爱因斯坦死亡方程式是什么?还是他的学术成果?有什么用?

　　E=MC².
　　(或许有"爱因斯坦死亡方程式"的电影)
　　1939年,二战前夕,阿尔伯特·爱因斯坦给美国总统富兰克林·罗斯福写了封信：
　　“先生,就在不远的未来,铀元素可能会转化为一种崭新而重要的能量来源.已出现情况的某些方面看来要引起警觉,必要的话,在管理上要采取迅速行动,一种具有极大威力的炸弹可能就此造出.”
　　这封信是关于爱因斯坦最著名方程式的应用,E=MC².他所担心的就是纳粹会利用它来制造原子弹,他的信引发了一连串导致广岛和长崎被摧毁的事件.爱因斯坦后来说,他写这封信是他一生中的一个错误.这是关于他那著名等式的故事,以及这个等式如何永久改变了历史和爱因斯坦.
　　在二战前夕,爱因斯坦,这位世界上最著名的科学家正在纽约外的海岸上度假.他是位逃离了纳粹德国的天生的和平主义者,他希望能不用理会在欧洲发生的暴行,在和平中继续他的研究.但他的夏日被一位同样逃离了纳粹的来访者打断.利奥·西拉德是另一位卓越的科学家,也是爱因斯坦在欧洲的一位老朋友.西拉徳前来告诉他的老朋友,全世界正受到一种新武器的威胁,他的目的是要说服爱因斯坦必须要采取行动.
　　人物对话基于目击者的叙述及历史记载
　　西拉徳：“教授先生,我需要你的帮助.”
　　爱因斯坦：“为什么?你在躲避警察吗?”
　　西拉徳：“我倒希望是那么简单,我想得到你的帮助来写一封信.”
　　爱因斯坦：“走了这么远就为了得到信件的帮助?”
　　西拉徳：“不是普通的信,我以前还没写过这样的信,我甚至还不确定该说什么.”
　　爱因斯坦：“信写给谁?”
　　西拉徳：“罗斯福.”
　　爱因斯坦：“罗斯福总统?你是要提供建议还是警告?”
　　西拉徳：“一个警告,我想要警告罗斯福德国炸弹的事.”
　　爱因斯坦：“德国人有很多炸弹.”
　　西拉徳：“不是我所说的,至少目前还不是.这是原子弹,德国人将有能力造出一颗原子弹,如果他们在造,那我们也得……”
　　这次会面开始困扰着爱因斯坦,因为西拉徳来此说明他非常担心的纳粹项目正是爱因斯坦研究成果的一种应用,即E=MC².E=MC²是爱因斯坦天才的象征,这个等式概括了宇宙中最具影响力的事实之一,它结合了两个概念,即质量和能量.在爱因斯坦之前,还没有人曾梦想过能以这样简洁有力的方式将它们结合起来.
　　曼彻斯特大学布莱恩·考克斯博士：“如果你考虑能量和质量,它们根本不像是同一个事物.我的意思是能量是移动物体中包含的,而质量是每个物体中都有的.因此试着将两者关联起来确实是个大胆的举措,更别说是以爱因斯坦那样漂亮的方式（爱因斯坦的伟大见识在于使物体移动的东西——能量和物体的本来重量——质量并非有异,事实上它们是一样的）.爱因斯坦确实已发现能量和质量是一个硬币的两面,它们几乎是一样的,因此在某种意义上质量是等着被释放的能量（就爱因斯坦看来,质量可能被转换成能量,能量变成质量.但爱因斯坦的等式有进一步发展,他给出了任何特定质量包含的准确的能量值,能量等于质量乘以光速的平方,是个相当大的数字）.这就是爱因斯坦最著名的等式,以米/秒计,89875的百万倍再百万倍,大数字!那意味着你可以从一个极小的质量中得到极多的能量（这个简练等式的涵意深远,隐藏在我们周围每个物体中的是个巨大的能量库）.在一杯水中有足够的能量为像伦敦这样的城市供能一周.”
　　爱因斯坦于1905年发表了E=MC²,它改变了世界.不久之后,它就解决了地球上的一个生命之谜——是什么为太阳供能的?长久以来这困扰着科学家们,因为如果太阳只是像个巨大篝火般燃烧,计算显示出它在数百万年前就应该熄灭了,但爱因斯坦的等式说明了是什么为太阳供能的.在太阳的核心,质量不断地转换为能量,这是个可延续数十亿年的过程.微小粒子冲撞在一起,在这个反应中损失的质量转换为能量.不久人们开始考虑,如果能为太阳供能,我们可否利用它来在地球上产生能量?我们可否将原子中的能量释放出来以供我们自己所需?
　　数年之后,从原子中取得能量的说法开始引起了公众注意.在1935年匹兹堡的一个科学会议上,爱因斯坦被问到他是否认为原子可产生能量.他的回答会在科学史上流传下去：
　　“将物质转换为能量的可能性就如同在一片漆黑中射鸟,还是在一个没有几只鸟的国家中（换言之,爱因斯坦相信从原子中取出能量是不现实的）.那会需要耗费几近不可估量的能量来从哪怕是一个单分子中释放出能量.很难的,没错!”
　　爱因斯坦对此这般小视是因为越发显而易见地,要释放出所有那种能量,科学家们就得找到有效的方法来将原子拆开.而不论他们怎么尝试,要拆开一个原子,总是需要比所释放的更多的能量,但其他人没有因此泄气.1933年,希特勒在德国*.德国是物理界的重要中心之一,其中一些科学家非常愿意与纳粹合作,而纳粹的战争机器则渴望做成爱因斯坦说过的不可能的事,即从原子中释放出能量,制成炸弹.和爱因斯坦不同的是,西拉徳担心可以根据E=MC²将能量从原子中释放出来,制成一种炸弹,那种顾虑使得他来到长岛见爱因斯坦.
　　西拉徳：“在欧洲,战争即将打响,希特勒一直在筹划,他已建起军队,而一旦他展开行动,他就会毫不犹豫地去造出原子弹.”
　　爱因斯坦：“但那得花上许多年.”
　　西拉徳：“为什么要许多年?”
　　爱因斯坦：“要造出这样的炸弹,就需要数百万个原子同时发生反应.”
　　西拉徳：“也许不是同时,我想可能会有其它的方式来完成.”
　　西拉徳说得如此有信心是因为他知道一些爱因斯坦不知道的事,西拉徳已计算出如何根据E=MC²方程式造出炸弹.1920年,年轻的西拉徳前往柏林学习,在那里他目睹了纳粹的发迹,西拉徳开始担心这对于科学界和世界将会意味着什么.
　　放射学家威廉·兰诺迪博士：“西拉徳确实忧虑,因为他已直面了纳粹暴行.他对同事们发出了警告,而他自己在希特勒*后不久就离开了.他试图让尽可能多的朋友一起离开纳粹德国,他看到这种恐怖是如何蔓延.”
　　但许多才华横溢的物理学家留在了德国,西拉徳害怕找到利用E=MC²的方法并造出炸弹只是时间问题.事实上,第一步已悄然进行了,科学家们已确定出他们所需要的将质量转化为能量的物质种类.辐射能已应用于医学领域,即放射性碘,放射能就是E=MC²的应用.像镭和铀这样不稳定的元素为了变得更加稳定,不断地分裂为更小的元素.实际正在发生的事就是一个不稳定原子中心的微小质量通过辐射能,同时以能量的方式释放出来,但找到可根据E=MC²能够释放出能量的正确物质种类只是答案的一部分.这种发光的特性非常不稳定,结果就是放射能量,即辐射能.
　　曼彻斯特大学罗宾·马绍尔教授：“自然状态的辐射能原本被认为极具潜在利用价值,但对它了解得越多,也就意识到会同时产生热量的辐射能这种特别的形式不是非常有效的,所放出的热量相当少.”
　　对于产生效力来说,天然放射性太过温和了,因此科学家们开始发展改进这种性质的方式.在德国、英国和美国都建起了大型机器以产生出核子分裂,即将原子核破开,许多人希望这也许能释放出潜藏在原子中的巨大能量.起初期望值很高,但他们一次次地遭遇了爱因斯坦说过的矛盾之处,他们常常得用上比可得到的多得多的能量.看起来好象爱因斯坦是对的,E=MC²只是理论上的远见卓识,而不是产生巨大能量的实用方案,但爱因斯坦的朋友西拉徳得以初见端倪.
　　1933年,伦敦
　　1933年的一天,西拉徳突然意识到,从物质中释放出能量的尝试中包含有α粒子,这是错误的.α粒子由两个质子和两个中子构成,带有一个正电荷.理论上是通过在核子处粉碎这些粒子,就可能炸裂开,将一些质量转化为能量.经证实还不足以成功,尽管时有进展,加速器已建成,得以使α粒子加速,直至获得越来越大的能量,但它仍需要获得比这个过程中实际取得的更多的能量.西拉徳认识到问题就在于一个不可见力,即α粒子的正电荷.因为目标原子的核子也是带正电荷的,这就像磁铁同性相斥.核子和α粒子所带的相同正电荷也会相互排斥,正是这电荷间的排斥阻碍了顺利将α粒子的核子粉碎.每次将α粒子向核子冲撞时,都有使其转向别处的趋势.西拉徳意识到所需要的是能够直接撞向带电核子正中心的一种粒子,他认为应该是最新发现的中子.中子是个亚原子粒子,质量只有α粒子的1/4.而且它也不带电荷.西拉徳论述道,如果能将一个中子冲撞向原子核,就不会有排斥现象,反而可能会与核子本身结合在一起.这样核子会变得非常不稳定,可能就会分裂,根据E=MC²释放出它巨大能量库的一部分.这的确是个惊人的发现,中子不带电荷,因而可以不偏不倚地接近核子,甚至可能粘在一起并发生反应.实际上,那时中子对核子施加的冲撞类似于月球撞上地球的效果.这一种方式也许得以使有着些许不稳定的核子不自觉地吸收某种东西,使其更不稳定并产生分裂.使用中子只是西拉徳的首个灵感,他接着有了另一个,而这个对于原子弹的制造至关重要.西拉徳计算出如果用中子撞击一个原子,当原子分裂时,不仅会释放出能量,还会多出2-3个中子,这些中子可能会进一步分裂其它原子.每一次的撞击发生就导致一点微小的质量转化为巨大的能量,这是一个连锁反应,这连锁中的每一步产生的能量会不断翻倍再翻倍.
　　伦敦大学学院马克·兰卡斯特博士：“因此来说,你会得到两个额外的中子.这两个额外的中子会接着发生另一个裂变过程,又产生了两个中子,这样你就有四个中子,然后还会达到8个、16个、32个,产生这种翻番的连锁反应过程,其中的潜能显而易见,因为每一个这样的步骤都会产生巨大的能量.”
　　西拉徳的想法如此卓越,就在于头一次.这是一种从原子中获取能量的方式,而不用注入大量的功.你要做的就是释放出一个微小中子,引发一个不可遏制的连锁反应.西拉徳其实已发现了释放地球上E-MC²力量的方式,但这个发现使他惊恐.西拉徳对于中子想法的第一个反应就是,这是可以成为武器的东西.他接着意识到如果他能想到,那么他的那些留在德国的同事们当然也会想到,这确实令他惊恐.1938年,二战爆发前不到一年时,来自于他在德国前同事的消息向西拉徳敲响了警钟.聚在一处参加例行会议的数个国家的科学家们听到了一份极具重要性的报告.来自德国的消息称,德国物理学家哈恩和斯特拉斯曼刚刚证实在中子轰击下,铀原子确实分裂成两部分.在柏林的一所实验室内,德国研究组撞上了好运.他们核子分裂成功,即西拉徳理论的连锁反应的第一步.在物理学上,这是个巨大的突破.因为在此之前,这只是个理论.尽管理论很伟大,也需要通过实验来证实,而那个实验才是真正的突破性事件,意味着理论千真万确.在数月之前,纳粹开始储备铀,稍后他们将成立一个军事炸弹项目.纳粹的财力大量投入裂变的研究,核子物理将要应用于战争.对西拉徳来说,科学不可能再是中立的.
　　爱因斯坦：“你是位科学家,和我一样.最好记住一点,让军队玩他们自己的游戏. ”
　　西拉徳：“我认为我们做不到!我们在德国的一些前同事就很高兴与军方合作.”
　　爱因斯坦：“如果他们情愿如此愚蠢,那是他们的选择.”
　　西拉徳：“他们可是优秀的科学家,有些是顶尖的!而军方会给予他们所需要的一切协助.但我们也有优秀的科学家,有些也是顶尖的.”
　　爱因斯坦：“因此你想让我们在实验室里参与战争?”
　　这的确就是西拉徳想要做的.德国科学家们已完成了西拉徳理论的第一部分,即利用中子获得核分裂,现在得要确定这个过程中的其它步骤可否实现.1939年7月,在哥伦比亚大学的实验室里,西拉徳和同事恩里科·费米进行了一项实验,显示出连锁反应是可行的,现在有100%的机会利用E=MC²造出炸弹.西拉徳意识到人类的命运如今掌握在科学家的手中,于是他决定利用这个时代最富盛名的科学家的声望及影响力来警告*世界纳粹原子弹出现的可能性.这就是1939年7月他拜访老朋友的初衷,西拉徳的使命是向爱因斯坦说明E=MC²在铀元素的作用下有着全新而可怕的应用.
　　历史学家理查德·罗德斯：“西拉徳一直是那种坚信自己肩负拯救世界使命的人.而突然间通过一个科学发现,产生了一个世界可能需要被拯救的非常现实的情况.当他敲门时,脑海里有很多思绪.西拉徳来告诉爱因斯坦关于他最近连锁反应的研究工作以及这个突破意味着一种炸弹现在已是一个切实的可能.”
　　爱因斯坦：“我从未想到过那个.”
　　西拉徳：“有时我认为很少想其它的东西,过去六年没想过.”
　　爱因斯坦：“第二次中子反应,成倍的中子裂解成倍的原子,如此这般.你确定这种连锁反应会一直下去?”
　　西拉徳：“那正是费米和我一直在研究的.”
　　爱因斯坦：“那么,能量的释放能翻倍,想想看,这反应会极为巨大.”
　　西拉徳：“我知道.但只要想想这个,假设这样一颗炸弹被一艘船带到纽约港,再假设它被引爆了,会造成怎样的破坏?而不久后,这样的炸弹就会在希特勒的掌握中.”
　　爱因斯坦：“这封信里我们该说什么（爱因斯坦一听到这个,他稍加考虑,仅有几分钟的时间就意识到,没错,这正是E=MC²的含义.就在那时,他的抽象和平主义（如果可以这么说）就会变成一个极为实际的问题：我个人可以做些什么来限制这些人用来制造武器的可能性?这位著名的和平主义者开始给总统写信,号召美国造出有史以来最强大的武器）?在过去四个月中,建立起核子连锁反应已成为可能.只要用上更大量的铀,可以想见,一种极为强大的新型炸弹将能造出.有多强大?”
　　西拉徳：“你知道.”
　　爱因斯坦：“罗斯福知道吗?我们是否应该直白地说,这不是普通的炸弹?”
　　西拉徳：“是的,我们必须这么做.”
　　爱因斯坦：“几乎已确定,这会在未来成为现实.”
　　西拉徳：“太泛泛了,我们需要说明德国人可以随时实现.”
　　爱因斯坦：“因此我相信我有责任来提醒您注意以上的事实和建议.您真诚的阿尔伯特·爱因斯坦.”
　　白宫,1939年10月11日
　　8周后,爱因斯坦的信送达白宫.爱因斯坦写的任何邮件都会受到总统的注意,罗斯福的回应是：
　　“因此,你担心纳粹会把我们都炸上天?是的.”
　　他召来军事助理并指示需要采取行动.如今的问题在于谁会首先造出原子弹?是美国人还是纳粹?在新墨西哥州的荒野,美国*设立了代号为“曼哈顿”的绝密计划,爱因斯坦的信促成了世界上首次出现的科学和军队之间规模空前的合作.*花费了约22亿美元,相当于今天的400-500亿美元,和以后将人送上月球的费用相当.这被认为对于盟军的安危是绝对至关重要的.曼哈顿计划将一些物理界中最为杰出的头脑聚集起来,其中有许多是逃离纳粹的欧洲科学家,包括西拉徳,但没有爱因斯坦,他们受到纳粹可能抢先得逞这种担心的驱策.但在炸弹完成前的1945年5月,所有的谋划都变了,纳粹投降了,欧洲的战争现已结束.对于曼哈顿计划的一些科学家以及爱因斯坦来说,当时美国已没有理由使用原子武器来对付谁.
　　圣安德鲁斯大学杰拉德·迪朱特教授：“大部分科学家是理想主义者,其中一些是非常天真的理想主义者,爱因斯坦也许就是其中之一.他确实是站在抵抗的角度来考虑,力图阻止德国人用上这种炸弹.”
　　但尽管不再有来自德国的威胁,在洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究仍在继续.在1945年7月,纳粹战败后两个月,炸弹已成型.对抗日本的血腥战役仍如火如荼,将军们以及政治家们相信这种原子弹可以使战争迅即结束,挽救数千盟军生命.西拉徳害怕的是这种炸弹没有事先给予特别警告就使用,他在同僚中组织了一个请愿活动,呼吁总统给予这个警告.但是现在已无法阻挡这种炸弹的使用,美国已斥巨资获得了可以迅速赢得战争的一种武器,在那种情形下他们会用上它.目标已选定,即日本广岛.1945年8月6日,一个晴朗的早晨,首枚原子弹投下.它在空中坠落了43秒,然后由一粒中子引发了西拉徳的连锁反应.当首个铀原子分裂,其释放出的能量仅能够使一颗沙粒动一动,接着的连锁反应一发不可收拾.到连锁反应的最后阶段,有近两亿的百万级的铀原子产生裂变,仅仅在0.6微秒内,近0.6克的质量转化为惊人的1.25万吨TNT的能量.那就是连锁反应以及E=MC²的力量,仅0.6克的质量转化出的能量就夷平了城市.这颗依照现代标准来说相当小的广岛原子弹差不多是瞬间置七万人于死地,导致的辐射病以及火灾造成另外七万人死亡.它摧毁了城市中80-90%的建筑,这绝对是毁灭性的,而世界也将从此改观,这场全然的破坏都因为E=MC²的应用而产生.广岛的大小大致相当于田纳西州的孟菲斯市或德州的圣安东尼奥市,那枚原子弹扫平了广岛10.62平方公里的面积.该地区的日本人告诉我们,实际上广岛的每个生物均已被烧死,而伤者不计其数.爱因斯坦对于广岛事件的反应是惊骇,以一种非常恐怖的方式,他的方程式首次以某种形式向全世界进行了论证.爱因斯坦认为他对于原子弹的发展负有一定责任,因为如果没有他于1939年写给罗斯福总统的信,1945年就不会有炸弹投在广岛.这封信至关重要,否则美国不会开始研制这种炸弹,并在二战结束前就造出了一枚.在其晚年,爱因斯坦开始坚信那封信是个错误.
　　爱因斯坦：“在我一生中犯了个错误,就是我将那封信笺寄给罗斯福总统,建议研发这种炸弹.但也许对此我能得到宽恕,因为我们都感到有很大的可能性,德国人在研究这个课题时成功.用上原子弹而成为‘优等民族’.”
　　当核子武器军备竞赛开始时,他愈发感到不安.
　　哈佛大学皮特·加里森教授：“爱因斯坦意识到核子武器对整个世界是一种威胁,他曾说,子弹杀人,核子武器灭城.在他看来,那种威胁对文明与未来造成的危险比其它的都更为迫切.”
　　在他生命的最后十年当中,爱因斯坦再度用他的声望警告全世界正面临着灭绝的危险.他积极活动以反对核子武器的扩散和发展,他最后的行为之一就是签署了一份公共声明,号召全世界的*结束战争.
　　爱因斯坦：“这是我们要向您们呈现的问题,严重、可怕而且无法避免.我们应该使人类灭亡,还是人类应该弃绝战争?”
　　但E=MC²还有另一方面的应用,只在爱因斯坦死后才变得明了,这是个更加奇妙的方面.科学家们继而发现E=MC²不仅仅是具有破坏性的方程式,还是个具有创造性的终极等式.我们知道,一小份质量就可以转换成巨大的能量,但这等式的另一面告诉了我们其它的事,也就是能量可能重新浓缩为质量.这是个发生在宇宙出现初始时的过程,称为宇宙大爆炸的能量爆发.150亿年前,宇宙大爆炸中发生的一个纯能量奇点经过数十亿年的时间发展并浓缩为材料和物质,那种能量慢慢地转化为构成宇宙中万物的物质.你可以将早期宇宙的经历想象为一个漫长的E=MC²的实现过程,宇宙始于一个能量团并慢慢地转化为物质.银河系中的一切以及地球上的一切,甚至于人类,在某种意义上所有一切都起因于正潜在运行着的爱因斯坦等式.
　　马克·兰卡斯特：“因此已发生的一切以及我们在此的原因正是以E=MC²为基础.遗憾的是,爱因斯坦生前未能见到他的等式既是创造性的,也是毁灭性的.”
　　爱因斯坦：“政治着眼于当下,而一个等式着眼于不朽.”
　　103年前,当他演绎出那等式时,爱因斯坦丝毫不知他那等式会引向何方.E=MC²将改变科学的面貌以及我们对于世界的理解,为善亦为恶.