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美国神盾局:05.核保护伞

美国神盾局:05.核保护伞 来自科学史评话 22:20

美国国防部高级预研局成立了。首任局长是约克,他本来是利弗莫尔实验室的主管,也是劳伦斯和泰勒的学生。他的办公室当时是设在美国国防部所在地五角大楼的,他的办公室的墙上挂了两个相框,一张相框里边是月球的大照片,另一个相框暂时空着,这是留给月球背面照片的位置。刚上任没多久,凳子还没坐热呢。他就接到通知,要参加总统艾森豪威尔召集的会议,会议的地点是在加勒比海的波多黎各。

波多黎各的位置

波多黎各岛本来是西班牙的殖民地的,后来在美西战争之中被美国人占领。就在波多黎各的西北角有个雷米空军基地,这次会议就是在这里召开的。总统的一大群科学顾问全都去了,也包括约克。总统关注的问题是停止核试验是否有利于国家安全,如果真的有利于国家安全,能不能贯彻执行?是不是有可行性?苏联在1958年3月份宣布暂停核试验。底下写了一行小字,美国不停,我们就不停,这等于白说。但是不管怎么说,美国人在舆论上被将了一军。国际社会对核军备竞赛是非常反感的。美国总统不得不做出回应,因此才有这次大讨论。

伊西多·拉比

总统科学顾问团的领袖是拉比,拉比是一位著名的科学家,他是核磁共振的发现者,1944年诺贝尔奖得主。他对总统说,禁止核试验有利于美国的国家安全。他的同事汉斯·贝特曾经做过计算。苏联的核弹是有缺陷的,容易提前起爆。假如现在停止核试验,苏联核弹的缺陷也就得不到改正的机会了。这反而有利于国家安全。就好比一个成年人和一个孩子约定,咱俩都别长了,就这么高吧,孩子肯定是吃亏啊。

汉斯·贝特

汉斯·贝特也不是一般人,他出生在斯特拉斯堡,因为逃避纳粹迫害来到美国,参加了曼哈顿工程和后来的氢弹工程。他后来因为在恒星核融合方面的成就,获得了1967年的诺贝尔奖。当时是1958年,他还没获奖呢。恒星和融合和氢弹是有千丝万缕联系的。伽莫夫主导的宇宙大爆炸的研究也有贝特的份儿,他是纯属打酱油,帮助伽莫夫他们审稿。伽莫夫就是为了凑足3个人,写论文署名alpha、beta、gamma,把杂志编辑吓了一跳。这算是玩儿了一把行为艺术。

咱们扯远了,扯回来。在总统顾问班子的连续两轮投票之中,其他人都投了赞成票,除了约克,他表示弃权。约克本人进退两难。因为不管是劳伦斯也好,还是泰勒也好,他们对约克都有知遇之恩。他们都是支持核军备竞赛的。而且如果停止核试验的话,利弗莫尔实验室等等一大堆的实验室日子肯定不好过。必定会削减预算,裁减人员,很多人可能要丢饭碗。约克不能不考虑部门利益,他是利弗莫尔实验室出来的嘛。

第二天讨论之后,约克变主意了,他决定支持总统停止核试验的意见。他的行为彻底把泰勒和劳伦斯给激怒了。你怎么能胳膊肘朝外拐呢?约克就好比猪八戒照镜子——里外不是人。那也没辙啊,这不是约克一个人能扭转的,最近总统顾问班子大换血,支持禁止核试验的占了上风,泰勒他们以及原子能委员会落了下风。

劳伦斯华为他的184英寸加速器

总统雷厉风行,过了两个礼拜,他就和苏联方面接触,双方决定在日内瓦召开专家级会议,确定停止核试验的实施办法。这可不能靠口头承诺,大家必须实现互相监督。谁也不许偷着搞核试验。专家团的首席专家就是劳伦斯。总统特地派了一个主战派去谈,他明白,劳伦斯这种主战派一定是一丝一毫都不会放过苏联人的。对方想要偷奸耍滑,门儿都没有。

VELA S 监视卫星

高级计划局的任务随之而来,那就是研发监视对方核试验的技术,工程代号叫“维拉”。下面划分了3个子项目,VELA H、VELA S和VELA U。VELA S是用卫星监视地面,看看有没有核试验的迹象。VELA U是检测地震信号,建立庞大的地震台网。核试验是会引起地皮震动的。VELA H则是一种监控太空核试验的技术。在当时来讲这都是绝密项目。

仅有这些是不够的,约克构想了一个补充计划。那就是为美国设立一个能够挡住核导弹的防护罩。这科幻味儿就上来了,这要多大一个防护罩啊。其实这个想法来自于约克的一个手下。他叫克里斯托菲洛斯,这个人也有一点传奇色彩。这个人出生在美国波士顿,但是童年时代是在老家希腊度过的,后来他考上了希腊国家技术大学,1938年,他进入了一家电梯厂当工程师。大家也都知道1938年不是什么好日子,很快世界大战就打起来了。德国人入侵了希腊,电梯厂被德国人霸占了。德国老板把这家电梯厂改成了一家卡车修理厂。他的德国老板留下了一大堆德文版的物理书籍。克里斯托菲洛斯非常好学,他努力学习德语。终于把这些物理书和技术杂志全都看懂了。原来这些书上讲的是有关回旋加速器的知识。

没人能说清楚他在二战期间到底干了些什么。但是就在那几年之间,他从一个电梯工程师变成了最具独创精神的科学家之一。战后的1948年,他给位于伯克利的加州大学放射性实验室写信。阐述了自己有关加速器的构象。因为遣词造句太不正规,内容也写的非常晦涩。所以大家都读不懂。好不容易利弗莫尔实验室的科学家看懂了他的信,原来他描述的一种同步加速器。在当时,美国人和苏联人已经分别搞出了自己的同步加速器。克里斯托菲洛斯晚了一步。

正因为克里斯托菲洛斯晚了一步,他的来信没有得到重视。人家认为他一定是看到了美国和苏联人发表的论文,不相信他是独创。这事儿一搁就是两年。他又给利弗莫尔国家实验室写了一封信,声称他发明了一种新的粒子加速器。这封信又被人扔到一边儿去了。再过两年,有两位布鲁克海文国家实验室科学家发明了一种新型粒子加速器,可以把粒子加速到10亿电子伏特的能量。克里斯托菲洛斯那时候正好在美国。他看到论文以后,写信要求确认自己的知识产权。大家从利弗莫尔实验室把他两年前写的信翻出来。果然,他的构想跟最新的粒子加速器是不谋而合的,他抢在了别人前面。

克里斯托菲洛斯一下就出了名。一个希腊的电梯工程师居然设计出了最新式的粒子加速器,这种事当然是特大新闻。人才难得啊,于是他就被布鲁克海文国家实验室聘用了。在布鲁克海文国家实验室。他亲眼看着自己设计的粒子加速器被造出来。但是他对此已经索然无味,没了兴趣。是约克把他从布鲁克海文国家实验室给挖到了高级研究计划局。

克里斯托菲洛斯的设想其实就是人为制造一个范艾伦辐射带

克里斯托菲洛斯做了一个大胆的设想,假如在大气层上方爆炸一大堆氢弹。会在大气层的上方制造出无数的高能粒子。这些粒子都是带电的。在地球的磁场之中,它们可以形成一朵云,笼罩在头上。当苏联的核导弹打向美国,穿过这层高能粒子云的时候,电子元件就会被损坏坏,甚至可能烧毁核弹。这就等于是在自己的头顶张开了一张核保护伞,可以防御住了苏联的导弹袭击。现在的关键问题就是能不能在头顶上形成一朵持续的,面积够大的高能粒子云。

1958年的7月14号,一大群科学家来到了美国国家战争学院。他们是来这里做一项高级研究,代号137号工程。是高级研究计划局的头号项目。他们的目标就是要找到没有受到重视的国家安全问题。包括潜艇战,气球战,生物武器,化学品探测以及激光武器。最有意思的话题就是那一朵高能粒子云,它被称为克里斯托菲洛斯效应。

约翰·惠勒

领头的科学家就是我们的老熟人约翰·惠勒(基普·索恩和费曼的老师),手下还有两位未来的诺贝尔奖得主尤金·维格纳和瓦尔·菲奇。这个团队有5个来自普林斯顿大学,4个来自加州大学伯克利分校,3个来自伊利诺伊大学,斯坦福、芝加哥、加州理工各1位。还有4名科学家来自洛斯阿拉莫斯、利弗莫尔、橡树岭和桑迪亚核物理实验室。另外两名科学家来自国防工业部门,一个人来自通用,一个来自杜邦化学品公司。可以说是产学研都齐了。这都是牛人之中的牛人啊!

科学家进行了热烈的讨论。他们自己也觉得压力山大,因为他们居然找出了68个漏洞。所以他们觉得国家是处在极度危险之中的。既然国家处于极度危险之中,那么不妨死马当活马医。什么想法都可以先是拿出去试试。他们觉得克里斯托菲洛斯这个想法值得尝试一下,但是需要找个地方做实验。

这是一个十三不靠的海域

找哪里做实验呢?它们找到了一片空旷的海域,就在南大西洋。大约是在南美洲最南端和非洲最南端之间,再往南就是南极洲了。这个地方几乎没有什么繁忙的航线,离大陆也很远。更重要的是这里是南大西洋磁力异常区,这片区域的地球磁场比别处都要弱很多,宇宙之中的带电粒子就可以比较靠近地球。磁场是地球强大的保护层,任何带电的高能粒子在进入地球磁场以后,都会发生偏转。这里是磁场保护作用比较弱的地区,也是范艾仑辐射带最高度最低的地区,刚好可以做克里斯托菲洛斯效应的实验。

这次行动的代号叫“阿尔戈斯”。美国人计划向太空发射三颗核导弹,看看能不能在太空制造一个高能粒子云。军方参与这次行动的人员共有4500名军人,几百名科学家和工程师。21架固定翼飞机,8架直升机,3艘驱逐舰,1支油料保障船队。1艘航母和1艘水上飞机勤务支援船。还有几十颗洛克希德公司的X17A导弹。

洛克希德公司的X17A导弹发射

南大西洋的气象条件不好,风大浪急。实验很不顺利,导弹的可靠性很差。第一次试射导弹飞了25秒钟就炸了。好在这颗导弹没装核弹头,否则大家全都死光光。接下来再次试射,刚打出去3秒钟就炸了,还不如第一颗呢。

这边儿在紧锣密鼓地做实验,但是千万不能让苏联人知道。因为劳伦斯正在日内瓦跟苏联人舌枪唇剑的谈判。如果这次试验让苏联人知道,那等于被苏联人抓了把柄。劳伦斯在日内瓦和苏联人整整谈了一个夏天,双方都各不让步。双方要完成互相监督,光是技术问题就有一大堆。两个超级大国必须同意建立170个监控站的地震测控网,这些测控站要横跨亚欧美三大洲。对于地表1000吨TNT当量以上的爆炸,能够百分之百的监测。对于地下午5000吨TNT当量以上的爆炸,准确率要达到90%。但是如何区分是地震还是核爆炸呢?这就是专家们需要努力的地方。高级研究计划局已经为此做了非常多的工作。

劳伦斯两口子都住在日内瓦。最近劳伦斯感觉到身体不太行,他们去了勃朗峰滑雪,回来以后,劳伦斯开始发低烧,第二天他开始卧床不起。要说病也不是特别重。但是找不到问题在那里。是肠胃的问题?还是其他的什么问题?医生也说不出个所以然。但是劳伦斯撑着病体仍然要坚持工作,他还有很多的会议要出席。有一次他走出酒店的房门却摔倒在了走廊上。

劳伦斯实在是撑不下去了,他决定回家。回到加州以后他就住院了,医生告诉他需要切除他的结肠。而且他的血管也被发现出了问题。劳伦斯内心是非常恐惧的。因为一旦切除了结肠,恐怕排便会有问题。在做完了结肠切除手术之后,劳伦斯就陷入了昏迷,再也没能醒过来。1958年8月27日,劳伦斯与世长辞,享年57岁,他去世时候的年纪并不大。

劳伦斯利弗莫尔实验室的国家点火装置。依靠世界上最强大的激光,把所有能量集中在一个点上用以引发核聚变反应。

为了纪念劳伦斯的贡献,用他的名字命名了两座国家实验室。一个是劳伦斯伯克利国家实验室,一个是劳伦斯利弗莫尔国家实验室。103号元素被命名为“铹”,算是对他的纪念。

就在劳伦斯去世的当天。在南大西洋进行的阿尔戈斯行动取得了决定性的进展。美国人终于用X17导弹在太空引爆了第一颗核弹。第一颗核弹的爆炸高度是630公里,但是位置偏移了370公里。3天后进行了第二次试验,核弹在155公里的高度爆炸,第三颗核弹在212公里的高空爆炸。实验结果令人失望,克里斯托菲洛斯效应的确是存在的。但是存在时间非常短,而且范围有限,根本就不可能挡住苏联的导弹来袭。

就在这个时候,日内瓦传来消息,美苏两国在技术层面取得了共识。也就是说检查对方是不是在偷偷地搞核试验是完全可能的。艾森豪威尔宣布,假如苏联不再实验,美国也将在10月31号停止核试验。英国和美国进行了协调,这两国的步调基本一致。从1958年底到1961年,大家都是很克制的。政治谈判也一直在讨价还价。

爱德华·泰勒

南大西洋的实验自然是不能再继续下去了。泰勒对此勃然大怒,他的老战友劳伦斯尸骨未寒,还没下葬呢,劳伦斯奋斗一生的事业就被叫停了,这怎么能行呢?泰勒迫不及待的给上级领导写信。告诉他们继续进行核试验的重要性。可是,总统的指令你总不能不执行吧。泰勒胆子再大,也不敢跟总统叫板啊。泰勒强调,阿尔戈斯行动只能算是科学实验,不能算是武器试验。你这也太奢侈了,拿3颗核弹做实验,你家好排场啊!

泰勒提醒大家,这个协议其实有个漏洞可以钻。并不违反总统的指令。我们不钻,苏联也会钻这个空子的。那么这个漏洞是什么呢?下回再说……

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