真的算错了吗？——海森堡的原子弹悬案

作为享有盛誉的物理学家、量子力学的奠基人之一，沃纳·卡尔·海森堡的一生经历了是非成败与荣辱曲折，这位德国人的故事，与20世纪初迅速发展的物理学，乃至与波澜壮阔的二战历史紧密相连。

不确定性原理事实上触及了微观世界的本质，

像量子隧穿、真空涨落等不可思议且应用广泛的效应，都可以从它推导出来

能够发现不确定性原理（旧译“测不准原理”），在微观领域撼动旧有的物质因果观念，并在弱冠之年自创矩阵力学，海森堡在物理学史上的宗师地位是确凿无疑的。但科学家无法回避自己的凡人属性，世人在敬佩之余，也难免对其在二战期间参与纳粹原子弹计划一事产生疑问。事实上，关于海森堡在研制原子弹过程中的角色，及其计算失误是否有意为之，是二战史上的重要谜团。

【一】

1938年哈恩发现了重核裂变，有别于人类史上任何一种常规兵器的核武器概念，自此横空出世。行动迅若雷霆的纳粹德国，立即上马了代号为“铀俱乐部”的研发项目，首要任务是研制原子弹，兼顾开发核反应堆，海森堡被任命为该项目的负责人。远在大洋彼岸的美国却十分迟钝，三年后才成立了曼哈顿计划，一场看似不甚公平的军工追逐赛，自此开始。

但比赛结果再清楚不过，工业基础雄厚的德国，虽然在捷克斯洛伐克手握世界上最大的铀矿，在挪威拥有最先进的重水生产系统，但他们的原子弹迟迟不见踪影，兵败如山倒的希特勒最终饮弹自尽；而后发先至的美国，在广岛和长崎投下两记重拳，以胜利者的身份结束了这场旷世之战。

代号为小男孩的原子弹，于1945年8月投向广岛

美国的原子弹计划虽然起步很晚，但在关键的步骤上全部走对了——原子弹的理论设计、核原料的提炼、反应堆及减速装置的建造、原子弹的最终制造。至于德国研制失败的原因，至少有一个方面与海森堡直接相关。可以确定的史实是，这位铀俱乐部的负责人在1942年向军方高层提供了错误的报告，认为制造原子弹需要天量的高浓度铀（他根据维持链式反应的最小半径得出这一数据是13吨）。搜罗如此多的铀原料是非常艰巨的工程，虽然德国短期内不大可能造出原子弹，但当时他们的研究仍处在世界领先的地位。考虑到海森堡的巨大声望和在原子弹计划中的领导身份，军方采信了他的说法，随后在战事收紧的背景下逐渐放弃了制造原子弹的计划。

在希特勒自杀后不久，盟军便来到海森堡家中，在友好的气氛中俘获了他。海森堡还颇有风度地介绍自己的妻子和孩子们，并问那些大兵觉得德国的风景如何。他和其他几位物理学家旋即被送往英国软禁。不久，美国人在广岛投下了原子弹，这些人得知以后几乎难以置信，他们七嘴八舌的互相指责，以及对临界质量的重新推算过程，统统被窃听装置记录了下来。

极度震惊的海森堡，最初怀疑美国人是不是“投下了一整座核反应堆”，而事实是美国人只用了63.5千克的铀。重新推算过程表明 , 他在理论方面有几个低级的错误，例如忽略了中子扩散率，把链式反应的几何级数关系错估为等价关系，将反应最大半径混淆为最小半径。

1945年软禁科学家们的英国农场馆

另外必须指出，铀俱乐部对反应堆所需减速剂的取舍判断也出现了问题，认为反应堆必须使用重水，而美国实际上使用的只是廉价易得的石墨。同时，由于盟军采取了各种行之有效的阻止行动，德国的反应堆制造进展不佳，使得原子弹的理论设计缺乏数据支撑，这很可能导致海森堡较为谨慎地取了区间最大值。

迷雾中的摸索无疑是困难的，但无论如何，海森堡1942年向军方提供的极具误导性的报告路。尽管在事实上宣告失败，还被一起关押的同行怒斥为“二流货色”，但海森堡作为学界大牛，对本国物理领域的成就具有高度的自信自负，绝不愿承认德国人在理论造诣上技不如人。

从震惊中回过神后，海森堡等人赶紧起草了一份备忘录，声称德国科学家完全有能力造出原子弹，而且清楚可能引发的灾难后果，但出于对国家的服从义务，他们又不得不以一种矛盾的心理勉强工作，才使德国原子弹计划宣告失败。当然，他们也一直在研究能够和平利用核能的装置——核反应堆。这套说辞，使德国人既保全了学术上的颜面，还占据了道义上的制高点，可谓一举两得。

【二】

备忘录虽然把话说圆了，但窃听装置不会撒谎。从农场馆里的一系列反应来看，海森堡很有可能是真的算错了，而非有意为之。至于是否存在因道德审判而消极怠工等边缘行为，则永远无法得知。另外，根据与亲友的信件往来、他人的回忆口述，以及本人自传等多方印证，我们可以略微还原海森堡的心理活动。

玻尔写给海森堡的信，但此信最终未寄出。2002年由玻尔后人公开

可以肯定的是，海森堡是一个纯粹的爱国者，虽然对政治并不十分关心，但毫无疑问他具有一定的家国情怀。在内心当中，德意志这个概念像是被分割成了两个部分，一是自己脚下的祖国，德意志民族拥有的美丽的山川湖海；一是纳粹统治下的德国，试图用钢铁洪流征服世界，抚平一战战败的屈辱。也正是这样的家国情怀，使得自傲的他极力维护德国的学术声誉。

在风雨飘摇的战争时期，有数千名专家被迫离开德国，整个轴心国流失的诺贝尔奖得主就有27位。但海森堡不仅拒绝了加入美国国籍的提议，还婉拒了哥伦比亚大学和芝加哥大学的盛情邀请，坚持留在德国。依靠自己的学界声望，他确实有能力庇荫家人安全，甚至想保护同行。1941年他曾经去哥本哈根拜访玻尔，按照后来玻尔的回忆，海森堡当时声称德国能研制出原子弹，并确信德国能取得战争胜利，劝说玻尔采取合作态度。海森堡的自传也提到，“我诚恳地告诉玻尔，我和伊丽莎白不敢想象，孩子像我小时候一样饱受战争失败的折磨，我希望德国尽快获胜，我会全力以赴为国效力。”

海森堡与亦师亦友的玻尔

但如果据此认为海森堡是一个纳粹分子，是希特勒的追随者，那显然又是偏离事实的。科学从来不是政治的附庸，他的学者属性远远显著于他的政治相关属性。在留守德国的日子里，他不仅要应对学界同行的争论，还要应付一些人的政治攻讦，这耗费了他极大的心力。我们可以从蛛丝马迹中拼凑还原出海森堡对纳粹的态度——在学术会议上，他不允许与会者谈论政治，禁止发放纳粹传单；在盖世太保头子希姆莱的授意下，他曾经被党卫军抓去通宵审问，还被贴过同性恋标签；在哥廷根大学授课时，他对于课前大声向元首致意的纳粹礼十分敷衍，仅以含混不清的喉部咕哝代替；物理研究所所长斯塔克邀请他参与发布一份支持希特勒的宣言，被他严词拒绝……

【三】

不难看出，海森堡对国家的忠诚和热爱不容置疑，或许缺乏一些政治智慧，人情世故的应对能力也没那么高超，但他的爱国言行是从一而终的。一战的惨败给德意志带来了巨大的伤痛，自青年时代便目睹这份伤痛的海森堡，绝不想看到祖国再次战败。许多年后，有人向玻尔问起1941年那次谈话的内容，玻尔回道：“哎，随他去吧！战争期间，人人都是为了自己的祖国。”

曼哈顿计划所在地——洛斯阿拉莫斯国家实验室

虽然海森堡重新成为了马克斯·普朗克学会物理研究所的所长，领导着战后德国物理学的重建。他费尽口舌，始终坚称自己的失误是有意为之，而且一些不利于海森堡的证据——例如玻尔的信札和英国农场馆里的窃听记录——在当时尚未披露，但与纳粹有关的政治色彩已经使海森堡的人格和声誉蒙上了阴影。1949年访问洛斯阿拉莫斯时，那里的科学家拒绝与他握手，因为他是“为希特勒制造原子弹的人”。这在海森堡看来是天大的委屈，他不敢相信，那些“实际上造出了原子弹的人”竟然拒绝与他握手！

如果说前半生是对宇宙原理的穷竭探索，那么一种浮士德式的自我观照、自我怀疑，则贯穿了海森堡的后半生。同为诺贝尔奖得主，他既不像功成名就的玻尔，心怀人类未来，声望达到顶峰。也不像狂热的化学家弗里茨哈珀，指导德军使用化学武器，为虎作伥。某种程度上来看，他更像是二者的矛盾结合体。出于对纳粹体制的反感，对国家山河的热爱，对战争机器的被迫服从，对物理圣殿的探索欲望，以上种种所引起的强烈情绪，似乎使海森堡受到了某种测不准原理的制约，在言行方面充满了歧义与折衷。

这就给后世留下了巨大的想象空间。即便后人可以站在上帝视角，想对海森堡作出客观的回顾性评价依然困难重重。众说纷纭之下，有的作品像《比1000个太阳更亮》、《海森堡的战争》，通篇极力维护海森堡，将他拔高为机智与道义兼得的英雄人物；也有的像《海森堡与纳粹原子弹计划》那样，直斥海森堡的马后炮备忘录之虚伪，及其犯下低级失误之愚蠢。

在立场上受《海森堡的战争》影响极大的戏剧《哥本哈根》

该剧赋予了海森堡充分的辩解空间，戏剧冲突效果出色，席卷多项大奖

然而，对于裹挟于时代洪流中的他来说，既不应大肆批判也不应为其迂回辩护，充分还原史实将帮助我们较好地理解科学进步的本性，并且对国家公民和物理学家这两个身份标签，在一个狂热躁动的非理性时代中分别应满足的伦理要求，有着更充分的感悟。

同时，也不应夸大海森堡在二战史上的影响作用。作为纳粹整体失败的一个缩影，原子弹计划的失败不仅是决策的失误，更是人力物力财力和组织架构设计上的全方位落败，从这个角度来看，海森堡的计算失误——无论是他的主观故意，还是真的纰漏——都不会影响战争结果的最终走向。我们仅以简单粗暴的数字作对比，便可见端倪。

曼哈顿工程一共烧掉了20亿美元，折合50亿马克，约为现在的5000亿人民币；工程耗电量占据了全美发电量的25%；前后参与人数超过15000人。而纳粹的铀俱乐部，仅用了区区100万马克，而且在组织架构上各自为政、臃肿冗杂，使得工作效率远逊于他们的美国对手。如此巨大的落差之下，德国如果能赶在美国之前研制出原子弹，那可堪称科学史上的一大奇迹了。

【四】

科学的目标不仅在于求真探秘，更在于增进人类福祉。核武器造成了成千上万的无辜民众丧生，这是永远无法掩盖的污点。但另一方面，它却极大打击了法西斯主义这一对人类文明更大的威胁，促使二战戛然结束，随后成为各个军事强国之间互相忌惮的终极威慑力量，各方在博弈中始终不敢越雷池一步，反而保证了世界的和平与安宁，在更漫长的时间尺度与更广阔的的空间范围内，避免了更多的生灵涂炭。

在这柄达摩克利斯之剑的掣肘下，虽然也有古巴导弹危机这样剑拔弩张的时刻，但那充其量只是狮子老虎在对峙时发出的怒吼，表面上风云变色、飞沙走石，然而双方都审时度势地保持住了理性与克制，整片丛林的和平依然如故。

古巴导弹危机期间，肯尼迪视察美国陆军，了解核武器部署情况

历史就是这样一个复杂系统，非线性的多维混沌远远超出人类的认知，再丰富的想象力，也不足以踩准时代的飘忽步点。我们所能做的，就是在回望历史的脉络之余，尽量准确地把握零星枝蔓，还原出人物在敲打命运之门时的所思所想。如果奥本海默泉下有知，他或许会因清楚自己对世界和平的贡献而减轻自责；而海森堡——这位略显盲目的爱国者——也会满意于自己对纳粹原子弹计划的毫无贡献。

虽然时代背景造成了玻尔对海森堡的猜忌，双方的隔阂难以弥补，但海森堡却在1970年获得了玻尔国际奖章，该奖旨在表彰“在原子能和平利用方面做出了巨大贡献的科学家或工程师”，这一令人莞尔的黑色幽默，再次体现了这位量子力学巨匠的科学人生的不确定性。

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参考文献:

《Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project, 1939-1945: A Study in German Culture》（海森堡与纳粹原子弹计划，1939-1945：德国文化研究）

《Physics and Beyond》（物理和物理之外）沃纳·海森堡

《Uncertainty: The Life and Science of Werner Heisenberg》（不确定性：沃纳·海森堡的人生与科学）

《Hitler's Uranium Club: The Secret Recordings at Farm Hall》（希特勒的铀俱乐部：农庄馆里的秘密记录）

《沃纳·海森堡（为纪念海森堡百年诞辰而作）》 杨振宁  

《希特勒的“原子弹”》赖纳·卡尔施，海科·彼得曼，柏林洪堡大学

《我，海森堡》 张文卓，中科院物理研究所

本文配图均来自网络公开资料