要確定這個故事的開始并不容易。原子彈的能量來源——核裂變在1938年被發(fā)現(xiàn)，比廣島早不到7年，但是核能背后的科學起源于幾十年前。你可以說最早是1905年，愛因斯坦向世人揭示了E=mc^2；或者你也可以說從亨利·貝克勒爾1896年發(fā)現(xiàn)放射性開始。放射性揭示了一種新的、數(shù)量巨大的能量，隱藏在物質(zhì)最微小的組成部分——原子的組成部分。

無論如何，一旦科學開始理解亞原子世界，任何力量都無法阻止原子力量的最終形成。但從基礎科學到原子彈的道路并不平坦。對于亞原子能如何被用于軍事或其他任何重要用途，目前還沒有明確的線索。1921年，物理學家羅伯特·米利坎撰文指出，一克鐳在分解成鉛的過程中，釋放出的能量是燃燒一克煤的30萬倍。米利坎說，這并不可怕，因為世界上甚至沒有足夠的鐳來制造很多爆米花。但是他警告說，類似的能量儲存也被不具放射性的原子所擁有，這幾乎是一個必然的結論。

1923年，《科學新聞快報》的編輯埃德溫·斯洛森也曾評論說：“只要我們知道如何釋放，所有元素都有相似的能量儲備。除了從另一個來源使用更大的能量，科學家們還無法釋放原子能?！?/p>

1911年，歐內(nèi)斯特·盧瑟福意識到原子的豐富能量儲存在一個原子核中。但是，將核能用于實際用途似乎是不可行的，至少在盧瑟?？磥硎遣豢尚械模?933年曾說過，任何計劃開發(fā)核能的人都是在“談私事”。但就在前一年，詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)了釋放核能的工具，它是一種被稱為中子的亞原子粒子。

由于沒有電荷，中子是射入原子的理想子彈，能夠穿透原子核并使其不穩(wěn)定。上世紀30年代恩里科·費米在意大利進行的此類實驗，實際上確實誘發(fā)了鈾的裂變。但費米認為他創(chuàng)造了新的，更重的化學元素，他不知道鈾核已經(jīng)分裂了。他得出的結論是，他生產(chǎn)了一種新的元素，比鈾重。

德國化學家、物理學家伊達·諾達克認為，證據(jù)還沒有定論，費米可能產(chǎn)生了較輕的元素，即鈾原子核的碎片。但他是在挑戰(zhàn)流行的理論，把鈾分解成更小的原子核的想法完全不符合后來奧托的原子核理論。

然而，哈恩和奧地利物理學家莉斯·梅特納繼續(xù)用中子轟擊鈾，制造出他們也認為是新元素的東西。很快梅特納不得不逃離德國前往瑞典，以避免納粹迫害猶太人。哈恩繼續(xù)與化學家弗里茨·斯特拉斯曼合作，1938年12月，他們發(fā)現(xiàn)一種他們認為是鐳的元素無法從化學上與鋇區(qū)分開，顯然是因為它是鋇。哈恩和斯特拉斯曼無法解釋這是怎么回事。

哈恩把這個結果寫給了梅特納，梅特納和她的侄子奧托·弗里希討論了這個結果，發(fā)現(xiàn)了中子導致鈾核分裂。弗里希告訴即將登上前往美國船的波爾，玻爾立刻意識到核分裂證實了他相信原子核的行為類似于一滴液體。到達美國后，玻爾開始與普林斯頓大學的約翰·阿奇博爾德·惠勒合作，解釋裂變過程。他們很快發(fā)現(xiàn)，鈾235這種稀有形式比普通的鈾238更容易發(fā)生裂變。他們的分析表明，一種尚未被發(fā)現(xiàn)的元素，在裂變時也會特別有效。

從玻爾1939年1月抵達阿默里察到他與惠勒一起發(fā)表論文，裂變的真實性的消息傳播開來，震驚了全世界的物理學家和化學家。一月底，裂變的消息傳到了伯克利，那里的主要物理學家是羅伯特·奧本海默，他最終成為領導曼哈頓計劃制造原子彈的科學家。

在伯克利研討會上介紹裂變的與會者中，有一位年輕的化學結構學家格倫·西博格，他在1941年發(fā)現(xiàn)了玻爾和惠勒預言的未知元素94，將其命名為钚。西博格回憶說，起初奧本海默不相信核裂變發(fā)生。在最初的驚喜之后，物理學家們很快確定了裂變是打開原子能量庫的鑰匙。許多人證實，當鈾被中子（尤其是慢中子）轟擊時，會發(fā)生釋放大量能量的過程。1939年初，討論裂變的物理學家們一致認為裂變彈是可以想象的。每個人都認為制造核爆炸物是完全有可能的。

1939年8月，出于對德國可能研制核彈的擔憂，阿爾伯特·愛因斯坦給美國總統(tǒng)富蘭克林·羅斯福寫了一封著名的信，這封信最終促成了曼哈頓計劃。很明顯，建造裂變炸彈需要產(chǎn)生“鏈式反應”，裂變過程本身需要釋放能夠引發(fā)進一步裂變的中子。1942年12月，費米帶領芝加哥大學的研究小組展示了持續(xù)的鏈式反應，之后在奧本海默的指導下，在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯進行了炸彈的研究。

最終，第一顆核彈于1945年7月在阿拉莫戈多爆炸。