1945年8月6日早晨8点15分，B29轰炸机在广岛580米上空投下了一颗叫“小男孩”的炸弹。 这颗炸弹释放了1.5万吨TNT当量的破坏力。巨大的火球和冲击波直接抹平了1.6公里内的一切，火风暴吞噬了11平方公里的城市，那一年有15万平民死亡。 它装了64公斤的高浓缩铀。 真正参与裂变反应的，只有800克。而最终转化为那毁天灭地纯能量的，只有区区0.7克。 0.7克。比一枚回形针还轻的物质，抹平了一座城市。 在反应堆里燃烧1公斤铀，能产生3000吨煤的能量。 化学反应玩的是外围电子的交换。核裂变直接劈开了物质的核心。 原子大部分是空心的。原子核占了99.9%以上的质量，体积却只有千万亿分之一。 单个原子裂变，释放200兆电子伏特（MeV）。 这股能量能让一粒沙子跳起100万分之一米。 原子比沙子小1000亿倍，重量是沙子的400亿亿分之一。换算一下，这相当于用一粒沙子大小的炸药，把一个10万公里宽、重达4000亿吨的怪物直接炸上100公里高空。 1克铀里有250亿亿个原子，完全转化为纯能量是90万亿焦耳。人类最高效的化学反应氢氧燃烧每克只能产生12万焦耳。实际操作中铀的能量密度也是化学反应的100万倍。 但要引出这股力量极难。 天然铀里，99.3%都是U-238。它是个榆木脑袋，吸收16 MeV的中子，但裂变后只吐出2 MeV的中子，连不上下一环。 真正能维持链式反应的，是那稀薄的0.7%的U-235。 造核电站可以用轻水、重水或石墨当慢化剂，把2 MeV的中子按住减速到热中子级别，提高击中U-235的概率。当年切尔诺贝利炸掉的就是起火膨胀的石墨。 造核弹不能用慢化剂。 核弹的链式反应极快。一代反应只要10纳秒。曼哈顿计划的物理学家们给这个时间起名叫“Shake”，源于俗语“两下羊尾巴的时间”。中子击中原子核的概率叫截面，物理学家Marshall Holloway和Charles Baker在1942年把它的单位定为“靶恩”（Barn，即谷仓）。因为对中子来说，铀原子核“大得像个谷仓”。这些书呆子很会玩梗。 如果效率完美，只要80代，也就是区区1微秒，1公斤铀就会全烧完，温度飙升到100亿度。 要是等慢化剂去减速中子，炸弹早散架了。 所以核弹必须用浓度80%以上的U-235。当年曼哈顿计划在橡树岭建了庞大的S50、K25、Y12气体扩散工厂，机器疯狂转了两年。到1945年，全美国的家底只凑出那一颗“小男孩”。 后来汉福德反应堆用U-238吸收中子，生出了钚-239。 但里面的钚混入了自发裂变极高的钚-240。如果用简单的枪式设计把两块钚打在一起，还没撞上就自己裂变炸碎了，只会弄出一个哑炮。 这逼出了复杂的内爆式设计。这就是7月16日的“三位一体”核试，和8月9日落在长崎的“胖子”。 早期核弹的效率极低。“小男孩”只有不到1.5%的铀发生了裂变，“胖子”也只有大约20%。剩下的全被气化浪费了。 后来有了改进。 包裹钨或贫铀反射层，把逃逸的中子弹回去，中间悬浮留缝隙增加向内的撞击惯性。或者在核心注入氘氚气体，用聚变的快中子来疯狂加速裂变。 这催生了氢弹：用纯裂变引爆聚变，然后再用聚变的中子回来炸外层的天然铀。 纯裂变弹的极限是1952年的Ivy King，50万吨。 1961年10月30日，苏联投下了三阶段的“沙皇炸弹”。原本设计1亿吨，为了减少辐射临时减半到了5000万吨。 火球直径8公里，1000公里外都能看到闪光。差点把投弹的TU95轰炸机卷进去。蘑菇云冲上了67公里的平流层，那是珠穆朗玛峰的8倍高。 从0.7克的微观核爆，到67公里高的平流层蘑菇云。 当你掌握了质量转化为能量的密码，你拿到的既是解决能源枯竭的终极钥匙，也是毁灭文明的终极按钮。