案例分析：曼哈顿工程

1945年8月6日，美国在日本广岛投下了第一颗原子弹，震惊了日本和全世界，这预示着日本可能会很快投降，第二次世界大战终于要结束了。当天晚上，在英国一个叫“农堂”的乡下小镇，作为英国“客人”的几十个被俘的德国科学家正准备用晚餐。英军监管者利特纳少校先把广岛的消息私下里透漏给了在1938年第一个做出核裂变实验的德国核化学家哈恩（Otto Hahn）。哈恩听到以后，一下子“目瞪口呆”，并开始自责，认为自己的发现导致了原子弹的研制，所以自己应该为成千上万人的死亡负责。利特纳少校不得不劝慰他并让他喝了不少酒才使他平静下来。之后当哈恩到餐厅宣布这一消息时，大家像他一样感到震惊。根据英军的秘密录音，在用餐时哈恩对海森堡和其他德国核科学家说了这么一句话：“如果美国人真的造出了铀弹，你们这些人都成了二流（科学家）了。”（Bernstein，2001）115-116

就这样，对哈恩和几乎所有人来说，原子弹一夜之间成了美国科技超越德国和其他欧洲国家领先世界的标志。而且针对我们这本书的主题而言，原子弹也成了美国成功利用20世纪初的科技革命而实现国防和科技现代化并一跃成为世界超级强国的象征。这种认识有一定的道理，但并不完全，而且不加说明的话还会引起不少的误解。众所周知，1938年底哈恩和化学家斯塔拉斯曼（Fritz Strassmann）在由奥地利籍犹太裔核物理学家迈特纳（Lise Meitner）开启的实验基础上发现了铀核分裂的证据，然后由流亡于瑞典的迈特纳与物理学家弗里施（Otto Robert Frisch）从理论上应用爱因斯坦的E=mc2公式解释了分裂的机制并命名为核裂变，从而奠定了原子弹制造的实验基础。按至今仍然广泛流传的说法，在原子弹制造过程中最关键的一步是1939年爱因斯坦致信小罗斯福（Franklin D.Roosevelt）总统使曼哈顿工程启动。其实这个说法不准确：第一，爱因斯坦给罗斯福写信其实是另一位流亡科学家——匈牙利犹太裔物理学家希拉德（Leo Szilars）的主意，并由后者撰写和负责传递；第二，爱因斯坦的信其实对美国的政策变化影响有限，只是促使一个政府委员会的建立和拨来少量经费用于核裂变研究。对制造原子弹起到决定性作用的是1941年底英国政府递交给美国政府的一个秘密报告，即莫德委员会报告。该报告根据两个流亡到英国的犹太裔核物理学家派尔斯（Rudolph Peierls）和弗里施对原子弹临界质量的研究，得出原子弹只需要比原来估计的少得多的铀235的结论，从而使得其制造的可行性大大提高，所以盟国必须在德国之前造出原子弹。这个报告再加上不久后日本空袭美国珍珠港导致美国加入第二次世界大战，原子弹工程正式加速上马。

值得指出的是，关于爱因斯坦致信罗斯福及其与原子弹研究的联系，以及原子弹本身的象征性意义，在无形中强化了人们对美国科技之所以领先世界主要是因为欧洲流亡科学家的认识。而实际上，如前所述，美国科技在20世纪20年代后期和30年代已经通过自身建设和留学欧洲得到迅速发展。另外，上述联系还导致不少人认为爱因斯坦对原子弹的研制做出了重大贡献，其实爱因斯坦本人因为其自由派政治立场并不受美国军工和安全部门的信任，没有参与原子弹的研制，在整个第二次世界大战中只是为海军做过一些不太重要的计算。

曼哈顿工程一般被认为是美国现代科学最显著的成就，它的整个研制工作是在直属总统的科学研究与发展署（Office of Scientific Research and Development，简称OSRD）的统筹下进行，而科学研究与发展署主任布什（Vannevar Bush）直接向总统报告并成为总统事实上的科学顾问。曼哈顿工程的直接指挥是格罗夫斯（Leslie Groves）将军，但最核心的洛斯阿拉莫斯原子弹总装实验室是由理论物理学家奥本海默担任主任。而且其他各个重要项目的主要负责人都是美国物理学家，例如，在芝加哥负责钚研究的是康普顿（ArthurCompton），而负责铀235分离的是伯克利的劳伦斯。还有遍布全国的大学实验室、科学家以不同方式参与了原子弹的研制。所以在1945年8月6日，美国总统杜鲁门发表美国在日本广岛投下原子弹的声明时，里面特意提到原子弹的研制是“一场实验室之间的战争”，并把原子弹研制的成功归功于“科学头脑”，认为其是“有史以来组织起来的最伟大的科学成就”（Truman，1945）。

美国陆军部长斯蒂姆逊（Henry Stimson）同时发表的声明也突出表彰了科学家，尤其是奥本海默：

这些具体的成就背后所体现的是美国科学的重大贡献。就我国科学家所做出的不懈努力、辉煌成就和对国家利益彻底的奉献，无论给予多么高的奖辞都不过分。在世界上任何其他地方，科学都没有在战时做出这么大的贡献。（洛斯阿拉莫斯）实验室是由奥本海默博士规划、组织和指导的，整个原子弹的研发可以说主要是得益于他的才能以及他所给予他的同事们的感召和领导。（Stimson，1945）

就这样，美国科学家在原子弹投放这个极具戏剧性的事件中得到了强烈曝光，并且在公众、政府、军方等几乎所有人的心中产生了深刻的印象，即原子弹的成功归功于美国科学。然而，这个共识有几个不全面的地方。首先，在原子弹的研制过程中几乎没有产生任何新的科学发现。科学家在工程中确实起到了重要作用，而且在研制过程中确实应用到了核裂变等一些最新的核物理研究进展，但工程师、工业家、军人、军械师同样必不可少（Hoddeson et al.，2004）（Groueff，1967）。即使是在曼哈顿工程的心脏，组装原子弹的洛斯阿拉莫斯实验室，最艰巨、耗费科技人力最多的是内爆机制的完善，其中所应用的科学主要是经典力学。所以，与其说原子弹是美国现代科学的成就，不如说是科学、技术、工程、军事和工业管理协调成功的典范。

而且，尽管科学家确实在原子弹的研制过程中起到了主导作用，但很大程度上他们所从事的是工程技术而不是传统意义上的科学研究。也就是说，科学家们之所以在原子弹工程中扮演了重要角色，一部分原因是他们成功地把自己转型为工程师。举世闻名的理论物理学家费曼（Richard Feynman）战时在洛斯阿拉莫斯实验室里担任一个研制小组组长，他后来回忆起那段时间的工作时坦承：“战争时期所有的科学都停止了，只是在洛斯阿拉莫斯还在干一点点。而那也算不上是科学，主要是工程。”更老资格的物理学家拉比当时是麻省理工雷达实验室副主任，但以奥本海默顾问的身份参与了原子弹研制，他也同意费曼的说法。拉比认为美国是跟英国学的：“他们把核物理学家转变成了无线电工程师，并取得了巨大的成功，我们就效仿了他们。”（王作跃，2011）21

拉比的话还提醒我们注意在第二次世界大战中，美国军事科研包括原子弹研制过程中大量的跨国科技流动因素。前面提到，在原子弹的早期发展中，英国莫德委员会报告抵美是一个转折点。在雷达和抗生素研制方面同样是英国技术转移对美国的发展起到了巨大的推动作用，而这两项技术对赢得第二次世界大战的贡献并不亚于原子弹（Agar，2012）。

尽管爱因斯坦没有参与原子弹的研制，但很多欧洲流亡的科学家，包括费密（Enrico Fermi）、贝特（Hans Bethe）、希拉德等在其中起到了重要作用。在形式上，原子弹是美、英、加拿大三国联合研制的。英国的科学家，包括从德国流亡到英国的科学家如派尔斯和弗里施，从丹麦逃到英国的物理学家玻尔，以及法国抵抗政府领导下的科学家，还有加拿大的科学家都抵达北美直接或间接地参与了原子弹的研制并做出贡献。中国留美的杰出女实验核物理学家吴健雄也参与了曼哈顿工程。1944年，她被哥伦比亚大学聘用，为该工程研制辐射探测器，而且她早先关于氙气放射性的研究也在钚的研究上发挥了作用（江才健，1997）（Wang，2007）。而另一位留美华人科学家钱学森则对美国在第二次世界大战中航空、火箭技术的发展做出了贡献（Chang，1996）。

与此相关的一个历史争论是：为什么以美国为首的盟国在二战中成功造出了原子弹而纳粹德国却没有？这是一个极其复杂的问题，引起许多历史学家、科学家和公众的兴趣，并引出了各种各样的答案。其中最著名的争论是德国物理学家海森堡是否有意延误以致破坏了他所领导的纳粹德国的原子弹计划，而这个问题因2000年英国剧作家弗雷恩（Michael Frayn）所创作的话剧《哥本哈根》而更加引人注目。在这里无意详述整个争论，只是简单地说明，以鲍威尔（Thomas Power）为代表的学者认为海森堡确实有意阻碍德国的原子弹计划，而大多数历史学家和科学家认为，德国科学家们是因为在临界质量计算上的错误而无法——不是不想——造出原子弹（Powers，1993）（Ball，2014）（Dörries，2005）。

与本书更加贴近的问题是上述问题的前半部分，即为什么以美国为首的盟国原子弹计划成功了？有学者指出，从政治上讲，可以说民主与专制的优劣性体现了出来：正是因为美国相对民主与自由的政治环境，所以在专制的纳粹德国迫害犹太裔科学家时，他们选择到美国流亡，并在曼哈顿工程中发挥了重要作用。从文化上讲，德国比较严格的等级观念与相对自由的美国管理体系也有影响：在德国，最早做出铀235临界计算但却是错误的是地位显赫的诺贝尔奖获得者波特（Walther Bothe），所以比他地位低的科学家无人想到或敢于挑战他的结论；而在洛斯阿拉莫斯，在拉比等物理学家的坚持下，奥本海默争取到了实验室的非军事化，从而在实验室里的科学家之间营造出一种自由探讨的氛围，为研制原子弹创造了有利条件。(www.xing528.com)

从科研风格上来讲，很多犹太裔流亡科学家为理论学家，他们的到来增强了美国物理学理论与实践的平衡，从而对曼哈顿工程的成功有重要影响。在前面提到，到了20世纪20年代末，美国的理论物理也开始借助量子力学而迅速发展起来，但仍然没有欧洲强，也没有美国实验物理强。所以，大批流亡的理论物理学家在20世纪30年代中后期的到来不仅直接增强了美国理论物理的实力，而且对年轻一代的美国物理学家的培养产生了重大影响，使得他们能够理论与实践并重。再加上20世纪30年代美国的大萧条经济危机，物理学就业几乎全部局限在大学，竞争极其激烈，以至于只有最有才华及理论与实验并重的年轻物理学家才能坚持下来（Schweber，1992）172-173。这在洛斯阿拉莫斯实验室的理论部人员组成上有所反映：部主任为德国犹太裔流亡物理学家贝特，但他的一名得力干将是二十多岁的杰出物理学家费曼。

从二战末期美国对德国科学家和科技成果的态度也说明跨国科技流动对美国科技发展的重要性。美国和盟国在战争结束时尽管没有将所俘虏的德国核物理学家以强迫的方式带到美国，但是通过各种方式转移了大量的德国航空航天科学家、工程师到美国。这说明两次大战之间，尽管美国有不少学科，比如核物理等，达到了世界先进水平，但在某些领域仍然落后于欧洲，比如航空航天在战前就落后于德国，而在二战期间又因为纳粹德国致力于导弹的研究而拉大了在这方面的差距。欧战后期和战后美国军方实施了一系列措施，包括有名的“回形针行动”，开始大规模向美国进行技术转移，这不仅包括大批的德国科技人员，尤其像冯布朗（Wernher von Braun）那样的航空航天专家，也包括成船的技术和专利资料（Jacobsen，2014）。更加引起争议的是，美国还从日本参与化学和生物武器实验的科技人员手中获得数据和资料（Harris，2002）。

除了科技、工业与军事组织紧密结合，以及跨国科技流动等有利因素之外，曼哈顿工程还得益于小罗斯福总统强调政府干预经济、介入经济开发、注重规划与计划的新政所带来的一系列变化。如美国技术史学家休斯所言，曼哈顿工程不仅可以看作是一个美国科学成功的案例，更可以说是美国技术系统演化的结果，而在这个技术系统里政府扮演了一个积极和主要的角色：

尽管经常有人说曼哈顿工程是史无前例的，但在很多方面，如在发明和开发原子弹的过程中，科学家、工程师和管理者所发展出的关系，是与他们在通用电气、美国电话电报和杜邦这些创新型公司里所发展出的关系相类似。在发明和开发阶段过后，曼哈顿工程就变成了一个中心控制和协调的生产系统。主要的区别是军方扮演了系统缔造者的角色，政府为工程提供资助。

曼哈顿工程不仅得益于新政所加强的政府主导技术系统的建造，而且还得益于新政在这方面的一个主要成就：以水力发电为核心的一个区域综合治理系统——田纳西河谷管理局（Tennessee Valley Authority，简称TVA）。田纳西河谷管理局为曼哈顿工程及其战后的继任者——原子能委员会，提供了政府建造、管理大技术系统的经验，还提供了在田纳西州橡树岭的铀分离工厂所需要的巨大电力供应（Hughes，2004）。

既然曼哈顿工程是一个以科技工业结合为基础、军方和政府为组织者、得益于跨国科技流动的技术系统，为什么在公众的印象里它几乎只是美国科学和科学家的功劳呢？这有几个方面的原因。一方面是核物理学和核物理学家确实在原子弹的研制过程中，至少在核工程技术方面，起到了重要作用，而此前尽管科学与科学家也对电气化等新兴技术有贡献，但从来没有像对原子弹这样起到中心作用，而且也没有原子弹的故事这样具有戏剧性。那么为什么技术和工程师没有分享到更多的荣誉呢？按照科学史学家福曼（Paul Forman）的研究，一部分原因是，长期以来，至少从19世纪到1980年左右，从美国和西方文化上来讲，科学一直被赋予比技术更高、更优越的地位，所以当人们看到科学与技术的共同成就，甚至主要是技术的成就时，习惯用语是科学而不是技术，所以对原子弹的研究更愿意把功劳归于科学。而1980年后，福曼认为科学与技术的地位在公众心目中的地位发生了逆转，技术比科学更高、更优先。这个现象被他认为是现代与后现代的分界点（Forman，2007）37（姚大志，2012）296-302。把这项成就归功于美国，一方面是因为美国在这个工程中确实占了主导地位，另一方面是因为在战争时期更容易激发民族主义情绪，而美国政府和美国民众在这一点上也不例外。英国学者法米罗（Graham Farmelo）的研究认为，在曼哈顿工程上罗斯福本来是要让英国与美国处于更加平等的地位，但因为丘吉尔的迟疑而使得英国丧失了这个机会（Farmelo，2013）。

总而言之，美国在19世纪末工业化革命之后，科学和教育的机构建设得到重视，得到这个时期所涌现出来的、极具财力的慈善基金会的支持、资助和方向性引导，为美国的科学发展走向成熟奠定了良好的基础。国内已经可以培养出优秀人才，再加上20世纪初这些基金会所资助的赴欧留学回国人才都有很大的成就，以至于到了20世纪20年代后期和30年代初期，美国在不少领域已经开始领先世界，比如天文学、遗传学、核物理、量子化学等。到了20世纪30年代中期，大规模的犹太裔科学家从纳粹德国逃难到美国来，获得优良的环境继续他们的科学研究，并在多方面与美国本土的科学传统、科技人才形成互补效应。如果说两次世界大战之间美国的基础建设、人才培养，再加上欧洲流亡科学家，使得美国成为世界上的科学强国之一，那么，随后而来的第二次世界大战和早期冷战使得美国成为世界上的超级科学强国。也就是说，曼哈顿工程不仅是美国科学的成就，而且促生了以科技、工业、军事组织结合为特征，以国际科技交流为基础的大科学革命，深刻地影响了第二次世界大战后和冷战时期美国国内和国际的科技及国家的现代化进程，导致国际科学美国化和美国科学国际化。

【注释】

[1]王作跃访谈唐有祺，2000年11月9日，美国加州克莱蒙市（Claremont）。

[2]另见《莱纳斯·鲍林和DNA竞赛》，website at http：//scarc.library.oregonstate.edu/coll/pauling/dna/index.html，2015年4月阅读。