西拉德：原子時代的先知先覺者

《知識就是力量》2015年第8期

作者 尹傳紅（《科技日報》主任編輯，中國科普作家協會常務副秘書長）

責編 許小編 劉小編

身為原子時代最具遠見的先驅者，利奧·西拉德在原子彈問世的整個歷程中發揮了特殊的作用；他同時還深刻洞察了核技術濫用的危險性，並為此而不遺餘力地奔走呼喊……

「一旦情況不妙，我必須做的事情……」

聰穎睿智、愛讀科幻小說的西拉德無疑是科學家中最棒的一個預言者。特別是，對於最遭的事情他常常有著驚人的預見性，而且總能被後來的事實所印證。

西拉德

1933年1月30日，陰險狂妄的阿道夫·希特勒被任命為德國總理，西拉德立刻敏銳地意識到，納粹勢力必將肆虐歐洲。隨即他便走訪其在匈牙利布達佩斯的親屬，鄭重其事地勸說他們趕緊移居國外。

兩個多月後的3月30日，西拉德將錢藏在鞋子里，提上兩個行李箱，坐著空空蕩蕩的火車離開了柏林。後來他從報紙上獲悉，他開溜次日納粹士兵就在邊境上攔截了擁擠不堪的同一趟列車，每個旅客都受到了盤查。「這剛好表明，如果你想在這個世界上成功，你不必比別人聰明多少，只需比別人早一天就行了。」事後他跟人這樣打趣。

那時候，人們還沒有看清希特勒及其納粹黨徒的真面目，總認為文明的德國決不會容忍任何真正野蠻的事情發生。然而，從匈牙利來到德國生活了十來年的西拉德並沒有這樣樂觀。他注意到德國人自己由於憤世嫉俗而麻木，這正是一場大戰（第一次世界大戰）的失敗對道德產生的可怕影響之一。因而他預言，德國必將重整軍備，再度崛起；要不了幾年，歐洲就會形成兩個龐大的、相互對立的武裝集團。

為預防萬一，西拉德一直以來都是租房而住，隨處安居，家當都在兩隻手提箱里。「一旦情況不妙，我必須做的事情只是轉轉鑰匙，然後走人。」

這一年4月7日，納粹德國發布《公務員職位恢復法》，隨後就陸續公布了被解僱學術職位人員名單，國內各學院大批猶太裔學者和科學家因此失業。身為猶太人且一直抱持「救世」情懷的西拉德對此深為關切，他在維也納發起並創立了一個主要由英國學者自願資助的慈善機構——「學術援助委員會」，以幫助那些由於戰爭而逃離德國的科學家在國外重新開始生活。

5月上旬，自己尚未有穩定落腳點的西拉德熱心奔走於英格蘭，幫助遭受納粹迫害的科學家遷出德國，替他們在英國、美國、印度、中國和中間各地找尋工作。9月，西拉德來到倫敦。此時，英國科學促進會正在這裡舉行年會。媒體對於會議的報道，意外地引出了一個（後來看）影響了戰爭格局的、重要的科學話題。

「一個想法……突然在我頭腦中出現」

「英國科學促進會擊碎原子元素的轉化」，「中子，神奇的轉化」，「轉化任何原子的希望」，……1933年9月12日，《泰晤士報》以一連串引人注目的標題，載文介紹了最近四分之一世紀里科學家在原子嬗變方面的發現。

西拉德讀了這一組報道，並特別注意到英國著名物理學家歐內斯特·盧瑟福的觀點：通常說來，我們不能指望用這一方法獲得能量。這是一種拙劣而又低效的產生能量的方法，所有尋找這種原子轉化能源的人，都不過是在談論「鏡花水月」。

盧瑟福的意思是說，從原子嬗變中尋找能源，或是寄望於工業規模上的原子能釋放，完全是妄想。

西拉德對盧瑟福的「預見」不以為然，甚至還有些氣惱，心裡也直犯嘀咕：這位一直奮戰於科學前沿的老前輩究竟是怎麼了？

盧瑟福因「對放射性物質元素的嬗變和放射性化學所做的研究」而獲得了1908年諾貝爾化學獎，並早在1902年就與他的英國同行弗雷德里克·索迪（1921年諾貝爾化學獎獲得者）提出了原子嬗變假說——放射性物質是由一些不穩定的原子組成，每單位時間都有確定的一部分原子通過發射（α 、β、γ）射線而蛻變成其他元素。

第二年，他們兩人已經定量分析出這些衰變過程放出的巨大能量，認為放射性變化的能量一定至少是化學變化能量的2萬倍，並且可能是百萬倍，大大高於任何分子變化的能量。而他們做出這一計算的時間，甚至比愛因斯坦推導出著名的質能方程（E=mc^2）還要早。

漫步於倫敦街頭的西拉德不時陷入沉思。

「正當紅燈變成綠燈、我橫穿大街時，一個想法……突然在我頭腦中出現。我們是否能找到一種元素，當中子穿越它時，它吸收一個中子，放出兩個中子。如果能積聚這樣一種元素到充分大的質量，就能維持一個原子核鏈式反應。」西拉德後來回憶道。

此刻他並沒有想出將怎樣找到這樣一種元素，或者需要做什麼樣的實驗，但這一想法一直縈繞在他心頭。事實上，他第一個設想了一種機制——憑藉這種機制，通過中子對原子核的轟擊，多於中子自身所帶的能量就可以被釋放出來。「在某一特定情況下，實現原子核鏈式反應、以工業規模釋放原子能、製造原子彈，都應該是可能的。」

「有一種武器，只要他願意……」

回溯到一年前，當中子於1932年被詹姆斯·查德威克（1935年諾貝爾物理學獎獲得者）發現時，西拉德就對原子核鏈式反應的可能性迷住了。就在這一年，他讀到了他所熟識的英國著名科幻作家赫伯特·喬治·威爾斯1914年出版的一部科幻小說《獲得自由的世界》。

這部作品設想在1956年發生了一場世界大戰，世界主要城市全被一種利用雪崩式的鏈式反應來製造的原子彈所摧毀，由此，才實現了對核武器的限制和真正的和平。小說不僅形象地描述了核武器令人震撼的施用效果，而且還精確地預言了人工放射性問題將在1933年得到解決（開篇即提到）——約里奧-居里夫婦確實是在這一年發現了人工放射性，並因此而獲得了1935年的諾貝爾化學獎。

有趣的是，威爾斯坦承，《獲得自由的世界》的創作靈感，其實來自索迪提出的科學觀點。1904年，索迪在給英國皇家工程兵部隊作有關鐳的演講，談到原子能的應用時說：

「有可能所有的重物質都擁有跟鐳類似的、隱藏在原子結構內的的能量。如果這些能量能夠被人開發出來並加以控制，擁有這種能力的人就可以改變世界的命運。吝嗇的大自然有一根用於小心調節這種能量輸出的槓桿，能夠控制這根槓桿的人將擁有一種武器，只要他願意，就可以用它來摧毀整個地球。」

1909年，索迪在其所著《鐳的闡釋》一書中，又談及類似觀點。威爾斯讀到此書這些陳述時，認為大自然不可信賴，不可能會「保守她的秘密」，因而他在小說中講述了「一個美妙而古老的科學浪漫故事」。

《獲得自由的世界》令西拉德印象深刻，併產生了諸多聯想，尤其是其軍事意義。可以說，正是這部小說觸發了西拉德對鏈式反應、能量產生和原子彈的思考。在隨後進行的研究、探索中，他正確地預測了這種反應的結果及其潛在的能量來源，仔細描述了後來稱為「臨界質量」的概念的基本特徵，並在1934年3月12日提交了鏈式核反應的專利申請。不過，他將專利交給了英國海軍部，並根據禁令保守秘密。

這個時候，西拉德腦海里經常閃現的，是《獲得自由的世界》里所描述的那種可怕場景。

「這一舉動，或許拯救了全世界……」

1938年底，德國放射化學家、物理學家奧托·哈恩首次用中子轟擊鈾，發現了核裂變現象（哈恩因此而被授予1944年諾貝爾化學獎，但1945年11月15日宣布獲獎決定時，他正作為戰犯被關押在英國的一個小地方）。裂變反應釋出的能量遠大於放射性的能量，令人畏懼的核鏈式反應的可能性與大規模利用核能的途徑同時展現在人們面前。

1939年夏天，德國成為第一個為研究核裂變的軍事用途而設立研究所的國家。另外一些學者的研究結果也暗示著，從理論上講製造原子彈是可能的。西拉德為此深感憂慮，擔心納粹德國會搶先造出這種可怕的武器。當時有物理學家估計，僅僅28.35克的鈾裂變就會產生相當於600噸梯恩梯（TNT）黃色炸藥的爆炸威力，將其應用於戰爭，後果不堪設想。

在隨後的一段時間裡，西拉德積極奔走協調，規勸他的科學家同行不要公開發表與裂變和鏈式反應相關的研究成果，以免為納粹德國的研究者所借鑒。這絕非多慮，因為差一點就發生想起來不免讓人感到後怕的一件事。

那期間，西拉德與義大利裔美籍物理學家、世界上第一座核反應堆的設計者和建造者恩利克·費米（1938年諾貝爾物理學獎獲得者）合作，通過研究和實驗證明，某種高純度的石墨吸收中子的量少到足以維持一個鏈式反應。費米曾想發表他們的這項研究成果，但被西拉德勸阻。

後來知道，德國人也做了相同的實驗，只不過他們用的是低純度石墨，因而得出了錯誤的結論，認為石墨會吸收太多的中子，以致無法維持一個鏈式反應。於是他們決定採用重水來代替石墨作減速劑，結果反倒給建立鏈式反應設置了障礙……美國一位科學家就此評價說，如果不是西拉德的勸阻，「那麼可以設想，第二次世界大戰的進程就會改變。」也有人說，「這一舉動，或許拯救了全世界。」

而真正讓西拉德青史留名的，當是其後他的一個更大的舉動——勸導愛因斯坦在1939年夏天寫信給美國總統羅斯福，力陳鏈式核反應的巨大潛力，建議美國盡一切努力趕在納粹德國之前研製出原子彈。這直接催生了影響甚巨的「曼哈頓工程」。

1945年5月，歐洲戰事結束。1945年8月，美國在日本的廣島和長崎投下兩顆原子彈，遠東的戰爭也停止了。可是，當年一問世就派上了「用場」的原子彈，卻給人類出了一道很大的道德難題，使得人類邁向新時代——原子時代的序幕，開啟的是那般沉重：科學家們在極短的時間內把原子彈從理論變成了現實，但原子能的發現和應用這一凝聚著人類大智慧的重量級科技成果，一開始就書寫了人類歷史上災難最為深重的一頁：轉瞬之間，兩座城市生生地被毀滅，成了凄慘的人間地獄。

第二次世界大戰結束後，西拉德跟愛因斯坦一樣，懷著一種懊悔與反思的心境，積極投身於反戰的和平運動之中，不斷地警告人們使用原子武器的危險性，提醒各國人民充分認識到全球毀滅的威脅所在。

西拉德與愛因斯坦

後來有人談到西拉德時，說了這樣一句意味深長的話：原子彈「留給他一個極有吸引力的目標，即試圖幫助人們消除恐懼時代，而這個時代卻是在他幫助下創造出來的。」

利奧·西拉德小傳

利奧·西拉德（Leo Szilard，1898～1964），美籍匈牙利裔理論物理學家。出生於匈牙利布達佩斯的一個猶太富裕家庭，父親是一名土木工程師。早年在約瑟夫國王技術學院學工程學，後被征入奧匈軍隊。退伍後到到德國柏林高等技術學院（柏林工業大學的前身）攻讀化學工程，後入柏林大學讀物理學，獲博士學位。1933年遷居英國。1938年移居美國，先後在哥倫比亞大學和芝加哥大學從事核物理學的基礎研究和應用研究。1958年獲愛因斯坦獎，1959年獲原子能和平利用獎，1961年被選為美國國家科學院院士。