20世纪的科学更加高深、更加远离我们的日常生活经验，相应地，它所转化的技术实际威力更大、也更难被人类控制。原子能的开发最具有典型性，他们充分显示了人类主体具有了“翻天地覆”的威力，是迄今古典科技在操作能力方面达到的极致。但在二战时期，核武器的前景未知之时，为何核武器会被研发出来呢？
一、原子弹出现的理论基础
很多人一想到原子弹和原子物理学想到的第一个人就是爱因斯坦，但是就原子弹的整个发展历程来说爱因斯坦只是最后成功的“点缀”。如果，我们把原子弹的研发比喻成足球进球的话，那么爱因斯坦只是进球的那名球员。原子弹理论基础的形成是一个漫长、反复的过程。它经过了德国、波兰、意大利等多国物理学家的研究和认证。可以说它的出现就是一个在无数偶然下的“奇迹”。
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，使氮原子嬗变成了氧原子，首次实现了原子核人工嬗变，即把一种化学元素变成了另一种化学元素。1932年卢瑟福的学生查德威克发现中子。由于中子是电中性的，不受静电力的影响，因此很适合作为“炮弹”去轰击原子核。1934年，居里夫人的女儿女婿约里奥——居里夫妇用α粒子轰击铝，产生了一个天然不存在的放射性元素即磷的同位素，它是不稳定的，产生之后很快蜕变为稳定的 元素硅，同时放出正电子。它是首次人工产生的放射性元素。
截止1933年，无论是首先敲开原子大门的卢瑟福还是伟大的科学家爱因斯坦，都认为对原子能的实际利用是一件很遥远的事。这一观点，在1934年得到了改变。1934年，意大利物理学家费米用新发明的中子去逐个轰击元素周期表上的元素原子，在短短几个月内发现了数十种放射性同位素。最重要的是，他发现在中子源与被轰击的银金属之间放一块石蜡后，所激发的核反应更为激烈，即经过减速后，中子引致核反应的能力更强了。这是原子时代的“真正起点”。
1938年，德国物理学家哈恩，在约里奥——居里夫人实验报告的启发下，重做了用中子轰击铀元素的实验，他确信铀嬗变后出现的确实是钡、镧等一些与铀相距甚远的元素。哈恩带着对实验结果的迷惑，将实验结果和疑问写信告诉了奥地利女物理学家迈特纳。迈特纳据此提出了一个大胆的猜想：铀核在俘获了一个中子之后分裂成两个大致相等的部分，她称这一过程为“分裂核”（玻尔后来改称为“核裂变”）。迈特纳的侄子弗里希是哥本哈根研究所的重要人物，他在与姑母度假时得知了迈特纳的这一想法，他告诉了玻尔，并立即开始验证这一想法。玻尔当时正在准备去美国开会，当他到达美国时收到了弗里希实验成功的消息。玻尔立即将消息告诉了与会的物理学家们，引起了强烈的轰动。
核裂变的出现，促使人们想到链式反应的可能性，即当中子轰击铀核使核发生分裂时，又有新的中子产生从而再去轰击别的铀核，使这一反应像链条一样，一环扣一环地持续下去。在科学家中，约里奥——居里夫妇率先证实了链式反应的可能性。1939年8月29日，即二战爆发前两天，玻尔和惠勒指出铀235比铀238更能发生裂变。而慢中子更能引起裂变。至此关于释放原子核能的理论和实验依据均已准备齐全。
二、 原子弹出现的政治条件
一战后到二战前是原子物理研究的黄金时期。当时原子物理学的研究中心并不是美国，而是在欧洲的三个地方，卢瑟福领导下的剑桥、玻尔领导下的哥本哈根以及具备众多一线核物理研究专家（马克思·波恩、詹姆斯·弗兰克、大卫·希尔伯特）的德国哥根廷。在美洲大陆年轻一代的物理学家纷纷前往欧洲，他们励志效仿哥伦布去探索物理学的“新大陆”。包括奥本海默在内的几乎所有后来成名的美国原子科学家，1924——1932年间都曾在哥根廷呆过。
20世纪30年代初，希特勒走入德国政坛，纳粹情节开始蔓延，犹太人受到歧视和迫害。1933年希特勒开始执政，清洗犹太物理学家的行动开始，不到1年时间大量研究人员外流，甚至连弗兰克都走了，哥根廷蒙受巨大损失。这些人起初到了尼尔斯·玻尔那里，哥本哈根一时人气兴旺。但是随着纳粹在欧洲的得势以及二战的爆发，玻尔独木难支。许多暂时在哥本哈根避难的物理学家，又陆续迁往美国，因为他们可以在美国找到安全和工作——在大学任教。例如 1933年，爱因斯坦去了普林斯顿。这一事件之后，美国代替欧洲成为物理学的中心。
在流亡到美国的物理学家中，有一位匈牙利籍的犹太物理学家——西拉德，他在核武器的发展史上占据重要的地位。1933年在物理学界还在否定原子技术的实际应用价值时，他就已经意识到原子能的开发极可能会带来政治军事后果。1935年，他向许多原子物理学家建议，鉴于原子能开发可能会带来意想不到的严重后果，应该暂缓发表他们的研究成果。这一建议遭到，大多数物理学家的拒绝。几个世纪以来，近代科学一直奉行自由探索、自由交流为科学研究的最高原则，也正是这种自由精神，使得近代科学保持活力。但是今天科学已经不由自主地卷入政治，对科学的后果，科学家无法置身事外。
1939年初，链式反应的可能性还处于实验阶段。然而，美国与德国同行之间的联系大多都已经中断了。在美国西拉德终于说服了一批原子物理学家承担起“自我出版检查”的制度，即对敏感的实验结果，特别是导致链式反应可能发生的核裂变后是否会出现多余中子的实验结果，自动保守秘密。
1939年4月在西拉德还在为“原子弹的可行性”与美国当局交涉时，德国政府召集原子物理学家秘密开会，讨论制造铀设备的问题。因为哈恩曾反对纳粹制造铀弹，所以即使他是核裂变现象的发现者也没有收到邀请。但是开会的消息透露给了哈恩的一个同事，这个同事认为只有公开发表才会避免原子研究可能带来的政治后果，于是他开始撰写文章向大众介绍链式反应的研究情况。当这篇文章被美国的原子物理学家看到时，他们认为德国既然允许这样的条件登报，一定是已经掌握了更高超的核技术。因此他们兵分两路，一方面积极保护作为欧洲另一个铀矿出产地的比利时，一方面通过罗斯福总统的朋友、顾问、国际金融家亚历山大·萨克斯与罗斯福总统取得联系，希望美国政府可以拨款支持原子物理研究。
1939年末通过多次与罗斯福总统的面谈，西拉德等人如愿获得了政府对原子物理研究的资助。但是在开始的1年多的时间里，政府并没有给予多少实际的支持，直到1940年7月，美国政府在得知在战争结束之前就有可能造出原子弹时，才真正引起了重视。1940年12月16日，即日本偷袭珍珠岛的前一天，美国政府正式大量拨款研制原子弹。政府成立了一个军政委员会，领导制造原子武器的计划，该计划被命名为“曼哈顿工程”。1942年9月17日，职业军人莱斯利·格罗夫斯将军成为整个曼哈顿工程的行政首脑。
三、曼哈顿工程：第一颗原子弹的研制
1941年12月，已经逃往美国并定居下来的费米来到芝加哥，领导美国建造了第一个原子反应堆。反应堆于1942年12月2日正式开始运转，它第一次实现了输出能大于输入能的核反应，宣告人类利用核能时代的开始。
费米反应堆的建成为原子弹的研制提供了大量有用的数据，但制造核弹还有很多技术方面的困难，最大的问题是铀的提纯问题。面对这一问题，美国当局不惜成本，对当时提出的好几种方法进行试验，以期尽快分离出足够的高纯度铀235。
原子弹的研制工作由美国物理学家奥本海默负责。在新墨西哥的洛斯阿拉莫斯高地进行。1942年11月25日，洛斯阿拉莫斯高地被征用。1943年3月，第一批科学家进驻此地，7月制作原子弹的设备陆续到达，同时奥本海默被任命为洛斯阿拉莫斯实验室主任。1945年春3颗原子弹造出来了。1945年7月12日和13日，原子弹被运至称为“死亡地带”的实验地点。14、15日，在洛斯阿拉莫斯工作的全体人员被召集起来开会，大部分人到那时才知道他们真正从事的工作是什么。会后人们到达实验地点，穿着特制的衣服等待实验。爆炸原定在16日凌晨4点，因气候恶劣不得已往后顺延。5点30分第一颗铀原子弹成功爆炸，其威力相当于两万吨TNT炸药，比科学家预测的效果要大10至20倍。为了保密军事当局发布新闻说一个弹药库不幸爆炸，但没有人员伤亡。
在不到四年的时间里，美国可以成功试制出原子弹，取决于两个因素：一是希特勒将一大批有才华的欧洲核物理学家赶到了美国，使美国得以拥有当时世界上最强大的科学家阵容。二是美国政府迫于战争的需要，投入巨大的人力和物力。为完成曼哈顿工程美国政府动员了50多万人（其中科研人员15万），耗资22亿美元，占用了全国近三分之一的电力。为分离高纯度铀，同时试用了三种方法：电磁分离法、气体扩散法和热扩散法，每种方法各建一个大型工程，建造费达三亿零四万美元，有两万人为此工作。在这两个因素的帮助下，核武器最终变成了现实。
20世纪是被科学裹挟着的世纪，科学充斥着人类的方方面面，包括战争。不可否认，原子弹的出现结束了第二次世界大战，但却点燃了核子时代得战火。此时人类却仿佛已经打开了“潘多拉魔盒”，世界毁灭与人类的距离从未变得如此接近。
参考文献：《科学的历程》
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