二战日本秘密研制原子弹失败始末

众所周知,二战美国与德国进行长达数年的原子弹研发竞赛,并最终赢得胜利。但鲜为人知的是,日本也研制了原子弹;但受困于国力,起步太晚,又缺乏总体规划等原因,最后只停留在理论上;并最终自食恶果。

作者:江峡;美国北亚利桑那大学国际教育中心学生学术事务专家

原子弹轰炸广岛后的惨状

二战末期 ,为迫使日本尽快投降,美国在1945 年8 月 6 日与 9 日对日本的广岛与长崎两个城市实施原子轰炸 ,将这两个城市瞬间化为废墟 。战后 ,日本右翼势力以日本是世界上唯一遭受原子弹轰炸的国家为由,将自己定为战争受害国家,回避或淡化自己的战争罪行。而事实上,日本军队在二战期间也一直在秘密研制原子弹。如果日本军队的原子弹研制计划成功,会像其在二战中残忍使用生化武器那样,毫不犹豫地对其敌人使用这种大规模杀伤武器。幸运的是,日本军队研制原子弹的图谋并未成功,否则 ,世界历史将会改写。日本军队在二战期间秘密研制原子弹的计划 ,因日本军方在日本投降后下令销毁所有研制原子弹的技术文件,以掩盖其发展大规模杀伤武器的图谋,减轻侵略战争的罪责 ,却甚少为人所知。本文力图利用现有的资料与研究成果,对二战期间日本军队秘密研制原子弹计划的始末及其失败的原因 ,作一初步探讨评述。

日本物理学先驱—长冈半太郎

一、 日本战前核物理科学的进展

日本自明治维新后 ,采取脱亚人欧政策 ,竭力按照欧洲模式推动国家的现代化。日本在科学技术方面,是不遗余力地向欧洲学习。19世纪末20世纪初 ,许多日本物理学者与科学家纷纷前往欧洲国家留学访问,学习欧洲先进的科学技术 ,其中著名的有被称为日本物理学先驱的长冈半太郎。长冈半太郎1893年前往欧洲的柏林大学,慕尼黑大学与维也纳大学等世界顶尖大学学习访问并师从维也纳大学著名的物理学家路德维希.玻尔兹曼。1904 年,在对原子结构多年研究之后 ,长冈半太郎在世界上首次提出原子行星模型概念 。20 年代曾给高年级学生讲授‘量子与相对 ’以及原子理论等方面的课程。长冈半太郎培养了不少优秀的物理学家,他们当中有些人成为二战时期日本秘密研制核武器的骨干人物。其中最著名的是被称为近代日本物理之父的仁科芳雄 。仁科芳雄后来成为日本在二战中秘密研制核武器项目的主持人,并在广岛遭受原子弹轰炸后受命以日本政府调查团身份前往调查评估,证实广岛遭受了美国的原子弹轰炸 。

二战日本核武器研究负责人—仁科芳雄

30年代初期 ,美国与一些欧洲国家在核物理与宇宙射线研究方面有许多重大发现与进展。1930 年,美国加州伯克利大学劳伦斯实验室发明建造了世界上首台回旋加速器。1932年,英国剑桥大学制造出世界上第一台原子击破器,欧美科学家对原子核与基本粒子性质的研究开始出现突破 。为了在核物理研究领域追赶欧美,仁科芳雄于1935年在东京物理化学研究所建立核物理实验室 ,加强对核物理与宇宙射线的研究 ,并开始研制回旋加速器。仁科芳雄的东京物化所核实验室很快汇聚起一批从欧美国家顶尖大学学成回国的日本年轻物理学者,他们包括荒胜文策、嵯峨根良吉 、汤川秀树 、彦坂忠义 、菊池正士等。这些年轻学者回国后主要集中在东京帝国大学 、京都帝国大学 、东北帝国大学与大阪帝国大学的物理学部工作,并以仁科芳雄的东京物化所核实验室为平台,开展核物理研究。嵯峨根良吉曾在加州伯克利大学劳伦斯实验室学习研究 ,熟悉了解回旋加速器 。他回国后加人仁科芳雄研究团队,参与研制回旋加速器 。

1936 年,仁科芳雄研究团队研制出日本的首台回旋加速器,并成功操作运转。同时,曾在几个欧洲顶尖大学学习研究的荒胜文策在返回日本之前,曾在日据时期的“台北帝国大学”任教。他根据英国剑桥大学研制的世界上首台撞击粒子的考克饶夫一瓦尔顿型粒子加速器的信息,在日据时期的 “台北帝国大学”研制出亚洲首台考克饶夫一瓦尔顿型粒子加速器。返回日本后,他在京都帝国大学研制出日本自己的考克饶夫.瓦尔顿型粒子加速器,并通过撞击粒子使其加速到约50 万电子伏特的能量。从德国留学回国在大阪帝国大学任教的菊池正士领导自己的研究团队,几乎在相同的时间研制出日本的第二台考克饶夫一瓦尔顿型直流高压加速器,进行核物理方面的实验。日本核物理科学家争分夺秒地追赶欧美国家核物理科学家的步伐 ,不断加强对原子核与核裂变方面的研究 ,进展相当迅速 。到30年代末期 ,日本核科学家在核物理方面的探索研究已不亚于欧洲的德、英 、法与苏等国。

美国著名历史学家约翰.道尔在谈到战前日本核物理研究状况时指出:‘‘在 1938年发现核裂变之前,日本已在核物理研究领域取得巨大进展。日本有好几位领军的科学家具有国际级地位。” 麻省理工学院科技史教授查理斯.维纳宣称,日本当时是世界上除美国之外 ,第二个能够生产与成功运作回旋加速器的国家。美国记者德波拉.夏珀利认为,仁科芳雄与嵯峨根良吉及其他几位日本学者,显然是世界级的物理学家”。她宣称:“在整个30年代,日本在物理科学领域的发展与欧洲物理理论的发展是完全同步的——而与美国的实验技术也是同步的。” 日本著名物理学家,1949年诺贝尔物理学奖得主汤川秀树后来指出:“在30年代末期,日本在核物理实验设施方面是除美国之外,比西方任何国家都还要好”。日本战前在核物理领域的研究进展,为其在二战中秘密研制核武器 ,提供了人力资源与核物理理论方面的基础 。

二战德国核武器负责人,量子力学创始人—海森堡

二 、日本军队决定秘密研制原子弹

1938 年 12 月,德国科学家奥托 ·哈恩与弗里茨斯特拉斯曼首次发现 ,在铀原子中可产生原子核裂变。他们的发现在 1939 年被其他科学家确认。包括德国、 英国、法国、美国在内的西方发达国家以及日本与苏联的物理学家们很快就认识到了这一发现的潜在军事意义。因为原子裂变可能产生的连锁反应,会释放出巨大能量 ,既可以发展核能 ,也可能发展出威力巨大的核子武器。这时 ,因躲避德意法西斯对犹太人迫害而逃亡到美国的德国科学家爱因斯坦与意大利科学家费米 (费米本人不是犹太人,但他妻子是犹太人 )得知这一消息后,立即意识到这一新发现将被用来进行军事应用的可能性。他们担心纳粹德国会根据新发现的原子核裂变 的成果来研制原子弹 , 建议美国政府抢在德国之前研发出核武器 。事实上 ,德国科学家在发现原子核裂变的现象后 ,就立即开始研究探讨核裂变的潜在军事意义。德国军备部门并在1939年制定了“U计划”,开始秘密研制核武器 ,由德国著名的核科学家海森堡负责研制项目。由于德国的核研究起步最早 ,科技力量强大 ,使其一度占据了核军备竞赛的领跑地位。

1939 年 9 月 1 日,德国人侵波兰,英法对德宣战,第二次世界大战爆发。德军以闪电战横扫欧洲,欧洲局势危矣。美国政府为了抢在纳粹德国之前造出原子弹 ,根据正在普林斯顿大学任教的爱因斯坦与正在哥伦比亚大学任教的费米等人的提议 ,在当年9月成立铀咨询委员会 ,开始讨论研制原子弹的计划 。已将美国作为潜在敌人的日本军方一直在关注美国的一举一动 。1940 年春 ,日本陆军航空兵航空技术研究所所长安田武雄将军怀疑美国已经在秘密研制原子弹 。安田武雄找来他的部下 ,从东京帝国大学物理专业毕业的铃木辰三郎中佐,命令他马上采取行动,探寻日本研制原子弹的可能性,一有结果即向他汇报。铃木辰三郎当即向他当年在东京帝国大学的老师嵯峨根良吉教授请教 。嵯峨根良吉当时正在仁科芳雄的核子研究团队,参与研制回旋加速器。嵯峨根良吉告诉铃木辰三郎,原子弹是能够制造的,西方国家的科学家可能正在研制原子弹。他相信他曾学习研究过的美国加州伯克利大学劳伦斯实验室也许正在研制它。

在经过长达半年的咨询与研究后 ,铃木辰三郎于当年10月向安田武雄将军提出报告,说明原子弹是可以造出来的而且应该造出来 ,原子弹将决定战争结果,日本必须抓紧时间采取行动。安田武雄将报告复印数份,提交有关部门参考。日本陆军大臣东条英机见到这个书面报告后 ,指示让专家们继续研究这个问题 。

1941年5 月,东条英机正式批准日本陆军航空兵科技署的 ‘制造铀弹报告” ,指派仁科芳雄带领东京物化所的研究人员开始进行原子弹的研制。东条英机指示陆军航空兵司令部总务课长华岛,凡是计划所需的资金、材料、人力都要优先拨放。当年7 月 ,日本陆军开始给东京物化所下拨研制经费,日本的原子弹研制计划正式启动 。仁科芳雄知道 ,如果日本要造出原子弹或发展使用原子能 ,将需要大量的铀原料 。因为能产生核裂变铀同位素235需要从大量的天然铀 中提炼出来。他最担心的是 日本没有铀资源。仁科芳雄向陆军方面要求说 :‘我们有人员,但主要困难是铀,希望军方帮助我们搞到铀 。”从1942年夏季起 ,日本陆军开始在日本列岛和日本占领的朝鲜半岛各个著名的矿产地以及非洲寻找铀矿,并带回了各种矿石标本,但都不含铀或铀含量不高,而仁科芳雄的核研究室迫切需要氧化铀用来实验 。由于多种条件的制约,仁科芳雄的原子弹研究最初一直处于实验室的理论研究阶段 。

在日本陆军尝试研制原子弹时 ,一直在与陆军竞争权力与影响力的日本海军也开始对发展原子能与研制原子弹产生兴趣 。1942年夏季的中途岛之战,使日本海军主力遭受摧毁,太平洋战争形势从此扭转。日本开始由战略南进转变成战略防御。为了抗拒美军,增加胜算,日本海军开始将赌注押在威力巨大的原子弹上,于是研制原子弹提上日程 。

生产原子弹最主要原料—铀

1942 年7 月8 日,在中途岛遭遇惨败一个月之后 ,日本海军技术研究所在东京海军军官俱乐部主持召开核物理应用研究委员会成员首次会议,讨论原子弹研制问题。这次会议虽未产生任何结果 ,但会后日本海军技术研究所开始向核物理应用研究委员会提供研制经费。核物理应用研究委员会估计制造一颗原子弹需要几百吨铀矿石, 分离出铀235大约要消耗日本全年发电量的 1/10 和全国铜产量的一半 。最后 ,核物理应用研究委员会得出的结论是制造原子弹在理论上可行 ,但根据日本现实的工业力量与资源,至少需要10年左右时间。由于造出原子弹的日子遥遥无期 ,日本海军一时对核物理应用研究委员会失去信心与耐心。在确信核物理应用研究委员会在短期内不能取得任何成果后,日本海军在1943年3月6日的会上宣布解散了这个委员会。

核物理应用研究委员会虽然被解散了,但日本海军并没有放弃研制原子弹的企图。日本海军舰队司令部开始出面联系京都帝国大学的荒胜文策教授,希望他领军的帝国大学核物理研究团队参加研究原子弹。海军的这个计划项目以‘原子裂变”的英文单词 ‘’f i ssion’’ 的首字母 ‘(F ’命名,称为 “F 计划”。“F 计划”被指定为海军 “正式”的原子弹研制计划 ,并首期提供60万日元作为研制经费。荒胜文策知道仁科的东京物化所核实验室在使用热扩散法提炼分离铀同位素。他接受 ‘‘F 计划” 后 ,决定采用离心分离法来提炼分离铀同位素。荒胜文策的团队企图设计超级离心分离机将较重 的铀238离心至外壁 ,以提炼分离出能造原子弹的铀235。但困扰荒胜文策的最大问题是,日本海军无法提供他急需的铀来提炼分离铀同位素 。一直到战争末期,‘‘F 计划”都得不到足够的铀来提炼分离武器级的铀一235,而且所期待的超级离心机一直处于设计状况 。

1943年 ,由于在太平洋战争中节节失利,日本军方为了挽救败局,更将获胜的希望寄托在原子弹上。仁科芳雄的研究团队已于当年完成了研制原子弹的可行性理论研究 ,即日本是能够搞出原子弹的,而且根据计算统计,一枚一公斤的纯铀一235 爆炸装置的能量相当于 18,000吨的炸药 。已担任首相的东条英机得知这个消息后 ,命令加紧造出原子弹。川岛虎之辅立即向已升任日本陆军航空兵司令部参谋长的安田武雄中将传达了东条英机的指令,并直接到东京物化所见仁科芳雄 ,下达了东条英机研制原子弹的命令 。日本陆军航空司令部当即决定将东京物化所的49号楼,专门拨给仁科作原子弹研究之用,并将这个高度机密的原子弹研制计划以仁科芳雄罗马字母的第一个音节“Ni”命名 ,称为 “仁计划”。日本陆军要求 “仁计划”在两年内造出原子弹。但日本研制原子弹所面临的最现实与紧迫的问题仍是缺乏实验与提炼铀一235所急需的大量铀原料。日本军方在日本,以及日本军事占领的朝鲜,中国东北与缅甸等地遍寻铀矿而不得后,决定向自己的轴心国盟友——德国寻求帮助。日本军方在与德国政府多次要求协商后 ,德国同意给日本一吨铀矿石 ,由日本以黄金来支付。

1943 年年末,日本派出两艘潜艇到德国取运铀矿石。在德国基尔取货后经南冰岛海岸从大西洋返回日本。由于美军已破译日军密码 ,两艘潜艇有一艘在途中被美军击沉 ,一艘受伤后逃逸 。日本陆军第8军技术部门曾参与 “仁计划” 的山本阳一后来承认,日本在1944年的确接受到来自德国的 500 公斤铀原料。1945 年春,应日本军方要求 ,德国派出U一234潜艇运送560公斤铀原料到日本。U一234潜艇在经由大西洋前往日本的途中得知德国已宣布投降,该艇艇长决定向美国投降 。跟随U一234潜艇运送铀原料的两名日本军官不愿投降而选择自杀身亡。美军在这艘潜艇上查获用金属容器密封的560公斤准备运往日本用于研制原子弹的铀氧化物 。这些铀氧化物中含3.5千克的铀235,是制造一颗原子弹所需核材料数量的1/5 。这些铀原料立即被秘密运送给负责曼哈顿计划的军方,最后 ,被秘密押运到位于田纳西州橡树岭的原子弹生产基地。

著名的李梅火攻

三、 日本军队原子弹计划的失败及其原因

1944年,日本军队面对美军的战略轰炸与对日本列岛的跳岛进攻,感受到前所未有的压力与威胁 ,要求尽快研制出原子弹的愿望更加迫切。日本陆军航空兵司令部曾在当年夏为 ‘(仁计划”拨30,488万日元 。为了加快研制原子弹,又在12 月 6 日为 ‘仁计划”紧急拨款100万日元。据日本军第 8军科技部的三本阳一回忆,日本军队已决定:只要原子弹一造出来 ,就用来轰炸塞班岛。若有可能,还要炸美国本土 ,以阻挡美国进攻日本 。

1945年春 ,日本陆军与海军的原子弹研制计划仍进展缓慢。美军却加强了对日本列岛的战略大轰炸 ,并计划军事占领日本。4 月 13 日,160架B29战略轰炸机用燃烧弹轰炸了东京市中心,东京被烧成一片火海。东京物化所 19 号楼的核实验室与重要仪器设备都在美军大轰炸中被毁 ,仁科芳雄多年苦心经营的一切都付诸东流。东京的“仁计划”被迫中断后,日本陆军继续以预备在大阪帝国大学的核研究实验室,进行原子弹的研制。而此时,京都帝国大学荒胜文策领导的 “F计划” 团队 ,仍在为超级离心机的设计而绞尽脑汁地工作。显然,这部超级离心机在战争结束之前也没有造出来 。

1945年夏 ,当日本陆军与海军的原子弹研制计划停滞不前, 而且日本全国在忙于准备抵抗美军登陆的本土防御决战之际 , 美国曼哈顿工程的原子弹研制计划取得巨大成功 。7 月 16 日,人类历史上首颗具有大规模杀伤力的原子弹在新墨西哥州的沙漠中成功爆炸,巨大的蘑菇云翻腾到天际 。8 月 6 日,在美国原子弹试爆成功后不到一个月 ,一架 B29 战略轰炸机将一枚被称为“小男孩”的原子弹投扔在广岛上空。随着惊天动地的一道闪光与轰响, 广岛在一霎间被夷为废墟 。广岛被炸后 ,仁科芳雄受命马上带人到实地检测。

他在检测后给军方的报告中说 :“我所目睹的一切难以言状。成千上万的人死了,尸横遍野。” “广岛被彻底摧毁了。我很遗憾地向你们报告……所谓的新型炸弹实际上正是一枚原子弹。”此时 ,不甘心失败的日本军方仍要作垂死挣扎 ,丧心病狂地问仁科芳雄 “日本是否能在6个月内造出一枚原子弹”。日本军方认为美国可能只有一颗原子弹,决定不惜任何代价坚持 6个月。只要日本能在这期间研制出原子弹,就可以用来对付美军。日本军方这时不仅没有考虑投降,反而企图将所有的日本科学家集中起来 ,送到长野县的山洞里去 ,在那里加紧研制原子弹 “ 。8 月9 日,美军在日本的长崎投下第二颗原子弹。仁科芳雄又受命前往实地检测 。他检测的结果发现,这是一颗以钚为原料的原子弹 , 其威力比投在广岛的以铀为原料的原子弹更强大 。而这种技术是日本科学家所没有想到的。仁科芳雄意识到,日本不能再战了。

日本天皇裕仁宣布投降

8 月 15 日,日本天皇裕仁宣布日本投降。美军占领日本后,从参与曼哈顿工程的核专家中抽调人员,到日本调查日本在战争期间秘密研制计划的情况,并逐个询问参与该计划的人。为了彻底断绝日本的核武器研究计划与核大国梦魇,美军参谋长联席会议在1945年10 月30日命令 ,将日本所有‘‘关于原子能及相关课题 ’ 的设施与设备予以没收,“一切有关原子能的研究将不容许在日本进行” 。美国占领当局并在11月22日根据命令,摧毁了在几个核研究实验室发现的日本仅存的5个可以用来从普通铀矿中分离可裂变物质的回旋加速器。日本的核武器研究计划彻底破灭了。

综上所述,二战时期 ,在美国秘密进行曼哈顿工程时,日本军队也在秘密研制原子弹。日本与美国之间的核军备竞赛 , 以美国抢先造出原子弹并用来轰炸日本而告终。而日本军队的原子弹计划因诸多原因而失败。日本军队的秘密原子弹研究计划必然失败的原因是多方面的。

1.日本的原子弹计划是由日本军队发起主导,没有全盘规划,没有协调合作不像美国的曼哈顿计划 ,日本的原子弹计划起步晚 ,没有全盘规划 ,缺乏统一集中 ,没有协调合作 。日本陆军与海军各自为战,相互竞争。日本陆军有自己的 “仁计划” , 海军有自己的 “F 计划”。有西方学者认为 , 日本的原子弹发展计划 , “不是一个优先发展的计划”。“日本军队与民间的科学家,对核研究没有紧迫感。虽然日本军队想要探索核能的潜在性 ,但其研究直到战争最后阶段才真正提上优先议事日程。军方控制的实验室研究人员不足,研究设备不精,不能进行认真 的核武器研究“。据估计 ,参与‘仁计划”与“F计划”的日本科学家(包括物理学家,化学家以及电子工程师等)约 50 人 。另外 ,还有军方代表与一些企业界人士 。而美国的曼哈顿工程参与人员多达150 ,000余人,包括英国与加拿大的科研人员。

而且所有人员统归格罗夫将军负责领导。在研制经费上,日本陆军先后拨给“仁计划”200多万日元, ‘‘F计划”总共收到海军给的60 万日元的研制经费。二战期间 ,日本军队的原子弹经费只有260多万日元。这跟美国曼哈顿工程所投入的20亿美元相比,是天壤之别。美国在战时所拥有的强大工业力量 ,充沛的发电量以及丰富的铀资源,更是日本不能相比的。

美国为了抢在纳粹德国之前造出原子弹 ,充分调动了一切可以调动的力量与资源。这不仅充分反映了日美之间对原子弹发展计划的重视程度与管理水平,还反映了二战时期日本与美国在经济实力与资源上的巨大差距。日本军队原子弹计划的失败是必然的。

2.日本军队虽然利用在大学任教及从事研究的科学家参与研制原子弹计划,但基本不相信这些民间的科学家与研究人员。因为这些科学家中的大多数人都在西方国家学习生活过,某些人甚至有激进的左派思想倾向 ,反对天皇制与日本在亚洲的战争。有研究日本二战时期原子弹发展计划的西方学者指出:“日本的科学家在被组织起来为战争服务上是很糟糕的。日本许多最优秀的研究人员曾在美国接受教育,日本的最高指挥官担心,这会影响他们对日本的忠诚。因此,没有让这些人承担高度责任。” 仁科芳雄在日本投降后接受美国占领当局关于日本战时核研究计划询问时就曾表示, 他只得到政府 “很少的支持” 。

除了日本军队对参与原子弹研制计划的民间科学家的不信任之外,被指派参与这个计划的科学家们实际上大多对研制原子弹不热心。仁科芳雄从一开始都不赞成日本对美国开战,认为这是愚蠢的,日本不可能打败美国。美国著名历史学者,日本问题研究专家约翰 ·道尔认为 仁科芳雄被军方命令参与负责‘‘仁计划”后,事实上并没有认真投入到研制原子弹计划中去,也没有安排最优秀的研究人员参与原子弹的研制。负责 “F 计划”的京都帝国大学物理教授荒胜文策同意参与该计划,一方面是为了能在战争期间继续从事核物理的实验与研究,一方面是为了保全日本年轻物理学者的生命 ,让他们免于被征兵去前线作战。约翰·道尔指出,日本当时最优秀的科学家对研制具有大规模杀伤力的原子弹并不感兴趣。他们更感兴趣的是比较纯粹的核物理理论研究与原子能实验。而且,尽管军方不断催着科学家们尽快造出原子弹,但几乎没有一个日本科学家相信,日本有能力与条件在战争期间研制出原子弹。参与原子弹研制计划的这些科学家的消极悲观态度,既反映了日本的失道寡助 ,也预示了日本军队原子弹发展计划的不可能成功。

3.缺乏研制原子弹的铀原料, 是日本军队原子弹发展计划必然失败的重要原因。缺乏铀原料成为日本军队在二战时期实施研制原子弹计划的最大障碍。特别是在战争后期,面对美国及其盟国的严厉封锁禁运与战略轰炸打击,日本军队用尽各种手段在日本军事占领的地方遍寻铀原料而不得。日本因缺乏铀原料,始终无法分离出武器级的浓缩铀,更谈不上设计制造原子弹。这也许就是上苍对魔鬼的掣肘吧!