最初的“原子轰击”最终导致可控制的裂变，这也成了设计原子弹的基本原理。但在爆炸发生之前，还需要一种特殊的熔解，这不是靠原子本身，也不是它的亚原子微粒，而是一组才华横溢的物理学家们的共同努力研究完成的。他们分散在英国、德国、法国、丹麦、意大利、美国和日本。美国计划中的几个关键性人物是匈牙利或德国犹太人。他们在20世纪30年代中期从纳粹分子的迫害中逃脱。他们在研究中使用了不同的但互为补充的方法。在核秘密还未解开之前，这些方法只能综合起来。
对原子的最初理解要追溯到古希腊。公元前5世纪的留基波和德谟克里特，及公元4世纪的伊壁鸠鲁认为世界由小到不可分割的微粒构成。这是哲学上的论断而不是科学上的，主张原子存在即是合理的。这个观点遭到亚里士多德（384—322 BC）和后世的基督教会的反对，但文艺复兴时期还有很多人倾向于古希腊的原子说。多明我会的修士布鲁诺（1548—1600）就是一个支持者。他在1586年宣称：“对自然界物质的分割是有限的，不可分割的事物是存在的。分割自然界物质最后可得到最小的用仪器可看到的微粒。”不幸的布鲁诺因拥护尼古拉。哥白尼（1473—1543）的理论被当做异教徒活活烧死。但在下一个世纪，皮埃尔。伽桑狄（1592—1655）的运气就要好些。他更广泛地散布了原子论，抹去了它在无神论上的污点。17世纪相关的理论家罗伯特。波义耳（1627—1691）得到发展。波义耳出生在爱尔兰，是一个有钱的炼丹家和自然物理学家。波义耳定律即以他的名字命名，该定律认为气体的体积同它的压强成反比。波义耳还提出了“微粒哲学”说。尽管波义耳的“微粒”说同古希腊的原子说并无大的区别，但波义耳坚持认为他并没有受到希腊原子论的影响。他的理论通过微粒的位置和运动来解释自然界的现象；该理论影响了英国哲学家约翰。洛克（1632—1704）和大名鼎鼎的物理学家艾萨克。牛顿。1660年波义耳协助成立了皇家学会。
原子弹的威力1903—1999（2）
然而，直到19世纪早期才出现接近现代理论的原子论，约翰。道尔顿（1776—1844）首先做出了贡献。他是一个气象学家和色盲现象的发现者。1803年，道尔顿观察到氧气和碳会形成两种化合物，其中一种化合物（二氧化碳）中的氧与碳的重量比正好是另一种（一氧化碳）化合物中该比例的两倍。由于不同元素可以以一个固定的重量比组合，道尔顿推断出所有既定元素的原子一定是相同的，因为它们有相同的质量，而微粒的质量不同，元素也就不同。化合物是由不同元素以固定比例组成的原子构成的，而在这个有序的重组过程中会发生化
学反应。
19世纪末，德国的威廉。伦琴（1845—1923）从试验中发现了一种新的奇怪的带负电荷的放射物。它被命名为X射线。X射线的发现使伦琴获得1901年的诺贝尔奖。1年之后，即1896年，法国科学家亨利。贝克勒尔（1852—1908）发现了放射性物质。他观察到铀能够使一张封在黑色纸中的底片变黑，但刚开始，他还认为是由太阳光线的刺激造成的。第二年，J.J.汤普森（1856—1940）在剑桥的卡文迪许实验室取得重大的研究突破。它在用负极电流做的实验中发现了电子，并用波义耳创造的词“负的粒子”称呼它。两年后，欧内斯特。卢瑟福（1871—1937），一个后来成了英国“核物理实验之父”的直率、友好的新西兰人证实了铀中含有两种不同的发射物。一种由正的带电粒子组成，他称之为α粒子；第二种穿透力更强也较易解释，即β射线。
在世纪之交，英国的弗里德里克。索迪（1877—1965）观察到了放射性物质自发分裂成不同形态的物质的过程。他将之命名为“同位素”。来年，即1902年，他和卢瑟福共同发表了放射性元素蜕变理论。1903年和1904年，诺贝尔奖项中第一个物理奖共同颁发给了发现放射现象的贝克勒尔、皮埃尔。居里（1859—1906）和玛丽。居里（1867—1934）。后来诺贝尔化学奖颁给了α射线的发现者卢瑟福。1905年，阿尔伯特。爱因斯坦发表了他独特的相对论。这个新的方程式使物理学的理论发生革命性变革，并最终改变了人类对自然界的思考方式。
但两年后，卢瑟福在曼彻斯特又做了一个新实验，直接研究物质的内核。他与盖格尔计数器的发明者汉斯。盖格尔（1882—1945）和一个18岁的大学生欧内斯特。马斯顿（1888—1970）一起合作，用α粒子轰击一片极薄的金箔。从微粒少量合成物中推断出“原子最伟大部分”一定集中在一个微小的原子核上。后来，他说：“这是一生中发生过的最难以置信的事……几乎就如同你用手枪将子弹射向一张15英寸大小的稿纸，而子弹竟然反弹回来，射中了你自己一样令人难以置信！”
即使有了这次伟大的发现，要理解原子结构的内在秘密还有一段很长的路要走。另一位重要的贡献者是聪明、直觉敏锐的丹麦物理学家玻尔（1885—1962）。他进入了量子研究的新领域，为量子物理学的发展奠定了基础。他观察到放射性物质来自原子核，而它们的化学特征取决于电子。1923年，他争论说电子以一种“固定的状态”存在——这种稳定的轨道使它们不至于以螺旋式转向比它们大的原子和或者旋转到其他地方。后来，他又发现原子一加热，吸收到更多的能量，在轨道运转的电子会间断地跃迁到新的固定状态。在原子核周围找到新的循环路线，离中心更远，冷却后会跳回原来位置。玻尔1922年获诺贝尔奖，比爱因斯坦晚1年。
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