“魔盒”现世——早期核武器的研发与使用
正如每一段不幸往往是幸运的开始。核能，本可以和平利用，造福人类，但它起初却用在了战争上。
关于核武器的发明，要从战火纷飞的第二次世界大战前开始说起。
1939年1月，德国放射化学家奥多·哈恩、弗利茨·斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）和奥地利物理学家莉泽·迈特纳在《自然科学》杂志刊登文章，报告了他们在研究使用中子轰击铀的各种产物的物化性质时，发现的铀原子核裂变现象。同年9月初，丹麦物理学家玻尔（Niels Henrik David Bohr）和美国科学家惠勒（John Archibald Wheeler）阐述了核裂变反应过程理论，并指出能引起这一反应的最好元素是同位素铀-235。但是，这一意义非凡的研究成果似乎“生不逢时”，其问世时所面对的国际环境正是英、法两国因德国悍然入侵波兰而向德宣战，核能的开发便首先用于军事目的，即利用核裂变制造威力巨大的原子弹。
美国的核武器研发进展迅速，尽管爱因斯坦是美国的原子弹研究推进第一人，但他并未参与到“曼哈顿计划”当中，实际工作由理论物理学家J.R.奥本海默（Julius Robert Oppenheimer）领导多国物理学家、化学家组成的美国原子弹研制工作小组共同开展。
“曼哈顿计划”大致有三方面的工作：生产钚、生产浓缩铀-235和研制炸弹。这三方面的工作由几支研究力量来完成。第一支研究力量是由康普顿领导的芝加哥大学冶金实验室和杜邦公司组成，主要任务是生产足够数量的钚。第二支研究力量是由劳伦斯领导的加利福尼亚实验室和几家公司组成，任务是用电磁法分离浓缩铀-235。第三支研究力量是由尤里博士领导的哥伦比亚大学的代用合金实验室和几家公司组成，任务是用扩散方法生产浓缩铀-235。第四支研究力量是由奥本海默领导的洛斯·阿拉莫斯实验室，它的主要任务是得到足够的裂变材料，立刻制成实战用的原子弹。
美国理论物理学家J.R.奥本海默与曼哈顿计划
研制过程中，研究人员设计出了两种炸弹型式：一种是“枪式”原子弹，它主要是通过增加核装药的数量达到超临界状态的，虽然枪式原子弹效率低，但构造简单，容易制造。另一种是“收聚式”原子弹，它利用炸药的爆轰，形成一个向中心收缩聚拢的球面形状的压力波，从各个方向均匀地压缩核装药，并且越到中心压力越大。核装药受到强烈的压缩，密度大大增加，能够实现高度超临界，使比较多的核装药发生裂变反应，从而提高了它的有效利用率。
在投入海量的资源之后，到第二次世界大战即将结束时，美国共制成了3颗原子弹，分别为2颗钚弹与1颗铀弹。
其中，1颗代号为“小工具（The Gadget）”的钚弹在美国新墨西哥州的沙漠中被引爆，这次试验代号“三位一体”（Trinity），它证明了几周后在日本上空投放原子弹的可行性。
第二次世界大战后期，为了减少盟军伤亡，加速战争进程，迫使日本投降，美国时任总统杜鲁门（Harry S.Truman）计划在日本六个城市（东京、京都、新潟、小仓、广岛、长崎）投掷原子弹。在选定投掷地点时，考虑政治需要、效果评定等因素，美军筛选后的核攻击目标最终定为广岛和长崎。广岛是日本的陆军之城，是日本防卫本土第二总军司令部所在地，所有前往中国、朝鲜、东南亚、南洋诸岛的日本陆军均从广岛起航。长崎则是日本工业特别是造船业的重要基地。
1945年7月26日，中国、美国和英国发表了《波茨坦公告》，敦促日本投降。7月28日，日本政府拒绝接受《波茨坦公告》。
出于军事政治原因，美国政府便按照原定计划，对日本使用原子弹。1945年8月6日，装载着绰号为“小男孩”原子弹的B-29“超级空中堡垒”轰炸机飞向广岛，原子弹在离地600米空中爆炸产生了2万吨TNT当量的能量，立即发出令人眼花目眩的强烈白色闪光，广岛市中心上空随即传来震耳欲聋的大爆炸声。顷刻之间，城市卷起巨大的蘑菇状烟云，接着便竖起几百根火柱，繁华都市沦为焦热的火海，城市中心12平方公里内的建筑物全部被毁，全市房屋毁坏率达70%以上。事实上，由于当时制作技术相对落后，“小男孩”所装载的铀材料并没有完全起作用，59千克铀-235中只有约1千克发生了裂变。(https://www.daowen.com)
《波茨坦公告》中文手抄本，收藏于中国第二历史档案馆
美国向日本广岛和长崎投放两颗原子弹，原子弹爆炸后引发的蘑菇云
三天之后，1945年8月9日，美国再次使用B-29轰炸机将原子弹投放于长崎，这颗原子弹绰号“胖子”。这颗钚弹装量为6.4千克，同样也只有约1千克发生了裂变。
“小男孩”和“胖子”空袭日本的一幕向世人宣告，美国成为世界上第一个拥有并使用原子弹的国家。原子弹，也第一次在世人面前展示了它的“魔力”，这是一种极具毁灭性、对目标地区造成长久且不可逆破坏的武器，其威力和后续伤害巨大。
哈里·杜鲁门总统举起日本官方投降文件，并附有裕仁的签名
而在1941年6月遭受德军入侵前，苏联也曾开展了原子弹研制工作。苏联物理学家Н.弗廖罗夫（Геóргий Николáевич Флёров）等人在这一时期发现了铀原子核的自发裂变。1949年8月29日哈萨克草原上一声巨响，苏联成功试爆第一枚核弹，这使得苏联成为继美国之后第二个掌握核武器的国家，从此打破了美国的核垄断。
苏联物理学家Н.弗廖罗夫与位于哈萨克斯坦的塞米巴拉金斯克（Semipalatinsk）核试验场
一些科学家进一步思考并预见，利用裂变反应产生的足够热量而使氢核聚变的可能性，开始设想制造氢弹。同时，原子弹技术也在不断改进，现在的裂变份额已经大幅度提高。
