纳粹德国科学家曾领先奥本海默，他们为何没造出原子弹？

科学外史（22）

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最近影片《奥本海默》上映和传记《奥本海默传》（中信出版集团）出版，让有关原子弹的历史又进入了公众视野。关于原子弹，通常人们注意的都是以美国曼哈顿工程为标志的历史线（苏联、英国的原子弹都和这条线有关），因为它取得了成功，也确实影响了历史。但还有另一条历史线，却很少有人注意，在宏观尺度的第三帝国历史叙述中也经常被忽略——其实纳粹德国和效忠第三帝国的物理学家，在通向原子弹的道路上曾经只差一步之遥。

链式反应“临界质量”之谜

原子弹是一个可以用来考察科学与技术关系的奇妙个案。如果说卢瑟福的原子模型理论是科学（1913），威尔斯小说《获得解放的世界》中的放射性炸弹是幻想（1914），那么怎样造出一颗可以用于实战的原子弹就是技术——需要解决一系列的技术难题。这些难题中最致命的一个，就是所谓“临界质量”问题，即至少需要多少放射性原料铀233（或铀235、钚239）才能引发链式反应形成爆炸。

在1940年之前，普遍的看法是需要几千公斤量级，而铀或钚不存在浓缩的天然形态，只能靠人工制备——这是一个缓慢的过程，在当时制备几千公斤浓缩铀或钚是难以想象的。所以卢瑟福直到去世（1937）还认为原子弹是“痴人说梦”，另一个对原子理论有重要贡献的物理学家玻尔，直到1939年仍坚信“核裂变炸弹是行不通的”。

在曼哈顿工程历史线上，“临界质量”问题是由流亡到英国的奥地利物理学家弗里希和德国人派尔斯在1940年3月解决的，他们通过计算发现：引发铀裂变链式反应的临界值只要11磅左右。两人立刻向英国高层汇报，因为他们担心纳粹德国的物理学家很快也会发现这个秘密。后来英国将这个秘密分享给了美国。

德国的原子弹之路其实比美国起步更早，1938年德国物理学家哈恩和斯特拉斯曼就完成了铀核的裂变，并于1939年1月发表了报告这一实验的论文。1939年9月16日德国陆军军械局召开的会议被视为德国核武器研究（称为“铀项目”）启动的标志。

和后来美国曼哈顿工程的“原子弹之父”奥本海默相比，德国“铀项目”的阵容要豪华得多，领衔的是物理学家沃尔纳·海森堡，他是1932年诺贝尔物理学奖得主，在国际物理学界的地位和声望都碾压奥本海默。影片《奥本海默》中，曼哈顿工程军方负责人格罗夫斯将军揶揄奥本海默说：诺贝尔奖没得到吧？实有所本——奥本海默至死没得到诺贝尔奖。

虽然在追逐原子弹的竞赛中，海森堡最终输给了奥本海默，但从已发现的史料来看，弗里希和派尔斯所担心的事情很可能真的发生了——海森堡和德国物理学家可能也解决了“临界质量”问题。一个重要证据是，在1942年春的一次德国高层会议中，空军元帅米尔希问“能够摧毁一座大城市的炸弹到底有多大”时，海森堡当场用手势比划着说：“也就和菠萝差不多！”这就是著名的“菠萝比喻”，表明海森堡清楚地知道引发核爆炸并不需要几千公斤的浓缩铀或钚。

纳粹德国核试验之谜

由于德国的核武器研究走在当时的世界最前列，所以反而无法像1942年启动的曼哈顿工程那样力量集中，目标明确。从1939年开始，纳粹德国先后出现了三个秘密研究核武器的摊子，其中最大、最“正统”的就是海森堡领衔的那一摊，海森堡得到的资源最丰富。但他们的目标似乎也不是高度集中在原子弹这一点，而是摇摆于原子弹、氢弹、战术核武器之间。

由于曼哈顿工程的成功，现在人们往往认为必须先搞原子弹再搞氢弹，现实中的情形也确实如此。但当年走在最前面的人，没有追赶对象，难免在岔路口犹豫不决。影片《奥本海默》中，后来美国的“氢弹之父”爱德华·泰勒，一直嚷嚷着要搞氢弹，被奥本海默断然拒绝。奥本海默目标极为明确——就是要赶在纳粹德国之前造出原子弹。这在客观上形成了某种“后发优势”。

纳粹德国从1939年开始就几乎和整个欧洲处在战争状态中，后来更要面对苏联和美国两强，可用资源难免紧缺，这必然对德国的核武器研究产生不利影响。到1942年，美国启动了曼哈顿工程，希特勒却下令“禁止进行一切不能在战争期间为军事提供服务的科学研究工作”，并特别指出不得批准任何“不能保证6周内投放前线”的新式武器设计方案，这说明他对海森堡领导的核武器研究已感失望。

在海森堡这一摊“失宠”之后，还有德国科学家库尔特·迪布纳领导的核武器研究团队，依托帝国邮政部提供的少数资源，继续在制造原子弹的道路上前行。令人惊奇的是，这个一直被边缘化的研究摊子，居然在第三帝国覆亡的前夕，在被占领区和德国本土进行了三次核爆炸试验。

其中最重要的一次核试验是1945年3月3日在德国本土图林根地区进行的。由于战败时德国方面大量销毁档案文件，关于德国核试验只留下了一些目击者回忆之类的间接证据。从这些证据看，图林根核试验的爆炸当量相当小，可能仅处在战术核武器级别，但还是造成了相当的人员伤亡。而在时间上，它比曼哈顿工程在美国新墨西哥州的试爆（1945年7月16日）早了4个月。

现存文件表明，德国人当时还为核试验摄制了一部纪录片，这部纪录片后来被苏联红军缴获，但成为机密材料，许多关注此事的西方学者多年来四处搜寻也终未一见。有趣的是，根据俄罗斯现存档案记载，这部纪录片曾于1949年7月11日向刘少奇率领的中国代表团播放过，当时苏联方面将纪录片说成是苏联核试验的记录，但事实上苏联要到同年8月29日才进行首次核爆试验。

海森堡忠诚之谜

回顾纳粹德国和美国的原子弹竞赛，海森堡学术比奥本海默强，起步比奥本海默早，最后不仅输给了美国，取得的成果甚至还不如迪布纳的那一摊冷灶，这不能不使人怀疑海森堡对纳粹德国的忠诚——海森堡是不能也？抑不为也？

1945年夏天，盟军将海森堡等十名效忠纳粹德国的物理学家在英国剑桥附近的“农庄馆”庄园软禁了半年，并全程窃听他们的一切谈话。此时他们效忠的第三帝国已经灰飞烟灭，他们之间不乏“痛定思痛”的反思和争吵，有一天奥托·哈恩质问海森堡：“为什么你总坚持说只要拥有50公斤铀235就能做成某些事情，而现在又说必须要有2000公斤才行？”海森堡在之后的几天内“计算”出了正确的“临界质量”值——但是根据多种历史文献，海森堡以前在多种场合使用过他的“菠萝比喻”，表明他早就预估了正确的“临界质量”值，那么海森堡是在掩盖什么吗？

二战之后，海森堡虽因领衔纳粹德国核武器研究而遭非议，却也没有受到惩罚，仍能在荣誉中寿终正寝。也许正是因为他最终没有为纳粹德国造出原子弹（有不少人相信他是故意的），才使“自由世界”原谅了他。而要是他在纳粹德国崩溃之前造出了原子弹并改变了历史，那恐怕就是菲利普·迪克的科幻名著《高堡奇人》中的历史，“自由世界”也将没有资格原谅或不原谅他了。