哥本哈根
大西洋的另一边，欧洲。1941年秋，海森堡与魏茨泽克来到哥本哈根。丹麦已沦为第三帝国的占领区，海森堡是在“德意志文化研究所”——德国在占领国和中立国宣传纳粹理念的科学和文化机构——的官方安排下，以访问学者的身份前往开展“巡回演讲”的。对海森堡来说，这是一次非同寻常的旅行。哥本哈根有很多温暖的回忆。17年前的复活节假期，海森堡曾乘坐渡船，访问这里的玻尔物理研究所。他是玻尔那所大宅顶层客房的最早居住者——在那座丹麦啤酒企业家雅考布森留下来供科学、文学和艺术界最杰出的丹麦人终生免费居住的大宅子里，有很多房间和一个花园，还有雅典式柱子的庞贝大厅和大量希腊罗马风格的雕塑。玻尔曾到海森堡的房间中邀请他一起在西兰岛做一次徒步旅行，两个人背着背包出发了。他们坐着电车到了城北，然后向北走到了爱儿辛诺，参观了那里的克伦堡故宫，然后回头，经过希勒若德，参观了腓特烈堡宫殿，全程步行约100英里。后来，他又在哥本哈根当过讲师，在这期间，每隔几天，玻尔就与他一起去学骑马。玻尔非常欣赏海森堡，他们有过很多次的彻夜长谈。海森堡说，他“从哥廷根人那里学到了数学，从玻尔那里学到了物理学”。玻尔在他心目中，“形象如同父亲”。但这一次，玻尔因不愿与德国占领军当局合作，拒绝出席巡回演讲这样的场合。海森堡要求与玻尔单独见面，出于过去那种深厚的交情，玻尔允许了。海森堡拜访了玻尔，并与他进行了一次密谈。
这次密谈，是许多历史学家多年来试图揭开却一直迷雾重重的谜。1941年9月，当海森堡看到那条通往原子弹的通途呈现出来时，这些“理论突破”，使原本想保持“铀项目”基础研究原则的科学家们心生忧虑。尽管德国“铀项目”的主导权在陆军军械局，但“铀俱乐部”中持“能源派”观点者还是占统治地位。直到1941年，他们似乎对“炸弹武器”并不抱有期盼。但海森堡主持的莱比锡试验反应堆的测试在显示中子增殖迹象的同时，也展示了生产浓缩铀-235的可能性，基础研究在逐渐退居幕后。海森堡他们认为，这无疑是“进行一种涉足高危领域的冒险”。随后，他们所能做的，就是谨慎地回避将理论成果散布出去，尽量使“铀俱乐部”研究范围与“炸弹”课题保持距离。对于哥本哈根的密谈，一种常见的说法是，海森堡当时相信，德国的胜利指日可待，他此次前来，是试图劝说玻尔与德国当局合作，但被玻尔拒绝。另一种说法是，海森堡和玻尔讨论了涉及原子弹制造的某些关键问题，包括著名的“临界质量”问题。战后，海森堡曾着墨不多地记述，他与玻尔单独在一起时，向他暗示了“现在建造原子弹原则上是可能的，但那需要技术上做出巨大的努力和尝试。而且物理学家们也许应当问问自己，是否应该全然在这个领域工作”。海森堡的夫人伊丽莎白后来曾在回忆录中写道：“玻尔只听到一句话，说在德国人们已经知道原子弹可以制造。他深为吃惊，惊慌得听不进去下面其他的话了。”而玻尔的传记作者阿布拉罕·派斯则引述玻尔之子的话说，玻尔当时的反应是：“愤慨，甚至怀疑海森堡可能愿意通过某种方式和理由与纳粹政权合作。”以后多年中，海森堡对玻尔未能理解他的本意而感到遗憾，即他“与他的国家和人民的联系，并不等于他同那个政权的联系”。对于哥本哈根密谈的内容，没有留下更多的记录，也没有第三者在场，当事者在战后更不愿公开谈论此事。随着玻尔于1957年辞世，海森堡于1976年辞世，他们的密谈也就随之遁入另一个世界。世人所知道的是，两位伟大科学家的深厚友谊从那时起便告终结。
哥本哈根那次会面结束后不久，1941年末，德国的“闪电战”辉煌不再。希特勒发出“德国整个经济利益服从军事工业需要”的指令，军方高层决定收缩“铀项目”的研究战线，宣布今后“只有那些在可预计时间内收到具体应用效果的研究项目才有获得支持的价值”，对“铀项目”大幅度削减经费并重新编组。1942年春天起，英国皇家空军不断对德国重要军事工业和城市目标展开持续空袭，德国空军装备司令米尔希甚至曾考察过，用某种炸弹攻击纽约的计划的可行性问题，以实施“报复性毁灭轰炸”。这位空军元帅曾问海森堡：“能够摧毁一座大城市的炸弹到底有多大？”海森堡回答：“也就和菠萝差不多。”但是，海森堡又回到了能源问题。他说，近期目标还是应该建造出能用于能源生产的核反应堆，“原子弹的生产技术条件至少得过两年时间才能具备”。当触及诸如“失控的链式反应是否意味着毁灭整个世界”这样的敏感问题时，海森堡采取了一种推脱回避战术。他曾向夫人谈起这件事。他说：“我们不会制造原子弹，研制原子弹是一个宏伟的计划，可能需要好几年。希特勒的一个公告给了我们帮助，他说：任何一个计划，它的研究需要长于半年时间的，不该上马……我们有幸遇到这种情况，而免得必须对这个问题做出一个真正的决定。我们对此非常感谢。”当时，海森堡申请附加的预算仅为寥寥35万帝国马克。
有一种说法认为，海森堡在哥本哈根会面时，曾向玻尔呈递了一份他正在建造的重水反应堆图纸。1942年，德国实验物理学家瓦尔特·博特曾预言“一种可以替代重水的减速物质选择是石墨”，主张建造“铀-石墨反应堆”。但“一言九鼎”的海森堡，或许出于信念，或许出于虚荣，却已为重水反应堆的设计模式落锤定音。到了1943年，德国科学家们最终放弃了石墨的选项。而此时，美国的费米已经在他的石墨反应堆触发了链式反应。海森堡在重水生产方面的追求，招致了同盟国对挪威重水生产基地实施不懈打击。1942至1943年，盟国对诺什克水电公司实施了三次打击，第三次打击方案由“曼哈顿计划”军方负责人莱斯利·格罗夫斯将军一手策划。德国人决定将幸存重水及关键生产设备由挪威转移到德国，其中重水从水路转运。情报传递到英国，搭载重水的“水疗院号”摆渡轮在廷湖水面被炸沉。制造原子弹的竞赛，对德国来说，在1944年2月那个寒冷的星期日早晨，就在挪威一个群山环绕的湖中结束了。