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S*V
发帖数: 789 | 1 写到第八期呢，提到的专业知识越来越多了，为了保证大家看着不至于太费劲，我先简
单的科普一下背景知识。
-铀，92号元素，英文Uranium，以天王星(Uranus)命名。按照我们中学物理、化学课
的知识，这意味着铀原子的原子核里有92个质子。天然铀主要由两种同位素形式存在：
铀235(即原子核里有92个质子和235-92=143个中子)，铀238(即原子核里有92个质子和
238-92=146个中子)。其中前者约占天然铀的0.72%，后者则占比99.28%。
-热中子：动能为0.025电子伏特左右的中子
-快中子：动能为1兆电子伏特左右的中子
-铀235裂变：一个铀235原子核吸收一个中子转化为两个较小原子核和一些中子的反应
(例如可以分裂为一个钡141原子核、一个氪92原子核和3个中子)。在这一过程中，热中
子诱发裂变反应的成功率远高于快中子，而裂变产生的中子速度又接近快中子，因此在
所用的铀235纯度较低时(例如天然铀)需要用中子减速剂才有可能激发链式反应。另一
方面，如果使用的是高浓度的铀235，则可以省掉中子减速剂，但需要在反应物外加装
中子反射层防止中子散失。中子反射层通常为密度较大的物质，在“小男孩”原子弹中使
用的就是耐高温、高硬度、高密度的碳化钨。
-铀238核反应：铀238理论上也可以发生裂变，但需要能量速度超高的中子(例如核聚变
时产生的中子)，而它裂变之后产生的中子的能量速度又要比诱发裂变的中子差了一两
个数量级。正因为这个原因，铀238不能像它的235兄弟那样形成链式反应，但这不妨
碍它成为重要和反应物质。实际上，在不单独提纯铀235的情况下，可以利用其裂变产
生的快中子轰击铀238从而产生不稳定的放射性同位素铀239。铀239的半衰期只有23
分半钟，便会经过β衰变(中子转化为质子，同时放出电子和反电子中微子)成为镎
239(93号元素，英文Neptunium，以海王星Neptune命名)。镎239的半衰期约为两天
半，之后便再次β衰变成为半衰期长达两万年因而较为稳定的钚239(94号元素，英文
Plutonium，以冥王星Pluto命名)。虽然钚239在放射性上比较稳定，但它却可以像铀
235那样激发链式核裂变反应。由于铀238在自然界存储量较为丰富，因此利用铀238生
产钚239作为核燃料成为了比铀235提纯更为经济有效的获取核能的方式。在“胖子”原
子弹中使用的就是钚239。
从德国核武器计划的名称“铀俱乐部”，我们就可以发现它的研究中心——铀，确切一点
说，就是铀235。当时各个参与单位的目标就是一个：实现铀235的链式反应。最开始
的研究课题主要包括中子减速剂的选择、反应堆的设计和激发链式反应临界质量的计
算。在中子减速剂的选择上，在排除了干冰和石墨之后，各家开始着重研究以重水为减
速剂的铀机器。我们之前提到过，由海森堡和多贝尔夫妇牵头的莱比锡组在1940年秋
天到1942年秋天的两年间先后研制出四个型号的反应堆雏形。在如此充足的资金和原
料支持下，尤其是获得了比利时的富铀矿，居然进展如此缓慢，似乎有消极怠工的嫌
疑。和上一期我们讲到海森堡无心插柳或是煞费苦心的组织哈泰克的干冰反应堆实验一
样，我不知道应当对他的行为做何种解释，只能接受其既成事实。其实哈泰克在第一次
干冰实验失败后，还提议用更大量的干冰和更大量的铀进行更大规模的实验，但没等成
行就被海森堡一呼百应的否决了……
1941年6月，巴巴罗萨行动开启，德国和苏联开战。其实该行动原计划在1941年5月启
动，不料当时意大利在北非战场受挫，德军被迫派军支援，因此耽误了五个星期。战役
初期，德军势如破竹，苏联红军一泻千里。德国联合轴心国的其他成员组成的联军迅速
占领波罗的海沿岸的爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛以及白俄罗斯和乌克兰部分地区。到
9月8日的时候，德国与芬兰军队对列宁格勒(即圣彼得堡)形成合围，长达近900天的列
宁格勒围城战开始。
就在这个时候的欧洲内陆，海森堡和魏茨泽克正在准备从德国启程前往哥本哈根。正是
在这次到哥本哈根的访问中，这二人拜会了他们的老恩师波尔，这次会面也成了物理学
史上的最大疑案。话剧《哥本哈根》就是以这段历史为原本，通过波尔夫妇和海森堡三
个人死后在天堂重聚后的对话寻觅当年海森堡和波尔会面的真正目的。这是一部略有点
小众的戏剧，和当今充斥银屏、屡创收视新高的各类狗血电视剧、真人秀不能比——说
这句话的时候估计我已经开始要挨骂了。需要指出的是，一般认为海森堡和魏茨泽克此
行的目的并不是拜会波尔，而是以科学家的身份作为德国的文化宣传部门的特派员到占
领国宣讲第三帝国的大欧罗巴共荣的。这一点与《哥本哈根》这部话剧的说法不同，按
照话剧剧本，海森堡来哥本哈根的主要目的就是见波尔，这也是为了从艺术角度更好的
突出人物。而在实际中，海森堡个人在整个战争期间曾经多次参加这类活动，宣讲地包
括荷兰、波兰、斯洛文尼亚等，他的这一行为也在学术圈招来不少非议；但这也并不妨
碍他一直以来频频向欧洲、尤其是占领国里身处困境的多位科学家施以援手的举动。
《哥本哈根》话剧中一笔带过了不少我们之前几期讲过的话题，例如海森堡的争强好
胜、纳粹的排犹法案迫使大批优秀物理学家离开故土投奔敌国、斯塔克一伙对海森堡明
枪暗箭的攻击、党卫军对他的监视和调查、索末菲在慕尼黑大学留下的空缺填补、哈恩
和费米关于核裂变的发现、战前出访美国与曾经的同行朋友会面等。甚至还有我们在之
前那个《世界是随机的么》那个系列里提到的微观粒子的波粒二象性以及薛定谔的猫等
等。当然也有我们没有提到波尔和他的学生维勒(John Wheeler)提出的解释核裂变原理
的液滴模型。另外，看过《哥本哈根》的童鞋们便应该知道，在无实物的情况下凭想象
下棋打牌玩桌游并非《生活大爆炸》里Sheldon和Leonard的专利——波尔、海森堡、
魏茨泽克在那个时代就已经有过了。
由于这部话剧在整个有关海森堡的讨论中分量实在太大，我下面就暂且不顾大家的感受
剧透几句了。在这部两幕的话剧中，剧中人一次又一次重温当年那次会面，而波尔夫妇
对海森堡的态度也在每一次重述后逐渐改变，而最开始的唾弃到疑惑，从疑惑到接受，
从接受最后反转变为感激和自责。海森堡从一开场波尔夫妇眼中为希特勒和纳粹研制原
子弹的那个好胜、傲慢的败类慢慢回复为曾经情如父子的爱徒，进而变成掩护包括波尔
夫妇在内成千上万占领区犹太人撤离的幕后推手，最后逆袭成为曾经力图阻止盟军、德
军双方拥有原子弹但只成功了一半的悲情英雄。于此同时，波尔夫妇陷入了深深自责，
不仅因为一直以来对海森堡的种种误解，也因为自己在造成几十万人罹难的原子弹的研
制上所做的推动工作。虽然该剧只是艺术创作，但其中蕴含的深意着实耐人寻味。
按照剧中人物的对白，海森堡和波尔为避开纳粹的监听单独在外散步时问了一个关键问
题：“一个物理学家是不是在道义上研究开发原子能的权利(if as a physicist one
had
the moral right to work on the practical exploitation of atomic energy)”并
且告诉波
尔他在德国的研究“虽然只是为了开发核反应堆但已经意识到可以利用从铀238的核反应
中得到的钚239建造核弹的可能。”波尔听后脸色大变，他认为海森堡已经完全成为纳粹
的棋子，此来就是专程探听他和盟军方面暗通款曲密谋核武器的计划进展的。于是不由
得海森堡分说，会面便戛然而止。在该剧的第一幕中，波尔夫妇连就事论事带翻旧账的
向海森堡发起潮水般的攻击。海森堡一边后退，一边为自己辩护。当海森堡质问波尔在
曼哈顿计划中和那些盟军科学家们是否曾感到过内心的折磨时，波尔反叽道“我亲爱的
海森堡，我们可没有向希特勒提供原子弹啊！”海森堡也不相让“是啊，可你们的原子弹
也不是只扔在希特勒一人头上吧——所有处于范围内的无论男女老少都会遭殃！如果你
们进展更快一点，那么我的妻儿老小也将一并成为了目标。这正是你们的计划吧？”波
尔顿时醒悟到什么，但仍然坚持：“没错，确实是这样。”海森堡接着再次阐明自己当年
会见波尔的目的是希望他能联系盟军方面的核武器计划负责人，尽量拖延核武器的研究
工作。他希望告诉波尔，世界的命运这一次掌握在了科学家的手中，只有双方科学家共
同行动才能避免核武器面世的灾难。当年海森堡还没来及说到这一步，便已经被先入为
主的波尔误解成了纳粹想要先声夺人，之后的一系列事件更让波尔毫不犹豫的投入盟军
的原子弹计划中去。这次海森堡终于有机会吐露心声，但此时波尔夫妇在听后仍然没有
马上接受，反而继续控诉海森堡是在狡辩，是在为自己的计算错误和技术失败而寻找理
由。海森堡反问为什么当年连波尔自己也没有计算过铀235核爆的临界质量，波尔略有
不懈的回答“我没有计算的原因不是很明显吗？！”波尔夫人补充道：“因为他压根就没
想要造核弹！”“是的，谢谢！我也一样！”海森堡向波尔夫妇诉说了自己在战争中的所
见，尤其是在战争后期德国全境遭到盟军猛烈空袭，而自己不得不依靠自行车为交通工
具在满目疮痍的道路上往返于工作地和家人之间。而在大洋彼岸，波尔等人已经在洛斯
阿拉莫斯指导盟军的科学家们尽早研制出原子弹好让包括海森堡和他的家人在内的德国
人遭受更大的痛苦与折磨的惩罚。
这部剧从头到尾实在精彩，就算不看表演，单单读剧本都是绝对的享受。这意境完全不
是我这短短几行拙略的文字可以描绘的。在其错综复杂的故事矛盾背后，其实还蕴含着
一点十分有意思的科学和人文交汇的东西，而它的源头恰恰就是海森堡的不确定原理
(也称测不准原理)：对于微观粒子，永远无法同时准确知晓它的动量和位置——鱼和熊
掌不可兼得。如果延伸到人类历史这样一个宏观的概念下，每个人也便成了一个基本粒
子，依照不确定原理，很难精确定位他/她在一个历史时刻或一段历史时期的真实性
——一个人的所做和所想实在是“测不准”的——也许真的像我在《世界是随机的么》那
个系列里所说的，一个电子可以同时穿过双缝，一个人也可能在历史的进程中同时扮演
着两个尽管看起来矛盾的角色。但无论究竟穿过的是哪一条缝，电子会最终打到屏幕上
留下属于它亮斑，而一个历史人物也同样会留下属于他的轨迹。海森堡就是这样一个例
证，他留下来的是纳粹那场曾经轰轰烈烈但最终以失败告终的核武器计划，同时也使今
人还在争论他当年穿过的究竟是哪一条缝隙。
当然了，《哥本哈根》毕竟只是历史题材的戏剧，这一点上就像《武媚娘传奇》一样，
可不能当做是历史的原貌来看待。该剧上演后引起了热议，波尔和海森堡双方当事人虽
然都去世了，都仍然有一些历史资料陆续公布出来。那么这些资料又会给我们带来怎样
的信息呢？我们下一回接着讲。 | w******r
发帖数: 3156 | 2 太精彩了，期盼下篇。
【在 S*V 的大作中提到】
: 写到第八期呢，提到的专业知识越来越多了，为了保证大家看着不至于太费劲，我先简
: 单的科普一下背景知识。
: -铀，92号元素，英文Uranium，以天王星(Uranus)命名。按照我们中学物理、化学课
: 的知识，这意味着铀原子的原子核里有92个质子。天然铀主要由两种同位素形式存在：
: 铀235(即原子核里有92个质子和235-92=143个中子)，铀238(即原子核里有92个质子和
: 238-92=146个中子)。其中前者约占天然铀的0.72%，后者则占比99.28%。
: -热中子：动能为0.025电子伏特左右的中子
: -快中子：动能为1兆电子伏特左右的中子
: -铀235裂变：一个铀235原子核吸收一个中子转化为两个较小原子核和一些中子的反应
: (例如可以分裂为一个钡141原子核、一个氪92原子核和3个中子)。在这一过程中，热中
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