首次原子弹爆炸的影像——1945年一项名为“三位一体”的试验——是无声的。它们的宁静是不自然的，令人毛骨悚然。但在那种寂静中，你无法 在YouTube上 听到，很容易想象爆炸闪光后、紧随其后的蘑菇云膨胀和升腾时，应该充斥你耳朵的声音。烟云很快就像一场自我维持的风暴，边缘 turbulent，炽烈，仿佛吸取大地以获取能量。
制造这枚炸弹的科学家们从远处观看了“三位一体”试验，他们戴着焊工护目镜，脸上涂抹着防晒霜。作为曼哈顿计划的一部分，他们仅用了几个月的时间，就在新墨西哥州山区一个秘密基地——一个名为洛斯阿拉莫斯的地方——开发并建造了所谓的“装置”。洛斯阿拉莫斯今年 4月 迎来成立79周年，当时加州大学签署了一份运营该实验室的合同。
现代洛斯阿拉莫斯国家实验室曾是一个封闭城市的一部分。如今，主大门的复制品是一个公共卫生间和热门的自拍点。然而，这座城市和实验室都以其最初的宗旨为荣：弄清楚如何制造致命装置——然后立即完成它。
因此，当“三位一体”试验75周年纪念在2020年到来时，洛斯阿拉莫斯当然计划了纪念活动。
鉴于我们对2020年的了解，典型的纪念活动并没有如期举行。但一位名叫马克·查德威克的物理学家提出了一个略微非传统的纪念想法，这个想法恰好适合疫情：他提议举办虚拟讲座，然后发表学术论文，通过现代工具和计算机的视角重新审视“三位一体”试验的科学，从而既保存了这次试验的知识，又从中挖掘出更多信息，并了解其后果。更好地理解“三位一体”和其他过去的武器试验，有助于科学家们收集当前核武库状况的信息。
这46篇论文——内容涵盖亚原子粒子行为、钚的演变、炸弹的当量、癌症风险等——最初发表在洛斯阿拉莫斯内部的《武器评论快报》上，这是一种分类的内部刊物。在同行评审和安全审查后，23篇论文最终组成了《 核技术 》期刊的特刊，专门用于重新审视“三位一体”试验。
查德威克讲座-论文项目所侧重的科学内容吸引了诸如无机化学家苏珊·汉森这样的实验室研究人员。“历史学家已经写了很多关于曼哈顿计划的历史，”她说。但科学家写的历史却不多。
洛斯阿拉莫斯国家实验室历史学家艾伦·卡尔听了很多关于将近77年前的那次实验性爆炸的笑话和见解。但他最喜欢的是物理学家维克多·魏斯科普夫的话，因为——就像武器的辐射一样——它揭示了一个光谱。“我们最初的感觉是欣喜若狂，”魏斯科普夫说。“然后我们意识到我们累了，然后我们担心了。”
“装置”成功了（欣喜若狂 :)）；科学家们为之付出了艰辛的努力（疲惫 (-,-)）；他们能感觉到它可能如何改变未来的冲突（担忧 (✖╭╮✖)）。
毕竟，“三位一体”试验导致了对日本毁灭性的打击，并开启了原子时代、冷战、数千次核试验、最终取代这些试验的超级计算机模拟和实验，以及目前在很大程度上依赖于谁拥有核武器和谁没有的国际秩序。如果说知识就是力量，那么关于此类力量的知识可能更具爆炸性。
查德威克是洛斯阿拉莫斯武器物理学的首席科学家和首席运营官，他长期为同事举办研讨会。但那与“三位一体”试验周年纪念差不多同时遇到了问题：典型的讲座包含机密信息，你无法在疫情期间穿着居家裤子 通过Zoom 进行（除非你喜欢被捕）。所以，查德威克想，为什么不一次解决两个问题呢？他可以请同事们研究现代科学能为“三位一体”试验近一个世纪前已解密的方面带来哪些光芒。他们可以讲座，然后（经过一番传统的“软磨硬泡”）写下他们的研究成果——这是一个额外的努力，许多人同意了，有些仅仅是因为他们无法在厨房餐桌旁进行他们通常的机密工作，但需要填补在家工作的时间。
查德威克并非虚伪，他自己也写了一篇，重点关注他的前人是如何（以及多好地）进行临界质量相关计算的：计算出他们需要多少核材料才能引发可武器化的链式反应。由于曼哈顿计划的科学家们只有少量的铀和钚，这个问题尤其难以解决。“国家正在疯狂地生产足够的材料来制造炸弹，”查德威克说。查德威克发现，经过一两年的工作，科学家们能够将他们的计算结果与我们今天认为正确的计算结果的误差控制在10%以内——他能够将他们最初的分析添加到名为“实验核反应数据”的现代数据库中。
无机化学家汉森同意对“三位一体”试验的放射化学进行回溯研究，详细介绍科学家们是如何首次开发并随后使用放射化学方法来计算“装置”的“效率”的——即它产生原子爆炸的能力有多强，以及爆炸有多大。该装置的实际产量一直不确定。
最初的放射化学团队需要收集“三位一体”试验留下的弹坑中的材料样本。从中，他们可以弄清楚有多少钚发生了裂变，以及有多少裂变产物。 “你不能直接走进去用手捡起来，”汉森说。至少，如果你想保住你的手，或者你的命。
相反，研究人员用铅衬里了两个罐子。其中一个罐子下面有一个活板门，直接开进弹坑，并从中心吸取样本。进入这辆装甲车内的勇敢的、穿着空气过滤服的探险者是第一批看到“三聚体”（trinitite）的人——这是原子爆炸的炙热高温与沙漠沙子相遇时形成的玻璃状物质。在第二个铅罐上，科学家们安装了火箭，火箭头装有铲子，尾部连接着电缆。在火箭飞过弹坑后，工人可以将它们像钓鱼饵一样收回罐子里。
这些样本，以及它们的钚与裂变产物的比例，使科学家们计算出“装置”的当量为18千吨——相当于18000吨TNT。后来，这个数字被上调至21千吨。
作为周年纪念项目的一部分，汉森和同事们通过溶解13个三聚体原始样本，重新计算了当量。新的方法——结合了无机分离化学和超精确质谱法等细致技术——可以分离出感兴趣的元素，然后更精确地测量其中的同位素。对这些比例进行计算机辅助分析后得出了一个新的量化值：24.8千吨。
换句话说，“三位一体”试验随着时间的推移变得更加强大了。
撰写这些论文的大部分工作离不开一个名为国家安全研究中心（National Security Research Center）的奇特地方。“想象一下《夺宝奇兵》，”查德威克说。这是一个洛斯阿拉莫斯档案的图书馆，其中许多档案不对公众开放，涉及实验室的历史——这在很多方面也是核武器本身的历史。这个图书馆，是各种图书馆中规模较大的之一，收藏了约20000份关于曼哈顿计划洛斯阿拉莫斯分支（称为Y项目）的文件。它们以碳和，当有人花时间扫描它们时，以硅格式存在。
即使是实验室历史学家卡尔，也没有全部研究过。事实上，他关于“三位一体”周年纪念的工作——在一篇题为“黎明前三十分钟”的论文——让他接触到了一盒他从未见过的银行家盒子里的记录。实地笔记本包含了关于“三位一体”试验潜在健康危害的原始信息：文件中用铅笔潦草记录着工作人员在爆炸地点附近区域进行盖革计数测量时读取的辐射数值。“当我翻阅记录时，我心想，‘哇，这些东西都来自‘三位一体’试验产生的放射性尘埃，’”卡尔说。
历史字面意义上地在他身上“冲刷”或“压缩”。也许，他想，他应该找个人对这些文件进行盖革计数，然后再开始仔细研究它们。
“关于这个一直存在争论：核武器是我们的诅咒，还是我们的救星？很多东西是无法知晓的。”
艾伦·卡尔，洛斯阿拉莫斯国家实验室历史学家
这大多是开玩笑。那些特定的历史现在其实并没有危险，时间已经使其足够惰性。但科学家们 只能估算 “三位一体”这样的武器试验对人们健康和环境的影响，部分原因在于现有数据的有限性。
毕竟，那次最早试验的辐射至今仍在存在——不仅存在于存档的文件中，也存在于离试验地点近的地球部分。在“三位一体”试验现场，你在一个小时内会受到半“毫伦”的辐射，如果你在那里一年什么都不做，这将是所有自然和人造辐射源 平均剂量的 大约七倍。这种持续存在，实际上是第一次和后续“装置”的目的之一。辐射不会消失。
美国军械库中的核武器也不会消失。这就是为什么在洛斯阿拉莫斯这样的地方，回顾过去不仅仅是为了重温（在道德上复杂）的辉煌岁月：它更是为了评估现在和预示未来。
“三位一体”试验后，国家实验室定期进行地面和地下核试验，收集关于武器是否有效以及如何有效的数据。“这些是我们现在做不了的事情了，”卡尔说，因为美国已经签署（但未批准）《全面禁止核试验条约》。
如果不能随意引爆几件核武器来看看它们是否按照预期那样引爆，并且在不应该引爆时不会引爆，那么就很难判断我们现有的核武库是否如内部人士常说的“ 安全可靠 ”。这种可行性评估，不再是充满期待的倒计时，而是通过小型实验和计算机模拟，共同帮助揭示武器的内部状态。
理解所有这些“非完全测试”信息对全面核弹意味着什么，档案就派上用场了。“很多都依赖于冷战时期创建的数据，”卡尔说，那时是全面核试验的时代。这就是为什么卡尔的工作是了解过去所做的事情——以便它能够为现在提供信息，并帮助新员工进行他们奇怪的入职培训。毕竟，卡尔说，“大学里不会教你核武器设计之类的事情。”
“幸运的是，”他补充道。
设计“装置”和进行“三位一体”试验是令人敬畏的技术成就，它将一个新兴的物理学分支，在比扩建州际公路所需时间更短的时间内，转化为一个物理的（也是破坏性的）实体。曼哈顿计划可以说是第一个“大科学”项目，汇集了恩chanted-State高原上著名的物理学头脑，并涉及全国10万多名工人的劳动。但制造原子弹不仅仅是展示新科学、创新工程和军工学术复合体的技术“哇塞”：它是一个长期的、杀戮人民的计划，将永远改变国际关系。“你必须承认，在几周内，这些武器就被部署到了日本，”卡尔说。“这段历史充满了沉重。”
至今保留核武器的动机，与最初开发“装置”的动机有所不同。“三位一体”试验代表了战场概念的证明，并且在很多方面，是一个简单的“如果-那么”查询：炸弹是否有效？如果有效，就在敌人头上引爆一颗或多颗。
如今，核武器则作为一种 威慑力量（理论上如此）。我们保留它们，是为了让 *他们* 阻止其他国家向我们（或我们的盟友）方向引爆 *他们的* 核武器。然而，这一战略只有在武器能够随时发挥作用，并且对方相信它们确实可以被使用时才有效。“它们作为威慑的价值取决于它们在战斗中毫无疑问地发挥作用的能力，”卡尔说。
正如俄罗斯入侵乌克兰和持续的战争所表明的那样，威慑并非易事。英国智库皇家联合军事研究所（Royal United Services Institute）的高级研究员马修·哈里斯（Matthew Harries）在《外交政策》（Foreign Policy）杂志上 写道：“威慑既不像一些战略家坚持的那么稳定，也不像一些裁军倡导者希望的那样容易摆脱。”“无论这场战争将走向何方，很明显，核威慑并不是自动的，也不是仅仅拥有核武器就必然具备的。”
正是“三位一体”试验首先开启了这种微妙、反直觉、备受争议的平衡。我们拥有核武器是为了维持和平；我们拥有核武器是因为“三位一体”试验成功了；“三位一体”试验之所以成功，是因为我们拥有核武器。
“关于这个一直存在争论：核武器是我们的诅咒，还是我们的救星？”卡尔说。“很多东西是无法知晓的。”无论你的超级计算机或建模方法有多强大，这种不确定性都存在。然而，这其中还有更多的灰色地带。例如，威慑的好处并非平均分配。哈里斯 指出，在乌克兰，俄罗斯的核武器地位使得北约国家更加谨慎，这意味着被侵略的国家及其人民遭受了更大的损失。整个理论都依赖于毁灭性威胁的可信度。“因为威慑既不是自动的也不是静态的，所以没有办法在不承担核武器被使用的实际风险（即使概率很低）的情况下，获得其主要好处——阻止核武器国家之间的战争，”他继续说道。
这种概率现在以及一直以来都是未知的，如果不是不可知的。同样，核武器的纯粹、精确的细节以及它们如何老化也是如此。科学家们用于模拟炸弹的数字代码和模型涉及估算（就像大多数代码和模型一样），因为我们既无法编写也无法运行 *真正* 复制物理武器的软件。这些是很好的估算，但它们仍然 嵌入了假设和近似——关于原子、材料和炸药在各种配置和环境中的行为方式，并且不是现实的精确反映。换句话说，你可以创造一些东西，却不完全理解它。
更正 2022年5月2日：本文早期版本错误地指出，18000千吨TNT相当于18000根炸药。这比那多得多。
