最近，電影《奧本海默》正在上映。近 3 個小時的電影，從求學之路、參與原子彈研制工作，以及受到的政治影響這 3 個方面，講述了奧本海默的人物故事。
對于這樣一部人物傳記式的電影，大部分人看完可能都會被一些問題圍繞：現實世界中的奧本海默是什麽樣的？他真的曾給導師下毒嗎？有哪些故事是電影沒有呈現的？今天，就讓我們走出電影，來看看現實世界中奧本海默的故事。
内容涉及少量劇透，建議先收藏，觀影後再看。
01
長"角"的蘑菇雲
電影《奧本海默》一開場就是核爆場景，許多人可能都注意到了這個核爆的圓形火球上好像長了一個"角"。這個角是現實中核試驗經常見到的現象，不過嚴格說不是來自于原子彈本身，而是擺放原子彈的平台。
圖片截取自《奧本海默》宣傳片
核爆火球的表面超過 2 萬攝氏度，其光強度超過太陽表面的 100 倍，這些光會急速将附近的固體全部氣化。地面核試驗時原子彈有時并非真的擺在地面上，而是會放在一座小塔上（正如電影中段展示的那樣），爲了保持塔的穩定，會用傾斜的纜索從塔頂拉到地面作爲支撐。這些角就是氣化中的纜索。
圖片截取自《奧本海默》宣傳片
物理學家做過實驗，如果把纜索塗黑，吸收的光更多，那角也會變得更明顯。相反，如果用反光塗料或者鋁箔包住纜索，吸收的光大幅減少，就看不出角了。而假如是直接放在地表的原子彈、空中爆炸的原子彈或者地下原子彈，也不會有角。
02
奧本海默真的給導師下過毒嗎？
電影中，在劍橋大學學習期間，奧本海默拿起注射器在導師帕特裏克·布萊克特的蘋果中注入了氰化鉀（一種劇毒物質）。在現實世界中，奧本海默也确實曾給蘋果下毒，不過曆史細節和電影表現有所不同。
電影《奧本海默》劇照
曆史上這一事件發生在 1925 年秋天，當時奧本海默在倫敦留學期間陷入了非常嚴重的抑郁狀态。其實他喜歡他的導師布萊克特，極力尋求導師的認可，但導師本人是實驗物理學家，沒有多想就安排奧本海默去做他很不擅長的實驗。結果，奧本海默在極度的焦慮中給一顆蘋果下了毒。他沒有趕回現場把蘋果扔掉，當時尼爾斯·玻爾并不在場，也沒有人吃掉那個蘋果，但是校方還是得知了此事。
奧本海默本人在幾個月後對好友坦白說"我用了氰化物之類的東西"。不過這可能是他自己精神不穩定之下的誇張之詞，畢竟如果真的是緻命毒藥，那被發現的後果理應遠爲嚴重得多。實際上，在奧本海默父母的努力奔走遊說之下，他隻是被處以留校察看的懲罰并被要求定期去見精神分析師。
電影中奧本海默後來和他的情人簡·塔洛克的對話裏說他有兩年去見過精神分析師，指的就是這段經曆及其後續。曆史上也确實有一位精神分析師給出了和簡一樣的建議。
03
眼花缭亂的光影效果，和物理有關嗎？
玻爾演講結束後，電影用了一系列蒙太奇展現奧本海默的物理世界。好消息是，那些光點、波浪線還有扔杯子都隻是純粹的視覺效果，并沒有直接對應什麽劇情相關的高深物理概念，所以不必太在意，好看就行了。
圖片截取自《奧本海默》宣傳片
雖然沒啥直接對應，硬找的話也有一些間接關聯：
點狀物體可能是代表原子或亞原子粒子，也可能是代表小顆粒灰塵——愛因斯坦的奇迹之年論文之一就是關于灰塵的布朗運動的。
線狀物體的快速抖動模式接近于不完全穩定的駐波，在示波器上經常能見到，但也可以認爲是代表了量子力學的波函數或者物質波。
這部電影不是物理學科普，所以不要太在意這種細節，比如奧本海默用荷蘭語講物理的那段話其實基本上是不通的，因爲諾蘭爲了控制節奏把原話裏很多詞都給删掉了。
04
這或是幫奧本海默走出抑郁的書
曆史上的奧本海默從抑郁裏走出來的契機并非玻爾的演講，而是自己去科西嘉的一次旅行。盡管不完全确定到底是旅行中的哪些經曆成爲奧本海默走出抑郁的契機，但通常猜測是他讀到了普魯斯特的《追憶似水年華》。而見到玻爾是奧本海默旅行後的事情了。
電影有所展現但并未強調的是，奧本海默終生是個敏感内省的文青，多年後他執掌普林斯頓高等研究院的時候，還不顧院内數學家的反對而引進了很多文學評論家和詩人，其中包括他摯愛的《荒原》的作者 T.S.艾略特（雖然嚴格說他的前任就已經發出了邀請）。
電影《奧本海默》劇照
奧本海默對玻爾的确極爲崇拜。雖然玻爾不是幫他走出抑郁的人，也不是把他推薦到哥廷根的人（那是麥克斯·玻恩），但确實是讓他決心放棄實驗，專攻理論的人。
奧本海默和玻爾的第一次私下見面是在盧瑟福的辦公室裏，玻爾問他"學業如何？"奧本海默回答"我在面臨困難。"于是玻爾問，"是數學上的還是物理上的？"多年後奧本海默依然會感歎這是個多麽深刻的問題。
05
奧本海默的好友拉比，與核磁共振
和奧本海默同乘火車的伊西多·拉比在電影裏隻扮演了奧本海默終生好友兼提醒他吃飯的角色（曆史上的奧本海默也極瘦無比），實際上拉比自己也是卓越的物理學家，因爲發現了核磁共振而獲得了 1944 年諾貝爾獎——對，就是醫院裏核磁用的那個核磁共振。
拉比本人晚年患了癌症，醫生用核磁共振爲他做檢查，那台機器内側恰好是反光平面，因此拉比感歎說，"我從那台機器裏看到了我自己……我從沒有想過我的研究會變成這樣。"
06
奧本海默的師生關系
電影裏奧本海默回到美國後收的第一個學生是洛瑪尼茨，給他講解了一番波粒二象性。現實中洛瑪尼茨其實要到 20 世紀 40 年代初才入學，不過他确實被奧本海默拉去參與了曼哈頓計劃，并且也是左翼工會 FAECT 的組織者之一。戰後他是下場最慘的人之一，一度淪落到修鐵路爲生（電影後段有一個他修鐵路的鏡頭），但後來還是回歸學術界。奧本海默的審判牽連了他的很多學生，也影響了師生關系。
07
早期黑洞研究者
影片中，奧本海默在課堂上講述了中子星坍縮後，會變成一顆"暗星"——現在你或許可以知道他說的其實是"黑洞"。不過，他當時隻是管這個假想的天體叫"暗星"，"黑洞"一詞還要再過幾十年才會被發明出來。
奧本海默是早期的黑洞研究者之一。曆史上有多位研究者從不同角度逼近過黑洞這個概念，第一個從數學上描述黑洞的是德國物理學家卡爾·施瓦西，他在一戰戰壕裏做出這一成就後不久就因戰場上感染的疾病去世。而奧本海默的出發點和施瓦西不同，是來自中子星的坍縮而不是廣義相對論的直接推算。
08
派對上的奧本海默
在派對上和女士調情的時候奧本海默說，固體之間不能穿越彼此就是因爲量子力學。準确地說，這是因爲量子力學的泡利不相容原理：兩個費米子不能處在相同的量子态上。原子裏的電子屬于費米子，雖然原子内部好像很空，但如果按照常識填滿的話就會意味着太多的電子共享同樣的量子态，這是不允許發生的，因此原子不可能離得太近，固态物質之間也不能彼此穿越。
泡利（并未在電影裏出場）當過奧本海默的老師。雖然兩人同爲理論出類拔萃、實驗一塌糊塗的物理學家，但他對奧本海默評價并不太高。有一次，泡利說奧本海默的"物理學像是副業，精神分析倒是主業"。另一次，泡利去參加奧本海默的研讨會，其間不停打斷，最後物理學家克喇末實在忍不住了說"閉嘴，泡利，事後再解釋他錯得多離譜也來得及。"
沃爾夫岡·泡利，圖片來源：Wikipedia
順便，派對上奧本海默和簡炫耀說他讀過《資本論》全三本，總結爲"所有權即偷竊"，被簡糾正說"财産即偷竊"。但其實這個口号是無政府主義者蒲魯東1840年在《什麽是所有權？》一書裏提出的，并非來自《資本論》。馬克思本人後來批評了這個口号，認爲它自相矛盾，"偷竊"這個概念本身就預設了财産的存在。
09
奧本海默隔壁的物理學家勞倫斯
勞倫斯是奧本海默在伯克利的好友，也是卓越的物理學家和諾獎得主，但在政治上和奧本海默多有分歧。他認爲歐洲發生的事情雖然值得同情，但終究不是美國人自己的事情，也曾多次勸說奧本海默"作爲優秀物理學家不要摻和政治"。曆史上勞倫斯真的看見過那塊寫了支持西班牙内戰集會的實驗室黑闆，不過當時奧本海默并不在現場，氣壞了的勞倫斯當場拿起黑闆擦給整個擦掉了。
電影中的勞倫斯，圖片來源：電影《奧本海默》劇照
其實勞倫斯本人并不是遠離政治的清高科學家，隻不過他的政治活動集中在學校政策和經費争取上。他是同輩裏最擅長找錢的科學家之一，也因此做過一些不厚道的事情。他曾經以月薪 300 美元雇用意大利物理學家、镎元素發現者塞格雷，但當他得知因爲墨索裏尼的政策，塞格雷無法返回意大利隻能滞留美國的時候，就把他的月薪降低到了 116 美元。
不過，當加州大學因爲塞格雷的國籍問題想要解雇他的時候，勞倫斯又想方設法換了個職位把他留住了。後來他用同樣的辦法留住了自己的學生——中國女物理學家吳健雄——并讓她也參與了曼哈頓計劃。
吳健雄被稱爲"物理界的第一夫人"，關于她的故事，大家可以點擊下方鏈接查看：
這位華裔女物理學家沒出現在電影《奧本海默》中，但你一定要知道她
10
曼哈頓計劃真正的主導者
嚴格來說，奧本海默不是曼哈頓計劃的主導人，隻是洛斯阿拉莫斯國家實驗室的主導人。洛斯阿拉莫斯國家實驗室是負責設計原子彈本體的，除了這個實驗室之外曼哈頓計劃還有芝加哥大學、漢福德、橡樹嶺等衆多地點（總部在橡樹嶺），各自負責原子彈生産全流程的其他環節。
如果說曼哈頓計劃本身有一個主導者的話，沒錯，那就是格羅夫斯将軍。從選址到建設到材料采購到情報，他是整個計劃的最全局統籌者。就連曼哈頓計劃這個名字，都是他起的。
電影中的格羅夫斯将軍。圖片來源：電影《奧本海默》劇照
選擇奧本海默爲洛斯阿拉莫斯國家實驗室的負責人在當時的争議也很大。奧本海默幾乎沒有行政經驗，也沒有獲得過諾貝爾獎，而且經常參加左翼活動。但格羅夫斯堅信在偏遠地區建立實驗室的任務需要一個知識面足夠廣博的人，這一點其他物理學家都無法和奧本海默匹敵；并且奧本海默擁有一種"自負的野心"，在格羅夫斯看來這正是追求項目成功所需要的動力。
11
收貨地址"暴露"了計劃
當格羅夫斯找到奧本海默的時候，奧本海默宣稱每個物理學家都知道曼哈頓計劃是啥。這說法當然誇張了，但曆史上随着曼哈頓計劃的展開，許多人确實抓到了蛛絲馬迹。
費曼曾經說普林斯頓火車站的站長大概知道點什麽——項目方擔心太多的師生從普林斯頓小站買單程票會引發懷疑，所以分散開從不同的站上車，但所有的設備都是從普林斯頓站出發的。結果他本人去坐車的時候，站長對他說，"這麽多貨物原來都是你的啊！"
另一個著名都市傳說是當時《驚奇科幻》雜志的編輯約翰·坎貝爾發現他的物理學家訂閱者紛紛把地址修改到了新墨西哥，于是推斷那裏在搞什麽大項目。這個傳說真假難以考證，但 1944 年《驚奇科幻》上确實刊登了一篇名爲《死線》的小說，裏面描述了一些關于原子彈的内容令洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究者大爲驚訝，導緻 FBI 懷疑有人洩密而展開了調查。
一位參與曼哈頓項目的女科學家後來定居中國，起了中文名叫"寒春"。她當時在威斯康辛大學，早就開始懷疑爲何大學裏的範德格拉夫加速器會一夜蒸發，連用它的物理學家都很快失蹤了。後來她收到了一份工作邀請，隻說與新墨西哥戰争相關，别的信息基本沒有，但當她跑去圖書館借關于新墨西哥的書，發現她失蹤的同事名字全部出現在借書卡上，立刻就明白了這是怎麽回事。
12
誕生在體育場的世界第一個核反應堆
戰争期間美國最爲德高望重的核物理學家恐怕是恩裏克·費米。費米是意大利人，因爲發現用中子轟炸原子可以引發放射性而獲得 1938 年諾獎，這一發現對于原子彈的意義遠遠超過愛因斯坦的質能方程 E=mc^2。他因爲墨索裏尼的反猶政策而移居美國，并在芝加哥造出了曆史上第一個核反應堆（人造的可持續鏈式反應）——芝加哥1号堆。
芝加哥1号堆的素描圖。圖片來源：Wikipedia
電影裏這個核反應堆放在了芝加哥大學體育場的地下室，這是符合史實的。按照常識，如此重要如此保密的工程在大學體育場這種人來人去的地方進行似乎非常奇怪，但背後其實有一個有趣的曆史巧合：
芝加哥大學早年間曾經是美式足球的強校，體育場就是爲此修建的，但後來實力衰退，又迎來了一位覺得大學生熱衷體育有違學術精神的校長，所以球隊在 1939 年底被解散，體育場也閑置了。核反應堆原本計劃在另一個地點建設，但那裏因爲罷工而延誤了工期，所以就把空置的體育場地下室給利用了起來。
13
曼哈頓計劃中的女性科學家
曼哈頓計劃有衆多女科學家和少數族裔科學家參與，不過電影裏隻點名出現了一個人，莉莉·霍尼格，随丈夫來到洛斯阿拉莫斯國家實驗室。
電影裏她被問到能不能打字，曆史上她确實一開始也被要求打字測試，但很快她就被安排到了鈾化學的項目組。後來上層因爲覺得鈾化學的輻射對女性太危險，把她轉移到了她丈夫所在的炸藥透鏡組（電影裏她嘲笑說"你們的生殖系統暴露程度可比我大"指的就是此事）。所以後來基斯提亞科斯基在測試原子彈引爆設備的時候，莉莉也跟着奧本海默和格羅夫斯一起去看了——這是她的項目。
所謂的炸藥透鏡就是電影中段出現好幾次的那個需要一塊塊拼起來的奇怪多面體。叫炸藥是因爲它是炸藥做的，叫透鏡是因爲這些炸藥的目标是把爆炸的能量全都聚焦到恰當的位置上，以引爆原子彈，就像透鏡能把陽光聚焦到一點上一樣。
14
原子彈到底是怎麽引爆的？
原子彈的原料都是天然放射性物質，會緩慢地往外釋放中子。有些中子會直接飛走，但另一些會打到附近其他原子，把它們打碎（也就是所謂的裂變），進一步産生更多中子。由于天然放射性物質都太分散了，大部分中子都會飛走，能打碎其他原子的中子數量太少，這個反應是不可持續的。
當原子彈原料聚集在一起的時候，就會有越來越多的中子能打到其他原子，并進一步産出中子。等到每消耗一個中子就正好産出一個新的中子的時候，就抵達了臨界狀态。很多虛構作品裏會把"臨界"一詞當成"反應堆要爆炸了"的意思，但其實臨界狀态是核反應堆正常運行的狀态。
核武器要追求的不是臨界，而是超臨界：每消耗一個中子就産出不止一個，反應越來越快。不幸的是，單純的超臨界并不足以拿來當作炸彈。核反應會放出大量的熱，很容易把還沒來得及反應掉的原料給炸散架，令反應夭折。其結果雖然足以毀掉幾個實驗室，卻不足以當作終極武器。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室需要解決的核心問題就是：
第一，如何讓本來分散的核原料在接到命令的一瞬間聚集在一起，從亞臨界變成超臨界；
第二，如何在超臨界的原子彈把自己炸散架之前，就先把能消耗的原料都消耗掉，能進行的裂變都進行完，釋放出盡可能大的能量。
當時考慮的方案有兩種：一種是槍式，把一塊原料像子彈一樣射入另一塊原料裏；另一種是内爆式，用周圍一圈炸藥爆炸來實現炸藥透鏡，把原料擠壓到所需的密度。這兩種方法都不能讓所有的原子彈原料都反應掉，實際能反應的量是有不确定性的（也正因此才會有賭局來賭核試驗的威力）。"三位一體核試驗"（也就是影片中的那次核試驗，簡稱"三一核試驗"）和胖子原子彈用的是内爆式，而小男孩原子彈用的是槍式。戰後又發展出了一些其他的引爆方案。
15
原子彈會點燃大氣層嗎？
關于原子彈是否會導緻大氣層引爆的讨論确實發生過。
1942 年泰勒的計算認爲原子彈的爆炸溫度會超過太陽，并可能讓大氣層發生核聚變。有些物理學家當即認爲他算錯了，但還是有不少人存疑。爲了确認這個計算是否正确，奧本海默确實去找人了——不過找的不是愛因斯坦，而是芝加哥組的主任，諾獎得主亞瑟·康普頓。奧本海默和愛因斯坦确實認識，但片中的兩次對話全都是虛構的。
曼哈頓計劃最終給出了一份秘密報告認爲這個場景不太可能發生，但依然有一些科學家擔心"點燃大氣層"這一場景的發生概率不是零。康普頓本人就一直心中存疑。當時的哈佛校長、化學家科南特說，當他看到"三一核試驗"的爆炸閃光比預想中亮得多也長久得多，一瞬間真的以爲大氣層被他們點燃了。
後來，這份秘密報告被證明是正确的，不然我們就不會在這裏了。
但核武器研究中時不時真的會出現錯誤，偶爾還會有嚴重後果。比如 1954 年 3 月 1 日代号爲"布拉沃"（Bravo）的氫彈試驗時，原本以爲當量是 500 萬噸，實際上卻是 1480 萬噸，導緻許多原本以爲在安全地帶的平民遭受了輻射。這是因爲研究者原以爲锂7是惰性的，但實際上它在氫彈的溫度下發生了反應。
16
物理學家的賭局真實存在嗎？
影片中，費米在"三一核試驗"之前開了賭盤，讓在座科學家賭核試驗的爆炸當量，這個賭盤也是曆史上存在的，不過不是費米開的。
在曆史上的賭局中，泰勒最樂觀，賭了最大的 45000 噸當量，所以去看核試驗的時候他戴了手套、太陽鏡還有防曬霜（和電影裏不同的是，他是太陽鏡外面又加了統一配發的電焊鏡）。奧本海默本人選了倒數第二悲觀的 300 噸。拉比來晚了，到場的時候隻剩下 18000 噸這一個選項。結果是他赢了（當時的官方計算是 18600 噸，後來重新計算認爲是 25000 噸左右，都是離他的最近）。
雖然這個賭盤不是費米開的，但費米開了另一個賭盤——大氣層會不會真的被點燃，如果點燃了的話是會毀掉整個州還是整個地球。好幾個衛兵被他的賭局吓壞了，申請離崗。
影片沒有展示的是費米在核爆時搞了另一個著名事情：往空中扔了一些紙片，看爆炸沖擊波把它們吹飛了多遠來估算原子彈的當量。這就是所謂的費米估算的例子：用非常簡單的方式來估算複雜問題的數量級。費米當時的結果是1萬噸，以估算來說非常好了，但打賭來說還是略顯不足——假如真的是1萬噸，賭局獲勝者應該是選擇了 8000 噸的漢斯·貝特。
17
倒計時的穿幫鏡頭
基斯提亞科斯基準備按按鈕中止的那場戲邊上有一個倒計時的鍾，是用了一套尼克希數碼管做的。
但實際上數碼管 1955 年才發明，曼哈頓計劃沒機會用。電影裏使用的似乎是蘇聯制 IN-14，那是 70 年代才有的産品。
18
諾蘭真的引爆了一顆原子彈？
到現在很多人都知道了諾蘭宣稱拍核爆不用 CG，所以出現了他爲了拍"三一核試驗"引爆了一顆原子彈的笑話。其實蘑菇雲并不是原子彈獨有的，而是大氣影響導緻，隻要大氣層内足夠大的爆炸都能産生蘑菇雲。但用非核炸藥制造蘑菇雲效果也确實很不容易。實際上這個場景是用多種不同爆炸物質分别引爆後疊加，人爲創造了蘑菇雲的視覺效果。
電影《奧本海默》海報
19
原子彈險沉汪洋
原子彈實際上不是裝在卡車上離開洛斯阿拉莫斯的，那太危險了。原子彈的機械零件和核原料是分批運往天甯島，然後在島上組裝爲原子彈的。"小男孩"的原材料由印尼安納波利斯号重巡洋艦負責運輸，該艦在離開天甯島時被日本潛艇發現并擊沉。美國海軍四天後才得知它沉沒的消息，數百名水兵因缺乏救援死于日曬、脫水和鲨魚攻擊，成爲戰争末期一大醜聞。如果該艦是在運輸原子彈原料途中被擊沉的話，不知曆史将會如何改寫呢。
20
"有鼓無名"的費曼
物理學家理查德·費曼在全片裏多次出現，但沒怎麽說話也沒人叫過他名字。何以知道是他呢？因爲他幾乎每次出現都會帶着他的手鼓。費曼打手鼓的照片經常在關于他的書上出現，廣爲人知，所以懂的人一看就知道是他。
現實世界中的理查德·費曼，圖片來源：ysfine.com
費曼的鼓是在洛斯阿拉莫斯自學的，他在自傳裏說這裏太無聊了都不能看電影。但這裏曾經有所學校（電影裏也提到了學校的事情），學校裏有幾面鼓，他就自己打着玩。不過那時候他打的還不是後來著名照片裏的邦哥手鼓，手鼓是戰後學會的。
21
劃掉目标城市京都，不是因爲蜜月
"三一核試驗"成功後，需要決定向日本投放原子彈的目标城市。諾蘭的腳本裏原本是讓戰争部長直接把京都從名單上劃掉的，但是演員詹姆斯·瑞馬爾告訴他，部長排除京都的原因之一是他在京都度的蜜月，所以增加了這部分的戲。不幸的是，瑞馬爾弄錯了，曆史學家沒有找到他曾經和妻子去過京都的證據。根據史料來看，他劃掉京都真的隻是因爲曆史文化價值。
22
V2 火箭與飛機同行？
博登向奧本海默描述他作爲飛行員看到納粹 V2 火箭的場景時，畫面展示出了一連串 V2 火箭緩慢超越飛機的場景。實際上 V2 火箭的巡航飛行高度是二戰時飛機的幾倍，速度也是幾倍，并且不會一口氣發射那麽多，所以這個場景或者是博登的誇張，或者是奧本海默的誤解。如果把 V2 換成 V1 的話就會可信許多。
23
關于奧本海默的平反
奧本海默直到 2022 年 12 月 16 日才被真正平反——即認定他被取消安全資質的審判是不公正的。盡管在 20 世紀 60 年代有過一些實質上等于爲他恢複名譽的舉動，但都對審判本身避而不談，其中就包括影片結尾他獲領費米獎的那場戲。費米本人于 1954 年去世，1956 年美國政府設立以他爲名的獎項。影片裏展現了他領獎時和勞倫斯和泰勒等人和解的場景，不過曆史上勞倫斯當時已經去世好幾年了。
策劃制作
作者丨範崗 科普作家
審核丨王洪鵬 中國科技館 副研究員
策劃丨徐來
責編丨崔瀛昊
往期
精選
原創圖文轉載請後台回複"轉載"
點亮"在看"
了解科學史！
