太平洋战争制胜神器：“焚魔的天火”是如何诞生的？

本文是“燃烧的岛群”第332篇原创文章。全文共5441字，配图30幅，阅读需要16分钟。

驾驭超越体能的力量，是人类自古以来的梦想，可惜的是自从掌握用火以来，再也没有任何一件发明可以引发天翻地覆的变化，直到蒸汽机的发明。

图1. 瓦特发明蒸汽机，简单来说他就是把物体转变形态时释放的化学能给利用起来了，从而超越了人的力量

很多人或许不认可这个观点，让我们换个大视角来看，火的发明让人类区别于野兽，提高了对食物的吸收能力和自身的抗病能力，最直接的后果就是促成人类的大繁衍，形成了对兽类的数量优势。而这种数量优势又推动了整体力量的优势，简单来说，更多的人可以办成更多的事情，无论是在围猎兽群，还是修筑长城或金字塔，还是两军对垒，还是诞生人类精英，人的数量都是一件近乎决定性的因素。

图2. 建造金字塔示意图，大型建筑需要耗费大量的建筑，甚至会导致社会动乱和灭亡

由于人的数量跟生存空间大小和生活环境优劣紧密相关，地缘环境因素就对人的族群有着巨大影响，地处温带、水源和物产丰富的地方更容易产生更大的人类族群，按照这个标准去套，两河流域、印度河流域、黄河流域率先形成了高密度人群，也催生了早期文明并向周围扩散。

于是“人多力量大”的粗浅道理得到了基本的应证，直到人类掌握了另外一种巨大的力量：化学能。其实火也是一种对化学能的使用，只是用途还比较单一，仅限于做饭取暖。当瓦特发明蒸汽机后，将火燃烧产生的热量转化为动能，驱动起各种机器，打破了“人多力量大”的基本原理，从此以后，少数人也能驾驭着机器去征服多数人了。

图3. 蒸汽机原理的动图，液态水变成气态水时的膨胀推动活塞，通过机械转换为往复运动

最开始只是使用煤炭燃烧获得的热量，去烧开水获得蒸汽，并推动活塞式运动。后来掌握了发热量更高的汽油和柴油，发明了汽油机和柴油机，驱动汽车、坦克、轮船和飞机，这些已经为我们所熟知并且有点司空见惯了，不再深入。

然而，仅仅是获得化学能的助力，仍不足以满足人类对力量的无穷追求。这个世界上是否还有更强大的力量，这个问题又要去翻翻书了。

简单来说，化学能的释放仍然是分子级别的原子重组，比如氢气H2和氧气O2燃烧生成H2O，并释放能量。那么原子级别重组是否也能够释放能量呢？

图4. 早期人类无法进行微观的观察，只能简单地从形态上把物质区分为“金木水火土”五行

早期人类文明对世界的基本物质只能依从“眼见为实”的原则，简单区分为“金木水火土”这几类，然后可以通过这五类元素的组合生成世间万物，古代炼金术就是根据这套理论，用基本元素反复尝试组合。直到1661年，英国化学家罗伯特·波意耳大胆地提出世间万物是由不同的“微粒”组成，而非“金木水火土”，这一年也因此被称为化学科学的元年。

图5. 英国化学家罗伯特·波意耳

西方科学家们在进行化学反应时，注意到化学反应中的变化量总是有特定的倍数，这说明存在着某种最小元素是最小变化单位。比如说上文提及氢氧燃烧产生水的化学反应，只能是两个氢分子和一个氧分子呈比例反应，因此这个化学反应的最小单位被称为“原子”。

1803年，英国化学家约翰.道尔顿提出了“原子说”，认为所有的物质都是由原子构成，每一种元素只包含唯一一种原子，这些原子相互结合起来就形成了化合物。这就能解释为什么不同元素总是呈整数倍反应，但是道尔顿还不能深入解释各种元素到底是由什么原子组成。

图6. 英国化学家约翰.道尔顿

1869年，俄国化学家门捷列夫提出“元素周期表”的概念，把不同元素和原子量（即原子核内的质子数量）进行了挂钩，并且把当时已经掌握的63种元素套入周期表中，发现了元素排列的奥秘：基本上随着原子量的增加而成为不同的元素，比如我们熟知的氢元素原子量为1，铁元素原子量为26，

图7. 俄国化学家门捷列夫

图8. 由门捷列夫率先提出的元素周期表，经后人不断补充形成现在的规模

但在19世纪大多数时间内，人们认为原子就像个实心玻璃球一样不可分割，直到1897年英国物理学家约瑟夫·汤姆生发现了原子里面能够跑出带负电的电子，而通常的原子是不带电的，所以原子内部必然有带正电的物质存在，也说明了原子可以被进一步分割。

图9. 英国物理学家约瑟夫·汤姆生——电子的发明者

接下来又有许多大牛各自提出了自己的设想，值得一提的是，连刚刚步入近代化的日本都有一位物理学家长冈半太郎，在1904年正式提出并发表了自己的“土星模型”理论，认为带正电的原子核被外围一圈电子围绕着运动，类似于土星环，这个理论甚至比西方的几位大牛提出的还要接近实际。

图10. 被日本人印在邮票上的长冈半太郎，此人一直活到了二战后的1950年，终年85岁

图11. 右边那位我不确定是不是长冈片太郎，左边那位还有不认识的人吗

1911年，英国物理学家卢瑟福以他的实验结果为依据，提出了原子核结构的“太阳系模型”理论，即原子核象太阳一样位于原子中心，电子类似行星一样围绕着原子核运动。相互之间存在着电磁作用力。

卢瑟福最大的贡献是提供了一定的实验依据，而不是长冈那套空想出来的理论，这一点成为卢瑟福原子模型留名于世的最大因素。

图12. 英国物理学家卢瑟福，他是约瑟夫·汤姆生的学生

科学的接力棒又来到了另一位年轻的丹麦人尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔的手中，此人后来被拔高到几乎比肩爱因斯坦的地位。简单来说，波尔为卢瑟福原子模型的稳定性提供了佐证，最终为人类描绘出了原子内部的结构奥秘。

图13. 丹麦人尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔，这张照片看起来更像是黑手党魁

1919年，又是卢瑟福开始用α粒子（氦核）轰击氮原子核，结果是原子核居然也可以被改变，最终他揭示了原子核的一系列秘密，比如氢原子核是其他原子核的最小单位，被称为质子，并且预言原子内部除了质子和电子外，还存在不带电的中子。中子后来由他的学生查德威克于1932年发现，最终确立了以质子和中子为基础的原子核结构模型，中子的存在解释了为什么原子的质量要比质子和电子的总质量大。因为这些贡献，卢瑟福的学生中有十几位获得了诺贝尔奖，包括波尔和查德威克。

图14. 最新的原子内部模型

自从中子的秘密被揭示后，一大群科学家就用中子代替α粒子去轰击元素周期表里的各种元素，看看能产生什么结果。为什么要这么做呢？因为科学家在之前也曾发现即使相同的元素也存在不同质量，这个差别的质量就是中子数的不同，这种质子相同而中子不同的元素就称为同位素。科学家用中子去轰击各种元素的目的就是想获得新的元素或同位素。

图15. 这是一张著名的照片，以上提及的所有大牛只要活着的几乎都在里面

结果也的确没让科学家们失望，1934年，意大利科学家费米的团队通过轰击当时已知的元素周期表上最后的第92号元素（铀元素），得到了原子量增加后的第93号元素。但到了1938年，一位德国科学家哈恩重复了这个实验后，发现其实并非得到了新元素，而是导致铀原子分裂为两个质量相等的钡元素，这种现象就是原子核裂变！

图16. 意大利科学家费米，后来加入美国国籍，他是核裂变理论的最终提出者

图17. 铀235被中子轰击后产生裂变并释放更多中子的示意图

图18. 核裂变产生的原理图，需要一定基数的裂变才能引发连锁反应，否则容易停息

费米迅速修正了自己的结论，并且提出了核裂变的连锁反应原理，即当用中子轰击铀原子核时，将导致裂变并释放出中子，这些中子有可能再次轰击到其他的铀原子核，导致新的裂变并释放出新的中子，只要这个过程持续下去，就是原子核的连锁裂变反应，而在这一过程中，每一次裂变都会释放能量，由于原子级别的数量极其巨大，这种能量也将极其巨大。

图19. 大牛中的大牛，德国犹太人爱因斯坦，后移居美国

1939年1月，哈恩的论文正式发表，3月，已经移居美国的费米与美国海军接触，希望他们能意识到原子核裂变的巨大威力，但是显然这套新理论对军队的大老粗来说有点太玄乎了。同年8月2日，另外一位名气更大的科学家爱因斯坦直接给罗斯福总统写了信，他的建议被罗斯福采纳并要求军方启动了制造原子弹的“曼哈顿计划”，美国人一方面要抢先造出原子弹，另一方面也要制止欧洲科学界大拿——纳粹德国造出这种“大杀器”。

图20. 有一部迷你剧是讲曼哈顿计划的，有兴趣的可以自己去找找

美国人选择在新墨西哥州北部小镇洛斯阿拉莫斯进行这项绝密研究，10万军民被动员起来，虽然原子弹的理论知识已经具备，但是仍有几个难点需要攻克。一是获得足够数量能够产生连锁反应的铀材料，二是如何产生连锁反应的第一步并保证持续进行下去。

图21. 《曼哈顿》第一季的宣传海报，下面的城市就是洛斯阿拉莫斯

第一个问题经过讨论，决定以4种不同的方法进行铀235同位素的制造和分离，制造工厂被设在田纳西州橡树岭，称橡树岭工厂，到1944年3月，第一批浓缩型铀235同位素生产就绪。

第二个问题也很快得到解决，1942年12月2日，在恩利克·费米的指导下，芝加哥大学建成世界上第一个实验型原子反应堆，成功地进行了可控的链式反应。

图22. 玩《文明6》的人都知道这个海报代表什么意思吧

当然还有一些细节问题需要实验验证，这里就不再赘述了。

另一方面，对日本本土的战略轰炸的主角是波音公司设计建造的B-29“超级空中堡垒”四引擎高空战略轰炸机，对敌方实施高空战略轰炸的观点产生于1930年代，但只有美、德这样的科技界扛把子才有能力研制合适的载具。

图23. 这张是B-17“空中堡垒”，也是波音公司的产品，B-29是他弟，块头更大

二战爆发数月后的1940年1月，美国陆军正式公布了“超级轰炸机”项目的设计规范，其标准为“最高时速643公里，最大航程8580千米，并要求装载907千克炸弹时作战半径能达到最大航程的一半”。后根据欧洲空战的经验，官方规范又在四月进行修正，提出加强自卫武器和装甲，并增加了自封油箱。

图24. 这张是据说是澳大利亚空军的B-29，机徽可能是三色的

四家美国航空公司收到了美国陆航的预研合同，但只有波音公司坚持到了最后。实际上，具有丰富的大型飞机设计经验的波音自1934年起就不断配合军方拿出产品设计原型，具备坚实的基础，但即便如此，超级轰炸机的难点仍花费了大量心血。1942年9月21日，首架XB-29在波音机场由试飞员爱德蒙.T.“埃迪”艾伦进行了首飞，而在此之前，陆航已经下达了总计1664架的订单。

图25. 二战美国飞机生产线，这张中也是B-17

1943年9月，波音威奇塔工厂生产出第一架B-29，随后是1944年2月的贝尔公司的马丽埃塔工厂，在1944年中期，马丁公司的奥马哈工厂也交付了第一架B-29，这三个工厂在战时一共生产了2513架“超级空中堡垒”。其中威奇塔工厂1620架，奥马哈工厂536架，马丽埃塔工厂357架。

图26. 在成都双流机场补给中的B-29，由于缺乏加油设备，不得不靠人力一桶一桶的灌油

众所周知，B-29最初的前进基地是中国成都的双流机场，从成都出发，作战半径可达日本九州，为了验证这种超级飞机的作战效能，B-29先后拿九州的八幡制铁厂和中国东北沈阳的飞机制造厂试水，战果并不显著但取得了难得的实战经验。

1944年6月15日，庞大的美军特混舰队开始登陆塞班岛，7月6日，塞班岛上的日本陆海军指挥官，包括曾经多次出镜的南云忠一海军中将自杀，随后美军宣布占领全岛。

图27. 夕阳下的B-29机群，注意左下角已经出现了“野马”的身影

与成都相比，塞班岛距离日本本土的距离更近，更适合作用远距离战略轰炸的出发基地。10月，埃米特·奥唐奈准将指挥的第73轰炸机联队进驻塞班岛。11月1日，从该基地起飞的多架B-29侦察型对本州岛关东地区实施了侦察。

11月24日，美军出动111架B-29飞临东京，目标是日本最大的飞机发动机制造厂——东京郊外的中岛飞机制造厂，这是自1942年4月杜立特轰炸东京以来，美军第一次轰炸东京，同时揭开了对日本本土大都市白天精确战略轰炸的序幕。后来还实施了大规模的夜间低空燃烧弹轰炸及大范围的低空布设水雷。

图28. 高空编队飞行中的B-29，注意这个飞机通常都飞行在高空

一位参加了对东京的战略轰炸的B-29尾炮手凯文·赫伯特是一个文学爱好者，在他的描述中曾经这样写道：

“地面上的世界宛若传说中的阴间，即使是维吉尔（古罗马诗人）、但丁（意大利诗人）活着弥尔顿（英国诗人）恐怕都无法形容这一场景，血红的火焰背景下，黄褐色的烟柱扶摇直上，给人的感觉就像是天地颠倒，我头顶上漆黑的夜空才是安静的大地，而下方则是狂暴的天空。

探照灯柱胡乱划过，高射炮炮弹的烟云偶尔爆炸开来，耳机里传来通讯系统里各种嘈杂的呼叫，有人在提醒各机组注意避开探照灯，有人在惊呼一股热气流把它吹得几乎失控，有人在喊小心高射炮。这一切提醒了我，这才是现实！”

与此同时，原子弹的建造也没有停顿。1945年7月12日，第一颗实验性原子弹开始最后的装配。

三天后的7月15日凌晨5时30分，世界上第一颗原子弹在新墨西哥州阿拉莫戈多的沙漠里被引爆，这是人类第一次验证原子内部力量被释放出来的巨大威力。

图29. 正在投掷原子弹的B-29，从下方有海岸线判断可正是广岛

8月6日和9日，美军使用B-29轰炸机在日本广岛和长崎分别投下一枚原子弹，造成巨大的人员伤亡和持续数十年的环境污染。

波音公司凭借建造生产大量的重型轰炸机的经验，在战后成为大型飞机领域的领头羊，直到今天仍然是近乎无敌的存在。

图30. 仅有两颗原子弹在人类居住区爆炸，造成无穷尽的伤亡及后遗症，从此人类不再打大仗

要我说，以武力方式对外扩张的东洋鬼子，跟阴招迭出呼风唤雨的西洋鬼子，两边都不是什么好鸟！

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