【电影背後】从核子科学角度，挖掘你没注意到的《奥本海默》细节

Michael 更新时间 2025年2月17日

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你看过近期讨论度最高的电影《奥本海默》了吗？这部由克里斯多夫诺兰导演与着名演员席尼墨菲合作的史诗巨作讲述的是二战时期曼哈顿计画的重要推手——罗伯特奥本海默与最终投放到广岛和长崎的两颗核弹诞生前的故事，电影里充满了各式艰涩的科学知识，就让我们透过这篇文带你认识你从未探索过的电影细节吧！

Table of Contents

《奥本海默》的故事背景
核弹的原理与曼哈顿计划
奥本海默：没有拿过诺贝尔奬的计划主持者？
从曼哈顿一号到三位一体的爆炸：谈《奥本海默》里的科学正确
科学家们害怕释放成了哑弹？
所以诺兰《奥本海默》想说的是什麽故事?

《奥本海默》的故事背景

自马克斯波恩以机率波的视角解释构成万物的原理後，科学家对於新、旧物理的争吵与分裂变得日益严重。当时诞生了许多受到新物理洗礼的科学家代表，其中《奥本海默》便是一部以科学家奥本海默的生平为基础的传记式电影。

1938 年奥托哈恩、莉泽迈特纳等科学家发现了用一颗中子撞击铀矿会让铀的原子核产生分裂，这个现象被称为核分裂；这是一件令人兴奋的事，因为科学家终於发现了不同於以往的科学反应，但在纳粹德国崛起的年代，这个发现也催生了「核弹」的发明。

核弹的原理与曼哈顿计划

核弹的原理可以追溯到物质的组成方式，原子藉由能量将质子及中子綑绑在一起，而这股能量便称为「结合能」。1905 年由爱因斯坦发表於《物理年监》的「质能等价」(E=mc2) 确立了质量与能量是等价的，举一例：当有一公斤的质量被转换为能量时，这股能量大约会是 21.5 百万公吨的 TNT 炸药。若科学家可以藉由核分裂的方式将绑束物质的结合能释放出来那他们将可以获得一个巨大的能量，那是远超当时技术所能释放的炸弹规模。

也因此，对於「核子」与「物质」的认识势必成为了「核弹」能被研发的首要条件。1942 年由美国军方所组建起的「曼哈顿计划」其意图正是想抢在纳粹德国以前制作出核弹，也因此当时美国军方选定将量子物理带入美国本土的先驱科学家奥本海默作为计画主持人。

奥本海默：没有拿过诺贝尔奬的计划主持者？

不同於一般人对於「成功科学家」会有一个诺贝尔奬的想像，奥本海默终其一生并未获得任何一个诺贝尔奬的肯定。这并不全然是因为核弹是一个有争议的发明，更因为整个计画的执行面是庞大的，也因此计画主持者必须要是一位懂得多方领域基础知识的佼佼者，这样的「全才管理者」势必难以就某领域做出更深的贡献，却能成为一个计画里最至关重要的人物。

而奥本海默正是符合这种条件的人士，在剑桥大学受过实验物理训练的他清楚知道实验物理上所面对的局限，而在各根廷大学攻读博班的经验也让他拥有世界最一手且最一流的科研知识，值得一提的是，奥本海默的博班指导教授便是前述所提及的着名科学家波恩。也因此他具备足够的能力调和新、旧时代的物理知识，又能清楚地调度多个领域的人才。

从曼哈顿一号到三位一体的爆炸：谈《奥本海默》里的科学正确

诺兰导演的电影一直以「科学正确」着称，《奥本海默》亦是如此，电影在「时间」掌控上是非常精准的，比方在「三位一体」试爆的中心点与计画的基地之间距离 15 公里，依照声音的传递速度，在观看者看到爆炸後须等待约 42 秒的时间才能听到爆炸声。

这也是为什麽观影者在收看《奥本海默》试爆片段时不会如预期地在看到爆炸画面之後就看到了爆炸声，大家在二刷电影时也不妨在心中默数从看到爆炸到听到爆炸声响的中途有几秒吧！

值得一提的是，由於曼哈顿计划具备高度防密的机制，许多部门的工作是被迫分割开来且限制沟通的。举一例，让电影里奥本海默不顾安全限制拜访科学家恩理科费米所进行的工作便是建造「芝加哥 1 号反应器」，这个反应器不只是人类第一个可控式的原子能反应器，更是提供「钸」这个燃料元素的反应器。

科学家们害怕释放成了哑弹？

电影《奥本海默》里还有一个令观众印象深刻的桥段，便是在试爆之前一众科学家对於是否有可能释放哑弹而感到紧张的桥段。这是因为当时在广岛所释放的枪式结构核弹是一个很简单的构造，因此完全未经测试就被投放战场使用了。

然而，《奥本海默》里所进行的「三位一体」试爆是以伤害力更强的「球型钸弹」所做的试爆。

这颗核弹的设计要点是要在引爆後让燃料达到超临界状态 (supercritical) 以让大量中子藉由连锁反应 (chain reaction) 催化核反应的进行来达到快速的能量产出。科学家们想到了以两种不同爆炸速度的炸药包裹在核心内层，当炸药因为「同步」爆炸的惯性向内挤压时便可以让核心的燃料达到此一条件。也因此，若无法达到「同步」的爆炸，那无疑是在释放一颗哑弹，不但让整个计划泡汤外，也有风险使得内层具放射性的燃料散布在释放点的周遭。