二战时期的物理学家

1945年8月6日与8月9日，日本广岛和长崎腾起蘑菇云。这是核武器第一次，也是唯一一次在战争中使用。成千上万人因此丧生。许多人死于爆炸和大火，还有一些人死于急性放射性疾病。几天之后，日本投降，第二次世界大战（以下简称“二战”）走向尾声。二战史无前例地动员了科学家和工程师，是科研与国家关系的转折点。战争末期，数千名研究人员、几十亿美元投入到代号为“曼哈顿工程”的核武器项目。美国和加拿大的30家机构，以及它们的英国盟友们也涉及其中。盟军雷达研究的规模也与“曼哈顿工程”不相上下。战争结束时的“剧情”——核武器在广岛和长崎上空爆炸——加深了人们对二战是“物理学家的战争”这一说法的印象。不过，早在1945年8月之前，这一短语就已出现，而且最初与炸弹或雷达没有什么关系。相反，“物理学家的战争”指的是一项紧迫、雄心勃勃的培训任务：教会更多的士兵掌握基础物理学知识。迅速蹿红的短语1941年9月底，就在美国卷入二战这一全球性冲突数周前，时任哈佛大学校长、美国国防研究委员会主席詹姆斯·科南特（JamesConant）在美国化学会的一篇新闻稿中解释说：“这是一场物理学家的战争，而并不是化学家的。”科南特也是参与早期化学武器研制项目的退伍军人。“物理学家的战争”立即激起大家的响应，很快就有人开始引用它。例如，《生活》杂志1949年对物理学家罗伯特·奥本海默（J.RobertOppenheimer）进行了报道。奥本海默二战期间担任新墨西哥州洛斯阿拉莫斯实验室科学主任，这一实验室是曼哈顿工程的中心节点。提及炸弹和雷达等大型军事项目时，《生活》杂志记者援引了这一新兴概念：“第二次世界大战是一场‘物理学家的战争’。”当时，科南特提出的上述说法看似不证自明。第一次世界大战因在战场中使用光气、氯气等有毒气体而臭名昭著，被称为“化学家的战争”，而炸弹和雷达看起来就是“物理学家的战争”合乎逻辑的对应。不过，科南特提出“物理学家的战争”这一著名说法时，他指的却是另外一回事。1941年11月，人们并不清楚炸弹或雷达能否改变战争的局势。麻省理工学院（MIT）的辐射实验室是盟军研究雷达的总部，当时成立刚刚一年。此前不久，一套雷达系统样品遭到美国陆军评审委员会的否决，美国国防研究委员会的资助也差点被取消。曼哈顿计划尚未启动，而阿拉莫斯实验室的位置被一所私立男子学校占据。这个到处是泥砖房子的牧场被征用为高度保密的实验室，则是一年半以后的事了。需要考虑的还有保密问题。科南特同时负责雷达研发和新兴的核武器两个项目，项目内容需要严格保密。像科南特这样经验丰富、位高权重的政府顾问当然不会希望泄露这个国家的最高秘密。另外，雷达和炸弹项目本身的特性也是个问题。尽管每个项目均由物理学家指导，但参与项目的有各个领域的专家。二战结束时，物理学家在辐射实验室的工作人员中是一个少数群体，仅占五分之一左右。在洛斯阿拉莫斯实验室，战时的组织架构图反映出不同的小组——冶金学、化学、弹道学、军械、电气工程和物理学小组——围成一个圆圈，在层级上没有高低之分。辐射实验室和洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员在战时形成了新型的学科交叉空间。因此，不能把这两个实验室简单地归为物理学实验室。那么，科南特讨论的到底是什么呢？教室大动员对20世纪40年代初期的多数科学家和政策制定者来说，“物理学家的战争”指的是一项大规模的教育任务。1942年1月，美国物理学会主席亨利·巴顿（HenryBarton）援引柯南特的说法，开始发布题为《物理学家的战争》的简报。巴顿认为，“物理学家为国家效力的环境正在快速变化”，院系主任和实验室负责人需要跟上不断演变的政策，认清研究的优先顺序。简报每月一期，内容主要集中在两个方面：如何保证物理学专业的学生和工作人员缓服兵役，以及学术部门如何满足突然增加的物理教学需求。当时来看，现代战争需要光学、声学、无线电和电路的基础知识。二战之前，美国陆军和海军已经培养了一些自己的技术专家。突然卷入战争，美国需要采取新的策略。战争初期，为陆军和海军充当顾问的高校物理学学者报告称，美国高中物理课程的注册人数应该增加250%。他们的目标是：全国一半人数的高中男生，每天至少要上一节物理课，主要学习电学、电路和无线电知识。海军和陆军还要求大量军事人员到正规高校接受物理学的基础培训。军事机构和物理学会共同讨论制定新兵课程表。例如，陆军希望新课程着重介绍如何测量长度、角度、空气温度、大气压力、相对湿度、电流和电压；几何光学的课程能够侧重战场应用；声学课程需要放弃讲授音乐的例子，而是介绍声波测距和声源探测。基础物理教学之急切，促使一个特别委员会建议高校各院系在战时停止讲授原子和核物理课程，教学资源要更多地投入到真正的“核心”课程中。1942年12月到1945年8月之间，25万学生通过美国高校的基础物理学课程考试。为了给不断膨胀的教室配备教学人员，高校不得不采用军事化的规划和后勤管理。巴顿在简报中警告，任何高校一旦发现私藏宝贵的物理学教师资源——更不用说从其他学校窃取物理学教师资源——将受到“严厉批评”。巴顿发明了一个复杂的公式，用来表示教学机构中可接受的“物理教师的良莠比例”。由此，物理教师严重短缺，和橡胶、石油、糖一样成为当时定额分配的“商品”。很快，征兵政策随之而来。1942年12月，美国政府成立物理学家全国委员会，旨在为各地征兵委员会提供与教学相关的兵役延期咨询。很快，“物理学家的战争”在报纸、杂志甚至是国会辩论中不断出现。人们对这一短语的使用在1943年到达顶峰，而关于曼哈顿工程的很多报道（机密内容或非机密内容）要很久之后才出现。史迈斯报告每隔十年左右的时间，通常是广岛和长崎原子弹爆炸纪念日前后，“物理学家的战争”这一表述就会重现。1986年，理查德·罗兹（RichardRhodes）所著的普利策奖作品《原子弹出世记》（TheMakingoftheAtomicBomb）出版时，人们使用该短语的频率达到战后的顶峰。此时，柯南特发明的这一短语早已与机密军事项目联系在一起，而课堂教学的背景则被人遗忘。这一转变几乎发生在原子弹爆炸的一瞬间。莱斯利·格罗夫斯将军（GeneralLeslieGroves）当时在负责整个曼哈顿工程，他预测，美国政府将需要准备好关于这一绝密核武器项目的资料，万一原子弹投入使用，就可以公诸于众。项目早期，他就推荐普林斯顿大学的核物理学家亨利·德沃尔夫·史迈斯（HenryDeWolfSmyth）在战争期间走访曼哈顿计划的每个基地，撰写适合大众传播的技术报告。1945年8月11日晚，也就是在长崎原子弹爆炸仅仅两天之后，美国政府发布了史迈斯长达200页的报告，报告标题冗长乏味——《美国政府出于军事目的使用原子能的方法的综合解释》（AGeneralAccountofMethodsofUsingAtomicEnergyforMilitaryPurposesundertheAuspicesoftheUnitedStatesGovernment,1940–1945）。美国政府印刷局最初印制的版本迅速销售一空。1945年末，普林斯顿大学出版社又出版了自己的版本，标题改为更容易理解的《军用原子能》（AtomicEnergyforMilitaryPurpose)，一年之间销量超过10万册。撰写报告时，史迈斯首要考虑的是内容的安全性。只有科学家和工程师普遍知晓，或“对生产原子弹没有实际影响”的信息，美国政府才认为适合披露。然而，化学、冶金学、工程学或工业规模制造等领域相互融合的部分，则很少符合披露的标准；在这一庞大计划中，对核武器的实际设计和生产等至关重要的信息仍被严格保密。因此，史迈斯把报告的重点放在物理学，特别是将理论物理学放在最重要的位置。有趣的是，大多数读过“史迈斯报告”的人，得到的结论是：原子弹是物理学家制造的（言外之意就是，物理学家赢得了战争）。后来的很多报告，比如美国众议院原子能特别委员会1946年出版的《原子能基本信息》（EssentialInformationonAtomicEnergy，以下简称《信息》），大量借用了“史迈斯报告”的内容，将核武器描绘成理论物理学一系列发展的最新成果。最后的一张编年表，还把原子能的研究追溯到公元前400年古希腊关于原子论的论述。然而，《信息》却几乎没有提及1939年发现核裂变的实验室——柏林化学实验室，更不用说美国杜邦公司的化学工程师，他们在战时扩大了生产钚的核反应堆规模。挥之不去的阴影从教学到炸弹，“物理学家的战争”指代内容的变化带来了严重的影响。二战后的50年代，美国参议员约瑟夫·麦卡锡（JosephMcCarthy）针对共产党制造“红色恐怖”，在所有学术团体中，物理学家遭受到最为严重的冲击。众议院非美裔活动调查委员会（TheHouseUn-AmericanActivitiesCommittee）举行了27场针对物理学家指控的听证会，这一数字是其他学科的两倍。当时人们认为，如果核武器由物理学家制造，那么他们肯定有特别的渠道接触到“原子弹的秘密”。因此，要对这个团体的忠诚度进行最严格的检查。“物理学家的战争”所具有的两层含义，随着冷战的加剧而变得模糊。越来越多的高校沿袭科南特等人在二战期间形成的模式，与军队和国防机构合作。物理学家的研究预算飙升，招收的学生也增长得更快，每过几年便要翻上一番。二战后的四分之一个世纪里，越来越多的物理专业学生在美国、英国和苏联得到培训，比之前史上所有接受培训的人数都要多。然而，人才培养的目的在上世纪五六十年代发生了转变。美国官员所谈的，不再是教给士兵一些基础物理知识，让他们为走上战场做准备，而是建立一支物理学家的“常备军”，一旦冷战再次升级，他们能立即投入核武器研究。1975年，美国深陷越南战争泥潭，疲惫不堪。很多批评人士对物理学和战争之间的密切关联表达不安。校园示威者要求国防部门从高等教育事业中退出。在美国各高校，物理学实验室经常是静坐者甚至是燃烧弹攻击的目标。在示威者离去、催泪弹消散后，几件事情已非常明确。那就是，“物理学家的战争”已经极大地改变了美国大学的系统结构、科研的工作组织，以及国防和高等教育之间的关系。