你相信吗?下面一块看似平平无奇的石头,竟蕴藏着毁天灭地的能量粒子。
这些粒子碰撞分裂,瞬间爆炸。没错,这便是一颗原子弹。它仅需极短时间,就能让一座城市变得满目疮痍,导致成千上万人受伤甚至死亡。其威力之大,使得 “原子弹之父” 奥本海默在试爆成功后发出感慨:“现在我已变成死神,大千世界的毁灭者。”
原子弹真的能够毁灭世界吗?接下来我们将尝试解答这个问题,但首先需要真正了解一枚原子弹的威力。
这枚原子弹长约3米,宽约0.7米,比一辆小汽车还要小,却具有相当于2万吨普通炸药的威力,简称当量2万吨。
此时,它正在距离地面约500米的高空引爆。光,骤然出现在空中,其亮度比1000个太阳还要耀眼,能够穿透人们惊讶的瞳孔,直接灼伤视网膜。热,紧随其后,数千摄氏度的高温可将钢铁化为气体,让城市沦为废墟。至于碳基生物,只能留下如影子般的痕迹,但这些还只是这颗原子弹三分之一的威力。
随后,爆炸中心形成的火球向外膨胀,猛烈压缩周围空气,产生冲击波。它以超音速向四周扩散,在人们听到巨响之前,就已将一切挤压得支离破碎。随着火球冷却,一团高达万米的蘑菇云腾空而起,直插云霄。
而这还未结束,核爆炸除了光和热,还会产生一种杀伤力极强的能量 —— 核辐射。这些看不见的高能粒子和射线,能够杀死细胞,让人轻则恶心呕吐,重则不治身亡。即使爆炸结束后,核辐射也不会立刻消失,烟云中残留的放射性颗粒会变成黑雨落回地面,持续污染这片土地。即便你足够幸运,因地下室等掩体的庇护而毫发无伤,但当你从掩体中走出,眼前惨烈的景象也会给你留下永久的心理创伤。
原子弹威力的来源究竟是什么让原子弹拥有如此巨大的威力呢?答案就藏在它的名字里 —— 原子。
释放出这种死神之力的,却是无数天才的发现。时间回到1938年,第一位天才登场。德国化学家哈恩用中子作为炮弹轰击铀元素的原子核时,发现它竟然裂开成了两个新核。受细胞分裂的启发,这个过程被命名为核裂变。
铀核裂变不仅产生了新的元素,还释放出巨大的能量。物理学家迈特纳计算发现,这些能量与原子核分裂后减少的质量恰好符合爱因斯坦质能方程的规律。原本只存在于理论中的能量就这样变成了现实。
但仅凭一次裂变还不够,直到约里奥・居里夫妇和费米等人发现铀原子核裂变的同时,还产生了两到三个中子。这些次级中子可以继续诱发核裂变,使反应自动进行下去,成为链式反应。这意味着如果原料足够,就能产生难以想象的能量。
至此,原子能开发的最后一块理论拼图被补齐。
曼哈顿计划与原子弹诞生彼时的世界正笼罩在战争的阴影之下。为防止纳粹德国利用这些发现制造新型武器,物理学家西拉德等人联合爱因斯坦向美国总统罗斯福写信,希望美国能够率先开展相关工作。正是这封信,开启了美国的原子弹研究,并发展成日后闻名于世的曼哈顿计划。
于是,众多天才齐聚美国,只为赶在纳粹德国之前将原子弹研制出来。但是即便拥有全世界最聪明的头脑,想要在如此短的时间内将如此前沿的理论落地也并非易事。
在链式反应中,如果每次裂变后剩余的中子数量恰好等于一,反应便会稳定进行下去,达到所谓的临界状态。此时所需要的核材料数量称为临界质量,只有大于这个临界质量才可能引发爆炸。
1942年,物理学家费米成功实现了人类的第一次链式反应,使用的原料是相对原子质量为235的铀-235。然而作为自然界中唯一容易实现核裂变的元素,铀-235在铀矿中的占比仅有0.72%。因此原本只需要260克纯铀-235就能达到的临界状态,实际试验中却足足用了52吨核燃料。
显然这样的体量根本无法满足武器要求。要制作原子弹,铀-235的纯度必须达到90%以上。
为此曼哈顿计划专门建造了两座浓缩铀工厂。其中一座耗费了15000吨纯银用于制作导线,另一座的耗电量则和整个纽约市相当。
最终在耗费20多亿美元、动员超过60万人后,曼哈顿计划成功造出了3枚原子弹,其中一枚被命名为 “小男孩”。
1945年8月6日,它在日本广岛上空引爆。这是一枚枪式原子弹,启动时,炸药将一小块核材料打入另一块之中,使它们整体达到临界质量,引起核爆炸。它的设计十分简单,但核材料利用率低,只有1.2%。3天后降落日本长崎的 “胖子” 则采用了另一种内爆式结构,外层炸药均布,形成向内聚集的冲击波压缩核材料,使其密度增大,从而迅速达到临界质量并引发爆炸。虽然结构相对复杂,但它的核材料反应更加充分,利用率高达20%。
就这样,原子弹正式诞生,人类历史也随之进入一个新的时代。
原子弹与时代的关系可是面对这个新的时代,正如奥本海默所说,少数人笑了,也有少数人哭了,大多数人则沉默不语。这究竟是一个怎样的时代?它会毁灭在原子弹的手中吗?
其实从某种角度上讲并不会。大约6600万年前,一颗小行星撞击地球,引发了一代霸主恐龙的灭绝。但即便如此,地球依然照常运转,生命仍然延续至今。而包括原子弹的加强版氢弹在内,人类总共拥有约12000枚核弹。就算把它们合成一个超级炸弹,爆炸后释放的能量也不及那次小行星撞击的万分之一。对一颗经历了46亿年沧桑的星球而言,实在有些微不足道。
但尽管如此,对于普通人而言,原子弹依然足够可怕。它可以轻易摧毁一座具体的城市,无差别地杀死目标范围内的每一个人。它的代价如此之大,以至于美苏经过数十年的军备竞赛后得出结论:核战争没有赢家。
因此在某种程度上,核弹竟然造成了一种微妙的平衡。即便是在冷战的巅峰时期,也依然能够维持和平。
原子弹危机与中国的应对1961年,美国率先在土耳其等地部署了大量装有核弹的导弹,射程直达苏联首都莫斯科。作为反击,次年苏联便在古巴秘密部署核弹,这让美国感到了严重威胁。同年10月,美国宣布武装封锁古巴,战争一触即发,这就是著名的古巴导弹危机。
而就在气氛最紧张的时刻,一封来自赫鲁晓夫的信送达白宫,信中充满了强烈的避免核战的情绪。两天后,双方达成一致,苏联宣布撤走古巴的导弹,危机就此解除。
实际上,像这样的危机历史上还发生过多次,新生的中国也不例外。在朝鲜战争时,节节败退的美国企图用原子弹威胁志愿军撤离战场。在1958年,美国再次搬出原子弹阻止中国,甚至连曾经的老大哥苏联也在1969年中苏边境冲突时,威胁将原子弹作为打击中国的重要手段。不过现在这样的危机已经很少出现了,但它并不是凭空消失的,而是因为中国造出了自己的原子弹。
今天,我们再也不用担心原子弹能否毁灭世界了,至少它不被允许毁灭你的世界。
文本来源 @星球研究所 的视频内容