日月星 最是朗道不同群(五)朗道和苏联的核武器工业

作者:light12  于 2013-8-30 21:20 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

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最是朗道不同群(五)朗道和苏联的核武器工业
日月星

美国核武器的起源已是众所周知的历史常识了。爱因斯坦写信给罗斯福总统呼吁制造原子弹,奥本海默领导的曼哈顿计划以及泰勒支持里根总统的星战计划早已是大家耳熟能详的故事。同样苏联的原子弹和氢弹工程也是和核物理学家库尔恰托夫(И.В.Курчатов,1903-1960)和萨哈罗夫(А.Д. Сахарову,1921-1989,诺贝尔和平奖1975年获得者)的名字联系在一起的。比较少的人才知道哈里东(Ю.Б. Харитон,1904-1996)、泽尔多维奇(Я.Б. Зельдовичу,1914-1987)和塔姆 (И.Е. Тамм,1895-1971,诺贝尔物理奖1958年获得者)等学者对发展核武器所做出的贡献,但是几乎没有人知道朗道在里面起的作用。

1961年波尔访问苏联,他告诉莫斯科国立大学物理教授特林斯基(Я. П. Терлецкий,1912-1993):“如果知道美国已经爆炸了原子弹和氢弹的话,那么熟练的物理学家例如卡皮查和朗道是必然能够解决这个问题的。即使他们不清楚美国炸弹的技术细节。”

朗道很可能是第一个对于核能利用的可能性做出正确预见的物理学家。这可以从著名的理论物理学家,英国原子弹计划领导者佩尔斯下面的一段话中看出: “1934年我在苏联期间,与朗道以及他的一位工程师朋友(斯蒂尔可维奇М. А. Стырикович苏联科学院院士,电机工程师)一起攀登了高加索的斯瓦涅时问他‘核能是什么?科幻小说或者是存在的机会?’朗道毫不犹豫地回答‘这是一个复杂的问题,存在核反应,释放的能量比吸收的能量更多。如果你尝试用带电粒子轰击原子核,命中的精度很低,因为粒子与核心相遇的路径很长。与原子中电子的相互作用被抑制了。因此只有一小部分的粒子能到达核心,释放出来的能量与加速那些未曾落入核心的粒子所需能量相比是非常低的。至于中子那是另一回事,它们不会因为‘摩擦’而减速,直到与核的中心相遇为止。但是到现在为止,我们所知道生产中子束的方法是用带电粒子轰击原子核,所以我们又回到了同一个问题。如果有人发现一个中子产生次级中子的反应,问题就解决了。’何等惊人的先见之明,那可是在1934年 ------ 发现中子后才短短两年!”

但是1938卡皮查谈论同一个主题的话则是:“是不久可以获得铀能源还是不能 获得 ------ 这取决于我们将使用什么能源去掌握铀的能量。我们将甄拔很多财力,人力,物力集中解决这个主要问题,其结果将会很快,哦 ------ 不,可能不会的。但是我 ------ 一个工程师将习惯于用工程方式解决任何复杂的问题。”

苏联原子弹工业的实际组织者和领导者是库尔恰托夫,他是一位杰出的物理学家和优秀的工程师。曾三次获得社会主义劳动英雄称号,四次获得斯大林奖金。苏共中央委员会主席斯大林亲自把库尔恰托夫作为一个例外在1943年9月苏联科学院会议上让他绕过了通讯院士的阶段直接当选为院士。

库尔恰托夫出生于俄罗斯帝国乌法省希姆斯基工厂镇(Уфимская губерния,Симский Завод,因当地有一座帝俄时期的铁工厂而得名)即现今车里雅宾斯克州锡姆镇(Сим,Челябинская область)。库尔恰托夫就读克里米亚州立大学的物理学系,在约飞教授指导下获得物理学博士学位,以后又在圣彼得格勒国立技术大学获得海军工程学位。他在物理学领域里建树很多,创立了酒石酸钾钠电介质学说,对晶体的电性能研究作出很大贡献,在他的领导下1934年苏联建造了第一台回旋加速器和欧洲的第一座原子反应堆。二战期间他设计了消磁船舶保护了苏军的舰艇不被德军的水雷所破坏,还投入过坦克装甲的研究。

库尔恰托夫有一个学生弗廖罗夫(Г.Н. Флёров,1913-1990)在他指导下1939年发现铀-235自发链式裂变反应。战争开始后他在航空兵中服役,乘出差的机会去南方一个大学的图书馆查询英国人和美国人在铀研究上的进展情况。然而所有杂志中都没有关于铀的文章,甚至链反应的题目也找不到了。他又列出了战前从事原子核研究的物理学家的名字:费米(Enrico Fermi,1901-1954,意大利物理学家,诺贝尔物理学奖1938年获得者)、西拉德(Leo Szilard,1898-1964,美籍匈牙利物理学家)、泰勒(Frederick Taylor,1856-1915,美籍匈牙利物理学家)、约里奥(Jean Joliot-Curie,1900-1958,法国物理学家,诺贝尔化学奖1935年获得者)、查德威克(James Chadwick,1891-1974,英国物理学家,诺贝尔物理学奖1935年获得者)……等, 发现他们署名的文章也找不到了。弗廖罗夫意识到这些物理学精英必然在从事一项用于战争的铀研究。于是在1942年4月他写信给斯大林对什么是原子弹、为什么德国或美国在不太遥远的将来会拥有原子弹等问题作了解释……。1943年3月10日,斯大林任命库尔恰托夫为莫斯科第二核武器研究室主任(对外称第二实验室,中国有样学样把原子能工业部也称为第二机械工业部),这意味着苏联原子弹研制项目正式上马。顺便提一句,2012年国际纯粹和应用化学学会(IUPAC)因为弗廖罗夫曾在核物理方面作出的成绩,以他的姓氏命名114号元素为flerovium(鈇,元素符号为Fl)。

库尔恰托夫受命上任,很快制定出一个研究原子弹的计划,并且组建了一支团队。斯大林十分重视核武器的研制和开发,专门签署了国防委员会第9887号决议(Постановление ГКО No.9887)指派他最亲信的老乡国家安全总委员贝利亚(Л.П.Берия,1899-1953)为特别委员会主席负责苏联核工业发展和原子弹的研发工作。该工程在高尔基州(Горьковский край,现已改名为下诺夫哥罗德州Нижегородская область)的萨罗夫(Саров)进行,同时也将地名改为“阿尔扎马斯-16”(Арзамасе-16)。

这儿提一下贝利亚在发展苏联原子弹项目中所起的作用。1953年斯大林去世后,贝利亚被逮捕。 马林科夫和赫鲁晓夫打电话给库尔恰托夫,要求他:“给出贝利亚犯罪的证据!这是党的需要,以显示他的无赖角色!“库尔恰托夫直截了当地说:“如果不是他,贝利亚,就没有炸弹。” ( Если бы не он, Берия, бомбы бы не было.)

库尔恰托夫的副手戈洛文教授(И.Н. Головин,1913–1997)是两次列宁奖金获得者。他对贝利亚的评价是“一个出色的组织者,充满了活力和腐败。如果他晚上拿到文件,早晨文件就被送回,上面布满了合理的批注和明智的建议。他精通人性的本质,所有想瞒过他眼睛的人,都是不可能的……”。一次贝利亚来到库尔恰托夫研究所,工作人员向他演示有关的仪器装置,并说明其结构和功能。演示结束后,贝利亚严厉地盯着讲解员。一旁站着的戈洛文从贝利亚的眼神里意识到“他没有听懂讲解,同时他知道我也看出了他没有听懂,当时我被吓坏了……” 。 据说在贝利亚的公文包中有两套名单,一套是一旦实验成功,报送奖赏、立功者的名单;另一套则是惩罚实验未成功的名单。

贝利亚用他自己的委员会替建设营地和挖掘企业的管理总局培训工人,其中还包括103,000名囚犯,后来甚至增加到190 000名,这些囚犯是不需支付任何费用的劳动力。(这条经验也被成功地应用到中国,笔者有位亲属57年戴右派帽子,翌年被押送到大西北劳改,其实就是开采放射性矿结果有去无归,成了无定河边骨。)同时贝利亚还将该项目与军队的建设教育部挂钩。工程指挥部可以直接与内政部的副政委联系,再拨打一个特别号码向贝利亚办公室汇报。这样的行政结构给予工程指挥部拥有前所未有的权力,库尔恰托夫和哈里东签署的财政分配,不需要经过一个先入为主的规划和审批的繁复程序,立即就可执行,这在计划经济为主的苏联历史上是没有先例的。 哈里东回忆道“他给了我们一切:犯人和战俘在古拉格群岛掘出的放射性矿石被运来建造分离工厂和堆填区,包括在萨罗夫的核中心阿尔扎马斯-16,在乌拉尔的一个生产钚的工业反应堆车里雅宾斯克-40等,从勘探,开采和加工铀矿石到金属冶炼,分离及其同位素提取的各种大大小小的企业,一应齐全。”

贝利亚还策划了一系列平行的情报组织进行高效的刺探工作。库尔恰托夫就任第二核武器研究室主任不久,就接到一份秘密文件,里面是大量关于原子弹的绝密资料,包括图纸、重要数据、研究成功的铀-235和钚-239原子弹及其引爆装置的图纸、美国铀及钚的月产量等。所有这些情报都是德国物理学家克劳斯.福克斯(Klaus Fuchs 1911-1988)通过贝利亚派出去的情报员送到苏联。在日后的一份报告中库尔恰托夫写道“这些资料对我们国家的核研究有着不可估量的作用,科学家和情报人员应该分享荣誉……”贝利亚与库尔恰托夫因担心情报遭误导,尽可能采取每一项细节都自行测试的作法。贝利亚还以自己的情报机关作为第三者,检查科学家团队的结论是否有问题。

美国原子弹研制成功以后,福克斯随同其他英国科学家返回英国。因为福克斯在洛斯阿拉莫斯国家实验室时,氢弹设计还只处在一个非常早期的阶段,所以他的这些信息没有多大用处。苏联物理学家的氢弹项目是以年轻的物理学家萨哈罗夫为首通过自己独立开拓的途径发展起来的。1949年9月,美国情报机关破译了苏联情报人员的一系列电报,福克斯被暴露了。英国军情五处(MI5)对福克斯进行审问,福克斯被正式逮捕,判处14年监禁。幕后的始作俑者正是贝利亚。

贝利亚冷血嗜杀,是个人神共愤的刽子手,但是他毕竟是一把办实事的好手,果断而有活力。现在俄罗斯还在使用由他制定的核工业管理制度和管理经验。同样有迫害狂美称的康生,整人之余就只会刻颗印章,写张字幅,品赏一下巧取豪夺来的文物古玩。倘如毛太祖委派他去主持“两弹一星”的话,这些工程的进展和趋向真不知伊于胡底!

核武器发展的开发团队网罗了不少苏联各个科学领域中最优秀的专家学者,例如核物理方面的哈里东和泽尔多维奇。哈里东被任命为阿尔扎马斯-16秘密的研究中心KБ-11的总设计师。泽尔多维奇则是那儿的首席科学顾问。

贝利亚最初反对让哈里东进入绝密的原子弹研究工程,原因有三条:“(1)非党员,(2)犹太人,(3)在国外有直系亲属(父亲、母亲和异父妹妹)”。但库尔恰托夫个人向斯大林提出请求批准哈里东参加,他的三个理由是:“(1)哈里东是当时苏联唯一活跃在物理和化学两个领域中的专家,他精通核物理、爆炸化学和链反应动力学,(2)哈里东是一个高度灵活但是十分守法的人,(3)哈里东是我的老朋友,我完全相信他,我们一起会使得工作容易开展。”于是斯大林和贝利亚批准哈里东参加核武器试验。

哈里东1904年出生于于圣彼得堡,他的父亲鲍里斯(Борис Осипович Харитон,1876-1942)是20世纪初乌克兰的著名记者,《南方先驱报》(Вестник юга)的董事长,也是立宪民主党人的重要成员。母亲米拉(Мирра Яковлевна Буровская,1877-1947)是莫斯科大剧院的演员,因主演《青鸟》(L'oiseau Bleu,比利时作家梅特林克M. P. Maeterlinck的歌剧)中的女主角米蒂儿(Mytyl)而走红。1922年, 鲍里斯因为政见不同被驱逐出苏联,在柏林和里加继续从事新闻和宣传事业,先后担任过杂志《闪烁》(Сполохи)的主编并且主持一张俄罗斯犹太人的报纸《人民的观念》(Народная мысль)。1940年斯大林强行兼并了拉脱维亚,鲍里斯被判处7年徒刑,在劳改营中受了2年折磨后去世。米拉1910年就与丈夫离婚,丢下孩子去柏林,在那儿改嫁弗洛伊德的大弟子爱亭格纳教授( М. Е.Эйтингона,1881 – 1943),随后又迁居巴勒斯坦和特拉维夫。6岁的哈里东就开始了没有父母的独自生活,由他原来的家庭教师,一位爱沙尼亚知识女性照料。哈里东去工厂做过童工,学会了在纺织机上织布,他又去乡村学会了割麦和脱粒等农活。13岁那年他到图书馆里当助理员,后来又在工厂做电工。18岁那年他以同等学历考取了列宁格勒工学院,师从约飞和谢苗诺夫。22岁那年因为成绩优异被推荐去英国,在剑桥卡文迪什实验室实习。24岁那年在卢瑟福和查德威克(Sir James Chadwick,1891-1974,因发现中子而获1935年诺贝尔物理学奖)的指导下获得了博士学位。与父亲和母亲脱离关系并坚决划清界限的哈里东心无旁骛地投身于原子弹项目的研制,最后成为苏联核武器发展的主要功臣之一。一个令人感到有趣的事实,那就是美国和苏联的原子弹计划领导者奥本海默和哈里东都是犹太人。奥本海默在广岛原子弹爆炸后心情苦涩而复杂,曾在联合国大会上脱口而出:“主席先生,我的双手沾满了鲜血”。苏联解体后记者Голованов采访哈里东时问他:“尤里,当你第一次看到这个‘蘑菇云’,滚滚向前的飓风,失明的鸟类,比许多个太阳更明亮的光,你有没有出现过这样的想法‘主啊,我们这是在做什么?’”哈里东的回答是:“因为你必须如此做。” (Так ведь надо было.)是的,他是党的一个忠诚战士,尽管到1956年才加入苏联共产党。为了哈里东的安全,斯大林禁止他坐飞机,只能乘坐特制的防弹钢甲列车旅行,车厢里有会议室、书房、卧室、一个厨房和一个专门配备的厨师。在创造原子弹过程中,他与贝利亚密切合作,但是从来没有敢问过自己父亲的命运,他的父亲正是被贝利亚部下逮捕的。他知道这可能会对他的工作产生负面影响,这就是党性压倒人性的现实版故事。

第一个被哈里东吸收进原子弹项目的是泽尔多维奇。泽尔多维奇1914年出生于白俄罗斯首都明斯克的一个犹太律师家庭,就读列宁格勒大学。1931年毕业后前往莫斯科的苏联科学院化学物理研究所工作,从事燃烧和爆炸过程的物理化学研究。1943至1965年间,泽尔多维奇从事核武器的研制工作,是阿尔扎马斯-16最主要的核武器理论家之一。他还参与了苏联的氢弹研制计划。泽尔多维奇虽然不曾参加过“理论最低标准”(теорминимум)的考试,却是朗道的弟子。泽尔多维奇评估自己的理论物理学造诣远远低于朗道:“如果我们所有的工作都和朗道一起进行,尤其是当你考虑《理论物理学教程》对于物理学的影响以及从个人接触来看,朗道无疑属于更高的层次。”

1940-50年间在苏联原子弹项目中起了十分重要作用的是由原乌克兰物理技术研究所的科学家,包括约飞、弗兰克尔( Я.И. Френкель1894-1952,苏联科学院院士) 和朗道等学者和专家组成的一支“列宁格勒团队”,使得原子弹的研究工作达到当时世界上最先进的水平。

朗道的弟子阿希耶泽尔在他的回忆录中提及:“斯大林来到在莫斯科综合技术博物馆举办的展览会上,他问:‘核裂变的好处是什么?’要对他解释当然不可能,要知道当时还来不及研究核能的利用可能性。我踌躇着只能说:‘但是打开一个原子不是很好吗?’斯大林的回答表明他并没有不高兴,他说:‘我在神学院时,我们被教导你不可以用另一个问题回答一个问题。’”如果斯大林同志知道20年后由金茨堡建议的用锂原子核的聚变反应将成为苏联氢弹的主流的话,他可能就不会借用神学院教谕的话来训诫阿希耶泽尔了。

早在1941年初,朗道即被提名为苏联科学院的院士,福克院士在推荐信中写道:“朗道科学创造性的特征和他无与伦比的物理直觉使得他研究每一个物理现象时都能涵盖其最重要的因素为该现象刻画出一个精确的定量图像。此外朗道杰出的数学才能干使他能够应用于物理问题的程式化并给出解答。同时他也以同样的兴趣致力于问题的定性研究。”这一次朗道未曾当选,但在5年后他绕开通讯院士的阶段直接当选为苏联科学院院士。如本文开首部分提及,库尔恰托夫也是一步就当选为院士的。显然朗道在苏联高层心目中是一个重要的角色,因为从1946年下半年起,他一直参与“政府部门重要的特殊任务”------ 原子弹的计算。

朗道对于计算原子弹以及氢弹的贡献仍然很少被人了解,主要是他的学生和助手哈拉特尼科夫( И.М.Халатников)在接受记者采访时提到的一些细节。哈拉特尼科夫1919年出生于第聂伯罗彼得罗夫斯克(Днепропетровск)的一个犹太教师家庭。1941年毕业于第聂伯罗彼得罗夫斯克州立大学。他通过朗道的“理论最低标准”考试,成为他的弟子。1984年成为苏联科学院院士,1994年当选为英国皇家学会的外籍院士。

哈拉特尼科夫在接受《真理报》记者采访时说:“1946年12月,我研究生毕业成为初级研究人员,朗道宣布,我将跟随他从事原子弹的研究工作,当时理论部只有两个员工欧根栗弗席兹和我。朗道布置我们的任务,是大量的数值计算。因此创立了一个计算办公室雇佣了20到30个女孩,配备的是德国制的电动加法机,带领她们的是数学家梅伊曼 ( Н. Н. Ме́йман ,1911- 2001,明斯克大学数学教授,后任以色列任特拉维夫大学名誉教授 )…… 第一项任务是计算原子弹爆炸过程,包括(因为冲击波导致的)效率。也就是说评估炸弹的有效性。我们得到的原始数据可能是在百万分之一秒内发生的。当时我们不知道任何有关的信息和情报。我必须说这些情报现在已由媒体刊登。例如92年7月16日《真理报》,92年4月10日《华盛顿邮报》,92年4月10日《莫斯科共青团员报》和92年10月17日《独立报》等都披露了大量的有关细节,给我留下深刻的印象。但我必须重申,这一切当初我们确实不知道。……通过简化由理论得到的方程,我们已经掌握了原子弹的计算任务。但即使是这些简化了的方程仍需要大量的计算,因为执行运算任务的所有的计算工具都是手动的。第一次试验(1949年)的计算结果非常好。对科学家的奖励也纷至沓来。朗道分到了一套高级别墅,还提供给他各种特权,在战后不久整个国家的经济处于困难的情况下,能在《白桦》商店购买到鱼子酱等高级食品。通常这是中央委员那一级别的,而朗道连个普通党员都不是。其他一些参加项目者的孩子也可以免试进入高等学校。至于我个人接到的只是下一次的任务。”

约飞院士回忆过他在1950年曾参与和氢弹有关的项目RDS-6t ,即代号为“管” (трубе)的复核计算,这是第一个氢弹项目。当时泽尔多维奇并没有提供一个具体的结果,只给出了管道能量平衡的误差范围。要求非常高的精确度,于是耗费大量时间建立了一个全新的计算方案。约飞提及:“我们每天都不得不反复核算由朗道、栗弗席兹和哈拉特尼科夫送过来的报告。后来朗道又雇佣了一个年轻的助手谢尔盖 ( Сергее Павловиче Дьякове,1926-1954) ,他是一个非常有才华的理论物理学家,可惜在莫斯科河上划船时不幸淹死了,才28岁。计算过程在1952年底完成了。参加讨论的有泽尔多维奇和波曼莱丘克(И.Я. Померанчук,1913 -1966,苏联科学院院士)等。有时候遇到疑问时必须专门邀请朗道参加,征求他的看法,询问他影响结果的是哪种因素。朗道往往一言九鼎。当他说‘我不认为这样’(Я не думаю, что)时,即使这种效应相当显著,大家也都得顺从他的看法。类似的位置是欧根.栗弗席兹,他可能更试图保持观望的状态,但是不像朗道那样毫无顾忌地显示自己。”约飞是朗道的前辈又与他关系不睦,所以行文的语气中不无揶揄的成分。哈拉特尼科夫指出这是出于朗道特有的一种物理学直觉,嗣后表明朗道的否定意见往往是准确的。

有时候,朗道会公然讥讽原子弹工程的总负责人哈里东和泽尔多维奇:“他们两人是我们苏联的圣人,他们是准备和当局去说理来维护大家可以享受到的恩典,对这一点行政部门是从来也搞不明白的。”.当然,经常与朗道接触的泽尔多维奇明显地感受到朗道话中的骨头。这对师生的关系也因此发生明显对立。以至于萨哈罗夫在回忆录里专门提及:“泽尔多维奇曾经在与我的谈话中说:‘你知道为什么塔姆对它(指核武工程)作用如此之大,而不是朗道的原因吗,取决于他们两人的道德标准。’”

然而哈拉特尼科夫对此不以为然,他说:“我认为这样来比较两个伟大的物理学家和诺贝尔奖获得者参与的工作是绝对不恰当的。事实上他朗道能够的,塔姆却不能。我可以明确地指出朗道为苏联所做出的,不是其他任何人所能的。是的,塔姆曾积极地持续参与讨论主题,朗道一次也没有去过那儿。朗道从来没有主动改进他们的观念  这是真的。但是朗道所做的却是最高水平的事。例如著名数学家冯•诺伊曼在美国计划解决的稳定性问题。这说明工作的层次。”

哈拉特尼科夫在接受采访时还指出:“很清楚,所有的发展都是我们完全独立进行的。在1953年爆炸的一个氢弹,是完全原创的。这个时候贝利亚的口袋里没有没有图纸。但是,这时候朗道和泽尔多维奇之间的关系恶化。泽尔多维奇在原子弹项目中发挥了十分重要的作用。他是一个很有魄力的人,试图与半导体研究所的负责人亚历山德罗夫 ( А. П. Александров,1903 – 1994) 商谈如何为朗道制订一些任务。当朗道知道后,他很生气,他认为泽尔多维奇有没有权利在他不知情的前提下部署他的工作。于是朗道不再与他合作,并携带有关氢弹的工作与萨哈罗夫联系。”

萨哈罗夫在研制氢弹的过程中扮演了最重要的角色。他1921年出生在莫斯科一个知识分子家庭,父亲是一座私立学校的物理学教授,母亲是希腊贵族后裔。他在1938年进入莫斯科国立大学。卫国战争期间随学校撤离,在阿什哈巴德(Ашхабад,在今土库曼斯坦共和国境内)毕业。1947年在莫斯科列别杰夫物理学院理论部获得博士。1948年他参与了原子弹研究计划。1950年移居萨罗夫后,他参加氢弹的研发工作,并且作出了杰出的贡献。1953年8月12日苏联的第一枚氢弹试验成功。据说时年50岁的库尔恰托夫对年仅32岁的萨哈罗夫说:“谢谢你,国家的救星!”在萨哈罗夫被接收为苏联科学院院士的会议上,作为推荐人的库尔恰托夫说:“萨哈罗夫为苏联国防所作的贡献比我们在座的所有人都要多。”萨哈罗夫毫无争议地被选为苏联科学院院士,并被誉为“苏联氢弹之父”。

从1948年10月起萨哈罗夫开始考虑使用氘和铀-238混合物的组合炸弹的可行性。铀-238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到。那些分裂成两半的铀-238会产生一些慢中子,慢中子不足以引起进一步的裂变。因此在使用铀-235作为有效核材料的原子弹生产过程中铀-238被看作是无用的废料。假如用铀-238轰击热核聚变的中子,(核聚变中子能量的含量10倍于核裂变中子能量的含量)代价可以减少许多,因为铀-238的价格比铀-235便宜1000倍。铀-238这种热核燃料离子化收缩现象是前苏联第一颗氢弹的理论基础。萨哈罗夫的设想是使用氘和铀-238的交替层状结构的炸弹,这种设计类似于美国泰勒的“闹钟”(Alarm Clock,取其名的意思是唤醒世界)结构。萨哈罗夫提出的设计RDS-6s代号是“多层酥皮蛋糕”(слойку)。这种离子化的收缩过程,被同事们冠以“萨哈罗化”(сахаризацией)。1948年12月2日,金兹堡完成了他的第二份报告( Г-2) “氘爆炸的调查II”。金兹堡提出了对核弹的外壳由一层氘包围这样一种结构的效率估算。他说在这种结构中液态氘可以被重水替换,因此:“另一种要考虑的可能性是含有锂-6,铀-235,钚-239等混合物的“燃烧”。他提出了使用锂-6氘作为热核燃料的想法。1949年1月20日萨哈罗夫完成了他的第一份报告(C-1),是关于多层夹心蛋糕的格局配置“在铀-238和重水异质系统中的定向爆炸波”。

很显然,要将上述这些卓越的念头付诸实施必须进行大量的计算。首先从过程动力学的角度来看,有4种可能的反应,参见下式

1. D + T → He-4 + n + 17.588 MeV
2. D + D → He-3 + n + 3.268 MeV
3. D + D → T + p + 4.03 MeV
4. He-3 + D → He-4 + p + 18.34 MeV
式中D是氘,氢的同位素之一,原子核由一颗质子和一颗中子组成;T是氚,氢的同位素之一,原子核由一颗质子和二颗中子组成;He-3是氦-3,氦的同位素之一,原子核由二颗质子和一颗中子组成;He-4是氦-4,氦的同位素之一,原子核由二颗质子和二颗中子组成;n是中子;p 是质子; MeV是电子伏特。
因此必须判断哪一个反应最先出现?(须知热核爆炸的特征时间大约是5乘10的负7次秒! )其次从非平衡热力学观点:传递的能量发送部分能源阵阵层依次从第一层到第二层以及从第二层到第三层……这样逐层传递的能量所占的比例各为多大?也许在这些反应中能量会消耗或消失,即无用过程的能量将大于有用过程的能量? 这儿指的是第一个氢弹项目RDS-6t的计算模型。

另一个任务被称为热核炸弹的效率问题,朗道讽刺地称为 “敌对行为系数”。显然这个问题的数学计算过程是非常复杂和相当耗时的。那时即使美国的原子能项目也还没有足够强大的运算机器。在苏联,适合这些计算的规模庞大的电子计算机仅在1954年才出现。而在这之前由几个并行小组用手工计算:一组是物理问题研究所的朗道;一组是КБ-11的波格柳勃夫(Н.Н. Боголю́бов, 1909-1992,数学家,科学院院士);还有一组是应用数学研究所的吉洪诺夫(А.Н.Тихонов,
1906-1993, 苏联计算数学与控制论的创始人,科学院院士)。

哈拉特尼科夫回忆说,“氢弹的计算任务,比原子弹更复杂,其难度也远远高出好几个数量级。事实上,我们已经用‘手工’解决了这个问题,无疑这是一个奇迹。如果说在偏微分方程的数值积分方法上曾发生过一场革命的话,那么这可以指朗道领导下的物理问题研究所。这可是一桩举足轻重的大事情。……吉洪诺夫所在部门的数学家们认为并不存在稳定性的问题,他们对高层说朗道小组我们发明了一个并不存在的问题。事情的真相是如果你不考虑可持续性的问题,那么在计算过程中代替光滑曲线出现的将是锯齿线。我们看到吉洪诺夫小组使用模板等绘图工具来使得计算结果光滑化。但用这种方式不能得到可靠的结果。……我记得一次具有历史意义的会议,由克尔迪许( М.В. Келдыша,1911-1978,苏联科学院院士)主持,历时几天。我们认为有一个重要的问题已被解决了,但是吉洪诺夫小组则辩称不存在这样的问题。为了达到共识,高层下令我们必须向这些对物理学知之甚少的数学专家们进行解释。那些数学上正确的但是不稳定的解其实没有物理价值,丝毫的偏差在实际的物理系统中将导致整个系统产生更大的偏差,甚至会使得系统 “浮动”。(根据李亚普诺夫稳定性理论)。部分这些工作以后被选入《朗道全集》之中,作为他与梅伊曼在计算数学领域的合作成果。”

欧本奥默在原子弹爆炸成功之后,走上了反对继续搞核试验的人道主义者之路。库尔恰托夫在完成原子弹研发工作后,转向于原子能工业应用。泰勒在氢弹试验成功之后,又搞出了“星球大战计划”。萨哈罗夫功成名就之后,成为维护民权的“持不同政见者”。二十一世纪初,根据“莫斯科回声”电台(Эхо Москвы) 的民意调查,朗道是苏联时代最伟大的科学家。那么朗道究竟是苏联原子弹的支持者抑或反对者呢?

移民到美国去的作家卡冈诺夫和戈尔里克(М.И. Каганов и Г.Е. Горелик)在他们的书中指出:“谈到对原子项目的参与,朗道,我记得他强调,他的参与只是有限地评估爆炸的结果,而没有对炸弹的实际发展做任何工作。看起来似乎是对自己良心的一种安慰”。

熟悉朗道的哈拉特尼科夫说过:“朗道自己参与到这些核武器研制的任务是很有限的,都是上面指派的,他自己并没有积极主动争取过。这反映了他对于斯大林政权的一贯态度,他十分明白这些可怕的人控制的可怕的武器制造意味着什么。他之所以参与进去是为了免除灾祸,监狱的岁月教会了他如何求得生存。 ……应该注意到行为的两个因素,首先我们科学家的工作不是为了斯大林,而是为了人类和我们的国家以防御邪恶势力,消除某一个国家的核垄断和建立两个对立阵营之间的核武器平衡,使得没有人敢发动一场核战争,这中间没有赢家。我经常听到朗道说:‘学好物理,让战争不发生’这才是他学习物理的初衷”。

其实在参与原子项目期间,朗道面临严重的心理问题。作为一个精明的数学和物理学分析大师,他似乎认识到,消除核垄断客观上减少了二次世界大战的可能性。与此同时,他显然不想亲自参与苏联的原子能项目。首先,鉴于朗道自己在监狱中的遭遇,他认为利用权力强迫劳工是令人恶心的,欺骗了他对于在苏联建立一个公正社会的期望。第二不想处理技术上的数学计算,用他的话说,不想当“科学的奴隶。”第三他讨厌秘密运作带来的并发效应。例如当工作开始后,高层指派专门的警卫人员负责他的安全。朗道的侄女爱拉回忆:“有些物理学家认为这是一种荣誉和自身重要性的一个标志。朗道则断然拒绝了,他还拒绝他们给他的化名‘加夫里科夫’。这是一个非常危险的举动,公然违抗克格勃建议,这可能给他带来不可预测的和足够严重的后果。欧根.栗弗席兹只得专门去了一次列宁格勒把情况的真相告诉朗道的姐姐索尼娅。在我母亲的劝说之下,朗道接受了指派给他的警卫人员,但是坚决反对使用化名‘加夫里科夫’,他斩钉截铁地说‘否则我不能工作。’”

因此,朗道在原则上反对参与苏联的氢弹发展项目。然而,必须强调的是他们的团队工作非常认真地参与了原子项目,同时发挥了才能和效率。然而当1953年5月斯大林去世后,朗道决定彻底地摆脱核武项目。用他的话说:“好,现在我再也不怕他了,要结束这项工作了”(Все, теперь я его уже не боюсь и кончаю с этой работой)。

终篇之前,想起好大喜功的太祖说过:“我们就搞它一点原子弹和氢弹。”会下围棋的陈帅跟着起哄:“中国人就是把裤子当了,也要把原子弹搞出来。” 据最近解密的资料,中国第一颗原子弹爆炸花费28亿人民币。从铀勘探到造出第一颗原子弹,约合128.6亿元人民币。相当于1966年北京工农业总产值的三倍!在“三年自然灾害”期间,几亿百姓濒临死亡边缘,耗资巨大的核工程却加速运转。数十万科学工作者、军人和工人在与世隔绝的核基地过着严重幅射污染的生活,流传着一句苍凉悲痛的话:“献了青春献终身,献了终身献子孙”。网上有一位魏世杰先生,用他自己的话说“在大西北金银滩的核武基地鼓捣过26年核武器”。他大学毕业就被分配去试制核武器,在荒芜人烟的绝域里为“搞它一点原子弹和氢弹”耗尽了自己的青春,也赔掉了家人的幸福。如今古稀之年的他每天一早起床,坐在电脑前回望金银滩。为精神障碍的妻子和女儿准备午饭,照料独居的智障儿子。多年后他的反思是:“那么多人被迫害,那么多人得病,我们当年做核武器研究有意义吗?我们真的需要核吗?”但是“两弹一星的元勋”,不论是已经去世的钱学森们还是仍然健在的周光召们,可有一人进行过反思吗?

(第五篇完)

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