二、揭开原子核能的奥秘

核武器是利用原子核的裂变或聚变反应在瞬间放出巨大能量、产生杀伤破坏作用的武器。核武器里面装的是核装药铀 235 、钚 239 或热核装药氘（又名重氢）、氚（义名超重氢）或氘比锂等。它们造成杀伤破坏作用的能量是由核装药或热核装药发生爆炸性核反应释放出来的，属于核能，也称作原子能。核能与化学能完全不同，它是从原子核内部释放出来的，比一般化学反应的能量要大得多， 1 公斤铀 235 全部裂变放出的能量约相当于 2 万吨梯恩

梯炸药爆炸时放出的能量，而 1 公斤氘氚聚变反应放出的能量又是 1 公斤铀

235 裂变时能量的 4 倍。因此，核武器的杀伤半径可达几公里至几十公里，能够对目标造成综合性杀伤和破坏，其巨大的威力是普遍炸弹、炮弹所不能比拟的。

核武器的出现是人类智慧与一种战略需要相结合的产物，人类制造出具有如此大规模杀伤破坏威力的核武器，使得几千年所创造的文明和自身的生存都面临着巨大的威胁，从这个意义上讲，不能不说这是人类利用核能的一个错误。另一方面，核武器的出现，也代表了 20 世纪 40 年代科学技术发展的最高成就。许多科学巨匠为揭开原子的奥秘而进行了不懈的探索。为人类科学认识微观世界与和平利用核能开辟了广阔的前景。

伦琴与伦琴射线早在 1895 年，德国物理学家伦琴在暗空中做放电实验时发现，被黑纸包住的放电管可以使一段距离外涂有一种莹光材料（铂氢酸钡）的纸屏发出微弱的莹光。伦琴就把这种来自放电管而又看不见的东西称为 X 射线。后又经过反复实验，他发现这种射线能够穿透人的衣服和肌肉。若把手放在放电管和莹光屏之间，莹光屏上就会映出手的骨胳影子。后来为了纪念这位科学家的伟大发现，人们把射线的计量单位命名为伦琴。

居里夫人萃取出新放射性元素镭和钋 1898 年，波兰出生的年轻科学家玛丽·居里夫人发现自然界有一些元素的原子核能自发地放出一些看不见的射线，这些元素在发出射线时，会释放出部分能量，同时它自身就转变成具有另一种性质的新元素。经过反复实验，她从粗杂沥青铀矿中萃取出放射性强于铀数倍和数百倍的两种新元素：镭和钋。由于天然放射线的发现，不仅加深了人们对原子结构复杂性的认识，而且使人们开始认识到在原子核内部蕴藏着巨大的能量，从而启发人们探讨可能利用原子能的新途径。

卢瑟福提出原子蜕变学说 1902 年，英国物理学家卢瑟福建立了放射性蜕

变学说，提出了原子结构模型，否定了 19 世纪之前原子不可分割的结论。他研究认为原子的质量几乎全部都集中在原子核里面，而原子核由质子和中子组成。1919 年，卢瑟福和用放射性元素镭中放出的 a 射线轰击其它元素，第一次实现了原子核的人工转变，这样，就为人们深入地研究核反应奠定了基础。

爱因斯坦创立狭义相对论 1905 年，德国科学家爱因斯坦创立了划时代的狭义相对论，公布了质量与能量相互联系的质能关系式，E＝MC2 （E：能量； M：质量， C：真空中的光速）。根据这一质能关系式，对应于 1 克质量的能量为 9× 102 尔格，这就揭示了原子核内部所蕴藏的巨大能量的奥秘。

查德威克发现中子 1932 年，英国物理学家查德威克在许多科学家研究的基本上，发现了一种穿透力非常强、不带电的中性粒子——中子。利用中子几乎可以轰开一切元素的原子核。从此，科学家们得到了一把打开原子核的

好钥匙。正是这种极小的微粒——中子，后来成为释放蕴藏在原子核内巨大能量的最好工具。

费米决定用中子轰击铀 1934 年，意大利物理学家费米迫不及待地开始探索人工放射现象的可能性。费米发现，如果使中子的运动受到水或石蜡的阻滞，用这些中子轰击金属就具有大得多的放射性。中子是他实验的主要工具。他迅速证明，元素周期表里几乎每一种元素在受到中子轰击时都能够发生核转化。费米后来移居美国，主持研制了世界上第一个原子反应堆。

哈恩分裂铀原子成功自从中子被发现后，人们就利用中子去做实验，轰击各种元素的原子核，研究各种核反应。直到 1938 年底，德国物理学家哈恩与同事施特劳斯曼在实验中发现，当把钡元素加到中子轰击过的铀元素中时，它可以带出一些新的放射性物质。后来，曾与哈恩一起从事过研究工作的奥地利女物理学家梅特娜分析证实，这种所谓新的放射性物质实际上就是放射性钡，并指出，这是铀原子核分裂的结果，她把这种分裂称为“裂变”。铀原子核裂变会释放出巨大的能量并且能同时放出 2—3 个中子，这就预示着发生原子核裂变链式反应的可能。

波尔和惠勒从理论上阐述了核裂变反应过程 1939 年 9 月，丹麦物理学家与他的合作者惠勒进而从理论上对核裂变链式反应进行了阐述，并指出能够引起这一反应的最适宜的核原素是铀 235。1941 年 3 月，美国科学家西博格经过实验证实在中子轰击下钚原子同铀-235 原子一样，同样可以发生裂变。当历史进入 20 世纪 40 年代，科学技术的进步已为一种前所未有的具有

惊人巨大杀伤破坏作用的新式武器——核武器的出现提供了基础。在一种战略需要的驱动下， 1945 年，美国率先研制出了原子弹，随后出现了本书第

节所描述的那令人震惊的一幕。