玩过头的爱因斯坦
爱因斯坦是一个伟大的玩家，同时是一位坚定的和平主义者。可让他万万没有想到的是，自己在1905年提出的著名公式却被用来制造恐怖的、能给人类带来巨大灾难的、至今还在威胁着人类的杀人武器——原子弹。
1945年8月6日早上8点15分，晴朗的天空上，不知从哪里飞来一架B-29轰炸机，当飞机飞临日本广岛上空大约30000英尺（1英尺=0.3048米）的高度时，只见它机舱的肚子下面打开一个口子，从黑洞洞的舱口掉下一个愤怒的“小男孩”，43秒钟以后，可怕的事情发生了。一个巨大的闪光之后是一声巨响，接着蘑菇云升腾而起，十几万人在一瞬间非死即伤……
1945年8月15日日本天皇签署了投降诏书，日本宣布无条件投降，第二次世界大战成为历史。
“小男孩”就是第二次世界大战时美国投向日本广岛的原子弹，这个“小男孩”高3米，体重4000千克，肚子里装着60千克重的铀235。它的威力相当于一颗充满着15000吨TNT的大炸弹。
这么恐怖的杀人武器难道也是玩家玩出来的？是的，是玩出来的，只是玩过了头。
炸药很早以前就被人类玩出来了，并且很快就被用于战争。中国的四大发明里就有一种是火药。不过火药威力小，如今是制造鞭炮和礼花不可缺少的材料。现代战争上用的基本是TNT或者叫黄色炸药的东西，黄色炸药属于硝基化合物，威力很大，诺贝尔就是因为造出了这类炸药发了财。不过无论是中国的火药还是诺贝尔玩的黄色炸药，都属于一种燃烧的过程，迅速的燃烧在一瞬间释放出大量的热能。但是，原子弹就不一样了，不是靠普通的燃烧，原子弹烧的是原子，就是一种被称为核裂变的可怕事情，比任何一种炸药释放的热能都要强无数倍。
原子这么小，看都看不见，谁没事玩这个玩意儿？可还真有人在玩。
古希腊的留基伯（Leucippus，约公元前500年—公元前440年）也许是世界上第一个提出原子的人，他的学生德谟克里特在公元前400年继承了他的学说，并提出原子论。德谟克里特很有想象力，他认为世界万物都是由那个极小的东西——原子组成。啥叫原子呢？原子这个词在希腊文中是atomos，就是不可分割的意思，那么原子就是不可再分割的最小的东西了，它的英文名称是atom。
另外中国古代春秋时期百家之一的墨子也提出过类似的说法，他认为组成世界的最小元素是一种称之为“端”的东西。“端，体之无序而最前者也。”有人认为这便是墨子的原子论。
不过无论是古希腊人提出的原子论还是墨子提出的“端”，都是没有经过任何实验来证实的，只是一种哲学思辨、一种观念，或者只是一种说法（用现在的话就是忽悠）。由于这种忽悠和相信上帝创造世界的神学是对立的，所以两千多年来原子论基本没被人看好过。伟大的玩家牛顿虽然接过了这个在半空中悬了20多个世纪的接力棒，但他说原子是由上帝他老人家创造的。牛顿因为被苹果砸了一下以后，开始研究力学、光学还有微积分，可他没搞清楚原子到底是个啥玩意儿，于是把原子扔到上帝那里是再好不过的借口了。
原子究竟是个啥，玩家们还是在不断地追问。从遥远的古代一直追问到伽利略和牛顿的时代。在那个时代，玩家们基本都是通过苦思冥想来寻找答案。不过无论如何，我们还是要感谢这些富有想象力的玩家们，他们的预言虽然完全不靠谱，但那些预言起码明确地告诉后来的玩家，不光看得见的东西可以玩，看不见的东西也是可以玩的。而且玩原子完全是另外一回事，即使看得见也不可以用能看见的办法去玩了。用啥办法才可以玩呢？只有在实验室里，用先进的实验仪器才可以。
所幸的是，在伽利略开创近代实验科学以后，西方的许多地方纷纷建立了实验室，实验室为打开原子之门创造了客观条件。
现在实验室这个词人们司空见惯，而且到处都有。可到底啥叫实验室，这个实验室是怎么让玩家给弄出来的，现在几乎没有人会问。其实啊，这里面还有很多好玩的故事。
实验室的英文是laboratory，在德文里的意思是化学实验室。为啥是化学实验室呢？因为开始的时候实验室就是玩化学的人玩出来的。所谓化学实验室其实就是炼金炼丹的术士们玩的地方。术士们为了能得到长生不老药或者用铝、铜和银子等比较贱的金属炼出金灿灿的黄金，他们就会在一间秘密的小屋里不断地实验。长生不老药和金子没炼出来，术士们却不小心创造了一门科学——化学。炼丹、炼金的地方就是最早的化学实验室。
最早能被看做是实验室的应该有两类，一类是玩化学的，还有一类是植物园里博物学家玩的地方，其实16世纪意大利就出现了很多植物园。植物园可以让玩植物、动物的玩家很方便地满足自己的好奇心，开始发现和探索神奇的生物世界。
那时候许多实验室很可能是在某个玩家自家的院子、厨房、阁楼或者地下室里。后来在意大利、法国开始有了非常正规的植物园。
以前实验室基本上都是属于私人的，很少作为教育手段在学校里出现。早在17世纪就有一位捷克教育改革家呼吁要在学校建立实验室，他说：“人们应当不是从书本上，而是尽可能地从天空、从地上、从橡树和山毛榉中在智力上受到教育；这就是他们必须学习和研究事物的本身，而不仅仅是学习其他人关于这些事物的观测和证言。”他就是教育史上著名的夸美纽斯（Johann Amos Comenius，公元1592年—公元1670年）。19世纪很多物理实验室纷纷在大学里建立起来，这些实验室除了提供教学也为玩家们提供了极好的研究场所。
18世纪至19世纪是人类一个非常辉煌的时代，蒸汽机、汽车、发电机、电灯泡、电话等发明为人们的现实生活带来了许多实实在在的好处。火车、汽车满街跑，电灯照亮了夜晚，电话接到了姥姥家。这些全新的玩意儿也让一些人一夜之间发了大财（关于这些玩家们如何发了大财的故事前面已经讲过了）。
实验室的建立为物理学的玩家们提供了大展宏图的好地方，物理学在18世纪至19世纪也被玩家们大大发展了。这其中电磁学的发展，不断为玩原子的玩家提供着新的证据。
自从法拉第玩出电磁理论以后，电磁学成为一种非常时髦的玩法，很多人都喜欢玩。啥叫电磁理论呢？打个比方，假如把两根漆包线绕在一根木头上，形成两组线圈。一组线圈接在电表上，另一组接上电池。接通电池后，你会发现没接电的电表就会动一下，这就叫电的自感现象。漆包线通过电流的时候，产生了磁性，磁性感应了另一组线圈使其也产生电流，这就是著名的法拉第实验。这个实验说明啥呢？它说明电和磁之间是有关系的，而且这种关系是有规律的，利用这种规律，法拉第发明了发电机和电动机。不过法拉第不懂数学，他的发现和创造都是凭着直观观察和实验做出来的。而另一个大玩家，英国人麦克斯韦把法拉第的理论上升到了定量的层面，提出了麦克斯韦方程，使电磁学成为真正的一门学科。现在我们的生活已经离不开电磁波，手机、无线上网、调频收音机还有电视、人造卫星都需要这个无形却又无所不在的电磁波，这都要感谢法拉第和麦克斯韦以及后来的许多玩家。古希腊原子论的接力棒还在继续往下传。
19世纪中期有一些玩家研究起真空管里的放电现象。这种被叫做阴极射线管的玩意儿，就是一根两头加上电极的密封玻璃管。玩家们就是要看这个管子在接上电源以后会发生什么。但那时候抽真空不容易，结果在实验的时候因为一些残留的气体，非常奇妙的现象出现了：有时候会发出很柔和的色光，要不就是发出强烈的弧光、闪光等现象，非常有意思。后来玩家们干脆故意在管子里留下一点各种不同的气体，看它们到底会玩出啥花样来。一个技艺高超的德国人造出了更精密的管子，他叫盖斯勒（Heinrich Geissler，公元1815年—公元1879年）。盖斯勒仗着他以前是个吹玻璃的工人，他能吹出比任何一个玩家都要精巧的管子，所以这些无与伦比的管子后来就干脆叫做盖斯勒管，盖斯勒管可以让实验做得更精确了。现在我们已经知道那些放电现象是由于从电源的阴极射出的电子激发了气体，使气体发光甚至发生弧光、闪光等，可在那时玩家还不知道有电子这回事。(https://www.daowen.com)
电子其实也是被一个玩家发现的，他就是汤姆生（Joseph John Thomson，公元1856年—公元1940年）。英国剑桥的汤姆生也爱玩阴极射线管。他通过一系列的实验和计算发现，不同的元素都有一种共同的成分，这个成分被他叫做“微粒”。那时候大家根据牛顿的学说，认为所有的光线或者电波都是通过一种叫“以太”的东西传播的，但汤姆生认为他发现的东西和以太不一样，是从原子内部飞出来的一种更小的东西。他说：“我认为一个原子含有许多更小的个体，我把这些个体叫做微粒。”他所说的微粒也就是我们现在说的电子，是原子的一部分。汤姆生说这话的时候是1897年。
古希腊人留基伯和德谟克里特，还有中国的墨子，凭他们敏锐的观察和思辨预言了原子和端，在2000多年以后，这些被实验物理学的玩家们给证实了。不仅如此，玩家们还发现，原子并不是最小的，在原子里头还有比原子更小的小兄弟。
几乎在差不多的时候德国的物理学教授伦琴发现了X射线。过程大概是，他的一张放在阴极射线管旁边的照相底片莫名其妙地曝光了。他的发现不但让后来的医生可以用X射线来检查人长在皮肉底下的骨头，还可以让飞机场可以看见旅客包包里是不是带着危险品，同时开创了放射线研究的新时代。汤姆生后来的实验也证明X射线和他发现的电子似乎不是一种东西。汤姆生和伦琴他们俩的不同发现让原子物理学的大门真正打开了。此后玩家们不但发现了电子，还发现了中子、质子、原子核，不但有了能检查骨头的X射线，还有α射线、β射线、γ射线等，原子的秘密终于被玩家们给弄得越来越明白了。20世纪最初的几十年，是原子物理学大发展的时代，出现了一大批玩家，除了前面说的，还有著名的卢瑟福（Ernest Rutherford，公元1871年—公元1937年）教授，居里夫人（Marie Curie，公元1867年—公元1934年）和伟大的爱因斯坦（Albert Einstein，公元1879年—公元1955年）。
爱因斯坦在1905年创立了一个全新的理论——相对论。在他最早的论文里提出了一个著名的公式：E=mc2，把这几个字母换成普通话就是：能量等于质量乘以光速的平方。这个公式在当时几乎没人能看懂。
在爱因斯坦提出那个著名公式以后的几十年里，玩原子的玩家虽然已经明白了原子里许多神奇现象的原因，但还是没有发现这个公式背后所蕴含的意义。最后还是两个德国物理学家把这事闹明白了。
德国物理学家哈恩（Otto Hahn，公元1879年—公元1968年）和迈特纳（Lise Meitner，公元1878年—公元1968年）原来都在一个实验室工作。迈特纳是一位女物理学家，由于她的犹太血统，第二次世界大战开始以后便逃到了瑞典。那时候玩家用阴极射线管又玩出一种新花样，就是用高能量的粒子“轰击”靶子上的其他元素。哈恩在做实验时，用一个中子轰击金属铀，在做完这个实验以后，哈恩发现不知从哪儿冒出来一些金属钡，还有一种惰性气体氪。“我没买过这些玩意儿啊？”他觉得奇怪极了，“这些东西是从哪儿冒出来的呢？难道是从天上掉下来的？”他把自己的困惑写信告诉了在瑞典的迈特纳。迈特纳看了哈恩的信后便开始琢磨起来，还是女性比较细心，她没有做实验而是算了起来。她计算了铀原子核里的中子数，然后再算其他出现的元素的中子数。这一算让迈特纳惊讶地发现，如果铀原子核里的中子数加上一个轰击的中子正好是一个钡原子和一个氪原子的中子数之和。被那个中子炸碎的铀原子难道变成了两个不同的新原子？
原子核裂变就这样被玩家一试一算地给玩出来了。
后来的实验也证明确实发生了原子核的裂变，而且这个裂变一旦开始就会继续下去，1个变2个，2个变4个，4个变8个……这就是所谓的链式核裂变反应。
链式核裂变反应到底是怎样一个过程呢？打个比方，假如森林里一棵树被闪电击中后被点着了，这1棵树可以点燃旁边的2棵树，这2棵点燃4棵，4棵点燃8棵，于是16棵、32棵、64棵……只要没人管，整个森林就会以这样的几何级数被彻底烧光。再有煤的燃烧也是如此，点着的只是一小块煤，只要不拿一盆水浇灭，煤就会不断燃烧下去，一直把炉子里的煤都烧光。炸药燃烧和爆炸也是类似，只是这些燃烧没有原子的裂变来得快。铀发生链式核裂变反应的时间可比黄色炸药快多了，铀原子核发生1亿次裂变只需要短短的几十万分之一秒。
这还没有完，研究裂变反应的玩家们又发现了一个新问题：经过裂变以后产生的物质的总质量变小了。虽然只是稍微小于原来铀的质量，但这些少了的质量去哪儿了呢？
啊！玩家们这时候想起爱因斯坦的那个公式了，原来这就是爱因斯坦说的：E=mc2。少了的那点质量变成了能量！
经过仔细的计算，一个铀原子核裂变释放出的能量是2亿电子伏特，1千克铀发生裂变产生的能量，相当于2万吨黄色炸药爆炸时释放的能量！这简直太不可思议了！
这就是20世纪初玩家们玩出的大名堂，加上18世纪至19世纪众多的发明，真是不计其数。难怪当时美国一个专利事务所的人说，明天就把我的办公室拆了，因为世界上所有该发明的都发明完了。可事实证明这小子完全错了，发明还远远没有完，玩家们的本事还大着呢。
1939年5月希特勒和墨索里尼签署《德意同盟条约》，世界大战一触即发。9月德军发动闪电战，几千辆坦克和几千架飞机突然出现在波兰的大地之上，德国开始大举进攻波兰。随后英法对德宣战，第二次世界大战开始了。
此时德国的一些物理学家向希特勒提议，利用最新的发现制造一种强大的炸弹，让德国具有不可超越的优势。德国陆军部随后决定开始研制。
在这个时候，美国科学家也向罗斯福总统提出了类似的建议，爱因斯坦也在众多科学家联名写给罗斯福的信上签了名。“曼哈顿计划”开始实施。
可是由于德国残害犹太人，使大批德国科学家逃离德国，后来他们之中很多人参加了美国的“曼哈顿计划”。而爱因斯坦由于有共产党嫌疑倒没有加入这个计划。
几年以后的1945年，以美国为首的同盟国发现，德国的核计划其实根本没有实施，而当时美国的原子弹已经到了装配阶段。这时，参加“曼哈顿计划”的科学家和爱因斯坦又一次写信给罗斯福总统，要求停止原子弹这种可能会给人类带来巨大灾难的致命武器的制造，但当这封信躺在罗斯福办公桌上的时候，罗斯福却悄然离开了这个世界。所以，这封信没能阻止“曼哈顿计划”的实施。
于是前面说的那段故事发生了。
原子弹在广岛爆炸以后，美国人把爱因斯坦奉为“原子弹之父”。当听说有人说是他按下了原子弹的按钮后，爱因斯坦低声地、一字一句地说：“是的，我按了按钮……”