如電影《奧本海默》所演的，由於德國物理學率先發現鈾的核分裂並釋出超乎預期能量，引起美國擔心納粹若有核武，後果將不堪設想，於是全力投入曼哈頓計畫，務求盡快做出原子彈對付德國。
結果後來發現德國在核能的研究根本還差得遠，按理說德國不乏這方面的專家，所佔領的地區又有開發原子彈所需的豐富資源，為什麼反而落後美國這麼多？德國主持核武計畫的是海森堡（Werner Heisenberg），有人相信他也不樂見納粹擁有原子彈，所以基於良心而故意拖延；有人則認為他始終為虎作倀，只是能力不足才做不出來。究竟哪個才是真相？
矩陣力學
1924年，前一年剛獲得博士學位的海森堡也順利取得大學任教資格，他原本要在哥廷根大學擔任講師，同時擔任玻恩（Max Born）的助手，但一筆突來的獎助金，讓他得以前往丹麥跟隨波耳（Neils Bohr）做研究。波耳才於1922年獲頒諾貝爾物理獎，獲獎原因是九年前提出電子軌道量子化的原子模型；這正是吸引海森堡研究原子物理的原因，如今有機會蒙大師親炙，他當然要好好把握。
沒想到海森堡在哥本哈根待不到一年就取得巨大成果。他深入探討波耳的原子模型，發現其實根本無從得知電子軌道半徑的大小，唯一能觀測到的只有電子躍遷到另一軌道的前後，所吸收或釋出的電磁波頻率及能量差異。因此，他主張無需行星軌道這種古典模型的假設，而應該用觀測到的能量與頻率來描述粒子的行為。
第二年海森堡回到哥廷根大學後，經由玻恩與同僚約爾丹（P. Jordan）的協助（幫他用數學本來就有的矩陣運算處理複雜的計算），發表矩陣力學，為量子力學奠定數學基礎。
不確定性原理
1926年，海森堡受波耳之邀，重返哥本哈根大學講課，同時擔任波耳的助手。第二年他就發表了更令古典物理搖搖欲墜的「不確定性原理」（他用的德文原本是Ungenauigkeit，相當於英文的inaccuracy）──不可能同時精確測量出粒子的位置與動量。因為要知道粒子愈精確的位置，就得用波長更短的光來「照射」粒子，但光的波長越短，能量就越強，也就更會影響粒子的動量，所以永遠都會顧此失彼。
但波耳隨即給予當頭棒喝：這樣的解釋仍未脫古典物理的觀念，因為這等於承認粒子有確切的位置和動量，只是我們無法精確測量出來，但並非如此！波耳主張「互補原理」是萬物的本質，某樣性質總是和另一項性質互補，就像「波粒二象性」，粒子特性越明顯，波的特性就越不明顯，反之亦然，但這兩個互補的特性永遠存在。因此問客觀的位置與動量是什麼是沒有意義的，我們能掌握的只有觀測到的結果。
海森堡大澈大悟：並非測不準，而是原本就具不確定性；他隨後也改用德文的Unsicherheit與英文的uncertainty稱之。海森堡與波耳就此開創了哥本哈根學派，連同稍早玻恩對薛丁格方程式的機率詮釋，徹底改變了量子物理。海森堡成為物理界耀眼的新星，1932年獲頒諾貝爾物理獎後，更是躋身大師之列，他萬萬沒想到有一天亦師亦友的波耳會與他決裂。
圖片來源：費米實驗室
哥本哈根之會
1941年9月中旬的某一天，海森堡來到哥本哈根大學拜會波耳。此時二次大戰已開打兩年，德國已閃電戰席捲歐陸，包括丹麥也在一年半前淪陷，海森堡深信無需原子彈，德國肯定也會取得最後勝利。（此時德國在東西戰線都勢如破竹，美國尚未參戰，要到年底在蘇聯的德軍受制於嚴寒天候，以及日本偷襲珍珠港迫使美國宣戰後，戰局才開始扭轉。）
是的，海森堡和同事們正在研究核反應器以及原子彈，儘管目前仍無太多進展，但戰爭結束後勢必會繼續進行。屆時不僅德國，包括英美等國的科學家，也都要面對是否應該研發武器的道德問題。這正是他特地來拜訪波耳的原因，希望恩師明白他並不願意也不會做出原子彈給德軍用於這次戰爭，但更重要的是，是否有可能也讓所有的物理學家都能同意不要致力於製造原子彈。
然而海森堡知道蓋世太保一直在監聽波耳，為了避免這番談話危及自己，因此他並未明白說出，而是以間接的方式小心謹慎地向波耳暗示。但大概他表達得太過隱晦了，反而造成波耳誤解，竟然憤而對他下逐客令，匆匆結束這場會面。海森堡沮喪地離開，心裡明白恩師從此與他恩斷義絕了……。
波耳記得的並非如此
不過當波耳看到歷史作家容克（Robert Jungk）在1958年出版的書中，按海森堡如上所述記載哥本哈根那次會面後，氣憤地下筆寫信給海森堡，要提醒他事實並非如他所言。波耳寫了好幾封，但一封都沒有寄出去，這些塵封的信稿直到2002年才公開，其中一封寫道：
「……。你在那裏的含糊其辭只讓我確信，在你的領導下，德國一定會盡全力研製原子彈。」
在另一封信中，波耳也說：
「你告訴我，你堅信這場戰爭如果持續夠久，最後的勝負關鍵將是核子武器，而我沒有感覺到你給了我任何暗示，說你和你的朋友正在往另一個方向努力。」
究竟海森堡是想避免各界指責他為虎作倀，才故意扭曲與波耳的談話內容，來美化自己的在戰爭中的角色？抑或波耳原本就對海森堡為納粹效力感到不悅，所以聽不進他的婉轉表態？
如果說海森堡和波耳的此次會面因為沒有第三人證，成了各說各話的羅生門，那們是否有其它證據佐證德國未能開發出原子彈，真的是如海森堡戰後好幾次宣稱的，他是故意拖延，而不是不知道怎麼做？
秘密錄音
1945年5月到6月之間，包括海森堡在內的十名負責核能研發的科學家被美、英兩國的特遣隊擄獲後，於7月初安置到英國劍橋附近的「農場會館」（Farm Hall）。他們渾然不知建築物內到處都安裝了竊聽器，錄下他們的對話。
圖片來源：Wikipedia
當他們於8月6日晚餐前得知美國在廣島投下原子彈時，每個人都驚駭不已，他們在餐桌上的討論當然也被錄了下來，以下是摘錄其中的譯稿。
（前略）
哈恩（Otto Hahn，就是他最先發現核分裂）：「……。如果美國人有個鈾彈，那你就是二流的了，可憐的過氣海森堡。」
勞厄（Max von Laue）：「無知的！」
海森堡：「他們提到原子彈時有用到鈾這個字嗎？」
眾人：「沒有。」
海森堡：「那就跟原子沒有關係。雖然相當於兩萬噸的巨爆是很驚人。」
……（眾人討論，略）
哈恩：「他們領先我們有五十年。」
海森堡：「整件事我一點兒也不相信。他們得把他們全部的五億英鎊用來分離同位素才有可能。」
魏茨澤克（Carl von Weizsäcker）：「如果這很簡單而且同盟國也知道有多簡單，那麼他們就會知道我們繼續往下做的話，很快就會找出方法。」
哈恩：「我覺得再二十年也做不到。」
魏茨澤克：「我不認為它和鈾有關係。」
哈恩：「它一定是顆相當小的原子彈——像手那樣。」
海森堡：「我願意相信它是顆高壓炸彈，但我不相信它和鈾有任何關係。它只是化學的東西，他們大幅增加反應速率，才大幅提高了爆炸威力。」
……（眾人討論，略）
海森堡：「關於那顆炸彈我還是一個字也不信，雖然我可能是錯的。我認為他們頂多有10噸的濃縮鈾，但絕不可能有10噸的鈾-235。」
哈恩：「我想一顆（原子彈）只需要很少的235。」
海森堡：「如果他們只能慢慢地濃縮鈾，他們是可以打造持續下去的引擎（指核反應器），但不可能用來產生那樣的爆炸——。」
哈恩：「但如果他們有，假定說30公斤的純235好了，他們不能拿它來製造炸彈嗎？」
海森堡：「但這仍不足以爆炸，因為平均自由路徑還是太大了。」
哈恩：「那你告訴我，為什麼你之前跟我說需要50公斤的235才能做，現在你又說要兩噸？」
海森堡：「我那時並沒有拍胸脯保證。反正明擺著的事實就是平均自由路徑太大了。」
……
（晚上9點他們聽到官方的廣播後，才終於接受這個事實，大家討論起分離同位素與打造核反應器所需的資源人力。此處略過）
魏茨澤克：「有多少人在做V1和V2？」
德柏納（Kurt Diebner）：「好幾千人在做。」
海森堡：「我們在1942年春天沒有那個勇氣建議政府徵召12萬人，只為了把東西打造出來。」
魏茨澤克：「我相信我們沒這麼做的原因是因為所有物理學家原則上都不想這麼做。如果我們全心想要德國贏得戰爭，我們早就成功了。」
哈恩：「我可不信。反正我很慶幸我們沒有成功。」
……（略）
海森堡：「重點是在德國，科學家和政府之間的整個關係結構。雖然說我們不是百分之百急著要做它，但另一方面就算我們真的想做，政府也不大信任我們；要完成一點兒也不容易。」
德柏納：「因為政府官員只對有立即成效的感興趣。他們不想規劃長期政策，像美國那樣。」
魏茨澤克：「即使我們想要的真的都拿到了，也不保證就能達到美國人和英國人現在做到的。毫無疑問我們曾經和他們非常接近，但事實是我們全部都相信這東西不可能在這次戰爭中完成。」
海森堡：「並不盡然。我必須說我絕對相信我們有可能做出鈾引擎，只是我從未想過我們要做炸彈。在我內心深處，我真的很高興它是引擎，而不是炸彈。我必須這麼承認。」
魏茨澤克：「如果你要做的是炸彈，我們應該就會更投注於分離同位素，少點在重水上。」
（哈恩離開，去安慰因過於悲痛而先回房間的Walther Gerlach。此處略過他們的對話）
海森堡隨後應該是實際做了計算，因為稍晚他與哈恩單獨討論美國如何能做出原子彈時，終於承認30公斤的純鈾-235就夠了。他向哈恩解釋純鈾-235要產生80次連鎖反應的話，平均自由路徑大約是6公分，但他之前加總成需要半徑54公分的純鈾，也就相當於一噸。他同時假設一台質譜儀一天如果能分離百萬分之一克的鈾-235，那麼美國人一定有十萬台的質譜儀，才能在一年之內生產出30公斤。
一週後，海森堡向同僚上了一堂鈾原子彈的物理學，正確地解釋了其中的機制。
所以結論是？
顯然海森堡一直不認為原子彈能做得出來（在戰時），因為不可能分離出那麼多的鈾-235。雖然他曾於1942年向軍備暨經濟首領史佩爾（Albert Speer）報告鈾反應器能做出原子彈，但背後打的算盤應該是如他在戰後聲稱的，是為了爭取資源讓他們得以繼續研究核能。不過為了避免支票未能兌現而受到懲處，海森堡並未提出具體時程；當時德國在戰場上已逐漸受挫，史佩爾不想賭在緩不濟急的核子計畫，於是選擇將大部份資源投入V2火箭。
既然海森堡不相信德國能做出原子彈，自然無需面對核武帶來的道德問題，因此「他基於良心而故意拖延」的說法也就可以一笑置之了。
那麼萬一海森堡對於所需的鈾-235數量沒估算錯誤，德國是否就會做出原子彈？應該也不會。因為即使他算出只需30公斤，以德國當時的情況也沒有能力分離出這麼多鈾-235。除了前方戰事越來越吃緊，德國本土也遭受盟軍轟炸，他們好不容易在1943年底要展開反應器的實驗，卻因為柏林大轟炸，不得不拆除設備，運往南部郊區重組。
除此之外，他們用來做為減速劑的是稀有的重水，而非美國所用較易取得的石墨。當生產重水的挪威工廠於1943年被盟軍摧毀，德國要再另起爐灶又是好幾個月後，此時處境又更加艱困了。相較之下，美國本土完全沒有受到戰火波及，無論是人力、物力、財力，又都遠遠勝於德國，才有可能完成曼哈頓計畫。
其實從農場會館的錄音稿可以看出，除了少數一、兩位，其他包括海森堡在內的德國科學家在沮喪之餘，反而都鬆了一口氣。為了國家可以付出多大的代價？面臨這個道德難題的不只是海森堡他們，也包括歐本海默等人；我相信現在與未來的科學家終究也要面對這樣的抉擇。
參考資料：
1. 《為第三帝國服務》，Philip Ball著，麥田出版
