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氢弹,另一个死神的故事

类别:科技 发布时间:2023-09-13 18:15:00 来源:大可数学人生工作室

爱德华·泰勒(匈牙利语:泰勒·埃德);(1908年1月15日- 2003年9月9日)是匈牙利裔美国理论物理学家,俗称“氢弹之父”,也是泰勒-乌拉姆设计的创造者之一。泰勒以他的科学能力、难相处的人际关系和反复无常的个性而闻名。

泰勒1908年出生于匈牙利,20世纪30年代移居美国,是众多所谓的“火星人”中的一员,“火星人”是一群杰出的匈牙利科学家。他在核物理和分子物理学、光谱学(特别是扬-泰勒效应和雷纳-泰勒效应)和表面物理学方面做出了许多贡献。他以伽莫夫-泰勒跃迁的形式扩展了恩里科·费米的β衰变理论,为其应用提供了重要的跳板,而扬-泰勒效应和布鲁诺尔-埃米特-泰勒理论保留了它们最初的表述,仍然是物理和化学的支柱。

泰勒对托马斯-费米理论做出了贡献,该理论是密度泛函理论的先驱,是复杂分子量子力学处理的标准现代工具。泰勒是曼哈顿计划的早期成员,该计划开发了第一颗原子弹。他认真推动了第一批基于聚变的武器的发展,但最终聚变炸弹直到第二次世界大战后才出现。他共同创立了劳伦斯利弗莫尔国家实验室,并担任主任或副主任。泰勒在奥本海默安全听证会上为他在洛斯阿拉莫斯实验室的前任上司罗伯特·奥本海默做了有争议的负面证词后,科学界排斥了他。

泰勒继续得到美国政府和军事研究机构的支持,特别是他对核能发展、强大的核武库和积极的核试验计划的倡导。在他的晚年,他主张用有争议的技术解决军事和民用问题,包括在阿拉斯加使用热核炸药挖掘人工港口的计划,即所谓的战车计划,以及罗纳德·里根的战略防御计划。泰勒是恩里科·费米奖和阿尔伯特·爱因斯坦奖的获得者。他于2003年9月9日在加州斯坦福去世,享年95岁。

早年的生活和工作

埃德·泰勒1908年1月15日出生在奥匈帝国布达佩斯的一个犹太家庭。他的父母是钢琴家伊洛娜和律师马克斯·特勒。他在布达佩斯的敏塔体育馆上学。尽管是犹太血统,泰勒却成了不可知论者。“在我的家庭里,宗教不是一个问题,”他后来写道,“事实上,从来没有讨论过。我唯一的宗教训练是因为敏塔要求所有的学生都参加各自宗教的课程。我的家人庆祝一个节日,赎罪日,我们都禁食。然而,在星期六和所有的犹太节日里,父亲都会为他的父母祈祷。我对上帝的理解是,如果他真的存在,那该有多好。我们迫切需要他,但我们已经有几千年没有见过他了。泰勒是个晚说话的人,但他对数字非常感兴趣,并以心算大数为乐。

氢弹,另一个死神的故事

年轻的泰勒

泰勒于1926年离开匈牙利前往德国,部分原因是Miklós Horthy政权(一个极端政权)下的歧视性条款规则。在他年轻的时候,匈牙利的政治气候和革命给他灌输了对法西斯主义挥之不去的仇恨。

从1926年到1928年,泰勒在卡尔斯鲁厄大学学习数学和化学,并获得化学工程学士学位。他曾说,使他成为物理学家的人是客座教授赫尔曼·马克,他听了分子光谱学的讲座后,马克向他明确表示,正是物理学中的新思想从根本上改变了化学的前沿。马克是聚合物化学方面的专家,这是理解生物化学的关键领域,马克向他介绍了路易斯·德布罗意等人在量子物理学方面取得的重大突破。正是因为听了马克的讲座,泰勒才开始转向物理学。在将自己转学的意图告知父亲后,他的父亲非常担心,于是亲自去看望他,并与他在学校的教授们交谈。虽然化学工程学位是通往化工公司高薪工作的必经之路,但拥有物理学位的职业生涯却没有这样一条明确的道路。他不知道父亲和教授们的讨论,但结果是他得到了父亲的允许,成为一名物理学家。

泰勒随后进入慕尼黑大学,在那里他师从阿诺德·索默菲尔德学习物理学。1928年7月14日,当他还是慕尼黑的一名学生时,他正乘坐有轨电车赶火车去附近的阿尔卑斯山徒步旅行,当车还在行驶时,他跳下了车。他摔了一跤,轮子差点把他的右脚摔断。在他的余生中,他走路一瘸一拐,有时还戴着一只假肢。他正在服用的止痛药干扰了他的思维,所以他决定停止服用,而是用自己的意志力来对付疼痛,包括使用安慰剂效应,通过这种效应,他说服自己,他服用的是止痛药而不是水。维尔纳·海森堡说,正是泰勒坚韧的精神,而不是坚忍的精神,使他能够很好地处理这次事故。

1929年,泰勒转到莱比锡大学,1930年,他在海森堡的指导下获得物理学博士学位。泰勒的论文是最早对氢分子离子进行精确量子力学处理的论文之一。那一年,他结识了俄罗斯物理学家乔治·伽莫夫和列夫·朗道。泰勒与捷克物理学家乔治·普莱采克的终身友谊对他的科学和哲学发展也非常重要。1932年,普莱策克安排泰勒与恩里科·费米一起在罗马度过了一个夏天,从而为泰勒的核物理科学生涯奠定了方向。

同样在1930年,泰勒搬到了Göttingen大学(一个德国大学),当时因为马克斯·伯恩和詹姆斯·弗兰克的存在而成为世界上最伟大的物理中心之一,但在阿道夫·希特勒于1933年1月成为德国总理后,德国对犹太人来说变得不安全,他通过国际救援委员会的帮助离开了。他短暂地去了英国,然后搬到哥本哈根住了一年,在尼尔斯·玻尔手下工作。1934年2月,他与长期交往的女友奥古斯塔·玛丽亚·“米齐”·哈尔坎伊结婚,她是他一个朋友的妹妹。由于米齐是一个加尔文主义的基督徒,爱德华和她在一个加尔文主义的教堂结婚。1934年9月,他回到英国。

Mici曾是匹兹堡的一名学生,她想回到美国。她的机会在1935年到来了,多亏了乔治·伽莫夫,泰勒被邀请到美国乔治·华盛顿大学担任物理学教授,并在那里与伽莫夫一起工作到1941年。1937年,在乔治华盛顿大学,泰勒预测了姜-泰勒效应,这种效应会在某些情况下扭曲分子;这会影响金属的化学反应,特别是某些金属染料的着色。泰勒和赫尔曼·亚瑟·雅恩把它作为一个纯粹的数学物理来分析。在与斯蒂芬·布鲁诺尔和保罗·休·埃米特的合作中,泰勒还对表面物理和化学做出了重要贡献:所谓的布鲁诺尔-埃米特-泰勒等温线。1941年3月6日,泰勒和米奇成为美国入籍公民。

当第二次世界大战开始时,泰勒想为战争做出贡献。在著名的加州理工学院空气动力学家、匈牙利宇航学家西奥多·冯的建议下,泰勒和他的朋友汉斯·贝特合作发展了冲击波传播理论。在后来的几年里,他们对这种波背后的气体行为的解释对研究导弹再入的科学家很有价值。

氢弹,另一个死神的故事

泰勒1935年进入美国时携带的匈牙利护照

1942年,泰勒受邀参加罗伯特·奥本海默在加州大学伯克利分校举办的夏季计划研讨会,讨论曼哈顿计划的起源。曼哈顿计划是美国研制首批核武器的努力。几周前,泰勒和他的朋友兼同事恩里科·费米讨论了原子战争的前景,费米若无其事地提出,也许一种基于核裂变的武器可以用来引发更大的核聚变反应。尽管泰勒最初向费米解释了为什么他认为这个想法行不通,但他还是被这种可能性迷住了,并很快对“仅仅”一颗原子弹的想法感到厌倦,尽管这个想法还远未完成。在伯克利的会议上,泰勒把讨论从裂变武器转移到了聚变武器的可能性上——他称之为“超级”,这是氢弹的早期概念。

芝加哥大学物理系主任阿瑟·康普顿协调哥伦比亚大学、普林斯顿大学、芝加哥大学和加州大学伯克利分校的铀研究。为了消除分歧和重复,康普顿把科学家们调到了芝加哥的冶金实验室。尽管泰勒和米奇现在是美国公民,但他们在敌国有亲戚,所以泰勒一开始并没有去芝加哥。1943年初,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的洛斯阿拉莫斯实验室开始建设。在奥本海默的领导下,实验室的目标是设计原子弹。泰勒于1943年3月搬到那里。

泰勒成为理论部的一员。他获得了埃德·蒂尔登的秘密身份。他对被忽略为它的首领感到恼火;这项工作被交给了汉斯·贝特。奥本海默让他研究制造裂变武器的不同寻常的方法,比如自催化,随着核链式反应的进展,炸弹的效率会增加,但事实证明这是不切实际的。他还研究了使用氢化铀代替金属铀,但其效率被证明是“可以忽略不计或更低”。他继续推动他的核聚变武器的想法,尽管它在战争期间被放在了低优先级(因为裂变武器的创造被证明是非常困难的)。在一次去纽约的访问中,他请玛丽亚·戈佩特-梅耶为他在超级计算机上进行计算。她证实了泰勒自己的结论:超级机器人不会起作用。

氢弹,另一个死神的故事

泰勒在洛斯阿拉莫斯的证件照

1944年3月,在泰勒的领导下成立了一个特别小组,研究内爆型核武器的数学计算。它也遇到了困难。由于泰勒对超级宇宙感兴趣,他没有像贝丝希望的那样努力计算内爆。这些原本也是次要的任务,但Emilio Segrè小组发现钚的自发裂变后,内爆弹的重要性增加了。1944年6月,在贝丝的请求下,奥本海默把泰勒调出了T分部,让他负责一个负责超级坦克的特别小组,直接向奥本海默汇报。接替他的是英国使团的鲁道夫·佩尔斯,后者又带来了克劳斯·富克斯,后者后来被揭露是苏联间谍。 1944年9月泰勒加入洛斯阿拉莫斯实验室后,他的超级小组成为费米F部门的一部分。

泰勒对炸弹研究做出了宝贵的贡献,特别是在阐明内爆机理方面。他是第一个提出固体坑设计并最终获得成功的人。这个设计后来被称为“克里斯蒂坑”,以物理学家罗伯特·f·克里斯蒂的名字命名,他把这个坑变成了现实。泰勒是1945年7月真正观看三位一体核试验的为数不多的科学家之一,而不是按照命令背对着地面躺在地上。他后来说,原子的闪光“就好像我在一个黑暗的房间里拉开窗帘,阳光就照了进来”。

决定投下炸弹

在第一次核武器演示(1945年7月的三位一体试验)前后的几天里,匈牙利人利奥·西拉德散发了一份西拉德请愿书,该请愿书认为,在对日本实际使用这种新武器之前,应该向日本人演示这种武器,而且永远不应该对人使用这种武器。为了回应西拉德的请愿,泰勒咨询了他的朋友罗伯特·奥本海默。泰勒相信奥本海默是一个天生的领导者,可以帮助他解决这样一个棘手的政治问题。在奥本海默的影响下,他决定不签署请愿书。

因此,泰勒写了一封信回应西拉德,信中写道:

我不太相信你的反对意见。我不认为有任何机会取缔任何一种武器。如果我们有一丝生存的机会,那就在于摆脱战争的可能性。一种武器越具有决定性,它就越肯定会在任何真正的冲突中被使用,而任何协议都无济于事。我们唯一的希望是把结果的事实摆在人民面前。这可能有助于让所有人相信,下一场战争将是致命的。为此,实战使用可能是最好的选择。

多年后,泰勒在写回忆录时回想起这封信,他写道:

首先,西拉德是对的。作为研制原子弹的科学家,我们负有特殊的责任。其次,奥本海默是对的。我们对形势了解不够,无法发表有效意见。第三,我们本应该做但没能做的是,制定出在东京上空展示核弹(非常高)所需的技术变更,并将这一信息提交给杜鲁门总统。

泰勒当时并不知道,他的四位同事受到当时秘密的1945年5月至6月临时委员会的邀请。正是这个组织最终决定了新武器最初应如何使用。该委员会的四人科学小组由奥本海默领导,他们得出结论,立即对日本进行军事打击是最好的选择:

我们的科学同事对这些武器最初使用的意见并不一致:他们的建议从纯粹的技术演示到最好的军事应用,以诱使投降……其他人则强调通过立即军事使用挽救美国人生命的机会。我们发现我们更接近后一种观点;我们不能提出任何可能结束战争的技术论证;我们认为除了直接军事用途之外,没有其他可接受的选择。

泰勒后来得知了奥本海默的请求,以及他在临时委员会决定投放原子弹的过程中所扮演的角色,因为他秘密支持立即将这种新武器用于军事用途。这与泰勒亲自向奥本海默询问西拉德请愿书时得到的印象相反:国家的命运应该留给华盛顿那些明智的政治家。在泰勒发现这一点之后,他和他的导师的关系开始恶化。

1990年,历史学家巴顿·伯恩斯坦认为,泰勒声称自己是使用原子弹的“秘密反对者”,这是一个“没有说服力的说法”。在他2001年的回忆录中,泰勒声称他确实游说过奥本海默,但奥本海默说服了他,他不应该采取任何行动,科学家应该把军事问题交给军方处理;泰勒声称他不知道奥本海默和其他科学家被咨询了武器的实际使用,并暗示奥本海默是虚伪的。

奥本海默的争议

1954年,泰勒在奥本海默的安全审查听证会上作证反对奥本海默,这使他备受争议。泰勒在洛斯阿拉莫斯与奥本海默就裂变和聚变研究的问题发生过多次冲突,在奥本海默的听证会上,他是科学界唯一一个认为奥本海默不应该获得安全许可的人。

在听证会上,原子能委员会(AEC)律师罗杰·罗伯问泰勒,他是否打算“暗示奥本海默博士对美国不忠”,泰勒回答说:

我并不想提出这样的建议。我知道奥本海默在智力上是最敏锐的,也是一个非常复杂的人,我认为如果我试图以任何方式分析他的动机,对我来说都是冒昧和错误的。但我一直认为,现在我也认为他是忠于美国的。我相信这一点,我将相信它,直到我看到非常确凿的证据来证明相反的观点。

他立即被问到他是否认为奥本海默是一个“安全风险”,他作证说:

在很多情况下,我看到奥本海默博士的行为——我知道奥本海默博士的行为——对我来说是极其难以理解的。我在许多问题上完全不同意他的观点,坦率地说,他的行为在我看来是混乱而复杂的。在这种程度上,我觉得我希望看到这个国家的重大利益掌握在我更了解、因此更信任的人手中。在这个非常有限的意义上,我想表达一种感觉,如果公共事务由别人来处理,我个人会感到更安全。

泰勒还作证说,奥本海默对热核计划的看法似乎更多地是基于这种武器的科学可行性,而不是其他任何东西。他还作证说,奥本海默对洛斯阿拉莫斯的指导,无论是作为一名科学家还是一名管理者,都是“一项非常杰出的成就”,称赞他“思维敏捷”,是“一位最出色、最优秀的导演”。

然而,在此之后,他详细说明了他认为奥本海默阻碍了他积极开展热核发展计划的努力,并详细批评了奥本海默在他职业生涯的不同阶段没有在这个问题上投入更多精力的决定,他说:“如果这是一个智慧和判断的问题,就像1945年以来的行动所证明的那样,那么我想说,不批准是更明智的。”

通过将对氢弹项目早期工作的价值的不同判断重新定位为安全风险问题,泰勒实际上是在一个安全必然是最关心的领域诅咒了奥本海默。泰勒的证词使奥本海默很容易受到国会助手的指控,他是苏联间谍,这导致了奥本海默职业生涯的毁灭。

奥本海默的安全许可在听证会后被撤销了。泰勒的大多数前同事不赞成他的证词,他被科学界的许多人排斥。事后,泰勒一直否认他是故意要诅咒奥本海默,甚至声称他是在试图为他开脱。然而,书面证据表明,情况可能并非如此。在作证前六天,泰勒会见了一名AEC联络官,并建议在证词中“深化指控”。

泰勒一直坚称,他的证词并没有严重损害奥本海默的利益。2002年,泰勒辩称,奥本海默没有被安全听证会“毁掉”,只是?“不再被要求协助政策事务”。他声称自己的话是反应过度,因为他刚刚得知奥本海默没有立即报告哈康·谢瓦利埃的接触,而哈康·谢瓦利埃曾与奥本海默接触以帮助俄罗斯人。泰勒说,事后看来,他会做出不同的反应。

历史学家理查德·罗兹说,在他看来,不管泰勒的证词如何,奥本海默的安全许可将被当时的AEC主席刘易斯·施特劳斯撤销,这已成定局。然而,由于泰勒的证词是最确凿的,他被单独挑出来,并因听证会的裁决而受到指责,因此失去了朋友,比如罗伯特·克里斯蒂,他在一次臭名昭著的事件中拒绝与他握手。这是他后来的遭遇的象征,这导致他被迫成为物理界的弃儿,因此他别无选择,只能与实业家结盟。

死亡与遗产

泰勒于2003年9月9日在加州斯坦福去世,享年95岁。他在两天前中风了,而且长期以来一直受到与高龄有关的一系列疾病的困扰。

泰勒大力倡导通过核武器来增强力量,尤其是当他的许多战时同事后来对军备竞赛表示遗憾时,这使他很容易成为“疯狂科学家”刻板印象的目标。1991年,他被授予首批搞笑诺贝尔和平奖之一,以表彰他“为改变我们所知的和平的意义所做的毕生努力”。有传言说他也是斯坦利·库布里克1964年的同名讽刺电影中奇爱博士角色的灵感来源之一。在前面提到的1999年《科学美国人》的采访中,据报道,他对这个问题感到愤怒:“我的名字不叫奇爱。我不知道奇爱。我对奇爱不感兴趣。我还能说什么呢?…看。再说三遍,我就把你赶出办公室。”

诺贝尔物理学奖得主伊西多尔·拉比曾说过:“如果没有泰勒,世界会更好。”

1981年,泰勒成为世界文化理事会的创始成员。在劳伦斯·利弗莫尔90岁左右的时候,他在100岁生日时许了一个愿望,希望他的科学家们能给他“关于行星内部的出色预测——计算和实验”。

2003年,在他去世前不到两个月,他被乔治·w·布什总统授予总统自由勋。

来自:舒适圈徘徊者

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