“曼哈顿计划”关键人才到位
冯·诺依曼担心阿尔伯特·爱因斯坦和利奥·西拉德（Léo Szilárd，1934年申请了一个核炸药的专利）1939年传达给罗斯福总统的警告不被重视，于是他提升了警报级别。“荷兰物理学家德拜（P.J.W.Debye）过去一直是柏林威廉皇家学会（Kaiser Wilhelm Gesellschaft）物理研究所所长（由洛克菲勒基金会资助），现在被德国当局派往国外，就是为了让他的研究所远离战争秘密工作。”1940年3月，他给弗兰克·艾德洛特的信上说道。信上也有维布伦的签名。“那天晚上，我们有人在吃晚饭时遇见了他。他毫不掩饰，直言这项工作基本上就是一项铀裂变的研究。这是一个爆炸性核过程，理论上能够产生10000到2000000倍相同重量的、任何已知燃料或炸药所蕴藏的能量。”冯·诺依曼和维布伦指出，“波希米亚和加拿大拥有可观的铀矿藏，他们同时警告纳粹当局希望生产出一种可怕的炸药或者一种非常紧密、高效的能源”。他们还补充说，“德国领先核物理学家和理论物理学家都被聚集在柏林的维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）麾下，不过核物理和理论物理受到冷遇，海森堡的处境尤其艰难，核物理学被认为是‘犹太人的物理学’，海森堡则是‘白犹太人’”。
他们警告说，“这件事不应该掌控在欧洲暴徒的手中”，并承认“已经为争取美国政府的帮助做了一些努力，不过并不完全成功”。同时，他们敦促艾德洛特，让洛克菲勒基金会特别注意原子弹的前景（“这件事我们已经考虑了几个月，就是不知道要怎么做”），这样就能以最简单、最直接的方式发挥作用。作为回应，基金会设立了应急基金，帮忙把欧洲主要的核物理学家秘密转移到了英国和美国的安全区域，其中包括沃尔夫冈·泡利、尼尔斯兄弟和哈拉尔德·玻尔。1942年，当曼哈顿计划启动的时候，关键人才已经到位了。
最终，美国于1941年12月参战。“约翰尼终于可以真正出出气了，”克拉拉说，“同时，他也用‘爱国’这个非常光荣的借口，摆脱掉了强加在自己身上的纯数学的枷锁，得以进入更多的应用领域。在他公开承认自己对应用领域的兴趣持续增长之前的很长时间，他一直在偷偷地研究这些领域。”冯·诺依曼再也不会回到纯数学的研究工作中去了。
接着，克拉拉怀孕了。约翰尼给乌拉姆夫妇发贺卡所惯用的签名档，也由“我们一家向你们一家”改为“我俩和未知的（?）2”。克拉拉时年31岁，1942年6月16日曾流过一次产。由于与国防相关的工作缠身，约翰尼不在普林斯顿的时间也越来越多。1943年2月初，他代表海军被分派到英国，这项任务不仅内容保密而且期限也不确定，所有的通信记录都被删除了。1943年4月13日，他从伦敦给克拉拉发来电报：“恭喜你获得统计的工作！你阻止博斯克（Boske）到这里来，我很感动。很爱很爱你！”该条电报被截获。审查办公室向他提问：“你可否向本办公室提供这条文本信息的完整解释呢？”
被审查员监视之后，冯·诺依曼的书信就不再有激情的话语。“最近，你的信单调乏味，这种风格让我恼火，”1943年5月15日，克拉拉写道，“这到底是怎么啦？”第二次世界大战期间，克拉拉在普林斯顿大学的人口研究办公室（Office of Population Research）找到了一份全职工作。这个办公室由洛克菲勒基金会和伍德罗·威尔逊学院资助。弗兰克·诺特斯坦（Frank W.Notestein）的人口研究小组既着眼于人口的历史趋势，又开展了一系列未来的假设分析，比如，战后秩序重建的欧洲将发生什么呢？
采取中央计划制度的苏联、在中东拟建的犹太国家又会如何？克拉拉很快就获得了升职。1944年，她拒绝了提供给她的学术职务。
7月，冯·诺依曼从英国被召回，他消失的原因也开始变得更加神秘。9月，他前往洛斯阿拉莫斯国家实验室，参加正在进行的“Project Y”项目。不待在洛斯阿拉莫斯的时候，他把大部分时间花在西海岸，偶尔回趟普林斯顿，定期去芝加哥、橡树岭、费城、阿伯丁和华盛顿特区。在洛斯阿拉莫斯，他能在陆军消费合作社（Private Exchange）得到较好的好彩香烟（Lucky Strike），他会为身在普林斯顿的克拉拉保存好这些香烟。“他每次回家，晚上的大部分时间通常都在说话，”克拉拉回忆说，“他被压抑的紧张情绪都化为了滔滔不绝的倾诉。通常，他都把这些埋在心里。”
1943年10月19日，高等研究院扩大了冯·诺依曼保单中“超危险活动”附加险的承保范围，这份保单是与科学研究开发局签订的合同中的附属条款。这一迹象表明，他参加的武器研究已不再只是停留在理论层面。当德国宣布投降时，他正在洛斯阿拉莫斯国家实验室执行一项外勤任务，12小时之后他才听到这个消息。“好了，一切都结束了，”第二天早上，他写信给克拉拉，“你感觉怎么样？”收集香烟的形势见好，科学家们也在继续核弹工作。“自5月3日以来（包括那天），我平均每天能得到2包好彩香烟，”5月11日，他向克拉拉报告道，“你觉得怎么样？”
接下来的半年发生了一连串大事件：“三一试爆”、广岛和长崎的核爆、日本投降，还有幕后的事件，包括ENIAC建成、第一颗氢弹的计算以及普林斯顿高等研究院启动计算机项目。“这次曝光的这台机器让人惊艳，”尼古拉斯·梅特罗波利斯回忆第一次参观ENIAC时说，“它短期内就融合了阿拉莫戈多试验。这种独树一帜很难再出现第二次。”同一天，“三一试爆”核弹的复制品被投在长崎，爱德华·泰勒给身在普林斯顿的冯·诺依曼发电报：“斯坦和尼古拉斯现在可以公开承认他们来自洛斯阿拉莫斯了。”斯坦·弗兰克尔和尼古拉斯·梅特罗波利斯当时已经在高等研究院了，他们开始准备第一颗氢弹的编码工作。
冯·诺依曼正在考虑下一场战争，以及双方是否会使用核武器交战。“下一场战争的日期，可能是由美国人民的意识和潜意识过程达到平衡所需要的时间决定的，”1946年10月，他在给克拉拉的信中提到，“我认为时间不短于2年，不长于10年。”他早就认为，对美国来说，俄罗斯将是比德国和日本更大的威胁。“当西方联军停战甚至撤退时，让俄罗斯人继续深入德国，约翰尼为此感到极度恐慌，”克拉拉解释道，“他的想法是，西方盟国应该一鼓作气攻入俄罗斯，一举消灭任何危险或潜在危险的整体，避免再一次发生战争。在战后的几年里，约翰尼公开主张在俄罗斯变得太强大之前发动预防性战争。”
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