战乱将起实验室已难平静为渊驱鱼科学家云集美国

第二十六回　战乱将起实验室已难平静为渊驱鱼科学家云集美国——原子核裂变的发现

上回说到玻尔来访，给爱因斯坦带来一个重要消息。要知这条消息是什么，还得从这条消息的来源说起。

自从卢瑟福第一个用粒子做“炮弹”轰击原子得到质子以来，许多科学家都感到这是一条通往原子核内的大道，于是纷纷向原子核开炮，希望能看到过去没有发现的东西。1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克用粒子轰击铍，得到一种不带电的粒子：中子。有趣的是，卢瑟福用粒子轰击氮，氮原子变成了氧原子，查德威克轰击铍时，铍原子变成碳原子。要是这样一直轰击下去，还能发现多少秘密呢？元素之间一定还有我们未知的重要规律。

在人们向原子大进攻的炮击战斗中有一位女炮手，她就是居里夫人的女儿伊伦娜。1933年（就是爱因斯坦流亡美国的那一年），她和自己的丈夫约里奥一起用粒子轰击铝，却得到了一种自然界并不存在的同位素——元素磷的放射性同位素。从而发现了人工放射性。伊伦娜和她的丈夫因此而获得诺贝尔奖金。居里夫人很为自己的孩子已经成长为有出息的物理学家而高兴，她深知这个发现所启示的重大意义。可惜由于她长年接触放射性因而得了不治之症，几个月后便不幸去世。卢瑟福亲自为她写了讣告。

在英国、法国所进行的这些工作现在由一位意大利人来接班了，他叫费米（1901—1954）。

费米小时即表现出非凡的才能，他父亲的一位同事便有意识地培养他，给他读数学、物理方面的书。当他还是一位17岁的中学生时就有大学研究生的水平了。后来他在比萨大学读书，这个伽利略当年生活过的地方处处给他以科学的召唤。他每次走过那个世界闻名的斜塔，都要肃然起敬，伫立片刻。大凡一个人成才之前总要有一个巨人将他托上自己的肩膀，费米也是这样。这时罗马大学物理实验室主任柯比诺认定费米就是复兴意大利物理的希望，专门在罗马大学设了一个理论物理学讲座，聘请26岁的费米来任首席教授。费米在自己周围很快团结了一批青年物理学家，他们自信伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。

不久，伊伦娜用粒子轰击原子核获得人造同位素的消息传到了罗马。好个聪明的费米，他想我不能总跟在人家后面，你用粒子，我就用中子。粒子带正电荷，原子核也带正电荷，它们间的斥力必然要抵消一部分冲击力，而中性的中子正可避免这个缺点。于是他又找到了一种轰击原子核的新炮弹。

大凡科学家们每找到一种新武器就如同孩子得到一个新玩具一样，玩得不肯放手。费米这一群人虽已是物理学家，但论年龄都还是些小伙子呢，他们现在玩起这新鲜的“中子炮”来哪肯罢休。中子从哪里来呢？最好是用镭放射的粒子轰击铍制得。但当时一克镭要34000美元。他们这个新组建的小组绝对买不起。费米就用氡来代替镭，不过氡的半衰期只有四天，需要经常更换。他们就用这门简陋的“大炮”对着所有能找到的元素狂轰一顿，看看有什么变化。这个劲头就像当年戴维刚发明了电解法，本生刚发明了光谱分析法一样，每种原子身上都要过一刀。果然这新法就是厉害，他得到了许多自然界中不存在的同位素。例如从普通的钠得到放射性钠，从普通的碘得到放射性碘，从氯得到放射性磷，从硅得到放射性铝等。

但是，当他们把这门“大炮”对准铀时却得到一种想不到的结果。好像经轰击后铀中产生的放射性元素不止一种，但每一种的数量又极其微小。这群年轻人都是物理学家，他们在化学知识方面不足，无法鉴别新元素。他们猜想，一定制成了一种过去不曾发现过的新元素。铀的原子序数是92号，这种新元素就叫它“93号元素”吧。到底这是不是一种新元素，我们暂且按下不表。

再说费米小组还是不断地用中子去轰击各种元素。一天他的好朋友拉赛蒂用中子轰击银板，发现如果在木桌上做实验和在金属桌面上做实验，银板的放射性不一样。他立即来向费米汇报。费米沉思了片刻说：“我想这说明放射源周围的物体会影响它的轰击效果。我们不妨试着在银板前挡一块铅板。”

拉赛蒂立即取来一块铅板，并且又在银板前放了一个“盖革计数器”。这是一种专门测量物质放射性的仪器。物质放出的粒子进入计数器就会有响声，进得越多响得越快。一切准备好了，费米将中子源对准银板，只听计数器咔咔地响起来，比刚才速度快了许多。费米说：“铅是一种重物质，让我们来试一试轻物质怎样。请取一块石蜡板来。”

拉赛蒂几个人立即取来一块大石蜡板，七手八脚在上面挖了一个空穴，把中子源放进去，又开始照射。这时将盖革计数器移近银板，计数器突然发疯似的响个不停。他们几个人都惊得目瞪口呆，整个物理大楼里的人都来看这个怪现象，大家喊道：“真不可想象，活见鬼了！”只这么稍稍放一块石蜡，银的人工放射性就增加了100倍。中午吃饭时，这伙年轻人大声争论着，提出各种假设，各人的嘴都动个不停，但是只听见说话不见吃东西，这顿饭足足吃了3个小时，桌上的东西还是剩下不少，但合理的解释却还是没有想出一个。这是1934年10月22日中午的事。

这天晚上，费米夫人带着孩子到乡下度假还未归来，费米一人在屋里安安静静地思考着白天的事。他在地上踱着步子，想这石蜡究竟有一种什么魔力呢？石蜡含有大量的氢，氢核是质子。想到这里费米突然停下脚步，用手一拍脑门自语说：“问题可能正出在这里。”

原来他想到氢核是质子，质子是与中子同样质量的粒子。中子源被封在石蜡块儿里时，中子射到银板之前就先要与石蜡中的质子相撞，这一撞就要损失一部分能量，减慢冲击速度。正像游得慢的鱼比游得快的鱼容易让人抓住一样。这种慢中子比快中子有更多的机会被银原子俘获，因此银的人工放射性就更强些。但这只能是一种假设，如果别的含氢物质也有这种作用，便说明假设正确。还有什么更方便的含氢物可用来试验呢？最方便不过的当然就是水了。对！来一次水中试验。

但是费米小组实在太穷了，水不值钱，可是要有一个足够大的容器却很难找。他们立即想到物理楼后面系主任柯比诺的私人花园，那里有一个喷水鱼池。

这天早晨费米和伙伴们就将那些大大小小的实验仪器搬到鱼池上。花园罩一株大杏树遮住了半个园子，绿草成茵，红的、黄的小花点缀在墙脚，鱼在池中自在地游。这群年轻人的到来，开始并没有打破这里的宁静，他们轻手轻脚。一来是对这种试验不抱很大希望，不愿让人知道他们的失败；二来，不愿打扰柯比诺先生一家的安宁。

他们将中子源和银板慢慢沉入水中，开始轰击，盖革计数器又疯狂地叫起来，这说明费米的假设是正确的。这伙年轻人再也忍不住了，随着计数器的鸣响，他们忽地一下狂喊胜利，在地上跳着，互相拥抱着，并且嚷嚷着：“快给《科学研究》写信，详细报告我们的发现！”

这时正在楼上看书的柯比诺教授，听到花园里的喊声便走下楼来。他被这个场面弄糊涂了，“孩子们，你们为什么这样高兴？”

“我们有了新发现，正商议向《科学研究》写信呢。”

柯比诺仔细听了他们的汇报，又看了实验，突然发起火来：“你们疯了？难道你们没有看出这其中的工业用途吗？这里是一个了不起的发现，你们应该先申请专利！”

他们更吃惊了，真没想到小鱼池里得到一个大发现。

我们先把“鱼池发现”放到一边，回头再说那个93号元素。费米发现新元素的新闻在欧洲各报上早已热闹了一阵儿，这消息自然传到了法国、德国。伊伦娜将那实验重做了一遍，这种新元素根本不像在周期表93号位置上应该有的性质，它倒有点儿像镧。

这时在德国也有一个科学家小组，以著名化学家、威廉皇家化学研究所教授哈恩（1879—1968）为首，还有物理学家迈特纳、斯特拉斯曼等人。奥地利籍的女核物理学家迈特纳本是来这里作为访问学者短期工作的。但由于他们几个很合得来，这个“短期”竟然有30年。迈特纳才华出众，她一眼就看出那个“93号元素”里有文章，但又深知光靠物理学家不能解开这个谜，便说服哈恩来选这个课题。于是这个小组也加入了这场追逐战。

1936年的一天晚上，斯特拉斯曼正在值班，他一人无事，那个困扰他的题目又泛起在心头，从种种迹象看，这个“93号”绝不是铀后面的元素，倒有点儿像56号元素钡，第二天早晨，迈特纳前来接班。斯特拉斯曼兴冲冲地对她说：“我昨天想了一夜，终于有了个头绪，那个未知元素可能是钡，不妨试测一下。”

迈特纳性格豪爽，她闻听此言立即不屑一听地喊道：“中学生也不会提这个问题，快把你的想法扔到纸篓里去吧！”

原来过去用中子去轰击元素，只能将它的核打掉一小块，放出一两个质子，所以从来的人工蜕变只能是变成与原来的元素相邻近的元素，怎么可能一下从92号的铀退到56号的钡呢？斯特拉斯曼也觉理由不足，所以不敢再争。

1938年7月，迈特纳因为是犹太人，被迫离开了德国。12月17日，哈恩到财政部去为迈特纳办一些善后事务。斯特拉斯曼在办公室里翻阅几本新到的期刊，其中正有伊伦娜的一篇报告，他立即又想起了自己关于钡的想法。

中午，哈恩刚进门，斯特拉斯曼就拦住他说：“请看看这份杂志，这里提出……”哈恩将那篇文章扫了一眼，一见作者是伊伦娜，便没好气地说：“我对这位小姐没有好感，不愿看她的东西。”原来他们过去有过一点儿小矛盾。

“不，她说是镧，我说是钡，两个元素一个57号，一个56号，问题可能正在这里。你听，她说……”

不管哈恩爱听不爱听，斯特拉斯曼将论文中最主要的段落飞快地念了出来。哈恩听着听着怨气渐消，一把将杂志抢了过来，从头至尾很快地读了一遍。俗话说外行看热闹，内行看门道。哈恩和伊伦娜同是放射化学专家，他们的文章对方自然一看就知其中的深浅。哈恩刚把论文读完，便“啪”地合上杂志，一手拉起斯特拉斯曼说：“走，快到实验室去！”

哈恩和斯特拉斯曼在实验室里反复测试，就化学性质来说，这个所谓的“93号元素”是钡确定无疑了。但是这话要是让物理学家听见一定要惹人笑的，一个小小的中子怎么能使铀原子一下释放出近一半粒子呢？这时他们更怀念那位被希特勒赶走了的伙伴——迈特纳，他们这个三人小组中两个化学家一个物理学家，迈特纳的被迫离去，名副其实地使这个小组塌了半边天。哈恩遇到这个新问题便立即提笔给迈特纳写了一封信，迈特纳真不愧为核专家，她一见信立即明白是怎么一回事——铀原子核被中子从中间一劈两半了！

迈特纳正好要利用寒假期间访问瑞典，那里有几位物理学界的朋友。她收起信便赶快出发了。这几位朋友住在乡下一个安静的小村里，冬天的瑞典白雪皑皑，是一年中滑雪度假的最好时光。但是今年大家心情都不好，希特勒这个疯子正在制造战争，在到处迫害犹太人。许多犹太血统的物理学家不用说工作了，现在连衣食都无着。迈特纳的一个外甥叫弗里施，是个青年物理学家，也刚从德国逃亡到这里。迈特纳一住下就拉着弗里施到外面去散步。她拿出哈恩的信，弗里施怎么也不敢相信铀原子会分裂，姨、甥二人在雪里走了很长时间，最后弗里施建议：“我们何不把这个重要消息通知玻尔，他是现在世界上活着的最伟大的核物理学家啊！”

迈特纳和弗里施立即冒着严寒前往丹麦的哥本哈根。弗里施曾在玻尔的研究所工作过，所以对这里很熟，他们便直奔玻尔的家里。弗里施敲门进来，发现玻尔正在穿大衣，旁边有一只手提箱，像要出远门的样子。他忙说道：“玻尔先生，您这是准备到哪里去？”

“按照合同到美国讲学，顺便看望我的老朋友爱因斯坦先生。”

“我们有一件重要的事要立即向您请教，可以吗？”

玻尔抬手看了看表，又让仆人先将箱子提走，说：“我们可以有半个小时来谈话。”

“从德国来的消息说，哈恩已经用中子将铀核一分为二，但是现在还不敢最后肯定，哈恩自己也把握不大。”

玻尔一听，立即脱下大衣，坐到桌旁认真地询问起实验情况。迈特纳详细谈了他们过去做的实验，又拿出哈恩最近写来的信说：“看来这是可能的，伊伦娜在法国也得出了近似的结论。”

玻尔说：“这件事非同小可，果真是这样，其意义将不亚于贝克勒尔和居里夫人发现放射性。它将给物理学界，不，给整个社会带来什么变化就很难预料了。”

“那么现在应该怎么办呢？”迈特纳说。

“现在你们要在德国之外立即进行实验，关键是要证实裂变发生时是否放出巨大的能量。”

这时仆人进来走到玻尔身边说：“先生，时间已经很紧了。”玻尔才想起自己正要赶火车，忙起身穿大衣，又说：“你们抓紧实验，我立即将这个情况带给爱因斯坦先生。”

他匆匆忙忙地跑到火车站，只差几分钟就要误车了。1939年1月初，玻尔到了美国。

再说意大利的费米，他领导的小组进行了那个“93号元素”实验，可惜未能穷根究底。发现核裂变这个实验让哈恩接了过去，他终于获得1944年的诺贝尔化学奖。所以人们都替费米感到遗憾。但是费米手中的王牌何止一张。核裂变那件事不必说它了，小鱼池里发现的慢中子反应也是一件足够轰动物理学界的大事，当时朋友们都在暗自猜测这个发现也许能在斯德哥尔摩挂上号呢。但是正像德国出了个魔鬼希特勒一样，意大利也新上台一个法西斯墨索里尼。这家伙对外发动战争，对内实行专制，搅得国无宁日，民不聊生。费米的保护人柯比诺教授又于前不久去世，他的实验室已无一点儿经费。更有比这严重的，费米夫人是犹太人，而墨索里尼的排犹政策已使她难以在这里生存。正当紧张的科学实验一步步走向光明与希望之时，政治却在一步步地走向专制与黑暗。弄得费米欲进无路，欲罢不能，整日里长吁短叹，不知如何是好。

正是：

科学事业多艰辛，征途险阻一重重。

才出黑暗中世纪，又入法西魔掌中。

却说费米夫妇正这样忧心忡忡地在罗马度着时日，这天，1938年11月10日，清晨他们正躺在床上，突然电话铃声急响。费米夫人拿起电话，只听电话台问道：“是费米教授家里吗？”

“是的，有什么事吗？”

“请注意，今天晚上六点钟，将有人从斯德哥尔摩给费米教授打来长途电话。希望他能在家等候。”

费米已经听到电话里的声音，他立即坐了起来说：“斯德哥尔摩，这一定意味着诺贝尔奖金了。”

度过了一个难熬的白天，下午5时费米夫妇便坐在电话机旁。夕阳投在白墙上的影子在慢慢地滑动，室内光线渐渐暗了下来，可是电话机静静地卧在那里，像哑了一样。为了打破这令人心焦的寂静，费米夫人说：“我们打开收音机，边听新闻边等电话吧。”

收音机里传来广播员强硬、冷酷的语调：“现在宣读第二批种族法：犹太人的孩子一律不许在公立学校就读；犹太人教师一律解除公职；犹太人律师、医生和其他自由职业者，不许对犹太人以外的人开业；犹太人护照一律吊销……”新闻播完了，费米夫妇更没有话说了，他们各人的眉头都结成一个疙瘩，在心里叹息着：“祖国啊，您真的连您的儿女都不要了吗？”

这时电话铃突然响了：“是费米教授吗？我是瑞典科学院，首先祝贺您获得本年度诺贝尔物理学奖金。现在向您宣读奖状：

奖金授予罗马大学恩里科·费米教授，以表彰他认证了由中子轰击所产生的新的放射性元素，以及他在这一研究中发现了由慢中子引起的核反应。”

这本来是一个特大喜讯，可是这喜讯在没有到来之前先被刚才那条杀气腾腾的广播新闻给罩上了阴影。费米放下电话心里忧喜参半，沉思片刻，然后拉着夫人的手说：“好机会，我们就乘出国领奖之时到美国去定居，那里已经有爱因斯坦等一大批科学家，这样对我们个人和事业都有好处。”

费米夫人看着这个漂亮的客厅、卧室，还有卧室里面的卫生间，那里有新装好的，她最心爱的绿色大理石浴盆。她眼中流泪了：“难道我们真的要离开祖国了吗？”

“就这一个机会了，一个极难得的机会。”

1938年12月6日费米携夫人和两个孩子离开罗马。12月10日在斯德哥尔摩领奖。1939年1月2日，他们安全到达美国。两周后玻尔也来这里会合。这时，被法西斯势力从欧洲各地赶来的科学家已经遍布在美国各主要大学。希特勒决没有想到他的排犹和专制却为渊驱鱼，给美国送来这么多急需的人才。

就在玻尔刚踏上美国国土，迈特纳和弗里施的电报也同时到达：实验已经做完，和他设想的完全一致，铀在分裂时能放出大量的能量。

这对科学是一个好消息，对时局来说是一个再坏不过的消息，这意味着铀可用来作为爆炸物，每磅铀释放出来的能量可能是普通炸药的上万倍。而这项新发现恰恰是在德国完成的，是那个战争魔鬼希特勒统治的国家，刚从那个魔鬼手中跑出来的科学家忧心忡忡，他们既知道希特勒的能量，又知道铀裂变的能量，这两者加起来简直可以毁灭地球。玻尔教授一个月间好像老了许多，他在学术交流中却越来越多地谈起政治问题，谈论局势。费米一想起那天在收音机前听的排犹法，就浑身发凉，这几个疯子要是手中有了核武器，什么坏事都能干出来的，他坐不住了，便去拜会美国海军上将胡珀。胡珀说：“费米教授您觉得原子弹会成为现实吗？”

“这只是一种直觉，铀能不能变成战场实用的爆炸物，我确还没有把握。”

“谢谢。所以现在我们实在不好采取什么具体对策。”

费米怀着惆怅之情回到他工作的哥伦比亚大学。在这所大学工作的匈牙利物理学家西拉德也是刚刚流亡来美的，他的祖国已被德国吞并。他对费米说：“不要灰心，让我再来试试。看来要找一个更有影响的人物出来说话。”

西拉德立即找到了在普林斯顿任教的另一位匈牙利物理学家威格纳。通过威格纳又找到了在那里工作的爱因斯坦。1939年7月的一天，他们在爱因斯坦的二层小楼上整整谈了一个上午。爱因斯坦对裂变很感兴趣，他立即看出了其中的深远意义。谈话快结束时，爱因斯坦说：“你们的意思是不是要美国各大学也加紧这项研究，比如普林斯顿研究所也应立即开展这一项实验？”

西拉德说：“不，这恐怕已经不解决问题了。因为我们现在对柏林方面的研究进展一无所知。我们的意思，是请您出面给罗斯福总统写一封信，希望这件事能引起美国政府足够的重视，并积极组织力量实施。”

爱因斯坦是个很不愿和政界名人来往的人，又加上这事确还没有把握，闻听此言，将手插进他那团乱草似的头发里，半天沉吟不语。

到底爱因斯坦是否答应了这个请求，且听下回分解。