不见枝叶了,由于观察范围的缩小,枝叶被驱出观察范围之外了。电子的情形也如此,由于观察范围的缩小,当我们观测到位置A时,我们无法观察到动量B;当我们观测到动量B时,我们无法观察到位置A,我们无法把物体的位置和动量两者同时精确地观测到。于是就出现了这样的情形:你把位置测定得越准确,你所能测得的动量就越不准确,你测得的动量越准确,你所能测定的位置就越不准确。这就是海森堡的测不准原理。 海森堡的测不准原理的实质是观察范围的缩小!
海森堡测不准原理是什么
量子力学关于物理量测量的原理,表明粒子的位置与动量不可同时被确定。它反映了微观客体的特征。
该原理是德国物理学家沃纳·卡尔·海森堡于1927年通过对理想实验的分析提出来的,不久就被证明可以从量子力学的基本原理及其相应的数学形式中把它推导出来。
根据这个原理,微观客体的任何一对互为共轭的物理量,如坐标和动量,都不可能同时具有确定值,即不可能对它们的测量结果同时作出准确预言。长久以来,不确定性原理与另一种类似的物理效应(称为观察者效应)时常会被混淆在一起。
量子力学创始人海森堡,是怎样在二战中拯救世界的
海森堡他其实是一个炫耀天使人物,关于这一点毋庸置疑,他声称他已经意识到原子弹的**力太强了,他内心的道德感不允许继续他的研究,然而,由于纳粹的胁迫和对国家的义务,我们只能通过夸大制造难度来被动地忽视工作。然而,许多人,包括他以前的同事和朋友,所以很多人都认为海森堡是魔鬼,但由于他自己的无能,他最终没能帮助纳粹制造原子弹。
其中,最愤怒的是海森堡的前同事和朋友尼尔斯·玻尔。波尔逃离德国是因为他决心不与纳粹势力妥协,所以波尔非常讨厌海森堡的行为,以至于他一生都没有原谅海森堡,海森堡报告中提供的铀235的需求量实际上比实际需求量大几个数量级,那么,关于这个原因是因为海森堡他自己的计算错误的原因还是什么原因。
还是海森堡崇高的道德感让他故意谎报数字来推迟原子弹出来的时间,如果是前者,那么海森堡无疑是纳粹的共犯和彻头彻尾的魔鬼,他只是因为犯了低级的错误,然而,纳粹德国在战争中错过了原子弹,最终输掉了战争,但如果是后者,那么海森堡无疑是一个真正的天使,他故意误算的故意行为可能拯救了全世界数百万人的生命。
这可以与美国后来向日本投掷原子弹造成的伤害数量相提并论,第二次世界大战开始后,在纳粹德国的威胁下,丹麦的大物理学家玻尔离开了他心爱的哥本哈根理论物理研究所,离开了来自世界各地日夜相处的同事去美国。许多德国科学家,如爱因斯坦,也相继离开家乡,坚决拒绝与纳粹势力妥协。
关于量子力学创始人海森堡是怎样在二战中拯救世界的的问题,今天就解释到这里。
如果海森堡没有算错原子弹数据,德国能造出原子弹吗
当然能,德国在原子能领域的研发速度和科研力量包括实验设备都是最领先的,即便是算错了数据,导致后期原子弹**失败,也会返回重新测试,这样就能揪出错误点,从新计算,再次做核爆实验,造出原子弹只是时间问题,不存在技术问题
为什么说海森堡是故意算错的
海森堡是故意算错的。
在二战结束后,海森堡表示,自己当初之所以会算错,都是故意而为之的。他作为一名德国科学家,是非常热爱祖国的,但同时他又深知纳粹党犯下的**,如果给他们制造出了原子弹,整个世界都会陷入空前的危机,所以他最终选择计让公式的计算出现差错。
他可能觉得自己有一定的能力,让别人可能会认识不到自己的问题,而且这样的话才能引出争议,然后让大家共同讨论个问题,这是比较合理的,海森堡这个人数学功底比较深入,所以说他能够把握这一点,对这个问题敏感,所以他故意算错是很正常的一种抛砖引玉行为。
“哥本哈根之谜”
“哥本哈根之谜”本来是“海森堡之谜”的一部分,但也可自成一章。1941年9月,丹麦已被纳粹德国占领,但玻尔还没有离开丹麦,此时,海森堡和另外一名德国物理学家冯·魏茨泽克突然来到哥本哈根访问玻尔。直至今日,人们对这两人哥本哈根之行的动机还有争论。
支持海森堡的人说,海森堡的目的是告诉玻尔,纳粹德国不会制造出原子弹,让玻尔利用他的影响使反对纳粹的国家也不研究原子弹。另一派则认为,海森堡想劝说玻尔放弃不与纳粹合作的立场,帮助研制。
海森堡那么厉害,为什么没帮助纳粹德国造出原子弹
沃纳卡尔海森堡(德文原名:Werner Karl Heisenberg,1901年12月5日—1976年2月1日),德国著名物理学家,量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表人物,1932年诺贝尔物理学奖获得者,1933年,为了表彰他创立的量子力学,尤其是运用量子力学理论发现了同素异形氢,瑞典皇家科学院给他颁发了诺贝尔物理学奖。
第二次世界大战开始后,迫于纳粹德国的威胁,丹麦的大物理学家玻尔离开了心爱的哥本哈根理论物理研究所,离开了朝夕相处的来自世界各地的同事,远赴美国。德国的许多科学家也纷纷背井离乡,坚决不与纳粹势力妥协。然而,有一位同样优秀的物理学家却留下来了,并被纳粹德国委以重任,负责领导研制原子弹的技术工作,这个人就是海森堡。留下来的理由据说是他不忍心离开心爱的祖国,但是他却积极的参与了德国的原子弹计划为纳粹政府效力。
战争甫一爆发,德国就展开了原子弹的研究计划。那时是1939年,全世界只有德国一家在进行这样一个原子能的军事应用项目。德国占领着世界上最大的铀矿(在捷克斯洛伐克),德国有世界上最强大的化学工业,虽然因为纳粹的迫害犹太人和非人道的战争,逼走了约一半左右的优秀物理学家,但他们仍然拥有世界上最好的科学家,原子的裂变现象就是两个德国人— 奥托.哈恩(Otto Hahn)和弗里兹.斯特拉斯曼(FritzStras**ann)在前一年发现的,这两人都还在德国,哈恩以后会因此发现获得诺贝尔化学奖。当然不止这两人,德国还有劳厄(1914年诺贝尔物理)、波特(Bothe,1954诺贝尔物理)、盖革(盖革计数器的发明者,他进行了散射实验)、魏扎克(Karl vonWeizsacker)、巴格(Erich Bagge)、迪布纳(Kurt Diebner)、格拉赫(Walther Gerlach)、沃兹(Karl Wirtz)...当然,他们还有定海神针海森堡,这位20世纪最伟大的物理学家之一。所有的这些科学家都参与了希特勒的原子弹计划,成为“铀俱乐部”的成员之一,海森堡是这个计划的总负责人。
然而,德国并没能造出原子弹,它甚至连门都没有入。从1942年起,德国似乎已经放弃整个原子弹计划,而改为研究制造一个能提供能源的原子核反应堆。主要原因是因为1942年 6月,海森堡向军备部长斯佩尔(Albert Speer)报告说,铀计划因为技术原因在短时间内难以产出任何实际的结果,在战争期间造出原子弹是不大可能的。但他同时也使斯佩尔相信,德国的研究仍处在领先的地位。斯佩尔将这一情况报告希特勒,当时由于整个战场情况的紧迫,德国的研究计划被迫采取一种急功近利的方略,也就是不能在短时间,确切地说是六周内见效的计划都被暂时放在一边。希特勒和斯佩尔达成一致意见:对原子弹不必花太大力气,不过既然在这方面仍然“领先”,也不妨继续拨款研究下去。当时海森堡申请附加的预算只有寥寥35万帝国马克,有它无它都影响不大。
这个计划在被高层放任了近2 年后,终于到1944年又为希姆莱所注意到。他下令大力拨款,推动原子弹计划的前进,并建了几个新的铀工厂。计划确实有所进展,不过到了那时,全德国的工业早已被盟军的轰炸破坏得体无完肤,难以进一步支撑下去。而且为时也未免太晚,不久德国就投降了。
1942年的报告是怎么一回事?海森堡在其中扮演了一个什么样的角色?他是为了避免原子弹的巨大伤害,从道义上来讲,故意写错数呢,还是他根本就是计算错误呢?
这个谜底,直到战后才慢慢浮出水面。
1944年,盟军在诺曼底**,形成两面夹攻之势。到1945年 4月,纳粹德国大势已去,欧洲战场战斗的结束已经近在眼前。摆在美国人面前的任务现在是尽可能地搜罗德国残存的科学家和设备仪器,不让他们落到别的国家手里(苏联不用说,法国也不行)。和苏联人比赛看谁先攻占柏林是无望的了,他们转向南方,并很快俘获了德国铀计划的科学家们,缴获了大部分资料和设备。不过那时候海森堡已经提前离开逃回厄菲尔德(Urfeld)的家中,这个地方当时还在德国人手里,但为了得到海森堡这个“第一目标”,盟军派出一支小分队,于5 月3 日,也就是希特勒夫妇自杀后的第四天,到海森堡家中抓住了他。这位科学家倒是表现得颇有风度,他礼貌地介绍自己的妻子和孩子们,并问那些美国大兵,他们觉得德国的风景如何。到了5 月7 日,德国便投降了。
10位德国最有名的科学家被秘密送往英国,关在剑桥附近的一幢称为“农园堂”(Farm Hall)的房子里。他们并不知道这房子里面装满了***,他们在此的谈话全部被录了音并记录下来,我们在后面会谈到这些关键性的记录。8月 6日晚上,广岛原子弹**的消息传来,这让每一个人都惊得目瞪口呆。
战争结束后,这些科学家都被释放了。但不管是专家还是公众,都对德国为什么没能造出原子弹大感兴趣。以德国科学家那一贯的骄傲,承认自己技不如人是绝对无法接受的。还在监禁期间,广岛之后的第三天,海森堡等人便起草了一份备忘录,声称:1.原子裂变现象是德国人哈恩和斯特拉斯曼在1938年发现的。2.只有到战争爆发后,德国才成立了相关的研究小组。但是从当时的德国来看并无可能造出一颗原子弹,因为即使技术上存在着可能性,仍然有资源不足的问题,特别是需要更多的重水。
返回德国后,海森堡又起草了一份更详细的声明。大致是说,德国小组早就意识到铀235可以作为反应堆或者**来使用,但是从天然铀中分离出稀少的同位素铀235却是一件极为困难的事情。(*这里补充一下原子弹的常识:当一个中子轰击容易分裂的铀235原子核时,会使它裂成两半,同时放出更多的中子去进一步轰击别的原子核。这样就引起一连串的连锁反应,在每次分裂时都放出大量能量,便是通常说的“链式反应”。但只有铀235是不稳定而容易裂变的,它的同位素铀238则不是,所以必须提高铀235的浓度才能引发可持续的反应,不然中子就都被铀238吸收了。但天然铀中铀238占了99%以上,所以要把那一点铀235分离出来,这在当时的技术来说是极困难的。)
海森堡说,分离出足够的铀235需要大量的资源和人力物力,这项工作在战争期间是难以完成的。德国科学家也意识到了另一种可能的方法,那就是说,虽然铀238本身不能分裂,但它吸收中子后会衰变成另一种元素钚。而这种元素和铀235一样,是可以形成链式反应的。不过无论如何,前提是要有一个原子反应堆,制造原子的反应堆需要中子减速剂。一种很好的减速剂是重水,但对德国来说,唯一的重水来源是在挪威的一个工厂,这个工厂被盟军的特遣队多次破坏,不堪使用。
总而言之,海森堡的潜台词是,德国科学家和盟国科学家在理论和技术上的优势是相同的。但是因为德国缺乏相应的资源,因此德国人放弃了这一计划。他声称一直到1942年以前,双方的进展还“基本相同”,只不过由于外部因素的影响,德国认为在战争期间没有条件(而不是没有理论能力)造出原子弹,因此转为反应堆能源的研究。
海森堡声称,德国的科学家一开始就意识到了原子弹所引发的道德问题,这样一种如此大**力的武器使他们也意识到对人类所负有的责任。但是对国家(不是纳粹)的义务又使得他们不得不投入到工作中去。不过他们心怀矛盾,消极怠工,并有意无意地夸大了制造的难度,因此在1942年使得高层相信原子弹并没有实际意义。再加上外部环境的恶化使得实际制造成为不可能,这让德国科学家松了一口气,因为他们不必像悲剧中的安提戈涅,亲自来作出作出这个道德上两难的决定了。
这样一来,德国人的科学优势得以保持,同时又捍卫了一种道德地位。两全其美。
其实,计算临界质量的大小本质上是一个统计问题。为了确保在过多的中子逃逸而使链式反应停止之前有足够的铀235分子得到分裂,它至少应该能保证2^80个分子(大约1摩尔)进行了反应,也就是维持80次分裂。这个范围是多大呢?这相当于问,一个人(分子)在随机地前进并折返了80次之后大约会停留在多大的半径里。这是非常有名的“醉鬼走路”问题,如果你读过盖莫夫的老科普书《从一到无穷大》,也许你还会对它有点印象。海森堡就此算出了一个距离:54厘米,这相当于需要13吨铀235,而在当时要分离出如此之多是难以想象的。
但是,54厘米这个数字是一个上限,也就是说,在最坏的情况下才需要54厘米半径的铀235。实际上在计算中忽略了许多的具体情况比如中子的吸收,或者在少得多的情况下也能够引起链式反应,还有种种海森堡因为太过“聪明”而忽略的重要限制条件。海森堡把一个相当复杂的问题过分简化,从他的计算中可以看出,他对快中子反应其实缺乏彻底的了解,这一切都导致他在报告中把几吨的铀235当作一个下限,也就是“最少需要”的质量,而且直到广岛原子弹**后还带着这一观点(他不知道,佩尔斯在1939年已经做出了正确的结果!)。
这样一个错误,不要说是海森堡这样的一流物理学家,哪怕是一个普通的物理系大学生也不应该犯下。而且竟然没有人对他的结果进行过反驳!这不免让一些人浮想联翩,认为海森堡“特地”炮制了这样一个错误来欺骗上头从而阻止原子弹的制造。可惜从一切的情况来看,海森堡自己对此也是深信不疑的。
1945年 8月 6日,被囚在 Farm Hall 的德国科学家们被告知广岛的消息,各个震惊不已。海森堡一开始评论说:“我一点也不相信这个原子弹的消息,当然我可能错了。我以为他们(盟国)可能有10吨的富铀,但没想到他们有10吨的纯铀235!”海森堡仍然以为,一颗核弹要几吨的铀235。哈恩对这个评论感到到震惊,因为他原以为只要很少的铀就可以制造**(这是海森堡以前说过的,但那是指一个“反应堆**”,也就是反应堆陷入不稳定而变成***,哈恩显然搞错了)。海森堡纠正了这一观点,然后猜测盟国可能找到了一种有效地分离同位素的办法(他仍然以为盟国分离了那么多铀235,而不是自己的估计错了!)。
9点整,众人一起收听了 B** 的新闻,然后又展开热烈讨论。海森堡虽然作了一些正确的分析,但却又提出了那个“54厘米”的估计。第二天,众人开始起草备忘录。第三天,海森堡和沃兹讨论了钚**的可能性,海森堡觉得钚可能比想象得更容易分裂(他从报纸上得知原子弹并不大),但他自己没有数据,因为德国没有反应堆来生产钚。直到此时,海森堡仍然以为铀弹需要几吨的质量才行。
海森堡不久便从报上得知了**的实际重量:200千克,核心***只有几千克。
他显得烦躁不已,对自己的估计错在何处感到非常纳闷。他对哈特克说:“他们是怎么做到的?如果我们这些曾经干过同样工作的教授们连他们(理论上)是怎么做到的都搞不懂,我感到很丢脸。”德国人讨论了多种可能性,但一直到14号,事情才起了决定性的转变。
到了8 月14号,海森堡终于意识到了正确的计算方法(也不是全部的),他在别的科学家面前进行了一次讲授,并且大体上得到了相对正确的结果。他的结论是6.2厘米半径—16千克!而在他授课时,别的科学家对此表现出一无所知,他们的提问往往幼稚可笑。德国人为他们的骄傲自大付出了最终的代价。
现在回想起来,还是很后怕,幸好是海森堡算错了,而且周围的德国人比较自大。万一那时候他纠正了错误,纳粹德国制成了原子弹,那么估计伦敦就消失了,二战的历史肯定要重写!
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