332. 太平洋戰爭制勝神器（5）——焚魔的天火，核爆風雲

本文是「燃燒的島群」第332篇原創文章。全文共4694字，配圖30幅，閱讀需要16分鐘。本文曾於2020年8月8日首發於TTH和WX。

駕馭超越體能的力量，是人類自古以來的夢想，可惜的是自從掌握用火以來，再也沒有任何一件發明可以引發天翻地覆的變化，直到蒸汽機的發明。

圖1. 瓦特發明蒸汽機，簡單來說他就是把物體轉變形態時釋放的化學能給利用起來了，從而超越了人的力量

很多人或許不認可這個觀點，讓我們換個大視角來看，火的發明讓人類區別於野獸，提高了對食物的吸收能力和自身的抗病能力，最直接的後果就是促成人類的大繁衍，形成了對獸類的數量優勢。而這種數量優勢又推動了整體力量的優勢，簡單來說，更多的人可以辦成更多的事情，無論是在圍獵獸群，還是修築長城或金字塔，還是兩軍對壘，還是誕生人類精英，人的數量都是一件近乎決定性的因素。

圖2. 建造金字塔示意圖，大型建築需要耗費大量的建築，甚至會導致社會動亂和滅亡

由於人的數量跟生存空間大小和生活環境優劣緊密相關，地緣環境因素就對人的族群有著巨大影響，地處溫帶、水源和物產豐富的地方更容易產生更大的人類族群，按照這個標準去套，兩河流域、印度河流域、黃河流域率先形成了高密度人群，也催生了早期文明並向周圍擴散。

於是「人多力量大」的粗淺道理得到了基本的應證，直到人類掌握了另外一種巨大的力量：化學能。其實火也是一種對化學能的使用，只是用途還比較單一，僅限於做飯取暖。當瓦特發明蒸汽機後，將火燃燒產生的熱量轉化為動能，驅動起各種機器，打破了「人多力量大」的基本原理，從此以後，少數人也能駕馭著機器去徵服多數人了。

圖3. 蒸汽機原理的動圖，液態水變成氣態水時的膨脹推動活塞，通過機械轉換為往復運動

最開始只是使用煤炭燃燒獲得的熱量，去燒開水獲得蒸汽，並推動活塞式運動。後來掌握了發熱量更高的汽油和柴油，發明了汽油機和柴油機，驅動汽車、坦克、輪船和飛機，這些已經為我們所熟知並且有點司空見慣了，不再深入。

然而，僅僅是獲得化學能的助力，仍不足以滿足人類對力量的無窮追求。這個世界上是否還有更強大的力量，這個問題又要去翻翻書了。

簡單來說，化學能的釋放仍然是分子級別的原子重組，比如氫氣H2和氧氣O2燃燒生成H2O，並釋放能量。那麼原子級別重組是否也能夠釋放能量呢？

圖4. 早期人類無法進行微觀的觀察，只能簡單地從形態上把物質區分為「金木水火土」五行

早期人類文明對世界的基本物質只能依從「眼見為實」的原則，簡單區分為「金木水火土」這幾類，然後可以通過這五類元素的組合生成世間萬物，古代鍊金術就是根據這套理論，用基本元素反覆嘗試組合。直到1661年，英國化學家羅伯特·波意耳大膽地提出世間萬物是由不同的「微粒」組成，而非「金木水火土」，這一年也因此被稱為化學科學的元年。

圖5. 英國化學家羅伯特·波意耳

西方科學家們在進行化學反應時，注意到化學反應中的變化量總是有特定的倍數，這說明存在著某種最小元素是最小變化單位。比如說上文提及氫氧燃燒產生水的化學反應，只能是兩個氫分子和一個氧分子呈比例反應，因此這個化學反應的最小單位被稱為「原子」。

1803年，英國化學家約翰.道爾頓提出了「原子說」，認為所有的物質都是由原子構成，每一種元素只包含唯一一種原子，這些原子相互結合起來就形成了化合物。這就能解釋為什麼不同元素總是呈整數倍反應，但是道爾頓還不能深入解釋各種元素到底是由什麼原子組成。

圖6. 英國化學家約翰.道爾頓

1869年，俄國化學家門捷列夫提出「元素周期表」的概念，把不同元素和原子量（即原子核內的質子數量）進行了掛鈎，並且把當時已經掌握的63種元素套入周期表中，發現了元素排列的奧秘：基本上隨著原子量的增加而成為不同的元素，比如我們熟知的氫元素原子量為1，鐵元素原子量為26，

圖7. 俄國化學家門捷列夫

圖8. 由門捷列夫率先提出的元素周期表，經後人不斷補充形成現在的規模

但在19世紀大多數時間內，人們認為原子就像個實心玻璃球一樣不可分割，直到1897年英國物理學家約瑟夫·湯姆生發現了原子裡面能夠跑出帶負電的電子，而通常的原子是不帶電的，所以原子內部必然有帶正電的物質存在，也說明了原子可以被進一步分割。

圖9. 英國物理學家約瑟夫·湯姆生——電子的發明者

接下來又有許多大牛各自提出了自己的設想，值得一提的是，連剛剛步入近代化的日本都有一位物理學家長岡半太郎，在1904年正式提出並發表了自己的「土星模型」理論，認為帶正電的原子核被外圍一圈電子圍繞著運動，類似於土星環，這個理論甚至比西方的幾位大牛提出的還要接近實際。

圖10. 被日本人印在郵票上的長岡半太郎，此人一直活到了二戰後的1950年，終年85歲

圖11. 右邊那位我不確定是不是長岡片太郎，左邊那位還有不認識的人嗎

1911年，英國物理學家盧瑟福以他的實驗結果為依據，提出了原子核結構的「太陽系模型」理論，即原子核象太陽一樣位於原子中心，電子類似行星一樣圍繞著原子核運動。相互之間存在著電磁作用力。

盧瑟福最大的貢獻是提供了一定的實驗依據，而不是長岡那套空想出來的理論，這一點成為盧瑟福原子模型留名於世的最大因素。

圖12. 英國物理學家盧瑟福，他是約瑟夫·湯姆生的學生

科學的接力棒又來到了另一位年輕的丹麥人尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾的手中，此人後來被拔高到幾乎比肩愛因斯坦的地位。簡單來說，波爾為盧瑟福原子模型的穩定性提供了佐證，最終為人類描繪出了原子內部的結構奧秘。

圖13. 丹麥人尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾，這張照片看起來更像是黑手黨魁

1919年，又是盧瑟福開始用α粒子（氦核）轟擊氮原子核，結果是原子核居然也可以被改變，最終他揭示了原子核的一系列秘密，比如氫原子核是其他原子核的最小單位，被稱為質子，並且預言原子內部除了質子和電子外，還存在不帶電的中子。中子後來由他的學生查德威克於1932年發現，最終確立了以質子和中子為基礎的原子核結構模型，中子的存在解釋了為什麼原子的質量要比質子和電子的總質量大。因為這些貢獻，盧瑟福的學生中有十幾位獲得了諾貝爾獎，包括波爾和查德威克。

圖14. 最新的原子內部模型

自從中子的秘密被揭示後，一大群科學家就用中子代替α粒子去轟擊元素周期表裡的各種元素，看看能產生什麼結果。為什麼要這麼做呢？因為科學家在之前也曾發現即使相同的元素也存在不同質量，這個差別的質量就是中子數的不同，這種質子相同而中子不同的元素就稱為同位素。科學家用中子去轟擊各種元素的目的就是想獲得新的元素或同位素。

圖15. 這是一張著名的照片，以上提及的所有大牛隻要活著的幾乎都在裡面

結果也的確沒讓科學家們失望，1934年，義大利科學家費米的團隊通過轟擊當時已知的元素周期表上最後的第92號元素（鈾元素），得到了原子量增加後的第93號元素。但到了1938年，一位德國科學家哈恩重複了這個實驗後，發現其實並非得到了新元素，而是導致鈾原子分裂為兩個質量相等的鋇元素，這種現象就是原子核裂變！

圖16. 義大利科學家費米，後來加入美國國籍，他是核裂變理論的最終提出者

圖17. 鈾235被中子轟擊後產生裂變並釋放更多中子的示意圖

圖18. 核裂變產生的原理圖，需要一定基數的裂變才能引發連鎖反應，否則容易停息

費米迅速修正了自己的結論，並且提出了核裂變的連鎖反應原理，即當用中子轟擊鈾原子核時，將導致裂變並釋放出中子，這些中子有可能再次轟擊到其他的鈾原子核，導致新的裂變並釋放出新的中子，只要這個過程持續下去，就是原子核的連鎖裂變反應，而在這一過程中，每一次裂變都會釋放能量，由於原子級別的數量極其巨大，這種能量也將極其巨大。

圖19. 大牛中的大牛，德國猶太人愛因斯坦，後移居美國

1939年1月，哈恩的論文正式發表，3月，已經移居美國的費米與美國海軍接觸，希望他們能意識到原子核裂變的巨大威力，但是顯然這套新理論對軍隊的大老粗來說有點太玄乎了。同年8月2日，另外一位名氣更大的科學家愛因斯坦直接給羅斯福總統寫了信，他的建議被羅斯福採納並要求軍方啟動了製造原子彈的「曼哈頓計劃」，美國人一方面要搶先造出原子彈，另一方面也要制止歐洲科學界大拿——納粹德國造出這種「大殺器」。

圖20. 有一部迷你劇是講曼哈頓計劃的，有興趣的可以自己去找找

美國人選擇在新墨西哥州北部小鎮洛斯阿拉莫斯進行這項絕密研究，10萬軍民被動員起來，雖然原子彈的理論知識已經具備，但是仍有幾個難點需要攻克。一是獲得足夠數量能夠產生連鎖反應的鈾材料，二是如何產生連鎖反應的第一步並保證持續進行下去。

圖21. 《曼哈頓》第一季的宣傳海報，下面的城市就是洛斯阿拉莫斯

第一個問題經過討論，決定以4種不同的方法進行鈾235同位素的製造和分離，製造工廠被設在田納西州橡樹嶺，稱橡樹嶺工廠，到1944年3月，第一批濃縮型鈾235同位素生產就緒。

第二個問題也很快得到解決，1942年12月2日，在恩利克·費米的指導下，芝加哥大學建成世界上第一個實驗型原子反應堆，成功地進行了可控的鏈式反應。

圖22. 玩《文明6》的人都知道這個海報代表什麼意思吧

當然還有一些細節問題需要實驗驗證，這裡就不再贅述了。

另一方面，對日本本土的戰略轟炸的主角是波音公司設計建造的B-29「超級空中堡壘」四引擎高空戰略轟炸機，對敵方實施高空戰略轟炸的觀點產生於1930年代，但只有美、德這樣的科技界扛把子才有能力研製合適的載具。

圖23. 這張是B-17「空中堡壘」，也是波音公司的產品，B-29是他弟，塊頭更大

二戰爆發數月後的1940年1月，美國陸軍正式公布了「超級轟炸機」項目的設計規範，其標準為「最高時速643公裡，最大航程8580千米，並要求裝載907千克炸彈時作戰半徑能達到最大航程的一半」。後根據歐洲空戰的經驗，官方規範又在四月進行修正，提出加強自衛武器和裝甲，並增加了自封油箱。

圖24. 這張是據說是澳大利亞空軍的B-29，機徽可能是三色的

四家美國航空公司收到了美國陸航的預研合同，但只有波音公司堅持到了最後。實際上，具有豐富的大型飛機設計經驗的波音自1934年起就不斷配合軍方拿出產品設計原型，具備堅實的基礎，但即便如此，超級轟炸機的難點仍花費了大量心血。1942年9月21日，首架XB-29在波音機場由試飛員愛德蒙.T.「埃迪」艾倫進行了首飛，而在此之前，陸航已經下達了總計1664架的訂單。

圖25. 二戰美國飛機生產線，這張中也是B-17

1943年9月，波音威奇塔工廠生產出第一架B-29，隨後是1944年2月的貝爾公司的馬麗埃塔工廠，在1944年中期，馬丁公司的奧馬哈工廠也交付了第一架B-29，這三個工廠在戰時一共生產了2513架「超級空中堡壘」。其中威奇塔工廠1620架，奧馬哈工廠536架，馬麗埃塔工廠357架。

圖26. 在成都雙流機場補給中的B-29，由於缺乏加油設備，不得不靠人力一桶一桶的灌油

眾所周知，B-29最初的前進基地是中國成都的雙流機場，從成都出發，作戰半徑可達日本九州，為了驗證這種超級飛機的作戰效能，B-29先後拿九州的八幡制鐵廠和中國東北瀋陽的飛機製造廠試水，戰果並不顯著但取得了難得的實戰經驗。

1944年6月15日，龐大的美軍特混艦隊開始登陸塞班島，7月6日，塞班島上的日本陸海軍指揮官，包括曾經多次出鏡的南雲忠一海軍中將自殺，隨後美軍宣布佔領全島。

圖27. 夕陽下的B-29機群，注意左下角已經出現了「野馬」的身影

與成都相比，塞班島距離日本本土的距離更近，更適合作用遠距離戰略轟炸的出發基地。10月，埃米特·奧唐奈準將指揮的第73轟炸機聯隊進駐塞班島。11月1日，從該基地起飛的多架B-29偵察型對本州島關東地區實施了偵察。

11月24日，美軍出動111架B-29飛臨東京，目標是日本最大的飛機發動機製造廠——東京郊外的中島飛機製造廠，這是自1942年4月杜立特轟炸東京以來，美軍第一次轟炸東京，同時揭開了對日本本土大都市白天精確戰略轟炸的序幕。後來還實施了大規模的夜間低空燃燒彈轟炸及大範圍的低空布設水雷。

圖28. 高空編隊飛行中的B-29，注意這個飛機通常都飛行在高空

一位參加了對東京的戰略轟炸的B-29尾炮手凱文·赫伯特是一個文學愛好者，在他的描述中曾經這樣寫道：

「地面上的世界宛若傳說中的陰間，即使是維吉爾（古羅馬詩人）、但丁（義大利詩人）活著彌爾頓（英國詩人）恐怕都無法形容這一場景，血紅的火焰背景下，黃褐色的煙柱扶搖直上，給人的感覺就像是天地顛倒，我頭頂上漆黑的夜空才是安靜的大地，而下方則是狂暴的天空。

探照燈柱胡亂划過，高射炮炮彈的煙雲偶爾爆炸開來，耳機裡傳來通訊系統裡各種嘈雜的呼叫，有人在提醒各機組注意避開探照燈，有人在驚呼一股熱氣流把它吹得幾乎失控，有人在喊小心高射炮。這一切提醒了我，這才是現實！」

與此同時，原子彈的建造也沒有停頓。1945年7月12日，第一顆實驗性原子彈開始最後的裝配。

三天後的7月15日凌晨5時30分，世界上第一顆原子彈在新墨西哥州阿拉莫戈多的沙漠裡被引爆，這是人類第一次驗證原子內部力量被釋放出來的巨大威力。

圖29. 正在投擲原子彈的B-29，從下方有海岸線判斷可正是廣島

8月6日和9日，美軍使用B-29轟炸機在日本廣島和長崎分別投下一枚原子彈，造成巨大的人員傷亡和持續數十年的環境汙染。

波音公司憑藉建造生產大量的重型轟炸機的經驗，在戰後成為大型飛機領域的領頭羊，直到今天仍然是近乎無敵的存在。

圖30. 僅有兩顆原子彈在人類居住區爆炸，造成無窮盡的傷亡及後遺症，從此人類不再打大仗

要我說，以武力方式對外擴張的東洋鬼子，跟陰招迭出呼風喚雨的西洋鬼子，兩邊都不是什麼好鳥！

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