【史圖館】從沃德說(shuō)起——戰(zhàn)爭(zhēng)中的美國(guó)科研
本期作者:守夜人
本文為史圖館專欄約稿,僅代表作者觀點(diǎn),與史圖館立場(chǎng)無(wú)關(guān)

今年,全國(guó)二卷的高考題可謂是出人意料,作文的素材是這樣:
“二戰(zhàn)”期間,為了加強(qiáng)對(duì)戰(zhàn)機(jī)的防護(hù),英美軍方調(diào)查了作戰(zhàn)后幸存飛機(jī)上彈痕的分布,決定哪里彈痕多就加強(qiáng)哪里,然而統(tǒng)計(jì)學(xué)家沃德力排眾議,指出更應(yīng)該注意彈痕少的部位,因?yàn)檫@些部位收到重創(chuàng)的戰(zhàn)機(jī),很難有機(jī)會(huì)返航,而這部分?jǐn)?shù)據(jù)被忽略了。事實(shí)證明,沃德是正確的。要求:綜合材料內(nèi)容及含意,選好角度,確定立意,明確文體,自擬標(biāo)題;不要套作,不得抄襲;不少于800字。
這里的統(tǒng)計(jì)學(xué)家沃德指的是亞伯拉罕·沃德(Abraham Wald),在二戰(zhàn)中,他在美國(guó)的“統(tǒng)計(jì)研究小組”(Statistical Research Group SRG)工作,這個(gè)研究小組只不過(guò)是美國(guó)在戰(zhàn)爭(zhēng)中所建立的眾多為戰(zhàn)爭(zhēng)服務(wù)的科研小組之一,在二戰(zhàn)中,有許多像沃德這樣的科學(xué)家,工作在幕后,為二戰(zhàn)的勝利做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1940年6月12日,一位50歲的中年人拿著一張紙找到了美國(guó)總統(tǒng)羅斯福,經(jīng)過(guò)了15分鐘的會(huì)談之后,羅斯福總統(tǒng)在這張紙上簽上了“OK—FDR”的字樣,F(xiàn)DR是他名字的縮寫,這宣告了美國(guó)一個(gè)新機(jī)構(gòu)——美國(guó)國(guó)防部科研委員會(huì)(National Defense Research Committee NDRC)的誕生,該機(jī)構(gòu)的目標(biāo)是“協(xié)調(diào)、監(jiān)督、進(jìn)行戰(zhàn)爭(zhēng)物資設(shè)計(jì)、制作、使用相關(guān)的科學(xué)研究活動(dòng)”,而這位中年人——萬(wàn)尼瓦爾·布什(Vannevar Bush)則被羅斯福總統(tǒng)任命為NDRC的主席,委員會(huì)的成員還包括物理學(xué)家卡爾·泰勒·康普頓(Karl Taylor Compton),時(shí)任麻省理工學(xué)院的校長(zhǎng),他領(lǐng)導(dǎo)了一批科學(xué)家負(fù)責(zé)雷達(dá)、火控等方面的研究(即下文中的Division D);詹姆斯·布萊恩特·科南特(James Bryant Conant ),時(shí)任哈佛大學(xué)校長(zhǎng),他領(lǐng)導(dǎo)的部門負(fù)責(zé)炸藥、燃料和其它化學(xué)品的研究(即下文中的Divison B);弗蘭克·鮑德溫·杰維特(Frank Baldwin Jewett),首任貝爾實(shí)驗(yàn)室的主席,還是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院(National Academy of Sciences)的主席;理查德·蔡司·托勒曼(Richard Chace Tolman),加州理工學(xué)院的教授。除了這些科學(xué)家之外,還有來(lái)自海軍與陸軍的代表各一位。NDRC包含五個(gè)部門:

Division A - Armor and Ordnance
Division B - Bombs, Fuels, Gases, & Chemical Problems
Division C - Communication and Transportation
Division D - Detection, Controls, and Instruments
Division E - Patents and Inventions.
然而,NDRC實(shí)際上并沒(méi)有權(quán)力和資金來(lái)直接推進(jìn)研究,為此,1941年6月28日,羅斯福發(fā)布了第8807號(hào)行政命令,成立了美國(guó)科學(xué)研究與開(kāi)發(fā)辦公室(Office of Scientific Research and Development OSRD),布什擔(dān)任主任,NDRC也被合并到OSRD中,并且事實(shí)上被后者取代,OSRD幾乎獲得了無(wú)限的調(diào)動(dòng)資源的能力,布什本人直接向羅斯福負(fù)責(zé),剛一上任,布什便在全國(guó)范圍內(nèi)展開(kāi)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)那些在政府、大學(xué)和企業(yè)中能夠展開(kāi)同軍事有關(guān)的研究的科學(xué)家,OSRD包括如下部門:
Division 1 - Ballistic Research
Division 2 - Effects of Impact and Explosion
Division 3 - Rocket Ordnance
Division 4 - Ordnance Accessories
Division 5 - New Missiles
Division 6 - Sub-surface Warfare
Division 7 - Fire Control
Division 8 - Explosives
Division 9 - Chemistry
Division 10 - Absorbents and Aerosols
Division 11 - Chemical Engineering
Division 12 - Transportation
Division 13 - Electrical Communication
Division 14 - Radar
Division 15 - Radio Coordination
Division 16 - Optics and Camouflage
Division 17 - Physics
Division 18 - War Metallurgy
Division 19 - Miscellaneous
應(yīng)用數(shù)學(xué)小組(Applied Mathematics Panel AMP)?
應(yīng)用心理學(xué)小組(Applied Psychology Panel APP)
Committee on Propagation
Vacuum Tube Development Committee(真空管發(fā)展委員會(huì))
Tropical Deterioration Administrative Committee
除此之外,NDRC還包括醫(yī)學(xué)部門
Division 1 - Medicine?
Division 2 - Surgery
Division 3 - Aviation Medicine
Division 4 - Physiology
Division 5 - Chemistry
Division 6 - Malaria

沃德所屬的SRG便是AMP的一個(gè)下屬小組,在介紹AMP之前,我們有必要先介紹一下沃德本人,沃德于1902年10月31日出生在奧匈帝國(guó)的特蘭西瓦尼亞,他是一位猶太人,1931年,他從維也納大學(xué)畢業(yè)幷獲得博士學(xué)位,1938年納粹吞并奧地利之后,沃德應(yīng)考爾斯基金會(huì)(Cowles Commission for Research in Economics)之邀,來(lái)到了芝加哥,考爾斯基金會(huì)由美國(guó)的一位經(jīng)濟(jì)學(xué)家兼企業(yè)家在1932年創(chuàng)建,它支持用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究,對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展十分深遠(yuǎn),那時(shí)考爾斯基金會(huì)經(jīng)常組織研討,經(jīng)常去的人包括肯尼斯·約瑟夫·阿羅、佳林·庫(kù)普斯曼、米爾頓·弗里德曼、赫伯特·西蒙、勞倫斯·克萊因、弗蘭科·莫迪格里亞尼、里奧尼德·赫維茨,這些人后來(lái)全部拿了諾獎(jiǎng)。1942年春,沃德收到了斯坦福大學(xué)的一封電報(bào),要求他前往紐約幫助哥倫比亞大學(xué)開(kāi)辦的一個(gè)致力于軍事問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)研究小組(即SRG),他接受了,該小組一共有18名成員,其中包括了弗里德曼和斯蒂格勒,他們第一個(gè)研究的課題是比較在戰(zhàn)斗機(jī)上安裝四門20mm機(jī)炮與安裝八門.50口徑機(jī)關(guān)槍的戰(zhàn)斗效能,而他們所接收的課題中最為著名的應(yīng)該便是這個(gè)關(guān)于戰(zhàn)斗機(jī)的裝甲分布問(wèn)題了,軍方經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),執(zhí)行完任務(wù)返航的飛機(jī)上,引擎上的單位面積的彈孔數(shù)量最少,這是否意味著引擎的位置最不容易被打中呢?當(dāng)然不是,想象一個(gè)戰(zhàn)地醫(yī)院,在戰(zhàn)地醫(yī)院里你不會(huì)看到腦袋被子彈擊中的人,因?yàn)檫@些人已經(jīng)死了!沃德得出結(jié)論:應(yīng)該加強(qiáng)裝甲的位置是引擎,美國(guó)陸軍和海軍接受了這個(gè)建議。

除此之外,戰(zhàn)后沃德還提到了在戰(zhàn)爭(zhēng)中他們使用的一個(gè)如何估算德國(guó)坦克產(chǎn)量的方法,這使用了點(diǎn)估計(jì)的辦法,比如IV G型坦克的底盤號(hào)是從82561-84400,只要查找在戰(zhàn)場(chǎng)上被繳獲的德軍IV G型坦克,搜集底盤號(hào),加起來(lái)再除以二,如果數(shù)據(jù)足夠多,就能認(rèn)為取樣平均數(shù)近似于總體平均數(shù),進(jìn)而推斷出德軍坦克產(chǎn)量,不過(guò)盟軍估計(jì)是搜集不到這么多數(shù)據(jù)的。。。
NDRC和OSRD的成果中,有兩項(xiàng)十分值得注意,其一是近炸引信的開(kāi)發(fā),其二便是著名的曼哈頓計(jì)劃。在1940年8月,NDRC開(kāi)始了在近炸引信方面的研究,近炸引信的原理并不復(fù)雜,彈體內(nèi)藏有真空無(wú)線電波發(fā)射管,通電后向外放出180-220 Mhz的無(wú)線電波,當(dāng)彈體接近反射物體時(shí),部分電波被反射,隨著炮彈與目標(biāo)距離減小,多普勒效應(yīng)使反射電波在發(fā)射器的電流內(nèi)造成200-800赫的低頻訊號(hào)。這信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)濾及放大。當(dāng)訊號(hào)強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí),便進(jìn)行起爆。整個(gè)裝置要抵受火炮射擊時(shí)超過(guò)20,000倍地球重力的加速,與及每秒500轉(zhuǎn)的自旋,同時(shí)還必須小得可以安放在炮彈的彈頭之內(nèi)。NDRC成立了一個(gè)特殊項(xiàng)目來(lái)研究近炸引信,由卡內(nèi)基華盛頓研究所的墨爾·圖福(Merle Tuve)領(lǐng)導(dǎo),1942年4月,布什直接將近炸引信項(xiàng)目歸入OSRD領(lǐng)導(dǎo),并且由約翰霍普金斯大學(xué)的應(yīng)用物理研究室繼續(xù)研究,1942年8月,近炸引信首次在克利夫蘭號(hào)輕巡洋艦上測(cè)試,三架無(wú)人機(jī)靶機(jī)被成功擊落。這項(xiàng)技術(shù)為太平洋上的美軍構(gòu)建一道天幕發(fā)揮了重要的作用。

早在NDRC成立的時(shí)候,一個(gè)鈾委員會(huì)便被置于NDRC的管轄之下,到了OSRD成立的時(shí)候,出于保密的目的,該委員會(huì)更名為S-1部門。1941年10月9日,布什和羅斯福和副總統(tǒng)華萊士討論了原子彈相關(guān)的項(xiàng)目,布什簡(jiǎn)要介紹了英國(guó)的合金管工程(Tube Alloys),以及英國(guó)的莫德委員會(huì)(Maud Committee)的一份報(bào)告,該報(bào)告指出一種以鈾或者钚為原料的炸彈有可能在兩年內(nèi)研制成功。在布什的建議下,羅斯福加快了美國(guó)*****的速度,并且建立了一個(gè)高層決策組,成員包括羅斯福、華萊士、布什、科南特、史汀生以及馬歇爾。1945年5,過(guò)渡時(shí)期委員會(huì)(Interim Committee)成立,用來(lái)管理原子彈的使用,這個(gè)委員會(huì)提議應(yīng)該盡早向日本不加警告的使用核武器,1945年7月16日,布什觀看了“三位一體”核試驗(yàn),并且在實(shí)驗(yàn)成功后向奧本海默脫帽致意。再之后的事情我們就都知道了。
總的來(lái)說(shuō),在二戰(zhàn)期間,布什的OSRD領(lǐng)導(dǎo)了近六千名科學(xué)家進(jìn)行了大量的科研工作,布什也成為了在二戰(zhàn)期間美國(guó)最著名的公共知識(shí)分子,但是布什也有著一些令人不解的偏見(jiàn),比如說(shuō),直到戰(zhàn)后,他都認(rèn)為洲際彈道導(dǎo)彈在技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是不可行的,在二戰(zhàn)期間,他就對(duì)火箭技術(shù)表示過(guò)嚴(yán)重的懷疑,美國(guó)在二戰(zhàn)期間的火箭技術(shù)嚴(yán)重落后于德國(guó),戰(zhàn)爭(zhēng)期間,布什并沒(méi)有向當(dāng)時(shí)美國(guó)火箭技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者—羅伯特·哈金斯·戈達(dá)德(Robert Hutchings Goddard)征求過(guò)意見(jiàn),他還這么說(shuō)到“I don't understand how a serious scientist or engineer can play around with rockets”,不過(guò)到了1944年5月,布什被迫前往倫敦向艾森豪威爾警告V-1和V-2帶來(lái)的危險(xiǎn),他能提出的唯一建議也只是炸毀那些發(fā)射場(chǎng)。
戰(zhàn)后,布什在發(fā)表于大西洋月刊上的一篇文章“AS We May Think”上這樣寫道:
這已不再是科學(xué)家們的競(jìng)爭(zhēng),所有人都已參與其中??茖W(xué)家們不再追求其在舊有專業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)力,而是為了一個(gè)共同事業(yè),彼此積極交流,廣泛學(xué)習(xí)。這種以有效的合作方式開(kāi)展的工作是令人振奮的。而如今,對(duì)許多人而言,這種合作方式即將結(jié)束。科學(xué)家們又該如何做呢?(This has not been a scientist's war; it has been a war in which all have had a part. The scientists, burying their old professional competition in the demand of a common cause, have shared greatly and learned much. It has been exhilarating to work in effective partnership. Now, for many, this appears to be approaching an end. What are the scientists to do next?)