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第16章 原子时代从此始(2)

可是,要把“堆”所在的整个房间的空气都抽掉,就算可能,人们也无法在真空里工作。费米设计了一个大铁罐,像保存食物一样,把原子堆装进罐里,便用唧筒抽去空气。中子的被吸收果然减少了,但还不理想。费米又想到,也许把不吸收中子的甲烷充入石墨的细孔会更好些。但甲烷一旦和空气混合便会爆炸,他不愿意在已有的危险之外再加上新的危险了。

是的,处理有放射性的物质,暴露于大量的中子之前,以及置身于各种对人类的影响尚未检验出的物质之间——这些,都是有危险性的。过去,已经有过意外了。有一次,齐恩打开了装着钍粉的罐,刹那间,钍粉在他手上爆炸。他的手套立即着火了,手和面部被严重烧伤,幸好眼睛有护目镜保护。结果他在医院里住了好几个星期。

费米们把镭和钋磨成粉末来产生中子。有一天,他们觉得粉末还不够干便把它摆在盘子上加热。他们知道,把镭烘热时,房间里的空气会被污染,所以都到房间外面去,时不时把门开一条缝来探视一下烘干的情形。也不知道是什么原因,粉末燃烧起来了。当他们窥视时,发现房间里全是烟。他们赶快跑进去把盘子拿开,又赶快跑出来。他们暴露在烟里只有几秒钟时间。盖格计算器的测验证明他们身上并未留有镭,大家也就放心了。

五六年后,安德生病了。医生诊断说那种稀奇的病是由于肺里积钋而来的。没有人预见到他会得这种病。当他吸进钋粉燃烧着的烟时,人们还不知道钋对人体有害。

无论如何,费米决定不再用大量的甲烷来增加他们工作的危险性。

世纪性名言:“我们吃饭去!”

“冶金实验室”选定芝加哥大学运动场西边看台下的一个回力球场,作为建立更大的原子反应堆的地点。赫金第校长已经禁止人们到校园里踢足球,运动场便变成了一个杂用的所在。物理学家们便在这里把“堆”建立起来。

最初还只是建小堆,因为所需的材料来得很慢。但每次装箱的材料运到时,他们的精神就为之一振。像安德生,就是个性急的人。他的身材虽然较瘦弱,却极有耐力。他可以昼夜不停地工作,也能带动同事们一道热情勤奋地工作。

有一次,一批箱子在星期六下午运到了。平时雇来开箱的工人都已下班。一位年龄稍大的教授看了那些箱子后轻轻地说:“那些人星期一上午会来开的。”

“那些人?管他!我们现在就来开。”安德生坚定地说。那位教授听了,也只好脱去大衣,两个人便一起动手干。

形势越来越紧迫。“德国会比美国更先研制出原子武器吗?”“这种武器一旦研制出来,会使他们赢得这场战争吗?”

这类回答不出来的问题,促使那些主持人不得不要求那些科学家们加紧工作。

到了1942年春天,成功在望了。在回力球场建立起来的一个小“堆”已证明了一个临界体积的原子堆可以产生链式反应。

从小“堆”的实验中,积累了建立更大的“堆”的知识。现在需要建一个更大的“堆”来做更重要的试验了。

大概是在五六月份,费米和冶金实验室的一批人在印第安沙丘上,面对海风吹积的沙丘,他和斯德恩教授议论试验的问题。他们走在其他人的前头,用别人听不懂的话来交谈。因为人们虽然知道建立原子堆的事,但还不知道费米对原子堆的成功已经胸有成竹。链式反应的成功在当时还是一个秘密。费米可以和斯德恩谈是因为他是主持人之一。

建立大“堆”,要等待铀和石墨收购运来。这个时候,安德生便特意到轮胎橡胶公司订做一个橡皮布的方形气球。公司的人从来没有听说过方形气球,也不相信这种气球会飞。起初他们用怀疑的眼光看着他,但是这位青年人却一本正经地说出详细的规格,确切地告诉他们他所要的是什么。结果公司答应制作。

大约两个月后,公司把方形气球送到回力球场来了。来时气球折叠得整整齐齐,一经打开之后,便是一件从地板到天花板的庞然大物。

费米在哥伦比亚大学用罐头式的堆来试验时,可以从石墨的空隙中抽出空气。但要把他们现在想建的大“堆”装在罐头里,那就太不实际了。于是才想到了方形气球。必要时也可抽去空气。

回力球场并不大。当科学家们把气球打开来想把它摆好时,却看不见它的顶面。这里有一座活动升降机,是一种装在轮上,有一个平台可以拉上扯下的架子。费米便爬到平台上,让人家把他拉到可以看见顶面的地方。他就在那里发号施令:

“大家准备!”

“现在扯绳子把它拉起来!”

“再往右一点!”

“向左边拉紧绞轳!”

从下面望上去,他就像一位舰桥上的海军司令。因此有一个时期他就被伙伴们戏称为“海军上将”。

当方形气球的五个方向都稳固后,他们便开始在里面垒堆。他们要叠的是个直径26英尺的圆形堆,而用一个方形的气球罩着它。

用以支撑圆堆的是大块的本头。他们在气球里安放好一块木头后又来构想第二块的形状和大小。因此在回力球场和附近的木匠店之间,不断有些中学生来往。他们搬来了做好的木头,又带去了新木头的规格。

当那些物理学者动手垒石墨砖时,所有的东西都染黑了。石墨粉盖满了地板像舞场地板那样滑。披着外套和戴着护眼眼镜的人们,就在黑尘漫漫中滑来滑去。其中有一个女性,就是勒安娜·伍兹,她和男人们一样无法分别,也同样受指挥者叱责。

那些依照订单交货而不明其用场的木匠、机匠,以及那些协助垒堆的中学生,对于那漆黑一团的忙乱都感到奇怪。然而,要是他们知道最后的结果是造成原子弹的话,他们一定会把那座回力球场改名为魔鬼殿了。

随着圆堆的不断增高,物理学家们的工作难度也比预先设想的越来越大。

他们原计划圆堆的直径是26英尺,但最后几层却增加不上去,因而堆顶成为平坦的了。抽去空气证明不必要,气球也就并未封闭。堆的临界体积比预期的达成得更早。

从安放第一块石墨砖到圆堆完成只花了六个星期。完成那天是12月2日上午。

安德生这时已经十分疲倦,他是从头天晚上七点干到第二天凌晨两点。假若在夜里他将一根控制杆扳动一下,那么他就会使圆堆运作起来,而至少在技术意义上他将成为发动链式反应的第一人了。这种诱惑虽然很强烈,但他知道在道义上他不该这样做。这样做未免对不起费米了,因为费米是领袖。他阐明理论,指导研究,一些基本观念都出自他。领导最后试验和控制链式反应的特权和责任也都应该是他的。

“因此所有荣誉应该是属于费米的。”安德生在好几年以后还在对加蓬这样说。说这话时还不无怏怏之意呢。

齐恩这天也工作得很晚。他也有机会可以发动链式反应,但他却完全没有这个想法。他不管,那不是他的事。他的任务是发出购料订单,注意订的东西按时交到,监督石墨的碾制,督促其他的人做得更快更有效率。他用发脾气和叫喊来达到目的。六个星期内圆堆完成了,他才如释重负地轻松下来。

那三个被派去圆堆顶上的青年人感想如何,却没有人知道。他们被称为“敢死队”。他们像被派去注视可能发生的大火而准备随时灭火的消防队员。他们的任务是:如果发生什么意外的事,即圆堆的操作到了无法控制的时候,他们就必须把溶解了的镉淋下去——镉溶液会迅速吸收中子,阻止链式反应的发生。

惟一的女性伍兹镇定而从容,只有她那深黑色的眼睛露出了她的警觉。

这天上午聚集在回力球场的人中,只有一个是与“冶金实验室”没有关系的人,他就是杜邦公司的格林华特先生。他后来成为公司的董事长。这天他刚好来和陆军部的高级人物会谈。康普顿就把他带来参观。

当时,格林华特先生和他的公司正处在为难之时,不知如何决定。陆军部已于8月份接管了铀的研究计划,并改名为“曼哈顿计划”,派格罗夫斯将军主持其事。格罗夫斯将军很有信心,在链式反应还未实现之前,他就已经督请杜邦公司大规模地建立原子堆了。

他们告诉格林华特先生:在一个原子堆里,铀分裂时会产生一种新元素——钋。钋大概适合于制造原子弹。他们曾把格林华特一班人带到伯克莱加州大学去参观钋的研究,然后又让他们来芝加哥与陆军部的首脑们会商。

格林华特很犹豫。他的公司是愿意为国家效力的。但对于原子堆和钋,他们却毫无所知。

康普顿也参加了会商。他决定破例请格林华特来观看原子堆的第一次操作。

试验即将开始,场里一片肃静。

除了那三个蹲在堆上的青年和年轻的物理学者乔治·威尔站在镉杆边听候命令行事之外,其余的人都跑到回力球场北端的悬楼上去。

费米担任试验总指挥。他那灰色的眼睛显示出全神贯注、镇定自若、充满信心。

“堆还没有开始操作,因为里面有一些吸收中子的镉。只要一根镉杆,便可以阻住链式反应。所以我们第一步是,除了威尔所掌管的一根外,要把所有的镉杆都抽出来。”

他说完时,别人就依着他的话去做。所有的步骤都是练习过了的。因此费米便一直说下去,用手势来帮助他指挥。

“正如其他镉杆一样,这一根镉杆被抽出来时是可以自动控制的。要是链式反应比我们所预料的更强烈,这根镉杆便会自动地再插到堆里去。”

“这支笔将记录下辐射的密度。当原子堆发生链式反应时,它将一直向上划上一条线,不会停止。换句话说,这是一条指数线。”

“现在我们开始试验!威尔要把那镉杆一节一节地抽出。我们将记录下尺度,看看堆的操作是否和我们估计的一样。”

“威尔要把镉杆停留在13英尺上,也就是说,镉杆还有13英尺留在堆里。”

“这时,计算器将响得更快,而那支笔则上升到这一点,然后停下来。”

“动手罢,威尔!”

大家都停止了呼吸,瞪大了眼睛盯着那支笔。费米颇有信心地露齿而笑。

这时计算器响得密了。指数笔向上移动,直到费米说它会停止的地方便停了下来。格林华特先生惊叹了一声。费米继续笑着。

他发出了更多命令。

威尔每抽出一节杆时,计算器便响得密一些,指数笔也升到费米预指的地方才停了下来。

费米知道,这是一次在一个大城市中心举行的新试验,必须万无一失。其实他自己深信,就是威尔一下子把镉杆全抽出来了,链式反应也只会慢慢增加,而只需把任何一根镉杆再插进去,反应便会停止。他只是不愿意有任何未能预见的现象来打乱试验的进行罢了。

这种新试验会带来什么危险,产生什么后果,都很难说。就理论上说,爆炸是不会有的,由于失去控制而产生致命辐射的可能性也不会存在。但是,他们试验的却是一种未知的事物,不敢说所有的疑问都有了绝对的答案。因此必须小心从事,不能鲁莽。

已是吃午饭的时候了,大家都没有饿肚子的感觉。但费米是一个依习惯行事的人,这时,他便高声地喊道:

“我们吃饭去!”

这句在特殊环境里、特殊时刻喊出的语言,久久地回荡在人们的耳边。后来,这句话竟成了被人们誉称的一句“世纪性名言”。

吃过饭,大家又回到原来的地方。格林华特这时已兴奋到迫不及待的样子。

但试验仍按部就班地进行下去,直到下午3点20分的时候。

费米又对威尔说:“再抽出来一英尺!”

接着他转身向悬楼上的人说:“行了,现在原子堆将发生链式反应了。”

计算器越响越密,指数笔直升上去,并不停定——链式反应在进行中了。

伍兹跑到费米身边,用略带恐惧的声音轻轻地问:“在怎样的情形之下它们才会发生危险?”

“敢死队”这时高度警惕着,准备随时使用液体镉。有没有意外,就在这一刹那间了。

什么意外也没有发生。

那群人注视着计算器和指数笔达28分钟之久。

原子堆一如他们所预期的那样运转着。

费米舒了一口气。有人欢呼,有人鼓掌。这次试验的成功,距原子弹的诞生,只有一步之遥了。

4 保值1000美元的空酒瓶

这时,威格纳从人群中拱出来,把一瓶“仙醒酒”献给费米。这人就是三年前和斯齐拉德、爱因斯坦一起上书罗斯福总统陈述铀分裂的重要性的人。据一种不大可靠的说法,在试验进行时,威格纳就在他裤子后袋里藏着那瓶酒了。

所有的人都喝了一杯。大家默默地喝着酒杯里的酒,并无祝贺之声。然后,大家都在那瓶酒的瓶盖上签上了自己的名字——这是那天所有在回力球场上的人留下来的惟一记录。

试验结束了。有的留下来收拾,有的去做别的事情。

格林华特先生则赶快回到和陆军部会商的房间里。他郑重地宣布,他的公司将接受陆军部的建议,去建立原子堆。原子堆的操作简直和瑞士的钟表一样精确。有费米那班人那样能干的科学家帮忙,杜邦公司不会有什么风险了。

康普顿立即打长途电话给设在哈佛大学的科学研究发展局的柯南先生说:

“那位意大利航海家已经到达新大陆。”

“他发觉那里的土著人怎么样?”柯南急切地问。

“十分友善。”

试验举行的当天下午,一位年轻的物理学者亚尔·瓦腾保拾起了那只“仙醒酒”空瓶。瓶盖上既然有那些人的签名,该是一件很好的纪念品。其后好几年间,瓦腾保也和其他的物理学者一样,时常东奔西走。无论走到哪里,他总是要带着那只瓶子。当原子堆建立十周年纪念大会预备在芝加哥大学举行时,在麻萨诸塞州康桥的瓦腾保答应在12月2日这天到芝加哥来。

但瓦腾保终于不能来了:他太太的预产期刚好在那前后几天。他只好将那酒瓶交邮局邮寄。为保证那酒瓶不会被打破,还保了1000美元的险。一个酒瓶值1000美元,这倒不是一桩寻常的事。好事的记者们都以显著的篇幅报道了这段新闻。

两三个月后,费米和其他几位物理学家接到了一件礼物:一箱仙醒酒。一位进口商对他们为这种酒所作的免费宣传表示谢意。

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