1941年12月6日，也就是日本偷襲珍珠港的前一天，美國政府正式決定，實施製造原子武器的計劃。這項計劃因其第一總部的所在地而被命名為“曼哈頓工程”。美國著名的理論物理學家羅伯特·奧本海默和陸軍準將萊斯利·格羅夫斯成為領導這個開辟了人類原子時代巨大工程的搭檔。格羅夫斯準將此前曾負責在極短時間裏建成五角大樓的建設工程，雖然並不十分明確這項“曼哈頓工程”的性質和意義，但他被告知：“如果你的工作做對了，就將會贏得戰爭。”現在正要求他運用自己出色的工程協調能力來協調10萬名工作人員、13個州的37處設施及12所大學的實驗室的工作；奧本海默博士則負責科學上的領導，率領幾千名高級研究人員來到了新墨西哥州洛斯阿拉莫斯附近的一個用圍牆圍起來的秘密基地裏。
因躲避法西斯迫害而逃亡到美國並定居下來的意大利傑出的核物理學家恩裏科·費米也加入到了“曼哈頓工程”。他曾在芝加哥大學領導建造了美國第一個原子能反應堆，為原子彈的研製提供了大量有用的數據。但製造核彈還存在著許多技術方麵的困難，最主要的問題是鈾的提純問題。當時的科研人員普遍認為，最好的核裂變材料是鈾235。但這種鈾的天然含量很低，隻占0.7%，所以必須用某種方法進行化學分離，以獲得高含量的鈾235。美國政府決定不惜工本，采用多種方法同時進行試驗，以求盡快分離出足夠的高純度鈾235。但是，由於分離鈾的成本太高，再加上人們後來又發現了一種由鈾238嬗變而來的新元素鈈239，也是一種良好的核變材料。因此，可以將分離試驗中剩下的大量鈾238用來製造鈈。
1943年，“曼哈頓工程”進入了具體設計階段。1945年春，3顆原子彈被科學家們造出來了。
1945年7月16日5時30分，在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的沙漠深處，在一聲閃耀著令人眩目的光芒的猛烈爆炸聲中，“曼哈頓工程”的工作達到了高潮。在一個離地麵約10公裏的地下觀測室裏，奧本海默博士看到了世界上第一顆鈾原子彈試爆成功後升起的蘑菇雲，禁不住默默地慨歎道：“我成了死神，世界的毀滅者。”根據專家測算，這顆原子彈的爆炸威力相當於20000噸TNT炸藥。
美國在不到4年的時間裏就成功地試製出原子彈，完全取決於兩個因素：一是希特勒將一大批極有才華的歐洲核物理學家趕到了美國，為美國聚集了全球實力最強的科學家陣容；二是為了完成“曼哈頓工程”，美國政府投入了巨大的人力和物力：前後共動員了50多萬人參與實驗，耗費資金22億美元，占用了全國近1/3的電力。原子彈的研製成功是20世紀在科學協作方麵的典型範例。
1945年5月，德國宣布無條件投降後，人們才了解到德國雖然一直在從事原子彈的研製工作，但離真正能製成原子彈還早著呢。他們研製核反應堆的設施屢遭盟軍和抵抗組織的破壞，根本無法集中全力製造原子彈。這時，從前建議造原子彈的科學家們又開始呼籲，要求禁止使用核武器。但科學理論一旦變成了現實，科學家們就根本無法改變它的命運了。6月，當初首倡研製原子彈的西拉德等7名科學家又聯名給美國國防部長寫信，指出原子彈的存在會引起世界各軍事強國的核軍備競賽；7月，西拉德又起草了給白宮（美國總統官邸，後成為美國政府的代稱）的緊急請願信……但這一切都無助於事——1945年8月6日和9日，美國政府分別在日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈。從此，全世界幾個軍事強國間長達近半個世紀的核軍備競賽開始了！
宇稱守恒定律的推翻
我們所處的世界，錯綜複雜，周圍的一切都在瞬息萬變。然而變中蘊含著不變，各種不變的東西是什麼呢？那就是物質運動的規律。物理學的一個任務就是在“萬變”中尋求“不變”，即所謂的“守恒”。
物理學中有許多守恒定律，最熟悉的有能量守恒定律、動量守恒定律、角動量守恒定律、電荷守恒定律；在基本粒子世界中還有各種粒子數守恒定律、同位旋守恒定律、宇稱守恒定律等等。然而，為什麼會有這些守恒定律？哪些守恒定律是“不驗自明”的呢？這隻有到了20世紀以後，人們在十分堅實的實驗基礎上才回答了這些問題。
特別的旅行
1956年12月24日，美國首都華盛頓下起了一場大雪，風雪使得杜勒斯和國家兩個機場關閉，許多來往華盛頓——紐約間的旅客，都擁向華盛頓的聯合車站，改乘火車回紐約。