冷知識ブラインドボックス第5回
原子爆弾はどうやって作られたのか（下）
マンハッタン計画とオッペンハイマーの登場。最初の原子爆弾はどのようにして作られたのか。
みなさんこんにちは、冷知識ブラインドボックスへようこそ。ホストの乔羽蓝です。今回も引き続き、原子爆弾がどのようにして作られたのかをお話しします。緊迫した 1939 年に戻ってみましょう。ドイツの科学者はすでに核分裂を発見し、ドイツ軍も原子爆弾の材料を集めるよう命令を受けていました。
このとき、ルーズベルト大統領はアインシュタインの警告の手紙を受け取ってから、ようやくゆっくりと諮問委員会を設立し、アメリカの核物理学者を集めて会議を開きました。会議で出された結論は、核分裂は兵器化できる、というものでした。それで？ それで終わりです。
アインシュタインは、この結果を見て大変怒ったと言われています。自分の意見が重視されなかったと感じ、それ以来この委員会には加わりませんでした。また、彼自身も原子爆弾の研究を好まず、それが人類を滅ぼすと考えていたのです。
とはいえ、これはルーズベルト大統領だけの責任とも言えません。アメリカはまだ参戦していなかったのですから。原子爆弾の研究を始めるには、お金が要りますよね？ お金を得るには、議会の旦那様方に申請しなければなりませんよね？ このような探索プロジェクトは、少なくとも数十億ドルを燃やすことになり、しかも失敗する可能性もあります。非戦時下では、航空母艦をもう一隻造る許可を得るだけでも一苦労なのに、ましてこのような底なし沼に見えるプロジェクトなど、なおさらです。
アインシュタインと共に手紙を書いたシラードは、前回お話しした、アインシュタインをアメリカに来るよう説得したハンガリーの友人ですが、彼はここで諦めませんでした。イタリアのファシズム政権に追われた大物物理学者フェルミを探し出したのです。シラードは各地で資金を集め、原材料を買い付ける役を担い、フェルミは実験室に籠もって黙々と働き、諮問委員会の名義で原子炉の建設を始めました。
原子爆弾を超高級スポーツカーに例えるなら、設計図もなく、ルートも分からない状態で、それを作り上げるには、まず二輪の自転車を研究することから始めなければなりません。そこから少しずつ機能を加え、実践の中で最適化を重ねていくのです。なぜなら、乗り物の運動の原理は、すべて通じ合っているからです。違いはただ、速さと出力の大きさだけです。
原子爆弾を、途方もない威力を持つ爆薬と考えるなら、この小さな原子炉は小さな爆竹のようなものです。両者の原理は通じ合っています。まずはゼロから一を生み出し、それから原子爆弾を起爆させるのにどのような材料を使い、どれほどの質量が必要かを計算するのです。
いわゆる強大さは、力をコントロールする力として現れます。輸送の途中で問題が起きないように確保し、適切な時間と適切な場所で爆発させてこそ、敵を最大限に震え上がらせることができるのです。
しかし、科学者と民間の努力だけでは、この件はこれまでのところ小規模な試行錯誤にとどまり、大きな成果を出すのは依然として困難でした。真珠湾攻撃をきっかけにアメリカが正式に参戦して、初めて戦争の潜在力が全面的に動員されました。兵器に関わる研究には多額の予算が付き、この原子炉はたちまち国家の重点プロジェクトに指定され、シカゴ大学の地下室へ丸ごと移されました。ほぼ無限の資源は、科学者チームの士気も大いに高めました。そしてついに 1942 年 12 月に点火が成功し、制御された核分裂を実現しました。この日は、人類が正式に原子の時代に足を踏み入れたことを告げる日となったのです。
最小限の実行可能な方案が検証されたのですから、あとは原子爆弾の製造に取りかかるだけです！ ルーズベルトはアメリカ陸軍に、原子爆弾の件を全面的に任せました。アメリカ陸軍は言います。戦争をするのは得意だが、工事のプロジェクトとなると、やはり工兵の兄弟たちに任せなければならない、と。ちょうど工兵本部はマンハッタンにあったので、このプロジェクトはマンハッタン計画と呼ぶことにしよう、となりました。
そこで、五角大楼（ペンタゴン）を建設中だった工兵の親玉、レスリー・グローヴス将軍を探し出して言いました。「おい、老ロー、君はペンタゴンをこんなに美しく建てたんだから、原子爆弾を造るのだって問題ないだろう！」「何だって？ 私は家を建てる人間だぞ。どうして私を原子爆弾を造らせようとするんだ？」
なぜなら、このプロジェクトは核物理学の研究だけでなく、秘密裏の大規模な兵器製造も含んでいたからです。この三つの条件を満たすには、いくつもの場所で同時に大規模な拠点を建設し、軍事的な管理下で運営する必要がありました。効率を確保しつつ、機密を守るためです。そのため、総責任者は工学を理解する将校でなければなりませんでした。
工学の責任者が決まったら、次は研究の責任者も必要です。グローヴスは、アメリカにいる核物理学者のリストに目を通し、その多くが戦火を逃れてヨーロッパから来た人々であることに気づきました。ハンガリー人のシラードも大きな力になってくれましたが、結局のところ彼はアメリカ人ではありません。国家の安全に関わる問題なので、アメリカ人を選ばなければならず、できれば星条旗の下で生まれた人が望ましいとされました。では、量子力学を母国に持ち帰ったアメリカ人は誰か？ それがオッペンハイマーでした。
オッペンハイマーはニューヨークの裕福なユダヤ系の家庭に生まれました。子どもの頃から幅広い興味を持ち、フランス語や化学を独学で身につけました。すぐに同世代の間で名を馳せ、誰もが彼を神童であり天才だと思っていました。花と拍手の中で育った彼は、傲慢さと自信過剰に陥ることを避けられませんでした。同時に、自分に対する要求も非常に厳しく、自分がうまくできないことには嫌悪感を抱きやすい性格でした。
1925 年にハーバード大学の学部課程を終えると、彼はさらに学ぶためにイギリスのケンブリッジへ飛びました。当時、世界の学術の中心はまだヨーロッパにありました。そこで彼は、ハーバードで学んだ知識では足りず、理論物理学と数学を大急ぎで補わなければならないことに気づきました。さらに、ケンブリッジの物理学は実験を重視していましたが、それはオッペンハイマーの得意分野ではありませんでした。物事の習得はとても速かったものの、手を動かす能力は確かに弱く、実験をするたびに試験管を何本も割ってしまったのです。
異国での勉学と絶え間ない挫折によって、彼は深刻な心理的・精神的な病を患いました。それでも幸いなことに、1926 年に量子力学の一代の宗匠であるボーアと知り合いました。ボーアはケンブリッジで学術講演をしに来ていたのです。ボーアは彼に手を差し伸べました。実験室の仕事が好きじゃないなら、ドイツに来て私と一緒に理論を研究しよう！ オッペンハイマーは喜んで日記にこう書きました。私は実験室の仕事から解放されることを非常にうれしく思う。私は実験室で一度も良い仕事をしたことがない。ほかの人たちは私に不満を持ち、私自身も興味を持てなかった。これらのことは、ほかの人から無理やり押しつけられたものだと感じていた。
オッペンハイマーはドイツで博士号を取得した後、アメリカのバークレー大学に戻って教鞭をとりました。彼は教師として本当に優秀でした。講義では純粋に理論物理学を教えるのですが、話が進むと幅広く引用し、多くの分野の知識に触れていきました。裕福な家庭の出身で、服装も上品、よく学生を高級レストランに連れて行ったので、すぐに自分の熱心な学生ファンを得ました。学生たちは皆、彼の話し方や立ち居振る舞いを真似するのが好きでした。
グローヴスはオッペンハイマーの経歴を見て、心の中ではすでに答えを出していました。ただ、もしかすると少し問題があるかもしれません。それは、この男が共産党に通じているということです！ オッペンハイマーの弟、弟の妻、そして愛人は、全員がアメリカ共産党員でした。オッペンハイマー自身は入党していませんでしたが、しばしば活動の運営を手伝い、寄付もしていました。ソ連も連合国ではありましたが、これは国家機密にかかわることです！
しかし事態は切迫しており、グローヴスは自分の人を見る目を信じていました。彼はオッペンハイマーを研究責任者に任命すべきだと強く推しました。
グローヴスはオッペンハイマーを探し出し、マンハッタン計画を説明しました。オッペンハイマーはすぐにこの配置を受け入れ、ドイツのように科学者を各自バラバラに行動させるのではなく、力を集中して大事を成し遂げるべきだとグローヴスに提案しました。どうやって集中させるのか？ ニューメキシコ州の砂漠に町を一つ造り、科学者たちが家族を連れてきて、生活のすべてをそこで完結させるのです。そうすれば、同時に機密保持の問題も解決できます。
グローヴスはこの意見に同意し、すぐに 13 万人の作業員を率いて、砂漠の中に西部の小さな町をわずか数か月で建設しました。この町は今、ロスアラモス国立研究所と呼ばれており、アメリカ軍の最先端兵器の研究開発を今も担い続けています。
オッペンハイマーは、アメリカ中のトップクラスの科学者を集める役目を担いました。しかし、これは簡単なことではありませんでした。大企業で管理職を務めたことのある人なら、誰でも知っています。大きな案件であればあるほど、参加する人の実力は大きくなり、実力のある人は得てして気性も大変激しいものなのです。
原子爆弾の研究期間中、アメリカのトップクラスの科学者はすべて召集されました。その中にはノーベル賞を受賞した人が数えきれないほどいました。たとえ大名高いアインシュタインに指揮を任せたとしても、彼らが全員素直に従うとは限りません。
オッペンハイマーはこのとき、まだ 40 歳にもなっておらず、ノーベル賞も受賞していませんでした。しかし彼は八か国語を話し、知識の幅も広かったのです。そのため、ヨーロッパから逃れてきた科学者たちとも何の障壁もなくコミュニケーションが取れ、それぞれの専門分野を理解することができました。さらに注目すべきは、化学、金属学、兵器生産、工学製造、システム工学の管理にも、専門家レベルの知識を持っていたことです。また、彼は最前線の実験室にも自ら足を運び、どんな要求にもすぐ応えました。
後方支援の責任者であるグローヴスも、オッペンハイマーの途方もない発想をできる限り実現させようと努めました。たとえば、大型のサイクロトロンを建設するには、直径約 80 メートルの巨大な磁場コイルが必要で、大量の銅を使うことになっていました。
しかし当時、アメリカはほぼすべての銅の備蓄を軍需生産に回してしまっていました。そんなに多くの純銅を捻出することは、本当に不可能でした。地主の家にも余った穀物はありません。
では、どうすればいいのか？ オッペンハイマーは、純銅がないなら純銀でもいいじゃないか、と言いました。物理の観点から見れば、銀は銅よりも電気をよく通すのです。
銀ですって！ しかしグローヴスは迷いませんでした。すぐに自分の助手を財務省に行かせ、銀を借りるよう交渉させたのです。
助手は財務省の副長官ベルを訪ね、来意を説明しましたが、用途については明かすことを拒み、ただ戦争に必要なのだと強調しました。
財務省が必要な量を尋ねると、助手のニコラスは 6,000 トンと答えました。6,000 トン？ これはセメントではなく、貴金属ですよ！ 財務省は、重さのことがよくわかっていないのでしょうと言い、断ろうとしました。しかしグローヴスは銀を借りることを譲りませんでした。最終的に、財務省から 14,700 トンもの銀を引き出させたのです。もちろん、これらの銀はその後、ほぼ 100% 国庫に返却されました。グローヴスの給料は月 600 ドルにすぎませんでしたが、毎日数百万ドルの行き先を決めなければならなかったのです。
グローヴスとオッペンハイマーの効率的な管理と、多くの科学者の努力のおかげで、わずか 3 年後に最初の原子爆弾、「瘦子（やせっぽち）」、ティン・マンが砂漠で花開きました。ちなみに、この一度の爆発は、地球上のワインを永遠に変えてしまいました。
ブドウは成長の過程で二酸化炭素を吸収し、同時に炭素の同位体も吸収します。1945 年以降、多くの国が原子爆弾の試験爆発を行い、これらの原子爆発によって、大気中に初めて炭素 14 が現れました。この元素はブドウに吸収され、最終的にワインの中に入り込みました。
これらの元素は人体に害を与えるものではありませんが、非常に検出しやすいものです。そのため、1945 年以降に製造されたワインには、必ずこの同位体が含まれているのです。
この小ネタで、ぞっとしましたか？ 冷知識ブラインドボックス、また次回お会いしましょう。
