导语

1945年8月6日，美军向日本广岛掷下了原子弹，举世震惊。三个月后的11月16日，瑞典皇家科学院宣布，该年的诺贝尔化学奖授予了德国化学家哈恩，奖励其发现核裂变。这一不公的结果简化、扭曲了这段跌宕起伏的历史，主要的发现者女物理学家迈特纳被忽略，也加深了她和哈恩这对30年的合作者之间的误解。

核裂变发现之时，也恰逢二战爆发，原子弹很快就被提上了开发日程并最终用于了实战。这一结局让人反思：基础科学家的最初发现是不是打开了潘多拉魔盒?

图说：哈恩（左）和迈特纳（右）丨图片来源：维基百科

撰文 | 邸利会

伟大的错误

博学多才的达芬奇、现代科学之父伽利略，旧日的意大利科学辉煌灿烂。但现代以来，有谁可算承接衣钵、代表意大利的科学？毫无疑问，费米一定会是个强有力的人选。

他早期的几项理论创建，已经可以让其跻身世界伟大物理学家的行列。（注1）然而，自1930年代开始，费米涉足实验物理，而且很快就证明了，他也一样得杰出。

彼时，原子核研究正逐渐升温。1931年10月的罗马、1932年的巴黎、1933年的索尔维会议，原子核均是重要的议题。为了迅速赶上，费米派出学生到世界上最好的核技术实验室“偷师”；研读原子核之父卢瑟福（Ernest Rutherford）主编的500多页的放射实验专著；同时利用实验室已有的光谱仪，研究核自旋，借机转型。

时间来到了1934年，33岁的费米风华正茂，可说是意大利科学最为闪耀的星。

这年2月，小居里夫妇（注2）做出了一个惊人的发现：他们首次用α粒子轰击非放射性元素，使其产生了放射性。（注3）在此结果的启发下，费米设想，可否改用中子轰击，而不是带正电的α粒子？毕竟电中性的中子也许更容易与原子核发生反应。中子是在两年前由卢瑟福的学生查德威克（James Chadwick）发现，对它的研究也还有限。

图说：费米研究组 (the Via Panisperna 男孩)。1934年，从左至右为Oscar D'Agostino, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti和费米丨图源：维基百科

不意外，其他人也有这样的想法。卢瑟福和查德威克、小居里夫妇等也在快马加鞭，改用中子轰击各个元素，看是否也能诱导出放射性。这些组都非等闲之辈，竞争异常激烈。

事后看，费米实验室之所以成功有其独门秘技：他们用氡气混合铍制作了当时最强的中子源。3月份开始的实验，短短几天，第一批结果就出炉了：他们诱导22种元素产生了放射性。为了取得优先权，他们选择了不太知名的一本意大利杂志尽快发表，并向全世界40位最知名的核物理学家发送邮件，寄出预印本。

在柏林的女物理学家迈特纳（Lise Meitner）很快重复了费米的发现。在丹麦哥本哈根波尔研究所的弗里施（Otto Robert Frisch，迈特纳的侄子）被一堆人催促，要他赶紧把费米的文章翻译过来，只因他是众人中唯一懂意大利语的。在剑桥的卢瑟福也收到了文章，他不无幽默地调侃：“我恭喜你逃离了理论物理的圈子！…… 我听说狄拉克（Paul Dirac，英国著名理论物理学家）也在做一些实验，这似乎是未来物理学的祥瑞！” 

紧接着，5月10日，费米提交了他的第三份研究报告，是关于中子轰击铀的。

然而，对于这次的实验结果，费米不很确定，他猜测可能有铀之上的“超铀元素”产生。那个年代，铀是92号元素，铀以上的元素还没有被发现。（注4）

听说费米发现了“超铀”元素，意大利教育部长科尔比诺（Orso Mario Corbino）高兴地难以按耐。他迫不及待在一场演讲中高调宣布了这一消息。意大利媒体也兴奋异常，其中一家称，这表明“在法西斯治下的意大利做回了古圣先贤，在任何领域都是先锋”。

费米很是不安，一夜未眠。

他找到科尔比诺说明了情况，但为时已晚。或许是出于对这位长者的尊重，或许是内心其实也有几分相信，他从未公开更正这一情况。四年后，他将因为这个错误的结果荣膺诺奖。“超铀元素”也成了费米此生最大的尴尬。而真相，则是少有人想到的核的裂变（注5）。

困顿与逃亡

“超铀元素”也立即搅动了科学界，引发了极大兴趣。

图说：迈特纳（1878～1968）丨图源：普朗克学会

远在柏林的迈特纳坐不住了，她敦促老伙计、化学家哈恩（Otto Hahn），赶紧重启合作。

迈特纳于1906年2月通过维也纳大学的博士答辩（事实上，她是该校第二位取得物理学博士学位的女性）。9月，她崇敬的大学老师、物理学家波尔兹曼（Ludwig Boltzmann）因躁郁症自杀。维也纳大学邀请德国物理学家，量子之父普朗克（Max Planck）来做报告，意在请他继任波尔兹曼，当时迈特纳也在场。当普朗克最终决定留在柏林后，迈特纳于1907年追随其后来到了柏林，后成为其助手。也在这一年，迈特纳结识了比她小一岁的哈恩，开启了双方长达31年、卓有成效的合作，其中包括在1918年发现元素镤。

不久，施特拉斯曼（Fritz Strassmann）也加入了进来。他是属于穷困而不坠其志，在取得分析化学博士学位后于1929年来到哈恩任所长的威廉皇帝化学研究所工作，1933年他本来有机会到薪水丰厚的一家公司工作，但该公司入职的前提是必须参加政治学习，加入纳粹组织。施特拉斯曼不愿意这样做。他还进一步辞掉了德国化学家协会的会员，也是不愿意和纳粹有瓜葛，当时该协会已被纳粹工会组织德意志劳工阵线所控制。他的辞职导致其上了黑名单，只能继续呆在哈恩的研究所。

迈特纳、哈恩、施特拉斯曼三人加紧工作，继续用中子轰击铀。然而，一晃四年过去，柏林团队也一样陷在“超铀元素”的泥沼里，难以自拔。

事实上，所有重复费米实验的研究组，即如伟大的卢瑟福、小居里夫妇，都没能走出“超铀元素”营造的幻境。事后看，他们的失败或许可以用心理学上的“认知失调”来解释——人们看到的，总是自己愿意相信的东西。

结合核物理此前所有的实验，包括中子的轰击实验，原子核的改变都不大，前后相差不过几个质子、中子；而当时仅有的一些理论也认为，小粒子，比如α粒子、质子、中子，才有机会穿过并逃离原子核。由此，新生成的核素应该在反应前核素的附近，而中子轰击铀的实验没有发现铀以下的元素，那理所应当生成的就是铀以上的、所谓超铀元素。况且，发现新元素总是令人神往的。

这一时期，除却实验的挫折，时局的发展更让人不安。

1933年，希特勒上台后，禁止犹太人从事政府工作。迈特纳被当局认定有犹太血统，而几项可能的豁免条件也不被认可：她一战前曾作为普朗克的助手，但被认定不能算作经常性的雇佣；在一站期间，迈特纳曾当过X射线技术员，但这段随军经历被认为不是在前线。裁定的结果，她被剥夺了柏林大学的任教资格，今后不会再有学生，也无法参加大学举办的研讨会。而仅仅是因为她任职的威廉皇帝化学研究所并不完全属于政府，且她还是奥地利公民，才得以暂时保住饭碗。普朗克劝她留下，而她确实也舍不得柏林的一切。就这样，一直拖到了1938年。

这年的3月，风云突变，德国合并了奥地利。迈特纳转瞬间成了德国公民，要受德国法律管束。厄运突降，边境正在关闭，她不得不必须赶紧离开。

知道迈特纳已身处险境，其国内国外的朋友，包括哈恩、波尔、荷兰物理学家科斯特（Dirk Coster）、德拜（Peter Debye）、罗斯鲍德（Paul Rosbaud）等人慌作一团，赶紧帮她凑钱、弄签证、找工作。但时间实在是太紧了，众人最后决定：什么都不重要了，人先出来。一场营救行动由此展开。

7月11日，周一晚，科斯特到达了柏林。他事先托人打通了荷兰边检的关节，计划两天后与迈特纳一起坐火车，从德荷边境出境。气氛已然非常紧张，但表面上大家都要装作没事一样。

在离开的前一天，迈特纳照样来所里上班，一直工作到晚上8点。她用接下来的一个半小时打包一些必需品，装进两个小的手提箱。完了直接开车，连自己的寓所都不敢回，而是开车暂避到了哈恩家。临行，哈恩将母亲家传的钻石戒指赠给她，以备不时之需。

在哈恩家度过一晚后，清晨，罗斯鲍德开车载她到了车站。科斯特已在车上等待，两人打了照面，装的彷佛是陌生人偶遇。多年后，迈特纳回忆，当车上的纳粹巡警拿走她早已过期的奥地利护照后，她是如此的害怕，感觉心脏都停止了跳动。她呆坐在那等护照，等了足足十分钟，这十分钟，就像是几个小时那般漫长。好在最后，警察并未多言，归还了她的护照。

就这样，迈特纳带着10马克，告别了她待了31年的柏林。

她一路北上，在波尔的研究所暂居后，最终落脚于瑞典的斯德歌尔摩。那里，诺奖得主西格巴恩（Karl Manne Georg Siegbahn）正领导新开的皇家科学院物理研究所。离开了熟悉的同事、语言、文化，没有设备、也没有助手，60岁的迈特纳被“连根拔起”，往后的日子就如同断线的风筝，水中的浮萍。

更要命的是，在领导团队奋斗了四年之后，在最后关头，她却要和核裂变的实验发现插肩而过。命运如此安排，常常让人难以释怀。

暗度陈仓

图说：1939年费米和家人抵达美国，图源：洛斯阿拉莫斯实验室

就在迈特纳仓皇出逃的时候，在罗马的费米也筹划着离开。

这些年，意大利的政治氛围愈加压抑，为了动员对埃塞俄比亚的战争，墨索里尼号召全国的已婚妇女捐出嫁妆充盈国库，妻子劳拉（Laura Fermi）也捐出了费米给她买的婚戒。接着，意大利介入西班牙内战，谁知道接下来还会刮什么妖风。

费米的研究也陷入了低潮。他年青时候拥有的那种对物理学纯粹的爱正渐渐消退。

罗马大学还在培养本地的物理系学生，但海外的博士后和访问学者却越来越少，这和政治局势脱不开干系。拿弗里施为例，他在1930年代本来是和施特恩（Otto Stern）在汉堡大学工作，1933年希特勒上台，施特恩辞职跑到美国，弗里施也被开除。他本来受洛克菲勒基金资助可以到费米手下工作一年，但该基金申请的条件是完了回国后得有永久职位。无奈之下，弗里施先是在伦敦呆了一年，之后去了哥本哈根，转投波尔门下。

这些年，费米研究组原来的组员也陆续离去。

塞格雷（Emilio Segrè）去了西西里的Palermo大学；庞泰科尔沃(Bruno Pontecorvo)去了巴黎的小居里夫妇实验组；杰出的马拉约那（Ettore Majorana）消失在去往那不勒斯的海面上。只留下阿马尔迪（Edoardo Amaldi）和他，两人埋头工作，从早忙到晚，却不过是拖着丢了魂魄的躯壳。1937年1月，费米在科学界的靠山科尔比诺突然离世，其政敌被委任为研究所新的主任；几个月后，另一位费米的支持者，意大利国家研究委员会的主席马可尼（Marconi）也去世。继续呆在意大利，于他而言愈加困难和乏味。‍‍‍‍‍

费米其实早有去意。从1935年开始，连续三年夏天，他都在美国访学。在伯克利，费米见到了劳伦斯（Ernest Lawrence）建造的巨大的回旋加速器。他应该还记得，科尔比诺当年曾竭力游说政府资助他建造回旋加速器，但终究未成。在哥伦比亚大学，物理系主任佩格拉姆（George B. Pegram）已经抛出了橄榄枝，只因妻子劳拉仍迷恋着罗马，费米没有接受。

反观国内，法西斯和纳粹走得越来越近，直到1938年的3月德国吞并奥地利。激动万分的希特勒等来了墨索里尼的电话，后者已然抛弃了其庇护者的角色，“对他来说，奥地利已无关紧要”；5月，墨索里尼将罗马粉刷一新，迎接希特勒的到来，两位独裁者在欢呼的人群中穿过美丽的罗马中央花园。费米对塞格雷说，此刻只有墨索里尼四脚爬地的疯掉，意大利才可得救。

而在种族问题上，墨索里尼也渐愿屈从于希特勒。7月，意大利新的法律颁部，对犹太人的就业、经济等活动做出限制。厄运突降。

劳拉因为有犹太血统，再没得选择，只能答应费米，移居他国。费米立即向美国四所大学发了求职信，为避开耳目，夫妇二人驾车分四处分别投寄。没多久，费米就收到了回信，他接受了之前拒掉的哥伦比亚大学的聘书。按照最初的谋划，来年年初就走。

10月，费米赴哥本哈根开会。期间，波尔把他拉到一边耳语道，如果今年的诺奖颁给他，会不会有问题？

这一举动可谓反常，因为通常来说，不会事先透露消息给获奖人。也许，这是瑞典皇家科学院为了谨慎起见，提前试试费米的口风。自1936年的诺贝尔和平奖授予德国记者奧西茨基（Carl von Ossietzky）后，希特勒已经禁止德国人再领取诺奖，鉴于当下意大利和德国已走的很近，墨索里尼是否会步希特勒后尘也未可知；也许，还有另外一种可能，波尔有意将消息提前泄漏给费米，让他早做谋划。

从哥本哈根返回后，费米和妻子商量，立即决定，趁年底领奖之际提前离开——他们不可能大动干戈变卖财产，这笔丰厚的奖金正好可做移民之用。

11月10日，不出所料，从瑞典打来了电话，费米独享了这年的物理学诺奖，理由正是他用中子轰击原子核的实验发现。

12月10日，只带着少许衣物，费米一家北上斯德歌尔摩，参加颁奖典礼。他们真实的移民意图，绝不可能广而告之，因此也只有极少的亲友知道。在几乎无人送别的情况下，劳拉纠结地上了火车。抛下亲友，尤其是父亲远去，她在良心上感到有点过不去。她的父亲的确向意大利政府申请了豁免，暂时得到了批准，但之后在1943年墨索里尼倒台后，还是被送往了集中营并死在那里。事后看，纠结总比死亡要好。

在斯德歌尔摩，劳拉见到了迈特纳 —— 她脸上紧张的表情让同样打算移民的劳拉感同身受。典礼结束，费米一家先取道哥本哈根向波尔告别，知道波尔来年也要启程来美国，两人答应届时去迎接他。告别了波尔，费米一家横渡英吉利海峡，于圣诞前夜的南安普敦，登上了去往纽约的邮轮。

第一个碎片

漂洋过海的费米不知道的是，此刻，铀核裂变的真相正浮出水面。第一道裂痕来自法国。

稍微回溯一些，还是在1937年底，伊雷娜居里（Irène Curie）与合作者通过不同的方式做中子轰击铀的实验。他们不经过化学分离，而是直接测量产物。如此，他们发现了一种新物质，在沉淀超铀元素之后仍然存在于滤液中，且可以和铀分离。这意味着，它既不是所谓的超铀，也不是铀。居里认为，它是钍的一种同位素。

柏林团队听闻，嗤之以鼻，怀疑法国人化学做的不好。他们随后进行了重复实验，的确在滤液中没有找到所谓的钍的同位素。1938年1月20日，迈特纳写信给居里，建议他们撤稿。然而，在下一篇文章里，法国人又称，他们用镧沉淀了超铀元素，这次又认定是锕。迈特纳认为纯属无稽之谈。

然而，在1938年5月，居里又报道，该种物质可以继续从锕完全分离，看起来更像是57号元素镧。虽然如此，在论文的结论部分，他们依然认为，“除了是一种超铀元素外不可能是别的东西，只不过化学性质上和别的超铀元素很不同，尽管这样的假设很是费解。” 

法国人造成的困惑一直阴魂不散。

迈特纳走后，柏林三人组依然通过信函保持着密切地联系。像往常那样，迈特纳需要哈恩和施特拉斯曼的化学专长做元素分析，而他们也需要迈特纳的物理专长给出理论解释，为下一步研究提出建议。

图说：1956年，施特拉斯曼、迈特纳、哈恩在西德丨图源：参考文献6

而这一次，在仔细阅读居里最新的论文后，施特拉斯曼觉得，这个奇怪的结果不太像是“污染”导致，他怀疑里面有铀的存在。进一步实验后，哈恩和施特拉斯曼认为，铀238在中子的轰击下先放出了α粒子和钍235，接着进一步放出α粒子，得到镭231。11月8日，他们向杂志提交了这个结果。迈特纳对此深表怀疑。

几天后的11月10日，迈特纳去往哥本哈根开会。哈恩也受邀于13日早到达。一天内，波尔和一众人参加了各样活动，但依然离不开讨论物理。对哈恩的最新结果，波尔表示极力反对，迈特纳虽然没有公开发表批评意见，但在私人的通信里，她一直在质疑，敦促进一步实验以确认最终结果。

施特拉斯曼后来回忆：“她急切地要求再次仔细地、彻底地检查这些实验，...... 很幸运，在柏林的时候，迈特纳的观点和判断在我们心中的份量就很重，因此（我们）立即着手开始做必要的对照实验。” 

回到柏林的哈恩把目光集中在所谓铀的同位素上，看是否可以分离。12月19日，哈恩写信给迈特纳，报告了惊人的结果 ——

“19.12.38 周一晚。在实验室。亲爱的莉泽！...... 现在是晚上11点；11点45分施特拉斯曼就回来了，我就可以回家去了。实际上，我们有些关于‘镭的同位素’的东西，是如此的显眼，目前我们仅仅告诉你。...... 我们的镭同位素表现的就像是钡 ...... ”

哈恩继续写道：

“或许你可以想出一些精彩的解释。我们自己知道，它实际上是不可能碎裂成钡的 …… 现在圣诞假期开始了，明天惯例就开圣诞派对了。你可以想见，在你不在如此久之后，我对此是多么期待。在研究所关门之前，我们很想给Naturwissenschaften写些东西，就是关于我们所谓的镭同位素，因为我们得到了很好的衰变曲线。因此请你想想是不是还有别的可能性——或许是一种钡的同位素，却有着更高的超过137的原子重量？如果你能提出什么创见，你就发表就好了，就像以前，也是我们三人合作的结果。”

等不及迈特纳回信，12月22日，哈恩和施特拉斯曼就把这次实验的结果提交了。不管是碍于政治局势，还是想独占，哈恩没有提议让迈特纳署名，尽管从四年前开始，自始至终，迈特纳都参与其中。这是第一个铀核裂变的实验证据，虽然当事人将信将疑。他们在文章中写道：“作为比较靠近物理的‘核化学家’，我们还不能完全迈出这一步，否则便与之前所有的核物理经验相抵触。或许还存在一系列非同寻常的巧合导致我们得到的是欺骗性的结果。”

12月21日，哈恩19号写的信到达了斯德哥尔摩，迈特纳立即回信——

“你们镭实验的结果让人非常吃惊。慢中子的反应看起来产生了钡！...... 目前，假设如此彻底的碎裂，对我来说难以相信。不过，在核物理中，我们经历过很多的惊喜和意外，不能不由分说就说：这不可能。”

四年多的挫折与失败过后，柏林小组终于敲开了核裂变的厚重大门。如今，第一块碎片到了眼前，迈特纳没有轻易地让它溜走。

巨大的能量

12月23日，周五，马上就是圣诞节。迈特纳离开斯德哥尔摩，自东向西，至瑞典海边小镇Kungälv度假。侄子弗里施不想让姑姑一个人，也从哥本哈根赶过来团聚。这次关键的会面，一举解开了铀核裂变的物理过程。

多年之后，弗里施回忆起他们讨论的过程，如同就在昨日——

“在Kungälv度过了第一晚，走出宾馆房门后，我看见迈特纳正在钻研哈恩的一份来信，显然，她看起来很是困惑。我本打算和她讨论计划中的一个实验，但她根本不听；我只好也拿那封信看看——其内容过于惊人，我起初是表示怀疑的。哈恩和施特拉斯曼已经发现，这三种物质不是镭 ......而是钡。有没有可能是哈恩他们弄错了？迈特纳不认为是。她向我打保票，哈恩是很好的化学家，不太可能弄错 ...... 在雪天中，我们上下行进，我踏着滑雪板，她用双脚走（她不单是说，而且证明如此也一样的快）。渐渐地，一个想法成型了：原子核并不是切下或者碎裂了一小块，而是经历了一个过程，可用波尔之前的一个想法解释。在波尔的设想中，原子核就像是一滴液滴，是可以被拉长、一分为二的 ...... 我们知道存在很强的力抵抗这个过程发生，就如同普通液滴，因为有表面张力存在，可以抵抗其一分为二成两个小液滴。但原子核和普通液滴有一重要不同：它是带电的，而这可以消除表面张力的效果。此时，我们在倒伏的树干上坐下，拿出纸开始计算。一个铀核的电量，我们发现，确实可以大到完全摧毁表面张力的效果，所以，或许，铀核确实像一个摇摇晃晃、不稳定的液滴，一旦有哪怕是轻微的刺激（比如一个中子的撞击）就会一分为二。但还有另外的一个问题。两个液滴分开时，会被相互的电斥力推开，为此需要一非常大的能量，总共大概200MeV，这个能量从哪来？幸运地是，迈特纳记得所谓的填充因子公式，由此她算出，一个铀核一分为二形成的两个核，比起最开始的铀核，轻了大概一个质子质量的1/15。那么，但凡质量少了，就会伴随能量的产生，依据爱因斯坦的公式E = mc^2，一个质子质量的1/15正好等于200MeV。这就是那个能量的来源。所有东西都合在了一起。”

这当中提及的原子核液滴模型最初来自于著名的伽莫夫（George Gamow），他在1928年初将α衰变解释成一种量子隧穿效应。伽莫夫的这个理论如此成功，让物理学家相信只有很小的粒子才可以逃脱原子核。伽莫夫认为组成原子核的粒子是差不多的，借着相互吸引和表面张力聚在一起，就向一滴液滴中的分子那样。迈特纳熟悉伽莫夫的理论。

在伽莫夫的基础上，波尔等在1937年提出，当高能粒子撞击原子核时，就与其合并在一起，形成受激的半稳定复合核，晃晃悠悠如同一个液滴，直到反应结束。反应的结果无非两种，释放能量或者小的粒子。受这些理论影响，之前没有人想过，原子核其实可以发生如此大型的裂解。

一直为中子轰击原子核找寻解释的迈特纳熟知波尔的理论；而在哥本哈根的弗里施本就是近水楼台。姑侄二人珠联璧合，一幅描述铀核裂变的物理图景出现在眼前。

图说：弗里施丨图源：原子遗产基金

新年开始，假期结束，回到斯德哥尔摩的迈特纳，一天后就彻底想通了超铀的问题，并与弗里施交流了细节。迈特纳认识到，所谓的超铀元素完全是子虚乌有，而只是裂变后的核碎片。

鉴于柏林团队之前也发了一些超铀元素的文章，她写信给哈恩，建议可否同时发文，声明撤稿。但这个建议却遭到了哈恩的猜忌，他觉得迈特纳是对文章没有署她名不满。迈特纳只能努力澄清，“误会这么容易就来了，让人伤心。你能否给予我的友谊多一点信任？” 弗里施也写信劝解，“我们当然对你和施特拉斯曼的结果很热心；可以理解，对没有署名，迈特纳起初有点伤心，但此种拒之门外的感受一天后就压了下来，代之的是对这个美好发现的喜悦之情。”

弗里施回到哥本哈根后，也在1月3日就铀裂变询问了波尔的看法。

交谈才进行了5分钟，波尔就完全同意了他们的看法。波尔拍着自己的脑门说，“哦，我们这群人简直是傻瓜！这简直是妙极了！就该是这个样子！’”。在得知弗里施和迈特纳还没有写文章，波尔承诺在他们文章寄出去之前不透露给任何人。

6日、周五，弗里施和波尔又进行了长时间的讨论；次日早上10点29分，弗里施拿着写了2页的初稿赶到火车站，他要在波尔出发赴美之前给他看一眼。但火车即将开动，波尔来不及看，只是接过装在了口袋里。波尔此行是打算去普林斯顿，与爱因斯坦、冯诺伊曼（John von Neumann）、维格纳（Eugene Wigner）等讨论量子理论和核物理中的基本问题。

缺少物理背景的哈恩，对于当下的发现的认知依然模糊。他注意到分裂后原子的质量之和，而不是质子数守恒，乃至爱因斯坦都觉得，他不理解自己的工作。7日，当他再次给迈特纳写信时，依然搞不清楚：“看起来几乎可以肯定，超铀元素还在那，原子重量的和（相符）是一不寻常的巧合”。

迈特纳随即写信告诉弗里施——

“我越是想我们的超铀元素，就越是觉得上次我给你信里描述的大致想法是对的 ...... 哈恩今天来信说，他们实际上相信超铀元素：他们的性质和低的同族元素对不上 ...... 但哈恩和施特拉斯曼又做了一次钡－镭分离，还是一样的结果，因此我不怀疑（铀）分裂成了两个核 …… 目前我还不想告诉哈恩和施特拉斯曼我的 …… 假设，因为如果这是对的，他做实验确认了，那么，因为政治上的原因，他不能引用我写给他的这些信件。不过，如果（我的这些看法写成）文章发表，他是可以引用的 ...... 自然，我十分好奇你和波尔谈过后，对铀裂变有怎样的理论解释，如果结果是好的，如果你同意，我愿意审慎的把如上对超铀元素的解释也加进来。通常，我对于发表是不怎么太在意的，但在我目前这样糟糕的情境下，很不幸，我必须思量这样的事情，借以显示给外人，我并不是那么愚笨。”

就这样，迈特纳和弗里施合作，参考波尔的原子核液滴模型，描绘了中子轰击下，铀核的表面张力较小随时准备一分为二的场景，估算了此过程释放的巨大能量，建议所谓的“超铀元素”其实不过是裂变的碎片，正确地预见了钍的裂变性，指出铀239是第一个真正的铀之上的93号元素的前体。

与此同时，哈恩和施特拉斯曼的论文在1月6日正式发表，次日到达了哥本哈根。弗里施和众人讨论这篇文章，化学家德海韦西（George de Hevesy）说，去年秋天，伊雷娜居里曾告诉他，她从铀中发现了很轻的元素，但显然，她对自己不是很自信，没有发表这个结果——反正，她已经得过一次诺奖了，也不会太在乎了。

事实是，哈恩他们正式发表的文章在1月16日到达了巴黎后，小居里夫妇只能无限懊悔。他们之前已经与中子、正电子的发现失之交臂，这次却再次错过了核裂变。弗雷德里克（Jean Frédéric Joliot-Curie）几日内闭门思过，不和任何人说话。

尽人皆知

图说：在第五届理论物理会议宣布核裂变后不久，

费米、波尔和罗森菲尔德在卡耐基研究所的地磁学部门丨图源：参考文献7

虽然问题从理论上都搞清楚了，但弗里施没有急着发文章。目前铀裂变的实验证据还仅仅是哈恩发现的钡，他决定再做实验，从物理上直接确证铀核裂变的产生。

在写好理论文章的初稿后，1月8日，弗里施写信征求迈特纳的意见 ——

“用比例放大器试着找到核裂变碎片，你觉得如何？所有的核产物应该有100 MeV的动能，这将造成难以置信的大量离子，即便在α辐射的背景下也可以看得见。”

五天后的1月13日，弗里施做完了实验，第一次直接测到了铀核裂变的产物。三天后的1月16日，他把和迈特纳合著的文章，以及他单独署名的实验文章投给了《自然》。次日，弗里施写信告诉迈特纳——

“昨晚，我写完了文章，大概在凌晨5点寄了航空邮件，这样，今天下午就能到伦敦。做完这些，我就彻底没劲了，所以就没给你写信，现在才给你写。”

在他们合著的文章中，弗里施第一次采用了“裂变”（fission）一词。

原来，在研究所里还有一位来访的美国生物学家阿诺德（William A. Arnold），正好观摩了弗里施的实验。弗里施随后问他，你是在微生物实验室工作，一个细菌分裂成两个，你们怎么称呼这个过程？阿诺德答道：“二分裂（binary fission）”，弗里施追问，只叫分裂（fission）行不行？阿诺德说，行。

最终，弗里施和迈特纳合作的文章在2月11日发表，他单独的实验验证文章在2月18日发表。但弗里施想不到的是，他这样的不紧不慢，差一点就丢掉了优先权。

如前所述，1月7日，波尔出发去美国，除了儿子，还有一位物理学家同行，叫罗森菲尔德（Leon Rosenfeld）。十年前，当罗森菲尔德还是博士后，波尔与他相识，之后一直保持着合作。

这9天的海上航程，罗森菲尔德后来回忆道——

“就在我们登船的时候，波尔告诉我，弗里施刚给到他一个初稿，写了他和迈特纳的结论，说我们应该‘试着理解它’。在整个航程中，天气不好，波尔十分难受，全程就快要病了一样。不管怎样，我们稳步推进，船在还没到美国海岸，波尔已经就完全抓住了这个新的（裂变）过程，以及主要预示的结果。”

波尔太过投入，显然忘记了告诉罗森菲尔德，先不要外传。

1月16日，星期一下午1点，波尔的邮轮停靠在了纽约港口，费米夫妇已经在那里等他。物理学家惠乐（John Wheeler）在上完上午的课后也坐火车赶过来。惠乐在1934-35学年曾待在哥本哈根，在得知波尔即将来普林斯顿后，已提前约好见面。

船靠岸，波尔父子和费米夫妇一起，先暂住纽约；而惠乐则陪同罗森菲尔德前往了普林斯顿。波尔确实信守承诺，他没有把核裂变的消息告诉费米和惠乐。

也恰好是在16日当晚，普林斯顿有一个物理杂志俱乐部例会，惠乐担当主持。罗森菲尔德回忆，会上，惠乐“礼貌地问他”，有没有什么可报告的？罗森菲尔德，“尽管旅途疲累不堪”，却将航程中他和波尔讨论的一切，悉数告诉了在场的物理学家。

消息不胫而走，如病毒般传播开来。

次日，波尔到达了普林斯顿，罗森菲尔德顺便谈起昨晚的会，波尔大为惊骇，焦虑一下子涌上心头。

此时的波尔还没等到弗里施的消息，他立即将在航程中讨论的东西写成了短文章，把铀裂变的物理解释归功于姑侄二人，并在1月20日写信给弗里施，附上文章，请弗里施的秘书抄送给《自然》杂志，“按照我设想的，哈恩的文章已经发表，你和你姑姑的短文也已经提交”。在信的附言部分，波尔提及，他已经在普林斯顿看到了哈恩正式出版的文章。

弗里施依然没有消息。

1月24日，焦灼的波尔再次写信，说他仍然没有收到信以及你们文章的最终版本，“你答应寄给我一个副本的”。

事实上，弗里施自1月16日文章投出去后，过了5天才写给波尔写信并附上了两篇文章的终稿；而他的这份信漂洋过海，直到2月2日才到了普林斯顿。在这期间，局面失控了。

自1月16日晚罗森菲尔德把核裂变的消息广而告之后，物理学家拉比（Isidor I. Rabi）、兰姆（Willis Eugene Lamb）于20日回到哥伦比亚大学，立即把消息告诉了费米。

这也是费米第一次知道，自己搞错了。

他一个月前做的诺奖演说还没有印成文字正式出版，此刻，他加了一个脚注用于补救：“哈恩和施特拉斯曼的发现 ...... 使得有必要重新检查所有超铀元素的问题，因为很多可能最后发现是铀核裂解的产物。”

核裂变的消息继续疯狂地扩散。

1月26-28日，在华盛顿特区即将举行第五届理论物理会议，主题是低温物理。会议组织者得知费米、波尔已经在美后，也给他们补发了邀请。考虑到哈恩的文章已经到了美国，核裂变的秘密已经守不住，波尔在赶去开会的路上，于25日顺访哥伦比亚大学，意在告知费米这一消息。在找不到费米后，波尔将消息转告给了在实验室的安德森（Herbert L. Anderson）。

等波尔一走，费米回来了。安德森刚要和费米说话，费米微笑着先抢过话来：“我想我知道你要告诉我什么，让我解释给你听 …… ”。

原来，费米刚才走掉是和物理学家邓宁（John R. Dunning）商量如何做核裂变的实验，哥大有一台回旋加速器，正好可以拿来做和弗里施类似的验证实验。费米因为也要去参会，先行离去。哥大团队立即着手开始实验验证的工作。

而1月26号开始的会议，主题已经完全偏离，核裂变的消息引爆了全场。波尔告诉费米，弗里施怕是早已经完成了和你们一样的实验。波尔无法阻止他人做实验，但他想保留弗里施的优先权。在会上，波尔宣布了哈恩和施特拉斯曼的实验，以及迈特纳和弗里施有关铀核裂变的解释。

一下子，所有人都知道了，一场争夺不可避免的展开。

不等会议结束，约翰霍普金斯大学、卡耐基研究所地磁学部门的研究者就赶紧进行了实验，在28日会议结束当天宣布验证了核裂变。而在伯克利的物理学家阿尔瓦雷茨（Luis Alvarez）正在理发店理发，从媒体上听到消息后，从座椅上弹了起来，急匆匆赶回实验室，他在1月31日得到了结果 ……

为了进一步挽回局面，波尔在2月7日在《物理评论》上发表文章，还原真实的核裂变的发现历史，确保迈特纳和弗里施的优先权。此外，波尔也在这篇文章中指出，真正发生裂变的不是铀238，而是更加稀缺的铀235。

核裂变已经成了尽人皆知的大热门，文章如雨后春笋般涌现。至1940年1月，当特纳（Louis Turner）撰写核裂变的综述文章时，短短的一年间，列出的文献竟然已经有近100篇。

图说：1966年费米奖颁发给了哈恩、施特拉斯曼和迈特纳

弗里施坐在迈特纳的右边丨图源：参考文献6

尾声

不幸的是，核裂变被发现，用其制造大规模杀伤性武器立即提上了日程。

1939年6月，在英国伯明翰大学，弗里施和佩尔斯（Rudolf Peierls）对铀-235的临界质量做了计算，发现数量级在10千克左右，可搭载到轰炸机上。1940年3月，他们写下了《弗里施-佩尔斯备忘录》（Frisch–Peierls memorandum），英国原子弹计划正式展开。弗里施于1943年去往了美国，并随后参与了曼哈顿计划。

这年的7月12日，物理学家西拉德（Leo Szilard）和维格纳驱车前往了爱因斯坦位于长岛的住处，向他解释有关原子弹的概念，爱因斯坦说道：“我根本就没想过这事。” 他们起草了给美国国务院的信，爱因斯坦在上面签了字。

9月，由海森堡参与的德国核武器项目正式启动。从1940年6月开始，盟军禁止有关核的研究公开出版。1941年10月9日，美国总统罗斯福批准了原子弹研究计划。

1940年5月27日，第一个真正的“超铀元素”被发现。加州大学伯克利分校的麦克米伦（McMillan）和埃布而森（Philip Abelson）在《物理评论》上发表题为“放射性元素 93”的文章，他们将其命名为镎。两人之后都参与了曼哈顿计划。

1944年9月，费米受奥本海默邀请进到洛斯阿拉莫斯。此前一年，他领导的芝加哥1号堆做了临界试验，为核电开启了道路。

1945年8月6日，美军在日本广岛掷下了一颗原子弹，还在英国剑桥附近一所别墅监禁的哈恩从广播中得知了这个消息，他借着酒精才让自己冷静下来；三天后，长崎再遭打击。11月12日，依然还监禁着的哈恩从报纸上得知，自己获得了1944年的诺贝尔化学奖。他的德国同事举杯向他祝贺，但他却不被允许参加12月举行的颁奖典礼。直到1946年1月释放后，哈恩才在年底赶赴斯德哥尔摩，领取了奖金。

而一直在斯德歌尔摩的迈特纳，却是“花自飘零水自流”，经常一个人坐在空荡荡的实验室里发呆。哈恩获诺奖的消息传来，她的一些同行都为她感到不平。等到第二年诺奖宣布，她的希望再次落空。在给哈恩的信里，她不无伤感的说，“我本有机会成为你的诺奖同事，现在这事尘埃落定。如果你感兴趣，我可以和你说说”。哈恩没有回信。

根据诺贝尔奖档案，迈特纳在1924年至1948年间19次获得诺贝尔化学奖提名，在1937年至1967年间，30次获得诺贝尔物理学奖提名。尽管没有获得诺贝尔奖，迈特纳还是受邀参加了1962年林道诺贝尔奖获得者会议。

1966年9月，哈恩、施特拉斯曼和迈特纳一起被授予了“费米奖”，表彰他们发现了核裂变。两年后的7月28日，哈恩去世；几个月后的10月28日，迈特纳去世。弗里施给姑姑写了墓志铭，上面写道：“莉泽·迈特纳：从未失掉仁义的物理学家”。

注释

1.比如，费米将不相容原理应用于理想气体，成就我们今天称之为“费米子”的一类亚原子粒子。（比原子小的粒子称为亚原子，只有两个类别，要不是费米子，要不是玻色子。）之后，他发展出一套描述β衰变（电子从原子核里面发射出来）的理论，成就了我们今天称之为自然界四种基本相互作用之一的弱相互作用。

2.居里夫人的女儿和女婿，Irène Joliot-Curie以及Jean Frédéric Joliot-Curie。

3.所谓的放射性指的是原子核不稳定，能放出α、β或γ射线，然后变成另一种原子核；α粒子是由2个质子和2个中子组成的氦核；β是电子；γ是比X射线还强的电磁波。每一种元素都有著多种同位素，其中大多具有放射性，会衰变成其他同位素，称为放射性同位素；反之，原子核足够稳定，不会发生放射性衰变的同位素，则称为稳定同位素。而放射性元素是指没有稳定同位素的元素，其所有同位素都具有放射性。元素周期表中，43号鎝和61号钷以及所有原子序数为83（铋）以上的元素都属于放射性元素，而其馀原子序小于83的元素都具有至少1种稳定的同位素。

4.铀是在1789年由克拉普罗特 (Martin Heinrich Klaproth) 在沥青铀矿矿物中发现，他以新发现的天王星（Uranus）命名了这种新元素。

5.德国科学家Ida Noddack曾在批评费米的发现时提出裂变的可能，但她没有坚持，后来也被科学界忽视。

参考资料：

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Neptunium

[2]Lise Meitner, A Life in Physics, Ruth Lewin Sime, University of California Press, 1997.

[3]The making of the Atomic bomb, Richard Rhodes, 1986.

[4]Segrè, G.; Hoerlin, B. (2016). The pope of physics: Enrico Fermi and the birth of the atomic age. New York: Henry Holt.

[5]The Last Man Who Knew Everything, The Life and Times of Enrico Fermi, Father of the Nuclear Age, David N. Schwartz, Basic Books, 2017.

[6]A Nobel Tale of Postwar Injustice, Elisabeth Crawford, Ruth Lewin Sime, and Mark Walker, Physics Today 50(9), 26 (1997); doi: 10.1063/1.881933

[7]Revisiting the discovery of nuclear fission – 75 years later, Gerard H. Lander and Michael Steiner, Journal of Neutron Research 18 (2015) 3–12, DOI 10.3233/JNR-150018

[8]Bringing the news of fission to America, R.H. Stuewer, Physics Today 38(10) (1985), 49–51.