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我们忽视的著名物理学家6
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吴健雄参与“曼哈顿计划”的故事，应该从1936年她由中国乘船越洋，到美国 进入加州大学柏克莱分校念书说起。 吴健雄初抵柏克莱之时，正是物理科学在原子核研究方面大放异彩的年代。早 几年的几项科学大发展，使得原子核物理成为当时最具挑战的前沿科学领域。 1939年1月16日，麦特勒和费许讨论原子核分裂的文章，正式出现在英国《自然》 杂志上，原子核分裂于是也成了举世震惊的公开秘密。 原子核分裂一经发现，举世的科学家纷纷投身进行这项研究；吴健雄和塞格瑞 也是在这个时候，开始利用柏克莱的回旋加速器，进行中子撞击铀原子核，并分析 其产出物的实验。他们的实验由1939年做到1941年，得出许多重要的结果，实验起 初虽然多是塞格瑞的想法，但是后来的许多工作却是吴健雄独力完成。 在那段时间中，吴健雄自己独立地在铀原子核分裂产物碘中，观察并且确定出 两种放射性惰性气体氙的半衰期、放射数量和同位素数量。吴健雄的工作使得由东 岸回来的塞格瑞大为激赏，认为她已经是可以独立做出一流工作的杰出实验物理学 家。 吴健雄在实验得到结果后，也立即写了一篇报告，列了塞格瑞和她的名字准备 在物理期刊上发表。塞格瑞看到那篇论文，删去了自己的名字；后来这篇文章便以 吴健雄一个人的名字，刊登在美国最有地位的《物理评论》之上。 1939年初始，几位在美国的大物理学家，对于核子分裂的知识，应不应该像一 般科学知识一样公开的流通交换，有着不同的意见。像匈牙利裔的犬科学家齐拉 （L．Szilard），就坚持主张核子分裂的知识应该保密；费米由于从计算中认为， 核子分裂产生足够中子而引发连锁反应，几乎是不可能的，因此原本反对保密。 他们的这些争论，都被4月22日刊登在英国《自然》杂志上的朱立奥和艾琳·居 里的一封信给统一了。朱立奥和艾琳·居里两人证实每一个核分裂，平均可以产生 三个半中子，这也就是说，核分裂的连锁反应是可能的。 由于第二次世界大战的欧陆战局日渐吃紧，占据优势的德国对于最早在柏林发 现的核分裂反应，也表现出不寻常的兴趣，因此这个时期中，在美国进行原子核分 裂的科学家，都心照不宣地将一些最敏感的实验结果保密。像吴健雄和塞格瑞做出 来的，关于铀原子核分裂出产物的实验结果，虽然1940年间也在两篇论文中发表， 但是其中一些有关分裂连锁反应，也就是和制造原子弹最密切相关的知识，则是等 到1945年第二次世界大战后，才在另一篇论文中发表。 那时候在柏克莱的物理系，理论方面以奥本海默为其翘首，聚集了一批当时最 聪明的科学头脑，这些科学精英不但是后来美国成功制造出原子弹的生力军，也是 造就战后美国科学的精英。 这些科学英才在每个礼拜一晚上，都会聚在莱孔特馆底层的图书馆，进行一次 讨论会；这些讨论会有时是奥本海默报告他的新理论，有时则由一个年轻科学家报 告他的实验结果。 有一天，在柏克莱的物理学家想听听原子核分裂的新发展，奥本海默知道吴健 雄在这方面很有认识，便请她来讲，吴健雄先讲了一个小时关于原子核分裂的纯物 理，然后她提到连锁反应的可能。接着她说“现在我必须停下来，我不能再讲了”。 这时吴健雄看到在座上听讲的劳伦斯哈哈大笑，还回头看看坐在后面的奥本海默， 奥本海默也笑起来，因为他们知道吴健雄的意思。虽然吴健雄的演讲没有说出下文， 但是她的实验工作却并没有停止。 对于当时方始起步的原子核分裂发展，吴健雄不但因为自己做了许多研究而有 深刻认识，她还把当时许多新发展综合整理，因此她的演讲相当深刻精彩，后来有 人要塞格瑞去演讲核分裂时，他都得向吴健雄借演讲资料去用。奥本海默对于吴健 雄在核分裂方面的深刻知识，也十分清楚，每次开会讨论核分裂及原子弹相关问题 时，他总是会说：“去叫吴小姐来参加，她知道所有关于中子吸收截面的知识。” 由于当时吴健雄在柏克莱的研究有相当杰出的成就，因此在中国已经有了她是 东方居里夫人的说法。1941年4月26日，柏克莱所在地奥克兰郡的《奥克兰论坛报》 刊出一篇报道，标题是“娇小中国女生在原子撞击研究上出类拔萃”，标题下刊登 了一张相当大的照片。照片中的吴健雄明眸皓齿，聪慧秀丽的脸上，透出自信坚定 的神情，相当迷人。 这篇发自柏克莱的报道中说：在一个进行原子撞击科学研究的实验室中，一位 娇小的中国女孩，和美国一些最高水准的科学家并肩工作。 这位年轻的女性，就是新近加入成为加州大学物理研究所成员的吴健雄。吴小 姐，或者更恰当地称呼她吴健雄博士，外表看起来会以为她或许是一位女演员，一 位艺术家，或者是一位追寻西方文化的富家女。 在陌生人面前，她显得害羞而沉默。但是在物理学家和研究生面前，她却是自 信而机敏的。 接着报道说到有一天她在物理学家面前，讲述原子核分裂的新近发展；文章中 说吴健雄在黑板上由后往前倒着写出一个物理公式，令大家印象深刻。 那时候，同盟国的科学家虽然已经在讨论原子弹的可能，但是还没有正式开始 进行制造的工作。后来由于同盟国在战事中一再失利，德国又开始禁止由他们占领 捷克铀矿区的铀矿出口，使得同盟国意识到，德国可能已经在认真进行原子弹计划。 不久，一位德国科学家傅吉（Siegfried Flugge）出人意料地在德文科学期刊 上，公开发表了一些德国核分裂研究的新近成果。这位科学家本来是故意突破当时 德国尚未完全开始的信息封锁，让同盟国得知德国研究近况，但是同盟国科学家反 倒因而误认，如果德国能够发布这么多资料，那么他们真正的发展情况，恐怕还要 更加先进，这就更加促使美国原子弹计划开始酝酿产生。 匈裔科学家齐拉于是决定采取一些行动。首先他认为要能控制比属刚果的铀矿， 于是请求和比利时皇家熟识的爱因斯坦帮忙，爱因斯坦欣然同意。接着他和银行家 沙克斯（A．Sachs）共同具名拟就一信，准备敦促罗斯福总统在美国进行原子弹计 划，为了增加这封信的分量，他们也要求爱因斯坦共同具名，爱因斯坦同意了。这 一封有爱因斯坦共同具名的信函，确实是促成原子弹计划的一个关健因素，而这件 事到战后曾引起爱因斯坦相当的后悔。 1942年6月，美国的原子弹计划正式开始，由于计划总部开始设在纽约市曼哈顿 区，因此就叫做“曼哈顿工程区域计划”。首先计划是由马歇尔将军（General G. Marshall）担任主持人，但是不久便由顾伏将军（General L.R.Groves）负责其事， 而后来这个计划的科学主持人，便是奥本海默。 这个时候，吴健雄和袁家骝刚于5月底在洛杉矶帕沙迪纳结婚。他们在加州度完 短暂蜜月后，袁家骝应聘加入RCA公司战时的雷达发展工作，吴健雄也一同到美国东 岸，应聘在波士顿附近专收女生，相当有名的史密斯学院担任助理教授。 吴健雄在史密斯学院教了一年书。1943年，她转到普林斯顿大学担任讲师，给 一些参与国防计划的军官讲授物理学。1944年3月开始，吴健雄进入哥伦比亚大学任 资深科学家，并且获特殊的保密许可，以一个外国人身份，参加当时美国最机密的、 制造原子弹的“曼哈顿计划”。 1944年美国原子弹计划已进入相当成熟的阶段，科学家对于这样一种威力惊人 的炸弹，已有了肯定的认识。那时比较关键的问题，一是如何浓缩铀元素，并使其 达到临界质量，另外则是有效引爆的技术问题。吴健雄在哥伦比亚大学参与的工作， 就是浓缩铀的制造，不过她的工作主要是在发展十分灵敏的γ射线探测器。 “曼哈顿计划”那时的重心，是在新墨西哥州一个小城圣塔菲外不远的洛斯阿 洛摩斯实验室，顾伏将军和奥本海默都在那里坐镇主持。洛斯阿洛摩斯实验室主要 是进行原子弹本体的计算、模拟和制造引爆技术发展。 另外在芝加哥新成立的冶金实验室，由当时已得诺贝尔奖的费米和匈裔科学家 齐拉和威格勒（E．Wi）几位顶尖科学家，领着许多当时最聪明的年轻物理学家，建 立起一个原子反应堆。反应堆一方面用来实验可以控制的核分裂连锁反应，这是和 平用途的着眼；另一方面则是生产可用作原子弹原料的一种新的可分裂元素钚(Plu tonium)。 |
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