本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
第一颗原子弹的竞赛愈演愈烈,在本周的《曼哈顿》剧集中,我们了解到更多关于安全和安保协议方面的人力成本。“可接受的限度”证明又是节奏较为悠闲的一集,但情节紧凑,有条不紊地为下周可能出现的爆发场面做准备。
我们看到一个人穿过一个不是洛斯阿拉莫斯的城镇——它有一种欧洲风情——走进一栋大学建筑,然后进入一个看起来很像阿克利和温特实验室的房间:科学家们在黑板上乱写乱画,一杯接一杯地喝着咖啡。当第二个人带着权威的气势穿过走廊时,其他人向他问好:“早上好,海森堡博士。” 这是德国曼哈顿计划的总部,是美国在制造原子弹竞赛中最主要的竞争对手,战争的胜负就取决于此。
回到新墨西哥州的沙漠,弗兰克·温特明显感受到了压力,他徒劳地试图从他那坠入爱河的初级科学家弗里茨那里获得关于各种裂变材料测试的有用信息,后者对某些关键特性的确切数据含糊其辞。他忍不住不停地谈论他的爱人珍妮——那个读狄更斯,并且为他们(到目前为止)高度纯洁的“约会”收费的打工妹。(当他的同事们取笑他时,弗里茨指出,从晚餐、饮料到电影,“所有女孩都要花钱”;至少珍妮是统一收费。)
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我们得知时间正在流逝,因为一个 X10 核反应堆即将在田纳西州另一个高度机密的地点——未来的橡树岭国家实验室——上线,弗兰克的小组需要证明他们对他们所获得的少量 Pu-239 的处理能力,以期望获得更多。之前的样品来自芝加哥的恩里科·费米实验室,是用回旋加速器少量制造的,这就是为什么这种物质如此珍贵;X10 反应堆会将 Pu-239 的产量从微克级扩大到千克级。
“我们即将拥有自己的钚工厂,”阿克利在查理前往该地进行高度机密出差之前又一次接受全面体检后告诉他。阿克利担心军方为了赶在德国之前制造出炸弹,并没有像他们应该做的那样关心安全,因为如果出现任何问题,核临界反应的潜在破坏力是巨大的。查理被派去进行安全审查。
他不是一个人去的:海伦·普林斯是温特小组中性解放的唯一女性科学家,她以他“妻子”的身份与他一起秘密旅行。鉴于上周的抄袭指控后,查理和他真正的妻子艾比之间的关系仍然紧张,这可能无济于事,特别是自从查理没有和艾比分享这个事实。她是从丽莎·温特那里得知的,后者在闲聊中说漏了嘴。
加州大学洛杉矶分校的物理学家大卫·索尔茨伯格为这一集提供咨询,他提供了一个有趣的花絮:虽然海伦是一个完全虚构的角色,但确实有一位年轻的女物理学家与恩里科·费米一起研究第一个核反应堆,后来负责监督华盛顿州汉福特核反应堆的建设和运行:莉奥娜·伍兹·马歇尔·利比。她后来回忆起那些日子里科学家们在争夺第一颗核弹时的压抑气氛
“我认为每个人都害怕我们(开发炸弹的方式)是错误的,德国人领先于我们。这是一种持续存在的恐惧,当然,我们的领导人了解德国的那些人,这一事实加剧了这种恐惧。他们和那些人一起上学。我们的领导人感到恐惧,这种恐惧传递给了我们。如果德国人比我们先得到它,我不知道世界会发生什么。可能会发生一些不同的事情。在战争爆发时,当希特勒垮台时,德国在物理学领域处于领先地位。那是一个非常可怕的时期。”
弗兰克和他隐藏的同性恋导师巴比特之间的关系已经缓和——他再次在温特家享受友好的晚餐。莉莎向巴比特讲述了弗兰克在他们结婚二周年纪念日送给她的礼物:一个盒子里的兔子。弗兰克认为兔子是他们婚姻的恰当象征:一些关于共同好奇心和“敏锐的交配本能”的东西。但是在一个星期内,兔子的身体上长满了疮,开始把头撞在笼子上,不久就死了。原来弗兰克是从一个生物实验室偷了兔子,它是传染病研究的一部分。“哎哟,你给了你妻子梅毒。真好,”巴比特戏谑地说。考虑到温特夫妇目前婚姻的压力,很难不把兔子故事看作是不祥的预兆。
弗里茨长时间工作,用 Pu-239 进行实验,以获得弗兰克要求的硬数据。唉,发生了一次意外的化学反应。弗里茨后来称之为快速蒸汽膨胀——突然的一声爆响和一股烟雾,正对着他的脸。保罗·克罗斯利和吉姆·米克斯(克里斯托弗·丹纳姆饰)回到实验室,发现弗里茨穿着内衣,拿着盖革计数器和示波器在地板上,拼命寻找丢失的钚。克罗斯利难以置信:“你把价值一百万美元的 Pu-239 弄丢了?” 弄丢这个词不太准确:弗里茨吸入了全部 24 微克的放射性物质。克罗斯利和米克斯急忙把他送到医务室,爱德曼医生(亚当·戈德利饰)给他洗胃,并把胃里的东西递给可怜的弗里茨,告诉他需要从所有“有机物”中回收钚。
值得称赞的是,弗兰克首先关心的是弗里茨的健康,他对爱德曼的“处方”感到震惊:“阿司匹林和一箱啤酒”,并指示他收集所有随后的尿液。“但是你感觉怎么样?”弗兰克坚持道。“喝啤酒后有点晕,”弗里茨羞涩地承认。弗里茨、克罗斯利和米克斯对于摄入少量 Pu-239 的奇怪影响都表现得太过于漠不关心。他们喝完了一箱啤酒,最后醉醺醺地打赌,当弗里茨用力呼气时,盖革计数器能检测到多远的辐射。
今天,我们都知道电离辐射的危害,其中包括 X 射线,以及钚衰变时释放的 α、β 和 γ 射线。离子的电荷会导致生物细胞内部发生非自然的化学反应。它可以破坏 DNA 链,导致细胞死亡或发生突变并变成癌细胞,然后癌细胞可以扩散。弗里茨吸入了微量的钚,但钚吸入后更容易进入血液,并从那里积聚在骨髓、肝脏和其他主要器官中。它的生物半衰期为 200 年,使周围组织暴露在更多的辐射下。(也就是说,20 世纪 40 年代,几名洛斯阿拉莫斯工人吸入了大量的钚粉尘,但肺癌的发病率并没有相应地升高。所以也许弗里茨会没事的。)
弗兰克质问爱德曼,后者向他保证,这位科学家的暴露量在“可接受的限度”内。爱德曼“完全按照 Q9 指令执行”,但当弗兰克问是谁写的指令时,他只得到“这是机密”。爱德曼对辐射及其对身体的影响的无知很快被揭露;他接受的培训是一名产科医生。弗兰克要求召集项目医疗主任来检查弗里茨,但由于分工,爱德曼不知道那个人是谁。
因此,一场精心设计的猫捉老鼠的游戏开始了,因为弗兰克试图追踪到底是谁一直在获取营地工人定期采集的血液和尿液样本。爱德曼的助手只是把它们扔下等待寄出,据说它们在其他地方由“项目辐射主管”进行分析。最终,弗兰克联系到了一位高级医生,并要求与这位神秘的项目辐射主管通话。医生只知道他的安全 ID 号,B-379,并拨打了指定的内线电话。爱德曼的电话迅速响起,这让医生感到震惊。这一切都是精心设计的假象——安全秀。显然没有人在分析所有这些血液和尿液样本;每个人都只是认为其他人会处理。
查理对和海伦一起旅行感到不快,也许还记得几集前她是如何利用他来获取一些钚的。在机场,他抱怨海伦的额外行李:“你需要多少双鞋?” 她反驳说,在“你的小空间论文”中找到了一个语法错误(查理混淆了“affect”和“effect”),并为售票柜台的女人编了一个关于她如何养活她可怜的无赖丈夫的离奇故事——只是为了增加一点羞辱。当他们回到洛斯阿拉莫斯时,他们就去办理假离婚。
“唐纳森夫妇”仍然在争吵,他们到达了田纳西州的反应堆设施,并见到了负责人丹尼尔·埃利斯(约翰·卡罗尔·林奇饰),他很快就被塑造成了一个典型的南方老好人,称女性雇员为“漂亮的小爱国者”,并粗暴地驳回海伦和他的黑人助手西奥多·辛克莱(凯西·艾伦饰)的任何贡献,他显然更喜欢他们只看不说。
他向他们展示了新的反应堆,一个由 600 磅石墨制成的庞然大物:“她已经打扮好,准备参加舞会了,”他吹嘘道。“明天早上,她将开始把铀稻草纺成钚金。” (海伦赞许地注意到他对代词的选择,并宣称,“所有反应堆都应该是女性。”)炸弹实验中实际使用了两种裂变材料:铀 235 和 Pu-239。大多数铀实际上是稳定的(非裂变的)U-238 变体;U-235 是一种同位素,这意味着原子核具有相同数量的质子,但少三个中子。由于两者在化学上非常相似,因此很难且成本很高地在化学上将它们分离。将 Pu-239 与 U-238 分离要容易得多,因为它们是不同的元素。
不管怎样,当查理开始问太多关于安全程序的问题时,埃利斯友好的态度很快变得敌对。西奥多好心地建议查理会发现该设施的示意图比冗长的参观更有帮助,但埃利斯打断了他,并让他去喝咖啡——打脸!——告诉查理,他是来润滑车轮的,而不是来阻碍工作的。“我在这里是为了确保你不会点燃大气,”查理反驳道。然后他摆出姿态并打出奥本海默牌,因为奥皮的命令高于埃利斯的截止日期。
直到现在,海伦大多时候都在配合艾利斯,但她跟着辛克莱去买咖啡。“当一群男人解雇我时,通常意味着他们害怕我接下来要说的话,”她主动说道。辛克莱起初很抗拒,并拒绝了她的示好:“这里不是地下铁路。我不需要女人来把我从白人手中解救出来。” 海伦毫不气馁地指出,“这房间里没人关心你怎么想,”但她关心。他停顿了一下,然后说,“绿色的水”,然后就走开了。
“绿色的水”,正如我们在下一幕中了解到的,是铀溶解成液态时发生的情况。中子减速,变得更容易裂变 100 倍。这就是为什么安全协议要求任何建筑物中最多只能储存 12 公斤; 谁都不想发生自发的核链式反应。当海伦和查理查看蓝图时,她注意到渲染图的比例偏差了足足六英寸。铀存储单元彼此之间太近了。海伦告诉艾利斯,他需要清理所有这些分布在 100 英亩土地上的容器,这个过程将导致一周的延误。查理支持她:“你听到了我‘妻子’的话。” 最终,他们作为一个团队在工作了。
与此同时,弗兰克正紧追着是谁雇佣了埃德尔曼,他知道埃德尔曼很可能只是遵循指示,不会问太多问题。那个人是亚历克斯·巴拉斯(约翰尼·科伊尔饰),一位我们之前在几集中短暂见过的科学家。弗兰克质问巴拉斯,为什么他会亲自挑选一位没有经验的产科医生担任营地的最高医疗官。为什么不把这个职位给巴拉斯自己呢?这位匈牙利出生的物理学家年轻时曾在巴斯德研究所与玛丽·居里共事,因此对放射学有第一手经验。
居里在 67 岁时死于白血病,很可能是因为她多年在实验室接触电离辐射。弗兰克说得没错,她的实验记录本被证明具有高度放射性——以至于当科学家将照相底片放在书页之间时,显影后的底片显示了她的指纹,那是她接触纸张时留下的放射性沉淀物造成的。她公开从未谈论过辐射暴露的风险,但弗兰克提醒亚历克斯,她也从未让他处理实验室中的放射性物质——很可能是为了保护这个他暗示曾爱上她的年轻人。
最坏的担忧得到了证实,弗兰克决心在即将举行的镇议会会议上正面解决这个问题:“人们需要知道你正在经营一家波将金诊所,这完全是个谎言。”巴拉斯警告他不要在拥挤的剧院里大喊“钚!”弗兰克不仅会因此丢掉工作,还很可能会被关进军事监狱。
与此同时,莉莎正在调查是谁或什么杀死了她心爱的蜜蜂,为参加同一个镇议会会议做准备,她计划在会议上对一些事情提出抗议,其中包括陆军在基地到处使用有毒杀虫剂 DDT。显然,对蚊子的研究最终导致暴露的昆虫发生剧烈抽搐并内部出血,直到所有器官衰竭。莉莎真的很需要一台显微镜来辅助她的调查,但当她要求弗兰克和巴比特从实验室“借用”一台时,他们拒绝了——陆军在这方面非常严格,并密切监控设备。她最终从学校借了一台。
最终,弗兰克和莉莎都没有在镇议会会议上作证。他被考克斯上校劝退了,考克斯上校与他分享了由一名德国间谍(代号“喜鹊”)提供的绝密信息,表明德国的炸弹研发工作比洛斯阿拉莫斯项目提前了两个月。当弗兰克看到随附的方程式时,他意识到德国人已经在测试产量了——他们领先不止两个月。如果弗兰克现在对医疗闹剧提出抗议,将会导致数周的延误,让德国人有更多的领先优势。如果德国人投下核弹,“这一切都毫无意义,”考克斯警告说。
到目前为止,弗兰克已经充分展示了他把炸弹开发置于一切之上的专一性,所以他的决定是毫无疑问的。他听取了考克斯的建议,保持沉默。把它归咎于战争时期科学的另一个人力成本吧。至少还在“可接受的范围”之内,不是吗?
然而,他确实做出了一项改变,以确保他的人民更安全。他效仿玛丽·居里的做法,坚称从现在开始,只有他才能处理实验室中的放射性钚——尽管他让他们认为这是因为他不信任他们,这要归咎于弗里茨的愚蠢错误。天哪,他绝不应该向他的团队表现出任何一丝温暖或人性。
或者对他的妻子。他回到家,发现她还在研究死蜜蜂的案件,因为缺乏证据而错过了镇会议。她在死蜜蜂中没有发现任何 DDT 或有毒杀虫剂的痕迹,她也排除了传染病,所以这不是由病毒或寄生虫引起的。“你会弄清楚的,你总是能弄清楚,”弗兰克安慰地说——但当她问及技术区域中是否可能存在有毒物质时,他很快就改变了口气。这有点太接近真相了,所以他自然而然地对她撒谎——当他现在已经说了这么多谎时,再多一个谎言又算什么呢?——并声称他亲自阅读了所有的环境安全报告。
当这招对顽强的莉莎不起作用时(“一个蜂群不会自己崩溃!”),他尝试了老套的“一切都在你的想象中,亲爱的”这一招。莉莎受到了这种诡计的侮辱和伤害,她本该如此,尤其是当弗兰克紧接着用一种居高临下的语气说“我们会给你买一些新蜜蜂”时。当他试图抚摸她的脸时,她拒绝了他。她放弃了吗?哈!我们最后一次看到她从书页中拉出她早在第一集中摘下的那朵保存完好的紫色菊花。莉莎总是能弄清楚事情。
与此同时,在田纳西州,海伦和查理到达现场,发现工作人员已经开始卸载各种棒材,艾利斯得意地告诉他们,反应堆应该在一天内全面投入运行。军方已经对储存的安全性进行了彻底检查。查理指出,他们列出了 22 项需要解决的重大危险——不仅仅是储存问题——艾利斯向他保证,陆军将“在达到临界状态后,立即对你的清单给予应有的考虑。”他告诉查理,再次打奥本海默牌是没用的,因为目前的指令直接来自莱斯利·格罗夫斯将军的权力:“那个雇佣奥本海默的人”。再一次,安全为了更大的利益而被牺牲了。
莉莎的蜜蜂的命运是否会与技术部门处理的放射性物质联系起来?弗里茨是否还在呼吸放射性物质(珍妮最终会让他摆脱处男之身吗)?我们肯定会看到橡树岭反应堆上线时会发生什么,以及查理和海伦的担忧是否正确。(提示:他们可能是对的,因为历史就是这样。)我们还将在下周的节目中听到大卫·萨尔茨伯格对潜在物理学的更多评论。敬请期待!