耿 志

一、美國成為世界物理學的中心

相比歐洲而言，在19世紀和20世紀之交，包括物理學在內的美國自然科學學科發(fā)展都較為滯后。“盡管美國有自己首屈一指的常春藤聯(lián)盟校，但它的19世紀科學教育仍然承認歐洲的最高權威地位”。*Gordon Fraser, The Quantum Exodus: Jewish Fugitives, the Atomic Bomb, and the Holocaust, New York: Oxford University Press Inc., 2012, p.28.1893年，美國物理學權威學術期刊《物理評論》(PhysicalReview)創(chuàng)刊，但直到40年之后才具備國際影響力。美國物理學會(American Physical Society)則成立于1899年。另外，“1914年Who’sWhoinScience一書列出的536位物理學家中，西歐各國共350多人，而美國只占131人，在數(shù)量上的差距是明顯的。質量上的差距也較顯著，當時美國只有A·A·邁克爾遜一人獲諾貝爾物理學獎”*趙佳苓：《美國物理學界的自我改進運動》，《自然辯證法通訊》1984年第4期，第29頁。阿爾伯特·亞伯拉罕·邁克爾遜(Albert Abraham Michelson, 1852-1931)，波蘭裔美國猶太物理學家，芝加哥大學教授，1907年因“發(fā)明光學干涉儀并使用其進行光譜學和基本度量學研究”獲得諾貝爾物理學獎，成為第一個獲得諾貝爾獎的美國人。。尤其受傳統(tǒng)實用主義的影響，美國物理學科偏重于實驗物理學，“截至1910年，美國大學僅有一個數(shù)學物理學教授的職位，而同一時期西歐就有50多名數(shù)學物理教授，其中德國有16名。翻開物理學史，可以看到，除了世紀之交的吉布斯外，美國直到20年代前期，還沒有一位重要的理論物理學家”*趙佳苓：《美國物理學界的自我改進運動》，第30頁。約西亞·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs, 1839-1903)，耶魯大學教授，美國數(shù)學物理學家和物理化學家，奠定化學熱力學基礎。。

盡管20世紀20年代美國物理學在“自我改進運動”(self-improvement movement)*1921年發(fā)端于加州理工學院，歷時十年，是美國物理學界引進和學習歐洲先進理論，提高本國的理論和研究水平的運動，為30年代美國物理學的繁榮奠定了基礎。的影響下取得了較快的發(fā)展，但這一時期美國高校物理學專業(yè)的教材大多來自歐洲，教學水平同歐洲相比還存在較大的差距，尤其缺乏像歐內斯特·盧瑟福、尼爾斯·玻爾、馬克斯·博恩等這樣的學術巨星。為獲得國際頂尖的教育，在洛克菲勒基金會和卡內基協(xié)會的贊助下，美國的物理學專業(yè)的學生，特別是核物理領域，仍然需要前往歐洲，尤其是前往德國，進行朝圣。僅在1926年至1929年間，就有32位美國年輕的物理學者曾在作為世界量子物理學中心的德國學習過。比如羅伯特·奧本海默(J. Robert Oppenheimer)于1925年從哈佛大學畢業(yè)后，先后在劍橋的卡文迪什實驗室和德國的哥廷根大學深造，1927年在哥廷根大學獲得博士學位后，則前往瑞士蘇黎世大學和荷蘭萊頓大學做進一步研究，直至1929年回國。

20世紀30年代，美國的物理學發(fā)展開始呈現(xiàn)繁榮的景象。這不但是由于“自我改進運動”帶來的積極影響，還由于越來越多在歐洲學有所成的年輕物理學家開始回國并脫穎而出，比如加州大學伯克利分校的歐內斯特·勞倫斯(Ernest O. Lawrence)于1930年建造了世界上第一臺粒子回旋加速器；普林斯頓大學的羅伯特·范德格拉夫(Robert J. Van de Graaff)為給粒子加速器提供能量于1931年建成能產生2000萬伏高電壓的起電機。

此外，最重要的推動力是大批的歐洲物理學家，主要是德國的猶太血統(tǒng)或配偶為非雅利安血統(tǒng)的物理學家，因政治迫害移民美國，從而極大地推動了美國物理學的發(fā)展?！霸缭?933年以前，已經出現(xiàn)一種數(shù)量相對較少、但質量十分可觀的有猶太血統(tǒng)的德國物理學家向美國移民的趨勢”，“在所有那些逃離納粹德國的1400多名流亡科學家中，約100名物理學家在1933—1941年間在美國找到了避難所并獲得了新生……正是他們，為美國迅速成為世界科學中心提供了不可或缺的關鍵性的智力支持”。*李工真：《文化的流亡：納粹時代歐洲知識難民研究》，北京：人民出版社，2010年，第288、294頁。

劍橋大學的約翰·康韋爾(John Cornwell)指出：

1933年的上半年，德國物理學界失去了大約25%的人員，包括愛因斯坦(Albert Einstein)、弗蘭克(James Franck)、古斯塔夫·赫茲(Gustav Hertz)、薛定諤(Erwin Schr?dinger)、赫斯(Rudolf Hess)和德拜(Peter Debye)——全都是諾貝爾獎獲得者。其他時期失去的諾貝爾獲獎者包括，斯特恩(Otto Stern)、布洛赫(Felix Bloch)、博恩(Max Born)、維格納(Eugene Wigner)、博特(Walther Bothe)、加博爾(Dennis Gabor)、赫維西(George de Hevesy)和赫茨貝格(Gerhard Herzberg)，以及數(shù)學家里夏德·庫朗(Richard Courant)、赫爾曼·威爾(Hermann Weyl)和埃米·諾特(Emmy Noether)。失去的物理學家大多都是具有高原創(chuàng)性和獨到經驗的科學家，他們是無可替代的。幾乎一半的德國理論物理學家都離開了，其中一些是在量子力學和核物理領域的頂級專家。*John Cornwell, Hitler’s Scientists: science, war, and the devil’s pact, New York: Penguin Group, 2003, pp.139-140.

另外，在流亡美國的物理學家當中，還有像恩里克·費米、列奧·齊拉特這樣來自德國以外國家的著名學者，有一些則是到美國之后陸續(xù)獲得了諾貝爾獎。麥喬治·邦迪指出，“這樣高水平的人對美國科學來說是永久性的財富，許多人很快就覺得自己像到了家一樣，生活愉快，這也不是無足輕重的小事?！?麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，褚廣友等譯，北京：世界知識出版社，1991年，第43頁。

因此，在20世紀30年代，世界物理學的中心便由歐洲轉移到了美國。法國物理學家保羅·郎之萬(Paul Langevin)曾就愛因斯坦移居美國半認真地說過，“這是一個重要事件。其重要程度就如同把梵蒂岡從羅馬搬到新大陸去一樣。當代物理學之父遷到了美國，現(xiàn)在美國就成了物理學的中心了。”*羅伯特·容克：《比一千個太陽還亮：原子科學家的故事》，鐘毅、何緯譯，北京：原子能出版社，1991年，第29頁。

二、難民物理學家對美國政府介入核研究的推動

在1932年英國物理學家詹姆斯·查德威克(James Chadwick)發(fā)現(xiàn)中子之后，美國的物理學家也同歐洲物理學家一樣熱衷于用中子進行人工放射性研究。其中差一點發(fā)現(xiàn)裂變的是加州大學伯克利分校一名跟隨歐內斯特·勞倫斯從事粒子回旋加速器研究的博士生菲利普·H·埃布爾森(Philip H. Abelson)。他后來回憶道：“那時，我正在找尋確定鈾的裂變。如果我快一點點，我可能就是裂變的發(fā)現(xiàn)者了，因為我有必要的工具和必要的知識。事實上，在一兩天之內，我確認了鈾裂變的一種產物，而在接下來的兩個月里，我確認了大約十五種產物?！?Interview with Dr. Philip Hauge Abelson by Amy Crumpton at Washington, D.C, June 19, 2002. http://www.aip.org/history/ohilist/28104_1.html.

1939年1月16日，尼爾斯·玻爾和他的合作者比利時物理學家萊昂·羅森菲爾德(Lèon Rosenfeld)抵達紐約，參加1月26日在華盛頓召開的第五屆美國理論物理學年會，接著在普林斯頓大學從事幾個月的講學和研究。在此之前的1月3日，奧地利物理學家奧托·弗里施(Otto Frisch)將裂變的解釋告訴了玻爾。因此，玻爾和羅森菲爾德帶來了關于裂變的最新消息，引發(fā)了美國物理學界的震動。在17日晚普林斯頓大學物理學學者們的一個俱樂部聚會上，羅森菲爾德不經意透露了邁特納和弗里施關于裂變的解釋，“自然這引發(fā)了相當?shù)霓Z動，我想，甚至當晚人們就給加利福尼亞和其他地方打長途電話。無論如何，在接下來的幾天之內，所有具備示波器的美國實驗室都正試著制造出裂變”。*Interview with Dr. Leon Rosenfeld by Thomas S. Kuhn and John Helibron at Carlsberg, July 22, 1963. http://www.aip.org/history/ohilist/4847_3.html. 弗里施在玻爾動身前往美國之前告訴了他和他嬸嬸莉澤·邁特納(Lise Meitner)關于對德國化學家奧托·哈恩(Otto Hahn)所做實驗的裂變解釋，玻爾向弗里施承諾，要等哈恩的文章發(fā)表以及弗里施的文章投送出去之后，再公布關于裂變之事，但是他在途中向羅森菲爾德談到了裂變之事，但未告訴羅森菲爾德他所做的承諾。抵達美國當天，玻爾因有事留在紐約，羅森菲爾德先抵達普林斯頓大學，而羅森菲爾德以為弗里施的文章已經投送出去了，所以公開了發(fā)現(xiàn)裂變之事。

在玻爾和羅森菲爾德之前兩周抵達美國的恩里克·費米(Enrica Fermi)，因妻子是猶太人被迫移居美國，任教于哥倫比亞大學。在獲悉裂變的消息后，費米與哥倫比亞大學的另一名物理學家約翰·鄧寧(John R. Dunning)為首的研究小組開始利用粒子回旋加速器深化有關鈾裂變與鏈式反應的實驗研究。而1938年1月從英國移居到美國的匈牙利猶太物理學家列奧·齊拉特(Leó Szilárd)*又譯為齊拉或西拉德，1898年出生在布加勒斯特。1922年在愛因斯坦、普朗克、勞厄等大師所在的柏林大學獲得物理學博士學位，后在威廉皇帝化學研究所從事博士后研究，1924年在其導師勞厄的理論物理研究所擔任助手和無薪講師，與愛因斯坦成為同事和好友，兩人曾一起注冊了十七項技術專利。1933年3月底逃離德國，9月抵達英國，倡導建立學者救助委員會(Academic Assistance Council)，1936年該組織更名為“科學與學術保護協(xié)會”(the Society for the Protection of Science and Learning)。至二戰(zhàn)爆發(fā)，這一由盧瑟福任主席的組織安置了超過2600名難民學者。由于一直未取得理想且固定的職位，齊拉特于1938年1月移居美國， 1943年成為美國公民。戰(zhàn)后他轉向生物學研究，執(zhí)教于芝加哥大學，1964年5月去世。齊拉特被認為是“不安分的”且最具獨特預見性的科學家，尤其是政治預見性，是他最早向英國和美國政府呼吁應重視核能的潛在利用價值，尤其在美國政府決定研制原子彈方面發(fā)揮了重要的推動作用，被一些人譽為“原子彈之父”。，此時也正在哥倫比亞大學從事客座研究。當他得知哈恩-施特拉斯曼的研究成果后，他表示，“我立刻明白了，這些略重于它們所對應電荷的碎片一定會釋放出中子，如果在這一裂變過程中能夠釋放足夠的中子，那么維持鏈式反應自然應當是可能的。H·G·威爾斯預言的所有事情對我而言突然似乎都是真實的了?！?Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, New York: William Morrow and company, INC., 1970.p.53.赫伯特·威爾斯(Herbert G. Wells，1866-1946)是英國著名小說家、歷史學家、社會學家，他創(chuàng)作了多部科幻小說，其中1914年出版的《獲得自由的世界》(The World Set Free)，描寫了原子彈的問世和人類的核戰(zhàn)爭場面，原子彈(atomic bomb)這一說法即最早出自該書。盡管只是虛構的科幻場景，但促發(fā)了匈牙利猶太物理學家列奧·齊拉特(Leó Szilárd)思考制造原子彈的現(xiàn)實可能性，使得齊拉特成為第一個為引起英美政府重視這種可能性而四處奔走的科學家。

事實上，盡管此時裂變已經被發(fā)現(xiàn)、維持鏈式反應是可能的，但是無論從理論的角度還是從現(xiàn)實的角度說，前面還有許多難題需要克服，因為“產生一種受控鏈式反應與用它作為一種大規(guī)模動力來源或一種爆炸物之間的技術距離，好比發(fā)現(xiàn)火與制造蒸汽機車之間的差距”。*Henry D. Smyth, Atomic Energy for Military Purposes, Pennsylvania: Maple Press, 1945, p.37.齊拉特只是比其他人更敏銳地意識到了裂變所帶來的深遠意義和令人憂慮的前景而已。

在1月25日給他的研究贊助者、紐約猶太銀行富商劉易斯·斯特勞斯(Lewis L. Strauss)的信中，齊拉特寫道：

首先，顯而易見的是，這種新型的反應所釋放的能量一定比所有之前已知的要大得多得多，可能是兩億電子伏，而不是通常的三百萬至一千萬電子伏……這些可以導致產生大規(guī)模的能量和輻射，也可能會不幸地導致制造出原子彈。這一新發(fā)現(xiàn)復活了我在1934年和1935年但在過去的兩年里我差不多放棄了的對于這方面的所有希望和擔憂。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.62; Lewis L. Strauss, Men and Decisions, New York: Doubleday & Company, Inc., 1962, p.172.由于父母身患癌癥先后于1935年和1937年病逝，使得施特勞斯意識到美國醫(yī)院用于治療癌癥的放射性元素鐳的稀缺，當時鐳的價格是1克5萬美元，于是他決定贊助這方面的研究工作。1937年底，齊拉特和另一名德國難民物理學家阿爾諾·布拉施(Arno Brasch)通過朋友介紹找到斯特勞斯，得到了他的贊助，研制浪涌發(fā)生器，用以研究高能狀態(tài)下的放射性元素。戰(zhàn)后，斯特勞斯是原子能委員會首批五名委員之一，1953年7月任該委員會主席。

二戰(zhàn)結束后，齊拉特曾開玩笑地說，他、費米和其他物理學家應當為在20世紀30年代中期沒有開展鈾實驗而獲得諾貝爾獎，否則希特勒可能會制造出原子彈，從而征服世界。*William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, New York: Skyhorse Publishing, 2013,p.293.另外，齊拉特還頻繁與其他兩名移居美國的匈牙利物理學家愛德華·特勒(Edward Teller)和尤金·維格納(Eugene Wigner)聯(lián)系，向他們斷言能夠產生鏈式反應。*Interview with Dr. Eugene Wigner by Charles Weiner and Jagdish Mehra at Princeton University, November 30, 1966, http://www.aip.org/history/ohilist/4964.html. 維格納1930年10月從柏林前往普林斯頓大學謀求一個臨時的講席，1935年獲得終身職位，后在威斯康星大學工作兩年，1938年6月回到普林斯頓。特勒從哥廷根大學離開后首先前往哥本哈根大學，后輾轉倫敦大學學院，1935年落腳在美國喬治·華盛頓大學。

于是，他們共同向國際物理界的同行們呼吁對研究成果的發(fā)表實行自我審查制度，即在論文發(fā)表前對可能出現(xiàn)的軍事后果進行仔細的評估，避免客觀上助推德國在核軍事領域的研發(fā)。

由于同費米之間存在研究思路和性格上的差異，以及費米此時認為鏈式反應的可能性最多百分之十，齊拉特從他的朋友、哥倫比亞大學物理學教授本杰明·利博維茨(Benjamin Liebowitz)處借得2000美元用于自己開展探詢鏈式反應可能性的研究。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.54-55. William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, pp.333-334. 費米工作勤奮嚴謹、有條不紊，但有些保守。齊拉特則一直被認為是一個古怪的人，人們經?？匆娝牡胤绞窃诠珗@的長凳上而不是實驗室，他總是在冥想而很少受到現(xiàn)實規(guī)律的限制，是一個人們眼中的“異端分子”和“不切實際的空想家”。然而，兩人并未因隔閡而完全排斥研究合作。另外，由于劉易斯·施特勞斯此前在浪涌發(fā)生器方面的投資遭受損失，使他不敢對齊拉特的實驗研究慷慨解囊，特別是齊拉特也一時提供不出鏈式反應一定會取得成果的證據(jù)和保證，所以齊拉特轉而向利博維茨尋求贊助。3月3日，齊拉特與任教于紐約城市學院的沃爾特·津恩(Walter Zinn)在哥倫比亞大學的普平實驗室(Pupin)驗證了鈾裂變的過程能夠釋放出的次級中子數(shù)大約為2.3。他后來回憶道：“那天晚上，在我的腦海中已經幾乎不懷疑，這個世界正走向悲劇?！?Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.55.

于是，一方面齊拉特倡議建立“科學合作協(xié)會”(the Association for Scientific Collaboration)，以募集核研究所需資金及協(xié)調研究工作，另一方面他認為應當盡快將相關情況告知美國政府，“他比當時的任何其他人更確信，鏈式反應對于一場即將到來的世界戰(zhàn)爭的輸贏是重要的”，“他一直要求同聯(lián)邦政府進行接觸，以使政治領導人能充分了解到在發(fā)展核彈方面必須超過納粹的緊迫性”。*William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, p.339；斯坦利·布盧姆伯格和格溫·歐文斯：《美國氫彈之父特勒》，北京：原子能出版社，1991年，第90—91頁。

1939年3月16日，德國吞并了整個捷克斯洛伐克，歐洲鈾礦的主要產地約阿希姆斯塔爾落入希特勒之手。同一天，在齊拉特、維格納、費米的要求下，哥倫比亞大學物理系主任、研究生院院長喬治·佩格拉姆(George B. Pegram)打電話給美國海軍作戰(zhàn)部長的技術助理斯坦?！ず旰＼娚賹?Stanford C. Hooper)，希望他能接見費米，聽取相關情況介紹。另外，佩格拉姆讓費米隨身攜帶他寫的一封介紹信，信中提到：

……哥倫比亞大學物理試驗室的實驗已經表明，使化學元素鈾釋放出它巨大能量的條件是可能找到的，這意味著有可能利用鈾作為一種爆炸物，它每磅釋放出比以往所知的任何炸藥多100萬倍的能量。我個人的感覺是，可能性并不太大，但是我的同事們和我都認為，僅僅這種可能性就不容忽視。因此我今天早上打了電話……主要是安排一條通道，使我們的實驗結果得以(如果情況必要的話)轉達給美國海軍的有關當局。

恩里科·費米教授——他與西拉德博士、津恩博士、安德森先生以及其他人一起，一直在我們的實驗室里從事這一問題的研究工作——今天下午赴華盛頓，準備今晚向華盛頓的哲學學會作講演，并且明天將留在華盛頓。他將打電話給您的辦公室；如果您希望見他，那么，他將樂于更為確切地告訴您有關這一問題的目前認識狀況。*勞拉·費米：《原子在我家中——我與恩里科·費米的生活》，上海：上海人民出版社，2005年，第187—188頁。埃米利奧·塞格雷：《原子舞者：費米傳》，上海：上海科學技術出版社，2006年，第124頁。

第二天，費米在海軍部向胡珀、一些海軍技術官員、陸軍軍械局官員以及海軍研究實驗室(成立于1923年)的兩名文職科學家講述了一個小時的中子物理學和哥倫比亞研究小組的研究概況，但面對提問，過于謹慎的費米“也疑心他自己的預言是否確實可行”。*勞拉·費米：《原子在我家中——我與恩里科·費米的生活》，第190頁。盡管海軍部出于禮貌而表示他們有興趣保持聯(lián)系，但“費米嗅到了屈尊的味道而感到心灰意冷”。*Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb,New York: Simon & Schuster, 1986, p.295.只有當時在場的一位名叫羅斯·岡恩(Ross Gunn)的海軍研究實驗室技術顧問，對費米的講述產生了興趣。岡恩從事潛艇動力方面的研究，在華盛頓第五屆理論物理學年會期間聆聽過費米的發(fā)言，他正渴望找到一種不需要燃燒氧氣的能源。

6月1日，岡恩給海軍研究實驗室的主管哈羅德·鮑恩(Harold G. Bowen)海軍少將寫了一份報告，指出了此項研究對于潛艇發(fā)展的重大軍事潛在價值。*Lewis L. Strauss, Men and Decisions, pp.436-437.三天后，在鮑恩的建議下，海軍工程局向卡內基研究院(Carnegie Institution)撥款1500美元，對鈾作為一種動力源進行研究，盡管卡內基研究院出于相關規(guī)定未接受這筆撥款，但同意開展相關研究工作。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, California: University of California Press, 1990, p.15.美國物理學家就核研發(fā)問題同政府部門的首次接觸事實上沒有取得任何結果。

然而，齊拉特仍然打算引起美國政府對研發(fā)原子彈問題的重視。特別是4月6日和19日法國的約里奧-居里答復稱，他不愿意接受科學成果發(fā)表的自我審查制度，使得齊拉特更意識到警告美國政府的緊迫性。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.74, 78-79.此外，齊拉特認為，由于當時在美國難以獲取足夠量的重水，卻每年生產數(shù)以百噸計的石墨，因此石墨是鏈式反應最適宜的減速劑。*Letters of Leo Szilard to E. Femi, July 3 and July 8, 1939, in Bush-Conant Files Relating to the Development of the Atomic Bomb, 1940-1945(以下為Bush-Conant Files), Records of Office of Scientific Research and Development, Record Group 227, National Archives Microfilm Publications, M1392, Washington D.C., 1990. Roll 13, Folder 217.他的這個判斷后來被費米的實驗所證實，1942年12月2日費米在芝加哥大學(哥倫比亞大學的研究小組后并入芝加哥大學的研究團隊)成功研制了世界上第一個可控的自持性鏈式反應的鈾—石墨反應堆。美國物理學家漢斯·貝特后來評價道，“齊拉特以一種十分重要的方式對于也許是曼哈頓工程最重要的分項的及早成功做出了貢獻”。*William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb. p.396.

6月底在普林斯頓大學召開的美國物理學會年會上，齊拉特遇見了岡恩，并向他請求海軍對鈾—石墨項目研究的支持。7月10日，岡恩告訴齊拉特，盡管海軍研究實驗室非常希望展開合作，但“由于有關政府服務合同方面的種種限制，達成任何一種確實對你有幫助的協(xié)議幾乎是不可能的”*From Ross Gunn to Leo Szilard, July 10, 1939, in George McJimsey, ed, Documentary History of the Franklin D. Roosevelt Presidency(以下為DHFDRP), Vol.43: The Atomic Bomb, Development and Diplomacy, LexisNexis, 2009, Document 1, p.1; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.90.。而且，此時海軍研究實驗室感興趣的實際是潛艇的動力源，并非原子彈的研發(fā)。在失望之余，齊拉特同尤金·維格納進行了商談，他們討論的議題不自覺地轉到了防止德國人獲取比屬剛果的鈾礦石問題。他們決定通過齊拉特的師友愛因斯坦與比利時國王的母親伊麗莎白的個人關系(在移居美國之前，愛因斯坦曾在比利時短期居住)，來提醒比利時政府采取相關行動。

7月12日*關于時間的另一種說法是7月16日，見Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb, p.304.，齊拉特和維格納前往紐約長島(Long Island)，拜見了正在度假的愛因斯坦。令他們吃驚的是，當提到裂變和鏈式反應時，愛因斯坦表示，“我根本沒思考過這個問題”。事實上，愛因斯坦已多年沒有關注原子物理研究領域的新進展。但是，“憑著因他在德國的經歷而變得敏銳的政治覺悟，他答應將盡其所能提供幫助”?！盀榱嗽谶@一令人生畏的武器方面搶在納粹德國之前，他同意敲響關于原子彈的警鐘，即使它可能會被證明是錯誤的”。愛因斯坦對給比利時國王母親寫信有些猶豫，最終決定給他相識的一位比利時政府內閣大臣寫信，由比利時駐美國大使轉交。由于涉及到外交問題，維格納提出應將此事告知美國國務院，如果通過國務院照會比利時政府，則更容易受到重視。最終，三人一致同意將遞送一份愛因斯坦信件的復本給國務院，如果國務院在兩周內未表示反對，他們就將信件寄出。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.83; William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, pp.360-361; Gordon Fraser, The Quantum Exodus: Jewish Fugitives, the Atomic Bomb, and the Holocaust,New York: Oxford University Press Inc., 2012, p.166.

然而，抵美不久的齊拉特并不熟悉應如何恰當?shù)嘏c美國政府打交道。鑒于施特勞斯是前總統(tǒng)赫伯特·胡佛(Herbert Hoover)的支持者，于是，他向一位他和施特勞斯的共同朋友，曾在柏林結識的奧地利裔難民經濟學家、前德國國會議員古斯塔夫·施托爾珀(Gustav Stolper)請教。通過施托爾珀的推薦，齊拉特會見了雷曼公司(Lehman Corporation)的副總裁亞歷山大·薩克斯(Alexander Sachs)。薩克斯曾為富蘭克林·羅斯福1932年的競選演說撰寫過經濟學方面的文本，后在美國國家復興署工作了3年，1936年擔任雷曼的副總裁，對核物理有著相當濃厚的興趣。薩克斯認為，由于之前費米同軍方的接觸毫無結果，因此“應當非常明確地努力將問題提交到總統(tǒng)面前，此事應使用這樣的措辭，即確保這個國家的安全免遭可怕的打擊以及避免有關納粹科學家將核研究轉化成核武器的進一步進展的連續(xù)報告中所蘊含的那種危險”。薩克斯要求齊拉特起草一份致總統(tǒng)的信件，為增強羅斯福總統(tǒng)對此事的重視，信件最好能以愛因斯坦這樣世界知名的物理學家的名義，然后再由齊拉特同時提交一份關于核研究概況及其政治意義的備忘錄。*Conference with Dr. Leo Szilard, July 25, 1939, DHFDRP, vol.43, Document 2, pp.2-4.于是，齊拉特決定不再將愛因斯坦的信件寄送給比利時政府官員以及同美國國務院聯(lián)系，而是通過薩克斯直接將問題提交到總統(tǒng)面前。

由于維格納去了加利福尼亞，7月30日齊拉特和特勒再次來到長島愛因斯坦的度假地。愛因斯坦口授了一份簡短的提綱，同意齊拉特隨后根據(jù)需要草擬長短兩個文本的信件。齊拉特擬就信件后立即郵寄給了愛因斯坦，愛因斯坦則在兩封信件上都署上名，并決定將文本較長的那一封信件送呈羅斯?？偨y(tǒng)。

內容如下：

先生：

近來費米和齊拉特開展的一些工作，已書面告知了我，使我認識到，鈾元素在不遠的將來變成一種新的且重要的能量來源是可能的?？瓷先ィ鸬男蝿莸哪承┓矫嫘枰枰跃?，如果必要，則應采取快速行動。因此，我認為我有責任提請您注意以下事實和建議：

在過去的四個月中，法國約里奧的工作同美國費米、齊拉特的工作一樣，都使這種情況成為可能，即在大塊的鈾中實現(xiàn)核鏈式反應。通過這種方式，將產生巨大的動力和大量類似鐳的新元素?，F(xiàn)在看上去幾乎可以肯定，這在不久的將來能夠得以實現(xiàn)。

這一新的現(xiàn)象也將用于制造炸彈，并可以想象，盡管還不太確定，威力極其強大的新型炸彈因而能夠制造出來。一枚這種類型的炸彈，用船運載并在港口爆炸，極有可能毀掉整個港口及其周邊的一些區(qū)域。然而，這種炸彈很可能的結果會是過于笨重，無法使用飛機運載。

美國只擁有數(shù)量不大的非常貧的鈾礦，在加拿大和前捷克斯洛伐克有著一些較好的鈾礦，而最重要的鈾礦資源在比屬剛果。

由于這種情況，您可能會認為，政府同在美國從事鏈式反應研究工作的物理學家們保持一些永久性接觸是可取的。實現(xiàn)這點的一種可能的途徑是，您將這一任務交予某個您所信任且大致能夠以半官方身份開展工作的人。他的任務應涵蓋以下幾點：

(a)同政府相關部門接洽，使他們了解進一步的事態(tài)發(fā)展；為政府行動提出建議，對于美國獲取鈾礦石的供應問題予以特別的關注。

(b)通過聯(lián)系愿意為這項事業(yè)做出貢獻的個人私募基金，為目前正受到大學實驗室經費限制的實驗工作提供資金，如果獲得這樣的資金，或者能與擁有所需設備的工業(yè)實驗室的合作，那么將加快實驗工作。

我獲悉，德國事實上已經停止出售已接管的捷克斯洛伐克礦山的鈾礦石。德國采取如此早的行動也許可以從以下因素得到解釋，德國外交部副外長的兒子馮·魏茨澤克(von Weizs?cker)是柏林威廉皇帝研究所的成員，目前那里正在重復進行一些美國人關于鈾的工作。

謹致問候

阿爾伯特·愛因斯坦*From Albert Einstein to President, August 2, 1939, DHFDRP, vol.43, Document 3, pp.5-6; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.94-96.

8月15日，齊拉特將愛因斯坦簽名的信件和自己起草的關于近五年來核研究概況的技術備忘錄一起交給了薩克斯。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.97-98; Memorandum of Leo Szilard, August 15, 1939, Bush-Conant Files, Roll 13, Folder 217.薩克斯在希望自己充當信使的同時，還建議了其他三個人選：金融家伯納德·巴魯克(Bernard Baruch)、麻省理工學院校長卡爾·康普頓(Karl T. Compton)和著名飛行員、社會活動家查爾斯·林德伯格(Charles Lindbergh)。最初，齊拉特打算請林德伯格，但強烈主張孤立主義的林德伯格批評羅斯福修改中立法的提議，使得齊拉特改變了想法。薩克斯對備忘錄的內容提出了一些修改意見，25日齊拉特又將修改后的備忘錄交還給薩克斯。

如同弗里施-派爾斯備忘錄建議利用快中子一樣，在備忘錄中，齊拉特指出，盡管未得到大規(guī)模實驗的證明，但慢中子產生鏈式反應幾乎是可以肯定的，至于快中子是否能夠引發(fā)鏈式反應目前并不確定，但如果在鈾-石墨系統(tǒng)中利用快中子引發(fā)了裂變和鏈式反應，那么理論上制造出原子彈是現(xiàn)實可行的。大規(guī)模的實驗還需要政府、企業(yè)和個人投入巨大的財力物力，雖然“如此大規(guī)模實驗是成功還是失敗，在目前還難以在任何確切的程度上做出預測”，但是“大規(guī)模實驗應當進行，除非成功的可能性能夠被實驗基礎上的有依據(jù)的保證所排除”。另外，除對鈾—石墨反應系統(tǒng)的技術層面進行簡要闡述外，齊拉特還提供了大概所需的經費數(shù)字和鈾礦石數(shù)量，并提請美國政府應同美國、加拿大和比利時的生產鈾礦石的公司取得聯(lián)系，從而將鈾礦資源控制在自己手中。為掩人耳目，可以聲稱鈾礦石是為了醫(yī)學目的而提煉獲取鐳。齊拉特提到，“如果這些舉措涉及政府的財政義務，那么目前難以建議政府去建立鈾礦石儲備，但是，最好開始研究在以后如果需要的時候政府以何種方式建立這樣一種儲備的問題”。*From Leo Szilard to Alexander Sachs, August 25, 1939, DHFDRP, vol.43, Document 5, pp.13-19.

戰(zhàn)爭的爆發(fā)使得薩克斯會見羅斯?？偨y(tǒng)之事直到10月11日才得以實現(xiàn)。考慮到羅斯福政務繁忙，薩克斯將愛因斯坦信件和齊拉特備忘錄的內容加以綜合概述，撰寫了一份約800字的他自己的備忘錄，并向羅斯福當面朗讀，同時將那兩份原始文件留給了總統(tǒng)。理查德·羅茲評價薩克斯的備忘錄道，“這就是呈獻給一國首腦的第一份關于利用核能制造一種戰(zhàn)爭武器的可能性的權威報告”*Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb, p.314.。

其內容如下：

親愛的總統(tǒng)先生：

隨著您修訂《中立法》的計劃接近完成，我相信您現(xiàn)在能夠給我一個機會呈上一封阿爾伯特·愛因斯坦博士給您的信件，以及其他對于國防有著深遠意義的與物理學家的實驗工作相關的材料。

簡而言之，六年來一直進行的有關原子裂變的實驗在今年達到了頂峰。(a)列奧·齊拉特博士和費米教授發(fā)現(xiàn)，元素鈾能夠通過中子裂變；(b)打開了鏈式反應可能性的大門，即在這種核反應過程中，鈾本身可以釋放出中子。這一物理學領域的新進展展示出以下前景：

1.創(chuàng)造一種新能源，用于動力生產。

2.從這樣的鏈式反應中釋放出新的放射性元素，從而在醫(yī)療領域可以獲得成噸而不是以克計的鐳。

3.作為一種最終的可能性，制造出具有迄今難以想象的爆炸威力和波及范圍的炸彈。就如愛因斯坦博士，在一封我將留給您的信中所說的，“一枚這種類型的炸彈，用船運載并在港口爆炸，極有可能毀掉整個港口及其周邊的一些區(qū)域！”

另外，由于這項工作——用于動力、醫(yī)療和國防的目的——的現(xiàn)實重要性，有必要記住，相比比屬剛果豐富的優(yōu)良鈾資源和居其次的加拿大、前捷克斯洛伐克的鈾資源，我們鈾的供應是有限且質差的。愛因斯坦博士和關注這一問題的小組的其余人員注意到，德國事實上已經停止出售其所占領的捷克斯洛伐克的鈾。該行動一定與這一事實相關，即德國外交部副部長的兒子，卡爾·馮·魏茨澤克，是柏林威廉皇帝研究所一些目前居住在這個國家的大牌物理學家的助理，他們正致力于那些關于鈾的實驗工作。

意識到了所有這一切在同利用自由人文精神創(chuàng)造力的極權主義的歷史性斗爭中對于民主和文明的意義，齊拉特博士，征詢了普林斯頓大學物理系主任E·P·維格納教授、喬治·華盛頓大學的E·特勒教授的意見，試圖通過建立科學合作協(xié)會，加強民主國家的物理學家之間的合作——例如巴黎的約里奧教授、牛津的林德曼教授和劍橋的狄拉克博士(Paul Dirac)——以及限制有關鏈式反應研究工作進展的公開發(fā)表，來促進美國的這項工作。隨著今年夏季國際危機的發(fā)展，這些難民學者和我們當中同他們磋商過的其余人一致認為，盡早將他們的工作告知您并贏得您的協(xié)作，是他們的責任，也是他們的愿望。

鑒于德國入侵比利時的危險，與總部在布魯塞爾的上加丹加礦業(yè)聯(lián)盟做好準備工作變得迫切起來——最好通過外交渠道——將可獲得的大量供應的鈾運往美國。除此之外，有必要擴大和加速試驗工作，在我們大學理論物理院系有限的經費下，這已不再能夠進行下去。據(jù)信，我們主要化學和電力公司的熱心公益的管理人員能夠被勸說提供一定數(shù)量的鈾化合物和石墨，并承擔試驗下一階段可觀的費用。一個替代方案是，謀求能夠提供所需原料和資金的機構之一的贊助。對于上述每一種方案和所有的目的而言，采納愛因斯坦博士的建議似乎是可取的，即您指派一名個人和一個委員會充當科學家們和政府部門之間的聯(lián)絡人。

基于以上所述，我希望能夠代表這些難民學者親自轉達他們渴望為殷切接待他們的國家效力的想法，并呈上愛因斯坦博士的信件以及齊拉特博士同我討論后所起草的一份備忘錄、幾篇刊登在科學期刊上的文章的復印件。另外，我代表他們求見您，是為了闡明有關比利時資源的供應、安排與政府和陸海軍部的長期聯(lián)絡以及解決眼下所需原料和資金問題的政策思路。

此致

敬禮

亞歷山大·薩克斯*From Alexander Sachs to President, October 11, 1939, DHFDRP, vol.43, Document 6, pp.20-21; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.104-105.

羅斯福對薩克斯說，“亞歷克斯，你的目的是要看到納粹沒有將我們炸飛掉”。他當即傳喚他的軍事助理兼負責安排接見事務的秘書(Appointments secretary，相當于后來的白宮辦公廳主任)陸軍少將埃德溫·沃森(Edwin M. Watson)并吩咐道：“這需要行動?！?Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.17; Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb. pp.313-315. 對于薩克斯會見羅斯福還存在不同的說法，見William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, pp.376-377，以及羅伯特·容克：《比一千個太陽還亮：原子科學家的故事》，第73—74頁。10月12日，在羅斯福的授意下，成立了一個由美國國家標準局局長萊曼·布里格斯(Lyman J. Briggs)*美國國家標準局(the National Bureau of Standards)，1901年根據(jù)國會法案成立，隸屬商務部，前身為美國財政部標準度量衡局(the Office of Standard Weights and Measures of the Treasury Department)，其職責是監(jiān)管、維護和發(fā)展國家度量衡標準，并為符合這些標準的測量提供手段和方法。標準局下設的實驗室實際充當美國國家物理實驗室的角色。1988年更名為國家標準和技術研究所(National Institute of Standards and Technology)。萊曼·布里格斯，1896年入職美國農業(yè)部物理實驗室，1903年獲得約翰·霍普金斯大學生物土壤學方面的哲學博士學位，成為土壤物理學的奠基者。1920年正式調入國家標準局，1932年由胡佛總統(tǒng)提名、1933年由羅斯?？偨y(tǒng)正式任命為標準局局長。為主席、包括兩名軍方的軍火專家陸軍中?；肌啴斏?Keith F. Adamson)和海軍中校吉爾伯特·胡佛(Gilbert C. Hoover)的小型非正式委員會——鈾咨詢委員會(Advisory Committee on Uranium)，以充當政府與從事核研究的科學家之間的聯(lián)絡機構。

三、從鈾咨詢委員會到國防研究委員會

10月21日，布里格斯召開鈾咨詢委員會的首次會議。除了委員會的三名成員外，會議還包括了布里格斯的助手弗雷德·莫勒(Fred L. Mohler)、卡內基研究院地磁部的理查德·羅伯茨(Richard B. Roberts，代表其上司默爾·圖夫[Merle A. Tuve])、薩克斯、齊拉特、維格納和特勒(同時代表費米出席)。

齊拉特指出目前鈾—石墨反應系統(tǒng)主要的不確定因素是缺乏石墨俘獲中子的數(shù)據(jù)，如果這個數(shù)據(jù)較大，就不會產生鏈式反應；如果數(shù)據(jù)很小，則鏈式反應非常有希望；如果數(shù)據(jù)是一個處于中間的值，就需要通過大規(guī)模的實驗去判定。然而，亞當森、胡佛和羅伯茨質疑鏈式反應的可能性。當討論到政府經費的投入問題時，由于齊拉特私下認為“我們總的意圖不是向政府要錢，只是要求政府的批準”，*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.85所以他事先沒有準備申請之事。特勒則接過話頭回答道：“這一研究的頭一年我們需要6000美元，主要用于購買石墨”。后來特勒被責怪當時要的太少了，因為之前默爾·圖夫告訴他需要15000美元。*斯坦利·布盧姆伯格和格溫·歐文斯：《美國氫彈之父特勒》，第98—100頁。

齊拉特回憶道：

亞當森認為，相信我們可能通過創(chuàng)造一種新式武器來為國防做出重大貢獻可謂天真之極。他說，如果一種新式武器創(chuàng)造出來了，那么，要讓人們知道這種武器到底有沒有優(yōu)點，一般需要經過兩次戰(zhàn)爭的檢驗。然后，他相當賣力地解釋說，最終贏得戰(zhàn)爭的因素不是武器，而是軍隊的士氣……維格納用他的尖嗓音說，對他來說，聽到這些真是非常有趣……如果這是對的，那么，也許人們應該對軍隊的預算采取不同的看法，也許可以消減這種預算。

亞當森覺察到維格納等人的不滿，于是同意特勒建議的撥款數(shù)字以結束爭論。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.85; William Lanouette and Bela Silard, Genius in the Shadow: A Biography of Leo Szilard, the Man behind the Bomb, pp.378-379.

這是美國政府為核研究撥付的第一筆費用，而最終用于制造原子彈方面的費用遠遠超過了美國政府的預期，“根據(jù)原子能委員會的資料，直到1945年底，曼哈頓計劃(國防研究委員會、科學研究與發(fā)展局和曼哈頓工程區(qū))的實際費用為19億美元(以2014年美元購買力計算約為260億美元)?！?總裝備部科技信息研究中心編譯：《美國核武器計劃費效分析1940—1998》，北京：國防科技大學出版社，2006年，第31頁。Consumer Price Index and Inflation Rates (Estimate), 1800-2014, Federal Reserve Bank of Minneapolis, retrieved 27 Feburary, 2014, https://www.minneapolisfed.org/community/teaching-aids/cpi-calculator-information.

隨后，齊拉特交給了布里格斯一份10頁的備忘錄，闡述了如何證明鈾能產生鏈式反應的研究思路。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.110-111.基于這份備忘錄，布里格斯撰寫了一份報告于11月1日提交給了羅斯?？偨y(tǒng)。該報告指出，鈾裂變及鏈式反應能夠釋放大量的能量，可以將其用于潛艇動力及制造威力巨大的炸彈，雖然目前關于鈾的鏈式反應還未通過實驗得到證明，但是，“我們認為應當給予徹底調查這一問題足夠的支持”。為此，報告建議，政府應提供相應的財政支持，為眼下測定石墨吸收截面的實驗所需提供4噸純石墨，如果初步的研究證明應繼續(xù)研究下去，則提供50噸的氧化鈾；為獲得廣泛的合作和更大的支持，邀請麻省理工學院校長卡爾·康普頓(Karl T. Compton)、亞歷山大·薩克斯、愛因斯坦和佩格拉姆加入委員會。*From Lyman J. Briggs et al. to President, November 1, 1939, DHFDRP, vol.43, Document 11, pp.27-28.

11月17日，埃德溫·沃森告知布里格斯，總統(tǒng)饒有興趣地讀了這份報告，并希望將它存檔備查。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.20.此后便沒了下文，直到1940年2月8日。

實際上，除了建議政府提供石墨和氧化鈾外，報告中其他的一些建議不是泛泛而談，就是從未付諸實施。齊拉特感慨鈾咨詢委員會首次會議后的幾個月是“我一生中最奇怪的時期”，“我從華盛頓方面根本什么也沒聽到……我曾設想，一旦我們論證了在鈾的裂變過程中會釋放出中子，那么要引起人們的興趣不會是難事，但是我錯了……回想起來，這是令人難以置信的，從1939年6月到1940年春，美國竟然沒有一個進行中的實驗是沖著研究天然鈾鏈式反應的可能性的”。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.115.

麥喬治·邦迪對此做出了下列解釋。他認為，在薩克斯向羅斯福念他的備忘錄之前，大談了一段地緣政治以及美國發(fā)明家羅伯特·富爾頓(Robert Fulton)勸說拿破侖使用他所發(fā)明的汽船未果的故事，“薩克斯說起話來喋喋不休，甚至類似說教一般”，“他的一份備忘錄竟錯誤地把裂變的發(fā)現(xiàn)歸功于費米和齊拉特。羅斯?？梢阅托牡芈爠e人講話，但只是對那些很快就講到要旨的人?？磥碇辽倏赡苁?，總統(tǒng)根本就沒有真正聽明白薩克斯在講些什么”。此外，邦迪覺得，羅斯福選擇的鈾咨詢委員會主席——65歲的布里格斯，并不是一位精悍的實干家，“他對熱心的非專業(yè)人員和外國人懷有戒心，滿足于等待由聰慧而又謹慎的費米設計的實驗按部就班地取得進展”，“但羅斯福幾乎肯定了解他所用的這個人……如果在1939年10月羅斯福想要在其后的幾個月里得到比布里格斯能提供的更多的成果，他本可以這樣說的，或轉而任用另外什么人”。而且邦迪指出，齊拉特“似乎沒弄明白問題的癥結所在：他指望政府在一個當時習俗很不同的國家里在一個科學問題上起帶頭作用”。*麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，第52—53頁。

美國物理學會會長、芝加哥大學教授阿瑟·康普頓(Arthur H. Compton，卡爾·康普頓的弟弟)提到，雖然一些美國本土的物理學家也意識到了“核武器計劃對于私人資源而言過于的龐大，但是，他們知道，在實驗已經證明國家的安全需要對核計劃大力支持之前，政府不會采取決定性的行動。在私人的支持下，這種前期的工作會取得更快的進展”，因此“政府鈾咨詢委員會的任命阻礙了而不是促進了美國鈾研究的發(fā)展”。*Arthur H. Compton, Atomic Quest: A Personal Narrative, London: Oxford University Press, 1956, pp.29-30.當時美國的科學研究大多是靠私人或企業(yè)基金的贊助，比如前面提到的洛克菲勒基金會和卡內基協(xié)會，而往往不是尋求政府的支持。勞倫斯·巴達什指出，“政府支持研究的傳統(tǒng)是薄弱的。例如從1935—1939年這段時期，陸軍和海軍每年花在研究方面的支出都不會超過微薄的700萬美元。此外，也有可能是有意識地規(guī)避尋求政府的支持”。*Lawrence Badash, et al., “Nuclear Fission: Reaction to the Discovery in 1939,” Proceedingss of the American Philosophical Society, vol.130, No.2, June 1986, pp.224-225.

邦迪和康普頓的分析應該說是合情合理的。當時自持性的鏈式反應還未得到實驗證明，只是理論上推測了其可能性，這在物理學家當中都存有爭議，更別提制造原子彈。對于羅斯福等不具備物理學專業(yè)知識的官方人士來說，這些更是難以理解的。在羅斯?？偨y(tǒng)日常處理政務所做出的大大小小的決策當中，成立鈾咨詢委員會實際并不是一個多么重大且緊急的決定。他也許只是認為在愛因斯坦這樣的大科學家的呼吁下，政府應當鼓勵物理學家們去進一步探尋鏈式反應和研發(fā)原子彈的可能性，并未真正理解愛因斯坦信件所傳達的重要含義。尤金·維格納曾說，“讓美國政府明白裂變的意義像是在糖漿里游泳。我們得知政府對異想天開的新項目并不感冒，而且沒有一位科學家能夠理直氣壯地說，原子彈一定能成功”。*Gordon Fraser, The Quantum Exodus: Jewish Fugitives, the Atomic Bomb, and the Holocaust, p.167.因此，政務繁忙的羅斯福并未對這個問題給予特別的重視。

另外，就如埃米利奧·塞格雷指出的，“在1939—1940年，改進雷達成了美國主要科學家管理人員的頭等大事”。*埃米利奧·塞格雷：《原子舞者：費米傳》，第123頁。在戰(zhàn)爭爆發(fā)的國際形勢下，相比雷達，當時核研究的前景連海市蜃樓都談不上，政府有限的財政經費和科學資源自然不會投入到這個領域。當然，這也使得齊拉特、費米等難民科學家有機會從事還未被美國政府列入機密并原則上禁止非本國科學家從事的核研究。

1940年2月8日，埃德溫·沃森打算讓總統(tǒng)再次注意鈾咨詢委員會的那份報告。他詢問布里格斯是否需要補充些什么，20日布里格斯答復，實驗所需的6000美元經費已經撥付，“這一實驗將證明這項事業(yè)是否具有一種現(xiàn)實的實用性，希望幾周內能夠提供一份關于這一實驗的報告”。*From Lyman J. Briggs to Watson, February 20, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 15, p.37.薩克斯則認為鈾咨詢委員會的報告“太過學術性了”。*From Alexander Sachs to Watson, February 15, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 14, p.36.

3月7日，薩克斯收到一封署名愛因斯坦實為齊拉特起草的信件。信中稱：最近他同齊拉特和維格納進行了會談，得知德國政府已經接管了威廉皇帝物理研究所，該所正同威廉皇帝化學研究所一同致力于關于鈾的秘密研究工作；另外，在鏈式反應問題上，齊拉特的研究思路比法國約里奧的研究思路更有希望。*From Albert Einstein to Sachs, March 7, DHFDRP, vol.43, Document 16, pp.36, 38-39; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.120-121.齊拉特再次鼓動愛因斯坦寫信，是因為他不久前聽說德國威廉皇帝物理研究所的所長、荷蘭籍的諾貝爾獎得主彼得·德拜(Peter Debye)，由于拒絕加入德國國籍而被迫辭職，德拜在哥倫比亞大學訪問時將德國的研究狀況告訴了費米。費米認為德國的科學家分散在全國各地，難以齊心協(xié)力，齊拉特卻警覺起來。另外，約里奧-居里又公開發(fā)表了一篇進一步證明鏈式反應可能性的文章，使得齊拉特感到非常不安。*Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.119.

3月15日，在齊拉特的催促下，薩克斯將愛因斯坦的這封信轉交給羅斯?？偨y(tǒng)，并詢問“是否及何時在您方便的時候就實驗工作的真實進展和明朗化的某些現(xiàn)實問題進行商談”。*From Alexander Sachs to President, March 15, DHFDRP, vol.43, Document 17, p.40; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.121-122.4月5日，羅斯福答復薩克斯，他已指示沃森安排一次由薩克斯、愛因斯坦和鈾咨詢委員會成員參加的會議。*From President to Alexander Sachs, April 5, DHFDRP, vol.43, Document 18, p.41; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, p.122.但是，羅斯福“在1944年以前沒有再次就此事接見他”，而是認為通過鈾咨詢委員會“是繼續(xù)這項研究最實際的方法”。*麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，第52頁。

在一份給薩克斯的備忘錄中，齊拉特專門闡述了他的研究思路對于軍事利用核能的意義。備忘錄設想了鈾—石墨反應系統(tǒng)在慢中子和快中子作用下的兩種不同情況。在前者中，1噸天然未濃縮的鈾可以釋放相當于大約3000噸燃料油的能量，用于海軍艦只能夠減輕自身的負荷，從而提高航行速度和增加作戰(zhàn)半徑。用這種方式制造的炸彈，不是特別有威力的理想武器，但在1公里半徑內對人會產生致命的輻射危害，“強調這一點的原因在于認為，這種方式能夠被一些其他國家當作武器在當前的這場戰(zhàn)爭中使用，可能在不久的將來”。在后者中，齊拉特首先指出，“目前并不知道這種方式的鏈式反應是否能夠成為現(xiàn)實”，但如果可行，1噸未濃縮的鈾可以釋放超過300,000噸燃料油的能量，從而使大型的海軍艦只無須使用燃料油，而且可以制造出威力不同凡響的炸彈，“基于這種鏈式反應基礎上的一顆炸彈在靠近海岸的海上爆炸，其引發(fā)的滔天巨浪將造成沿海城市的毀滅”。*From Leo Szilard to Sachs, April 22, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 26, pp.66-69; Spencer R. Weart and Gertrud W. Szilard, eds., Leo Szilard: His Version of the Facts, Selected Recollections and Correspondence, pp.123-125.

此時，費米、圖夫和芝加哥大學的哈羅德·尤里等人也已發(fā)現(xiàn)，相比快中子，慢中子更容易引發(fā)鈾235裂變，但依靠慢中子裂變方式制造原子彈，在發(fā)生足夠的反應之前，炸彈可能就會爆炸。使用快中子裂變的情況，則需要足夠量的純的或濃縮的鈾235進行實驗。在4月底華盛頓召開的美國物理學會的年會上，費米等人認為分離數(shù)公斤的鈾235是下一步的主要目標，通過離心分離機是比較有希望的方法。

4月27日，鈾咨詢委員會召開了第二次會議。除委員會的三名成員外，海軍少將鮑恩、薩克斯、佩格拉姆、費米、齊拉特和維格納參加了會議，愛因斯坦如上次會議那樣婉拒出席。薩克斯希望盡早開始大規(guī)模的實驗，他對費米的保守態(tài)度有些不耐煩，較為認同齊拉特的觀點。他表示，如果政府不愿意負責，他贊成嘗試從私人渠道為實驗提供資金；如果美國政府勇往直前，那么實驗室里碰到的困難會趨于消失。然而，委員會最終還是打算視費米、齊拉特等人的進一步實驗結果再做出是否開展大規(guī)模實驗的決定。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.23.

5月14日，費米和齊拉特的實驗取得令人歡欣鼓舞的階段性成果，他們發(fā)現(xiàn)石墨的吸收截面為3×10-27平方厘米，只有原先預想上限的三分之一，而且如果使用更純的石墨還能使之更小，這至少證明慢中子情況下鏈式反應的現(xiàn)實可行性。盡管制造原子彈需要快中子引發(fā)的鈾235或钚239的裂變鏈式反應，但是，“實現(xiàn)慢中子鏈式反應似乎是我們知識發(fā)展過程中一個必要的初始步驟，成了對這一問題感興趣的那些人的首要目標。說服軍事當局和更持懷疑態(tài)度的科學家信服整個想法并不是白日夢，這似乎也是重要的一步”*Henry D. Smyth, Atomic Energy for Military Purposes, p.42.。

有鑒于此及比利時正遭受德國軍隊的入侵，薩克斯幾次寫信給埃德溫·沃森和羅斯福，希望再次面見總統(tǒng)，認為關于核研究進入了一個新階段，建議政府增加資金支持力度，警惕德國對美國從比屬剛果獲取鈾供應的威脅，并提出建立一個新的組織框架，以指導政府部門以外的工作、確保科學家們在應有的保密狀態(tài)下進行試驗研究以及充當政府與各大學之間的聯(lián)系紐帶。*From George B. Pegram to Sachs, May 14, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 33, p.80; From Alexander Sachs to Watson, May 11/15/23, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 30, Document 34, Document 35, pp.75, 81, 82-83; From Alexander Sachs to President, May 11, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 31, pp.76-77.

此時，歐洲戰(zhàn)火擴大，法國正處于敗亡的邊緣。為加強美國科技界與政府的聯(lián)系，動員科學界為美國可能卷入的這場戰(zhàn)爭服務，卡內基研究院院長、國家航空咨詢委員會(National Advisory Committee for Aeronautics)主席、前麻省理工學院副校長、電氣工程學家萬尼瓦爾·布什(Vannevar Bush)，通過羅斯?？偨y(tǒng)私人顧問哈里·霍普金斯(Harry L. Hopkins)的牽線就此諫言總統(tǒng)。*舍伍德：《羅斯福與霍普金斯：二次大戰(zhàn)時期白宮實錄》(上)，北京：商務印書館，1980年，第221—222頁。在布什的回憶錄中，他提到，由于希特勒在歐洲的挑戰(zhàn)，早在1937年他和一些志同道合的科學家就意識到應動員科學界為美國的國防服務；到1939—1940年的“虛假戰(zhàn)爭”時期，他們一致認為美國遲早會卷入戰(zhàn)爭，且這場戰(zhàn)爭將是一場高科技領域的斗爭，而當時的美國軍事體系并未為這樣的一場戰(zhàn)爭做好準備。*Vannevar Bush, Pieces of the Action, New York: William Morrow & Company, INC., 1970, pp.32-33.

于是，在他的建議之下，羅斯福總統(tǒng)決定成立國防研究委員會(National Defense Research Committee)，名義上隸屬于1916年成立的國防委員會(Council of National Defense)*為整合各種資源服務于未來的戰(zhàn)爭，1916年8月24日威爾遜總統(tǒng)成立國防委員會，成員包括陸海軍部長、內政部長、農業(yè)部長、商業(yè)部長等。10月又在其下設立了一個咨詢委員會，最初成員為七名工業(yè)領域的專業(yè)人士。1921年，國防委員會暫?；顒?。但是，成立該委員會的法案并未失效，導致后來的幾屆政府部長淡忘了事實上還存在一個這樣的委員會。國家航空咨詢委員會則成立于1915年，是美國國家航空航天局的前身。1939年布什辭去麻省理工學院副校長職務前往華盛頓擔任卡內基研究院院長，因主張為建立一支能夠匹敵德國的強大空軍而加強美國的航空技術研究，同年當選為國家航空咨詢委員會主席。，由布什出任主席，實際直接對總統(tǒng)負責，經費最初由軍方提供，后逐漸由總統(tǒng)行政辦公室定期撥款。

6月15日，即巴黎被德軍占領的第二天，羅斯福在給布什的信中提到：“希望在推進該委員會目標方面，你會通過與教育界、科學研究院所和工業(yè)部門的研究實驗室達成的協(xié)議，安排進行類似能夠證明為了促進戰(zhàn)爭手段的創(chuàng)新或改進是可取的這樣的調查、實驗研究和報告”；“你的委員會的工作并不是要取代陸海軍部門目前正在他們自己的實驗室或與工業(yè)界訂立合同進行的任何出色的工作，而是希望你對這種工作進行增補”；美國國家科學院(National Academy of Science，成立于1863年3月)及其屬下的國家研究委員會(Nation Research Council，成立于1918年5月)能夠為國防研究委員會提供咨詢和建議，國家標準局和其他政府實驗室能夠為委員會承擔所需的研究任務。此外，羅斯福還特別指出，布里格斯的鈾咨詢委員會將成為國防研究委員會下屬的機構之一。*From President to Vannevar Bush, June 15, 1940, DHFDRP, vol.43, Document 41, pp.96-98. 這封信實為布什起草，借用羅斯福名義簽發(fā)的。

雖然國防研究委員會被要求協(xié)助軍方的研究，但實際上布什擁有做出獨立判斷和決定的權利。國防研究委員會秘書歐文·斯圖爾特(Irvin Stewart)提到，“有時委員會會拒絕承擔軍方要求的某項研究，因為它認為所需要的人力能夠更好地用在更重要的或那些更可能成功的項目上。反過來，有時國防研究委員會會不顧軍方的漠視、甚至反對，著手進行和支持一些項目。委員會的一些項目是在沒有陸軍和海軍的支持下開始的，雖然軍方后來對這些項目的大部分給予了支持。然而，大多數(shù)情況下，國防研究委員會承擔的工作是應陸軍、海軍或兩者的直接要求下進行的”。*Irvin Stewart, Organizing Scientific Research for War: The Administrative History of the Office of Scientific Research and Development, Boston: Little, Brown and Company, 1948, p.18.萬尼瓦爾·布什則指出，國防研究委員會的成立使得鈾咨詢委員會，“無需通過時常是間接的軍方機構渠道去獲取經費”。*Vannevar Bush, Pieces of the Action, p.58.理查德·休利特和小奧斯卡·安德森評價道，“對于鈾項目而言，它的創(chuàng)立是一件意義重大的事件。它使鈾研究在資金上擺脫了對軍方的單獨依賴，更重要的是，它從一個非正式的特設委員會手中挽救了這一研究新領域”。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.25.

6月27日，國防研究委員會正式成立。除布什外，其他最初的委員會成員是：哈佛大學校長、化學家詹姆斯·柯南特(James B. Conant)，麻省理工學院校長、物理學家卡爾·康普頓，國家科學院主席、貝爾電話實驗室主任和電氣工程學家弗蘭克·朱厄特(Frank B. Jewett)，標準局局長萊曼·布里格斯，商務部專利局局長、律師康韋·科(Conway P. Coe)，加州理工學院研究生院院長、物理化學和數(shù)學物理學教授理查德·托爾曼(Richard C. Tolman)，海軍研究實驗室主管哈羅德·鮑恩少將和陸軍參謀部戰(zhàn)爭計劃司司長喬治·斯特朗準將(George V. Strong)。國防研究委員會下轄5個部門(Division)，共34個小組(Section)，鈾咨詢委員會則由布什直接領導。這里應該注意的是，國防研究委員會并非因單純?yōu)榱思訌姾搜芯慷O立，實際上核研發(fā)只是當時該委員會負責的研究工作領域之一。

隨后，布什對鈾咨詢委員會成員進行了調整。布里格斯仍為咨詢委員會主席，基思·亞當森和吉爾伯特·胡佛被調整出去，增加了亞歷山大·薩克斯、默爾·圖夫、喬治·佩格拉姆、羅斯·岡恩、哈羅德·尤里、喬治·布賴特(Gregory Breit，威斯康星大學物理學教授)和杰西·比姆斯(Jesse W. Beams，弗吉尼亞大學物理學教授)。同英國的莫德委員會一樣，出于安全保密方面的考慮，最初國外出生的物理學家都被排除在委員會之外。也就是說，弗里施、派爾斯、齊拉特、費米、維格納等在英美流亡的物理學家，一度不被允許知道或參與討論他們最先向各自所在國政府建議應予以重視的秘密。馬丁·舍溫指出，“無論如何，公平地說，難民科學家沒有得到普遍的信任，至少許多聯(lián)邦官員明顯不愿意聽信他們的意見”。*Martin J. Sherwin, A World Destroyed: Hiroshima and Its Legacies, New York: Alfred A. Knopf, 1973, p.29.

四、科學研究與發(fā)展局及“曼哈頓工程”的建立

就在羅斯?？偨y(tǒng)致信布什的前兩天，鈾咨詢委員會召開了一次特別咨詢小組會議，參加會議的是布里格斯、尤里、圖夫、費米、齊拉特、佩格拉姆、維格納和布賴特。會議建議委員會應籌措資金支持按照以下兩條研究路線進行鈾—石墨實驗：

(1)進一步測算建議類型的反應中所涉及的核常數(shù)(nuclear constants)；

(2)使用被估算為鏈式反應維持下去所需最低數(shù)量的大約五分之一到四分之一的鈾和碳進行中間實驗。

為此，分別需要投入大約40,000美元和100,000美元。7月1日，布里格斯向布什匯報了上述建議。*Memorandum Report on Proposed Experiments with Uranium, 14 August, 1940, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.9月6日，布什答復布里格斯，國防研究委員會只能撥付40,000美元。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.26.

盡管這意味著只夠進行核常數(shù)的測算，但哥倫比亞大學小組還是同國防研究委員會于11月8日簽訂了為期一年的合同，這也是國防研究委員會與美國高校、科研院所簽署的第一個合同。此后，直到1941年11月，國防研究委員會同普林斯頓大學、康奈爾大學、約翰·霍普金斯大學、弗吉尼亞大學、芝加哥大學、加利福尼亞大學、明尼蘇達大學、愛荷華州立大學、卡內基研究院、美孚石油發(fā)展公司和國家標準局簽署了總數(shù)為十六項的與鈾有關的科研合同，費用總計為300,000美元。*Stephane Groueff, Manhattan Project: The Untold Story of the Making of the Atomic Bomb, Boston: Little, Brown and Company, 1967, p.10.然而，與同一時期國防研究委員會投入到其他軍事研究領域的費用相比，這個數(shù)字顯得并不突出，例如為麻省理工學院放射實驗室批準的預算達幾百萬美元，國防研究委員會下屬的A部門的S組為較小的項目也花費了136,000美元。*Henry D. Smyth, Atomic Energy for Military Purposes, p.50.

之所以出現(xiàn)這種情況，原因如之前所提到的兩點：雷達是這一時期的研究重點；核研究的軍事利用前景不確定。在1941年7月16日布什提交給羅斯?？偨y(tǒng)的第一份年度工作報告中，他用了12頁的篇幅去談論雷達，而只用了2頁內容去描述鈾問題。*From Vannevar Bush to President, July 16, 1941, DHFDRP, vol.43, Document 47, pp.112-174.在這一年左右的時間里，與核研究相關的工作進展主要是以下幾個方面：

關于鏈式反應。費米、齊拉特的實驗不但證明了石墨是適合的減速劑，而且測得天然鈾在慢中子的轟擊下所釋放的中子數(shù)平均為1.73個。為增大這個中子系數(shù)，齊拉特提出使用塊狀鈾與石墨塊相隔擺放(即反應堆的稱謂由來)，而不是將粉末狀鈾均勻地與石墨混合在一起，從而減少次級中子的非裂變吸收。但是，要確定能夠引發(fā)鏈式反應的反應堆尺寸等數(shù)據(jù)，至少需要進行中間實驗，由于缺乏合適的材料，一度被擱置。同時，芝加哥大學的阿瑟·康普頓嘗試用鈹做減速劑，但最后因大量生產合乎要求的鈹存在很大困難而沒有得以應用。另外，哥倫比亞大學的哈羅德·尤里嘗試用重水做減速劑，但美國重水稀少，他首先要做的是通過氫氣與水之間的催化反應，對重水進行濃縮生產。

關于鈾235的同位素分離。哈佛大學的喬治·基斯佳科夫斯基(George B. Kistiakowsky)和哥倫比亞大學的尤里、鄧寧等人嘗試氣體擴散法*根據(jù)氣體分子運動學說和氣體擴散定律，當氣體混合物是在容器內時，輕分子的運動速度快，撞擊器壁的機會多；重分子的運動速度慢，撞擊器壁的機會少。如果器壁具有無數(shù)微孔，每孔只容許分子單獨通過，則輕分子通過器壁的機會一定比重分子多。擴散結果是器內的輕分子相對地減少，富集于器外；器內的重分子相對地增加，并富集于器內。因此可以得到一定程度的分離。這種方法主要用于分離同位素。對分子量相差很小的混合氣體，如鈾235和鈾238的六氟化物，必須連續(xù)進行多次，才能達到所需要的分離程度。從氣態(tài)的六氟化鈾分離鈾235，但在多孔過濾膜的材質和制造方面一度遇到了阻力，而且整個過程達五千級，因此估計一個每天分離1公斤鈾235的工廠需要過濾膜的總面積達幾英畝，需要幾千萬美元。弗吉尼亞大學的杰西·比姆斯和哥倫比亞的卡爾·科恩(Karl Cohen)，嘗試使用氣體離心法*依靠離心力原理運作，可以加速分子以上大小的物質。當圓筒狀物體開始旋轉，六氟化鈾氣體就逐一通過各筒，逐漸累積純化。氣體分離法是取代早期氣體擴散法的核武技術。最大優(yōu)點是此法取得濃縮鈾235可以比擴散法節(jié)省相當多能量。分離鈾235，但是每天分離1公斤鈾也需要22000個離心機分別開動，費用跟前者差不多。至于熱擴散法*在具有兩種溫度差別很大的區(qū)域(或設備)內，含有不同分子量的氣體或液體混合物，由于熱對流的作用，不同分子量的分子有不同程度的擴散效應，因此，一類分子傾向于順著熱流動方向聚集在較冷區(qū)域，另一類分子傾向于聚集在較熱區(qū)域。將富集的氣體取向，即達到部分分離的目的。，哥倫比亞大學和明尼蘇達大學的相關實驗證明，要大規(guī)模進行氣態(tài)的六氟化鈾分離是不現(xiàn)實的，于是，卡內基研究院的菲利普·埃布爾森(Philip Abelson)和海軍研究實驗室的岡恩決定嘗試液體熱擴散法，在1942年獲得一個同離心法和擴散法差不多的分離因素(衡量離心分離機性能的系數(shù))。

關于快中子誘發(fā)裂變和鏈式反應的研究，是最遭到忽視的一個環(huán)節(jié)?？▋然芯吭貉芯苛颂烊烩櫟目赡苄?，但是認為，即使快中子裂變和鏈式反應是可能的，所需的鈾也被認為會超過30噸?？▋然芯吭旱卮挪康呢撠熑四瑺枴D夫為此考慮退出鈾咨詢委員會，“我不相信它是可能的，我想做一些與這場戰(zhàn)爭相關的事情，而不是遙遠未來之事。我不認為德國人能夠在這種最多是僥幸的事情上花費大量的精力和心血，也不相信他們會這樣去做。不管怎樣，我感興趣的是核能，而不是核炸藥”*Interview with Dr. Merle Tuve by Albert Christman at the Terrestrial Magnetism Laboratory of Washington, D.C., May 6, 1967, http://www.aip.org/history/ohilist/3894.html.。哈佛大學校長詹姆斯·柯南特在回憶錄中也提到，“在那時我還沒有意識到，超出一定大小的一塊鈾235在自發(fā)釋放的快中子的作用下本身能夠支持巨大能量的自持性的鏈式反應。換句話說，超出臨界質量的鈾235會成為一顆原子彈”。*James B. Conant, My Several Lives: Memoirs of A Social Inventor, New York: Harper & Row, Publishers, 1970, p.276.

較為重大的進展是在粒子加速器的幫助下發(fā)現(xiàn)93號元素镎和94號元素钚。1940年4月，加州大學伯克利分校的埃德溫·麥克米倫(Edwin M. McMillan)和來訪的菲利普·埃布爾森證實了中子轟擊鈾所產生的一種半衰期大約2.3天的放射性物質為93號元素镎。1941年2月，同是伯克利的格倫·西博格(Glenn T. Seaborg)與約瑟夫·肯尼迪(Joseph W. Kennedy)、阿瑟·沃爾(Arthur C. Wahl)證實了94號元素钚。相比镎，钚239像鈾235一樣容易被慢中子誘發(fā)裂變，這樣就可以將天然鈾238直接轉變成钚239，從而省去了分離鈾235的環(huán)節(jié)，為鏈式反應提供了一條新的途徑。

然而，這一時期，無論是關于鏈式反應的研究，還是關于同位素鈾235分離的研究，直接的目標并非軍事上制造原子彈，而是作為核動力的工業(yè)化研究，至多是將核動力用于軍事潛艇上。休利特和安德森指出，“1940年夏天，美國科學家首先將鏈式反應當作一種動力源看待，當然，他們所有人都考慮了制造炸彈的可能性。一些科學家相信，在實現(xiàn)鏈式反應的過程中，他們可以獲得對如何利用它去制造一顆炸彈的理解。但是，美國的科學家沒有將他們的思考首先導向制造一種武器”。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.27.阿瑟·康普頓也提到，“沒有一位布里格斯委員會成員真正相信，在這場正在進行之中的戰(zhàn)爭期間，鈾裂變會變得極為重要……那些發(fā)起鈾計劃的人的關注中心不是國防，而是和平時期的一種能源”。*Arthur H. Compton, Atomic Quest: A Personal Narrative, pp.46-47.

當然，這多少跟美國此時尚未卷入戰(zhàn)爭從而缺乏英國那種全力以赴贏得戰(zhàn)爭的緊迫狀態(tài)有關，“許多美國物理學家對美國會卷入戰(zhàn)爭表示懷疑，對他們而言，不存在考慮裂變炸藥的燃眉之急”。*Lawrence Badash et al., “Nuclear Fission: Reaction to the Discovery in 1939,” p.223.因此，為即將到來的戰(zhàn)爭服務的國防研究委員會自然也不會重視非軍事應用的科學研究或無法在這場戰(zhàn)爭中得以及時應用的軍事研究。

盡管如此，還是有一些物理學家希望加快核軍事研究的步伐。加州大學伯克利分校的歐內斯特·勞倫斯、麻省理工學院校長卡爾·康普頓、芝加哥大學的哈羅德·尤里等向布什呼吁，并對布里格斯領導的鈾咨詢委員會行動緩慢表達了不滿。*Letter from K. T. Compton to Bush, 17 March, 1940, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.此外，布什從一位曾列席過英國莫德委員會4月9日會議的哈佛大學物理學家肯尼思·班布里奇(Kenneth T. Bainbridge)口中得知了英國核研究的進展狀況。

于是，1941年4月18日，布什決定邀請國家科學院成立專家委員會對與鈾相關的項目進行秘密評估，以判斷是否應繼續(xù)投入更多的資金和設備，以及是否應加快使鈾項目服務于國防。*Letter from Bush to Jewett, April 15, 1941, Bush-Conant Files, Roll 2, Folder 7.專家委員會主席為阿瑟·康普頓，副主席為通用電氣研究實驗室前主任威廉·庫利奇(William D. Coolidge)，其他成員包括加州大學伯克利分校的歐內斯特·勞倫斯、麻省理工學院的約翰·斯萊特(John C. Slater)、哈佛大學的約翰·范扶累克(John H. Van Vleck)和美國電話電報公司前首席工程師班克羅夫特·蓋拉爾迪(Bancroft Gherardi，因病未參與)。

5月17日，康普頓提交了第一份評估報告，建議在未來的半年里加大研究力度，不能在軍事利用核能上冒被敵人奪得先機的風險。

報告認為：核研究的軍事意義取決于使用例如重氫、鈹和碳作為減速劑的慢中子鏈式反應。按照現(xiàn)實可行性排序，軍事應用有三種方式：在敵方領土上投放放射性裂變制品，這在實現(xiàn)鏈式反應后還需至少一年時間，即不早于1943年；其次，以核反應堆的形式為潛艇和其他艦只提供動力，這在實現(xiàn)鏈式反應后還至少需三年時間；最后，制造爆炸力巨大的炸彈，這需要三至五年時間去分離足夠量的鈾235，钚239也可能作為一種替代品，制造钚239炸彈在實現(xiàn)鏈式反應后還需一年時間。總體上，制造一顆炸彈的時間不會早于1945年。報告看好天然鈾的鏈式反應前景，認為在獲得全力支持的情況下一年半時間內應該可以實現(xiàn)。因此，建議全力支持鈾—石墨反應堆的中間試驗和建造重水的實驗性工廠，并開展使用鈹作為減速劑的實驗研究，為此未來半年的費用預算大約350,000美元。對于同位素鈾235的分離研究，由于需要建造規(guī)模和花費都很龐大的工廠，而且其設計方案目前還未確定，報告雖然贊成繼續(xù)下去，但不認為是下一步的重點。*Report of National Academy of Sciences Committee on Atomic Fission by A. T. Compton to F. B. Jewett, May 17, 1941, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.

就這份報告的內容來看，它實際上同1940年4月22日齊拉特致薩克斯的備忘錄的觀點相類似。它沒有像英方的莫德報告那樣明確地指出未來研發(fā)的重點是軍事利用核能，即制造原子彈，將生產裂變材料鈾235的重要性置于天然鈾—重水鏈式反應的研究之上。

因此，布什認為，康普頓的報告的重點在于核動力研究，對于動員科學為目前這場戰(zhàn)爭服務的國防研究委員會來說，這是次要的目的，而報告對制造原子彈的方式方法論述很不明確，沒有提到快中子裂變、臨界質量和炸彈組合機制，并不能消除他對目前的戰(zhàn)爭中鈾能夠被制造成炸彈的擔憂。布什致信朱厄特稱，他想知道“將實驗結果投入實際應用到底還有多遠和多久”*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.39.?？履咸匾脖硎荆麑灯疹D報告的反應是“幾乎完全否定的”，“自由世界的防務處于如此危險的狀態(tài)，以至于只有在幾個月或者至多一兩年內就可能產生結果的努力，才值得認真考慮……勝利之后，才有足夠的時間去考慮與非軍事工業(yè)目標相關的物理研究項目”。*James B. Conant, My Several Lives: Memoirs of A Social Inventor, pp.278-279.

于是，朱厄特為專家委員會增添了兩名一流的工程師，貝爾電話實驗室的奧利弗·巴克利(Oliver E. Buckley)和西屋公司(Westinghouse，又譯為威斯汀豪斯公司)的劉易斯·查布(Lewis W. Chubb)。

在專家委員會從工程學的角度進行第二次評估的期間，在布什的推動下，6月28日，羅斯?？偨y(tǒng)簽署行政命令，成立了科學研究與發(fā)展局(Office of Scientific Research and Development)，國防研究委員會隸屬其下并從一個執(zhí)行機構變?yōu)榱艘粋€咨詢建議機構。布什擔任科學研究與發(fā)展局局長，哈佛大學校長詹姆斯·柯南特任國防研究委員會主席和布什的副手，鈾咨詢委員會改組為科學研究與發(fā)展局下的鈾小組(Section on Uranium，代號S-1)。國防與研究發(fā)展局的辦公地點位于總統(tǒng)行政辦公室所屬的應急管理辦公室之內，布什仍直接向羅斯?？偨y(tǒng)負責。

雖然機構方面做出如此調整主要是為了整合醫(yī)學研究委員會(the Committee on Medical Research)，但同時也彌補了國防研究委員會自身所存在的以下不足：

首先，作為一個研究組織，國防研究委員會在成立后的一年當中，愈發(fā)顯現(xiàn)出難以解決研究與開發(fā)脫節(jié)的問題，而軍方在此方面也反應遲緩，“越來越明顯的是，為了使國防研究委員會發(fā)起的研究變得最為有效，研究團隊通過以工程開發(fā)為主的中間階段去完成他們的項目是必要的”。*Irvin Stewart, Organizing Scientific Research for War: The Administrative History of the Office of Scientific Research and Development, p.35.其次，國防研究委員會與軍方的實驗室、國家航空咨詢委員會是同級別的，難以將這三方面機構的研究工作整合起來。另外，從長遠發(fā)展來看，國防研究委員會要獲得一個穩(wěn)定的經費來源就不能一直掛靠在國防委員會之下，需要成為一個正式的獨立行政機構直接從國會獲得撥款?？茖W研究與發(fā)展局的成立能夠消除這些缺陷，但同當初國防研究委員會一樣它并不是僅僅著眼于核研究的發(fā)展。

由于阿瑟·康普頓前往南美進行他的專業(yè)宇宙射線的研究，國家科學院專家委員會副主席威廉·庫利奇負責起草并于7月11日提交了第二份評估報告。

報告雖然支持繼續(xù)開展裂變研究，但是依然像第一份評估報告那樣將重點放在天然鈾的鏈式反應面，認為“這種方式看上去現(xiàn)在提供了比前一份報告提交時更多的可能性”。關于軍事利用的前景，報告指出，“由于缺乏所需的重要數(shù)據(jù)，我們認為此時從定量或工程的角度對這些應用進行評估是不切實際的”。雖然報告提到了钚239這一最新研究成果并附上了一份歐內斯特·勞倫斯的關于钚239的備忘錄，但沒有重視備忘錄中關于钚239在適宜的條件下進行快中子鏈式反應可能能夠制造出“超級炸彈”的觀點。*Report of National Academy of Sciences Committee on Atomic Fission, July 11, 1941 and Appendix: Memorandum Regarding Fission of Element 94 by Ernest O. Lawrence, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.

第二份評估報告依然沒有就軍事利用原子能的前景做出確切的結論?？履咸刂赋?，“這些含糊卻又冠冕堂皇的句子無法使國防研究委員會任何一個成員感到滿意”。*James B. Conant, A History of the Development of an Atomic Bomb, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1. 這份文件是柯南特在1943年春對原子彈工程研發(fā)的歷史做的階段性回顧和總結，具體時間不詳。因此，“政府負責任的代表們非常接近于將裂變研究從戰(zhàn)時的計劃中剔除出去”。*Arthur H. Compton, Atomic Quest: A Personal Narrative,London: Oxford University Press, 1956, p.49.

此時，加州大學伯克利分校的西博格和埃米利奧·塞格雷測算了快中子誘發(fā)钚239裂變的截面是天然鈾的3.4倍，使利用钚239制造原子彈成為一種可能。查爾斯·勞里森(Charles C. Lauritsen)，又一位列席英國莫德委員會會議(7月2日莫德委員會的最后一次會議)的國防研究委員會成員，7月10日向布什匯報了莫德報告草稿審議的概況，也報告了一些英國科學家認為成功研制出原子彈的可能性超過了百分之九十，并強烈建議美國政府承擔這一項目。*Letter from C. C. Lauritsen to V. Bush, July 11, 1941, Bush-Conant Files, Roll 2, Folder 9.

實際上，7月7日布什已從倫敦辦事處收到了一份莫德報告草稿的副本，“這一報告給了布什和柯南特他們正在尋求的東西：一種前景，即在這場正在進行的戰(zhàn)爭期間，存在有充分理由的軍事利用的可能性”。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.43.在7月16日給總統(tǒng)的關于國防研究委員會一年來工作情況的報告中，布什提到，“一段時間以來，取得成功結果的可能性似乎是十分渺茫的……然而，最近出現(xiàn)的新知識使得制造一種超級炸彈可能不像之前看上去的那樣是一件遙不可及的事”。*From Vannevar Bush to President, July 16, 1941, DHFDRP, vol.43, Document 47, pp.146-147.另外，伯明翰大學的馬克·奧利芬特此時對美國進行訪問，帶來了英國研究的最新消息。

以上這些，促使布什、柯南特和一些美國物理學家觀點最終發(fā)生轉變，相信制造原子彈是可能的。

理查德·羅茲指出，“奧利芬特說服了勞倫斯，勞倫斯說服了康普頓，基斯佳科夫斯基說服了柯南特”。*Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb, p.377.而柯南特指出，“阿瑟·康普頓和歐內斯特·勞倫斯的觀點對布什有著重要的影響”。*James B. Conant, My Several Lives: Memoirs of A Social Inventor, p.280.麥喬治·邦迪也指出，“一向深懷疑慮的柯南特在獲悉(大概在9月)他的一位哈佛大學朋友與同事，物理化學家喬治·基斯塔科夫斯基已經審查了這個問題，并完全接受了鈾235爆炸的可行性之后，他徹底改變了自己的觀點……到了夏末，布什被說服了。戰(zhàn)時生產一枚原子彈的可能性已經增大到足以使人感到必須不惜一切努力盡快查明是否能制造”。*麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，第64頁。

10月3日，布什得到了莫德報告的最終文本。于是，他要求康普頓領導的國家科學院專家委員會著手進行第三次評估，并在柯南特的建議下提出將麻省理工學院化學工程師、國防研究委員會B部門的副主管沃倫·劉易斯(Warren K. Lewis)，哈佛大學化學家、國防研究委員會B部門成員喬治·基斯佳科夫斯基和芝加哥大學的物理化學家羅伯特·馬利肯(Robert S. Mulliken)納入到專家委員會之中。

另一方面，布什不打算將莫德報告的具體內容透露給專家委員會成員，希望他們能夠獨立做出自己的判斷和結論。布什致信康普頓，建議專家委員會只需回答臨界質量測算、同位素分離等技術方面的問題即可，無須關注政府政策層面的事情。*Letter from V. Bush to A. H. Compton, October 9, 1941, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.他在回憶錄中指出，“我對德國的科學懷有深深的敬意。如果制造一顆原子彈是可能的，如果證明它擁有巨大的威力，那么在希特勒手中的結果確實能夠使他奴役這個世界。如果美國全力以赴的努力能夠完成這個困難任務的話，首先制造出原子彈是十分重要的?！?Vannevar Bush, Pieces of the Action, p.59.

布什決定不等專家委員會的第三次評估結果出來，而是立刻去尋求總統(tǒng)的支持。10月9日，布什在白宮向總統(tǒng)羅斯福和副總統(tǒng)亨利·華萊士(Henry A. Wallace)述說了莫德報告的主要結論，建議擴大研究以檢驗這些結論，要求授予他更大的工作權威，在以前花掉數(shù)萬美元的基礎上再投入數(shù)百萬美元，召集最優(yōu)秀的物理學家，共同商定最后可能成功的研究方向。同時，布什也強調，他的發(fā)言主要基于“對一些實驗室研究進行初步計算的結果，不是被證實了的情況”，因此不能保證成功。一定程度上，這次會談還討論了鈾原料的來源、德國的核研究進展和戰(zhàn)后的核控制問題。另外，布什提出一些必要的工程最好同加拿大共同研發(fā)，為此需要與英方進行商談。羅斯福同意由布什起草一封信件然后以他的名義發(fā)給丘吉爾。布什還建議成立一個類似董事會的機構，對政策層面的事務做出決定，以分擔他所肩負的責任。*Memorandum for Dr. Conant from V. Bush, October 9, 1941, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2.

于是，羅斯福指定成立了最高政策小組(the Top Policy Group)，作為他的顧問機構，成員包括副總統(tǒng)華萊士、科學與研究發(fā)展局局長布什、國防研究委員會主席柯南特、陸軍部長亨利·史汀生(Henry L. Stimson)和陸軍參謀長喬治·馬歇爾(George C. Marshall)。但是，五位成員從未一起開過會，布什基本上都是同委員會的成員單獨商談工作。羅斯福決定將核問題的最終決策權掌握在自己手中，“政策是總統(tǒng)的特權。布什剛一提出來，羅斯福就一把奪了過去”，最高政策小組“是一個其締造者從未讓它開會的委員會”。*麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，第64—65頁。

如果將1941年9月3日丘吉爾與三軍參謀長的會議看作是英國政府決定實施核項目的開端，那么10月9日的白宮會議則具有同等重要的意義。休利特和安德森指出，“在終結于廣島和長崎的歷程當中，此次白宮會議是一個有著頭等重要性的事件”。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, p.46.而麥喬治·邦迪不但指出了會議的重要性，也精彩地分析了羅斯福做出這一決策的背后動機。他認為，羅斯福獨攬決策權的這一決定，“是一人獨斷的，但它肯定也是正確的”。羅斯福政治上的敏銳使他覺察到了采取行動的緊迫性。行動背后的動機主要是，如果原子彈能夠研制出來，最先成功的不應該是希特勒；其次是莫德報告起到了催化劑的影響。但是，它埋下了錯誤的種子，并因羅斯福一直堅持嚴格保密而加劇，造成了對原子彈以外的問題沒有盡早進行有條不紊的及時考慮。*麥喬治·邦迪：《美國核戰(zhàn)略》，第65—72頁。理查德·羅茲則評價，“羅斯福對德國人的擔心，遠不如對獲得如此具有決定意義的一種新的破壞手段的長期后果的擔心……羅斯福正在思考的已經超越了為這場美國尚未卷入的戰(zhàn)爭研發(fā)原子彈，他在思考將會改變世界政治格局的軍事發(fā)展”。*Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb, p.379.

相比而言，邦迪的分析評價顯得更為客觀，羅茲的看法則有些夸大其詞，盡管此次白宮會議確實談到了戰(zhàn)后的控制問題。

11月6日，康普頓提交了第三份評估報告，主要內容如下：

自我們前一份報告提交以來，在鈾同位素分離方面已取得如此大的進展，以至于需要做出以下方面的考慮：

(1)嘗試研制一顆裂變炸彈成功的可能性；

(2)這樣一顆炸彈預計的破壞力；

(3)完成它的研發(fā)和正在進行的生產所預期的時間；

(4)所涉支出的初步預算。

1．裂變炸彈的條件

一顆具有超級破壞力的裂變炸彈可以由足夠質量的鈾235元素迅速組合在一起而產生。這一點看來與任何根據(jù)理論和實驗得出的尚未嘗試過的預測一樣有把握……

2．裂變炸彈的破壞力

(a)炸彈的質量。在合適的條件下，產生爆炸性裂變所需要的鈾235的質量，不可能小于2公斤，也不會大于100公斤。這些上下限相差極大的數(shù)字主要反映了在實驗中鈾235快中子俘獲截面的不確定性，在獲得大量分離的或濃縮的同位素之前，這些數(shù)據(jù)很難得到改進。然而，由于更大的炸彈擁有更大的破壞力，上下限之間的數(shù)量大小問題不是一個非常重要的問題。

(b)爆炸性裂變釋放的能量。精確定位于最初瞬間的質量計算表明，在一次裂變爆炸中，會釋放1%—5%之間的鈾的裂變能量。這意味著每公斤鈾將產生2×108—2×108千卡的熱量，每公斤鈾所能得到的爆炸能量因此相當于大約300噸TNT炸藥的爆炸能量。

(c)裂變爆炸的破壞力。一顆炸彈所造成的破壞程度將取決于在遭毀壞地區(qū)外圍所產生的壓力波的大小。對于裂變反應這樣持續(xù)時間如此短暫的爆炸而言，相當大部分的能量將以熱的形式消散掉。考慮到這種情況，我們粗略估計，在空氣中一次裂變爆炸如上述估計所釋放能量的破壞力應該相當于大約30噸TNT/每公斤鈾235。……爆炸產物的強烈輻射性對生命所造成的破壞性影響可能像爆炸本身的影響一樣重要。

3．研發(fā)和生產必要的鈾235所需的時間

(a)所需鈾的數(shù)量。由于目前炸彈的破壞力已是戰(zhàn)爭中的一個重要因素，所以顯而易見如果這種炸彈的破壞力增加了10,000倍，它們將具有決定性的重要意義，然而所需鈾的數(shù)量將是很大的。如果摧毀德國的軍事和工業(yè)目標需要500,000噸TNT炸彈的估計是正確的話，那么完成同樣的任務則需要1—10噸鈾235。

(b)鈾235的分離。鈾同位素的分離可以按需要量來進行。正在研發(fā)中的幾種方法，至少其中兩種看上去是肯定能夠滿足需要量的，并正接近實際測試的階段，它們是離心法和多孔膜擴散法。其他的方法正處于考察之中或者需要研究以最終證明其更加優(yōu)越，但是目前都遠達不到工程階段。

(c)生產裂變炸彈所需的時間。目前只能對裂變炸彈的研發(fā)、工程和生產所需的時間做十分粗略的估計，但是如果全力以赴于該計劃，可以期望在三四年內獲得相當數(shù)量的裂變炸彈。

4.費用的大略估算

……應預計建造同位素分離工廠的費用在50,000,000—100,000,000美元，為維持其運轉，還需要大量的電力。其他與制造這種炸彈相關的費用大概會小些，在30,000,000美元左右。因為未獲得統(tǒng)計費用所需的更精確的科學和工程數(shù)據(jù)，可以理解這些給出的數(shù)字只是最粗略的估算……

結論：必須認真考慮這種可能性，即幾年內如本報告所描述的炸彈的使用或者類似利用鈾裂變的東西可以決定軍事上的優(yōu)勢。充分關注于我們的國防看上去需要緊急發(fā)展這一項目。*Report of the President of the National Academy of Sciences by the Academy Committee on Uranium, November 6, 1941, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.

盡管前兩份報告提到過鈾在當前戰(zhàn)爭中可能具有的重要決定性，但這種可能只在第三份評估報告中得到明確的強調。第三份評估報告，沒有提到費米的鈾—石墨反應堆實驗或者利用钚239的工作，但是這并不意味著康普頓沒有認識到钚239的潛在價值。*James B. Conant, A History of the Development of an Atomic Bomb, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.一方面是因為布什只對利用鈾235制造原子彈感興趣，這種方式似乎更為直接，成功的把握也更大；另一方面是因為當時對钚239的認識還有限，甚至不知道钚239在裂變中能夠釋放出中子，也一時難以生產大量所需的钚239；另外，即使利用鈾235制造原子彈不成功，分離鈾235 的工作也可以自然地導向核能工業(yè)化利用和钚239的生產，從而制造钚炸彈。

與《莫德報告》一樣，這份報告論證了利用鈾235制造原子彈的現(xiàn)實可能性，并建議進行相應的工程開發(fā)，但是，相比較而言，“英方的報告比美方更加樂觀，他們報告中所提出的制造原子彈所需的工作量要比我們的少許多倍”*Arthur H. Compton, Atomic Quest: A Personal Narrative, p.59.?！妒访芩箞蟾妗吩u價道，“科學院的那份報告比英國的報告更加保守，就如布什在1941年11月27日致羅斯?？偨y(tǒng)的信中所指出的那樣，但是，對于為擴大工作的計劃而提供額外的支持來說，它是足夠樂觀的了”*Henry D. Smyth, Atomic Energy for Military Purposes, p.54.?？履咸貏t指出，“這份報告不但流露出比前兩份報告更勇敢的精神，而且在原子彈問題上也更明確。就如我已經提到的那樣，這反映了當時美國已發(fā)生變化的充滿了戰(zhàn)爭味道的氛圍”。*James B. Conant, A History of the Development of an Atomic Bomb, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.

康普頓提交報告的當天，布什就將相關情況告訴了陸軍部長史汀生，顯然他已有讓陸軍接手今后原子彈研發(fā)工程的想法。*The Henry L. Stimson Diaries, New Haven: Yale University Library, 1973, Reel 7, vol.36, p.5.11月27日，布什將第三份評估報告呈交羅斯福總統(tǒng)，并稱他正在組建一個工程團隊，并準備建造所需的工廠。*Letter from V. Bush to the President, November 27, 1941. Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.12月6日，柯南特代表布什宣布，“從即日起，所有的努力都是為了早日研制出原子彈，而不是生產動力”。*James G. Hershberg, James B. Conant: Harvard to Hiroshima and the Making of the Nuclear Age, New York: Alfred A. Knopf, 1993, p.153.

于是，S-1小組被進行了重組。*S-1小組的成員是：布里格斯(主席)、佩格拉姆(副主席)、勞倫斯(項目主管)、阿瑟·康普頓(項目主管)、尤里(項目主管)、伊格·默弗里(計劃委員會主席)、亨利·溫塞爾(Henry T. Wensel，技術助理)、比姆斯、布賴特、亨利·史密斯、塞繆爾·阿林森(Samuel K. Allison)和愛德華·康登(Edward U. Condon)。1942年5月23日，S-1改組為S-1執(zhí)行委員會，柯南特任執(zhí)行委員會主席，成員包括布里格斯、勞倫斯、阿瑟·康普頓、尤里和默弗里。原S-1小組的其他成員被任命為執(zhí)行委員會顧問小組成員。同時，布什又設立了一個科學與研究發(fā)展局下屬的計劃委員會(Planning Board)，任命美孚石油發(fā)展公司的副總裁、化學家伊格·默弗里(Eger V. Murphree)為負責人，負責離心法生產鈾235和工程開發(fā)方面的事務。哈羅德·尤里負責利用氣體擴散法生產鈾235，歐內斯特·勞倫斯負責電磁分離法，阿瑟·康普頓則負責鏈式反應的理論研究、原子彈的構造設計以及通過石墨堆和重水堆生產钚，費米和齊拉特的石墨反應堆研究小組隸屬阿瑟·康普頓管轄的部門。電磁分離法、氣體擴散法、離心法同位素生產鈾235和通過石墨堆、重水堆生產钚239的工作同時并進，以避免一種方法失敗造成被動不利的后果。

12月16日，此時美國已處于戰(zhàn)爭狀態(tài)，在副總統(tǒng)華萊士召集的一次最高政策小組的會議上(馬歇爾、柯南特及一些成員未出席)，布什表示，當完整規(guī)模的生產裂變材料的工廠開始建造時，應該由陸軍方面接管研發(fā)工程，建議派一名受過科技訓練的陸軍軍官去熟悉關于鈾的整個問題。布什還提到，有關國際關系的事務由總統(tǒng)負責，他本人則負責有關技術問題的聯(lián)絡事務，但是關于在加拿大建立聯(lián)合工廠之事已進行了一些討論。*Memorandum for Dr. Conant from V. Bush, December 16, 1941, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2; The Henry L. Stimson Diaries, Reel 7, vol.36, pp.111-112. 布什深知羅斯福對美國海軍在太平洋缺乏進取心和冒險精神以及海軍部長弗蘭克·諾克斯(Frank Knox)無法控制一些海軍官員的不妥協(xié)立場感到不滿，于是建議由陸軍部接管原子彈項目。

1942年1月2日，布什宣布S-1小組不再隸屬國防研究委員會，而直屬于科學研究與發(fā)展局；科學事務由國防研究委員會主席柯南特、S-1小組主席布里格斯和各項目負責人負責，工程事務由計劃委員會負責。*James B. Conant, A History of the Development of an Atomic Bomb, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 1.1月19日，羅斯福將第三份評估報告退還給布什，并附上簡短的答復，“同意——已退回——我認為你最好將這份報告保存在你自己的保險柜里”。*Handwritten note from F. D. R. to V. Bush, January 19, 1942, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 4.

美國正式走上了原子彈的研發(fā)之路。

原子彈研制工作正式啟動之后，布什、柯南特和美國科學家們信心滿滿地開始按擬訂的計劃展開研制原子彈的各項復雜但前景未定的工作。1942年1月24日，為集中研究力量，阿瑟·康普頓決定將哥倫比亞大學和普林斯頓大學的相關研究小組遷往芝加哥大學，組建一支統(tǒng)一的團隊。1月14日，加州大學伯克利分校的勞倫斯利用37英寸回旋加速器，通過電磁分離法生產出18微克純度在25%的鈾235，為以后解決所需實驗樣品帶來了希望。2月，勞倫斯基于37寸加速器制造出“卡留管”(Calutron)，提高了鈾235的濃度和產量，并且打算進一步改進技術和設備。

與此同時，負責協(xié)調各大學和研究機構快中子反應實驗的威斯康星大學物理學教授格雷戈里·布賴特和協(xié)助康普頓測算武器效力和測算快中子的加州大學伯克利分校教授羅伯特·奧本海默提出，原子彈的鈾235球體的臨界質量在2.5—5公斤之間，相比國家科學院專家委員會第三份評估報告所預計的2—100公斤更加精確。此外，奧本海默的測算還表明，原子彈爆炸能量的理論值為6%，大于第三份評估報告的2%，也就是說，估計可以產生大約2000噸TNT的破壞力。不久，奧本海默在康普頓的指派下接替了因與費米發(fā)生矛盾而提出辭職的布賴特。

3月9日，布什向羅斯?？偨y(tǒng)報告了最新取得的進展。報告體現(xiàn)出普遍樂觀的情緒，“簡而言之，最近的發(fā)展表明，研制原子彈的問題比我上一次向您述說該問題時我認為的還要重要。其材料明顯比我們那時想的威力更強大，所需的數(shù)量似乎更少，實際生產的可能性也似乎更確定”。另外，布什在報告中建議，陸軍應在1942年夏季加入到原子彈研制項目之中，以建造完整規(guī)模的工廠。*Report to the President from V. Bush by Letter, March 9, 1942, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2, Folder 4.在布什看來，科學與研究發(fā)展局只需保留科研工作，沒必要自己去建立急需的龐大工程建設機構，將工程交與軍方更有利于借陸軍部的渠道獲取原子彈研制所需的大量資金。*Vannevar Bush, Pieces of the Action, p.61.

羅斯福答復稱，“我認為，不僅要在研發(fā)方面推進整個事情，還要相應考慮到時間問題。我不反對將未來的發(fā)展移交給陸軍部，只要你自己確定陸軍部為保證絕對機密采取了所有足夠的措施”。*From President to Vannevar Bush, March 11, 1942, DHFDRP, vol.43, Document 50, p.180; Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2.

在取得總統(tǒng)的同意后，布什與陸軍方面進行了接觸。陸軍參謀長喬治·馬歇爾任命了陸軍后勤部隊司令布里恩·薩默維爾中將(Brehon B. Somervell)的參謀長威廉·斯泰爾準將(Wilhelm D. Styer)負責陸軍同S-1部門的聯(lián)絡事務。*Letter from Harvey H. Bundy to Bush, March 14, 1942, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2.陸軍要求布什編制四種生產裂變原料工廠所需的詳細材料清單，陸軍則將四個實驗工廠的建造工作發(fā)包出去，在對其他戰(zhàn)時工作造成最小影響的情況下，賦予S-1項目最高的優(yōu)先權。6月10日，斯泰爾將一些未來工作的粗略的想法告訴布什。*Memorandum from Conant to Bush, May 14 & 25, 1942, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 2.

隨后，布什和柯南特則依據(jù)斯泰爾的想法以及柯南特堅持四種同位素分離法同時進行的觀點，給副總統(tǒng)華萊士、陸軍部長史汀生和參謀長馬歇爾寫了一份報告，提出了研發(fā)原子彈的進一步詳細計劃。*Memorandum from Bush and Conant to H. Wallace, H. Stimson and G. Marshall, June 13, 1942, Harrison-Bundy Files Relating to the Development of the Atomic Bomb, 1942-1946(以下為Harrison-Bundy Files), Record Group 77, National Archives Microfilm Publications, M1108, Washington D. C., 1980, Roll 1, File 6.經上述三人同意后，6月17日布什將這份報告送交總統(tǒng)，得到羅斯福的批準。

這份報告主要指出：

負責這一研發(fā)任務各階段的科學家們目前一致認為，通過釋放原子能，制造出爆炸威力巨大的炸彈是可能的。特別是在參與的資深科學家和工程技術人員看來：一塊大約5—10公斤的鈾235或94號元素能夠產生爆炸，其所釋放的能量相當于幾千噸TNT所釋放的能量，爆炸能夠被控制在所希望的瞬間發(fā)生。有四種方法可生產原料，而所有這些方法看起來都切實可行，但是目前還不能明確說其中哪一種方法優(yōu)于其他方法。相當規(guī)模的生產工廠可以設計并建造出。根據(jù)時間安排來看，在制訂有力的計劃和賦予足夠優(yōu)先權的情況下，到1944年1月一座工廠能夠開始生產，到1944年7月1日能夠生產出少量的炸彈，但這幾個月的每一方面都具有不確定性。

……勞倫斯、尤里、康普頓和默弗里提出過一些建議，這些建議得到了科學研究與發(fā)展局局長布什、國防研究委員會主席柯南特和斯泰爾準將的審查，斯泰爾受馬歇爾將軍之命關注項目進展。他們的審查意見如下：

(1)如果一個高水平的科學小組認為四種分離同位素的方法都能夠成功應用，那么似乎可以肯定，只要有充分的時間和足夠積極的努力，任何能干的敵人也能獲得最終的結果。

(2)從科學工作人員和重要物資需求的角度看，快速實施所計劃的項目顯然要影響到其他重要事項。因此，在看上去能夠達到的軍事成果與妨礙其他事項之間必須做出選擇。

(3)考慮到全部努力的開拓性質，只集中于一種實現(xiàn)結果的手段此時是不保險的。

(4)因此，看上去最好的辦法是立即著手進行項目中對其他重要事項妨礙最小的方面，項目其他方面的工作可以在對可能導致的妨礙做更深入的研究之后確定可以去做再開始進行……*Report to the President from Bush by Letter, From Bush and Conant to H. Wallace, H. Stimson and G. Marshall, June 13, 1942, Bush-Conant Files, Roll 1, Folder 4.

同一天，陸軍工程兵團的詹姆斯·馬歇爾上校(James C. Marshall)被斯泰爾推薦負責S-1項目的建造工作。6月19日，在布什轉達總統(tǒng)的批準意見后，詹姆斯·馬歇爾立即上任開展他的工作，代號暫時為“DSM工程”(Development of Substitute Materials Project)。詹姆斯·馬歇爾選擇了波士頓的斯通—韋伯斯特工程公司(Stone & Webster Engineering Corporation)承擔工廠、實驗室等項目設施的建造工作。

然而，科學研究與發(fā)展局同陸軍方面在“DSM工程”方面的分歧和矛盾很快就顯現(xiàn)出來。其中，有兩個問題最為突出。

一是關于氣體擴散法和離心法分離同位素工廠的選址。由于需要充足且可靠的水源和電力供應，根據(jù)“戰(zhàn)時生產委員會”(War Production Board)*成立于1942年1月16日，取代了原有的“優(yōu)先供應與分配委員會”和“生產管理局”，旨在使和平時期的工業(yè)生產轉向戰(zhàn)時狀態(tài)，確定原料和服務分配的優(yōu)先權，禁止不必要的生產。1945年8月日本戰(zhàn)敗后該委員會解散，同年底被“民用生產管理局”取代。的建議，S-1執(zhí)行委員會的專門小組考察并看中了田納西州克林奇河流域(Clinch River)諾克斯維爾(Knoxville)以西的埃爾薩地區(qū)(Elza)，同時阿瑟·康普頓認為密執(zhí)安湖以南的沙丘地區(qū)也是理想的選擇。最終，布什和柯南特贊成選擇諾克斯維爾的埃爾薩地區(qū)，并出于時間上的考慮要求陸軍方面立即著手工程開發(fā)建設，但7月初詹姆斯·馬歇爾提出一整套工程建設的標準，要求S-1執(zhí)行委員會做出進一步的評估，并要求等待康普頓小組的實驗性反應堆取得結果再做下一步的決定，致使工廠選址問題遭遇耽擱。*Richard G. Hewlett and Oscar E. Anderson, Jr., A History of the United States Atomic Energy Commission, vol.Ⅰ: The New World, pp.76-78. 二戰(zhàn)期間，在美國、加拿大和英國共有30多個基地，多數(shù)在美國，承擔“曼哈頓工程”的研究和生產任務，其中比較著名的是位田納西州克林頓鎮(zhèn)以南8英里的橡樹嶺負責生產鈾235，華盛頓州里奇蘭的漢福德負責生產钚239，新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯從事原子彈的設計和組裝。

另一個是有關核項目在戰(zhàn)時生產中的優(yōu)先權問題。當核項目進入工程開發(fā)階段，對于人、財、物的需求大幅增長，此時美國的戰(zhàn)時生產不但要滿足自身的需求，而且還要滿足援助盟國的需要，核項目自然同其他戰(zhàn)時工作存在競爭關系。布什和柯南特很快發(fā)現(xiàn)，符合工程開發(fā)資質的公司不但數(shù)量少，而且大部分正承擔其他的戰(zhàn)時工作，而薩默維爾的副參謀長盧修斯·克萊準將(Lucius D. Clay)只同意，在對主要物資供應影響最小的情況下給予核項目最高優(yōu)先權，實際給予核項目AA-3級別的優(yōu)先權，必要時可適用AAA級。這種附加前提條件的做法使得布什和柯南特感到要贏得時間研制出原子彈就必須爭取至少AA-1或甚至是AAA優(yōu)先權級別。布什8月29日就此寫信給史汀生的特別助理哈維·邦迪(Harvey H. Bundy，負責與科學研究與發(fā)展局的聯(lián)絡)，要他向史汀生和馬歇爾陳述相關情況。*Memorandum for Mr. Bundy from Bush, August 29, 1942, Bush-Conant Files, Roll 2, Folder 9; Memorandum for Mr. Bundy from Bush, August 29, 1942, Harrison-Bundy Files, Roll 4, File 58; The Henry L. Stimson Diaries, Reel 7, vol.40, p.42.

在此期間，詹姆斯·馬歇爾將“DSM工程”總部設在了紐約百老匯的270大廈，這里毗鄰斯通-韋伯斯特在曼哈頓的辦事處和哥倫比亞大學。出于安保需要，在陸軍工程兵團建筑部副部長萊斯利·格羅夫斯上校的建議下，8月13日“DSM工程”正式改名為“曼哈頓工程區(qū)”(Manhattan Engineer District，一般稱為曼哈頓工程)。

9月17日，陸軍后勤部隊司令薩默維爾命令格羅夫斯接替詹姆斯·馬歇爾負責“曼哈頓工程區(qū)”，格羅夫斯則將工程總部從紐約遷至華盛頓的陸軍部大樓*后遷往田納西州克林頓鎮(zhèn)以南的橡樹嶺。。六天后，格羅夫斯的任命被正式公布，其本人被提升為陸軍準將。格羅夫斯很快意識到，要完成他的新使命，目前的優(yōu)先權是不夠的。在他威脅要面呈總統(tǒng)的情況下，“戰(zhàn)時生產委員會”主席納爾遜(Donald M. Nelson)同意給予“曼哈頓工程區(qū)”的一些項目“以AAA級，或足夠用的較低級的優(yōu)先權”。*萊斯利·格羅夫斯：《現(xiàn)在可以說了：美國制造首批原子彈的故事》，第17頁。Stephane Groueff, Manhattan Project: The Untold Story of the Making of the Atomic Bomb, p.14. 優(yōu)先權級別是從AA-4到AA-1，AAA級適用于緊急情況。后來，格羅夫斯發(fā)現(xiàn)，對于“曼哈頓工程區(qū)”的一些項目，AAA級別有些過高，1944年7月1日最終接受了AA-1級。

與此同時，鑒于發(fā)生在詹姆斯·馬歇爾身上的教訓以及出于對核項目可能被整個陸軍戰(zhàn)時項目湮沒的擔心，在布什的建議下，9月23日成立了一個監(jiān)管“曼哈頓工程”的高級委員會——“軍事政策委員會”(Military Policy Committee)，對最高政策小組負責，這樣一定程度上仍能使核項目處于非軍方的控制之下，但又直接委托強有力的軍方去完成研發(fā)原子彈的任務。*Record of Meeting Held September 23, 1942 in Office of Secretary of War, Harrison-Bundy Files, Roll 1, File 1.由于格羅夫斯堅持認為“一個三人委員會是理想的，委員再多就會有弊而無利”，*萊斯利·格羅夫斯：《現(xiàn)在可以說了：美國制造首批原子彈的故事》，第18頁。最終委員會由布什擔任主席(柯南特為候補主席)，其他兩名成員分別是斯泰爾和海軍少將威廉·珀內爾(William R. Purnell)，格羅夫斯則作為執(zhí)行主管向“軍事政策委員會”負責。*從史汀生日記看，最初的三位成員是布什、柯南特和格羅夫斯，當天會議后人事安排發(fā)生了變動，見The Henry L. Stimson Diaries, Reel 7, vol.40, p.93.另一方面，S-1執(zhí)行委員會逐漸成為一個咨詢機構和科學家、軍方及工業(yè)部門之間的一個溝通機構，盡管戰(zhàn)時一直未被取消，但是到1943年5、6月間基本不大發(fā)揮作用了。伊格·默弗里負責的計劃委員會的工程采購和設計職能也逐漸被“曼哈頓工程區(qū)”所取代。

到1943年5月1日，“曼哈頓工程區(qū)”完全從科學研究與發(fā)展局手中將核項目研究和發(fā)展方面的合同轉接過來，從此核項目不再屬于科學研究與發(fā)展局的職責范圍。

五、結論

第二次世界大戰(zhàn)期間美國和英國聯(lián)合開展的“曼哈頓工程”，成功研制出了人類歷史上第一顆原子彈，從而使人類文明進入了一個新的時代。核時代的到來，不但對世界軍事科技，而且對國家軍事戰(zhàn)略、外交戰(zhàn)略、能源戰(zhàn)略，以及國際關系格局，甚至是人類的未來，都產生了劃時代的深遠影響。

作為為贏得戰(zhàn)爭而實施的“曼哈頓工程”，實際上是在未有絕對成功把握的前提下不得不著手開展的，一定程度上屬于“摸著石頭過河”，但這并不意味著美國缺乏相應的知識基礎、經濟實力和技術條件。相反，自20世紀20年代以來美國的物理學，特別是核物理學，開始迅速向前發(fā)展，30年代歐洲難民物理學家的到來，則更進一步推動了這種發(fā)展趨勢，使得美國成為了世界物理學的中心。另外，美國強大的經濟實力和工業(yè)技術能力成為了成功研制原子彈的重要保障。直到1945年年底，曼哈頓工程的實際費用為19億美元(以2014年美元計算約為260億美元)*總裝備部科技信息研究中心編譯：《美國核武器計劃費效分析1940—1998》，北京：國防科技大學出版社，2006年，第31頁。Consumer Price Index and Inflation Rates (Estimate), 1800-2014. Federal Reserve Bank of Minneapolis, retrieved 27 Feburary, 2014, https://www.minneapolisfed.org/community/teaching-aids/cpi-calculator-information.。而美國自19世紀末以后是世界第一大工業(yè)國，具備研制原子彈所需的工程開發(fā)技術?？梢哉f，當時世界上除美國之外沒有任何其他國家能夠在戰(zhàn)爭期間完成這樣的巨大工程?！奥D工程”的成功很大程度上預示了美國將在戰(zhàn)后成為一個超級大國。

當然，“曼哈頓工程”的成功離不開歐洲難民物理學家的推動，正是像齊拉特這樣的難民物理學家出于對納粹德國首先研制出原子彈的恐懼和擔憂，積極奔走游說，加上來自英國的相關技術情報，最終使美國政府認識到了制造原子彈的重要性和現(xiàn)實可行性，做出了開展“曼哈頓工程”的重要決定，而來自英國、法國和加拿大的科學家對“曼哈頓工程”也做出了一定的貢獻。