周天雷知道美国所搞的‘曼哈顿’计划是在1942年初开始的。而德国这边一样有自己的原子弹研究计划（1941年12月6日，美国正式制定了代号为‘曼哈顿’的绝密计划。罗斯福总统赋予这一计划以‘高于一切行动的特别优先权’。
‘曼哈顿’计划规模大得惊人。由于当时还不知道分裂铀235的3种方法哪种最好，只得用3种方法同时进行裂变工作。这项复杂的工程成了美国科学的熔炉，在‘曼哈顿’工程管理区内，汇集了以奥本海默为首的一大批来自世界各国的科学家。科学家人数之多简直难以想象，在某些部门，带博士头衔的人甚至比一般工作人员还要多，而且其中不乏诺贝尔奖得主。‘曼哈顿’工程在顶峰时期曾经起用了53.9万人，总耗资高达25亿美元。这是在此之前任何一次武器实验都无法比拟的。于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并按计划制造出两颗实用的原子弹。最后投放到日本的广岛和长崎。）
他立即写出了一份建议书，建议德国立即加大对原子弹的投入，争取在年底或明年初能有一个用于试验的核装置并最后能制造出几枚可以用于实战的原子弹。
周天雷在报告里认为原子弹这个东西的研制不能因为目前的战争局势紧张就采取一种急功近利的方略。因为它是一个最后德国能否在最后和盟国在谈判桌上讨价还价的关键法宝。德国决不能在盟国后面掌握它，不然德国最终将面临悲剧下场。
在写这个报告前周天雷特地见过负责这个计划的海森堡，参与研究德国的原子弹计划的还有劳厄(1914年诺贝尔物理奖获得者)、波特、盖革(盖革计数器的发明者，他进行了α散射实验)、魏扎克、巴格、迪布纳、格拉赫、沃兹等人。
虽然在德国纳粹上台的第一年，就有大约2600名学者离开了德国，四分之一的物理学家从德国的大学辞职而去，到战争前夕已经有40%的大学教授失去了德国大学的职位。整个轴心国共流失了多达27名诺贝尔获奖者，其中包括爱因斯坦、薛定谔、费米、波恩、泡利、德拜这样杰出的人物，这个数字还不算间接损失的如玻尔之类。但德国凭其惊人的实力仍然开始了原子弹的研究，并走在世界此领域前列。
被周天雷找来的德国原子弹研究机构负责人海森堡说：“天然铀矿石里由于存在两种铀的同位素，一种是可以分裂进行链式反应的铀235，另一种是不会分裂进行链式反应的铀238。”
海森堡继续向周天雷解释原子的构
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