当时的困境
1934 年，费米用中子轰击铀，得到一堆认不出来的放射性产物。既然中子会让原子核变重，他推断自己造出了比铀更重的「超铀元素」——这个解释合情合理，也为他赢得了 1938 年的诺贝尔奖。
此后四年，柏林、巴黎、罗马的实验室都在这条路上加码，产物名单越列越长，越列越乱：同一种「超铀元素」有时表现得像铼，有时又像别的什么。
正确答案在 1934 年就被人写出来过。 化学家伊达·诺达克读了费米的论文后发表评论，指出他并没有排除另一种可能：被中子击中的重核也许会碎成几块较大的碎片，而这些碎片是已知元素的同位素。这段话今天读来近乎预言，当时却无人理会——她没有给出机制，也没有做实验，而按照当时对核力的理解，把一个核掰成两半需要的能量大得离谱。一个正确的猜想，如果既没有机制也没有证据，在科学共同体里几乎不产生作用。
1938 年，居里与萨维奇在巴黎分离出一种半衰期 3.5 小时、化学性质像镧的产物。他们已经摸到了门，却把它归为一种新的超铀元素。据出身居里实验室的戈德施密特回忆，哈恩与施特拉斯曼确信她的结果有误，却又觉得不得不据此重审自己先前的结论——这一重审，逼着他们回去重做。
洞见时刻
1938 年底，哈恩与斯特拉斯曼在柏林做了一次极其细致的分级结晶分离，结果令他们自己也不敢相信：产物里赫然是钡——原子序数 56，质量比铀轻了一半。作为当时最好的放射化学家之一，哈恩确信化学没错，却给不出任何物理解释。
他把结果写信寄给刚刚流亡瑞典的老搭档迈特纳——两人合作了三十年，而她五个月前才在荷兰同行的接应下带着十马克逃出德国。信里问：也许你能给出某种解释？
那年圣诞，迈特纳与前来探望的外甥弗里施在瑞典小镇孔艾尔夫的雪地里散步讨论。他们借用玻尔的液滴模型：把原子核想成一滴带电的液滴，重核里质子的电斥力几乎抵消了表面张力，只需一点扰动，液滴就会被拉长、掐断。迈特纳当场用魏茨泽克的半经验质量公式核对质量账：分裂前后少掉约 0.2 个原子质量单位，按 折合约 200 MeV——比任何已知的核反应大出两个数量级，而这正好与两块碎片互相排斥飞开所需的能量相符。数字与图像严丝合缝。
弗里施回到哥本哈根，1939 年 1 月 13 日用电离室直接看到了碎片留下的巨大脉冲。他向一位生物学家朋友请教细胞分裂的英文说法，给这个过程取名 fission。
涟漪效应
1939 年初的两篇论文传遍世界，几个月内所有人都意识到了同一件事：裂变还会放出两三个新中子，它们可以去劈开下一批铀核。
但从「可能」到「可行」隔着一道当时并不明显的关口。 1939 年 2 月，玻尔想通了一个关键点，并与惠勒写成论文：慢中子能引发裂变的不是占 99.3% 的铀-238，而是只占 0.7% 的铀-235。这一下把问题从核物理变成了同位素分离——一项此前从没有人以吨为单位做过的化工难题。正因如此，直到 1940 年 3 月弗里施与佩尔斯在伯明翰算出纯铀-235 的临界质量只有几公斤（而不是先前普遍估计的几吨），各国政府才真正相信炸弹可以造出来。那份备忘录改变了战争的走向。
三年后费米在芝加哥点燃了第一座反应堆（见本站「链式反应与第一座核反应堆」页），随后是曼哈顿计划、广岛与长崎。核裂变从一开始就是双刃的：同一条原理，一端通向为城市供电的电站，一端通向此后八十年悬在人类头顶的核阴影与漫长的军备控制谈判。
账也没算平。 迈特纳拒绝参与核武研制，明确表示自己不会和炸弹有任何关系。1944 年的诺贝尔化学奖只颁给哈恩一人；诺贝尔档案在九十年代解密后可以看到，评审委员会既低估了她在物理解释上的分量，也受了「这是一项化学成果」的框限。哈恩此后在公开场合也倾向于淡化她的作用。1997 年，109 号元素被命名为「鿏」（meitnerium）。
如果没有它
一克铀-235 完全裂变放出的能量约相当于烧掉 2.7 吨煤——这个比值，是核能全部现实意义的来源。
今天全球约一成的电力来自核裂变，法国的这一比例超过六成；医院里每年数千万人次的核医学检查，用的是研究堆生产的锝-99m 等同位素；材料学家、化学家与生物学家用反应堆引出的中子束「透视」合金、电池与蛋白质的内部结构——中子不带电，能穿进金属深处，还格外「看得见」氢原子，这是 X 射线做不到的。
往前一步看，它也重写了二十世纪的政治版图——冷战的威慑逻辑、核不扩散体系、乃至今天关于能源与气候的争论，源头都在 1938 年圣诞那场雪地里的散步。