奧本海默去沙漠「孵蛋」前,日本教授已經在台灣打開原子彈大門!為何NHK為了他,特地跑一趟台大物理系?

奧本海默於1942年被美國政府延攬,加入高度機密的曼哈頓計畫,任務是做出人類第一顆原子彈。

其實,當年除了美國,納粹德國與日本也在研究原子彈。

日本當時是陸海軍分別發展,其中為海軍秘密開發原子彈「F計畫」(或稱F研究)操盤的時任京都帝國大學教授荒勝文策,不僅曾任教於台北帝國大學(今天國立台灣大學前身),而且他走向原子彈開發的道路,早在台灣就開始了。

或許可以說,在1945年奧本海默領導的曼哈頓計畫做出第一顆原子彈前,台灣早在1934年,就跟未來的原子彈技術打了第一次照面。

2020年NHK來台 探訪日本原子彈起源與台灣關聯

2020年8月,日本NHK以荒勝文策及其京都帝國大學研究室學生,在太平洋戰爭後期面對的生活挑戰及個人掙扎,推出一部80分鐘的歷史改編電視劇《太陽之子》,由當紅明星三浦春馬、有村架純及柳樂優彌等人主演。

這部電視劇後來擴大為近兩小時的電影,於2021年在日本上映。

2020年NHK搭配本劇上映,推出了上下兩集名為「原子の力を解放せよ〜戦争に翻弄された核物理学者たち〜」的電視特別節目。

而且,為了探討荒勝文策生涯中,有重要地位的台北帝大時期,NHK特別為這個特別節目拜訪台大物理系,拍攝物理文物廳,並專訪2005年促成文物廳誕生的前台大物理系主任張慶瑞。

若非荒勝文策 「NHK在全國聯播台灣新聞,幾乎不可能」

NHK拍攝了台大校園、物理系教室,並在物理文物廳內、體積龐大的原尺寸直線粒子加速器前,專訪了已卸下系主任職務的張慶瑞,想了解荒勝文策與台大物理系之間的關係及歷史。

回憶起這段往事,張慶瑞認為,若不是有荒勝文策的連結,「NHK在(日本)全國聯播台灣這樣新聞,幾乎是不可能的」。

不僅如此,NHK的《太陽之子》製作班底,2021年配合電影版上映,也出了一本專書「原子の力を解放せよ戦争に翻弄された核物理学者たち」,當中有專章介紹荒勝文策在台北帝國大學的數年時光。

為何NHK如此重視荒勝文策的台灣經驗,還要特別來台做節目?

1934年他在台北帝大劃時代實驗 種下日本戰時研究原子彈起源

時間回到1928年,剛結束兩年多歐洲深造的荒勝文策,該年年底來到台灣,擔任台北帝國大學首任物理學講座教授。

從1918年一次世界大戰結束,到1939年二次大戰的歐戰開打這20多年,是近代物理發展的黃金時期,特別是量子物理中的原子核物理研究,更在歐美多個知名實驗室及科學家努力下,在此時奔向巔峰。

1932年4月,極富盛名的英國劍橋大學卡文迪西(Cavendish)實驗室的考克饒夫(J.D. Cockcroft)及瓦爾頓(E.T.S. Walton),以三年多自力開發的高電壓直線加速器,完成了人類史上第一次以人工加速的粒子,來撞擊原子核的實驗。

這型直線粒子加速器從此冠上了兩人的名字,考克饒夫及瓦爾頓也因此獲得1951年諾貝爾物理學獎。

曾在卡文迪西實驗室做過幾個月研究的荒勝文策,1932年從國際科學期刊得知上述突破後,帶領助教授太田賴常、助手木村毅一及植村吉明,在物質條件不如歐洲及日本本土的情況下,打造出同型加速器。

1934年7月,在今天的台大校總區二號館101室,荒勝團隊成功做出與1932年英國一模一樣的實驗,也是亞洲第一次、全球第二次的原子核撞擊實驗(核分裂實驗)。

荒勝文策因此在日本學術圈及科學界名聲大噪,因為日本國內沒有人想到,位處邊陲的殖民地台灣,竟然領先母國日本,做出世界級的科學實驗。

荒勝的母校京都帝國大學(今天的京都大學)向他招手,1936年他返回日本,在京大建立了核物理實驗室及直線加速器。

不僅如此,到了1941年,荒勝文策成功利用鋰原子與質子反應產生的伽瑪射線,使鈾原子與釷原子產生核分裂反應,這使他註定與原子彈計畫連在一起。

▲荒勝文策在京都大學建立的粒子加速器,於1945年戰爭結束後,被盟國佔領軍全數摧毀。圖為荒勝團隊在盟軍拆走設備前留影,他前面是長期助手木村毅一。

核分裂可用來做原子彈,也可以做核電廠

為什麼說,荒勝文策1934年在台灣做的亞洲第一次原子核撞擊實驗(核分裂實驗),讓台灣跟原子彈技術打了第一次照面?

核分裂就是用中子去撞擊較重的原子(例如鈾或是鈽),使後者分裂成較輕的原子,過程中會釋放出數個中子,去撞擊其他的重核原子,因此形成連鎖反應,並釋出大量能量。

後來隨著技術逐漸進步,科學家發現核分裂在軍事用途上,可以用來做原子彈,在民生用途可以用來做核電廠。

1942年中途島慘敗後 日軍開始認真思考做原子彈

從日本現有史料及相關研究來看,日本海軍的原子彈計畫起步晚於陸軍,而且中間曾經停擺後重啟

1942年6月,日本海軍在中途島戰役慘敗,不僅損失了四艘正規航空母艦,也是前一年12月成功偷襲夏威夷珍珠港以來,日軍在太平洋戰場的重大轉折點。

這使得日本海軍開始認真思考,要打造下一個決戰兵器,也就是原子彈。

▲木村毅一留下的日本海軍「F計畫」1944年10月的開會紀錄,紅圈為寫有荒勝文策的名字。

根據京都大學理學部(物理學背景)名譽教授政池明的研究,由日本海軍艦政本部主導的海軍研製原子彈「F計畫」,之後開了多次討論會,但直到1944年9月,海軍才正式委託荒勝文策團隊研究製作原子彈。

值得注意的是,在後世發現由京都大學荒勝文策研究室為主體的「F計畫」人馬中,理論組(負責計算原子彈爆炸臨界值)的湯川秀樹,戰後成為日本第一位諾貝爾獎得主,他於1949年獲得諾貝爾物理學獎。

還有,負責研究中子反應及提煉濃縮鈾(離心機方式)的木村毅一,早在1930年代台北帝國大學時期,就是荒勝的左右手。

日本無法取得足夠鈾 是自製原子彈重要罩門

製造原子彈有三大要素,分別是核分裂反應、連鎖反應及核原料(鈾或是鈽)

美國在太平洋戰爭初期,就因緣際會掌握了大批來自比利時剛果產出的鈾礦石,反觀日本一直無法取得足夠提煉出原子彈需要量的鈾礦。

戰爭結束後,盟國佔領軍毀掉了日本留存的核物理研究設備,包括荒勝文策在京大的迴旋加速器也無法倖免,不少研究資料被沒收,從此下落不明,等於日本核物理界的研究心血毀於一旦,這對荒勝打擊不小。

美國直到1951年才解除日本研究核物理的禁令,根據日本產經新聞2015年報導,1950年代有盟軍翻譯員回訪荒勝,當時他對子弟兵湯川秀樹獲得諾貝爾獎殊榮說道,「後輩がノーベル賞を受賞したことで全てが埋め合わされた」(晚輩得了諾貝爾獎,一切都值得了)。

荒勝故舊及門生 2005年來台參加台大物理文物廳揭幕

荒勝文策1973年離世前,再也沒有來過台灣。

但他的多位門生及故舊,曾於2005年11月應邀來台,參加台大物理文物廳的開幕典禮,裡面重現了戰後台大物理系重建,與戰前相同的直線粒子加速器,以及荒勝等人在台北帝大時期的事蹟及史料。

或許可以說,荒勝文策在近代歷史上,意外把台灣、核子物理學及日本研製原子彈,全都串在一起,為台灣歷史寫下獨特的一頁。

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