張慶瑞觀點:量子普羅米修斯或量子燧人氏?

2025-08-10 05:45
原子彈之父奧本海默。
原子彈之父奧本海默。

「原子彈之父」奧本海默(Robert Oppenheimer)的「我成了死神,世界的毀滅者」神奇故事最近上演,奧本海默像普羅米修斯將火種偷到人間般的把核能的威力介紹到人間。上片後大受歡迎,除了是大導演諾蘭的新作之外,片中的卡司也是黃金陣容,以及三小時緊湊而精彩內容也是原因。目前全球地緣政治的衝突下,核彈危機的陰影又再度出現在媒體頭條上,更造成觀眾進入電影院的強烈動機與興趣。 (相關報導: 「原子彈之父」奧本海默孫子訪日本廣島 祈願世界更加和平 更多文章

圖一
臺北帝國大學的荒勝文策教授在二戰前,於椰林大道旁的二號館現址的臺大物理系做出亞洲第一個核分裂實驗。(A) 2020年在名為「原子の力を解放せよ〜戦争に翻弄された核物理学者たち〜」的特別節目中,日本NHK 電視台在原子彈投在廣島與長崎五十年後做了紀念專輯,特別訪問臺大張慶瑞教授談重建臺大核物理博物館的動機。(B) 由張慶瑞教授所捐贈的費米實驗室中原子彈的快中子減速石墨堆,拆除後所製作的石墨紀念幣與 (C) 廣島市被原子彈轟炸後的廢墟土塊。原本分散在美國芝加哥的原子彈的製作設施與廣島被原子彈炸過的土壤,在終戰五十年後居然在臺大核博物館中緊鄰展示,也是對奧本海默的貢獻的一種無聲的回應。

二戰前由奧本海默領軍的「曼哈頓計畫」特殊之處非常多,當時科技並沒有成熟到可以發展出原子彈,而短期內由紙上作業,最後影響國家安全的大型科技計畫在歷史上成功的並不多見。1939 年由西拉德起草後,愛因斯坦具名寫信給羅斯福總統請求發展原子彈,以免德國海森堡領軍的核彈計畫成功,美國只有俯首稱臣的份。這封信啟動了「曼哈頓計畫」,最後在廣島與長崎投下兩顆原子彈,導致大量死亡與輻射汙染,也因此結束二戰。類似這種超越時代科技的規劃並影響全球變化的例子也有不少案例,1980年代美國與蘇聯間的「星際大戰」也導致蘇聯因過度投資而瓦解。但多數是炒作科技反而導致全球威脅上升的惡例,著名的就是伊拉克戰爭中對大規模殺傷性武器威脅的誤判,使得美伊雙方都損傷不貲,並拖累了世界經濟。去年啟動的俄烏戰爭在某種形式上也變成高科技國家的新型武器試驗場,不但造成烏克蘭人民流離失所,直到目前仍嚴重影響全球秩序,現代科技競爭影響全球地緣政治的狀況是愈來愈複雜。

美國在「曼哈頓計畫」時的量子技術遙遙領先全球,但在2000年前後,美國對量子等基礎研究的資助減少,導致現在量子2.0時代變成互有勝負。中國現在擁有量子電腦,以及先進的量子軍事和工業能力令美國非常擔憂。美國不斷提高研發資源與防堵相關科技技術、設備進入中國,希望在量子競賽中再度領先全球。2019年美國提供13億美元的資金投入量子開發,希望透過國家實驗室和大學與產業界合作來推動量子產業,並引入創投資源以實現量子商業化。然而與奧本海默的「曼哈頓計畫」推動方式相比,目前的量子策略在時機與時效方面的掌握與推動明顯不足。和平時期的自主研發是無法應付高時效的量子競爭。二戰前追趕落後德國的核彈研發,美國集中人力與物力,創建了「曼哈頓計畫」,政府、學術界和工業界在奧本海默的統籌領導下開展工作,完成不可能的挑戰。奧本海默不只是一個科學家,更是一個優秀總指揮。今天量子激烈競賽中,美國媒體開始詢問量子奧本海默在哪裡?美國的研究人員仍是最好的,但如果沒有傑出的領導,量子可能落後的陰影就永遠壟罩。美國要保持領先中國,就必須實施精簡戰略,負責人必須有絕對權力組織和分配研發資金。量子競賽不是單純科學研究,而是如同費曼說的,是一個大型工程整合計畫。國防高等研究計劃署(DARPA)更曾宣稱量子科技就是「微型曼哈頓計畫」(Mini-Manhattan),會嚴重影響國力的變化。由過去奧本海默的「曼哈頓計畫」成功經驗知道現在的「量子微型曼哈頓計畫」需要注重技術和組織的整體戰略,與尋找一個能幹的量子沙皇。對比之下,中國的量子發展計畫反而像當年奧本海默建設羅沙拉摩斯(Los Alamos)推動方式,中國將資源集中在量子GDP三人組,郭光燦(Guo)、杜江峰(Du)與潘建偉(Pan)分別領軍推動量子電腦,量子通訊與量子感應器三個方向。由學術界、政府和業者合作組成的團隊管理,將量子科技的上中下游產業,集中在合肥的量子大道上成立量子產業園區。由於得到官方的全力支持,每年預算估計至少數十億美元,同時也引入創投資金進入合肥量子谷。

「曼哈頓計畫」是量子科技首次展現改變世界的實力,當時全世界都投入類似研發,除廣為人知的美國、俄國與德國外,日本仁川芳雄主導的Ni-Go計畫,與荒勝文策領軍的F-Go 計畫也都是核彈相關研究。各國當時對核分裂的技術都已掌握,但對濃縮鈾關鍵技術與如何引爆高純度的鈾,則各有設計,美國的成功使得二戰結果一翻兩瞪眼。從此之後,政治家深信科技研發對全球勢力的均衡是有決定性影響,就像打開潘朵拉的盒子般,也紛紛投入大量資源進行新型武器開發。

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