正传：26.铀俱乐部
1939年，党卫军找到海森堡，让他领导德国的核计划。说白了就是利用最新发现的科学成果来制造大规模杀伤性武器。毫无疑问，大家都清楚。这是个军方的项目。不大可能是民用目的。嘴上没说，心里也跟明镜似的。战争已经打响了，德国已经灭掉了波兰。打仗的情况之下，科学家得到的资金其实很有限。战争那是烧钱的机器，整顿的钢铁送进炮管里面打出去炸掉，那是吞进的怪兽。一切都围绕战争展开，和平民用的东西，您还是靠边站吧。如果军方能拿钱出来给科学家搞研究，科学家们当然很开心啊。但是在当时，核裂变刚刚发现不久啊，大家都不知道这东西能发展到啥程度。原子弹其实只是核能利用的成果之一。不是全部。要想让原子核里面的能量乖乖的放出来，那可不是简单的事儿。其实大家都是一头雾水，他们到底该怎么办呢？
先要在理论上建立一个体系，到底传说中的链式反应能不能发生，发生以后能不能控制得住，这一切都是未知数。首先一个问题摆在大家面前啊。到底啥东西能发生核裂变，而且能发生链式反应呢？1939年底。海森堡就确认了核能这东西的确是存在的，可以利用链式反应来获得大量的能量。普通的铀238肯定是不行，需要高浓度的铀235才行。铀235在自然界的含量微乎其微，要想把这东西给提取出来，那是难上加难啊。这东西化学性质跟铀238一样。想靠化学提纯，那是不可能的。到底该用啥办法来提纯铀235呢，这东西还没啥头绪。还有一个办法，就是在铀238 上做文章啊。这东西毕竟富裕。看看能不能把铀238变成能裂变的物质。海森堡把这个差事教给魏扎克，这个魏扎克是专门搞实验的。
光有了裂变物质还不行啊，还需要减速剂。费米一个很了不起的贡献，就是发现中子的快慢对核裂变很重要。这个现象是费米发现的。当年费米用中子源来轰击金属。金属产生了人工放射性，结果中子源金属之间插了一块铅板，结果金属的放射性反而增强了。这大大出乎了大家的意料。费米后来又换了蜡来做这种实验。金属放射性更加强烈。费米发现，这东西跟中子的能量有关系啊。中子要是太快了，反而不容易被原子核俘获。就好比打斯诺克台球啊。要是球速太快了，反而不容易进洞。必须是速度角度都合适才能打进去。原子核也是一回事儿。中子太快的话，容易错过，不容易俘获。加进一部分能够使得中子减速的物质，反而使得更多的中子被原子核捕获，费米感觉，应该是石蜡里面所含有的氢原子起了作用。中子跟质子差不多质量，撞上刚好可以减速。哪儿的氢最多啊？那还用问吗！水啊。水不就是一氧化二氢啊。费米预言，拿水来做实验，应该效果更好。他们扛着中子源和金属桶，来到实验室后边的喷水池旁边摆开了阵势。把实验装置放进水里。果然，盖革计数器噼啪作响，放射性很强啊。就因为这个，费米获得了1938年的诺贝尔奖。德国这边没捞到费米，绝对是一大损失啊。费米那是理论和实验两手抓两手都很硬的人物。
海森堡当然知道这一切了。他预计需要去找合适的减速剂来增强链式反应，他发现，重水这东西能当作减速剂来用，石墨也行。那就安排人手去做实验吧。法国人这时候，也在研究原子裂变方面的东西。领头的就是约里奥居里。现在他基本上是法国原子物理界的掌舵人啊。他认为石墨不太纯，不好使，重水比较靠谱儿啊。但是石墨生产比较方便，重水生产就太麻烦了。只有挪威生产重水。产量很有限啊。大家就都盯上挪威的重水了。英国人法国人德国人都盯着挪威。挪威一摆手说我是中立国，两边不得罪啊。法国特工就潜入挪威，想尽办法把重水运出来185公斤。弄到了法国。海森堡也认为重水靠谱儿，石墨做实验，得到的数据总是不理想。他哪知道啊，有人给他下套啊。石墨是有人故意馋了杂质的。当时他不知道啊。
1940年，德国的铀俱乐部工程已经有一些初步的结果了。他们发现，用铀238来制造钚239，也是个不错的路子。这东西是自己造出来的，不需要从自然界提纯。但是大规模的制备钚239非常的麻烦。还要想法子搞出个生产装置反应堆来才行。目前还是铀靠谱儿啊。就在这一年的4月份。德国突袭丹麦。几个钟头就解决问题啊。丹麦的当天就宣布投降。德国人虽然占领丹麦，但是还是让他们自治。大批的犹太人还是留在丹麦没走啊。玻尔也在想尽办法帮他们。不过玻尔和海森堡这对师徒可就成了冤家了。玻尔的祖国正在被海森堡的祖国侵略啊。这两人见面，那可就太尴尬了。这是后话暂且不表。
德国兵锋直指挪威，挪威也扛不住啊。王室和政府全都退到了北极圈内。可算没能全部被占领啊。挪威的重水工厂就落到了德国人手里了。德国又发大军横扫西欧，没几天，荷兰比利时卢森堡全都投降了。德军打到了法国境内。巴黎城里的约里奥居里就开始收拾东西了，各种数据报告全都打包藏起来。该销毁的全销毁。能运走的都运走，去英国吧。对了还有那185公斤重水。德国人已经冲过来要了。全完不能便宜了德国人。装上商船运到了英国。约里奥居里自己没走，坐镇巴黎。要保证剩余的东西不能让纳粹给糟蹋了。自己也绝不跟纳粹合作。他倒是跟游击队有来往啊。果然老是有德国人来找约里奥居里聊天。巴不得他为德国服务。但是约里奥居里就是不干。
当时德国占领了捷克斯洛伐克的铀矿。但是铀矿石品味最高的是在非洲的比属刚果。其实美国方面也都知道这个矿很重要。老板自然是比利时人啊。盟国方面就问老板，你那里有多少有矿石啊？老板说有1200吨啊。英国人说赶紧运出来啊。老板说分散在各地凑不齐啊。也来不及了。就这样这1200吨的铀矿石就留在了比利时。其实哪有凑不齐啊。这个老板跟盟国斗心眼儿。这些矿石都在同一个冶炼厂里面堆着。比利时一陷落就全落到德国人手里了。这个老板自己一直在美国遥控指挥着非洲的矿开采。他下令，刚果矿上的铀矿石直接运到美国来，同时把矿山关闭、工人疏散、所有场地放水淹没。不能叫德国人弄了去。后来美国人说别啊，你放水，我们也没法开采了。还是我们去挖吧。于是美国人就搞到了大批的优质铀矿石。
德国人已经掌握了两个重要的战略资源了，一个是铀矿石，一个是重水。而且呢，德国人最早建立了军方背景的项目工程，也算是没有输在起跑线上。铀俱乐部工程的推进工作可以大大加快了。海森堡在柏林赫莱比锡两边儿来回的跑。他有一位助手，叫多贝尔。他擅长实验。海森堡本人擅长理论。这两个人搭档是非常默契的。他们在莱比锡搞了个实验装置，叫莱比锡1号装置。其实就是个微型的反应堆。1940年8月，莱比锡1号(L-I型)反应堆成功通过实验证实重水用作中子减速剂的可行性。当时莱比锡工作组采用的是球形反应堆，按照海森堡的计算，如果以此模型推演，那么将需要5吨重水和13吨的铀才能实现链式反应。海森堡当时心里就凉了。要13吨纯的铀235啊。那是多大的代价啊。铀235仅有0.72%。要想富集起来那是多么的困难，多么的不容易啊。需要13吨纯净的铀235才能爆炸。那看来是没戏了。
为啥会要这么多铀235呢？这要从一个概念，叫做“临街质量”讲起。一个铀235原子，被中子打中了。然后发生了分裂。在这个过程中，伴随着能量的释放。然后呢？打碎的那些粒子继续撞击其他的原子核啊。继续吧其他的原子核也打碎。这样就形成多米诺骨牌效应。如黄河泛滥一般一发而不可收拾。这样的链式反应有个前提条件。那就是周围的原子够多啊。要是只有一个原子，那么裂变了也就裂变了。那些碎片是谁都碰不到啊。假如有两个原子呢。那被砸到的几率也很小很小啊。必须有足够多的铀235原子才行啊。那么划算起来，这些原子最小有个总质量，那么这个连锁反应才能持续的下去啊。海森堡就大约估计了需要的总量。那就是13吨啊。这东西不好找啊。特别是战争期间。但是海森堡不气馁。继续努力。莱比锡1型反应堆实验成功半年之后，改进的莱比锡2型(L-II型)推出，之后又有莱比锡3型(L-III型)。海森堡这边儿有进展啊。但是整个铀俱乐部工程却不是劲往一处使啊。一开始有人提议建立一个严密的组织管理体系，设立核心科学家。以担负起统筹规划、资源调配、冲突调解等任务。大家都听他的。汉堡大学的哈泰克教授就强烈反对。他强烈反对这一近似于军事化管理的提议。于是，在这种氛围下，铀俱乐部进入了N分天下、各自为战的局面。哈泰克教授跟海森堡他们是平行的另外一个小组。他们也在研究减速剂、反应堆之类的。他们提出要用干冰作为减速剂。干冰这东西本来就是二氧化碳。碳原子能起到减速的作用。但是氧原子不太起作用。二氧化碳的好处在于，特别容易提纯。比石墨要方便。哈泰克就想实验一下。但是他需要300公斤铀啊。找领导批准吧。领导手里也没有那么多的铀。去找海森堡啊。海森堡不配合。他觉得哈泰克有个100公斤就够了。俩人为此还闹矛盾。哈泰克东拼西凑的到处去凑铀。人家化学品公司送来的15吨干冰就在哪儿搁着。然后就慢慢的气化，之后也没剩多少了。最后哈泰克的实验结果不太想。不得不转而搞起了重水方面的研究。这也算是德国铀俱乐部内部协调管理上的问题吧。一开始就拧不成一股绳儿。当然啦，还是和德国人自视太高有关系。他们认为，自己的科技水平天下第一。自己搞不出来，别人也搞不出来。况且德国人并没花太多的钱。几百万马克并不能真的算是啥大钱。整个工程的研发团队也就100多人。这些人根本就不够用。海森堡的莱比锡4号装置成功实现了中子在核裂变中的增殖。整个反应，中子越来越多。算是个阶段性成果吧。这已经是1942年的事儿了。
德国人完全不知道他们对手的情况。他们还以为自己的科技成就是领先的。在大西洋对岸的美国，成千上万的科技人才正聚集起来，展开一场超大规模的科研行动。美国总统罗斯福，一开始只是拨款给西拉德等人去研究一下可行性。办公室开始设在了美国纽约的曼哈顿。因此原子弹工程又被称为曼哈顿工程。不久以后就开始升级了。美国人感到战争打的越来越激烈。武器研发工作也就越来越紧了。特别是珍珠港事件爆发。美国人立马调整团队。整个项目就是以研发核武器为明确目标的。项目的总负责人是美国人奥本海默。人家跟海森堡也算是同门师兄弟啊。都是哥廷根出来的。
还有一位海森堡的师兄弟也参加了曼哈顿工程。他就是约翰惠勒。他是玻尔的学生和助手。号称哥本哈根时代的最后一位大师。1939年他和老师玻尔，还有苏联的弗朗克尔一起提出了核裂变的液滴模型。原子核包括了中子和质子，呈液滴状。当另一个中子发射出来击中这个“液滴”，它就会开始剧烈振动，并逐渐拉升成花生状，最终一分为二。这就是他俩研究出的“液滴模型”，它为后来的原子弹制造打下了基础。惠勒的学生费曼也参与了核弹的研究。我们后文还要提到他。它是个量子物理学界非常重要的人物。
1941年，海森堡去了一趟哥本哈根。他去见了老师玻尔。他们还能像过去那样坦诚相见吗？他们又会谈些啥呢？
我们下回再说……