二战时期日本为何没能研制出原子弹
来源：《中国国家历史》    2022-08-30 10:17:32

　　众所周知日本是二战时期唯一遭受到核武器攻击的国家，然而鲜为人知的是日本在战争期间也积极地进行了原子弹的研发。那么日本在核武器研制方面到底取得了哪些进展，为何没能取得成功?

　　军方的早期核计划

　　明治维新之后，为了在物理科学领域追赶国际一流强国，日本派出了大量留学生赶赴欧美各国学习，培养出不少具有影响力的核物理学家，比较著名的有长冈半太郎、菊池正士、荒胜文策等人，其中最早建议军方将核能应用在军事领域的，则是仁科芳雄。

仁科芳雄

　　仁科早年师从长冈半太郎，之后前往剑桥大学等名校学习，是著名物理学家玻尔的高徒。1928年，仁科与瑞典科学家克莱因共同推导出用于相对论处理散射的“克莱因-仁科公式”而名声大噪。回国之后，仁科建立起日本第一个核物理实验室——理化研究所核物理实验室。1938年，仁科得到诺贝尔奖得主、美国物理学家欧内斯特·劳伦斯的帮助，研制出了日本第一台大型回旋加速器，大大提高了日本的核物理研究水平。

长冈半太郎

　　1938年年底，德国物理学家奥托·哈恩与弗里茨·斯特莱斯曼成功实现了人类历史上的首次核裂变。仁科芳雄在得知实验结果后，认为有必要建议军方开展核武器的研发工作。

德国物理学家哈恩

　　1940年8月，仁科芳雄在出差时偶遇日本陆军航空技术研究所所长安田武雄中将。在颠簸的火车车厢里，仁科向安田介绍了核武器的潜在巨大威力和在战争中的使用前景，建议军方尽早研制原子弹。安田武雄同意论证研制核武器的可行性。

　　安田武雄命令中佐铃木辰三郎论证研发原子弹的可能性。铃木辰三郎毕业于东京帝国大学物理专业，是一位内行。领受任务之后，铃木找到了他的老师、物理学家嵯峨根良吉帮忙。嵯峨根良吉此时正在仁科芳雄的核研究团队中工作，他告诉铃木按照当前的进展速度，人类制造出以裂变为基础的原子弹只是时间问题。美国的一些大学，比如加州伯克利大学可能正在秘密研制原子弹。

　　1940年10月，铃木辰三郎向安田武雄提交了正式报告，建议军方马上着手研制原子弹，因为这种武器将在战争中发挥决定性作用。1941年4月，安田武雄将报告递交给了陆军大臣东条英机，并建议由陆军出面主导核武器的研发工作。东条同意了安田的方案，指示对原子弹研发所需的资金和物资予以优先调拨。安田武雄随即命令理化学研究所所长大河内正敏组建研发团队，这项任务不出意外地落在了仁科芳雄的肩上，他带领着大约100名研究人员开始了原子弹的研发工作。

　　日本海军的核项目要晚于陆军。

　　1942年6月中途岛惨败之后，联合舰队司令官山本五十六大将要求海军技术研究所立即研究“划时代”的新式武器来改变战局。海军技术研究所提出研制原子弹的“B研究计划”，成立了核物理应用研究委员会，专门邀请了仁科芳雄担任委员会的主席，委员会的其他成员还包括长冈半太郎、嵯峨根良吉、菊池正士等重量级人物。

　　除了海军技术研究所之外，海军舰政本部也组织力量进行核武器研究。1941年6月，舰政本部派人找到了京都帝国大学教授荒胜文策论证研制核武器的可行性，并提供了3000日元的研究经费。

　　1942年9月，荒胜文策在提交的报告中指出以核裂变为基础研制出原子弹是可行的，但是困难很大。荒胜还认为如果要研制核武器，必须集中更多的科研人员和设备、筹措巨额经费，而自己的实验室不具备这些条件。舰政本部被这些苛刻的条件吓住了，虽然没有拒绝继续进行相关研究，还给荒胜文策追加了5000日元的经费，但并没有采取实质性举措。

　　就在舰政本部的核武器论证工作偃旗息鼓不久之后，核物理应用研究委员会也给海军泼了一盆冷水。1942年12月，他们指出即便要完成原子弹的早期模型设计也要等到1945年6月之后;要想制造出能够应用于实战的原子弹，可能需要10年以上的时间。而且，1943年3月，核物理应用研究委员会经过评估后认为在战争结束前，美国等敌人都没有能力研制出原子弹。

　　不过在仁科看来，虽然各交战国都无法在战时研制出原子弹，但是继续进行相关研究仍然具有重大意义，而且没有了军方的时间压力，他可以更从容地进行研究。然而，仁科只度过了2个月的悠闲时光，因为不久之后军方的核项目开始提速了。

　　Ni计划与F计划

　　1943年春天，在综合分析了各种情报后，日本人终于意识到美国正在核武器研究领域取得飞速进展。如果继续对此熟视无睹，那么早晚有一天盟国的原子弹会扔在他们头上。东条英机在向安田武雄询问了核武器项目的进展情况之后，召开了紧急内阁会议。东条在会议上大发雷霆，命令立即加快研究进度，争取在战争结束前研制出原子弹。

理化学研究所负责人大河内正敏

　　1943年6月，仁科芳雄提交了评估研制原子弹的可行性的详细报告。在报告中仁科提出了以下观点：

　　1、以铀为原料能够制造出原子弹，能否获得足够的铀将决定核武器项目的成败。

　　2、制造一枚原子弹至少需要10公斤武器级浓缩铀，浓缩铀的丰度要达到10%。原子弹的爆炸威力可以达到18000吨当量。

　　3、可以使用热扩散法提炼武器级浓缩铀，但是如何生产并加工分离铀235的原料六氟化铀，仍需要继续进行攻关。

　　仁科的一些结论并不正确，比如武器级浓缩铀的丰度要达到90%，而不是仁科估计的10%。但是仁科的报告给出了制造原子弹的大体思路，加上仁科过去一直鼓吹日本拥有丰富的铀矿资源，所以日本高层认为研制原子弹是可行的。此外，进入1943年以来，日军在战场上不断失利、形势急转直下，急需“神奇”的新式武器扭转崩溃的局面。在这一系列因素的共同影响下，日本人将核武器视为最后的救命稻草，核计划再次启动。

　　1943年9月，陆军正式将核武器项目以仁科芳雄名字的第一个假名“に”命名，即“Ni计划”(仁计划)。在项目初期军方提供了70万日元的经费(约相当于今天的180万美元)，并且在理化学研究所里征用了一座代号为49号楼的建筑供仁科团队使用。

　　研制原子弹是一项高度复杂的工作，涉及到理论研究与计算、六氟化铀与铀235的生产等一系列工作。为了完成相关科研攻关，仁科把日本有名号的核物理研究人员几乎都网罗到了一起：玉木英彦负责进行链式反应的理论研究和数据计算，木越邦彦负责六氟化铀的生产，甚至连因为信奉马克思主义而被抓了起来的武谷三男也被特许在监狱中研究如何分离出铀235。

大正时代的理化学研究所

　　要想制造出原子弹，就必须生产出足够丰度的武器级铀235，但是铀235在自然界中储量非常少。所以，日本人必须想办法在富含铀238的铀矿石中先提取出铀235，然后再加工成武器级铀。

　　在当时，对铀235的分离浓缩方法主要有气体扩散法、电磁分离法、高速离心法，以及热扩散法。战时的日本人没法像美国人那样使用烧钱费电的气体扩散法和电磁分离法，只能选择最常用、也最简单的热扩散法生产武器级浓缩铀。

　　简而言之，热扩散法的原理是将气化后的六氟化铀注入存在温差的热扩散柱中，利用热扩散效应，将质量不同的铀235和铀238分离出来。但日本人开局不顺——生产六氟化铀需要用到大量的砂糖将铀碳化，但砂糖是管制物资，很难弄到，据木越邦彦回忆，为了做试验他甚至偷走了配给母亲的砂糖。直到后来发现淀粉可以达到同样的效果，仁科团队才得以生产出六氟化铀。

　　1944年7月，仁科团队开始使用热扩散法对六氟化铀进行分离。但是实验很不顺利，腐蚀性极强的六氟化铀多次烧穿了热扩散设备的管道，仁科等人一直折腾到1945年2月也一无所得。

　　另一方面，日本陆海军尽了最大努力在其控制区寻找至关重要的铀矿石。日军先后在日本福岛、中国、朝鲜半岛、东南亚等地寻找铀矿，但是仅仅在缅甸和韩国有所发现。为了开采缅甸的铀矿，日军专门修建了一条约400公里长的铁路，但直到战败也没能开采出足够的铀矿石。韩国的情况也很相像，日军只搜集到了少得可怜的铀矿石，仅仅够进行基础试验。

　　黔驴技穷的日本人想起了队友德国人。1943年7月7日，日本陆军少将川岛虎之辅请求纳粹提供铀矿石。但当德国人询问为何需要这么多的铀矿石时，川岛忽悠盟友说是为了合成航空燃料。直到11月，日本方面才扭扭捏捏地承认铀矿石将用于制造原子弹。

　　德国人还算仗义。1944年1月，日本海军与德国海军通过了使用潜艇交换重要战略物资的“输血计划”。6月24日，日本海军的“伊—52”号潜艇在前往德国占领的波尔多港的途中被盟军飞机击沉。有资料称，按照原计划“伊—52”号潜艇将运回大量的德国新式装备、工业产品，以及1760磅重的氧化铀。

已经向美军投降的“U-234”号潜艇

　　1945年4月中旬，纳粹德国行将灭亡之际，柏林派出“U-234”号潜艇向日本运送包括Me-262战斗机零部件、喷气发动机在内的大量军工产品，其中最重要的就是10桶总重1235磅(约560公斤)的氧化铀。由于在中途得知德国投降的消息，“U-234”号潜艇最终向美国海军投降，而这些宝贵的铀全部被美军缴获，并被用在了制造轰炸日本的原子弹上。总之，纳粹并没有帮助日本人走出缺乏铀原料的窘境。

　　就在日本陆军“一生悬命”地玩命研制原子弹时，日本海军也没有闲着。1943年5月，日本海军得到了美国原子弹计划正在飞速推进的情报后，重启了已经搁置的核武器研究，并将其命名为“F计划”，意思是指Fission，即英文中的核裂变一词。“F计划”仍旧由海军的老熟人京都大学教授荒胜文策负责。比起之前舰政本部抠抠搜搜的拨款力度，这次海军大方了不少，给荒胜团队提供了95万日元的“巨款”。

　　在生产浓缩铀的方案上，荒胜团队选择了离心法，即通过研制出高速离心机来对铀235进行分离和浓缩。然而荒胜团队的进展还不如陆军，直到日本战败之前，海军连一台高速离心机都没能研制出来，一直停留在图纸和模型阶段。就这样，仁科和荒胜折腾到1945年仍然没有实质性进展，明眼人都看得出来，日本的核计划算是完蛋了。

　　日本战时核计划的终结

　　1945年年初，当日本海军再次给荒胜文策的团队追加了30万日元研究经费时，军官们发现这些家伙开始摸鱼躺平混日子。仁科芳雄虽然没有磨洋工，但是也和荒胜一样认识到日本不可能在战争结束之前造出原子弹。

荒胜文策

　　美军的空袭加速了日本核计划的“死亡”。1945年3月9日——10日，美国陆军航空兵先后出动600多架次的B-29型轰炸机火攻东京。仁科团队的实验室49号楼被烧毁，大量的实验器材，包括仅有的铀和重水全部化为乌有。1945年5月14日，仁科芳雄召集科研人员在理化学研究所的残垣断壁中宣布“Ni计划”终止。7月21日，荒胜文策团队召开了最后一次会议，随后“F计划”也正式下马。

　　1945年8月6日，美军轰炸机在广岛投下代号为“小男孩”的原子弹。仁科芳雄是第一批被派到广岛进行勘察的科学家之一，在给军方的报告中仁科确认美军投掷的就是原子弹。3天后，美军又在长崎投下另一枚原子弹，让仁科绝望的是，这枚代号为“胖子”的原子弹是内爆式钚弹，这种技术方案是日本科学家从未掌握过的，在研制原子弹的比赛中，日本彻底出局了。1945年8月15日，日本宣布投降。

　　对于日本秘密进行的原子弹项目，盟国早有所闻。但是盟国情报部门判断，日本在核弹领域取得的进展不足以造成现实威胁，而且日本人缺乏铀，所以不可能制造出原子弹。基于这种伤害性不大侮辱性极强的判断，盟军都懒得像对待德国那样派出特种部队破坏日本在朝鲜半岛的重水工厂。

　　日本投降之后，美国派出了一个情报小组赶赴东京查明日本核武器项目的详细情况。在经过评估之后，美国人认为日本人研制原子弹的进度根本无法与盟国相比，离成功遥遥无期。曼哈顿计划中负责外国情报的罗伯特·弗曼认为，与庞大的曼哈顿计划相比，日本人的核武器项目不过是小打小闹：“据我们所知，没有人(在核弹研制速度上)比我们更快。”

　　美国人的判断是准确的，整个战争期间，日本人都没能在核武器研制领域取得值得称道的突破，更谈不上制造出能够用于实战的原子弹了。说到底，日本人没能制造出原子弹的根本原因，在于其综合国力与盟国间存在着无法弥补的巨大差距。

　　研制原子弹需要的不仅仅是个别天才科学家的灵机一动，也不能仅靠无私奉献和艰苦奋斗，而是需要筹集天文数字般的资金、召集一大批各行各业的杰出人才、消耗巨量的能源与工业原料才有可能取得成功，而调配并协调好这些资源无疑是对综合国力的巨大考验。

曼哈顿计划中修建的工厂

　　以曼哈顿计划为例，截止到1945年12月，美国共投入了18.9亿美元的巨款(约相当于今天的250亿美元)，仅仅位于橡树岭的实验室和工厂就获得了近12亿美元的投资，相较之下，日本人在“Ni计划”和“F计划”中全部的投资加在一起也不超过300万日元，甚至不及美国人在建设重水工厂过程中花费的零头。

　　在科研人员的数量和水平上，日本也完全无法与盟国相提并论。盟国参与曼哈顿计划的人员共计有13万人，仅在洛斯阿拉莫斯实验室工作过的各种科技人员就达到9000余人。参与曼哈顿计划的科学巨擘灿若繁星，包括一大批诺贝尔奖得主，如玻尔、威尔逊、劳伦斯、查德威克、费米、费曼、西伯格等等。面对着几乎整个西方物理学界的顶尖人物，日本人能拿出手的只有仁科芳雄、荒胜文策团队加在一起不超过200人的寒酸阵容，虽然仁科等部分日本科学家的水平可以与对手相媲美，但是紧靠少数几个精英无法带动整个团队取得突破性进展。

　　日本战时核计划夭折的另一个原因是日本人始终缺乏至关重要的铀。在二战期间，日本人绞尽脑汁在其占领区内寻找铀矿石，然而却始终处于杯水车薪的窘境，生产出的微量的铀，只能供仁科芳雄和荒胜文策进行基础研究，根本不够制造原子弹，而从德国获取铀的努力在盟国的打击下也全部失败。所以就算日本人能在理论设计和原子弹构型上取得突破，也将面对巧妇难为无米之炊的困境。

　　相比之下，盟国能够从全球范围内获得充足的铀矿石。二战爆发时，全球的铀矿主要有四个，分别位于美国科罗拉多州、加拿大北部矿区、比利时控制的刚果殖民地以及捷克斯洛伐克的约阿希姆斯塔尔，前三个铀矿全都在盟国的控制之下。因此，美国的曼哈顿项目始终能够得到以千吨计的足量铀矿石。仅在1944年的一次交易中，美国就从比属刚果购买了1560吨的铀矿石。而日本人获得的铀矿石，始终停留在公斤量级。

　　所以，从实力对比角度而言，日本没能研制出原子弹实在是意料之中。日本的战时核计划的失败甚至都称不上功亏一篑，因为日本人并非只差一筐土，而是只有一筐土。

　　余波

　　对于日本没能研制出原子弹，仁科芳雄在战后曾经有过一段感慨，他说：“我们输了，盟国是伟大的……战争结束了，我很高兴。”咋看之下仁科对此并不介意，然而仁科的真实态度远非如此。

　　在前往广岛调查美国投掷的“新型炸弹”之时，仁科在给玉木英彦的信中说：“总而言之，英美的科学家打败了日本科学家……我们都该切腹谢罪。”对于自己没能研制出核弹耿耿于怀，这才是仁科的真实想法。

投掷在长崎的原子弹“胖子”

　　在战后，仁科芳雄又找到了为自己洗地的新借口，他称之所以接受军方的任务，是为了避免手下的年轻科学家被军队征召扔到战场上去。这当然是自欺欺人，早在太平洋战争爆发之前，仁科就和同僚谈到如果在武器研发领域落后于英美，那将是日本科学家的耻辱——在为日本这个“邪恶帝国”贡献自己的力量时，仁科始终是积极主动的。

　　仁科芳雄对自己这段不光彩经历的辩解，与主管德国核武器研发项目的海森堡的行径如出一辙——他们知道，这种狡辩既可以减轻他们为军事部门服务的罪行，也可以在心理上为他们的失败寻找一个高尚的理由。由于日本遭受了原子弹的轰炸，加上其在战时的勾当并没有向大众公布，仁科并没有被清算，反而被视为战争的受害者得到了不少同情。仁科也摇身一变，依靠扎实的演技扮演起反对核武器的斗士来。值得玩味的是，1953年前陆军军官山本阳一撰文披露了“Ni计划”，并指出一些日本科学家参与了该项目时，仁科芳雄不出所料地保持了沉默。

　　1945年11月24日，美军将收缴的理化学研究所、京都大学等机构的回旋加速器全部销毁，然后将残骸扔进了东京湾。伴随着泛起的水花，日本战时核武器研究项目的痕迹从人们的视线中消失殆尽，但是其引发的余波却长久地在日本政界、军界以及科技界的心头荡漾、挥之不去。