『壹』 世界二戰期間量子力學的奠基人之一海森堡帶頭的德國科學家們為什麼沒製造成原
這就是科學和技術的銜接問題
科學以理論為核心,你可以大膽假設,提出一個設想,然後從理論上加以驗證
但要做成實物,就是工程問題,這需要天量的投入和科學的組織
這是德國無法承擔的
『貳』 德國物理學家海森堡分析了核力之後提出了什麼理論
1932年,德國物理學家海森堡分析了核力的性質,提出質子之間可以通過交換一種特殊粒子來使自身運動,以使動量守恆,好像它們之間有一種作用力。也就是說,這種特殊粒子與人們通常所說的「物質粒子」不同,它是一種僅負責傳遞力的「作用力粒子」,也稱「傳播粒子」或「媒介粒子」。
『叄』 海森堡沒給德國造出原子彈,是不是故意的呢
二戰時期德國在科技領域非常發達,很多武器裝備都是德國研製出來的。同時二戰時期的德國也有在研製原子彈,只不過最後沒有成功。沒有成功的原因居然是因為德國的一位科學家,算錯了一個公式,這讓他們認為製造出一顆原子彈是不可能的事情。
這個算錯公式的德國科學家叫海森堡,是一位在物理方面取得了巨大成就的科學家,二戰的時候他效力於納粹黨。如果他當時算對了公式,德國的原子彈會領先一步造出來,到時候整個世界都會受到德國的威脅,二戰的結局也很有可能會被改寫。
這樣一舉兩得的事情,他自然是願意去做的。不過不管是哪一種原因,最後的結果都是相同的,德國沒有造出來原子彈,最終也被同盟國打敗了。如果德國掌握了原子彈這種大殺器,也許歐洲地區早就被德國統一了,到時候世界的格局會徹底被改變,也會有更多無辜的百姓因為戰爭失去性命,這是我們都不願意看到的。
『肆』 海森堡那麼厲害,為什麼沒幫助納粹德國造出原子彈
沃納卡爾海森堡(德文原名:Werner Karl Heisenberg,1901年12月5日—1976年2月1日),德國著名物理學家,量子力學的主要創始人,哥本哈根學派的代表人物,1932年諾貝爾物理學獎獲得者,1933年,為了表彰他創立的量子力學,尤其是運用量子力學理論發現了同素異形氫,瑞典皇家科學院給他頒發了諾貝爾物理學獎。
第二次世界大戰開始後,迫於納粹德國的威脅,丹麥的大物理學家玻爾離開了心愛的哥本哈根理論物理研究所,離開了朝夕相處的來自世界各地的同事,遠赴美國。德國的許多科學家也紛紛背井離鄉,堅決不與納粹勢力妥協。然而,有一位同樣優秀的物理學家卻留下來了,並被納粹德國委以重任,負責領導研製原子彈的技術工作,這個人就是海森堡。留下來的理由據說是他不忍心離開心愛的祖國,但是他卻積極的參與了德國的原子彈計劃為納粹政府效力。
戰爭甫一爆發,德國就展開了原子彈的研究計劃。那時是1939年,全世界只有德國一家在進行這樣一個原子能的軍事應用項目。德國佔領著世界上最大的鈾礦(在捷克斯洛伐克),德國有世界上最強大的化學工業,雖然因為納粹的迫害猶太人和非人道的戰爭,逼走了約一半左右的優秀物理學家,但他們仍然擁有世界上最好的科學家,原子的裂變現象就是兩個德國人— 奧托.哈恩(Otto Hahn)和弗里茲.斯特拉斯曼(FritzStrassmann)在前一年發現的,這兩人都還在德國,哈恩以後會因此發現獲得諾貝爾化學獎。當然不止這兩人,德國還有勞厄(1914年諾貝爾物理)、波特(Bothe,1954諾貝爾物理)、蓋革(蓋革計數器的發明者,他進行了散射實驗)、魏扎克(Karl vonWeizsacker)、巴格(Erich Bagge)、迪布納(Kurt Diebner)、格拉赫(Walther Gerlach)、沃茲(Karl Wirtz)...當然,他們還有定海神針海森堡,這位20世紀最偉大的物理學家之一。所有的這些科學家都參與了希特勒的原子彈計劃,成為「鈾俱樂部」的成員之一,海森堡是這個計劃的總負責人。
然而,德國並沒能造出原子彈,它甚至連門都沒有入。從1942年起,德國似乎已經放棄整個原子彈計劃,而改為研究製造一個能提供能源的原子核反應堆。主要原因是因為1942年 6月,海森堡向軍備部長斯佩爾(Albert Speer)報告說,鈾計劃因為技術原因在短時間內難以產出任何實際的結果,在戰爭期間造出原子彈是不大可能的。但他同時也使斯佩爾相信,德國的研究仍處在領先的地位。斯佩爾將這一情況報告希特勒,當時由於整個戰場情況的緊迫,德國的研究計劃被迫採取一種急功近利的方略,也就是不能在短時間,確切地說是六周內見效的計劃都被暫時放在一邊。希特勒和斯佩爾達成一致意見:對原子彈不必花太大力氣,不過既然在這方面仍然「領先」,也不妨繼續撥款研究下去。當時海森堡申請附加的預算只有寥寥35萬帝國馬克,有它無它都影響不大。
這個計劃在被高層放任了近2 年後,終於到1944年又為希姆萊所注意到。他下令大力撥款,推動原子彈計劃的前進,並建了幾個新的鈾工廠。計劃確實有所進展,不過到了那時,全德國的工業早已被盟軍的轟炸破壞得體無完膚,難以進一步支撐下去。而且為時也未免太晚,不久德國就投降了。
1942年的報告是怎麼一回事?海森堡在其中扮演了一個什麼樣的角色?他是為了避免原子彈的巨大傷害,從道義上來講,故意寫錯數呢,還是他根本就是計算錯誤呢?
這個謎底,直到戰後才慢慢浮出水面。
1944年,盟軍在諾曼底登陸,形成兩面夾攻之勢。到1945年 4月,納粹德國大勢已去,歐洲戰場戰斗的結束已經近在眼前。擺在美國人面前的任務現在是盡可能地搜羅德國殘存的科學家和設備儀器,不讓他們落到別的國家手裡(蘇聯不用說,法國也不行)。和蘇聯人比賽看誰先攻佔柏林是無望的了,他們轉向南方,並很快俘獲了德國鈾計劃的科學家們,繳獲了大部分資料和設備。不過那時候海森堡已經提前離開逃回厄菲爾德(Urfeld)的家中,這個地方當時還在德國人手裡,但為了得到海森堡這個「第一目標」,盟軍派出一支小分隊,於5 月3 日,也就是希特勒夫婦自殺後的第四天,到海森堡家中抓住了他。這位科學家倒是表現得頗有風度,他禮貌地介紹自己的妻子和孩子們,並問那些美國大兵,他們覺得德國的風景如何。到了5 月7 日,德國便投降了。
10位德國最有名的科學家被秘密送往英國,關在劍橋附近的一幢稱為「農園堂」(Farm Hall)的房子里。他們並不知道這房子裡面裝滿了竊聽器,他們在此的談話全部被錄了音並記錄下來,我們在後面會談到這些關鍵性的記錄。8月 6日晚上,廣島原子彈爆炸的消息傳來,這讓每一個人都驚得目瞪口呆。
戰爭結束後,這些科學家都被釋放了。但不管是專家還是公眾,都對德國為什麼沒能造出原子彈大感興趣。以德國科學家那一貫的驕傲,承認自己技不如人是絕對無法接受的。還在監禁期間,廣島之後的第三天,海森堡等人便起草了一份備忘錄,聲稱:1.原子裂變現象是德國人哈恩和斯特拉斯曼在1938年發現的。2.只有到戰爭爆發後,德國才成立了相關的研究小組。但是從當時的德國來看並無可能造出一顆原子彈,因為即使技術上存在著可能性,仍然有資源不足的問題,特別是需要更多的重水。
返回德國後,海森堡又起草了一份更詳細的聲明。大致是說,德國小組早就意識到鈾235可以作為反應堆或者炸彈來使用,但是從天然鈾中分離出稀少的同位素鈾235卻是一件極為困難的事情。(*這里補充一下原子彈的常識:當一個中子轟擊容易分裂的鈾235原子核時,會使它裂成兩半,同時放出更多的中子去進一步轟擊別的原子核。這樣就引起一連串的連鎖反應,在每次分裂時都放出大量能量,便是通常說的「鏈式反應」。但只有鈾235是不穩定而容易裂變的,它的同位素鈾238則不是,所以必須提高鈾235的濃度才能引發可持續的反應,不然中子就都被鈾238吸收了。但天然鈾中鈾238佔了99%以上,所以要把那一點鈾235分離出來,這在當時的技術來說是極困難的。)
海森堡說,分離出足夠的鈾235需要大量的資源和人力物力,這項工作在戰爭期間是難以完成的。德國科學家也意識到了另一種可能的方法,那就是說,雖然鈾238本身不能分裂,但它吸收中子後會衰變成另一種元素鈈。而這種元素和鈾235一樣,是可以形成鏈式反應的。不過無論如何,前提是要有一個原子反應堆,製造原子的反應堆需要中子減速劑。一種很好的減速劑是重水,但對德國來說,唯一的重水來源是在挪威的一個工廠,這個工廠被盟軍的特遣隊多次破壞,不堪使用。
總而言之,海森堡的潛台詞是,德國科學家和盟國科學家在理論和技術上的優勢是相同的。但是因為德國缺乏相應的資源,因此德國人放棄了這一計劃。他聲稱一直到1942年以前,雙方的進展還「基本相同」,只不過由於外部因素的影響,德國認為在戰爭期間沒有條件(而不是沒有理論能力)造出原子彈,因此轉為反應堆能源的研究。
海森堡聲稱,德國的科學家一開始就意識到了原子彈所引發的道德問題,這樣一種如此大殺傷力的武器使他們也意識到對人類所負有的責任。但是對國家(不是納粹)的義務又使得他們不得不投入到工作中去。不過他們心懷矛盾,消極怠工,並有意無意地誇大了製造的難度,因此在1942年使得高層相信原子彈並沒有實際意義。再加上外部環境的惡化使得實際製造成為不可能,這讓德國科學家鬆了一口氣,因為他們不必像悲劇中的安提戈涅,親自來作出作出這個道德上兩難的決定了。
這樣一來,德國人的科學優勢得以保持,同時又捍衛了一種道德地位。兩全其美。
其實,計算臨界質量的大小本質上是一個統計問題。為了確保在過多的中子逃逸而使鏈式反應停止之前有足夠的鈾235分子得到分裂,它至少應該能保證2^80個分子(大約1摩爾)進行了反應,也就是維持80次分裂。這個范圍是多大呢?這相當於問,一個人(分子)在隨機地前進並折返了80次之後大約會停留在多大的半徑里。這是非常有名的「醉鬼走路」問題,如果你讀過蓋莫夫的老科普書《從一到無窮大》,也許你還會對它有點印象。海森堡就此算出了一個距離:54厘米,這相當於需要13噸鈾235,而在當時要分離出如此之多是難以想像的。
但是,54厘米這個數字是一個上限,也就是說,在最壞的情況下才需要54厘米半徑的鈾235。實際上在計算中忽略了許多的具體情況比如中子的吸收,或者在少得多的情況下也能夠引起鏈式反應,還有種種海森堡因為太過「聰明」而忽略的重要限制條件。海森堡把一個相當復雜的問題過分簡化,從他的計算中可以看出,他對快中子反應其實缺乏徹底的了解,這一切都導致他在報告中把幾噸的鈾235當作一個下限,也就是「最少需要」的質量,而且直到廣島原子彈爆炸後還帶著這一觀點(他不知道,佩爾斯在1939年已經做出了正確的結果!)。
這樣一個錯誤,不要說是海森堡這樣的一流物理學家,哪怕是一個普通的物理系大學生也不應該犯下。而且竟然沒有人對他的結果進行過反駁!這不免讓一些人浮想聯翩,認為海森堡「特地」炮製了這樣一個錯誤來欺騙上頭從而阻止原子彈的製造。可惜從一切的情況來看,海森堡自己對此也是深信不疑的。
1945年 8月 6日,被囚在 Farm Hall 的德國科學家們被告知廣島的消息,各個震驚不已。海森堡一開始評論說:「我一點也不相信這個原子彈的消息,當然我可能錯了。我以為他們(盟國)可能有10噸的富鈾,但沒想到他們有10噸的純鈾235!」海森堡仍然以為,一顆核彈要幾噸的鈾235。哈恩對這個評論感到到震驚,因為他原以為只要很少的鈾就可以製造炸彈(這是海森堡以前說過的,但那是指一個「反應堆炸彈」,也就是反應堆陷入不穩定而變成爆炸物,哈恩顯然搞錯了)。海森堡糾正了這一觀點,然後猜測盟國可能找到了一種有效地分離同位素的辦法(他仍然以為盟國分離了那麼多鈾235,而不是自己的估計錯了!)。
9點整,眾人一起收聽了 BBC 的新聞,然後又展開熱烈討論。海森堡雖然作了一些正確的分析,但卻又提出了那個「54厘米」的估計。第二天,眾人開始起草備忘錄。第三天,海森堡和沃茲討論了鈈炸彈的可能性,海森堡覺得鈈可能比想像得更容易分裂(他從報紙上得知原子彈並不大),但他自己沒有數據,因為德國沒有反應堆來生產鈈。直到此時,海森堡仍然以為鈾彈需要幾噸的質量才行。
海森堡不久便從報上得知了炸彈的實際重量:200千克,核心爆炸物只有幾千克。
他顯得煩躁不已,對自己的估計錯在何處感到非常納悶。他對哈特克說:「他們是怎麼做到的?如果我們這些曾經干過同樣工作的教授們連他們(理論上)是怎麼做到的都搞不懂,我感到很丟臉。」德國人討論了多種可能性,但一直到14號,事情才起了決定性的轉變。
到了8 月14號,海森堡終於意識到了正確的計算方法(也不是全部的),他在別的科學家面前進行了一次講授,並且大體上得到了相對正確的結果。他的結論是6.2厘米半徑—16千克!而在他授課時,別的科學家對此表現出一無所知,他們的提問往往幼稚可笑。德國人為他們的驕傲自大付出了最終的代價。
現在回想起來,還是很後怕,幸好是海森堡算錯了,而且周圍的德國人比較自大。萬一那時候他糾正了錯誤,納粹德國製成了原子彈,那麼估計倫敦就消失了,二戰的歷史肯定要重寫!
『伍』 世界二戰期間量子力學的奠基人之一海森堡帶頭的德國科學家們為什麼沒製造成原子彈
主要是海森堡團隊計算錯誤,他認為至少需要幾噸的鈾235才能造出原子彈,但其實,只要幾十千克就足夠了。而且由於他認為需要很多鈾,無意間誇大了製造難度,反而導致德國在這方面減少投入。
『陸』 德國物理學家海森堡的老師是誰
德國物理學家海森堡的老師是波爾
海森堡的老師就是大名鼎鼎的科學家波爾,波爾是丹麥物理學家也是哥本哈根大學的榮譽博士、榮譽碩士,波爾也曾經在1922年的時候獲得諾貝爾物理學獎,之所以說海森堡的老師是波爾,是因為海森堡24歲的時候曾經到丹麥哥本哈根大學求學,他的碩士研究生導師就是波爾,所以波爾就是海森堡當之無愧的老師。