曾经担任二机部副部长和我国第一颗原子弹塔爆试验副总指挥的刘西尧同志在多年之后的一篇回忆文章中，介绍了当时领导上作的一个形象比喻，叫作龙头的三次方。文章说，“这个比喻，即核武器的龙头在二机部，二机部的龙头又在核武器研究院（九院），研究院的龙头又在理论设计部（简称理论部），即邓稼先他们所在的单位。”邓稼先自1958年8月调到二机部九院以来，就担任理论部的主任，他就是中国原子弹理论设计的总负责人。
为了知道压在邓稼先肩上的担子到底有多重，我们有必要回顾一下已经解密的美国原子弹理论设计的历史，来进行对比。美国的原子弹理论设计工作开始于1942年夏天。海默集合了一小批著名的理论物理学家，专门探讨原子弹的理论设计，这在后来被人们称之为“夏季讨论会”。参加会议的有贝蒂（他的三篇物理学长文被誉为“贝蒂圣经”）以及泰勒等人。
理论设计先后遇到了许许多多的难题。例如：横截面问题，这是衡量某一种核反应出现的几率问题。理论物理学家派尔斯对此有一段通俗的比喻。他说，如果我对准一个面积为一平方英尺的玻璃窗扔球，可能在10次中有一次窗被打破，有9次球被反弹回来。换句话说，如果玻璃窗是核材料铀235（或钚239），而球是从外面向它扔去的中子的话，此时，打进铀235原子核内并使它分裂的机会有1次，而被铀235原子核反弹向别处的机会有9次。这样，核分裂反应的几率为十分之一。
又比如起爆问题，提前起爆会降低原子弹的效率，推迟起爆也会降低效率。为了取得高效率，需要除弹芯和外围反射层之外再加一个起爆器，也就是一个镭加铍的中子源，或者，一个钋加铍的中子源。这意味着起爆时间要求极其精确，不能早，不能迟。要它起爆就立即爆炸，不要它起爆就绝对不能爆。这个嵌在原子弹最里面的中子源得非常听话才行。用什么材料来做起爆剂呢？根据在数十年后（1986）已经解密的美国资料，我们了解到起爆剂是原子弹里面很小的一个部件。它只需要有一两个中子就能启动链式反应。关于起爆剂的设计国外始终保密。直到现在，各国对于起爆剂的具体技术，仍属军事机密。
再有一个大难题是枪法、内爆法问题。就是说原子弹用什么方式爆炸的问题。枪法是用无烟火药把铀235弹头射向铀235靶环，二者合在一起时，铀235的重量超过临界质量，立即引起原子弹爆炸。内爆法可以想象为：把核材料（铀235）做得像切成四块的苹果样式，在它们的周围放着炸药，都放在一个极坚固的球体中。点燃炸药后，爆炸力并不向外炸开球体，而是使四块分散的铀235都向球心集中，合成一个整的圆苹果状，其重量超过临界质量，于是，原子弹立即爆炸。可想而知，上述这些关键性的难题，也都摆在邓稼先他们面前。没有任何外援，一切都得靠中国人自己去解决。美国在1945年首先研制成功了原子弹。如果说，量子力学的发展和第二次世界大战是原子弹诞生的大背景，那么，美国高度发展的工业水平和它拥有众多世界一流的科学家，则是其首先制成原子弹的小背景。
最为典型的是丹麦物理学家玻尔的出走。1943年8月，**占领丹麦首都哥本哈根解除了丹麦军队的武装，并开始逮捕屠杀犹太人。这时，瑞典驻丹麦大使暗示玻尔出逃。玻尔夫妇立即行动，1943年9月29日夜里他们乘渔船渡海逃往瑞典。同年10月6日，英国人用一架运邮袋的“蚊式”轰炸机把玻尔一个人单独从瑞典接走。玻尔在只能容纳一个人的弹舱改装的小阁子里栖身，被秘密地送往英国。到英国后，玻尔曾去看过英国制造铀235的小型气体扩散工厂。但是此时研制原子弹的重心早已转移到了美国，玻尔亦随即到了美国。经过这番打击的玻尔，曾经以极轻蔑的口吻说过：“希特勒只有几百辆坦克和飞机，却企图奴役欧洲1000年。”
在20世纪30年代和40年代，先后到美国工作的犹太人和与犹太裔有直系亲属关系的一流科学家如爱因斯坦（德国人）、玻尔（丹麦人）、费米（意大利人）、泰勒（匈牙利人）等等，他们都不同程度地参与了美国原子弹的研究工作，其中多数人是“曼哈顿工程”的主要研究人员，他们差不多从头至尾参加此项工作并做出了极为重要的贡献。由此我们几乎可以这样认为，希特勒砸到犹太人身上的石头，反弹回来埋葬了他自己。
美国第一颗原子弹研制者阵容之强大，在科学史上是空前的。据不完全统计，他们中先后获得诺贝尔奖的至少在14人以上。此外，还有世界第一流的科学家，其中有：玻尔（Bohr，N.1885-1962）丹麦人，1913年提出原子定态、量子跃迁概念，促进量子力学的产生。他领导的哥本哈根学派和提倡互补哲学对20世纪科学哲学有重大影响。费米（Fermi，E.1901-1954）20世纪大物理学家，意大利人，1926年率先提出费米-狄拉克统计，促进人们了解和沟通宏观与微观现象。1934年利用中子辐射产生许多人工核素，为此获1938年诺贝尔奖。
泰勒（Teller，E.1908-2003）匈牙利人，核武器研制巨擘，在美国号称“氢弹之父”。他在化学物理、核物理方面，特别是在β衰变理论方面都有重要的贡献。詹姆斯·查德威克（Chadwick，J.1891-1974）英国物理学家，剑桥学派传人。1920年直接测出原子核的电荷，1932年发现中子。这是人类认识物质结构的一大进步，他因此而获得1935年诺贝尔奖。安德森（Anderson，H. 1905-1991）美国物理学家，对伽马射线和宇宙射线有深入的研究。1932年发现正电子，1936年发现M子，开创了人类认识反物质的新纪元，获1936年诺贝尔奖。哈罗德·尤里（Urey，H. 1893-1981）发现氘，获1934年诺贝尔奖，提供了从铀238分离铀235的基本资料。除对核化学有重大贡献外，并对地球和其他行星起源理论做出了重要贡献。汉斯·贝蒂（Bethe，H. 1906-2005）美籍德国物理学家，1938年提出太阳氢核聚变的“碳循环”解释，正确说明太阳产生热核能源，获1967年诺贝尔奖。赛格雷（Segre，E. 1905-1989）美籍意大利物理学家。1955年与张伯仑一起发现反质子，有力地促进了反质子的研究，为此两人获1959年诺贝尔奖。冯·诺伊曼（Von. Neumann1903-1957）美籍匈牙利人，20世纪大数学家，早年在数理逻辑、集合论、泛函分析上有重大贡献，奠定量子力学的数学基础，并创造算子环（现在称冯·诺伊曼代数）理论。1940年后转向应用数学，在流体力学、对策论上有重要贡献，特别是对电子计算机的理论设计做出了奠基性的贡献。在核武器研制中他和波兰数学家乌拉姆一起发展蒙特卡罗法等有效的计算方法，为理论设计做出重要贡献。格林·西博格（Seaborg，G. 1912-1999）美国著名核化学家，由于发现并详尽研究超铀元素，在用于核爆炸的钚的制备中起到关键作用。康普顿（Compton，A. 1892-1962）美国物理学家，1920年发现X射线被晶体散射后波长发生变化。1922年正确解释了这个被后人称之为康普顿效应的现象。这个实验证实了光的波粒二象性，并证实微观系统遵循能量守恒和动量守恒定律，促成了量子力学的建立，1927年获诺贝尔奖。除了上述大科学家之外，还有水平和贡献大体相当的科学家多人，此处不可能一一详述。这就是美国当年研制原子弹的科学家阵容。
回顾历史能够更好地了解现在。
在1958年中国研制原子弹起步的时候，与美国相比有很大的差距。美国在20世纪40年代初期和中期，工业很发达，已能制造汽车、飞机和军舰，而我国在50年代末才刚刚能生产大卡车，水平之差距显而易见。这无疑会给我国原子弹的研制工作带来很大困难。不过中国有一个巨大的优势，党的威望和号召力，人民的积极性和凝聚力。在整个原子弹研制过程中，除了中国核武器研究院（九院）这个主战场之外，我国先后有26个建所初期的计算工具：手摇和电动计算器部（院）和20个省、市、自治区（包括九百多家工厂、科研机构和大专院校）参加了攻关会战。在尖端技术研究、专用设备和新型材料的研制方面，中国科学界有20多个研究所和许多部门参与解决近千项研制中的课题。这就弥补了我国工业水平落后的不足。
更重要的差距不是工业而是人才。
奥本海默（Oppenheimer）在美国受命时38岁，已经是物理学界著名的科学家，而邓稼先在1958年接受任务时是34岁，他虽然是美国普渡大学的博士，但还只是中科院的副研究员，虽然他对核物理这一学科已有一定的掌握，但是他的水平和名气都难以和当年的奥本海默相比。起初，在1958年时邓稼先只领导着28个新毕业的大学生，他们的平均年龄不超出23岁，而奥本海默手下除有大批的年轻人之外，还有好些著名科学家。我国在理论部成立之后，除了继续调入一批刚毕业的大学生之外，后来也调入了王淦昌、彭桓武、郭永怀等高水平的资深科学家，但是数量上显然少于当年美国的，在总体水平上也比不上像玻尔那样一些世界顶尖的科学家。
人类第一颗原子弹的研制无疑是最困难的，在能否成功尚无答案的情况下去探索、去创路子永远是最困难的。后继者有前人的足迹可循，一般来说要容易得多。但是，中国研制原子弹是一个例外。由于核武器属于军事绝密，也不像别的新式武器在缴获之后可以拆卸。所以，原子弹的研制者在工作中几乎无可借鉴。在很多方面邓稼先他们会遇到和首创者同样的困难。一切得靠中国人自己去摸索。研制原子弹的困难一般人难以想象，但内行人却十分清楚，在中国原子弹爆炸成功7年之后，驰誉全球的物理学家杨振宁在上海饯行的宴会上看到邓稼先托人专程从北京送来的一封信，信里告诉他在中国的原子弹、氢弹研制中，没有任何外国人参加，全部是由中国人自己干出来的时候，他竟抑制不住内心的激动，热泪满眶。作为宴会的主宾，不得不起身离座去洗手间整容。因为他是深知其中的艰难的。这好比开荒一样，满地荆棘，一切得从零做起。在1964年中国第一颗原子弹爆炸成功后，美国的报刊上已经再三提到邓稼先是此事业的重要领导人，但同时也有谣言说有美国人参与研制。1971年，杨振宁自美国经巴黎飞抵上海，首次回国探亲访问。在北京与稼先见面，极其欢愉，两人畅谈阔别22年的事情，但就是不问邓稼先的工作，稼先也不说。杨振宁心中的疑问一直拖到最后时刻，在他离京返程临上飞机之前，在停机坪的栅栏口处突然止步，回身问送他的老朋友：“稼先，我在美国听说，有一个叫寒春的美国人曾经参与研制中国的原子弹，这是真的吗？”邓稼先为难极了，不能欺骗老朋友，又不能违反保密纪律。他只好说：“你先上飞机吧，这事以后再告诉你。”回来后，邓稼先立即向上级请示，周恩来总理得知后明确指示，要让邓稼先如实告诉杨先生，中国的原子弹氢弹全部是由中国人研制的，没有一个外国人参加。激动不已的邓稼先连夜写信，派专人乘民航班机赶往上海，在上海市领导为杨振宁饯行的晚宴上，送到了杨先生手中。千钧重担压到肩上之后，邓稼先的性格发生了很大变化。
邓稼先本来是一个生性活泼开朗的人。在中学和大学时代，生活给他以强烈的爱国、民主教育。他在政治上算是早熟的，对人世间的各种关系也有了解，但还是以他纯洁的天性的自然流露在留美同学中获得了一个“大小孩”的绰号。这并不是因为那几位同学有什么特别的观察力，而是他自己的个性随时随地没有遮拦地流溢出来了。
从1958年夏天到1959年夏天，仅仅一年，一向活泼开朗的邓稼先有了很大的变化。他工作和生活在一个特殊的环境里，由此造成一种特殊的心态。如果将他的性格表现当作一个花坛，上面栽满了各色小花和野草的话，那么，从1958年夏天开始，坛中长着的花一部分盛开怒放，一部分却慢慢枯萎。这是在他34岁到35岁壮年时发生的事情。