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利奧-西拉德與原子彈:科學的雙重性,既帶來進步,也伴隨著淪陷

2024-07-23科學

在 20 世紀科學的中心,一位匈牙利物理學家利奧-西拉德憑借其敏銳的直覺和對物理學的深刻理解,想象出釋放原子核中蘊含的巨大能量的可能性。

這一概念誕生於 1933 年,當時他正漫步在倫敦街頭,它將成為原子彈發展的基石。

西拉德的故事不僅是一個科學創新的故事,也是對知識的倫理意義的反思。他在核分裂方面的研究以及隨後建立的曼哈頓計劃揭示了核時代的雙重性,科學既能帶來進步,也能帶來淪陷。

透過他的一生和發現,讓人們思考伴隨科學進步而來的責任。

20 世紀初,物理學正處於復興時期。愛因史坦的相對論以及普朗克和海森堡的量子力學等基本發現徹底改變了人們對宇宙的認識。

在這種發現和變革的氛圍中,西拉德對原子核內潛在的能量釋放產生了濃厚的興趣。

1898 年出生於匈牙利布達佩斯的西拉德曾在柏林大學接受教育,師從愛因史坦和普朗克等著名人士。1932 年,詹姆士-查德威克發現了中子,而恩利克-費米則研究了中子轟擊誘導放射性的問題,這激發了西拉德對核能的興趣。

1933 年,西拉德的一次頓悟使他萌生了核鏈式反應的想法,這是制造原子彈的基本概念。

當西拉德走在倫敦街頭時,正在思考厄尼斯特-拉塞福的一篇文章,後者否定了以實際方式釋放原子能的可能性。

受化學中鏈式反應理論的啟發,西拉德設想了這樣一個過程:自由中子會誘發重核分裂,釋放出更多的中子,從而使自我維持的鏈式反應得以延續。

1934 年,西拉德將核鏈式反應的想法申請了專利,希望它能用於產生能量,但同時也意識到了它的破壞潛力。

在他的專利中描述了臨界品質的分裂材料如何導致大霹靂,這是一個重要的裏程碑,因為它正式提出了透過核分裂釋放原子能的概念。

鏈式反應理論的發展

西拉德在鏈式反應理論上的突破至關重要,但要使原子彈成為現實,還缺少關鍵的組成部份。

1938 年,德國化學家奧托-哈恩和弗裏茨-斯特拉斯曼,發現鈾在受到中子轟擊時會發生分裂。

核分裂的證實促使西拉德與哥倫比亞大學的費米合作。他們共同進行的實驗表明,鈾分裂可以產生額外的中子,從而證實了自持鏈式反應的可能性。

曼哈頓計劃和原子彈

由於擔心納粹德國可能研制出原子彈,1939 年,西拉德與愛因史坦一起寫信給富蘭庫林-羅斯福總統,提醒他註意核武器的潛力以及美國啟動自己的研究計劃的必要性。

這封信促成了 1942 年曼哈頓計劃的創立,該計劃匯集了當時最優秀的科學家,致力於研發原子彈。

盡管西拉德對原子彈的使用在道德上持嚴重保留意見,但他還是參與了曼哈頓計劃。盡管有他的顧慮,該計畫最終還是在1945年7月16日的特尼狄試驗中成功引爆了第一顆原子彈,隨後又於1945年8月轟炸了廣島和長崎。

倫理影響與遺產

原子彈的制造和使用提出了深刻的倫理問題,這也是斯齊拉德和他同時代的許多人所面臨的問題。

特別是,西拉德成為了軍備控制和核能國際監管的倡導者,戰後,他致力於生物研究和促進和平,並警告核擴散的危險。

西拉德的遺產是復雜的,他的鏈式反應和原子彈思想改變了歷史行程,展示了核能的破壞力和潛力。雖然他的發現導致了大規模殺傷性武器的誕生,但同時也為核能和醫學的進步鋪平了道路。

利奧-西拉德是核物理學和原子彈誕生史上的關鍵人物。他在 1933 年提出的核鏈式反應以及他隨後在科學和倫理方面做出的貢獻,凸顯了科學知識的雙重性,既能帶來進步,也能帶來淪陷。

透過他的工作,西拉德提醒我們必須考慮到我們的發現所涉及的倫理問題,以及科學塑造人類未來的力量。

本文探討了利奧-西拉德的生平胡思想,詳細介紹了他在原子彈研制過程中的作用,以及原子彈實作過程中產生的復雜倫理問題。

西拉德的故事是科學創新的力量和隨之而來的責任的永恒教誨。