佐佐木力

一

一九三八年末，在柏林的一個(gè)化學(xué)研究所，化學(xué)家奧托·哈恩（Otto Hahn）和他的助手注意到了一個(gè)特殊的科學(xué)現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)如果用中子去撞擊某種形態(tài)下的極重元素鈾，將會出現(xiàn)數(shù)個(gè)極輕元素，同時(shí)也釋放出新的中子。哈恩當(dāng)時(shí)并不完全理解這種自然科學(xué)現(xiàn)象，他給居住在瑞典的原同事、女科學(xué)家莉澤·邁特納（Lise Meitner）寫了一封信，隨信附上了實(shí)驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)向她詢問這種現(xiàn)象的理論意義。邁特納和她的外甥一起，確認(rèn)哈恩說的這種現(xiàn)象類似于生物的細(xì)胞分裂，甚至認(rèn)為這種核分裂是人類歷史上具有劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)。

哈恩和邁特納對于核分裂現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)以及理論解釋傳到了丹麥的尼爾斯·玻爾那里。一九三九年初，玻爾旅行來到美國普林斯頓，于是當(dāng)時(shí)住在那里的愛因斯坦也知道了這件事。在此期間，年輕有才華的美國物理學(xué)家羅伯特·奧本海默（Robert Oppenheimer）也開始關(guān)注這個(gè)特殊的物理學(xué)現(xiàn)象。

以上僅是對自然科學(xué)史上大大改變了歷史的原子核分裂發(fā)現(xiàn)的簡單記述。實(shí)際上，作為原子核分裂的理論前提，一九一三年玻爾提出了原子模型—以質(zhì)子為核心的原子核的旋轉(zhuǎn)是電子的旋轉(zhuǎn)；此外，二十世紀(jì)二十年代中葉德國的沃納·海森堡（Werner Heisenberg）、瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)教授奧地利人薛定諤（Edwin Schr.dinger），以及更為年輕的英國的狄拉克創(chuàng)建的量子力學(xué)嘗試通過力學(xué)來解釋細(xì)微的原子世界。量子力學(xué)提出了與牛頓在十七世紀(jì)提出的古典力學(xué)不同的自然法則，而且在一九三二年通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了不僅存在設(shè)想中構(gòu)成原子的質(zhì)子和電子，而且還存在電性上呈中性的中子。一九三二年末，量子力學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)始人海森堡、薛定諤、狄拉克共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。原子核分裂的發(fā)現(xiàn)及其理論解釋，是對這個(gè)微觀世界的科學(xué)歷史進(jìn)行補(bǔ)充的一個(gè)重要的新發(fā)現(xiàn)。

核分裂被發(fā)現(xiàn)的一九三八至一九三九年間，世界政治史上也處于巨大的轉(zhuǎn)折期。在德國，一九三一年一月末，納粹希特勒掌握了政權(quán)，一九三九年九月一日進(jìn)攻波蘭，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)。愛因斯坦因害怕希特勒控制下的納粹德國會將核分裂用于制造炸彈，于是寫信給美國總統(tǒng)羅斯福，催促其確保鈾的安全以防止用于制作原子彈。而這發(fā)生于大戰(zhàn)爆發(fā)前夕的一九三九年八月上旬。

二

一九三九年，與核裂變的發(fā)現(xiàn)一道，人們知道了只要損失一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量就能產(chǎn)生巨大能量的事實(shí)。人們同時(shí)也意識到，若核分裂不受控制，只要中子連鎖性撞擊鈾235這一同位素，就會引發(fā)連鎖性裂變，因此有可能借此開發(fā)出一種比普通的化學(xué)性炸彈威力大得多的炸彈。而只要對核分裂稍加控制使其速度放慢，從而緩慢地釋放出能量，這時(shí)候就可能被利用來進(jìn)行原子能發(fā)電。實(shí)際上，伴隨著這種核分裂將會產(chǎn)生一種對人體傷害非常大的放射線，但是當(dāng)時(shí)新的戰(zhàn)爭迫在眉睫，人們對于這個(gè)后果的戒備心并不強(qiáng)烈。

“放射線”這個(gè)名稱是由研究放射性元素、出生在波蘭、活躍于法國的著名女科學(xué)家瑪麗·居里（Marie Curie）命名的。鐳，也是擁有這種物理學(xué)特性的物質(zhì)之一。在居里于一八九八年發(fā)現(xiàn)并命名“放射線”之前，一八九五年秋天德國物理學(xué)家倫琴（Wilhelm Konrad R.ntgen）發(fā)現(xiàn)了一種光線狀自然現(xiàn)象，它雖然和光線相似，但可以穿透普通的較薄的物體，卻會被金屬等堅(jiān)硬的物體遮斷。這種放射線，因其化學(xué)成分尚不明確，而代數(shù)中用X來表示未知數(shù)，所以給它取了個(gè)名字叫“X射線”（通俗的名稱也叫“倫琴射線”）。擁有釋放“放射線”能力的物質(zhì)被稱為“放射性物質(zhì)”（radioactive material）。其能力被稱為“放射性”（radioactivity）。置于放射線或者放射性物質(zhì)的環(huán)境中被稱為“被輻射”。尤其是原子彈爆炸產(chǎn)生的“被射”被稱為“原子彈受害者”。

放射線由α射線、β射線、γ射線、中子線等組成，其中也包含了和光線相似的最原始的X射線，放射線對生命是有害的。今天，我們已經(jīng)明確地知道α射線事實(shí)上是氦原子核，β射線是高速電子，γ射線是原子核釋放出來的光子=電磁波。X射線也是光子=電磁波，但因?yàn)樗皇窃雍酸尫懦鰜淼模虼擞袆e于γ射線。二者都具有極強(qiáng)的穿透性，只要不用厚厚的鉛或鐵對它進(jìn)行遮斷，它的穿透就不會停止。中子線的穿透性更是強(qiáng)得多。

重金屬元素之一的鈾元素來自礦山開采，但能引起原子核裂變的是其中的鈾235，對人體有害。從礦山開采來的鈾，一般來說由兩種同位素—鈾238和鈾235組成，能參與核裂變的后者僅占整體的0.7%，即只有微量的存在，剩下的都是鈾238。因此，需要獲取鈾235含量多的，容易進(jìn)行核分裂的濃縮鈾用于核分裂。但是，如果對鈾進(jìn)行控制、燃燒，將會生成自然界中只有少量存在的钚。钚的同位素钚239有劇毒，人類只要微量接觸就能導(dǎo)致死亡。此外，核輻射減少到一半的期間被稱為“半衰期”，它的半衰期是兩萬四千年?！邦小边@個(gè)名稱來源于“地獄之王”即冥王普魯托，是一種極其恐怖的元素。實(shí)際上，原子彈開發(fā)最初的犧牲者就是因?yàn)轭小?/p>

通過鈾235的核分裂，細(xì)微的物質(zhì)損失換來的是巨大的能量。愛因斯坦在一九○五年將特殊相對論公式化的時(shí)候得出能量和物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換的公式是E = mc

（E表示能量、m表示質(zhì)量、c表示光速），這個(gè)公式同樣適用于核分裂。這時(shí)的分裂片是放射性物質(zhì)（例如碘131、銫137等），同時(shí)也釋放放射線。由此產(chǎn)生的物理性狀態(tài)極其不穩(wěn)定，如果用文學(xué)的表達(dá)手段可以說是“處于極度的興奮狀態(tài)”。如前文所述的那樣，如果不控制核反應(yīng)的話，產(chǎn)生的巨大能源就作為原子彈在瞬間爆炸，如果加以巧妙地控制，利用其進(jìn)行原子能發(fā)電就成為可能。能夠獲得巨大的能量，對試圖利用這個(gè)核反應(yīng)的人來說，出奇的劃算（benefit）。而另一方面，其產(chǎn)生的放射性物質(zhì)或放射線將對人體帶來巨大的損害。如果帶來的只有好處那自然不成問題，但現(xiàn)代科技的普遍特征是給予巨大利益的同時(shí)，也會讓人類背負(fù)巨大的危險(xiǎn)。這是一個(gè)很大的問題。

三

戰(zhàn)后的日本比世界上任何國家都認(rèn)真地對待原子能，對其進(jìn)行科學(xué)性考察，以及從醫(yī)學(xué)角度解釋其影響。作為成果之一的是一九七六年出版的武谷三男編著的《原子能發(fā)電》。武谷在戰(zhàn)前就與湯川秀樹和坂田昌一等人一起推進(jìn)粒子物理學(xué)的研究，同時(shí)抵抗當(dāng)時(shí)全體主義的日本政府，還因此在戰(zhàn)前兩度入獄。戰(zhàn)后他作為呼吁同中國保持友好關(guān)系的馬克思主義理論家被人們所熟知。他認(rèn)為日本國民如果要反對原子彈爆炸，首先要“將戰(zhàn)爭中對中國和亞洲諸國采取的殘暴行為做一個(gè)清算”。很多人閱讀武谷編的書。我和晚年的武谷三男（一九一一至二○○○年）關(guān)系很親密，他曾經(jīng)到訪過我在東京大學(xué)的研究室并發(fā)表過演講。

日本人對原子彈爆炸有抵觸感當(dāng)然是因?yàn)榻?jīng)歷了廣島、長崎的原子彈爆炸事件。但是，全體國民的抵抗運(yùn)動沒有獲得美國政府的認(rèn)可。一般的市民開始抵抗運(yùn)動始于一九五四年三月。美國在南太平洋的比基尼群島進(jìn)行氫氣炸彈實(shí)驗(yàn)的時(shí)候排放出了大量的放射性物質(zhì)，導(dǎo)致一名日本漁民死亡。不僅是這位日本漁民，住在南太平洋島上的居民也開始大量死亡，因?yàn)闅埓娴姆派淠?，?dǎo)致許多年輕的女性流產(chǎn)或胎死腹中。為了抵抗美國政府的這種行為，東京的主婦階層開始了反對運(yùn)動。

以日本的武谷三男為代表的科學(xué)家很多，他們不僅反對原子彈同時(shí)也否定原子能發(fā)電，并不一定都是因?yàn)楸划?dāng)作核電站附屬物的泄漏事故。放射性廢棄物在日本一般被稱為“死灰”（ashes of death）。重要的是，有效處理放射性廢棄物的技術(shù)目前完全沒有被研究出來。因此，前文所述《原子能發(fā)電》將原子能發(fā)電比作“沒有衛(wèi)生間的高級公寓”。對于核輻射誘發(fā)癌癥的可能性，似乎人類接受一定量以下（稱為“閾值”）的輻射被認(rèn)為是安全的，但是因?yàn)闆]有科學(xué)根據(jù)，所以直截了當(dāng)?shù)卣f就是錯(cuò)誤的。國際輻射防護(hù)委員會（ICRP）認(rèn)為這種“線性無閾值”（LNT=Linear Non-Threshold）模型的想法（即使低輻射也被認(rèn)為是危險(xiǎn)的）是正確的，但是國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的諸多國家則不承認(rèn)這種觀點(diǎn)，認(rèn)為只是一種“假說”。但是，這種反對論是錯(cuò)誤的。低輻射所帶來的傷害，無法簡單地加以解釋，但已經(jīng)被確認(rèn)。作為原子能推動來說這是大家不愿意看到的，因此從政治的角度考慮，僅僅認(rèn)為它是一種“假說”。

當(dāng)然，自然界存在的輻射也會對人體造成不好的影響，而且X射線也不是安全的。從維持人體健康的有益角度進(jìn)行評價(jià)，只是因?yàn)槠湓凇叭菰S”的范圍內(nèi)，可以被接受而已。實(shí)際上，在X射線被發(fā)現(xiàn)的最初階段，在無防護(hù)措施下使用它的人們遭受了巨大的傷害，很多人甚至死亡。居里夫人就是由于多次進(jìn)行放射性元素的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，而患白血病去世的?，F(xiàn)代日本是全世界最頻繁使用X射線的國家，因此批判的聲音很強(qiáng)烈，有節(jié)制地在CT掃描等身體檢查中使用X射線的呼聲也越來越強(qiáng)烈。

核電站事故的發(fā)生有各種各樣的原因。原子能發(fā)電需要數(shù)量龐大的冷卻水，在福島核電站事故中，由于地震和海嘯的原因電源全部被切斷，冷卻失敗，于是爐心自身熔解了，覆蓋原子爐的爐罩被吹走。不用說，結(jié)果就導(dǎo)致了大量的放射線、放射性物質(zhì)大范圍擴(kuò)散。福島核電站事故被定到了最高的七級，同蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故同級。

我出生于大地震震源的宮城縣的太平洋海域相反方向的山村加美町。那個(gè)地方于二○一四年成為放射性廢棄物最終處理場的有力候選地之一。也就是說，“死灰”有可能要被帶到擁有美麗自然森林的我的故鄉(xiāng)。當(dāng)然，幾乎無一例外，加美町的全體居民都反對日本政府的這一計(jì)劃。

四

一九七九年三月十六日，一部名為《中國綜合癥》的電影開始上映。電影講述了這樣一個(gè)故事并向世人提出警告：美國的核電站發(fā)生爐心熔解的大事故，其底部蘊(yùn)藏的放射性物質(zhì)穿過了地球中心，甚至有可能到達(dá)地球另一端的中國?？赡芤?yàn)橛兄呐輪T參演，電影廣受好評。比起電影本身，“中國綜合癥”這個(gè)標(biāo)題更為有名?！熬C合癥”（syndrome）的意思是中國也卷入其中的“癥候群”。上映不久后的三月二十八日就發(fā)生了三里島核電站事故，使這部電影更加具有話題性。這是因?yàn)楹穗娬臼鹿蕪奶摂M轉(zhuǎn)化成了現(xiàn)實(shí)。我當(dāng)時(shí)正在附近的普林斯頓大學(xué)研究生院上學(xué)，當(dāng)時(shí)美國東海岸的居民受到了很大的沖擊。

二十一世紀(jì)以來，中國迅速成為一個(gè)科技大國。作為中國科學(xué)院的一名成員，我覺得這是值得慶賀的事。但是，我對核電站的安全性、對放射性廢棄物的考慮是否足夠十分擔(dān)憂。英國很有影響力的周刊《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》在福島核電站事故一周年的時(shí)候發(fā)行了特刊《原子能能量—失敗的夢》（Nuclear Energy： The dream that failed），當(dāng)說到繼切爾諾貝利和福島核泄漏事件之后最有可能發(fā)生核電站事故的國家時(shí)，提到了中國（二○一二年三月十日至十六日號，15頁）。這是在評價(jià)中國原子能技術(shù)現(xiàn)在的實(shí)力之高的基礎(chǔ)上做出的論斷。在中國發(fā)生核電站事故不是“杞人憂天”，“中國綜合癥”也許已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)的危險(xiǎn)。

有一個(gè)女研究生曾經(jīng)來聽我有關(guān)科學(xué)哲學(xué)的講座，關(guān)于核輻射的科學(xué)特性，她是這么說的：“教授！我們對這些事是多么無知（ignorant）啊。”我覺得，在成為核能發(fā)電大國之前一定要讓除了從事核能開發(fā)的科學(xué)家、技術(shù)人員以外的普通人知道，放射性物質(zhì)是多么強(qiáng)大的“死灰”，它對人體會造成多么壞的影響。在我工作的中國科學(xué)院雁棲湖校區(qū)張貼著這樣的告示牌—“低碳減排 綠色生活”（Low Emission Green Life）?！疤肌敝傅氖嵌趸嫉忍蓟衔铮袊疄榱藴p少其排放正在努力著。但是，我不能認(rèn)可僅將“Low Emission”限定為“低碳減排”。以日本為代表的世界各國現(xiàn)在都以零放射線釋放作為第一目標(biāo)。我希望中國能為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)開始盡自己最大的努力。當(dāng)然，首先最重要的先決條件是，必須掌握伴隨原子能科技而產(chǎn)生的放射能的科學(xué)性知識。切爾諾貝利核泄漏事件中排放出了相當(dāng)于廣島原子彈爆炸數(shù)百倍的放射性物質(zhì)。我們必須要從這次事件中吸取教訓(xùn)。與此同時(shí)，二○一一年在脫原子力方向上邁出第一步的德國政府的環(huán)境政策比日本更加先進(jìn)。德國政府致力于脫原子力研究的主要原因如下：第一，目前還找不到核廢棄物的安全的處理方法；第二，核能發(fā)電技術(shù)不容許細(xì)微差錯(cuò)，是不可控制的；即使是低輻射水平，也可能通過細(xì)胞問題對人體產(chǎn)生不好的影響。德國在對戰(zhàn)爭的反省上，也走在日本前面。我作為科學(xué)史家、科學(xué)哲學(xué)家，以及一輩子的“中國的老朋友”，我衷心祈禱中國人不要成為核輻射的犧牲者。