早在1933年，匈牙利物理学家西拉德（1898－1964年）就预见，链式反应一旦实现，其释放的巨大能量很可能会被用来制造杀人武器。第二次世界大战爆发后，西拉德流亡到了美国，当他得知德国正在加紧研究链式反应，并禁止被其占领的捷克铀矿石出口时，他马上意识到德国可能正在研制原子弹。要是让希特勒这样的战争狂人拥有了原子弹，那人类的未来将不堪设想。1939年8月，西拉德和其他两位物理学家找到了爱因斯坦，希望他以自己的威望给美国总统写信，说服美国政府率先研制。爱因斯坦很赞同他们的看法，在西拉德草拟的信上签了名，并委托罗斯福总统的朋友和顾问萨克斯面交总统。1939年10月11日，萨克斯亲自将爱因斯坦签署的信交给了罗斯福，据说罗斯福一开始没有在意，只说了一句，“这倒是个有意思的想法，不过现在政府没有精力考虑这个事情”。萨克斯一看总统无意支持此事，很是着急，一夜都在想如何才能说服罗斯福。后来他终于想到了拿破仑当年拒绝富尔顿建造汽船的历史故事，决心以此来打动总统。次日，罗斯福请萨克斯共进早餐，萨克斯说了这样一席话：
“在拿破仑战争时代，一个年轻的美国发明家富尔顿来到了这位法国皇帝面前，他建议建立一支由蒸汽机舰艇组成的舰队，他说这样的舰队，无论在什么天气下都能在英国登陆。军舰没有帆能走吗？这对于那个伟大的科西嘉人来说简直是不可思议的，因此他竟把富尔顿赶了出去。根据英国历史学家阿克顿爵士的意见，这是由于敌人缺乏见识而使英国得以幸免的一个例子。如果当时拿破仑稍稍动一动脑筋，再慎重考虑一下的话，那么19世纪的历史进程也许完全会是另外一个样子。”
这个故事果然打动了罗斯福。他立即叫来了随从，命令组成了一个铀咨询委员会。12月6日，亦即日本偷袭珍珠港的前一天，美国政府正式大量拨款研制原子弹。政府成立了一个军政委员会，实施制造原子武器的计划。该计划被命名为“曼哈顿工程”。
1941年12月，已逃亡到美国并定居下来的费米来到芝加哥，领导美国第一个原子反应堆的建造。这是一个可控的链式反应装置，用石墨作为中子的减速剂，用镉棒来吸收中子以控制裂变反应的速度。经近一年的努力，反应堆于1942年12月2日正式开始运转，它第一次实现了输出能大于输入能的核反应，宣告了人类利用核能时代的开始。
费米反应堆的建成为原子弹的研制提供了大量有用的数据，但制造核弹还有许多技术方面的困难，最主要的问题是铀的提纯问题。当时认为，最好的裂变材料是铀235，但这种铀的天然含量很低，只占0．7％，必须用某种方法将铀235分离出来，获得高含量的铀235。当时提出了好几种方法。美国政府决定不惜工本，对这几种方法同时进行试验，尽快分离出足够的高纯度铀235。
由于分离铀的成本太高，后来又发现了一种新的元素钚239也是一种良好的裂变材料。钚是由铀238嬗变而来，因此，可以将分离中剩下的大量铀238用来制造钚。
原子弹的研制工作由美国物理学家奥本海默（1904－1967年）负责，在新墨西哥州一个叫洛斯阿拉莫斯的荒凉高地上秘密进行。1943年，工程进入了具体设计阶段，1945年春，三颗原子弹造出来了。1945年7月16日5时30分，第一颗铀原子弹试爆成功，爆炸力相当于两万吨TNT炸药。
在不到四年的时间里，美国就成功地试制了原子弹，完全取决于两个因素，一是希特勒将一大批极有才华的欧洲核物理学家赶到了美国，使美国当时拥有世界上最强大的科学家阵容，二是美国政府迫于战争的需要，投入了巨大的人力和物力。为了完成曼哈顿工程，美国政府动员了50多万人（其中科研人员15万），耗费22亿美元，占用了全国近三分之一的电力。为分离高纯度铀，试用了三种方法：电磁分离法、气体扩散法和热扩散法，每种方法各建一个大型工厂。第一个建起的电磁分离工厂，建造费用达3亿零4万美元，有2万多人在此工作。原子弹的研制是20世纪大科学的典型范例。
1945年5月，德国宣布无条件投降，人们才知道德国虽然一直在研制，但离造出真正的原子弹还远着呢。他们研制核反应的设施屡遭盟军和抵抗运动战士的破坏，根本无法制造原子弹。这时，从前建议造原子弹的科学家们又开始呼吁，反对使用原子武器。但科学理论一旦变成了技术，并且又被政治家所掌握，科学家就无法改变它的命运了。6月，以西拉德为首的七名科学家联名给美国国防部长写信，指出原子弹会引起核军备竞赛。7月，西拉德又起草了给白宫的紧急请愿书。但这一切根本无法改变原子弹被使用的命运。
（本文选自《科学的历程》吴国盛著湖南科技出版社1995年12月第1版）
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