《数理化通俗演义 作者:梁衡》

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数理化通俗演义 作者:梁衡- 第73节


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瓶会打碎,于是就加了保价费一千美元。一只空酒瓶竟值千元,这件事立即成了轰动报纸的新闻。而专营基安提酒的商人因此却大赚其钱。芝加哥大学的这个足球场的看台后面,若干年后挂了一块金属匾,上面刻着这样几行大字:“人类在这里实现了第一次链式反应,从而开辟了在受控制条件下释放原子能的道路。”这里因此闻名,成了一个旅游者的参观点。这是后话。



  1942年12月2日试验成功的核反应堆生成的动力是很小的,它刚能点亮一只小电灯,几天之后也才可以点亮四盏家用电灯。但是这不要紧,只要追出第一步就不愁走不完万里路,只要摸清原理就会畅行无阻。瓦特初发明的蒸汽机只能为煤矿排水,但是以后它几乎用于所有的工业、交通,关键是它开辟了一条新路——将热能转变为机械能;法拉第最初用磁铁和线圈做实验时只能使电流计的指针微微偏动,但他也开辟了一条新路——使磁变电,于是带来了一个电气时代;现在费米的原子反应堆虽然功率还很小,但是他也开出了一条新路——使原子核能转变成热能或其他能。这验证了爱因斯坦的伟大理论,E=mc2,质能是可以互变的。



  自从费米那个只能点亮一个灯泡的反应堆问世以来,各种反应堆立即发展起来,有专门提供动力的动力堆,有用于科学实验的研究堆,有生产核燃料的增殖堆,新能源展示出广阔的前景。以核能发电来说,一座功率为一百万千瓦的大型火力发电站,每年要烧二百万吨煤。为此电厂得有运煤专线,一辆火车得运上千个来回。而同样功率的核电站,只要六部卡车一次就能把全年的燃料运来。而且这样可以省出大量的煤去作化工原料。用蓄电池发动的潜水艇,只能在水下潜行几天,然后再浮出水面充电。可是,换成核动力可以十年不换燃料。



  反应堆除提供大量能源外,还可以用来制造同位素。我们把各种元素放在反应堆的管子里,经过中子照射就变成了新的放射性同位素。这些同位素由于它们的放射性表现出来的穿透作用、能量、荧光效应、特殊生理效应等等,它们在工业、农业、医学、生物学、考古学、宇宙探索等许多领域都有重要作用。比如害虫常会钻到种籽、土壤、树皮里面,一般化学杀虫剂无能为力,这时用穿透力很强的,射线一照射,便使它断子绝孙。还有金店内部在铸造、焊接时会出现极小的砂眼、裂缝,肉眼是绝对不能发现的。这时只要用γ射线拍一张片子就会清清楚楚地显示出来。如同人们对力学、光学、电学的探索一样,对原子内部的探索已经给人类带来了受益无穷的好处。



  让我们现在再回到费米的这个反应堆边来。正当大家在一片兴奋、激动中忙着收拾现场时,康普顿教授突然想起应该给美国政府方面打个电话,报告这一喜讯。他立即给负责这一工作的科南教授挂了一个长途电话。当他拿起话筒时才想到这个绝密的大事怎么能在电话里说呢?对方已经在问话了:“喂,您是康普顿教授吗?”



  康普顿灵机一动回答道:“是的,我是康普顿。科南教授,我想您一定很愿意知道,那位意大利航海家已经登了新大陆了。”



  “是这样吗?”对方听懂了,高兴地大喊起来。“当地的居民对他友好吗?”



  “很友好,每个人都安全登陆,并且感到愉快。”



  这是一个很聪明的,在科学史上留下的一次著名的电话。意大利人哥伦布1492年发现新大陆,过了450年后,正好是中间两位数倒换一下,另一个意大利人费米在原子世界里又发现了一块新大陆。



  康普顿教授远处在兴奋之中,这时格罗夫斯将军走过来,他伸出一只大手说:“祝贺您,康普顿教授,但是既然试验已经成功,我们的下一步计划就该立即实施了吧?”



  格罗夫斯说的下一个计划是什么?且听下回分解。
            


  
 



           



            




第六十六回
苦干三年 两颗炸弹制成功,悔恨万分 一纸建议致惨祸

——原子弹的爆炸  上回说到费米领导的原子反应堆顺利实现了链式反应,在场的格罗夫斯将军立即要科学家们投入下一个计划。——这下一个计划就是制造原子弹。



  各位读者,容我们在这里先将原子弹原理与结构简单交待几笔。



  其实,就原理来说它和反应堆没有多少区别,只不过反应的速度不同。那反应堆专门有镉棒吸收中子,唯恐这个不听话的中子乱冲乱撞,使铀燃料骤燃爆炸,这叫可控链式反应;而原子弹正相反,唯恐铀燃料裂变太慢,不能爆炸,所以并不要镉棒之类的东西来吸收中子,让它去冲,去撞,越快越好,这叫不控制的链式反应。



  为了实现快速裂变,原子弹里只能用铀-235同位素,它很容易捕获中子。同时,炸药外面又有一道中子反射层,裂变生成的自由中子无法逃出去,就一个变三,三个变九,成倍增长。每一个核裂变所需的时间还不到一亿分之一秒,整个原子弹的爆炸也就只有几百万分之一秒。就在这瞬间,原子弹放出极强的光辐射、冲击波、中子流和γ射线辐射及放射性污染碎片。这些东西都可以杀人或摧毁建筑物。那平时被禁锢在原子核里的能量突然间被释放出来,如黄河决堤,如兽笼大开,不可抗拒的灾难便突然而至。



  这些洪水猛兽在它未被放出来以前是怎样压缩在一个小天地里的呢?原子弹的结构说来也简单。它里面装着两块铀-235或钚-239原子炸药,另外还有一些普通炸药作为引爆之用。外面裹了一层中子反射屏,再裹一层弹壳,这就是一颗足以毁灭一个中等城市的原子弹了。



  我们回头再说那位格罗夫斯将军,此人本是美军工程兵负责人,身材魁梧,办事干练。他被授权组织曼哈顿工程,试制原子武器。那天反应堆试验一成功,他就立即将康普顿教授请去说:“教授先生,您知道国家现在最需要的是什么?是打赢这场战争。所以现在要立即让那个反应堆变成一个原子弹;时间,最多三年。”



  “将军,您不是开玩笑吧。虽然对原子弹的构造、原理我们都有把握,可是原料奇缺,铀和钚到哪里去找?就算找到一点铀,其中铀-238和铀-235的比例是140:1,而铀-238是不能生成链式反应的。只说将铀-238提纯出来就要多大的工程啊。”



  格罗夫斯神秘地一笑说:“工程的事,我这个工程兵头子自会考虑,现在要和您商量的是人,要挑选一批科学家把他们送到那里去。”



  康普顿当然知道这个“那里”的含意。便再不说什么了。



  难怪格罗夫斯胸有成竹,原来他早做了工程上的准备,在远离大城市的地方买了三块人迹罕至的土地,转眼之间就建起三座城市。不过这城市在美国地图上却找不见,它的居民对外只有一个邮政代号。第一座城市在橡树岭,它是专门分离铀-235的。根据铀-235和铀-238之间这么微小的一点重量差,科学家想了两个办法,一是将金属铀气化,它们扩散时轻的快重的慢,自然就会分开;二是让气化的金属铀通过强磁场,它们会出现不同的偏转,也可分开。但是只前一种办法他们就建造了几千英里长的管道,所耗的电相当于一座纽约市的用电;而后一种办法所用的电磁铁就有一个中等舰船那样大。磁铁外面要绕线圈,战争期间铜太缺了,导线就用银子做,竟用了15;000吨白银,只此一般就知美国政府为了这颗原子弹花了多少血本。 第二个秘密城市是专门用来生产钚的。铀-238虽不能裂变,但是它吸收一个中子后就变成铀-239,铀-239是放射性的,它很快放出一个负电荷的β粒子,本身就多了一个正电荷,于是原子序数由92变成了93。各位读者,前面我们说费米他们认为自己曾发现了93号元素,原来正是这个道理。因为在铀裂变过程中是会有少量93号元素出现的,现在我们叫它为“镎”。镎衰变得很快,变成94号元素钚,钚像铀-235一样可以裂变,是制原子弹的好材料。这第二个城市就是专来实现这个转变的。它在华盛顿州的西部,沿哥伦比亚河畔竟占地1000平方英里,有专用铁路350英里,有人口6万。但是这样一座城市悄悄的就像不存在一样。保密成了这里居民的一个共同的性格。食堂里挂着“先想好了再开口”、“勿谈工作”等标语,所以几千人的食堂除了嚼食物的声音,竟没有人说一句话。



  这第三座秘密城市就是格罗夫斯说的“那里”。它是原子弹的组装和实验地点。



  1942年11月,在新墨西哥州西北部一座荒凉的沙丘上站着两个人,一个高大魁梧的将军和一个文静的书生。他们极目察看着这一带的地形,山丘顶是一个平台,台地的西边伸来一条绿色曲线,那是吉美兹山脉,而东边突然降落,接着就是一片浩瀚无垠的沙漠。附近只有稀稀疏疏的几个居民点,台地上有几间破旧的石头房子。他们目光对视一下向石房子走去。房子前面有十几个孩子正在踢球,原来这是一所乡村学校。校长出来迎接他们,那位将军说:“对不起,校长先生,您恐怕要搬个地方,这座学校军队买下了!”这位将军就是格罗夫斯,而那位书生便是物理学家奥本海默,原子弹研制的负责人,现在的头衔是研究室主任。不久以费米为首的那一批科学家便在芝加哥失踪了。



  1944年夏季的一天,费米的夫人突然接到一个电话,告诉她将有人送去三张火车票,她带上孩子到指定的站下车,有人会把她们接到一个叫Y基地的地方。



  费米夫人到达的当天就领到一块白徽牌,就是说现在她也成了保密对象,她发现自己的丈夫身上佩着蓝牌,意味着绝密。当天晚上,他们举行了一个小小的家宴,费米领来的客人使她大吃一惊。有丹麦物理学家玻尔,有意大利物理学家、费米的老朋友安格雷,有迈特纳的外甥、奥地利物理学家费里施,有英国物理学家、中子的发现者查德威克。这么多不同国家的物理学家在这个神秘的地方相聚,大家都有一种说不出的心情,又喜,又悲,又急,又忧。喜的是阔别多年后老友相见,悲的是战乱躲起,他们背井离乡客居此地;急的是听说希特勒也在搞原子弹,在这场看不见对手的竞赛中不知他们能否领先;忧的是这件历史上从未有过的杀人武器制出来后不知会有什么后果。



  作为主人,费米夫人向大家一一敬酒。由于灯火管制,窗帘遮得很严,大家小声谈话。赛格雷淡淡一笑说:“我现在为美国政府制造武器,可是从法律上说我是敌人,美、意两国正在交战,我是敌侨。”



  贺米夫人问:“您为什么不加入美国国籍呢?”



  “您还不知道,我倒想申请,可是负责审批国籍的法官说美国根本就找不见我们这个地方。”大家都哈哈大笑了。



  费里施说:“战争已打了五年,我看快结束了,到时我们各人都可以回到自己的祖国,更用不着申请外国国籍
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