20世紀的科學更加高深、更加遠離我們的日常生活經驗，相應地，它所轉化的技術實際威力更大、也更難被人類控制。原子能的開發最具有典型性，他們充分顯示了人類主體具有了“翻天地覆”的威力，是迄今古典科技在操作能力方面達到的極致。但在二戰時期，核武器的前景未知之時，為何核武器會被研發出來呢？
一、原子彈出現的理論基礎
很多人一想到原子彈和原子物理學想到的第一個人就是愛因斯坦，但是就原子彈的整個發展歷程來說愛因斯坦只是最後成功的“點綴”。如果，我們把原子彈的研發比喻成足球進球的話，那麼愛因斯坦只是進球的那名球員。原子彈理論基礎的形成是一個漫長、反覆的過程。它經過了德國、波蘭、義大利等多國物理學家的研究和認證。可以說它的出現就是一個在無數偶然下的“奇蹟”。
1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，使氮原子嬗變成了氧原子，首次實現了原子核人工嬗變，即把一種化學元素變成了另一種化學元素。1932年盧瑟福的學生查得威克發現中子。由於中子是電中性的，不受靜電力的影響，因此很適合作為“炮彈”去轟擊原子核。1934年，居里夫人的女兒女婿約里奧——居里夫婦用α粒子轟擊鋁，產生了一個天然不存在的放射性元素即磷的同位素，它是不穩定的，產生之後很快蛻變為穩定的 元素矽，同時放出正電子。它是首次人工產生的放射性元素。
截止1933年，無論是首先敲開原子大門的盧瑟福還是偉大的科學家愛因斯坦，都認為對原子能的實際利用是一件很遙遠的事。這一觀點，在1934年得到了改變。1934年，義大利物理學家費米用新發明的中子去逐個轟擊元素週期表上的元素原子，在短短几個月內發現了數十種放射性同位素。最重要的是，他發現在中子源與被轟擊的銀金屬之間放一塊石蠟後，所激發的核反應更為激烈，即經過減速後，中子引致核反應的能力更強了。這是原子時代的“真正起點”。
1938年，德國物理學家哈恩，在約里奧——居里夫人實驗報告的啟發下，重做了用中子轟擊鈾元素的實驗，他確信鈾嬗變後出現的確實是鋇、鑭等一些與鈾相距甚遠的元素。哈恩帶著對實驗結果的迷惑，將實驗結果和疑問寫信告訴了奧地利女物理學家邁特納。邁特納據此提出了一個大膽的猜想：鈾核在俘獲了一箇中子之後分裂成兩個大致相等的部分，她稱這一過程為“分裂核”（玻爾後來改稱為“核裂變”）。邁特納的侄子弗裡希是哥本哈根研究所的重要人物，他在與姑母度假時得知了邁特納的這一想法，他告訴了玻爾，並立即開始驗證這一想法。玻爾當時正在準備去美國開會，當他到達美國時收到了弗裡希實驗成功的訊息。玻爾立即將訊息告訴了與會的物理學家們，引起了強烈的轟動。
核裂變的出現，促使人們想到鏈式反應的可能性，即當中子轟擊鈾核使核發生分裂時，又有新的中子產生從而再去轟擊別的鈾核，使這一反應像鏈條一樣，一環扣一環地持續下去。在科學家中，約里奧——居里夫婦率先證實了鏈式反應的可能性。1939年8月29日，即二戰爆發前兩天，玻爾和惠勒指出鈾235比鈾238更能發生裂變。而慢中子更能引起裂變。至此關於釋放原子核能的理論和實驗依據均已準備齊全。
二、 原子彈出現的政治條件
一戰後到二戰前是原子物理研究的黃金時期。當時原子物理學的研究中心並不是美國，而是在歐洲的三個地方，盧瑟福領導下的劍橋、玻爾領導下的哥本哈根以及具備眾多一線核物理研究專家（馬克思·波恩、詹姆斯·弗蘭克、大衛·希爾伯特）的德國哥根廷。在美洲大陸年輕一代的物理學家紛紛前往歐洲，他們勵志效仿哥倫布去探索物理學的“新大陸”。包括奧本海默在內的幾乎所有後來成名的美國原子科學家，1924——1932年間都曾在哥根廷呆過。
20世紀30年代初，希特勒走入德國政壇，納粹情節開始蔓延，猶太人受到歧視和迫害。1933年希特勒開始執政，清洗猶太物理學家的行動開始，不到1年時間大量研究人員外流，甚至連弗蘭克都走了，哥根廷蒙受巨大損失。這些人起初到了尼爾斯·玻爾那裡，哥本哈根一時人氣興旺。但是隨著納粹在歐洲的得勢以及二戰的爆發，玻爾獨木難支。許多暫時在哥本哈根避難的物理學家，又陸續遷往美國，因為他們可以在美國找到安全和工作——在大學任教。例如 1933年，愛因斯坦去了普林斯頓。這一事件之後，美國代替歐洲成為物理學的中心。
在流亡到美國的物理學家中，有一位匈牙利籍的猶太物理學家——西拉德，他在核武器的發展史上佔據重要的地位。1933年在物理學界還在否定原子技術的實際應用價值時，他就已經意識到原子能的開發極可能會帶來政治軍事後果。1935年，他向許多原子物理學家建議，鑑於原子能開發可能會帶來意想不到的嚴重後果，應該暫緩發表他們的研究成果。這一建議遭到，大多數物理學家的拒絕。幾個世紀以來，近代科學一直奉行自由探索、自由交流為科學研究的最高原則，也正是這種自由精神，使得近代科學保持活力。但是今天科學已經不由自主地捲入政治，對科學的後果，科學家無法置身事外。
1939年初，鏈式反應的可能性還處於實驗階段。然而，美國與德國同行之間的聯絡大多都已經中斷了。在美國西拉德終於說服了一批原子物理學家承擔起“自我出版檢查”的制度，即對敏感的實驗結果，特別是導致鏈式反應可能發生的核裂變後是否會出現多餘中子的實驗結果，自動保守秘密。
1939年4月在西拉德還在為“原子彈的可行性”與美國當局交涉時，德國政府召集原子物理學家秘密開會，討論製造鈾裝置的問題。因為哈恩曾反對納粹製造鈾彈，所以即使他是核裂變現象的發現者也沒有收到邀請。但是開會的訊息透露給了哈恩的一個同事，這個同事認為只有公開發表才會避免原子研究可能帶來的政治後果，於是他開始撰寫文章向大眾介紹鏈式反應的研究情況。當這篇文章被美國的原子物理學家看到時，他們認為德國既然允許這樣的條件登報，一定是已經掌握了更高超的核技術。因此他們兵分兩路，一方面積極保護作為歐洲另一個鈾礦出產地的比利時，一方面透過羅斯福總統的朋友、顧問、國際金融家亞歷山大·薩克斯與羅斯福總統取得聯絡，希望美國政府可以撥款支援原子物理研究。
1939年末透過多次與羅斯福總統的面談，西拉德等人如願獲得了政府對原子物理研究的資助。但是在開始的1年多的時間裡，政府並沒有給予多少實際的支援，直到1940年7月，美國政府在得知在戰爭結束之前就有可能造出原子彈時，才真正引起了重視。1940年12月16日，即日本偷襲珍珠島的前一天，美國政府正式大量撥款研製原子彈。政府成立了一個軍政委員會，領導製造原子武器的計劃，該計劃被命名為“曼哈頓工程”。1942年9月17日，職業軍人萊斯利·格羅夫斯將軍成為整個曼哈頓工程的行政首腦。
三、曼哈頓工程：第一顆原子彈的研製
1941年12月，已經逃往美國並定居下來的費米來到芝加哥，領導美國建造了第一個原子反應堆。反應堆於1942年12月2日正式開始運轉，它第一次實現了輸出能大於輸入能的核反應，宣告人類利用核能時代的開始。
費米反應堆的建成為原子彈的研製提供了大量有用的資料，但製造核彈還有很多技術方面的困難，最大的問題是鈾的提純問題。面對這一問題，美國當局不惜成本，對當時提出的好幾種方法進行試驗，以期儘快分離出足夠的高純度鈾235。
原子彈的研製工作由美國物理學家奧本海默負責。在新墨西哥的洛斯阿拉莫斯高地進行。1942年11月25日，洛斯阿拉莫斯高地被徵用。1943年3月，第一批科學家進駐此地，7月製作原子彈的裝置陸續到達，同時奧本海默被任命為洛斯阿拉莫斯實驗室主任。1945年春3顆原子彈造出來了。1945年7月12日和13日，原子彈被運至稱為“死亡地帶”的實驗地點。14、15日，在洛斯阿拉莫斯工作的全體人員被召集起來開會，大部分人到那時才知道他們真正從事的工作是什麼。會後人們到達實驗地點，穿著特製的衣服等待實驗。爆炸原定在16日凌晨4點，因氣候惡劣不得已往後順延。5點30分第一顆鈾原子彈成功爆炸，其威力相當於兩萬噸TNT炸藥，比科學家預測的效果要大10至20倍。為了保密軍事當局釋出新聞說一個彈藥庫不幸爆炸，但沒有人員傷亡。
在不到四年的時間裡，美國可以成功試製出原子彈，取決於兩個因素：一是希特勒將一大批有才華的歐洲核物理學家趕到了美國，使美國得以擁有當時世界上最強大的科學家陣容。二是美國政府迫於戰爭的需要，投入巨大的人力和物力。為完成曼哈頓工程美國政府動員了50多萬人（其中科研人員15萬），耗資22億美元，佔用了全國近三分之一的電力。為分離高純度鈾，同時試用了三種方法：電磁分離法、氣體擴散法和熱擴散法，每種方法各建一個大型工程，建造費達三億零四萬美元，有兩萬人為此工作。在這兩個因素的幫助下，核武器最終變成了現實。
結語
20世紀是被科學裹挾著的世紀，科學充斥著人類的方方面面，包括戰爭。不可否認，原子彈的出現結束了第二次世界大戰，但卻點燃了核子時代得戰火。此時人類卻彷彿已經打開了“潘多拉魔盒”，世界毀滅與人類的距離從未變得如此接近。
參考文獻：《科學的歷程》