餐巾纸上画的一张图，让他获得诺奖并成为“大科学之父”

本文来自微信公众号：返朴 （ID：fanpu2019），作者：王善钦，题图来自：AI生成

2012年，耗资超过130亿美元的大型强子对撞机（LHC）发现了希格斯（Higgs）粒子。2015年，耗资超过11亿美元的激光干涉引力波天文台（LIGO）直接探测到引力波。这样的项目就是所谓的“大科学”。

大科学项目拥有庞大的仪器，耗资巨大，成员众多，与那些可以在实验台上进行的“小科学”项目或只需要用纸笔和普通计算机的理论研究截然不同。在过去的几十年内，大科学项目已成为实验物理学与天文学的主流。

在走向大科学的进程中，有一个人扮演了关键角色——他就是劳伦斯（Ernest Orlando Lawrence，1901-1958）。劳伦斯发明并大力发展了回旋加速器，创建并壮大了“辐射实验室”，因此被誉为“大科学之父”（The Father of Big Science）。

劳伦斯，1939年。丨图片来源：Nobel foundation

作为大科学的先驱，劳伦斯带领的团队在第二次世界大战期间负责了浓缩铀项目，在原子弹的制造中的地位不低于奥本海默（J.Robert Oppenheimer，1904-1967），奥本海默甚至认为劳伦斯在当时的地位超过自己。

本文介绍劳伦斯的生平、成就与他留下的科学遗产。

早年的学术活动

劳伦斯于1901年8月8日出生于美国南达科他州的小镇坎顿（Canton）。他的父亲卡尔·劳伦斯（Carl Lawrence，1871-1954）与母亲冈达·劳伦斯（Gunda Lawrence，1874-1959）都是教师，且都是挪威移民的后代。劳伦斯有一个弟弟，约翰·劳伦斯（John Lawrence，1904-1991）。

劳伦斯中学毕业后，先在明尼苏达州的圣奥拉夫（St.Olaf）学院读了一年书，然后转到南达科他大学，于1922年获得化学学士学位；接着他用一年时间在明尼苏达大学获得物理学硕士学位，研究课题是建造一个实验装置，使一个椭球在磁场中旋转。然后，劳伦斯去了芝加哥大学，又转到耶鲁大学读博士，课题是钾蒸气中光电效应。

1925年，劳伦斯获得物理学博士学位，留校继续研究光电效应。因为没有先当讲师就跳级当了助理教授，劳伦斯引起一些同事的不满。1928年，加州大学伯克利分校（UCB）物理系聘请他担任副教授，劳伦斯欣然前往。次年，奥本海默来到UCB，劳伦斯很快成为他的挚友。

1930年，29岁的劳伦斯成为全校最年轻的正教授。1932年，他与女友玛丽·布鲁默（Mary Blumer，1910-2003）结婚。玛丽大学毕业于瓦萨学院，然后在哈佛医学院读完研究生；玛丽的父亲乔治·布鲁默（George Blumer，1872-1962）曾于1910-1920年间担任耶鲁大学医学院院长。

1934年，劳伦斯夫妇拥有了第一个孩子约翰（John Eric Lawrence，1934-2010）。此后，他们又养育了5个子女：玛格丽特（Margaret）、玛丽（Mary）、罗伯特（Robert）、芭芭拉（Barbara）和苏珊（Susan）。^[1]

1939年，玛丽、劳伦斯与女儿玛格丽特及儿子埃里克在UCB的物理系楼外。图片来源：Lawrence Berkeley National Laboratory

回旋加速器与辐射实验室

1929年4月的一个晚上，劳伦斯看到挪威物理学家维德罗伊（Rolf Widerøe，1902-1996）的一篇论文，感到很是兴奋。维德罗伊构思了一个加速器，其加速管道为直线，利用交流电可以持续加速粒子。经过计算，劳伦斯意识到，想用直线管道将带电粒子加速到足够高的速度，需要很长的管道。

劳伦斯马上设想了一个更紧凑的装置，并在一张餐巾纸上画出了它的原理图。它的核心是两个剖面像字母“D”的空腔，即“D形盒”。带电粒子在电场的作用下，先从一个D形盒出发，进入另一个D形盒，然后在磁场的作用下运动半周；电场方向变化后，将粒子加速进入原来的那个D形盒，粒子在磁场作用下完成半周运动再次进入另一个D形盒。这样的过程不断循环，不需要长管道就可以将粒子加速到很高的速度。

回旋加速器的原理图。此图出现在劳伦斯1934年的专利申请书上。左为“俯视图”，右为“侧视图”。图片来源：Ernest O.Lawrence-U.S.Patent 1，948，384

劳伦斯在后来称它为“回旋加速器”。这个想法让劳伦斯非常兴奋。第二天，一位同事的家属与他擦肩而过后，听到他大喊：“我要出名了！”^[2]然而，制造这样的加速器在实践上有困难。劳伦斯只能一度搁置。有一次，他与来访的诺贝尔奖得主斯特恩（Otto Stern，1888-1969）提到了这个构想，斯特恩非常激动，要他立即去实验室动手。^[2]于是，劳伦斯让自己的研究生埃德夫森（Niels Edlefsen，1893-1971）帮他制造出构想中的回旋加速器。

1930年4月，埃德夫森建立了一个粗略的模型机。这是世界上第一个回旋加速器，它的直径只有4英寸（10厘米，指磁铁直径，下同），可以用一只手握住，总花费25美元（相当于现在的460美元）。^[3]

埃德夫森于1930年9月离开UCB后，劳伦斯让研究生利文斯顿（Milton Livingston，1905-1986）制造更大的回旋加速器。1931年1月，利文斯顿制造出11英寸（28厘米）的回旋加速器，将质子加速到1.22 MeV，这个是第一个可用的回旋加速器。1932年，劳伦斯为回旋加速器申请了专利。

劳伦斯发明回旋加速器也有运气的因素。在同一时期，德国物理学家斯廷贝克（Max Steenbeck，1904-1981）于1927年首次提出了回旋加速器的构想；匈牙利物理学家西拉德（Leo Szilard，1898-1964）在1928年也构思了回旋加速器，并首次计算了回旋加速器频率（共振条件），还于1929年申请了专利。但是，他们都没有公开发表相关的研究或专利，更没有去制造或找人帮忙制造回旋加速器。劳伦斯因此成为回旋加速器的发明人。

劳伦斯预见到回旋加速器在核物理学领域的广阔前景。1931年8月26日，劳伦斯在UCB物理系创立了辐射实验室。1932年初，劳伦斯和利文斯顿设计了27英寸（69厘米）的回旋加速器，它的磁铁重达80吨。此后，劳伦斯说服自己认识的富人赞助他的团队建设越来越大的回旋加速器。

硕果累累，荣获诺贝尔奖

1934年，伊莲娜·约里奥-居里（Irène Joliot-Curie，1897-1956）与丈夫简·约里奥-居里（Jean Joliot-Curie，1900-1958）发现人工放射性。劳伦斯与团队成员用27英寸回旋加速器加速质子，并用其轰击碳13，得到了氮13——氮的人工放射性同位素。

1936年7月，辐射实验室成为一个正式部门，劳伦斯成为第一任主任。1937年6月，劳伦斯的团队制造出37英寸（94厘米）回旋加速器。同年，意大利物理学家塞格雷（Emilio Segrè，1905-1989）与同事在劳伦斯寄给他们的样本中确认出43号元素锝，这些样本就是用回旋加速器加速的粒子轰击靶子后制造出来的。

1939年5月，劳伦斯的团队制造出60英寸（152厘米）回旋加速器。同年6月，劳伦斯的团队用它加速质子轰击铁，获得一批新的放射性同位素。

因为这些成果，劳伦斯于1939年11月被授予诺贝尔物理学奖，成为UCB第一个诺贝尔奖得主。他被授奖的理由是“发明和发展回旋加速器，以及由此获得的成果，特别是关于人工放射性元素的成果”。由于当时往返欧美的船只受到纳粹德国潜艇的攻击，他没有去瑞典领奖。颁奖仪式于1940年2月29日在UCB校园内举行。

1938年，60英寸（1.52米）回旋加速器在完工前，辐射实验室的科学家们在磁铁的轭上合影，第一排左起第四为劳伦斯，最高一排中间冒出头、叼着烟斗的是奥本海默。丨图片来源：Lawrence Berkeley National Laboratory

获得诺贝尔奖让劳伦斯与他的实验室的声望急剧提高，他们更容易获取资金，很快产生了更多、更重要的成果。1940年，辐射实验室的卡门（Martin Kamen，1913-2002）与鲁本（Sam Ruben，1913-1943）用回旋加速器加速的质子轰击石墨，得到了碳14。这是人类首次发现碳14。同年，科森（Dale Corson，1914-2012）、麦肯齐厄（Kenneth MacKenzie，1912-2002）与塞格雷制造出85号元素砹。

麦克米兰（Edwin McMillan，1907-1991）用37英寸回旋加速器加速的氘核轰击铍，反应释放的中子被用来轰击铀，最终从产物中确认出93号元素，它很快被命名为镎，这是世界上第一个被制造出来的“超铀元素”（质子数超过铀的元素）。麦克米兰于1941年与劳伦斯妻子的妹妹埃尔西·布鲁默（Elsie Blumer，1913-1997）结婚，成为劳伦斯夫妻的妹夫。1951年，麦克米兰因为发现镎而获得诺贝尔化学奖。

同样在1940年，劳伦斯开始制造184英寸回旋加速器，它的磁铁重达4500吨，预算达到265万美元（相当于现在的5800万美元）。UCB物理系楼内的实验室无法放这么大的机器，辐射实验室被搬到伯克利山的山腰。

麦克米兰（左）与劳伦斯（右）。丨图片来源：ENERGY.GOV

劳伦斯创建并壮大的辐射实验室在制造新元素方面取得的成就使美国在人工放射性领域追赶上欧洲先进水平，跻身于世界顶尖的位置。劳伦斯因此被公认为美国最杰出的科学领袖之一。

曼哈顿计划

1938年12月，铀的裂变现象被发现（参见《这个改变人类命运的发现，凝聚了多位诺奖得主的心血》）。此后的研究证实铀235的裂变会引发链式反应，可以用以释放核能并制造原子弹的弹芯。这些发现无意中开启了核能与核武器时代的大门。

美国很快启动了原子弹的研究，并成立了铀委员会，即后来的S-1委员会。劳伦斯是该委员会的几位成员之一，因此也是原子弹制造计划的主要决策者之一。此时，奥本海默还没被纳入原子弹计划中。

1942年9月13日，S-1委员会成员合影。从左至右依次是尤里（Harold Urey，1893-1981）、劳伦斯、科南特（James Conant，1893-1978）、布里格斯（Lyman Briggs，1874-1963）、墨弗里（Eger Murphree，1898-1962）和康普顿（Arthur Compton，1892-1962）。图片来源：LBL NEWS Magazine，Vol.6，No.3，Fall 1981，p.32

1941年2月，西伯格（Glenn Seaborg，1912-1999）与合作者用辐射实验室的回旋加速器制造出94号元素钚的第一种同位素——钚239（西伯格因此与麦克米兰分享了1951年的诺贝尔化学奖）。他们很快发现钚239会裂变，且裂变效率比铀235更高，也可以被用来制造原子弹。

1942年8月，专门研发原子弹的曼哈顿计划（Manhattan Project）正式启动。制造原子弹的原料有铀235与钚239。前者必须从天然铀中分离，后者通过中子辐照（轰击）铀238获得。劳伦斯负责的辐射实验室负责浓缩铀生产，康普顿负责的“冶金实验室”负责钚的生产。

1942年9月，格罗夫斯（Leslie Groves Jr.，1896-1970）被任命为曼哈顿计划的主任。他想让康普顿、劳伦斯或尤里担任负责设计与制造原子弹的中心实验室（即后来的洛斯阿拉莫斯实验室）的主任，因为他们都是诺贝尔奖得主，富有管理经验，而且没有安全风险。然而，他又认为这三人承担的任务太重要，无法离开他们各自的岗位，因此只能另外寻找人选。^[4]最后，在康普顿等人的推荐下，格罗夫斯任命奥本海默为这个实验室的主任。

电磁分离法与加州大学回旋加速器

天然铀中仅0.714%为铀235（99.28%为铀238，0.006%为铀234），获取浓缩铀的过程就是将绝大部分铀238分离出去。铀235与铀238的化学性质一样，因此无法通过化学方法分离，只能通过物理方法分离。具体方法有：电磁分离法、气体扩散法、液体热扩散法与离心分离法。当时，最后两种方法效率太低，最有希望的是电磁分离法与气体扩散法。

电磁分离法的原理是：粒子被打入质谱仪的真空腔后，被磁场偏转，质量不同的粒子偏转程度不同，在真空腔中各自环绕半圈后，进入不同的收集器。这是质谱仪的基本原理。

1941年11月24日，劳伦斯等人将37英寸回旋加速器的磁铁卸下，安装建成质谱仪，它被称为“加州大学回旋加速器”（CaliforniaUniversity Cyclotron），缩写为Calutron。它也被翻译为“电磁型同位素分离器”。严格说，这个名称适用于所有使用电磁分离法的同位素分离器，而“加州大学回旋加速器”只是其中的一类，二者并不能等同。不过，为了叙述方便，以下的叙述将这个机器简称为“同位素分离器”。

1941年12月2日，加州大学加速器首次运行。1942年1月14日，加州大学加速器工作9个小时后，获得18微克铀235浓度为25%的铀。为提高效率，劳伦斯将正在建设的184英寸回旋加速器的磁铁拆下，制造更大同位素分离器（XA），并于1942年5月26日完工并工作。

不过，这些已经大得吓人的加速器都只是测试电磁分离法的可行性与效率的原型机。在测试成功后，劳伦斯建议建造多个更大的同位素分离器，批量获得浓缩铀。

电磁分离法原理简单，但操作要求非常高，需要高真空、高电压与强磁场的设备。它的优点是可行性高。气体扩散法的负责人尤里说，电磁分离法的难度犹如戴着拳击手套在草堆里找针。核物理学的青年泰斗贝特（Hans Bethe，1906-2005）曾不相信任何浓缩铀的方案可以成功，因此一度拒绝加入曼哈顿计划，直到他发现钚239可以用来制造原子弹之后，才同意加入。

然而，劳伦斯坚信，只要有足够多的大型机器，就可以在足够短的时间内积累出可用的浓缩铀。格罗夫斯后来回忆说，一开始几乎只有劳伦斯一人对电磁分离法有信心，但劳伦斯坚持要推进这个项目。“假如我们不是对劳伦斯博士的才能和魄力抱有很大的信心，我们就不会做此尝试。”

1942年6月25日，负责管理铀原料的S-1委员会提议在田纳西州的橡树岭（Oak Ridge）建造电磁分离法工厂与气体扩散法工厂。劳伦斯的辐射实验室负责前者，尤里的实验室负责后者。

1942年10月的某天，格罗夫斯首次视察劳伦斯的辐射实验室。他对进展很满意，决定表扬劳伦斯，以资鼓励。他说：“所以，劳伦斯先生，你还是努力干下去为好，你的名誉全依赖于你的这个工作了。”^[5]

在场的其他人都惊呆了，因为从来没有人敢与劳伦斯这么说话。劳伦斯保持了社交风度，没有当场回答。随后，他邀请格罗夫斯吃午饭。在饭店里，劳伦斯盯着格罗夫斯的眼睛，说：“格罗夫斯将军，对于你刚才对我讲的话，我可以说：我的名誉早已有了，是你的名誉，取决于这项工作。”^[5]

橡树岭Y-12工厂

1943年2月18日，代号为“Y-12”的电磁分离厂动工，它的任务是用更多更大的同位素分离器获得浓缩铀。所有参与建设的公司都有人驻扎在辐射实验室，与那里的科学家及时沟通。劳伦斯还任命了专门的联络员，负责辐射实验室与Y-12工厂之间的联络。

理论研究表明，武器级铀的铀235浓度必须超过80%，最好达到90%。单次分离无法达到这个要求，需要用一级分离器与二级分离器进行两次分离。

第一批一级分离器都被设计成一个周长37米、宽23米、高4.6米的封闭椭圆形磁环，里面背靠背地放置48对、共96个真空腔。由于它们形似“跑道”（racetrack），因此被称为“α跑道”。二级分离器相对较小，构型为直线，被称为“β跑道”。第二批“α跑道”的构型被改为直线型。

Y-12工厂内的一个“α跑道”，约拍摄于1944年或1945年。丨图片来源：Leslie R.Groves

1943年11月1日，第一个“α跑道”完工（由于故障，它被拆掉修理后重启）。1944年1月，第二个被建好的“α跑道”投入使用。此后“β跑道”与其他“α跑道”也陆续投入使用。由于战时铜短缺，这些分离器的线圈全部由白银制造。

1944年3月，Y-12工厂的“α跑道”分离出首批几百克浓度为13%-15%的铀，虽未达到武器级，但对于相关实验研究非常重要，因此样品被运往洛斯阿拉莫斯。1944年6月7日，Y-12首次交付了铀235含量高达89%的武器级铀。

使用气体扩散法的K-25工厂与使用热扩散法的S-50工厂开工都比较晚，直到1945年3月才开始运行。S-50工厂获得的低浓度浓缩铀被K-25继续浓缩，然后被Y-12浓缩到武器级。1945年春夏之际，Y-12工厂每个月可生产30千克武器级浓缩铀，一颗用“枪式法”起爆的铀原子弹（枪式铀弹）要60多千克浓缩铀，对应当时2个月的产量。

Y-12工厂分离器的控制面板与操作员。这些操作员大多是女性，它们后来被称为“加州大学加速器女孩”（Calutron Girls）。丨图片来源：unknown(probably Ed Westcott)

浓缩铀的进展顺利，康普顿负责的“冶金实验室”的科学家们便能放心推进钚弹方案，其失败风险要大得多。格罗夫斯评价电磁分离法时说：“它使我们得到洛斯阿拉莫斯早期所需要的铀235样品，以及后来为轰炸广岛的炸弹所必需的铀235。没有它，我们的钚弹的设计工作就会严重地拖延下来。”^[4]格罗夫斯认为，没有劳伦斯，整个曼哈顿计划就无法被成功地推进下去。^[4]

1945年7月16日，劳伦斯与其他人在实验场目睹了世界上首次原子弹爆炸——“三位一体”核试验，它使用的是内爆式钚弹。

此时，Y-12工厂已生产出约60千克浓缩铀。1945年7月24日，这些浓缩铀被运到洛斯阿拉莫斯，然后被装配成第一颗枪式铀弹。枪式铀弹肯定会成功，所以不需要测试。这颗铀弹于7月底被运到天宁（Tinian）岛，美军飞机会在这里装载原子弹前往日本空投。

由于劳伦斯在浓缩铀项目中首屈一指的作用，里德（Bruce Reed）在《曼哈顿计划的物理学》（The Physics of the Manhattan Project）中说：“广岛原子弹中的每一个铀原子都经过劳伦斯之手。”^[6]

然而，在使用原子弹之前召开的秘密会议中，劳伦斯反对使用原子弹，因为他的辐射实验室曾经有日本的同行。反而是后来宣称自己“手上沾满鲜血”的奥本海默在会议上赞同使用原子弹。

截至1945年12月，Y-12工厂又生产了约900千克浓度为95%的铀235，足以再制造至少15颗枪式铀弹。如果使用内爆法，则可以制造出更多铀弹。气体扩散法到这时可以独立生产出武器级浓缩铀，而该方法制造浓缩铀的效率远高于电磁分离法，Y-12工厂很快被关闭。

早在1940年春，光学家伍德（Robert Wood，1868-1955）写信祝贺劳伦斯获得诺贝尔奖时，就在信中说：“由于你正在为铀的灾难性爆炸奠定基础……我相信老诺贝尔会同意的。”

1954年，在针对奥本海默的听证会上，人事安全委员会律师问奥本海默：“博士，最迟从1943年到最近，你是这个国家原子能领域最有影响力的科学家，是吗？”奥本海默回答：“我认为劳伦斯可能在很多方面更有影响力。”

大科学之父

二战结束后，劳伦斯的辐射实验室开始将更多精力重新投入到科研中。1946年，劳伦斯从曼哈顿计划项目中申请到200多万美元。XA的磁铁被拆下，重新被用于制造184英寸回旋加速器，它在1946年11月被建成。

1947年，劳伦斯申请到1500万美元，其中一部分用以制造“10亿电子伏特同步加速器”（Billions ofeVSynchrotron，缩写为“Bevatron”）。Bevatron是一台质子加速器，于1954年被建成。

1950年，劳伦斯等人俯瞰Bevatron模型。丨图片来源：Lawrence Berkeley National Laboratory

塞格雷与钱伯伦（Owen Chamberlain，1920-2006）于1955年利用Bevatron制造出反质子，科克（Bruce Cork，1916-1994）等人于1956年利用它制造了反中子。这些成果为人类探索反粒子乃至反物质做出重要贡献。塞格雷与钱伯伦因此获得1959年的诺贝尔物理学奖。

劳伦斯也因为他对核物理的贡献于1957年获得第二届费米奖（Enrico Fermi Award）。值得一提的是，劳伦斯的弟弟约翰·劳伦斯因为使用回旋加速器制造的放射性同位素治疗白血病和红细胞增多症等工作，于1983年也获得了费米奖。

从30年代开始到50年代的20多年间，劳伦斯从各种渠道筹集巨额资金，制造越来越强大的加速器，组织并管理实验室的庞大团队，建立起“大科学”模式。劳伦斯是当之无愧的“大科学之父”。

与奥本海默：从亲如兄弟到分道扬镳

在劳伦斯的所有朋友中，与他关系最复杂的是奥本海默。他们曾经有深厚的友谊。为了表达自己对奥本海默的喜爱，劳伦斯将第四个孩子取名为罗伯特（奥本海默名罗伯特）。

然而，二人的友谊却因为政治立场的分歧产生裂痕。在UCB时，奥本海默与当时美国左翼人士有密切接触，支持学校甚至辐射实验室的科学家与研究生参与工会活动。而劳伦斯在政治上偏保守；此外，劳伦斯与资助辐射实验室的富豪交从甚密，那些富豪们不可能认可工会的一些要求。

因此，劳伦斯不止一次被奥本海默激怒。奥本海默则认为劳伦斯趋炎附势，过于霸道。曼哈顿计划期间，奥本海默主动远离左翼活动，并积极参与制造加州大学加速器，解决了一些问题。劳伦斯与奥本海默的矛盾一度大大缓和。

二战结束后，奥本海默决定辞去洛斯阿拉莫斯实验室主任一职。校长斯普劳尔（Robert Sproul，1891-1975）邀请奥本海默回到UCB。奥本海默不想再回到UCB，因为他与斯普劳尔以及物理系主任伯奇（Raymond Birge，1887-1980）的关系很恶劣。

劳伦斯也劝奥本海默回去，奥本海默以哈佛大学能给两三倍薪水为由推辞。劳伦斯要求斯普劳尔给奥本海默双倍薪水，理由是奥本海默的名望能够带来的资金远超过这个工资。斯普劳尔勉强同意了。

当劳伦斯以更高的薪水邀请奥本海默回去时，奥本海默说了实话，还说伯奇应该离开系主任的位置。劳伦斯很愤怒。奥本海默后来写信给劳伦斯，说这么多年来，自己在劳伦斯面前始终处于弱势，言语之中颇有怨气。^[7]不过，二人此时尚未决裂。在184英寸回旋加速器完工后，二人还在加速器前很高兴地合影。

奥本海默（左）与劳伦斯（右）在184英寸回旋加速器前的合影，大约在1946年拍摄。图片来源：University of California(Berkeley)Radiation Laboratory

1948年，劳伦斯与奥本海默共同的好友托尔曼（Richard Tolman，1881-1948）心脏病发作去世。此前，奥本海默与托尔曼的妻子长期保持婚外情。劳伦斯认为托尔曼是因为得知妻子有婚外情，引发了心脏病，“他因此伤心欲绝而死。”劳伦斯说，因为托尔曼之死，他第一次对奥本海默产生不满。^[7]

1949年，苏联成功引爆原子弹。劳伦斯立即开始积极推动氢弹的制造，并在利弗莫尔（Livermore）建设了辐射实验室的分部，该实验室后来成为制造氢弹的重要机构之一。奥本海默却大力反对制造氢弹。二人之间的裂痕迅速扩大。

1953年，斯特劳斯（Lewis Strauss，1896-1974）担任美国原子能委员会（Atomic Energy Commission，AEC）主席。此前奥本海默是AEC下属的总顾问委员会（General Advisory Committee，GAC）的主席。斯特劳斯与奥本海默素有积怨，且大力支持制造氢弹，因此决定将奥本海默逐出核武器的决策层，清除奥本海默的影响力。

1954年，斯特劳斯组织了一个针对奥本海默的听证会，以剥夺他拥有的Q级安全许可（最高级别安全许可，可接触核机密）。他邀请出席指控奥本海默的证人包括劳伦斯。

劳伦斯对于奥本海默一再阻挠氢弹研究的行为非常愤怒，答应出席。但是，在出席的前一天晚上，他打电话告诉斯特劳斯，说自己结肠炎发作，无法出席听证会。电影《奥本海默》中，劳伦斯在听证会会议室外面被拉比（Isidor Rabi，1898-1988）的凝视劝退，这是电影的戏剧性虚构，因为劳伦斯那天没有到听证会现场附近。

斯特劳斯很气愤，指责劳伦斯是懦夫。劳伦斯确实可能担心出席指控导致自己与一些同僚们的关系恶化，因此临阵退缩（所谓的“懦弱”）。但他也可能真的在那天结肠炎发作，因为他确实有严重的结肠炎。当然，他也可能因为在最后时刻顾念旧情。他的缺席也许是以上两个甚至三个原因同时作用的结果。

但是，AEC官员走访劳伦斯的时候留下了劳伦斯批评奥本海默的书面记录。劳伦斯认为奥本海默“不应该再与决策有任何关系。”这被作为不利于奥本海默的证词之一。最终，奥本海默被终止安全许可。不过，劳伦斯的访谈记录未必对最终结果有决定性作用。

这次听证会也代表着劳伦斯与奥本海默的彻底决裂。只是劳伦斯拒绝出庭，避免了与奥本海默当面决裂，以相对体面的方式终结了他们之间的友谊。

劳伦斯的遗产

1958年8月27日，劳伦斯因结肠炎逝世，年仅57岁。他的早逝与他长期高强度的管理工作有一定关系，冷战期间频繁奔波于美国东西部对健康造成了影响。

电影《奥本海默》有一个温馨的镜头：1963年，奥本海默获得费米奖，在颁奖现场，两鬓斑白的劳伦斯过去拍了拍奥本海默肩膀，以示和解。然而，这个镜头并没有发生：1963年，劳伦斯已经逝世5年了。（当然，电影不是纪录片，给观众一个美好的想象，也是不错的。）

为了表示对劳伦斯创建发展辐射实验室的感激，加州大学董事会在他逝世后不久就将辐射实验室被改名为“劳伦斯辐射实验室”。

后来，劳伦斯辐射实验室及其在利弗莫尔的分部都被划归国有，分别被改名为“劳伦斯伯克利国家实验室”（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）与“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL），隶属于美国能源部。

LBNL 的62、67号楼（分子铸造厂）和66号楼的航拍照片。图片来源：U.S. Department of Energy

1961年，LBNL的科学家宣布制造出103号元素，并将其命名为铹（lawrencium），以纪念劳伦斯。这是一个巨大的荣誉，西伯格后来在得知自己的姓被用来命名新元素（Seaborgium）时，很高兴地宣称这个荣誉超过自己获得的诺贝尔化学奖。

事实上，从1949到1974年，辐射实验室（LBNL）先后发现了97号元素锫（1949，发现的年份，下同）、98号元素锎（1950）、99号元素锿（1952）、100号元素镄（1952）、101号元素钔（1955）、102号元素锘（1958）、103号元素铹（1961）、104号元素（1969）与106号元素（1974）。至今为止被发现的27种超铀元素中，有12种在辐射实验室被首先制造并确认，比例高达44%。

辐射实验室建成后，一直处于物理学与化学领域的最前沿，对物理、化学、天文学、宇宙学等领域都做出众多开创性贡献，也对生物学、环境研究、能源等学科做出重大贡献。至今为止，辐射实验室（LBNL）的科学家共获得15次诺贝尔奖，其中9次为物理学奖，6次为化学奖。

LBNL的市内通勤车，车身上写着“向世界带来科学解决方案”（Bringing Science Solution to the World）丨图片来源：王善钦

LLNL的名气虽然不如LBNL，但这家机构在可控核聚变领域享有盛名。著名的“国家点火装置”（NIF）就是LLNL管理的实验室，它是世界上最大、能量最高的激光系统，也是美国最大的科学项目。

美国“国家点火装置”的大楼。上面的牌子写着“National Ignition Facility Bringing Star Power to Earth”（国家点火装置将恒星的能量带到地球）。图片来源：National Ignition Facility

在物理学研究之外，回旋加速器为医学做出了重要贡献。人们用其制造出的一些放射性同位素，用于治疗癌症、甲状腺疾病、白血病、红细胞增多症等疾病，取得了一定疗效。时至今日，回旋加速器依然被世界上很多医院广泛使用。

《冷战中的劳伦斯》（Ernest Lawrence in the Cold War）这样评价劳伦斯的贡献与影响：

“劳伦斯留下了一大笔遗产。回旋加速器的发展改变了我们对自然的理解，从物质的微观结构到人体的新陈代谢，从光合作用的过程到新化学元素的创造。……同样重要的是，劳伦斯创造了大科学实验室的模式，这种模式通过曼哈顿计划传播到美国的国家实验室，然后传播到其他国家。……劳伦斯的实验室将跨学科的方法推进到环境研究、替代能源、天体物理学和分子生物学等硕果累累的新领域。对于最后一个领域，伯克利和利弗莫尔实验室是人类基因组计划的两个主要中心。劳伦斯实验室帮助制造了第一颗原子弹，然后推动了与苏联的危险军备竞赛，但他们坚信他们因此阻止了核战争。”^[8]

参考文献与注释

[1]Lab Mourns Death of Molly Lawrence，Widow of Ernest O.Lawrence(https://www2.lbl.gov/Science-Articles/Archive/Molly-Lawrence-obit.html)

[2]Richard Rhodes，The Making of the Atomic Bomb，Simon&Schuster，1986.（中译本：《原子弹出世记》，李汇川等译，李汇川校；世界知识出版社，1990年；《横空出世》，江向东，廖湘彧译；方在庆译校，2023；此书还有上海科技教育出版社的译本，本文未参考此译本）

[3]本文对不同年代的货币的购买力的换算全部来自通胀计算器（https://www.usinflationcalculator.com/），输入当时的年份与货币数值，点击“calculate”，即可得到现在的值。由于算法非唯一，得到的值仅供参考。感兴趣的读者可以自行查阅。

[4]Groves，Leslie(1962).Now it Can be Told:The Story of the Manhattan Project.New York:Harper&Row.ISBN 0-306-70738-1.OCLC 537684

[5]Stanley A.Blumberg&Gwinn Owens，Energy and Conflict:The Life and Times of Edward Teller，New York:G.P.Putnam's Sons，1976.（中译本：《美国氢弹之父泰勒》，华君铎、赵淑云译，北京：原子能出版社，1991）

[6]Bruce Camero Reed，The Physics of the Manhattan Project，Springer;2nd edition，October 5，2010

[7]Kai Bird&Martin J.Sherwin，American Prometheus:The Triumph and Tragedy of J.Robert Oppenheimer，New York:A.A.Knopf，2005.（中译本：《奥本海默传——美国“原子弹之父”的胜利与悲剧》，汪冰译；方在庆审校）

[8]Ernest Lawrence in the Cold War，American Institute of Physics(https://history.aip.org/exhibits/lawrence/lcw.htm)

本文来自微信公众号：返朴 （ID：fanpu2019），作者：王善钦