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美国现在掌握了如此巨大的实力的消息，使得杜鲁门在第二天的私人午餐会上第一次走近斯大林时，信心百倍，那天下午将举行第一次全体会议。当他在波茨坦华丽的赛西林宫就座的时候，丘吉尔立刻注意到总统的变化，他“简直要指挥整个会议”关于在由苏联解放的欧洲需要建立民主政府这一点上，他对斯大林采取了强硬的方针。会议以后，英国首相得悉美国总统所以会这样的原因。
这原因在于格罗夫斯将军关于前一天他亲眼看到了原子弹爆炸的报告。当丘吉尔读到美国陆军部长递给他的绝密备忘录的副本时，他立刻抓住了它的无比的重要性：“史汀生，火药算什么？小事一件。电又是什么？毫无意义。这颗原子弹是第二次罪有应得！”正如他后来写的，他意识到，美国现在有了可以结束太平洋上的屠杀的工具了；它看来会是“在历尽千辛万苦，冒死牺牲以后的一个可以得到挽救的奇迹。”
来自阿拉莫戈多的消息，也改变了美国认为需要俄国来帮助赢得对日本战争的想法。虽然正如马歇尔所说的，斯大林前去进攻满洲本来是有他自己的目的的，但这已不再是总统外交上主要担心的问题了，因此会议长时间地争论德国赔款和控制东欧的问题。
杜鲁门不慌不忙地一直不向斯大林暗示美国有了原子弹，直到七月二十四日当会议结束时。他故意装得漫不经心地走到苏联翻译帕夫洛夫跟前。“请你告诉大元帅，我们已经完善地制造出了威力很大的爆炸物，准备用来打日本，我们想它将使战争结束。”他注意保守美国的秘密，谨慎地避免谈到那是一个原子弹；他也不寻求俄国的合作来建立对原子武器的国际管理制度，以免战后再进行武器竞赛。
即使他坦率地说了出来，大概也不会有什么两样，因为到了现在，双方对彼此的意图已经公开表示怀疑。斯大林粗略地回答，他希望总统“会很好地利用它来对付日本。”这个回答掩盖着他已经知道有关原子弹的事情了。苏联情报机构早已招募到曼哈顿计划的主要科学家给他们提供一切资料，以发展苏联自己的原子弹，并且打听美国的进展程度。
俄国人也极不坦率，他们并没有说出来当时日本为了磋商和平所作的努力已经到了什么程度。
无法忍受的局面
天皇对和平谈判进行得曲曲折折很不耐烦，同时日本的城市还在被燃烧，他又建议，应该把近卫亲王作为他的特别代表立刻派到莫斯科去。
七月十一日，佐藤从一份要求“试探出利用俄国来结束战争的可能性有多大”的“极为紧急”的指示中得到这个消息。外务大臣东乡对近卫的使命有多大成功的希望抱悲观态度，他对御前会议说：“通过谈判缔结和平条约一事不可能赢得苏联的支持。”佐藤在当天立刻作出的答复证实了东乡的看法，佐藤说：“我坚信，目前当我们的战争形势如此严重的时候，要想同苏联恢复友好关系是要失败的，也会令人失望的。”正如他预言的那样，苏联外交部不接待近卫，因为天皇提出的和平建议条款“无法弄清”。
在波茨坦会议期间注意力集中在莫斯科的幕后紧张活动，斯大林只暗示了一下。而英美通过窃听时刻注意着苏联的推托拖延，日本外交人员却变得越来越发狂似地急躁。七月二十一日，日本驻斯德哥尔摩大使向东京的外务相提醒日本所处的“无法忍受的局面”，提出立刻进行和平谈判；可是通过以瑞典为中间人所进行的这方面的努力都失败了。七月二十二日，英国和美国参谋长联席会议以极大的兴趣读了佐藤的一份出人意料的有力预测，说是美国要用B…29 轰炸机在十一月份一俟日本的收获节到来，就去燃烧成熟了的水稻。“如果我们失去今年的秋收，我们将遭到绝对的饥荒，仗就打不下去了，”他这样报告说，敦促内阁“放下武器，拯救国家和人民”。外务相直截了当地附和这个报告，他的回答在形成事态的高潮上也同样重要：“即使战争拖下去，并且肯定要付出更多鲜血，如果敌人要求无条件投降，那么整个国家，也会象一个人那样，遵照天皇的愿望奋勇对敌。”
当提到无条件投降的问题时，在波茨坦开会的各盟国认为，现在连日本的外交官们，也不肯动摇。佐藤奉命必须把保留皇位作为先决条件，其含意是，低于这个条件就等于东京一再告诉他的绝对“不能接受的”投降。从这些窃听来的内容，总统顾问中以国务卿詹姆斯·贝尔纳斯为首的强硬派当然就从表面价值来看待这些来往电报，认为这意味着东京内阁的主和派在对投降条款进行的妥协上其距离要比实情远些。
前驻日大使约瑟夫·格鲁在社鲁门动身前往波茨坦以前，曾经向杜鲁门提出意见说，关于天皇今后的地位的某种保证，将大大加强日本内阁中赞成赶快结束战争的成员的决心。目前国会中出现一股强烈的情绪，美国报界和公众也有这么一股情绪，那就是“裕仁必须下台”。许多战时宣传品都强调过，裕仁作为天皇对作出的暴行该如何如何地负有责任。情报方面人士也说，日本在莫斯科的和平活动，也许是在同盟国之间散布离间的阴谋的一部分。
参谋长联席会议自己认为，对无条件投降要求的任何让步，都可能被看成是一个标记，表明美国的决心由于他们的士兵在冲绳岛受到折磨而削弱了。也有人害怕，这事将使美国在关键的波茨坦讨价还价的会议上同俄国人打交道时大失面子。到七月的第三个星期，总统和他的最亲密的顾问们逐渐取得一致意见：扔原子弹势在必行。正如格罗夫斯将军所认为的，“他的决定是属于那种不干预性决定——基本上是一个并不打乱已有计划的决定。”
七月二十四日，总统批准参谋长联席会议向卡尔·斯帕茨将军下的命令。斯帕茨将军已从欧洲飞回华盛顿，担任即将对日发动进攻的战略空军的指挥。命令的开头说：“第二十空军大队约在一九四五年八月三日以后，一俟气候看得清进行轰炸，就要把第一枚特殊炸弹扔到以下目标之一：广岛、小仓、新潟和长崎。”建立了一个军人和科学家委员会，来选择进攻的目标，他们仔细地选择那些尚未遭到燃烧弹袭击的城市，因此原子武器的效果甚至将更惊人。将军们力争把有着许多古代圣祠的历史城京都作为主要目标；毁掉这个城市的古圣词，看来对日本人的打击最富于象征性。但是史汀生两次否决掉，因为他不想让同盟国的良心上又出现一个德累斯顿。
一九四五年七月二十五日，斯帕茨带着总统的命运攸关的命令，出发飞行四天去关岛。同一天，重型巡洋舰“印第安纳波利斯号”在快速冲过太平洋后，从提尼安出发，去送装有珍贵的铀235 的铅桶以及装着“小男孩”炸弹需用的放火枪和盒子的十五英尺的箱子。前第五舰队旗舰被选中担任这个使命，因为它在冲绳岛附近遭受神凤队袭击后，刚好回到旧金山修理。它的新舰长巴特勒·麦克维奉到严格命令，所运的神秘货物要日夜戒备。没有告诉他运的是什么东西，但是从他接到的指示，他知道这是极为重要的。指示说：“如果船下沉，不惜一切代价保住货物，必要时用救生船。你的航程每节省一天，就是在缩短战争一天。”
任务安全完成之后，麦克维放下心来，于是从塞班启航前往莱特湾。“印第安纳波利斯号”永远没有再次入港。她在七月三十日凌晨遭到日本的潜水艇1—58 的鱼雷袭击。帝国海军击沉了第二次世界大战中美国所损失的最后一艘大战舰，这个报复事实虽小，意义却大。该舰很快下沉，连求救信号都没发出，而且由于疏忽，过了三天都还没有得到巡洋舰失踪的报告。这个悲剧本来是可以防止的，而麦克维的一千多名船员只活下了三百一十六名，这是美国海军史上最大的灾难之一。
正当工程师们在提尼安开始进行安装“小男孩”铀原子弹这项精致的工作时，英国大选给波茨但会议桌上带来一名新的同盟国领袖。投票箱拒绝给他“塑造未来的权力”，丘吉尔被工党以压倒的胜利从首相职位上撵下，这个党是由联合内阁中的丘吉尔的副手克里门·艾德礼所领寻。
丘吉尔在波茨坦会议期间的最后做的事情之一，是签署后来被称为“波茨坦宣言”的文件。这个宣言由英国、中国和美国起草签署，但没有俄国，宣言提出用以结束战争的十三点呼吁，并立即向东京广播了。“没有其他选择。刻不容缓，”寄给天皇和他的大臣们的文件上这样写着。它紧跟开罗宣言，把日本的主权限于她的本土诸岛，并答应对她的军事领导层中的所谓战犯将给予严峻的公正待遇。“我们呼吁日本政府现在宣布一切部队无条件投降，并在此行动中提供恰当的保证以示诚意。关于原子弹，文件预兆不祥地但并不明确提到，文件的结语说：“日本的另一选择就是立即和彻底的毁灭。”
由于文件没有提到天皇的未来命运，而只是重申无条件投降的要求，这项宣言对东京的和谈派没有起到什么增强作用。“我认为这个宣告只是重复了开罗宣言，因此政府不必予以重视，”铃木首相说，他打算“默杀”这个呼吁，这个日语动词按字面是“安静地杀死”之意，即英语“没有评论”的日语对应词。然而年长的侯爵的并非完全否定的态度，却被看成是全盆拒绝。
一九四五年七月三十日早晨，《纽约时报》的大字标题是”日本正式拒绝同盟国提出的投降条款最后通牒。”这当然是参加波茨坦会议的同盟国领袖们的印象，此时英国新当选的首相到达波茨坦，他支持美国总统反对俄国要求那笔在雅尔塔已经许给了他的二百亿美元德国赔偿。
“现在没有选择余地，”杜鲁门这样说，因为，虽然处在半个世界那么远，他也知道，事态即将在太平洋上达到可怖的结局。斯帕茨将军于七月二十九日到达关岛，向李梅和蒂贝茨简单下达命令，去投掷安装中的炸弹。“大块头”原子弹所需的钚和爆炸药物，正从美国用另外的飞机运送。格罗夫斯将军的计划，要求在八月初准备好两枚可以扔出的核武器，两个星期后，还要有两枚钚原子弹安装好备用。就在那一天，蒂贝茨的小组完成了把一万磅重、上面涂着桔红颜色的巨型炸弹扔到日本目标地的最后阶段的训练。
七月的最后一个星期中，哈尔西海军中将的作业队任意出没于敌人海岸附近，对日本城市、港口设施、和帝国海军尚飘浮海面、被封锁在港口的幸存战舰发起一系列大规模的空袭。“第三舰队的任务，就是经常、狠狠地打击帝国，”这位海军中将最近曾在战局广播中这样说，他大声嚷嚷说，他唯一遗憾的是“我们的舰只没有轮子，否则我们从海岸撵日本人时．就能一直把他们驱向内陆。”七月二十四日，美国的炸弹、火箭和鱼雷管从第三舰队的飞机上下雨般地投在吴市海军