原子弹的发明
原子弹是世界上威力最强大的武器，它爆炸时发出的光亮，胜过1000个太阳，它的威力，可
以使整个城市灰飞烟灭。因此，有人把原子弹称为“毁灭地球的发明”。
原子探谜惊人发现
19世纪末，法国物理学家亨利·贝克勒耳在一次实验中偶然发现，当一种会发磷光的钠盐发
光时，它不仅仅发出光，而且还发出一种叫做辐射的能量。其后不久，年轻的居里夫人
又发现了钋和镭两种放射性元素。于是，科学家们知道了放射性物质在自然界中的分
布是很普遍的。
来自新西兰的年轻科学家卢瑟福在研究中发现，这种辐射是由几种射线组成的。人们后来称
之为α射线、β射线和γ射线。科学家们一致认为这些射线只能来自原子内部，不可能来自
任何别的地方。
这个发现太令人振奋了，因为，如果原子可以放出射线，原子内部必然会有巨大的能量。科
学家
们设想，如果能把原子内部潜藏着的巨大能量释放出来，加以控制，不就可以更好地为人类
造福了吗?
聪明的卢瑟福发现利用α粒子做炮弹轰击原子可以打开原子结构。正是如此，人们不仅相继
发现了原子内部的质子
和中子，清晰地把握了原子的内部结构，而且还发现了人工放射性，即有些没有放射性的元
素，被α粒子击中后，能够转变为能放出辐射的原子。
人工放射性的发现引起了物理学家们的极大兴趣。年轻的意大利物理学家恩里科·费米决定
试一试如何产生人工放射性。他对实验做了重大改进——用中子代替α粒子做炮弹。事实证
明，
这是一种更有威力的炮弹。在中子大炮的轰击下，费米小组发现，一种物理学家说不清楚的
未知元素产生了。
这一发现在科学界引起了轰动。德国化学家奥托·哈恩在实验中得到一个令人不解的发现，
即：在轰击铀原子所得到的产物中发现了钡元素。这个发现违反了已知的物理定律。头脑
清醒
的梅特涅得知后，一下子发现了这件事的本质——有些铀原子分裂为大致相等的两半，她称
这种变化为“裂变”。她推测当铀原子被分裂成大致相等的两部分时，一定会释放出极其
巨大的能量，使之以极高的速度分开。
梅特涅猜到了裂变可能是把原子内部的能量释放出来的一把钥匙。裂变的消息立刻传遍了美
国物理学界。费米知道这件事后，他立刻明白了，他的小组用中子轰击铀时发生的正是裂变
。
物理学家们进一步推想，当铀原子裂成两半时，它们是否能释放出一些中子?如果一个铀原
子裂变时能释放出两个中子，这两个中子击中另外两个铀原子，使它们分裂，并同时各发射
出两个中子，这样，我们就会得到4个中子，它们再去分裂另外4个铀原子，使铀的裂变自发
地持续下去。这种方式被称作“链式反应”。
如果存在“链式反应”，就会有大量铀原子在瞬间发生分裂。由于每一个原子分裂时，都会
释放出巨大的能量，那么在链式反应中，大量原子发生分裂，释放出的总能量就难以想象了
。
费米试验载入史册
1938年12月，费米等人经过了连续4昼夜的原子分裂试验，证明了链式反应的可能性。费
米指出：铀原子核裂变的过程中会有中子放射出来，并继续使未裂变的铀核分裂，如此反应
去，直到铀元素全部分裂为止，反应过程中会释放出巨大的能量。由于两次裂变之间的时间
极短，所以巨大的能量是在瞬间释放出来的。其形成的爆炸力从理论上计算，将是同质量TN
T炸药的2000万倍。
经过这次试验后，科学家们已经证明了研制原子弹的可能性，于是，以费米、西拉德、特勒
为首的科学家开始在各地寻求支持。
1939年8月，流亡美国的西拉德、特勒、费米等科学
家，请爱因斯坦出面，给美国总统罗斯福写信，要求美国务必抢在德国之前制造出原子弹。
罗斯福经过权衡，终于签署了关于试制原子弹的命令。
1942年8月，美国正式制定了研制原子弹的计划，即著名的“曼哈顿计划”，包括费米在内
的一大批优秀科学家都投入到这项工作之中。
首先要通过试验来掌握大规模链式反应的规律。这种试验可是太危险了。要知道，从理论上
来说，1 000克铀核裂变所产生的能量，如同燃烧50万加仑汽油，或者是燃烧2 500吨优质煤
一样多。50万加仑汽油和2 500吨煤不可能在一瞬间燃烧完毕，而1 000克铀裂变却可以在百
分之一秒内完成。在如此短的时间内释放出如此巨大的能量，爆炸的规模是可想而知的。科
学家们将要进行的是一种与死神搏斗的游戏：既要让大规模链式反应进行下去，又要控制
它不发生爆炸。
费米准备试验了。他小心翼翼地在3种材料——铀、石墨、镉中周旋，他要用这3种材料完成
试验：铀能产生裂变反应；石墨能使中子减速变成慢中子，从而引发铀核裂变的链式反应；
镉能大量吸收中子，在链式反应发生后，它的介入能起到控制作用，使反应能发生而又不至
于引起爆炸。考虑到保密、安全等因素，费米把试验装置——原子反应堆放在芝加哥大学一
个废弃运动场的看台下面。
1942年12月2日上午，一切准备就绪，试验开始了。在费米的命令下，助手操纵机械装置把
镉棒慢慢地一根一根从反应堆中抽出来。最后，到下午3时45分，仪表指示出反应堆中的中
子流达到预定强度，这表示铀的裂变能依靠自己放出的中子持续地进行下去。人类终于第一
次实现了可以控制的核反应!
反应堆大约持续生产了半个小时的原子能，然后被停止了。就在这一天，原子弹工程越过了
从实验阶段到生产段的分水岭。
齐心协力“巨人”诞生
不过，费米的试验成功并不意味着原子弹立即就可以制造出来，因为从试验到实际应用之间
还有很多技术和工艺上的问题需要解决。
为了制造原子弹，首先就要有足够的铀235。虽然制造一颗原子弹所需要的铀235不过是几磅
，可是，要获得铀235却是一桩极为艰难的工作。因为纯铀中只有0.7%的铀235，其余都
是不能制造原子弹的铀238，要获得一磅铀235，就得从143磅纯铀中去提炼，而要获得这143
磅纯铀，又得从成千上万吨的铀矿石中去提炼。
这巨大的工作量还不是主要的困难，难是的铀235和铀238的性质太相近了，实在不容易把它
们分离开来。直到1942年，经过众多化学家研究之后，才提出了3种分离的方案：气体扩散
法、电磁分离法和热扩散法。其中，以美国化学家尤里发明的气体扩散法最为优越。
美国原子弹制造委员会赶忙在田纳西州的橡树岭建造起了分离出铀235的克林顿工厂。这座
工厂之大，是一般人难以想象的。这座工厂中代号为“K-25”的气体扩散分离厂实际上是世
界上最大的一部机器，其U字形的主要建筑像3层楼一样高，长达2 000米，宽1 000米，内部
全是接
连不断的管子、导线和控制仪器。这部机器每天所消耗的冷却水量就相当于整个华盛顿城的
用水量，而每天的耗电量几乎同纽约市的用电量一样!
当然，通过复杂的程序生产出来的铀235，其数量非常少。即使是这样巨大的工厂，每天生
产出来的铀235还不到100克。
但是，为了制造原子弹，美国政府不惜成本，于是，他们很快地又在橡树岭建造了三座生产
钚239的大工厂。
到1945年的6月底，这些巨大的原子弹制造工厂共生产了20千克铀235和60千克钚239，为制
造原子弹奠定了基础。
接下来，就是原子弹的最后组装了。这是一项非常复杂而危险的工作，首先必须考虑弹中
装填核炸药的质量，因为连锁反应只有在核炸药达到一定质量时才能发生。这个质量也就是
人们通常讲的临界质量。在原子弹中的核炸药要分成几个小块装填，每小块都小于临界质量
。爆炸时，先将普通炸药引爆，借炸药的爆炸力在一瞬间把这些小块推挤到一起，使总质量
超过临界质量，便可在千分之一秒内发生不受控制的核裂变连锁反应——核爆炸。科学家们
还必须考虑原子弹中各小块核炸药之间的距离和分隔方式，考虑弹中填入的常规炸药的量，
考虑常规炸药的引发方式……
这些具体的技术问题，在众多的工程师、冶金学家、化学家、数学家、物理学家的全力协作
下一一解决了。
1945年7月初，一个钢铁巨物发着冷冷的光芒，静静地卧在洛斯—阿拉莫斯基地的大仓库里
——第一颗原子弹终于装配好了。
威力惊人喜忧参半
美国人在1945年制成的原子弹共3颗，“瘦子”试爆了，还有两颗——“小男孩”与“胖子
”。它俩的引发机制不同，属于不同类型的原子弹。
“小男孩”是所谓“枪式”原子弹。它有一个炮筒式的装置，将两块半球形的小于临界体积
的裂变物质分开一定距离放置，中子源位于它们中间。在核装药的球面外是炸药、传爆药和
雷管。再将雷管与起爆控制器相连接。
起爆时，起爆控制器先起爆雷管，接着传爆药、炸药发生爆炸。这时两个半球形裂变物质在
炸药的轰击下迅速压合在一起，达到了超临界状态。此同，中子源放出大量的中子，使
链式反应迅速进行，就形成了原子弹爆炸。
“胖子”则是“内聚式”原子弹。它将烈性炸药制成球形，并把小于临界体积的核炸药
成小球，置于炸药球中。爆炸时通过电雷管同时点火，使炸药球各点同时起爆，形成一个向
中心收聚的球面形状的压力波，将核炸药小球迅速猛烈地压紧，使其达到超临界体积，从而
实现链式反应，引起核爆炸。
“小男孩”内装铀235，爆炸威力相当于12 500吨 TNT 炸药；“胖子”内装钚239，爆炸威
力相当于22 000吨TNT炸药。
现代原子弹是综合了这两种原子弹的特点而设计制成的，它采用枪式和内聚式相结合的结构
，从而使核炸药的利用率提高到80%左右。只是，世人无从领略现代原子弹的威风，到目前
为止，投入实战的原子弹只有“小男孩”和“胖子”。
1945年8月6日上午8时15分17秒，美国一架B-29型超级轰炸机“埃诺拉·盖伊”号将“小男
孩”投向广岛市。依照预定的计划，它在城市上空1 850英尺处爆炸。
一道耀眼的闪光，胜过1 000个太阳，接着，是一个巨大的火球和冲击波，爆炸中心方圆5英
里内，一切皆被夷为平地，广岛市荡然无存。一团奇怪的蘑菇云冉冉升起，在城市的废墟上
空50 000英尺处，面目狰狞，令人恐怖。
日本人还未回过神来，8月9日上午11点2分，第二颗原子弹“胖子”又在日本长崎市上空爆
炸，玉石俱焚。
日本人无法接受这样凶狠的、毁灭性的打击。8月15日，日本天皇宣布向盟国无条件投降，
在原子弹的强大威力下俯首认输了。人类历史上第二次世界大战结束了。
原子弹就这样在一个疯狂的时代，以疯狂的姿态来到了人间，并开始了超级大国之间长达半
个世纪之久的核军备竞赛，对人类的和平构成了巨大的威助。对此，全世界爱好和平的人们
早已取得共识，与超级大国为争夺世界霸权的核竞赛展开了坚决的斗争，并取得了重大进展
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