奥托·哈恩：在拘禁中获诺贝尔奖的科学家

2019-05-29王江山

知识就是力量 2019年5期

关键词：核裂变卢瑟福哈恩

人物小传

奥托·哈恩（Otto Hahn，1879年3月8日—1968年7月28日），德国化学家，放射化学领域的先驱。奥托·哈恩在1938年发现了核裂变。他被称为“核化学之父”。1944年，他因為发现核裂变现象而获得诺贝尔化学奖。

那个不停发现新元素的年轻人

1879年3月8日，奥托·哈恩出生在法兰克福的一个富裕家庭。他在一个相对封闭的环境里长大，生活中只有父母和两个兄弟。也许是孤独的生活激发了他的创造欲，他在15岁时对化学产生了浓厚兴趣，经常在自己家的洗衣房里进行简单的实验。

德国柏林自由大学的哈恩·迈特纳楼：哈恩发现核裂变的地方（图片来源 / Wiki ）

那时哈恩的父亲建造和收购了几处住宅和商业地产，所以一直想让哈恩学习建筑学，但这个一向沉默的孩子却展露了对学化学的非凡决心，因为他的抱负是成为一名工业化学家。哈恩努力劝说父亲，最终如愿以偿。1901年，他获得博士学位，正式开始科研生涯。

那时哈恩想在工业界工作，而这需要较高的英语水平，所以他决定去英国。1904年，他来到伦敦大学学院（University College London），跟着发现了惰性气体的威廉·拉姆齐爵士（Sir William Ramsay）从事放射化学的研究，这在当时是一个非常新的领域。没想到，哈恩很快就在拉姆齐给他的用于提纯的粗镭制剂中发现了新的放射性物质，他称之为放射性钍。这一成就让拉姆齐对其刮目相看，他鼓励哈恩继续进行放射性研究，而不是进入工业领域。

1905年秋天到次年夏天，哈恩来到加拿大蒙特利尔麦吉尔大学（McGill University）物理研究所，师从著名科学家欧内斯特·卢瑟福。拉姆齐爵士在给卢瑟福的信中如此写道：“哈恩是一位杰出的学者，他的工作令人钦佩。我相信你会喜欢和他一起工作的。”果不其然，哈恩的天赋不断展露，不久后他就发现了放射性锕，并与卢瑟福一起对放射性钍和放射性锕的射线进行了研究。

哈恩的手稿（供图 / 王江山）

接二连三的成功让哈恩成了当时的学术新星。卢瑟福也难掩兴奋地说：“哈恩有个专门能嗅出新元素的特殊鼻子。”也许卢瑟福真的“说对了”，因为在往后的岁月中，哈恩又陆续发现了新钍1（228Ra）、新钍2（228Ac）、铀Z（234Pa）、镤（231Pa）。当年那个在洗衣房里偷偷做实验的孩子，后来在真正的实验室中发挥了自己的天赋。

发现核裂变

1908年末和1909年初，哈恩成功地演示了α粒子发射的放射性反冲事件，并给出了正确的解释。物理学家瓦尔特·格拉赫（Walther Gerlach）将这一发现描述为“具有深远影响的物理学重大发现”。卢瑟福也难掩兴奋和欣赏之情，甚至在给母亲的家信中都忍不住提到哈恩：“他是德国目前做得最好的。”就这样，哈恩渐渐步入了“科研第一梯队”。1912年，他成为柏林-达勒姆新成立的威廉皇家化学研究所放射化学部门的负责人。12年后又被选为柏林普鲁士科学院的正式成员，他的推荐人星光熠熠—阿尔伯特·爱因斯坦、马克斯·普朗克、弗里茨·哈伯……几乎是当时科学界的全明星阵容，由此可见他的受认可程度。

20世纪二三十年代正是放射化学急速发展的时期，许多科学家都在这一领域辛苦钻研，渴望找到人工引发核嬗变的方法。从1934年开始，哈恩与莉泽·迈特纳（Lise Meitner）及其学生兼助理弗里茨·斯特拉斯曼（Fritz Strassmann，1902—1980）合作，发现了大量的放射性转化产物，哈恩小组确定了至少4种元素的多种同位素的存在，他们还是第一批测量239U半衰期并在化学上确定它是铀的一种同位素的科学家。

1938年12月16日至17日，哈恩进行了著名的“镭钡间皮分馏”实验，这次实验的结果令人困惑：在用中子轰击铀后，它分裂成了两半，并且产生了许多β放射性核素，其中之一是放射性钡。哈恩给迈特纳写信描述了这一现象。迈特纳为了验证哈恩的说法重新做了实验，也同样发现了该现象。后来哈恩和他的小组对此进行了计算和二次实验，1939年2月10日，哈恩和斯特拉斯曼第一次使用术语Uranspaltung（铀裂变）来形容这一过程，他们预测了额外的中子的存在，还指出在裂变过程中会产生连锁反应。

1913年，哈恩和迈特纳在KWI的化学实验室（供图 / 王江山）

在德国慕尼黑德意志博物馆（Deutsches Museum）重建的核裂变实验装置（供图 / 王江山）

就这样，哈恩团队发现了核裂变现象，还进行了理论解释。迈特纳曾对此评论说，哈恩和斯特拉斯曼之所以能发现这一现象，是因为他们能做出非常棒的化学实验，在当时只有他们有这样的能力—成功地利用化学证明了一个物理过程。

核裂变这一令人兴奋的发现，不仅归功于哈恩作为一名放射化学家的卓越能力，也同样归功于他的性格。哈恩在所有的科学工作中都坚持不懈，力求弄清问题的根源，永不满足;且当一个现象出现并被他弄清楚以后，无论结果多么出人意料，他都会欣然接受。核裂变的发现是当时放射性研究的最高成就，尽管在此之前哈恩的许多杰出贡献已经给他带来了很高的声誉。

在拘禁中获得诺贝尔奖

纳粹上台以后，哈恩不愿让纳粹政权掌握原子能技术，拒绝参与任何研究，因此遭受了不少苛待。而当时德国境内犹太人的处境更是艰难，于是在1938年7月13日，哈恩帮助自己的犹太同事迈特纳逃到荷兰，还把自己母亲留下的钻石戒指送给她，以便于她在必要时贿赂边防警卫。

可哈恩毕竟是德国人，又是核裂变的主要发现者，所以二战结束后，他被怀疑参与德国的核武器项目。为了验证猜疑，1945年4月，哈恩和9名主要的德国物理学家（马克斯·冯·劳厄、维尔纳·海森堡和卡尔·弗里德里希·馮·魏茨泽克等）被拘留在英国剑桥附近的戈德曼农场。无论是在室内还是在室外，他们的每一次谈话，都被隐藏的麦克风录了下来，哈恩因此才洗清了嫌疑。甚至那些监听他的人也不得不承认：哈恩是个见多识广的人。他是教授中最乐于助人的，他的幽默感和常识在许多场合挽救了局面。他对英国和美国都很友好。

1945年8月6日和9日，美国空军向广岛和长崎投下了原子弹。消息传来，哈恩崩溃了。他觉得是自己发现的核裂变现象才使得制造原子弹成为可能，因此他个人要对日本成千上万人的死亡负责。他为此甚至考虑过自杀。哈恩对他的同伴们说：“我必须诚实地说，如果我当时有能力，我一定会破坏战争的。”而当哈恩获得诺贝尔化学奖的消息传来时，他仍在拘禁中，通过《每日电讯报》才得知自己获奖的消息。这份荣誉实至名归—他在1914年至1945年间被提名22次诺贝尔化学奖，在1937年至1947年间被提名16次诺贝尔物理学奖。

为和平奔走

战后，哈恩认识到用来制造武器的科学是扭曲的，他强烈反对科学的军事目的，越来越倾向于成为社会责任的代言人。他和许多诺贝尔奖获得者努力奔走，宣传原子武器的危害，警示世界各国，强烈反对“使用武力作为最后的手段”。1957年4月13日，他参与起草了《哥廷根宣言》（Gottingen Manifesto），与17名德国顶尖的原子科学家一起，抗议西德新设武装部队（Bundeswehr）拟议中的核武装。他还在自己撰写的《维也纳呼吁》中写道：“今天战争不再是政治手段，它只会毁灭世界上所有的国家。”

1959年，哈恩创办了德国科学家联合会（VDW），这是一个倡导有责任心的科学理想的非政府组织。其不仅面向公众，而且面向各级政治和社会的决策者。哈恩认为，自己既然比其他公民更了解原子武器，就更有责任关注这个对人类至关重要的问题，运用知识把事情说清楚。他一直在对大国之间的核军备竞赛和地球放射性污染的危害发出紧急警告。

1968年7月28日，奥托·哈恩去世，享年89岁。马克斯·普朗克学会在讣告中说：“作为原子时代的奠基人，奥托·哈恩的名字将被载入人类史册……他将活在所有有机会见到过他的人的记忆中，他的工作将继续下去，我们怀着深深的感激和钦佩之情纪念他。”

的确，即使在哈恩死后，人们也并未将他遗忘，而是用各种方式纪念他：用他的名字命名核动力民用船，建立核研究所，命名小行星19126号，设立奥托·哈恩和平奖，甚至整个欧洲都有以他的名字命名的街道、广场、桥梁和学校。