历史未解之谜：德国二战中有没有造出原子弹

在科学史也是战争史上有一个谜案，那就是二战时期德国有没有造出原子弹。在1945年8月6日，和8月9日，美国在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹，当时原子弹所产生的亮光超过一千个太阳亮度。此后日本不得不宣布无条件投降。美国人的原子弹工程是在曼哈顿实施的，因此也叫曼哈顿计划，整个计划从1942年开始，到试爆成功只用了短短3年时间。

而德国呢？在 1939年就开始了原子弹计划，可以说比美国提前3年，他们组织一个以海森堡为核心团队的科学团队，有100多位科学家参与了该计划，计划的名称铀俱乐部。当时德国真可谓人才济济，全世界最好的物理学家差不多有一半在德国，他们的物理学水平远超其他国家。

这个队伍有多豪华呢，我们举例来说。核裂变谁发现的呢？奥托. 哈恩 (Otto Hahn) ，和他的助手弗里兹. 斯特拉斯曼 (FritzStrassmann) ，在1944年获得诺贝尔原子弹理论基础奖项，是量子力学最早的先驱之一。还有普朗克、发现X射线的伦琴，以及劳厄 (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 α 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)……

至少在1933年之前，物理学研究世界中心就是在德国，二战开始不久德国就占领了波兰、丹麦以及法国，那些物理学家大都没有逃出去。原料其实也不缺，德国当时占领了捷克斯洛伐克当时全世界最大的铀矿，占据了这么多优势，难道是希特勒不懂吗？虽然希特勒是搞艺术出身的，但是他当时对于原子弹还是非常支持的，派自己的党卫军头子希姆莱亲自负责。

在如此天时地利情况下德国为什么没有造出原子弹呢？在二战结束以后，海森堡作为战犯被关押在了英国，他回到德国以后，在公开场合是这样说的，他认为原子弹会引发巨大的道德争论，出于对德国的热爱，但不是纳粹的热爱，因此他们选择了消极怠工，并夸大制造原子弹的难度，使计划一拖再拖，因此德国没能够制造出原子弹。

言外之意，如果他一门心思去搞原子弹，德国是能够做出来的。这事到底是如海森堡所说还是他有意隐瞒，在科学史上还有个专业名词叫：海森堡之谜，有很多学术论文以及科普巨著乃至文艺作品都在试图解开这个谜底。尤其是以海森堡1941年前往丹麦首都哥本哈根与他导师会面为蓝本的话剧最为出名，还有一本《比一千个太阳还亮原子科学家的故事》，这本书里作者对海森堡做了个种辩护，并把海森堡设定成为一个有正义感的科学家。但是在科学界并不买账，尤其历史学家马克沃克，他被认为是铀俱乐部的权威学者，他认为德国这些物理学家了解核武器的原理及作用，没有能够造出原子弹是因为经济原因，这也是我们很多人接受的观点。

但是《环球》杂志在2017年8月份一篇长文质疑了经济原因的观点，该文的作者是物理学家曼弗雷德.波普，他于1991年到2006年间担任卡尔斯鲁厄研究中心董事长，也就是说他有机会接受到这些科学材料，也有能力分析这些科学材料。他是如何分析其中的问题呢？

我们首先介绍下原子弹原理：第一，需要用快中子撞击铀-235或者钚-235的原子核；第二，临界质量的计算，以及发生链式反应所需要的最小裂变材料的质量。其实临界质量的计算是原子弹开发中最简单任务之一，知道临界质量还远远不够，距离造出原子弹还很远。

最主要的原因是获取核裂变成本非常高，另一方面是让原子弹大部分物质发生裂变，比我们想象中要困难。

我们首先普及下原子弹物理学原理，其核心思想来自爱因斯坦的E=MC，在核反应中，原子核在裂变过程中会释放巨大能量。铀-235和钚-239此类重原子核在中子撞击后，会裂变成两个中等质量的核，同时释放出2-3个中子以及200兆电子伏特能量。在裂变过程中虽然一些中子消耗了，但是有新的重核产生裂变反应，只要新的裂变反应所产生的中子大于消耗的数量，裂变就可以继续。

核裂变材料最重要的是第92号铀有两种同位素，最重要的是铀-238，它有92个质子和146个中子组成，加起来刚好是238，因此也叫铀-238，铀还有一个同位素铀-235，它比铀-238多出3个中子，能产生核聚变的就是这种铀-235，但是这种铀-235含量非常低，只占铀矿的0.7%，所以要造出原子弹必须对铀-235进行浓缩，通常要提纯到93%。

铀-235在核裂变的时候会释放出中子，但是这些中子有些动能比较大，有些则比较小，那些超过光速5%的中子称为快中子，他们是引发原子弹链式反应的子弹，每一个铀原子裂变的时候会释放2-5个快中子，每个快中子又去撞击其他的原子，如果可裂变材料体积超过一个临界大小，使得中子在废除材料之前撞上另一个铀原子的话，那么就是链式反应了，因此这个最小体积也被成为临界质量。

这个过程中中子的速度越慢，就越容易撞上其他原子，这就像你过马路，速度越慢，被撞上的几率也就越高。因此在核反应中，为了控制中子的速度，会用到减速剂，通常是用重水，与周围环境达到热平衡并减速的中子，我们称之为热中子。一部分被铀-238所捕获，进而产生新的元素钚，它比铀-235更容易裂变，而且只需要更低的临界质量，而且这个钚反应堆中的生产成本也不是很高。

原子弹和反应堆不同，它不能含有减速剂，每一个原子弹爆炸的时候瞬间能达到几百万的高温，核反应堆的温度能达到3000C°，整个反应堆会变成气态，并且开始膨胀，膨胀之后密度降低，链式反应便会终止。所以这个过程必须在原子分散之前完成，因此只有很少一部分材料发生裂变，一微秒内不到1%发生裂变。

波普认为，研究物理学历史的人，必须懂得物理学知识，但是涉及铀俱乐部的文章都不是物理学家写的，也就是说他们给希特勒描绘核物理相关内容都是都犯有常识性错误。

1947年荷兰出生的物理学家萨缪尔.高斯密特出版了一本关于铀俱乐部的书，这本书的价值在于他曾经是美国特种部队阿尔索斯行动的负责人，这个部队曾经在占领德国时候，收缴了大量的核物理相关材料，直到70年代，这些材料才归还德国。

这本书对于德国为什么没有造出原子弹的原因，除了经济因素外还有一些其他因素。

书中记载德国科学家计算出了了钚的临界质量，也做了小型的核武器测试，但是都没有成功。

其中重要的元素钚，相对于铀-235，它更容易发生裂变，但是德国没有收集这种元素的回旋加速器的装置，这个装置在上个世纪二三十年代，很多国家都有制造过，但是德国直到战败，都没有这样的装置，但是被德国占领的丹麦，以及法国的首都都有这种回旋加速器。可能是因为对这种新元素钚，不了解，德国最终都没有用这个装置。

海森堡在1939年写的第一份核能稿件描述：涉及原子弹需要浓缩的铀-235，不仅需要紧凑的反应堆，而且生产这种高纯度的铀-235是一项开支非常大的工程，而且他认为这种核炸弹比一般炸弹威力大不了多少。

海森堡报告中确实计算出了铀-235浓度必须接近75%，这个是正确的。但是他还介绍需要大量的减速剂，这个是错误的。他们当时认为核武器和反应堆有相同的工作原理，而且还需要相同的形式，这显然错误的。

铀俱乐部一些重要成员在二战后，被关押在英国，在长达6个月的时间里，在这所房子里的谈话都被秘密的记录下来，美国科学家对于德国科学家谈论问题感到惊讶，海森堡承认他临界质量计算出现了严重错误，当时他计算所需要的核材料达到13吨，很多科学家后来看了海森堡的计算，认为他犯了典型的初学者的错误，因此驳斥了海森堡的谎言。

人们也喜欢一个永远破不了的悬案，人们更喜欢一个谜一样的海森堡，当然人们也喜欢这个世界，还是英雄多一点好坏人少一点好，但是啊，说实话，对于科学来说，人类的感情真的是多余的。当我们要去探究真相的时候，最好呢，暂时把感情放到一边，只有这样，我们才能发现真相。海森堡也是个德国人，他有权利选择不多，我们知道真相，却毁掉一个德国英雄，但是作为科学家的精神，我们应该追求事物的本质。