古德斯密特與海森伯關于德國核武器計劃的爭論*

雷 煜

(1.中國科學院 自然科學史研究所,北京100190;2.中國科學院大學,北京100049)

“阿爾索斯”行動是一項以搜集納粹德國核武器研制情報為目標的活動.此項行動結束后,美國物理學家塞繆爾·古德斯密特(Samuel Goudsmit,1902-1978)開始撰文發(fā)表他本人關于納粹德國核武器計劃失敗的原因.然而,令他沒有想到的是,德國物理學家維爾納· 海森伯(Werner Heisenberg,1901-1976)撰寫了一篇旨在向世界講述真正的戰(zhàn)爭時期德國科學的文章,并且作為對古德斯密特觀點的回應.古德斯密特難以接受海森伯的文章,并且始終堅持自己的觀點和立場.由此,兩人開始了關于這一問題的爭論.

海森伯在學界擁有較高的知名度,然而古德斯密特卻不為人們熟識,所以文章先簡述古德斯密特的生平,再介紹兩人爭論的背景以及兩人關于德國核武器計劃爭論的大致過程,并總結爭論焦點與雙方所持立場的背后原因.

1 古德斯密特生平

塞繆爾·古德斯密特于1902年出生在荷蘭海牙的一個猶太人家庭中.1919年,古德斯密特進入荷蘭萊頓大學學習物理學,師從著名物理學家保羅·埃倫費斯特(Paul Ehrenfest,1880-1933).1925年,他與喬治·烏倫貝克(George Uhlenbeck,1900-1988)提出了電子自旋的概念,并且兩人合作撰寫了一篇關于電子自旋的論文,后來將其發(fā)表在德國期刊《自然科學》(Naturwissenschaften).諾貝爾物理學獎得主伊西多·艾薩克·拉比(Isidor Isaac Rabi,1898-1988)曾對此評價,物理學應永遠對發(fā)現電子自旋的兩人“懷感激之情”.[1]221

1927年,古德斯密特在獲得博士學位后,與烏倫貝克在埃倫費斯特的鼓勵下前往美國密歇根大學物理系任職.1941年,古德斯密特進入麻省理工學院的輻射實驗室工作;1944年5月,他被選任為“阿爾索斯”行動的科學事務領導人;1946年又前往美國西北大學物理學系任職.1948年古德斯密特離開西北大學,任職于美國布魯克海文國家實驗室,1952-1960年擔任此實驗室的物理部主任,并于1970年退休.1951-1974年擔任美國物理學期刊《物理學評論》(Physical Review)的主編,1958年創(chuàng)立物理學期刊《物理學評論快報》(Physical Review Letters).[2]1974年從《物理學評論》主編職位上退休,后在內華達大學雷諾分校擔任杰出訪問教授.1978年12月4日在內華達大學雷諾分校去世.

2 爭論背景

2.1 納粹德國核武器計劃

1939年9月1日,在納粹德國陸軍軍械局(以下簡稱軍械局)的主持下,德國正式的核武器研究計劃開啟帷幕,并由軍械局管理.1942年7月,因軍械局認為核武器研究計劃不能在短時期內有助于結束戰(zhàn)爭,所以將其控制權移交給帝國研究委員會.這次權力移交之后,德國核武器研究計劃中的研究任務被分配給參與此計劃的若干機構,各機構的領導人負責所分配的研究工作.在柏林,庫爾特·迪布納①庫爾特·迪布納(Kurt Diebner,1905-1964),德國物理學家.負責核常數的測量,奧托·哈恩②奧托·哈恩(Otto Hahn,1879-1968),德國化學家,核裂變反應的發(fā)現者,于1944年獲得諾貝爾化學類.負責超鈾元素、裂變產物的研究以及同位素分離工作,海森伯與馮·魏茨澤克③卡爾·馮·魏茨澤克(Carl von Weizs?cker,1912-2007),德國物理學家、哲學家.負責反應堆的制造,同時也參與核常數的測量;在漢堡,保羅·哈特克④保羅·哈特克(Paul Harteck,1902-1985),德國物理化學家.負責重水生產與同位素分離;在海德堡,瓦爾特·博特⑤瓦爾特·博特(Walther Bothe,1891-1957),德國物理學家,于1954年獲得諾貝爾物理學獎.也進行核常數測量工作.[3]52-53

2.2 “阿爾索斯”行動

1943年秋季,美國陸軍參謀長喬治·馬歇爾(George Marshall,1880-1959)向“曼哈頓計劃”的軍方領導人萊斯利·格羅夫斯(Leslie Groves,1896-1970)提出,可以讓后者主管國外核武器研發(fā)進展的情報獲取工作,[4]也就是讓這一領域的情報工作隸屬于“曼哈頓計劃”.格羅夫斯認可了這一項建議,并且創(chuàng)立了名為“阿爾索斯”的情報搜集小組,主要任務就是搜集敵對國家(主要是納粹德國)的核武器研究情報.

1944年8月,“阿爾索斯”行動正式開始,古德斯密特擔任此項行動的科學事務領導人.隨著盟軍從法國登陸,并向德國進軍,“阿爾索斯”行動小組緊隨盟軍解放歐洲大陸的腳步,在被解放的地區(qū)尋找關于德國核武器研制進展的資料.古德斯密特主要承擔繳獲并閱讀德國科學家關于德國核武器研制或核能研究進展的文件報告,逮捕并審訊與德國核武器計劃有關的重要科學家等任務.在古德斯密特等人詳細的調查后,“阿爾索斯”的情報搜集小組得出的結論是納粹德國并沒有制造出核武器.[5]711945年10 月,“阿爾索斯”行動正式結束.

3 爭論起因

3.1 揭開爭論序幕的文章

1946年古德斯密特連續(xù)發(fā)表了三篇涉及德國核武器計劃與德國科學的文章.在第一篇《德國是如何輸掉這場競賽的?》的文章中,古德斯密特把文章的重點放在了對德國科學家未能制造出核武器的原因的探討.他認為從事核武器制造的德國科學家的思路是這樣的:

(1)制造一個用于產生能量的反應堆要比制造一個炸彈更容易,德國科學家實際上在戰(zhàn)爭期間就已經放棄制造核武器的希望;

(2)原子彈是一個失去控制的反應堆,因而要實現原子彈計劃,就要先制造出反應堆;

(3)德國科學家從未想過用純钚(Pu)制造一個炸彈,或者至少認為這個想法是不可行的,也沒有認真對待這樣的想法;

(4)制造反應堆的一個重要之處是它可能生產出的巨大能量將幫助德國實現經濟上的自給自足.

對于納粹德國核武器計劃的失敗原因,古德斯密特做了如下總結:

(1)德國科學家似乎缺乏遠見,他們從開始的時候就不相信會成功,他們相信核計劃很重要,但是并不相信可以在較短的時間內完成;

(2)擔任管理職位的重要人員缺乏能力,并不能勝任;

(3)戰(zhàn)爭爆發(fā)時,許多科學家都被征召入伍.一些科學家在戰(zhàn)斗中陣亡,即使有科學家得以返回實驗室,但也浪費了數年寶貴的時間.[6]

在第二篇文章《保密或者科學?》中,古德斯密特認為海森伯以及圍繞他的科學家就構成了一個處于孤立狀態(tài)的小團體.[7]海森伯對德國核武器計劃有著重要的指導和啟示作用,圍繞著他的團體成員幾乎不會對他的判斷懷有疑問.在第三篇文章《德國的戰(zhàn)時物理學》中,古德斯密特大致描述了“二戰(zhàn)”時期德國物理學的發(fā)展情況,重點描寫了納粹執(zhí)政以及戰(zhàn)爭給德國物理學發(fā)展帶來的挫折與阻礙,物理學家在困難的環(huán)境中如何繼續(xù)他們的研究等.[8]這一篇文章中只是稍微提及了德國核武器計劃以及海森伯,沒有進一步對這兩者發(fā)表觀點.

3.2 海森伯的聲明

在得知古德斯密特發(fā)表相關文章后,海森伯與魏茨澤克等人愈加感覺到盡快發(fā)表他們自己觀點的必要性.[3]2051946年12月中旬,海森伯在德國期刊《自然科學》發(fā)表了《德國關于原子能技術方面的應用研究》一文,這篇文章的發(fā)表不僅是為了單純地向世界闡述德國科學家的觀點,也標志著海森伯等科學家就這一問題建立了德國人的歷史編纂方法.[9]此文的英文版本后于1947年8月發(fā)表在英國期刊《自然》上.這篇文章有如下幾處值得注意.

首先,在文章開始之處,海森伯表明德國并沒有積極主動地將制造原子彈或者發(fā)展核能提上日程.德國公眾對原子物理學興趣不高,而且德國的回旋加速器數量寥寥.他還表示德國政府與軍方決定正式開啟核武器研究計劃的背景是由于美國和英國可能有制造原子彈的意圖:“鑒于英國和美國將打算研制原子彈的可能性,(納粹)德國陸軍軍械局創(chuàng)立了一個特殊的研究小組.……其任務是考察從技術角度利用原子能的可能性.”[10]211

其次,海森伯提及了魏茨澤克對第94號元素钚(Pu)的性質的判斷.他指出,早在1940年夏季,魏茨澤克就意識到鈾堆除了產生鈾的分裂產物之外,還會持續(xù)產生出同位素鈾-239以及鈾-239的轉化物質.更重要的是“理論上這些轉化物質在中子引發(fā)裂變方面具有和鈾-235相同的性質”.[10]212

再次,海森伯特意提到了1942年6月舉行的一次會議.在這次會議上,科學家們向德國軍火及戰(zhàn)爭生產部部長阿爾伯特·施佩爾(Albert Speer,1905-1981)做了關于核武器計劃進展的報告.按照海森伯的說法,報告說明了“從理論依據上,人們可以預期從鈾堆中生產出用于原子彈的爆炸物”.[10]213但施佩爾的決定是將重心放在制造一個用于產生能量的反應堆,其理由是反應堆的建造更容易實現,所需的經費比較少,而且產生的能量還可以作為經濟生產中的原動力.

最后,海森伯簡單總結了德國核武器計劃未能成功的原因.一是1942年是德國核武器計劃與美、英兩國的核武器計劃的轉折點.美國在1942年所做的決定是制造原子彈,并為其投入大量經費;在德國,領導者所做出的決定是制造一個可以產生能源的反應堆,經費只是美國所投入的千分之一左右.二是戰(zhàn)爭處境使得德國不可能制造出原子彈.早在1942年,德國工業(yè)便已到達生產極限,隨著蘇德戰(zhàn)爭的局勢朝向對德國不利的方向發(fā)展,德國不得不調整國內經濟,減少核武器計劃的經費.

由此可以看出,海森伯并沒有提到因德國科學家的自身問題而導致核武器計劃失敗的原因.緣由是包括他本人在內的德國科學家希望能夠在戰(zhàn)后德國科學、經濟復興中擁有重要地位與影響力,所以他盡量避免承認德國核武器計劃以失敗告終,不愿做出不利于德國科學家道德形象、學術水平的聲明.[11]

而他在文章最后一段寫下的話也可以看作是這個動機的例證:“從一開始的時候,德國科學家們就有意識地努力將核武器計劃控制在自己手中.……德國科學家免于做出他們是否應該致力于制造原子彈的決定.在關鍵的1942年,影響政策制定的環(huán)境自動地將他們的工作引向了如何利用反應堆產生核能的這一問題.”[10]214

3.3 《阿爾索斯》一書的出版

在讀過海森伯的文章后,古德斯密特認為海森伯講述的更像是一個“成功的故事”.[12]56此外,古德斯密特強烈反對的是海森伯試圖通過表述德國科學家控制德國核武器計劃,可能會給人們留下這樣一個印象,即參與這個計劃的科學家在主觀上使得納粹德國核武器的研究進程放緩.為了將研究德國科學發(fā)展而獲得的教訓告知美國的讀者,為了讓美國的政府官員與公眾明白,如果美國實行嚴格控制科學研究的政策,那么結果“就會如同在德國所發(fā)生的那些悲劇一樣,將抑制美國科學的發(fā)展”.[5]XIII古德斯密特決定將自己的觀點進一步告知公眾.

1947年,古德斯密特撰寫的《阿爾索斯》一書正式出版.古德斯密特在書中詳細闡述了他在“阿爾索斯”行動中的經歷以及對“二戰(zhàn)”期間以德國物理學為代表的德國科學的看法.他對之前提出的核武器計劃失敗與德國科學發(fā)展受阻的原因進行了補充:

(1)政客對科學事務的干預插手,以及將狂熱而無才干的黨徒安排到重要的行政職位,納粹通過實行“政治第一,科學其次”的方針,給德國的科學教學與研究予以重創(chuàng);

(2)納粹政黨對科學家所施加的教條思想.納粹所主張的“反猶主義”使得許多知名的科學家被迫流亡海外,這對德國物理學來說,可謂災難.

(3)德國科學團體內部存在英雄崇拜現象.在古德斯密特看來,科學不是專制的,無論一個學術巨擘是如何天賦異稟,他都不能控制科學思維.科學研究是一個需要集體努力合作的事業(yè),應該是許多頭腦經過反復試驗、探討與糾錯的一個過程.[5]235,243

4 爭論主題

《阿爾索斯》一書的出版,對化解以海森伯為代表的德國科學家和以古德斯密特為代表的美國科學家之間的分歧,并沒能起到作用.隨之而來的是海森伯與古德斯密特之間的數封以爭論為主要內容的通信.1947年9月23日,海森伯首先致信古德斯密特,揭開了兩人直接進行爭論的序幕.1949年6月3日,古德斯密特致信海森伯,表示因為雙方無法取得觀點上的一致而打算停止交流,這場爭論才告一段落.或許就像是歷史學家馬克·沃爾克(Mark Walker)所說的那樣,兩人之間的通信“揭示出戰(zhàn)后心理狀態(tài)中的一個中心問題:是否應將過去草草掩埋,以使人們能夠無須負重前行;還是應直面這些問題,反復思考以求最終解決它們.”[12]57

1947年9月23日-1949年6月3日,兩人來往的書信涉及爭論內容的共計8封.從中可總結出三個主要的爭論主題,分別是德國核武器計劃中的科學問題、德國科學家心理以及批評與辯護.

4.1 德國核武器計劃中的科學問題

兩人關于德國核武器計劃中的科學問題方面的分歧主要有兩點:一方面是德國科學家是否知道通過快中子裂變鏈式反應來使原子彈產生爆炸效果;另一方面則是他們是否知道可以用鈾-235或钚-239制造原子彈.為使古德斯密特相信德國科學家知道這兩點核科學知識,海森伯建議他去查看被美國人繳獲的德國核武器研發(fā)報告,其中既包含德國科學家關于這兩點的研究與思考,也收錄了科學家的學術演講內容.[13]古德斯密特接受這一建議,果然在被繳獲的文件中發(fā)現海森伯提到的關于這兩個問題的資料.在回復海森伯的信中,古德斯密特承認德國人“正確地提到了94號元素(钚)”,[14]但是他認為德國人沒有充分了解快中子.海森伯回信古德斯密特,告訴關于后者的問題可以去閱讀弗里茨·豪特曼斯①弗里茨·豪特曼斯(Fritz Houtermans,1903-1966),荷蘭裔德國藉核約理學家。所撰寫的秘密報告《核鏈式反應的釋放問題》,從而希望對方能夠改正其觀點.但是,古德斯密特在此之后沒有再和海森伯討論這一問題.[15]

4.2 德國科學家心理

海森伯堅持美、德兩國的核科學家之間存在一場“競賽”的觀點,其源自古德斯密特不了解德國科學家的心理狀態(tài)和工作氛圍,實際上并不存在所謂的“競賽”.在海森伯看來,德國科學家既知道納粹在取得歐洲的勝利后會帶來可怕的后果,也清楚如果德國失敗,也不能寄希望于敵對國的寬宏大量.所以“這樣的一個境地自動地引向了一種更加消極被動與謙遜的態(tài)度”.[16]古德斯密特在回信中首先表示美國科學家與政府、軍方深信存在這樣一場為緊迫感所推動的“競賽”.然后談到了海森伯所說的心理處境問題,他不贊同所謂“消極被動與謙遜的態(tài)度”,那不過是一種采取妥協(xié)態(tài)度與中間立場的說辭.[17]

4.3 批評與辯護

在“二戰(zhàn)”結束后,美國政府逐漸干預甚至控制科學研究,并將一些科學研究列為保密對象.在這個背景下,古德斯密特試圖讓海森伯認識到如果不提防這種干預科學研究的行為,那么它將會嚴重損害科學進程,“就如同在納粹統(tǒng)治下的那樣.”[17]他希望海森伯或其他德國科學家向世界講述納粹統(tǒng)治下德國科學遭受了怎樣的損失,極權主義氛圍是如何扼殺了科學進步.然而海森伯拒絕了這一項請求,他在回信中聲稱德國核武器計劃是一項德國科學家取得的成就,并認為德國目前不需要“一場充滿恨意的與過去的決裂”,[13]而是重建這個滿目瘡痍的國家.最后,海森伯甚至要求古德斯密特在媒體上刊登一份更正聲明,因為后者關于德國科學的觀點與言論已被廣泛傳播,造成了公眾對德國科學的誤解.古德斯密特沒有遂其心愿,在最后一封回信中堅持他一貫的態(tài)度.最后,古德斯密特提議雙方結束這場爭論,不再提及此事.[18]

5 結語

古德斯密特于1946年發(fā)表的三篇文章的目的不乏政治與教育公眾的成分.[3]204在他看來,讓美國公眾與行政管理人員最為有效地了解到干預或錯誤地管理科學所帶來的危害的方式就是了解納粹德國時期的科研狀況.而且,如果德國科學家能親自向世人講述這種親身體驗到的危害,那么效果會更加顯著.他將德國核武器研制計劃的科學問題方面的缺陷與錯誤視為科學發(fā)展停滯的表現.此外,他希望他的德國同事們能夠承認他們所遭受的挫折與失敗,承認他們曾做出過妥協(xié),并將其公之于眾.因而與海森伯在德國科學家心理狀態(tài)以及為德國科學辯護問題上發(fā)生爭論.

然而除了古德斯密特承認他關于钚元素問題的觀點存在一些錯誤之外,他與海森伯的爭論幾乎都是無果而終.促使海森伯展示出堅定立場的推動力,則是維護德國科學家地位以及建立他們用于解釋歷史的說辭.所以,這場爭論只能是以彼此放棄說服對方的希望,不再提及此事而結束.雖然古德斯密特與海森伯之間的爭論擁有終結點,但是關于這場爭論的討論卻會一直持續(xù)下去.