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核聚变武器的诞生

因子4是上帝（或对手）的恩赐。

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约翰·冯·诺依曼致爱德华·泰勒，1946年

“我曾做过一个关于数学的梦，后来证明这个梦是正确的，”斯塔尼斯拉夫·乌拉姆（Stanislaw Ulam）回忆道，他于1909年出生于波兰的利沃夫（Lwów），当时那里还属于奥匈帝国，“那年我20岁，当时我想，天呐，太好了，我不用工作了，一切都会到梦里来。可惜，后来我再也没有做过这样的梦了。”

最懒惰的聪明人

斯塔尼斯拉夫·乌拉姆的父亲约瑟夫·乌拉姆（Joseph Ulam）是一位富有的犹太律师，第一次世界大战期间，他曾担任奥地利的军官。乌拉姆的母亲安娜·奥尔巴赫（Anna Auerbach）是一位钢铁实业家的女儿。一开始，斯坦（Stan，斯塔尼斯拉夫的简称）对数学非常感兴趣。他写道：“我还记得，4岁的时候，我站在一块具有东方特色的地毯上，看着它那复杂的图案跳来跳去。父亲高大的身影就在我旁边，我看见他笑了。我以为他笑，是因为我看上去很孩子气，不过那时的我，只知道这些图案很奇妙。”10岁的时候，乌拉姆在他的笔记本上写下了“天文学家、物理学家和数学家斯坦·乌拉姆”。他还深深记得：“我11岁或者12岁生日的时候，一位叔叔送了我一台小望远镜。”1927年，他高中毕业。然后，1933年，他从利沃夫理工学院毕业，取得了数学硕博连读双学位。

第一次世界大战和第二次世界大战之间的那段时光，利沃夫可与当时的布达佩斯媲美。1918年出生于巴黎、后于1938年8月作为交换生来到美国的弗朗索瓦丝·乌拉姆说：“在利沃夫，不论白天还是晚上，波兰数学学会的成员们的大部分工作都是在咖啡屋里完成的……洛斯阿莫斯就算不能让他感受到青年时代‘斯拉夫旧世界’（Slavic Old world）的文化，也以一种特别的方式为他营造了一种悠闲的氛围。”

“在不经意间，乌拉姆就出色地完成了工作。从许多方面看，他确实是个另类，”冷战年代时不时会和乌拉姆打交道的、“美国热核导弹计划”的函数分析师兼设计师布鲁诺·奥根斯坦（Bruno Augenstein）说，“他是我见过的最聪明也是最懒的人之一——这两者结合在一起，十分有趣。”弗朗索瓦丝·乌拉姆却不同意这一点：“他那种漠不关心的贵族气息让他看起来很懒，可实际上，他是在头脑里努力着，一直都是。”曾有人听到年仅9岁（1953年）的克莱尔·乌拉姆对一个朋友说：“我父亲只知道思考、思考、思考！”

“他是一个标新立异的人，一个很复杂的人，一个波兰人，最重要的是，一个在比照与矛盾中钻研的人，”弗朗索瓦丝说，“他大部分时间生活在思想的境界里。”此外，他也很合群。“实验室里和他有过接触的人中，许多人都知道他非常不喜欢独处，他喜欢在闲暇时间把我们召集在一起，而不是在打完一连串长途电话后，孤零零地待在旅馆里，或者是面对着办公室里四面空荡荡的墙壁，”他的数学同行吉安-卡洛·罗塔（Gian-Carlo Rota）说，“有一天，我鼓起勇气问他，‘为什么你经常想要人陪伴’，而他的回答让自己露出了马脚。他承认，‘我一个人的时候，就不得不把事情想明白’。”

乌拉姆经常与冯·诺依曼合作，他们是亲密的朋友。“我不认为冯·诺依曼了解谁胜过我，”乌拉姆说，“反之亦然。”他们有着共同的背景，都是上层阶级的东欧犹太人，他们初次见面是在华沙，时值1935年。此前，1934年，他们还就测度论这一共同兴趣有过通信。当时，冯·诺依曼向普林斯顿发出邀请，普林斯顿高等研究学院于是以300美元的薪酬，派乌拉姆于1935年11月乘坐“阿基塔尼亚号”前往美国。接下来的三年，他跟从哈佛大学的乔治·戴维·伯克霍夫（George David Birkhoff）。夏天一到，他就返回波兰，在咖啡馆里打发时光。1939年8月，他最后一次离开波兰时，带着11岁的弟弟亚当（Adam）一起。他们乘坐“巴托里号”（Batory）前往美国，当时船上的收音机正在播放《莫洛托夫-里宾特洛甫条约》（Molotov-Ribbentrop Pact）的内容。斯坦说：“波兰完蛋了。”

1939年秋天，弗朗索瓦丝·阿伦（Françoise Aron）还是曼荷莲学院（Mount Holyoke College）一名21岁的毕业生，她在剑桥一个朋友的家里参加聚会时遇到了斯坦。“我们见面的第一晚，他走到我的座位前，为我点烟，”她回忆道，“除了称自己为‘数学家’（一门特殊的职业），除了战争、失去家人的消息和诸多财政烦恼让他感到沮丧与忧郁外，他表现得既优雅又诙谐，而且还很有趣。他身上没有一点学者的派头。从一开始，我就为他的魅力倾倒，我觉得他很迷人、很有趣、很特别。我被他吸引了。”

弗朗索瓦丝和斯坦都没再见到他们的家人。“这是战争中最灰暗的日子：德国入侵，然后是法国沦陷，装甲部队包围了马其诺防线，大批难民仓惶逃走；接着是敦刻尔克失守，以及英国英勇作战，”弗朗索瓦丝说，“一杯价值5美分的咖啡就能让斯坦在乔治亚（Georgian）餐厅坐上几个小时，他和波兰以及其他来到剑桥的外国数学家一起谈论那场令人焦虑的战争，或者讨论数学问题。而他们也成了我的朋友，我工作后会和他们待在一起。”过不了多久，弗朗索瓦丝就为两兄弟做饭，然后和他们一起吃饭。在剑桥，乌拉姆一家贫穷到去不起餐馆；而在波兰，他们却足够富裕，可以自己做饭。

1941年，斯坦·乌拉姆没能在哈佛大学（其时那里已是难民蜂拥）谋得职位，最终接受了一份在威斯康星大学（University of Wisconsin）当讲师的工作，当时的年薪为2300美元。在曼荷莲学院取得学位后，弗朗索瓦丝跟着他来到了麦迪逊，他们就在那里，在治安官员的见证下结了婚。

“你们的仪式想要进行得久一点还是简短一点？”见证人问。

“分别要多少钱？”斯坦问。

“久一点5美元，简短一点就2美元。”

“那就简短一点吧。”斯坦回答。

即便是在威斯康星，也逃不过当时欧洲正在历经的浩劫。弗朗索瓦丝的父亲在她10岁时就去世了，因此不必受这人间疾苦；她十几岁的弟弟，经西班牙逃到了英国，在那里参加了戴高乐的自由法国运动，并接受伞兵训练；而她的母亲则在马赛市的街道上被围捕，后被火车强行拉往纳粹集中营，然后就杳无音信了。在斯坦的印象里，画面同样残忍。“纳粹占领波兰期间，斯坦的妹妹、妹夫和他们的孩子，以及那些没能离开利沃夫的叔伯婶姨，都死在了那场浩劫中，家乡也被摧毁了，这些消息来得缓慢而细碎，”弗朗索瓦丝提到，“斯坦的父亲约瑟夫·乌拉姆虽然没有被围捕，却因身体不好，加之内心绝望，死在了纳粹征用他家时，分给他的一套一居室的公寓里。在这些可怕的日子里，他收留了一个小男孩，小男孩逃到了美国，带给我们这个悲伤到不能再悲伤的消息，还向我们描述他们是怎么烧掉他的法律书籍来取暖的。”

加入洛斯阿拉莫斯实验室

美国并未对欧洲的危机做出回应，这令乌拉姆和冯·诺依曼感到难过。“那时……这个国家宣称……会派20艘鱼雷船去英国，我就禁不住想，哪怕是50辆自行车也好。”乌拉姆在1941年写给冯·诺依曼的信中说道。他报了私人飞行课程，在1941年加入美国国籍后，他又通过了陆军体能检测，还去应募空军。他当时想，就算当不了飞行员也要当一名航海员。然而，因为年龄问题和严重的视力不齐，他被拒绝了。

当时已是美国海军研究办公室、陆军导弹研究实验室以及科学研究与发展办公室顾问的冯·诺依曼，在1942年4月对乌拉姆说：“战争的工作让我越来越忙。”而乌拉姆则不停地问他是如何加入进去的。一天，约翰尼暗示性地回答我，“有趣的工作还在后面——但他却不能告诉我究竟是什么”。

“这项计划非常重要，或许我都找不到词语来形容，”冯·诺依曼于1943年11月9日写道，“或者说这项计划需要高度保密。”收到这封信后，乌拉姆又收到了汉斯·贝特（Hans Bethe）发来的邀请函，内容是“参加一项负责重要工作的神秘计划，物理学可以用来研究星星的内部”。乌拉姆不知道自己要做什么，也不知道要去哪里，就接受了这个职位。“稍后，我所熟悉的其他人就开始一个接一个地消失。最后，我知道我们要去墨西哥，去一个离圣塔菲不远的地方。”

于是，乌拉姆一家，连同尚未出世的第一个孩子，接受了安全调查，前往西部。“我们坐了很长时间的火车，然后在一个离圣塔菲大约18千米、叫作拉米的小城下了车，那天是1944年2月4日，当时那里好像人烟稀少，”弗朗索瓦丝回忆道，“地上覆盖着积雪，阳光却依旧温暖，天空一片蔚蓝，如斯坦所说，‘空气给人的感觉就像香槟’。”

洛斯阿拉莫斯山背倚赫梅斯山脉（Jemez Mountains）东面的斜坡，地处瓦尔斯火山口（Valles Caldera）的边缘，它是由160万年前和110万年前的两次剧烈喷发形成的。另一边则是中央有着一个熔岩穹丘的平坦草原——缩小版的塞伦盖蒂平原（Serengeti），它也是火山爆发留下的。巴耶格兰德（Valle Grande）是洛斯阿拉莫斯居民喜爱的地方和新墨西哥州最大的麋鹿群的避难所，也是地球上一次最剧烈的火山爆发的残余。1943年夏天，到达这座山的科学家们接下来想要在这里进行一次核爆炸试验。

“这个地方就像一片神秘的营地，仿佛迷人之地（Land of Enchantment）里的幻山（Magic Mountain），”弗朗索瓦丝说，“令我惊讶的是，这里的居民都是来自世界各地的科学家——美国、加拿大、德国、瑞士、匈牙利、奥地利、意大利，凡是你能说出名字的，应有尽有。有的人来到这里是为了躲避希特勒和墨索里尼，以及他们的法西斯政权。有的人早已经出了名。有的极为年轻，才二十几岁，出名却已经指日可待了。”

斯坦仿佛又回到了利沃夫的咖啡馆。“纵观整个科学史，从没实现过哪怕一点点的集中，”他感叹道，“34岁的我已经步入老年人的行列。”乌拉姆发现，战时洛斯阿拉莫斯的临时建筑与学术界的拘谨形成了鲜明的对比，而且大家紧密结合在一起，这也与他的波兰根源相符。“这里的人们为了集体的利益，都愿意扮演微小的角色，”他说道，“儒勒·凡尔纳（Jules Verne）曾写道，《月球旅行》（A Voyage to the Moon）需要集体的努力，那时他就已经预计到了这一点。”

实验室的官方指挥是美国陆军上将莱斯利·格罗夫斯，而直接指挥却是格罗夫斯的上级罗伯特·奥本海默。“格罗夫斯从没意识到自己曾被指派来负责这项科学任务，”哈利斯·迈耶说，“临终时，他才真的相信自己确实参与了原子弹的制造。”

一开始，斯坦·乌拉姆被分到了T部（又名理论部），由汉斯·贝特领导。后来，在部门重组的时候，他又被分到了F部，在恩里科·费米手下做事。名义上他要对爱德华·泰勒负责，可实际上他却把他当作同事，而不是领导。“作为一名理论家的斯坦在任何地方都能工作，”弗朗索瓦丝说，“他想去办公室的时候就去。他中午回家吃饭，下午却又早早地回来了。”

克莱尔出生在7月，而有关她的出生地，出生证明上写的是圣塔菲、邮政信箱1663（Post Office Box 1663）。洛斯阿拉莫斯提供免费的医疗、住房补贴和社区儿童保育，这样一来，就将战后出现的“婴儿潮”挡在了门外。医院开始以每天1美元的方式对尿布进行收费。“洛斯阿拉莫斯变成了一家大型的育婴院，”弗朗索瓦丝说，“这点让格罗夫斯上将非常厌烦。”

在洛斯阿拉莫斯，斯坦对物理学非常痴迷。“我发现，重要的是，我们要能够用视觉又近乎触觉的方式去想象物质的状况，而不仅仅是用一幅逻辑图来描绘问题，”他说，“人们能够清楚地想象出亚原子世界，然后从大小和性质两方面对想象中的图画进行调整，再推算出更加精确的关系。”乌拉姆的直觉与冯·诺依曼精确的逻辑观相得益彰。“约翰尼给人的印象就是不停地进行纯粹的形式推导，”乌拉姆将这两种方法的不同描述为，“就像头脑中的物理棋盘和头脑中用代数标记法表示的棋子移动的记号之间的区别！”蒙特卡洛法对这两种领域都很擅长，它利用冯·诺依曼的形式与计算系统来捕获乌拉姆直观的、概率性的方法。

乌拉姆并未直接参与原子弹的设计和建造，也没有亲眼目睹“三一试爆”。“那天清早，原子弹爆炸时，我们还在家里睡觉，”弗朗索瓦丝说，“后来，约翰尼在返回的路上顺便来看我们，当时，他就和那些重要人物一起在爆炸现场，只见他面色苍白、疲惫不堪，身体还在剧烈发抖。”三周后，第二颗原子弹在广岛上空爆炸了。然后，8月9号，第三颗又在长崎被引爆。

战争结束后，1946年，整个理论部门的人员已经缩减到了8人。奥本海默回了伯克利，费米和泰勒回了芝加哥，贝特也回了康奈尔。美国国务院成立了一个原子能委员会，其成员包括范内瓦·布什、詹姆斯·科南特和格罗夫斯上将，另外，奥本海默也在委员会的顾问之列，他后来提出了巴鲁克计划（Baruch Plan），号召世界各国以各种形式控制原子能。阿尔伯特·爱因斯坦、利奥·西拉德、哈罗德·尤里（Harold Urey）、莱纳斯·鲍林、维克托·魏斯科普夫（Victor Weisskopf）和汉斯·贝特组成了原子能科学家紧急委员会（Emergency Committee of Atomic Scientists），并于1946年在普林斯顿高等研究院召开了创立会议。于是，洛斯阿莫斯的控制权就由军队转移到了刚成立的原子能委员会手里，且控制权自1947年1月起生效。然而，谁来控制原子能委员会呢？

奥本海默去世后，诺里斯·布拉德伯里（Norris Bradbury）暂时替代了他的位置——而且一待就是25年。他特别成立了洛斯阿拉莫斯大学，为管理权从军队到原子能委员会的过渡期间取得一定发展，也为给原子弹的继续研发和试验创造条件。“除了满足我们的科技兴趣，偶尔进行一次原子弹（而非武器）的示威还会给全世界人民带来有益的精神影响，”他说，“合理的见证、适当的公开和进一步的试验能让人们相信，原子能只有掌握在全面合作的国家手中，才是安全的。”随后，他还提出了一个预见性的建议：“另外一个实验甚至可能会更有趣。”

“超级炸弹”和“超级超级炸弹”

乌拉姆的脑炎渐渐痊愈后，再度被聘回这个地方，彼时，他已经当上了组长：全组只有他一个人。他感兴趣的领域目前处于第二重要的位置，由卡森·马克引领，马克不在时由爱德华·泰勒监督，目标是建立一个热核炸弹的可行性分析。“斯坦没有顾忌地回到洛斯阿拉莫斯，”弗朗索瓦丝说，“他想要专注于理论方面的工作，而且他不认为这有什么不对。”

泰勒分不清乌拉姆是一位需要被鼓舞的年轻科学家，还是一位被抢了风头的对手。“乌拉姆先生是一位聪明的数学家，可对于我们现在所做的工作来说，他没有合适的背景，而他自己似乎也不能适应这份工作。”1945年2月，泰勒在乌拉姆的人事档案上这样写道。接着，他的态度又变得模棱两可，他说，“他是一位独立的思考者，他能想出非常有价值的东西。”正如弗朗索瓦丝所说：“依我看，他是觉察到自己遇上对手了。”

对于泰勒来说，无论国家是否处于战争状态，研制氢弹都是一场不惜一切代价也要展开的圣战。而在乌拉姆看来，热核反应能否进行只能由自然法则决定。至于军事影响，乌拉姆说，如果有人开始提出质疑，认为科学研究有可能使用不当，那么微积分早就应该被取消了，这样才不会出现破坏性的结果。“我知道他是认真的，可我内心却不是很赞同。”弗朗索瓦丝又说道。尽管如此，乌拉姆还是参与了与氢弹有关的ENIAC试验：“我和我的朋友们都感到惊讶，这一纸草书如何能变成一种物理现象，而且还能产生如此剧烈的反应？”

氢弹第一次出现是在赫伯特·乔治·威尔（H.G.Well）的《解放全世界》（The World Set Free）一书中，这本预言性的小说出版于第一次世界大战初期，当时的乌拉姆还是一个孩子。“那一晚，科学投放到世界的原子弹，甚至连那些研究科学的人们都感到惊讶。”威尔写道。此番话预言了原子能将会改变人类的未来，直到人性经历必要的转变，得以将“最后的战争”扼杀在摇篮之中——想象中的第三次世界大战。1914年，人类还无法进行核裂变，所以，威尔笔下的原子弹是凭借核聚变产生能量的，就像太阳一样。它们经由人手从飞机上投下，在地面蔓延成火，摧毁了一座又一座城镇。“那是一个直径60厘米的黑色球体，”威尔这样写道，“中欧的原子弹除了规格大一些，与它没什么差别。”

“1939年，贝特拿出他那写满碳循环核反应的原稿时，几乎没人能猜测抑或想象，仅仅数年之内，这样的反应就试验成功了。”乌拉姆说。1961年10月30日，苏联在新地岛（Novaya Zemlya）投下了一个相当于5000万吨TND的三级炸弹，据估计，那一刻的能流超过了太阳产生的全部能量的1%。

1942年6月，差不多就是洛斯阿拉莫斯国家实验室成立的一年前，一群科学家在奥本海默的召集下，相聚伯克利，开始思考如何研发原子能武器的问题，他们一行共有8人，其中包括汉斯·贝特和爱德华·泰勒。他们得出的结论是：造出原子弹是可能的，而且其产生的温度和压力还能触发热核反应（比太阳内部产生的温度和压力还大）。他们要制造的东西就像一个小小的太阳，它没有万有引力的作用，一旦被投放，随即就会炸开。“我们不但不受特定星球的已知条件约束，还能在相当大的限制内随意选择自己的条件。我们正着手进行的是天体物理学工程，”爱德华·泰勒回忆道，“1942年仲夏，我们都相信试验会成功，相信……原子弹能轻易触发热核爆炸，并将它称为‘超级炸弹’。”

詹姆斯·科南特和范内瓦·布什在向战争部长汇报时，不忘夸张一番，他们说：“我们可以把它命名为‘超级超级炸弹’。”这样一颗“氢”弹，能够燃烧重氢，而重氢是氢的稳定同位素，它很容易就能从海水中分离出来，同时也是地球上最便宜的燃料。

“原子弹虽然威力无穷，但是造价太高，”泰勒说，“如果重氢可以被点燃，那么将会是一种非常便宜的燃料。”1950年，在一个氢弹中加入相当于1000吨爆炸力的重氢，只需要花费60美分。

泰勒说：“一旦洛斯阿拉莫斯的计划投入实施，我们将赢定这场战争，‘超级炸弹’指日可待了。”战争结束后，他便迫不及待地返回去研究氢弹。而其他人则强烈认为，投放在广岛和长崎的原子弹已经造成了很大的破坏，我们不应该再去制造比其威力强大1000倍的武器。相关负责部门为了决定是否应该制造“超级炸弹”，也担心这种炸弹由敌人制造出来，对美国构成威胁，于是决定于1945年11月就氢弹进行ENIAC计算，并于1946年4月召开一次相关会议。

在冯·诺依曼的指导下，斯坦利·弗兰克尔和尼古拉斯·梅特罗波利斯来到摩尔学院（Moore School, ENIAC还在那里进行验收测试），将100万张穿孔卡片通过机器进行扫描。“我在有关物理的问题上指导他们，而约翰·冯·诺依曼则指导他们的计算工作。”爱德华·泰勒后来说。用泰勒的话说，虽然后来发现计算过程中出现了物理学上的错误，但是计算的结果仍然是可能发生热核反应。由于资金方面的限制，ENIAC在计算中忽略了一些重要的次生效应。

“没有人会责怪泰勒在1946年的计算中出现了错误，毕竟，当年没有足够的计算机，”汉斯·贝特在1954年写道，“可是，人们会责怪他带领洛斯阿拉莫斯实验室——实际上是整个国家，进行了一场通过计算来实施的危险计划。他应该知道，这样的计算非常不全面。”可泰勒仍然不觉得自己是错误的，在他看来，无论使用什么手段，只要达到目的就行。“我会一直坚持，因为我深信，虽然结果出了错，可我们却能从中看到希望。至少，这个结果让我们看到了取得新进展的必要性。”

“造出‘超级炸弹’并投入使用的可能性很大。”泰勒在决算报告中添加了自己的总结。此外，该会议结束后，冯·诺依曼还与英国物理学家（同时也是苏联特工）克劳斯·富克斯（Klaus Fuchs）联合申请对“超级炸弹”这项发明进行专利披露。据描述，它是一种“引发热核反应的设备，配备着大量用以维持中子连锁反应的核燃料和大量维持热核反应的材料”。富克斯苏联间谍的身份被揭穿后，冯·诺依曼比任何人都清楚，他给苏联方面提供了多少有用的信息。当然，还有一些有用的信息尚未传递过去。

罗伯特·里克特迈耶花了两年的时间来模拟“三一试爆”时爆炸第一微秒发生的情况。继里克特迈耶后的下一任T部部长是卡森·马克，据他所说，在更先进的计算机问世以前，他们很难进行进一步模拟，即便这样，在1946-1949年间，他们的团队仍然把一半精力放在了“超级炸弹”身上。冯·诺依曼已经迫不及待地要为尚不存在的机器写代码了。“我曾看见约翰尼在T部的咖啡馆里造他的普林斯顿机器，他在黑板上画满了编码流程图，”弗朗索瓦丝·乌拉姆回忆道，“同时，如果有女孩从旁边走过，他还会有意无意地看人家一眼。”

1949年8月29日，苏联引爆了一颗原子弹后（苏联把它叫作“第一闪电”，美国则叫它“斯大林1号”），原子能委员会就开始讨论美国是否应该研制氢弹的问题。他们的答案是否定的。“我们无法专门使用这种武器来摧毁军事化和半军事化的装置，”奥本海默在对委员会的报告进行阐释时说道，“它的使用范围将比原子弹摧毁城市本身更为广泛。我们都希望通过某种手段，可以避免这种武器的发展。

“使用它就意味着对老百姓进行一次大规模的屠杀，”包括詹姆斯·科南特和奥本海默在内的大多数人都一致认同，“我们认为，我们手里的武器所产生的心理影响将不利于我们的发展……关于放弃制造超级武器这个决定，是唯一能对战争规模加以限制的机会，这样一来，也就减少了人类的恐惧，能让他们重新燃起希望。”还有一个由恩里科·费米和伊西多·拉比（Isidor Rabi）签署的附件补充道：“在任何情况下，这都是一件罪恶的事。”当时，冯·诺依曼已不再是委员会的成员，他强烈反对放弃研制氢弹。“我认为这是一件不容迟疑的事。”继杜鲁门决定开始全速制造氢弹后，他于1950年写道。

乌拉姆认为，没有必要进行这样的深刻反省，因为ENIAC计算本身就有缺陷，泰勒的“超级炸弹”也终成泡影。在科尼利厄斯·埃弗雷特（Cornelius Everett）的帮助下，他运用战时进行内爆计算的手动和穿孔卡片计算技术，对最初的结果进行了第一近似值核对。“一开始是和埃弗雷特一起，然后是和我们这些数据分析家一起，经过一番简单的计算后，斯坦认为，从概念上来看，泰勒设想的‘超级炸弹’并不实际，”当时还在洛斯阿莫斯手动计算部门工作的弗朗索瓦丝说，“两个月内，这些计算就印证了他的感觉。换句话说，斯坦是第一个揭露此事的人：目前造不出‘超级炸弹’。而其他人——冯·诺依曼、斯特劳斯上将、美国原子能委员会会长和其他军人都在尝试泰勒的计划。”

“假如你愿意，希望或恐惧的程度，是有可能逐渐发生变化的。事实上，它也并不是朝着一个方向发展的。”乌拉姆后来说。乌拉姆和埃弗雷特的质疑，让泰勒开始自我辩护，也让冯·诺依曼迫不及待地想去证明谁的数字正确。于是他如同霸占了ENIAC一样，一旦引进新的设备，总是第一个去使用。他在1954年奥本海默的听证会上宣称：“在制造氢弹的过程中，对计算机的使用程度将会加大，但是这些计算机也并不完全可靠……因此，我们有必要找到一台能节省一半时间的计算机，并投入使用。”据从高等研究院来到这里监督SEAC制造的拉尔夫·斯卢茨回忆说：“有两个人从洛斯阿拉莫斯赶来（梅特罗波利斯和里克特迈耶），大概在1950年的复活节前后。那时，计算机刚刚开始运作，他们带着一个计划，迫切地想要在计算机上运行……他们甚至还想从半夜开始，可我们当时并未允许。”

“冯·诺依曼和其他人经过更精确的电子计算后，逐渐证实了斯坦的观点，但此时整个进程已经落后了。”弗朗索瓦丝说。“最初的希望犹如昙花一现，这以后，所有人开始冷静下来，”斯坦补充道，“每隔几天，约翰尼都会得出一些结论。他总说‘冰柱正在形成’。”斯坦认为，泰勒对“超级炸弹”信心满满是错误的，与此同时，一种可替代“超级炸弹”的东西正在他的大脑中形成。“第10周期已经进行到最后的24小时，”1950年1月27日，他向冯·诺依曼如此汇报（那一天，也是克劳斯·富克斯在忏悔书上签字的那一天）。同时，穿孔卡片的计算也在洛斯阿拉莫斯进行着，“顺便说一下，实施警告：第9周期时，我们必须把时间间隔定为5！至少到目前为止，还不具有危险性的流体力学是我们成功的唯一希望！”

之前的“超级炸弹”通过将重氢（或氘、氚）加热到1亿度或更高，以完成爆炸。如果是这样，那么就需要快速点燃，而且要赶在发热材料膨胀、将东西炸开以及辐射泄漏、使东西冷却之前。“而对于‘超级炸弹’，流体的分解比反应的形成和维持更加迅速。”乌拉姆之后说。最后，制造这种炸弹还是以失败告终。

“泰勒-乌拉姆”发明的诞生

乌拉姆在监测超级计算的过程中发现：流体动力并非通过在燃料温度足以点燃物体之前，对物体进行拆卸来减少物体发生热核反应的概率，它可能采取的恰恰是相反的运行方式。压力增大会让密度增大，而密度增大则会同时带来更高的温度和更高的透明度。当你对热等离子体的区域进行挤压时，该区域不仅会变热，还会变黑，而这种变热和变黑可以加以利用。

“你说的关于第10周期的事情非常有趣，”冯·诺依曼于2月7日回复道，“不用说，我已经嗅到‘胜利’的气息了。但是，仍然有不少问题存在。”此番“胜利”是由杜鲁门总统于1月31日公开宣布的，当时是为了回应苏联8月29日的氢弹试验，同时，也是为了反对奥本海默和总顾问委员会。因为他命令原子能委员会继续制造原子能武器，包括所谓的氢弹或者“超级炸弹”。路易斯·斯特劳斯带着克劳斯·富克斯的忏悔宣称：“如果没有奥本海默阻止，苏联可能已经走在前面了。”最终，泰勒得到了无限的资源和一次实践机会，他们制定了“温室乔治”（Greenhouse George）计划，以证明小小的氘-氚样本是否能够燃烧。

结果让乌拉姆惊讶不已。据贝特所说，他不仅在思考关于“超级炸弹”的问题，还在思考如何才能制造出可以把大量放射尘散入大气层的两级裂变炸弹。“在我不知道的情况下，斯坦已经开始迂回地思考这些问题了，而他这样做，更多是出于对科学的挑战，而不是为了其他政治和军事目的，”弗朗索瓦丝解释道，“他突然就想到了一个新颖而有趣的方法。”

“一天中午，在家里，我见他目不转睛地盯着窗外，脸上的表情非常奇怪。”她说。

我永远也无法忘记他看向花园时那种恍惚的眼神，他小声地说——那声音似乎犹在耳边，“我找到方法了。”

“什么方法？”我问。

“制造‘超级炸弹’的方法，”他回答道，“这是一项前所未有的计划，它将改变历史的进程。”

乌拉姆立即告诉了卡森·马克和诺里斯·布拉德伯里，第二天还告诉了爱德华·泰勒。泰勒差不多花了10年的时间研究这个问题，他一听乌拉姆说完，马上就采纳了他的建议，还请了年轻的维也纳物理学家弗雷德里克·霍夫曼（Frederic de Hoffmann）来进行初始计算，以判断该计划是否可行。“我渴望为氢弹研究做点什么，其他人却不想，”泰勒说，“不过，还有一个比我更加渴望做这项研究的人，那就是弗雷迪·霍夫曼5。”计算出投放在日本的两枚炸弹弹道轨迹的人，正是当时年仅20岁的霍夫曼先生。

泰勒在评论1955年的氢弹研究工作时，称其为“众人的工作”——那是一次众人齐心协力的尝试，那是面对大量的批评、在众人的帮助下完成的工作。汉斯·贝特于1954年写下了自己的总结，在制造原子弹的时候，他给予了泰勒全部的信任，因为泰勒是“第一个提出内爆时，要将可裂变物质的密度进行压缩、使其大于原子弹内部正常密度的人”。可他拒绝承认泰勒在氢弹制造过程中有过突出贡献。“你无法对一个不是科学家的人描述这个新观点的新奇性，”他写道，“出乎意料的是，这与之前取得的进展大相径庭。他听到这个新观点时，脸上立即浮现出绝望的表情，由此可知，连泰勒也不曾预想到这一点。”

乌拉姆说：“对传统的‘超级炸弹’的过分热情，使得泰勒暂时无法想出新的方案。同时，他还强调，我们真正要做的，是进行大量的计算、对整个过程中的普通物理学进行全方位的研究，以及制定实施计划。而且，在做这些工作的时候，有必要预计和避免它们的‘副作用’，因为任何一个‘副作用’都有可能毁了整个过程。此外，若要单独指出某一个人，那便是贝特。从最初无效的方法中做出决定性的转变，费米在其中的贡献是无人可及的。”

我们于1951年2月取得了突破性的进展——也就是著名的泰勒-乌拉姆设计方案，并于1951年3月9日联名发表（那是一份厚达20页的秘密文本）。泰勒和乌拉姆解释道：“整个安排可谓一场异质催化，由产生于某一系统中的反应，来引发另一个系统中的反应。”“这一新的想法，使制造‘超级炸弹’的设想变得切实可行，那就是制造氢弹。”哈利斯·迈耶说，他负责这“极其复杂却也异常有趣的”新想法的具体实施。迈耶的专长是分析辐射不透明度——在特定的温度下，某些物质如何在辐射状态下更加不透明，或者更加透明。掌握了这些细节以后，我们就能够进行调节，使辐射流向你的目的地。而且，当辐射流向那里时，要么在那里进行吸收，要么进行转化。“在辐射流动方面，大自然向我们提供了丰厚的利润，”他说。然而，他又补充道，“直到奥皮事件后（Oppie Affair），人们才认为斯坦是氢弹制造的重要人物。奥皮事件使得人们对爱德华极为生气，他们开始接受泰勒-乌拉姆设计方案。”

洛斯阿拉莫斯国家实验室的天才原子弹设计师西奥多·泰勒（Theodore B.Taylor）说：“乌拉姆多次要求进行二次压缩。”当时，西奥多·泰勒、乌拉姆以及爱德华·泰勒私交甚好。“现在乌拉姆提出二次压缩是因为他抱持着这种关键性的看法，即进行二次压缩的话，逆康普顿效应（Inverse Compton Effect）就不会消耗能量，事物会更接近平衡，并且在如此高密度的情况下，能够实现足够快的反应速率和足够高的上升温度，所以会非常有效。关于这点，我不知道是谁提出来的。”西奥多·泰勒说，但是他认为两人应该都有功劳。“我的感觉是直接压缩的想法应该是他们两人同时提出来的，他们应该都认为进行压缩是对的，”他说道，“接下来的问题是：怎么进行压缩呢？”这个问题是由乌拉姆提出来的，我相信泰勒肯定会说：“哦，真是好极了，那让我们使用放射物，而非流体力学吧。”然后，一切都变得清晰了。

在过去的8年里，“超级炸弹”的研究工作一直停滞不前。现在，终于迎来了一套设计方案，它将在以后的19个月里，由概念转变为成功的试验。1951年6月，在高等研究院奥本海默的办公室里，奥本海默、泰勒、冯·诺依曼、贝特、费米以及约翰·惠勒参加了第一次会议。会议目的是讨论使用新方法可能产生的结果。“实验室的所有高层都来了，我们围坐在这张桌子旁讨论了两天，”雷曼兄弟合伙人、时任美国原子能委员会主席的戈登·迪安证实道，“最后，会议室里的每个人都确信讨论终于有了结果……没有再出现争吵……就是在那个时候，讨论的进程开始快速推进起来。”

制造氢弹，计算机的重生

现在终于可以使用高等研究院的计算机了。在奥本海默的支持下，一切又回到了1943年的状态。“当我清楚了如何实施之后，对我来说，很显然至少得有人去做，”奥本海默在他的安全听证会上证实说，“1949年的那个项目让人不堪回首——你们确实可以说它在技术层面没有多大的意义。因此，你们就算能成功实施那个项目，也不会将之付诸实践，但是1951年的项目在技术上非常成熟——你们没什么可挑剔的。”一切都取决于第一次氢弹试验。马歇尔·罗森布鲁斯则评价说：“实际上，第一颗氢弹‘麦克’的设计太过保守了。”

渐渐的，斯特劳斯变得不耐烦了，他对奥本海默的质疑也越来越强烈，尽管奥本海默是由他聘任为高等研究院院长，而且他也知道奥本海默正在为推进氢弹项目出力。与奥本海默阵营反对氢弹项目有关的一份谈话记录显示，斯特劳斯曾抱怨道：“他们总是推三阻四，一开始以伦理道德为由，而后又以没有军事目标为借口，接着推脱说与制造钚弹比起来，‘超级炸弹’太耗费中子，现在他们又想制造被排除掉的那种非真正开放式的武器。”这大概是指“超级铀弹”（SOB），它是当时最大的核裂变武器。“超级铀弹”由特德·泰勒（Ted Taylor）设计，它的当量为50万吨，于1952年11月15日，在埃尼威托克环礁上进行的“常春藤麦克”试验中爆炸。它意在证明，无论要达到何种军事目的，50万吨当量的核弹都足以应对。但是对于刘易斯·斯特劳斯来说，50万吨当量还不够。

普林斯顿高等研究院和原子能委员会之间的关系非常复杂。“1952年年初，这个抢椅子的游戏出现了一些变化，”克拉拉解释道，“约翰尼成为美国原子能委员会总顾问委员会委员，奥本海默担任主席；然而，刘易斯·斯特劳斯却不再是专员，而是担任高等研究院董事会主席；约翰尼任职于高等研究院，奥本海默是院长。”1947年，杜鲁门总统聘请斯特劳斯到美国原子能委员会任职，他在那儿一直工作到1950年。1953年，艾森豪威尔总统又任命他为美国原子能委员会主席。“1954年的情形一片混乱，”克拉拉说，“那年年初，他们在高等研究院的位置没有发生变化：约翰尼还在那里任职，奥本海默还是院长，斯特劳斯依然是董事会主席。但他们在原子能委员会的职位却发生了变化：约翰尼还是总顾问委员会委员，斯特劳斯成了原子能委员会主席，而奥本海默却已经出局了。”

在高等研究院，核武器的研究工作是保密的，但是洛斯阿拉莫斯和原子能委员会的人员进进出出，这一点却无法掩盖。这样一来，它的目的也就不难猜测了。特德·泰勒描述冯·诺依曼的计算机时说道：“目标是解决氢弹必需的耦合流体动力学和辐射流。”依照和洛斯阿拉莫斯的分包合同，约翰·惠勒让他的小团队从洛斯阿拉莫斯国家实验室搬到普林斯顿大学，然后开始启动“曼哈顿计划”，他们使用高等研究院的计算机进行氢弹计算工作，直到洛斯阿拉莫斯建造好自己的计算机。

“数学家们肯定知道这里在执行机密工作，”1948年来到这里的弗里曼·戴森说，“他们也许事先不知道那是氢弹，但是答案非常明显。他们对此表示强烈反对。”后来，社会上出现了抗议大气层核试验的舆论风潮，但是基于人道主义，反对氢弹的声音从一开始就存在了。“和过去在富尔德楼一样，奥本海默配备了一个保险箱，里面放着他所有的秘密。这给人留下了很坏的印象，”戴森解释说，“除了保险箱，那里还有两名武装警卫，看上去真让人紧张。”1952年，弗吉尼娅·戴维斯和逻辑学家马丁·戴维斯来到高等研究院，他记得自己在冯·诺依曼的车上写过“停止制造炸弹”的话。

美国空军将接管项目研发的所有可交付使用的武器。不过，它必须记住高等研究院不是洛斯阿拉莫斯国家实验室或兰德公司。根据爱德华·泰勒和兰德公司的一份简报，奥本海默称空军司令官托马斯·芬勒特（Thomas K.Finletter）站起来说：“给我们这个武器，我们将统治世界。”奥本海默本来就愿意为格罗夫斯将军效力，所以拒绝了空军的要求。“约翰尼稳步提升着他的防御活动，”克拉拉说道，“而奥本海默却逐渐和他们疏远了。”

1950年2月23日，朱利安·毕格罗获得了审查合格的证书，可以接触核武器的机密了。3月14日，美国原子能委员会向高等研究院提出建议，要求“所有原子能委员会合约项目中的工作不得公开，也不得对任何热核反应予以置评”，但遭到了奥本海默的强烈反对。作为回应，原子能委员会又在3月17日澄清：“只要不提及相关的热核武器，关于经典热核反应的非机密讨论依然是允许的。”恒星演化代码可以公开运行，但是核武器代码必须秘密运行。

毕格罗报告说：“到1950年年末，已经可以将程序输入机器并获得结果了。1951年春天，计算机的可利用时间越来越多了，程序员们现在可以对他们的程序做试运行和调试等操作。机器出错率大幅降低，以致发现的大多数错误都出自他们自己的程序。”

“到了夏天，一个来自洛斯阿拉莫斯的科学家团队到来，在高等研究院的计算机上执行了一次大型热核计算；这次计算不间断运行了大约60天，”毕格罗继续说道，“看起来它得到了重生。”

命运的嘲弄

与此同时，数字宇宙和氢弹也先后诞生。弗朗索瓦丝·乌拉姆评价说：“今天世界上许多高科技成果的出现，包括太空、生物和医学上的非凡成就，都是因为一个人的偏执以及开发电子计算机计算氢弹是否可行的需要。这实在是一种命运的嘲弄。”

颇具戏剧性的是，冯·诺依曼作为高等研究院的一员，将大多数时间花在武器研究的工作上；而乌拉姆作为洛斯阿拉莫斯武器实验室的一员，却将大部分时间花在纯数学的研究上。当冯·诺依曼开始从事洲际弹道导弹的工作时，乌拉姆却开始思考如何使用核弹发射导弹，而不是如何使用导弹发射核弹。

他解释道：“核能变为现实之后，使用核动力推进太空飞行器的想法就随即诞生了。”参观“三一试爆”试验场时，当其他人还在惊讶于发射塔被核弹爆炸汽化的场面时，乌拉姆就发现塔基的钢筋依然完整。或许火球范围内的物体能够免受爆炸影响，甚至被推开。小规模核裂变所产生的能量能否向外传导推动太空飞行器的问题，和这种能量能否向内传导引爆热核弹的问题类似。乌拉姆的想法是，氢弹是由内而外反应的。

1955年，乌拉姆和科尼利厄斯·埃弗雷特为洛斯阿拉莫斯国家实验室制定了一份名为《论利用外部核爆炸推进飞行器的方法》（On a Method of Propulsion of Projectiles by Means of External Nuclear Explosions）的机密报告，其中提到“将核爆炸视为一种加速手段，在飞行器尾部引发核爆炸，反复多次，将它加速到106厘米/秒……从而达到参加国际战争的导弹射程，甚至有可能脱离地球引力。”

这份报告被搁置了两年，直到苏联“斯普特尼克1号”（Sputnik）人造卫星发射成功之后，这个想法才被特德·泰勒采用。他将这个想法融入到一个真正的宇宙飞船计划中，乌拉姆没有参与这个计划。“猎户座计划”（Project Orion）最初由美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）出资赞助，后来出资方变成了美国空军。在启动之后的8年里，它一直都被认真对待。1958年年初，乌拉姆在参议员艾伯特·戈尔（Albert Gore）面前证实说：“它和儒勒·凡尔纳（Jules Verne）向月球发射火箭的想法几乎没什么差别。”4月1日，乌拉姆发布了另一份题为《论驾驶宇宙飞船从重力系统中提取能量的可能性》（On the Possibility of Extracting Energy from Gravitational Systems by Navigating Space Vehicles）的报告，描绘了燃料供应有限的宇宙飞船会如何像“麦克斯韦妖”（Maxwell's Demon）那样运作，即通过计算选择一条合适的轨道，当天体经过时，可以收集来自天体的能量。

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了描述电磁场概念的麦克斯韦方程，以及气体粒子之间动能分布的麦克斯韦速度分布律。1871年，他又构思出了一个虚构的存在，被威廉·汤姆森（William Thomson，即开尔文男爵）于1874年命名为“麦克斯韦妖”。威廉·汤姆森评价道：“他拥有非常出色的才能，能够捕捉到每个分子的运动。”“麦克斯韦妖”设想是指将一个绝热容器分成相等的两格，中间是由“麦克斯韦妖”控制的一扇活板门，容器中的空气分子做无规则热运动时会撞击门，“麦克斯韦妖”可以选择性地将速度较快的分子（温度较高）放入其中一格，将速度较慢的分子（温度较低）放入另一格，这样一来，两格的温度就会一高一低。“麦克斯韦妖”在不做功的情况下产生了热量，似乎违反了热力学第二定律。麦克斯韦速度分布律则描绘了在没有“麦克斯韦妖”那样超自然智能体存在的情况下，大量气体粒子的动能会随着时间的推移趋向平衡。最终，较轻的粒子会比较重的粒子运动速度更快。如果给予足够的时间，一艘重达4000吨的宇宙飞船将会比它所环绕的行星速度更快。麦克斯韦最先发展了这些思想，从体积和速度两方面解释组成土星环的粒子的分布，它们后来被应用到了热力学中。

“举例来说，”乌拉姆解释道，“假设有一艘火箭在太阳和木星之间运行，它的轨道和火星的轨道大致相同……问题在于通过设计让这艘火箭先适当靠近木星，再靠近太阳之后，它的能量是否会增长，比如多出10倍……通过操纵这艘火箭，我们在一定程度上就能实现‘麦克斯韦妖’……将获得超高速所需的必要时间减少多个数量级。”

特德·泰勒回忆说：“我记得斯坦说过能够制造出‘麦克斯韦妖’，它可能是一个有形实体。”1958年曾被视为主要障碍的计算智能，在今天来说是不值一提的。乌拉姆曾提醒道：“设计变轨所需的计算可能极其复杂。”

乌拉姆不需要损耗什么精力进行思考和斟酌，只需要在适当的时机放开胸怀拥抱好点子就可以了，这种情况似乎和热力学第二定律是相悖的。无论是在利沃夫喝咖啡，还是在洛斯阿拉莫斯玩扑克的时候，乌拉姆都只需要吸纳好点子，摒弃坏点子就可以了。1952年2月，他对从洛斯阿拉莫斯过来的冯·诺依曼吹嘘说：“我今年玩扑克的运气出奇得好（连赢了8次）。”20世纪最富有想象力的4项创意：蒙特卡洛法、泰勒-乌拉姆设计方案、自复制细胞自动机以及核脉冲推进，都少不了斯坦的帮助。结果证明，前面三项都非常成功，只有第四项被中途放弃了。

蒙特卡洛法通过数字计算实现了麦克斯韦的想象：一种从元素层面跟踪某物理系统行为的方式，好像我们的智力和工具已经非常高明，足以监测和控制每个分子，全程跟踪它们的行为。泰勒-乌拉姆设计方案则利用“麦克斯韦妖”将一个隔层加热到比太阳温度更高的水平，原理就是让辐射产生的能量进入，并保存一段时间。乌拉姆的自复制细胞自动机是跨越时间的信息模式，通过输入指令而不输出指令来进化。

当尼古拉斯·梅特罗波利斯和斯坦利·弗兰克尔开始为ENIAC编写炸弹的第一个计算代码时，当时只有能容纳一维宇宙的空间，它在我们的世界中表现为一根从炸弹的中心向外延伸的线条。而通过假定球对称，该一维宇宙中所获得的知识就可以用于预测我们所处世界中的三维行为。乌拉姆开始思考，在一维宇宙中，宇宙学可能会如何演化。“有人思考过这样一个问题吗？”1949年，他给冯·诺依曼写信说，“我认为它很美妙：想象一下，在-∞到+∞的数轴上取整数点，并让每个整数点的质点质量为1/2——我就做过这样的事情。”然后，他在一条线上随机取了几个点。“这是时间t=0时的一种分布情况。”

“现在，在这些点之间有（1/d）2（与重力相似），”他继续说道，“t＞0，会发生什么呢？我认为会迅速压缩，出现类高斯的质量分布。如果点接触就会重合，那么我认为好的类高斯质量分布能够迅速促进压缩的实现。然后，下一阶段会压缩形成集群，虽然速度变慢，但是一定会发生（所有事件的概率=1！）。”乌拉姆先解释了这个简单的一维宇宙将会如何发展出“与真正宇宙类似的结构：恒星、星团、星系、超级星系等”，然后思考了在二维宇宙中会发生什么，乃至三维宇宙，并引入了短程力、热振荡和光。他最后提出：“‘熵’减少——异常‘指令’奏效。”

然后，乌拉姆运用氢弹制造中的二维流体力学代码为线索，开始思考一个二维的细胞宇宙。“我在20世纪40年代曾与冯·诺依曼讨论过细胞模型。”他后来写信给阿瑟·伯克斯时说道，而且他显然已经与尼古拉斯·梅特罗波利斯进行过类似的讨论。“我终于来到了洛斯阿拉莫斯，”1948年6月，尼古拉斯·梅特罗波利斯写信给乌拉姆称，“希望你能有机会进行更多与相空间的几何学以及你的二维世界相关的研究，因为这值得去做。”

第一颗氢弹“常春藤麦克”成功爆炸

同时，在我们的三维宇宙中，当地时间1952年11月1日（美国时间10月31日）7时14分59秒，在付出诸多努力之后——泰勒-乌拉姆设计方案、蒙特卡洛法、高等研究院计算机、配备给洛斯阿拉莫斯国家实验室的资源，以及分配到南太平洋基地的第132联合派遣部队的约11652人的不懈努力，第一颗氢弹“常春藤麦克”终于成功爆炸。

“麦克”与一节火车车厢的大小相当，它的非核部件由位于纽约州布法罗市（Buffalo）的美利坚汽车与铸造公司（American Car and Foundry Company）生产。“麦克”重82吨，其中大部分的重量来自一个巨大的、装着液体氘的钢罐，已冷却至-523℃并由一枚TX-5裂变炸弹点燃。爆炸发生在埃尼威托克环礁的一个小岛上。当时，“麦克”产生了1040万吨的爆炸当量，约相当于750颗广岛原子弹产生的爆炸当量总和，汽化了8000万吨珊瑚，并由此留下了一个直径1920米、深50米的弹坑，这个弹坑“大到足以容纳14栋五角大楼大小的建筑物”——就像一则官方报告中所说的那样。最初，这只是三年前乌拉姆盯着外面的花园时，脑海中闪现的一个念头而已，但是现在这个念头让伊鲁吉拉伯岛（Elugelab）全岛从地图上彻底消失了。

埃尼威托克环礁由围绕一个泻湖分布的大约39个小岛组成，它和瓦尔斯火山口一样，是火山爆发遗留下来的、由珊瑚礁环抱的泻湖，而非群山环抱的翠绿山谷。这座岛屿所在的位置甚至比马绍尔群岛（Marshall Islands）更偏远，因此岛上的渔民一直未受世事纷争的侵扰，直到第一次世界大战后，日本占领了这个岛屿。而后第二次世界大战期间，在一场激烈的战争过后，该岛屿转由美国占领。1947年，埃尼威托克环礁被选为核试验基地，因此居住在环礁上的所有土著居民被流放到了乌杰朗（Ujelang），一个距离该岛屿225千米的无人居住的环礁。刚开始人们认为埃尼威托克环礁过于接近夸贾林环礁（Kwajalein），且环礁中的少量岛屿上“居住着一些土著居民”，因此不适合作为进行“超级炸弹”试验的基地，但1951年8月25日的会议记录显示：“爱德华·泰勒认为在埃尼威托克环礁上进行试验并非完全不可行……只要选择风向相反的时候，并且提前做好土著居民撤离夸贾林环礁的准备。”

“伴随着绚丽的光芒，在50～55千米开外的地方都能瞬间感觉到热浪袭来，”此次试验的官方报告记录道，“爆炸产生的巨大火球出现在地平线上，就像升至半空中的太阳，然后火球迅速扩大……且一朵巨大的蘑菇云很快出现，它就像长在一根粗壮、肮脏的根茎上……因为珊瑚颗粒、碎片和水被吸入高空中……在伊鲁吉拉伯岛曾经所处的区域周围。”

“氢弹在上午7时15分爆炸，当时的天气为局部多云，且云层夹带着初升的太阳照射的光彩。”来自华盛顿大学49岁的渔业生物学家劳伦·唐纳森（Lauren Donaldson）称，他在试验前后各收集了一些样本。一个星期后，他在寻找燕鸥时说，“燕鸥的白色羽毛似乎脱落了，暗色的羽毛则被烧焦了，而鱼有一面皮肤没有了，就好像它们掉入过热锅一样。”劳伦·唐纳森和他的团队通过添加暗色焊接玻璃到潜水面罩上，制作了独有的观看护目镜，并搭乘“奥克希尔号”（Oakhill）从48千米远的地方看到“随着火球的形成，似乎先是沸腾着，然后就像在水壶中煮熟的水果那样折叠着，其中好像有很大的熏黑块。”

在斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）工作的年轻海洋学家沃尔特·芒克（Walter Munk）和威拉德·巴斯科姆（Willard Bascom）从名为“地平线”（Horizon）的拖船上下来，到由卡车轮胎内胎制成的胶合板木筏上，在距离原爆点134千米的地方测量表面波——如果有任何发生海啸的迹象，就发出警报信号。两个木筏相隔3千米，由琴钢丝固定在一对圣地亚哥（San Diego）手推车轮子上，下降至一座1372米的海山之巅。“那里又湿又冷，我戴着高密度护目镜，”芒克回忆道，“一股热风意味着爆炸开始了；7时21分，一股5毫巴的空气冲击波到达，随后传来一声尖利的巨响，隆隆声不断。我不会忘记头顶上天空沸腾的模样。至今为止，我没见过任何照片捕捉到了当时的景象。”

差不多过了一个小时，引用一位观察家的说法就是：“现在直径大约为10万米的蘑菇云与3万米高空上的对流层顶拍打在了一起。”一些穿着防辐射飞行服的空军飞行员在专门配置的F-84G采样飞机上，被送往蘑菇云中进行采样工作。在爆炸后90分钟内，第一批空军飞行员赶赴13000米的高空进行采样。

“一进入蘑菇云，‘红色领队’（Red Leader）就被蘑菇云的强烈色彩所震撼了。”官方历史报告中写道。

整合子（Integron）上的指针表示放射现象累积的速率，它就像手表上的长秒针一样在转动……我原以为它是不会动的！大多数仪器都显示着最大读数，而且红光就像烧红的锅炉内部一样——非常“吓人”，因此梅洛尼中校（Colonel Meroney）迅速做了一个90°的大转弯，离开了蘑菇云所在的位置。

总之，梅洛尼做到了。在没有燃料的情况下，回到了埃尼威托克环礁的跑道上。然而，驾驶第四架F-84G的飞行员吉米·普里斯特利·罗宾逊（Jimmy Priestly Robinson）就没有那么幸运了。“不知道什么原因，“红4”（Red-4）在进入蘑菇云后不久就出了状况，但是在6100米的高空重新获得了控制。”报告继续说道。在5800米的高空，罗宾逊报告说他飞机上的仪表无显示，但发动机仍在运行。他接下来的报告称他的引擎已经熄火，当时他处于4000米的高空。一个救援队准备驾驶直升飞机去营救他。他最后一次报告是从900米的高空上传来的：“我看到了直升机，我想逃出来。”不幸的是，他驾驶的这架飞机在受控的情况下水平滑行飞入了水中，并在沉没之前翻了过来，无一人生还。

吉米·普里斯特利·罗宾逊是死于氢弹爆炸的第一人。

图灵完备细胞自动机

此后，这次试验被高度保密，直到1953年1月7日（艾森豪威尔总统就职典礼之前），即将卸任的杜鲁门总统宣布了此项试验成功的消息，公众才知道了这件事。针对这项试验涉及的人员所展开的背景调查超过6076次。甚至在11月14日，当局还让埃德加·胡佛亲自出马，试图找出向《时代周刊》（Time）和《生活》（Life）杂志记者泄露机密的信息来源。当时，休假中的乌拉姆从洛斯阿拉莫斯来到纽约，想赶在11月上旬和冯·诺依曼碰面。此行的目的可能是为了了解第一手消息。显然，他们在中央公园的长凳上进行了一次长谈。这次长谈并没有留下关于讨论“常春藤麦克”试验的记录，不过他们随后的书信往来却暗示这次谈话延伸到了实现数字宇宙的可能性。

乌拉姆写道：“由于我们在中央公园长椅上的谈话，所以我能够理解……所给出的实际上是一个无限的点的系统（无穷这一点值得强调，因为无论模型有多大，有限的系统都毫无意义）。”接着，他简单地描绘了他和冯·诺依曼在通信记忆细胞的数字宇宙中，设想的图灵完备或“通用”细胞自动机。他还从数学的角度给出了准确的定义：

“通用”自动机是一个有限的系统：在指定点以纸带（线性集L）的形式向其输入任意逻辑命题，就会得出“真”或“假”的结果。“通用”是相对而言的，应该参照它可以判定的一类问题。“任意”表示的范围是与图灵机相似的一类命题。

乌拉姆接着写道：“有机体（到目前为止，这个术语有什么让你感到害怕吗？）是一种通用自动机，它会在宇宙空间生成与之相似的、迟缓的或只会随机激活的自动机。”他还提到：“这种‘通用性’是必须由其他自动机组建组织，还是拒绝其他自动机组建的组织？”接着，他提出了一个由这种有机体进化为后生物形式的数学公式。

假设每个细胞只有两种状态，相同类型的细胞和相邻细胞的联系只会引起最简单的变化。问题是，如果存在一些箱子，每个箱子包含n（n为正整数）个细胞。那么，每个箱子中会存在2n个状态；现在，我们把2n个状态分为K类（K≤20），并调用每个类中的箱子的状态。那么，这些箱子也许可以发挥我们目前细胞的作用。

最后，乌拉姆承认：“也许必须调用随机的（而不是确定性的）模型，不幸的是，这就不得不将大量概率性的上层结构与理论概括联系起来。我认为它应该被忽略，除非它涉及产生和演变问题的关键，但这可能吗？”

乌拉姆很快返回了洛斯阿拉莫斯国家实验室。5个月后，DNA结构被发现的消息震惊了科学界。这样一来，基因序列如何被复制，以及遗传信息如何从核糖核酸传达到氨基酸、蛋白质就都明了了，但是真正的翻译规则依然是一个谜。生命如何实现序列和结构之间的翻译，以及在这个过程中出现的允许以及利用含糊信息的情况——这一难题成为乌拉姆余生的兴趣所在。

这个难题也引起了俄国物理学家乔治·伽莫夫（George Gamow）极大的兴趣，他于1953年7月20日给乌拉姆发了一份电报：

亲爱的斯坦，有一个问题想请教你。如果我使用20个不同的字母，构造一个由数千个字母组成的、连续不断的长单词，如果要在构造出的这个单词中找到所有10个字母组成的单词，那么我构造的这个单词该有多长呢？盼复。

斯坦立刻从洛斯阿拉莫斯给乔治·伽莫夫回信称：

请说清楚，你说的这个由10个字母组成的单词是否可以跨字母组成。如果可以，答案很简单；如果不可以，你构造的这个单词的长度将远远超过1020，卡森会告诉你这个单词是什么。

爱你的斯坦。