曼哈顿计划是一项秘密的研究与开发计划，在第二次世界大战期间制造出首批核武器。该计划由美国主导，英国和加拿大参与，汇集了军方管理人员、科学家、工业承包商以及庞大的劳动队伍。其战时主体阶段始于1942年；1947年1月，其科研和工业设施移交文官机构管理。该计划研制的武器用于三位一体核试验，并于1945年8月用于轰炸广岛和长崎。(osti.gov)
科学与政治起源
该计划源于1938年末核裂变的发现。奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼获得了铀原子核能够分裂的实验证据；莉泽·迈特纳和奥托·弗里施则提供了物理学解释。裂变会释放能量和额外的中子，使自持的核链式反应成为可能。科学家认识到，这一过程既可能用于可控的能源生产，也可能用于制造爆炸性武器。(osti.gov)
对纳粹德国可能研制此类武器的担忧，促使美国政府介入。1939年8月，阿尔伯特·爱因斯坦签署了一封与物理学家利奥·西拉德共同拟定的信，提醒富兰克林·D. 罗斯福总统注意铀研究在军事上的潜在用途。罗斯福于当年10月成立了铀顾问委员会。最初规模有限的研究在先后负责此事的民事机构推动下逐步扩大，尤其是随着原子弹在技术上可行的证据不断积累。这封信是早期的推动因素，并非一经发出就立即促成了全面展开的曼哈顿计划。(osti.gov)
组织与国际合作
1942年8月，美国陆军工程兵团成立曼哈顿工程区，以管理不断扩大的计划。其名称来自最初设在纽约曼哈顿的总部，而非主要实验室和工厂的所在地。莱斯利·R. 格罗夫斯于9月接任总负责人，统筹建设、采购、保密以及科研与工业生产之间的协调工作。(nps.gov)
格罗夫斯选定J. 罗伯特·奥本海默领导洛斯阿拉莫斯的武器实验室。该计划以前所未有的规模将大学研究与工业工程结合起来。根据美国能源部的历史概述，该计划在高峰期雇用了约13万人，到战争结束时，按当时币值计算，总支出约为22亿美元。(osti.gov)
英国的研究为早期评估原子弹的可行性作出了重要贡献。罗斯福和温斯顿·丘吉尔于1943年8月19日签署的《魁北克协定》确立了英美合作的框架。加拿大的参与包括开展研究、提供材料，以及派代表参与协调盟国工作的相关机制。(osti.gov)
科研与工业中心
该计划采用两条途径获取裂变材料：从天然铀中分离铀-235，以及在反应堆中生产钚。在芝加哥大学，由恩里科·费米领导的团队于1942年12月2日在芝加哥一号堆中首次实现了可控、自持的核链式反应。这证明了利用反应堆生产钚所需的一项基本条件可以实现。(home.nps.gov)
三个地点成为主要中心：
- **田纳西州橡树岭：**工厂负责浓缩铀-235，这是天然铀中含量较少的一种同位素。电磁分离、气体扩散和热扩散被开发为相互补充的工业工艺。
- **华盛顿州汉福德：**生产反应堆和化学分离设施负责制造钚。B反应堆是首座达到完整工业规模的钚生产反应堆。
- **新墨西哥州洛斯阿拉莫斯：**科学家和工程师将理论计算与实验工作相结合，负责武器的设计、组装和评估。(osti.gov)
这些中心依赖一个由实验室、工厂、供应商和原料产地组成的更广泛网络。铀的采购范围超出美国，尤其涉及加拿大和比属刚果。因此，尽管规模最大的设施集中在美国境内，该计划仍是一项国际性事业。(osti.gov)
试验与战时使用
洛斯阿拉莫斯研制了一种采用枪式装配原理的铀武器，以及一种采用内爆原理的钚武器。事实证明，反应堆生产的钚不适合原先计划的枪式设计，因此内爆成为核心技术难题。由于对铀弹设计有足够信心，使用前并未对其进行完整的核爆炸试验。钚弹设计则于1945年7月16日在新墨西哥州南部的三位一体核试验中接受检验，这是首次核爆炸。(nps.gov)
8月6日，美国向广岛投下了名为“小男孩”的铀弹。8月9日，又向长崎投下了名为“胖子”的钚弹。两次轰炸均造成大范围破坏和数以万计的人员伤亡。日本于8月15日宣布投降，并于1945年9月2日正式签署投降书。(home.nps.gov)
保密与社会影响
保密措施规定，只有工作上确有需要的人员才能接触相关信息，因此许多工作人员并不知道该计划的最终目的。尽管如此，间谍活动仍渗透了该计划：物理学家克劳斯·富克斯向苏联传递了核技术信息。(govinfo.gov)
设施建设还导致原有社区被迫迁移。在橡树岭周边，约3,000名居民被迁出为建设设施而征用的土地。非裔美国工人作出了重大贡献，尤其是在橡树岭和汉福德，但他们在住房、设施使用和用工方面遭遇了种族隔离。三位一体核试验产生的放射性沉降物散落到新墨西哥州有人居住的地区，使该计划的影响超出了戒备森严的场址范围。(nps.gov)
战后机构
1946年《原子能法》设立了美国原子能委员会，该委员会于1947年1月1日接管了曼哈顿计划的设施。其实验室和生产基础设施为后续的武器研制、核能发电和科学研究提供了支持。2015年，曼哈顿计划国家历史公园成立，旨在保护橡树岭、汉福德和洛斯阿拉莫斯的相关遗址，并向公众阐释其历史。(energy.gov)