爱因斯坦传(76)_应天故事汇

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七六

可是，E＝MC2却有着理论上的真实性。原子能的释放是建立在由于把相对论运用到原子核物理学而发现的规律上。在原子核物理学中，实验研究表明，原子核的质量小于所有组成这个核的粒子（质子和中子）的质量的总和。同核子质量之和相比核的质量的这种亏损，在原子物理学中根据爱因斯坦发现的质能关系式得到了解释。在各种不同的核内，粒子就像以各种不同的致密性被装进去似的；为了把粒子和其余的粒子分开，需要不同的能量。在元素周期表上的一种元素向另一种元素过渡的时候，核内的粒子的结合就能发生变化。根据爱因斯坦关系式，质量的不同和能量的不同是一致的；核的质量或多或少地都小于构成核的粒子质量之和的精确值。　　一种核转变为另一种核——重核分裂或轻核结合为较重的核——引起装填“致密性”的变化。在这类反应中得到的核的质量可能小于原来的核的质量。质量的这种减少与能量的释放相对应；释放出来的能量等于减少的质量乘以光速的平方，即E＝MC2。　　基于上述相对论的结论的推测可以断定，在最重的核发生核反应时，同样地在最轻的核参与反应时，将释放出能量。　　位于门捷列夫周期表末端的最重的元素（原子量最大的元素）的核，比起中等元素的核，具有较小的“致密性”。因此，当重核转变为中等核时，换句话说，当由大量质子和中子组成的重核分裂为较小的核时，就释放出能量。爱因斯坦对此现象作过形象的描述：“原子m是一个吝啬的财主，他在世时不花一个钱（能量）。但是在他的遗嘱中，他把他的财产留给他的两个儿子M′和MC，条件是他们给社会一小部分——少于全部财产（能量或者质量）的千分之一。两个儿子所得的财产比父亲所有的财产要少些（质量M′＋MC的和略少于放射性原子的质量M）。但是，给社会的部分虽然比较小，也已经如此之大（作为动能来看），以致带来了一种严重的祸害威胁。预防这种威胁已成为我们这个时代的最迫切的问题。” 　　相反，位于门捷列夫周期表最开端的轻核，在聚合为稍大一些的核时，又会发生“致密性”的赚取。当氢核结合为氦核时，大量的能量被释放出来。　　这样，在核物理学中运用相对论，便可以预见两类反应：重核的分裂和最轻核的聚合。这些反应都能释出能量；这些反应后生成的核，其质量小于原来的核的质量。在这些反应中应析出巨额能量，它等于减少的质量乘以光速的平方。从1克实物中将获得比实物燃烧时多数十万倍的能量。　　在30年代末，发现了铀核的裂变反应。这些重核当它们被中子轰击时，每个核一分为二，分成两个中等元素的核。这时，释出的能量应等于减少的质量乘以光速的平方。　　不久又弄明白，铀核裂变时会产生中子，这些中子又可以引起邻近的核的裂变，于是裂变过程便具有链式反应的性质，并且，裂变一旦开始后，就会蔓延到裂变由以开始的铀的全部质量。这结果是居里在德国得出的，费米也得出这样的结果，他是在意大利开始从事铀的裂变研究，不久从默索里尼政权下逃亡并定居在美国。在美国，西拉德和其他一些人也在研究铀的裂变问题。　　正当政治地平线上乌云密布之际，原子时代的曙光冉冉升起。面对希特勒德国迅速增强的战争潜力，爱因斯坦比任何时候都考虑得更多的问题是：物理学研究的成果将落到谁的手中？　　没过两年，战争终于爆发了。1939年夏，爱因斯坦面临一个按其重要性和尖锐性都是无可比拟的问题。　　1939年1月17日，柏林《自然科学》杂志报道：哈恩、施特拉斯曼合著，《论铀在中子轰击下……》。爱因斯坦与随之赶来的玻尔进行了讨论。　　难道那不可能发生的事情就将发生？E＝MC2，无穷无尽的能量，将不可遏止地向我们冲来？　　但是，已经不必“难道”了。一系列实验都已观察到：每个铀核裂变的时候确实能放出几个中子。就算放出3个吧。3个中子引起3个铀核裂变，一共放出9个中子。这样，1，3，9，27，81，243，729，2187，……像一条链子，铀的裂变就能一直进行下去。亿万卡热量就将冲出来，凶猛异常…… 　　费米教授面对实验结果惊呆了。可为什么那样幸运，不发生链式反应，“轰”地一下把实验室送上天去呢？玻尔的研究得出了答案：铀235，只有提炼出铀的这种同位素，而且要达到一定的数量，才能发生链式反应。　　可是，铀的链式反应就是炸弹，是炸弹啊！它的威力，比普通炸弹不知高出多少倍。刹那间，千万万生命会被烧成灰烬。想到这些，费米不禁打了个寒噤。太可怕了。　　费米教授刚到美国不久。他是趁着到斯德哥尔摩领诺贝尔奖金的机会，带着妻子逃到美国，加入难民行列的。费米教授本人不是犹太人，妻子却是犹太人。要是希特勒、墨索里尼这两条疯狗手里拿到这种炸弹……费米不禁又打了个寒噤。　　费米教授决定去拜访海军部，报告关于链式反应的研究情况。他带着哥伦比亚大学物理系主任的介绍信，来到海军军械部长胡柏将军的办公室。可将军不懂什么“中子”、“同位素”。再说，费米的英语结结巴巴，中间还杂夹着不少意大利字，不但将军听不懂，连记录的参谋军官也弄不懂他的意思。最后，将军只能向教授先生道谢，请他“继续努力”。　　还有一个人，也和费米一样忧心忡忡。他就是那位干劲十足、满肚子主意的匈牙利犹太人西拉德。西拉德在柏林当过爱因斯坦的学生，还和爱因斯坦一起发明过一种热泵（就是制冷机），取得了专利。后来，西拉德逃难到美国，专门研究链式反应。他与费米教授一样，深信链式反应正在渐渐地从理论变为实际，在不久的将来，就能将链式反应用到军事上，制造出一种威力无比的新型炸弹。如果让希特勒德国抢在前头，那将是多么可怕的前景。　　西拉德马上行动起来了。　　1939年7月，西拉德和另一位物理学家维格纳前往长岛海边，爱因斯坦正在那儿避暑。罗伯特·容克在《比一千个太阳还亮》一书中，用西拉德和维格纳的话记述了此行的经过。　　他们长时间徒劳地寻找爱因斯坦租用的别墅。最后，西拉德感叹地说：“我们还是放下这个念头回家去吧！莫非命该如此？我们想通过爱因斯坦把这件事转达给政府，也许这样做是大错特错。既然政府可以从这件事情上得到利益，那它无论如何也是不会放过的……” 　　“但是，这样做是我们的责任”，维格纳打断他说，“我们应该在预防这个可怕灾难的事情上，作出我们的贡献。”

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