【史图馆】从沃德说起——战争中的美国科研
本期作者：守夜人
本文为史图馆专栏约稿，仅代表作者观点，与史图馆立场无关
今年，全国二卷的高考题可谓是出人意料，作文的素材是这样：
“二战”期间，为了加强对战机的防护，英美军方调查了作战后幸存飞机上弹痕的分布，决定哪里弹痕多就加强哪里，然而统计学家沃德力排众议，指出更应该注意弹痕少的部位，因为这些部位收到重创的战机，很难有机会返航，而这部分数据被忽略了。事实证明，沃德是正确的。要求：综合材料内容及含意，选好角度，确定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭；不少于800字。
这里的统计学家沃德指的是亚伯拉罕·沃德（Abraham Wald），在二战中，他在美国的“统计研究小组”（Statistical Research Group SRG）工作，这个研究小组只不过是美国在战争中所建立的众多为战争服务的科研小组之一，在二战中，有许多像沃德这样的科学家，工作在幕后，为二战的胜利做出了巨大的贡献。
1940年6月12日，一位50岁的中年人拿着一张纸找到了美国总统罗斯福，经过了15分钟的会谈之后，罗斯福总统在这张纸上签上了“OK—FDR”的字样，FDR是他名字的缩写，这宣告了美国一个新机构——美国国防部科研委员会（National Defense Research Committee NDRC）的诞生，该机构的目标是“协调、监督、进行战争物资设计、制作、使用相关的科学研究活动”，而这位中年人——万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）则被罗斯福总统任命为NDRC的主席，委员会的成员还包括物理学家卡尔·泰勒·康普顿（Karl Taylor Compton），时任麻省理工学院的校长，他领导了一批科学家负责雷达、火控等方面的研究（即下文中的Division D）；詹姆斯·布莱恩特·科南特（James Bryant Conant ），时任哈佛大学校长，他领导的部门负责炸药、燃料和其它化学品的研究（即下文中的Divison B）；弗兰克·鲍德温·杰维特（Frank Baldwin Jewett），首任贝尔实验室的主席，还是美国国家科学院（National Academy of Sciences）的主席；理查德·蔡司·托勒曼（Richard Chace Tolman），加州理工学院的教授。除了这些科学家之外，还有来自海军与陆军的代表各一位。NDRC包含五个部门：
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实际上并没有权力和资金来直接推进研究，为此，1941年6月28日，罗斯福发布了第8807号行政命令，成立了美国科学研究与开发办公室（Office of Scientific Research and Development OSRD），布什担任主任，NDRC也被合并到OSRD中，并且事实上被后者取代，OSRD几乎获得了无限的调动资源的能力，布什本人直接向罗斯福负责，刚一上任，布什便在全国范围内展开调查，发现那些在政府、大学和企业中能够展开同军事有关的研究的科学家，OSRD包括如下部门：
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
应用数学小组(Applied Mathematics Panel AMP)
应用心理学小组(Applied Psychology Panel APP)
Committee on Propagation
Vacuum Tube Development Committee（真空管发展委员会）
Tropical Deterioration Administrative Committee
除此之外，NDRC还包括医学部门
Division 1 - Medicine
Division 2 - Surgery
Division 3 - Aviation Medicine
Division 4 - Physiology
Division 5 - Chemistry
Division 6 - Malaria
沃德所属的SRG便是AMP的一个下属小组，在介绍AMP之前，我们有必要先介绍一下沃德本人，沃德于1902年10月31日出生在奥匈帝国的特兰西瓦尼亚，他是一位犹太人，1931年，他从维也纳大学毕业幷获得博士学位，1938年纳粹吞并奥地利之后，沃德应考尔斯基金会（Cowles Commission for Research in Economics）之邀，来到了芝加哥，考尔斯基金会由美国的一位经济学家兼企业家在1932年创建，它支持用数学和统计学的方法来进行经济学的研究，对经济学的发展十分深远，那时考尔斯基金会经常组织研讨，经常去的人包括肯尼斯·约瑟夫·阿罗、佳林·库普斯曼、米尔顿·弗里德曼、赫伯特·西蒙、劳伦斯·克莱因、弗兰科·莫迪格里亚尼、里奥尼德·赫维茨，这些人后来全部拿了诺奖。1942年春，沃德收到了斯坦福大学的一封电报，要求他前往纽约帮助哥伦比亚大学开办的一个致力于军事问题的统计研究小组（即SRG），他接受了，该小组一共有18名成员，其中包括了弗里德曼和斯蒂格勒，他们第一个研究的课题是比较在战斗机上安装四门20mm机炮与安装八门.50口径机关枪的战斗效能，而他们所接收的课题中最为著名的应该便是这个关于战斗机的装甲分布问题了，军方经过统计发现，执行完任务返航的飞机上，引擎上的单位面积的弹孔数量最少，这是否意味着引擎的位置最不容易被打中呢？当然不是，想象一个战地医院，在战地医院里你不会看到脑袋被子弹击中的人，因为这些人已经死了！沃德得出结论：应该加强装甲的位置是引擎，美国陆军和海军接受了这个建议。
除此之外，战后沃德还提到了在战争中他们使用的一个如何估算德国坦克产量的方法，这使用了点估计的办法，比如IV G型坦克的底盘号是从82561-84400，只要查找在战场上被缴获的德军IV G型坦克，搜集底盘号，加起来再除以二，如果数据足够多，就能认为取样平均数近似于总体平均数，进而推断出德军坦克产量，不过盟军估计是搜集不到这么多数据的。。。
NDRC和OSRD的成果中，有两项十分值得注意，其一是近炸引信的开发，其二便是著名的曼哈顿计划。在1940年8月，NDRC开始了在近炸引信方面的研究，近炸引信的原理并不复杂，弹体内藏有真空无线电波发射管，通电后向外放出180-220 Mhz的无线电波，当弹体接近反射物体时，部分电波被反射，随着炮弹与目标距离减小，多普勒效应使反射电波在发射器的电流内造成200-800赫的低频讯号。这信号经过过滤及放大。当讯号强度超过一定限度时，便进行起爆。整个装置要抵受火炮射击时超过20,000倍地球重力的加速，与及每秒500转的自旋，同时还必须小得可以安放在炮弹的弹头之内。NDRC成立了一个特殊项目来研究近炸引信，由卡内基华盛顿研究所的墨尔·图福（Merle Tuve）领导，1942年4月，布什直接将近炸引信项目归入OSRD领导，并且由约翰霍普金斯大学的应用物理研究室继续研究，1942年8月，近炸引信首次在克利夫兰号轻巡洋舰上测试，三架无人机靶机被成功击落。这项技术为太平洋上的美军构建一道天幕发挥了重要的作用。
早在NDRC成立的时候，一个铀委员会便被置于NDRC的管辖之下，到了OSRD成立的时候，出于保密的目的，该委员会更名为S-1部门。1941年10月9日，布什和罗斯福和副总统华莱士讨论了原子弹相关的项目，布什简要介绍了英国的合金管工程（Tube Alloys），以及英国的莫德委员会（Maud Committee）的一份报告，该报告指出一种以铀或者钚为原料的炸弹有可能在两年内研制成功。在布什的建议下，罗斯福加快了美国*****的速度，并且建立了一个高层决策组，成员包括罗斯福、华莱士、布什、科南特、史汀生以及马歇尔。1945年5，过渡时期委员会（Interim Committee）成立，用来管理原子弹的使用，这个委员会提议应该尽早向日本不加警告的使用核武器，1945年7月16日，布什观看了“三位一体”核试验，并且在实验成功后向奥本海默脱帽致意。再之后的事情我们就都知道了。
总的来说，在二战期间，布什的OSRD领导了近六千名科学家进行了大量的科研工作，布什也成为了在二战期间美国最著名的公共知识分子，但是布什也有着一些令人不解的偏见，比如说，直到战后，他都认为洲际弹道导弹在技术上的实现在未来很长一段时间内都是不可行的，在二战期间，他就对火箭技术表示过严重的怀疑，美国在二战期间的火箭技术严重落后于德国，战争期间，布什并没有向当时美国火箭技术领域的领导者—罗伯特·哈金斯·戈达德（Robert Hutchings Goddard）征求过意见，他还这么说到“I don't understand how a serious scientist or engineer can play around with rockets”，不过到了1944年5月，布什被迫前往伦敦向艾森豪威尔警告V-1和V-2带来的危险，他能提出的唯一建议也只是炸毁那些发射场。
战后，布什在发表于大西洋月刊上的一篇文章“AS We May Think”上这样写道：
这已不再是科学家们的竞争，所有人都已参与其中。科学家们不再追求其在旧有专业上的竞争力，而是为了一个共同事业，彼此积极交流，广泛学习。这种以有效的合作方式开展的工作是令人振奋的。而如今，对许多人而言，这种合作方式即将结束。科学家们又该如何做呢？（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?）
