Дэвид Боданис - E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира

• Название: E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира
• Автор: Дэвид Боданис
• Издательство: КоЛибри
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-389-00499-3

В 1905 году, выведя свое знаменитое уравнение Е=mc², Альберт Эйнштейн подарил миру мощный источник энергии и открыл новые пути к познанию Вселенной. И теперь, более ста лет спустя, блестящий популяризатор науки Дэвид Боданис увлекательно и просто рассказывает об этом великом открытии. Герои его захватывающей, как детектив, книги — выдающиеся физики, среди которых Фарадей, Резерфорд, Ферми, Оппенгеймер, Гейзенберг и конечно же гениальный Эйнштейн.

---

Во время Первой мировой войны Майтнер добровольно работала в госпиталях, в том числе и в самых страшных, находившихся вблизи восточного фронта, а Ган выполнял задания военного ведомства. Проблем нравственного порядка, связанных с тем, что он занимался отравляющими газами, ни у него, ни у нее, похоже, не возникало. Она регулярно писала ему, передавая последние институтские слухи, рассказывая о поездках к морю с женой Гана и, время от времени, описывая, очень смягченно, свою работу в госпитале. Времени для научных исследований у нее оставалось мало: «Дорогой герр Ган!.. Прежде, чем читать дальше, наберите побольше воздуха в грудь… Я хотела закончить некоторые измерения, чтобы получить возможность… рассказать Вам о множестве очень интересных вещей».

Майтнер удалось заполнить один из последних пробелов, еще остававшийся в периодической системе элементов. Эту работу она выполнила самостоятельно, однако указала в качестве ее автора и Гана и настояла, чтобы редакция «Physikalische Zeitschrift» поставила его фамилию первой. В пору их военной разлуки она не настаивала на том, чтобы Ган отвечал на ее письма, хотя время от времени потребность в этом прорывалась наружу: «Дорогой герр Ган!.. Будьте добры, пишите — хотя бы о радиоактивности. Впрочем, я помню один случай, теперь уже давний, в котором вы прислали мне пару строк, упоминаний о радиоактивности не содержавших».

Вскоре после войны они разошлись по разным лабораториям. В середине 1920-х Майтнер уже возглавляла отдел теоретической физики в химическом институте кайзера Вильгельма. Внешне она оставалась все такой же застенчивой, однако обрела уверенность в силе своего ума и на самых почтенных теоретических семинарах неизменно садилась в первом ряду — рядом с Эйнштейном или великим Максом Планком. Ган сознавал, что за ее исследованиями ему не угнаться и потому ограничился занятиями более традиционной химией. Однако, когда в 1934 году Ферми показал, что нейтрон можно использовать в качестве идеального инструмента изучения атомного ядра, Майтнер снова сменила направление работы, приступив к исследованию его свойств. Помимо прочего, это означало, что она могла привлечь к своей работе и Гана, поскольку при изучении новых, возникавших в ходе таких исследований веществ всегда требовались химики.

В 1934-м они снова начали работать вместе, взяв в помощники недавнего докторанта Фрица Штрасмана. Гитлер пришел к власти в 1933-м, но, хоть Майтнер и была еврейкой, это не привело к ее немедленному изгнанию из Берлинского университета, поскольку она все еще оставалась австрийской гражданкой. У институтов кайзера Вильгельма имелись собственные источники финансирования, и тот, в котором работала Майтнер, был только рад платить ей как своей полноправной штатной сотруднице.

Когда же в 1938-м Германия захватила Австрию, Майтнер автоматически обратилась в немецкую гражданку. Институт еще мог удержать ее, однако это в большой степени зависело от того, что скажут ее коллеги. Один из них, химик-органик по имени Курт Гесс, долгое время занимал в институте маленький кабинет. Ученым Гесс был незначительным, его переполняла зависть, и он одним из первых в институте стал активным нацистом. «Евреи представляют опасность для нашего института» — начал нашептывать он всем, кто желал его слушать. Майтнер узнала об этом от одного из своих бывших студентов, который остался преданным ей. Она поговорила с Ганом. Ган направился прямиком к Генриху Горлейну, казначею организации, финансировавшей институт химии кайзера Вильгельма.

И попросил Горлейна избавиться от Майтнер.

Сказать о человеке, что он очарователен, — а Ган оставался очаровательным всю свою жизнь, — значит сказать лишь, что человек этот развил в себе рефлекторную способность делать то, что не доставляет беспокойства окружающим. Такое утверждение ничего не говорит о наличии у него более основательного нравственного компаса. То, как он поступил с Майтнер, бывшей его давним коллегой, могло отчасти тревожить совесть Гана: «Лизе чувствует себя очень несчастной из-за того, что я покинул ее в беде». Однако и другие немецкие физики выполняли все приказы правительства, к тому же, у власти теперь пребывали многие из прежних пронацистски настроенных студентов Гана. Именно они, — а не Майтнер, — были людьми, с которыми ему предстояло сотрудничать все более тесно, людьми, которым следовало угождать.

Он немного помог ей с отъездом из страны, неясно, впрочем, заметила ли эту помощь потрясенная происшедшим Майтнер: «Ган говорит, что мне больше не следует появляться в институте. По сути дела, он выгнал меня».

К августу 1938-го, когда Майтнер обосновалась в Стокгольме, она уже никому не рассказывала о поступке Гана. Вместо этого она почти рефлекторно сохраняла, пусть и на расстоянии, причастность к работе, которую прежде возглавляла. В ходе этой работы Майтнер с помощью Штрасмана и Гана обстреливала потоками медленных нейтронов уран, самый тяжелый из всех, встречающихся в природных условиях элементов. Поскольку нейтроны проникали в ядра атомов и застревали в них, все ожидали, что в результате будет возникать некое новое вещество, еще более тяжелое, чем уран. Однако, сколько усилий ни прилагала Майтнер и иные берлинские исследователи, с ясностью определить, что за новые вещества они создают, им не удавалось.

Ган, как и всегда, понял, что происходит, позже всех. В ноябре Майтнер встретилась с ним в нейтральном Копенгагене и, после того, как он признался, что ничего не понимает, отправила его обратно в Берлин с ясными инструкциями о постановке новых опытов. Ему всего лишь следует использовать наиболее качественные источники нейтронов, а также собранные ею счетчики и усилители, которые так и стояли в их лаборатории — там, где она их оставила. Обмен письмами между Стокгольмом и Берлином происходил настолько быстро, что Майтнер удавалось даже обговаривать с Ганом очередные шаги эксперимента. «Мнения и суждения Майтнер были для нас, работавших в Берлине, настолько весомыми, — вспоминал впоследствии Штрасман, — что мы немедленно приступили к постановке необходимых… опытов». Какую бы глубокую обиду ни питала Майтнер, она, по крайней мере, могла продолжать работу, на которую годами было направлено все ее внимание.

Она предложила тщательно присмотреться к тем разновидностям радия, которые могут возникать в процессе продолжительной бомбардировки урана. (Радий это металл, атомное ядро которого имеет почти такой же вес, как у урана. Оба ядра до того набиты нейтронами, что регулярно испускают излучение.) На этом этапе исследований предложение Майтнер было результатом всего лишь интуитивной догадки, основанной на сходстве двух металлов и том обстоятельстве, что в рудниках их нередко находят рядом друг с другом.

Однако догадка ее означала, что удастся, наконец, обнаружить и явные эффекты, обещанные уравнением E=mc2.

Вечер понедельника, в лаборатории:

Дорогая Лизе!

…В «изотопах радия» присутствует нечто столь замечательное, что пока мы можем рассказать о них только Вам… Возможно, Вам удастся предложить какое-нибудь фантастическое объяснение происходящего… Если Вы сможете придумать нечто достойное публикации, это все же будет, в некотором смысле, результатом работы нас троих!

Отто Ган

В своих опытах они использовали в качестве вязкого вещества заурядный барий, позволяющий перехватывать фрагменты перегруженного нейтронами радия. После того, как барий делал свое дело, его собирали с помощью кислот, а затем вымывали из раствора. Проблема состояла, однако, в том, что Гану не удавалось разделить его. Некоторая часть остаточного бария содержала, судя по всему, приставшие к нему крошечные кусочки чего-то радиоактивного.

И Ган, и Штрасман зашли в тупик. «Интеллектуальным руководителем нашей группы была Майтнер» — писал Штрасман. Однако теперь ее с ними не было. Спустя два дня Ган снова обратился к ней: «Сами понимаете, Вы сделаете доброе дело, если найдете выход из этого тупика». Что делать дальше, они не знали. Попытаться объяснить странные результаты — почему простой барий никакого излучения не дает? — должна была Майтнер.

Время шло к Рождеству, и одна супружеская чета, знавшая, как одинока Майтнер в Стокгольме, пригласила ее составить им компанию — провести рождественские каникулы на западном побережье Швеции, в гостинице, находившейся под Кунгэльвом деревни. А в Копенгагене жил в это время племянник Майтнер, Роберт Фриш, которого она всегда любила — по предложению Майтнер супруги пригласили и его.

С племянником Майтнер по-настоящему познакомилась лет десять назад, когда он был еще полным энтузиазма берлинским студентом. Они часто играли в четыре руки на пианино, даром, что Майтнер с трудом выдерживала темп. (Allegro ma non tanto[5] они шутливо переводили: «Быстро, но не как тетя».)