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.

---

Многие вполне осуществимые проекты проваливались именно потому, что во главе их оказывались администраторы подобного рода. К примеру, уже в 1941 году в Британии был создан и даже летал вполне работоспособный прототип реактивного самолета, однако бестолковая организация дела не позволила построить эти самолеты в таком количестве, чтобы они смогли принести британским ВВС хоть какую-то пользу. Гроувз умел побуждать к работе инженеров-строителей, от которых требовалось всего лишь следовать имевшимся у них чертежам, но вдохновлять теоретиков, которым необходима вера в их способность преуспеть в еще не исследованных областях знания, он почти наверняка не смог бы. Однако осенью 1942-го, — когда Гейзенберг после успешного лейпцигского эксперимента готовился к продолжению работ, — Гроувз назначил своим заместителем настоящего гения. Он выбрал для руководства повседневной работой ученых Лос-Аламоса чрезвычайно разумного и щепетильного Дж. Роберта Оппенгеймера.

Эта работа едва не стоила Оппенгеймеру здоровья. Ко времени первого испытательного взрыва Оппенгеймер, в котором было метр восемьдесят роста, весил всего 52 с небольшим килограмма. В конечном счете, работа в «Манхэттенском проекте» стоила ему научной карьеры, ибо обратила Оппенгеймера в своего рода прокаженного, который оказался бы в тюрьме, даже если бы он предпринял попытку прочитать собственные засекреченные работы. Однако дело свое Оппенгеймер сделал.

Как это ни странно, огромная сила Оппенгеймера имела источником присущую ему неуверенность в себе. Разумеется, это бросалось в глаза далеко не всем и каждому. Закончив Гарвард всего за три года — и с превосходными оценками, — он продолжил учебу в лаборатории Резерфорда, защитил докторскую диссертацию в Геттингене и, не дожив еще и до тридцати, стал одним из ведущих физиков-теоретиков Америки. Казалось, что все дается ему без каких-либо усилий. Как-то раз он попросил аспиранта Лео Неделски, прочесть за него в Беркли одну из лекций: «Это совсем просто, — заверил его Оппенгеймер, — все, что вам потребуется, есть в одной книге». Обнаружив, что книга эта на голландском языке, Неделски запротестовал. «Да ведь это же совсем простой голландский» — сказал ему Оппенгеймер.

А между тем, он был человеком ранимым, легко впадавшим в отчаяние и не верившим в свои силы. И этим отличалась вся его семья. Отец Оппенгеймера работал в швейной промышленности Нью-Йорка, сумел подняться в ней на самый верх, а затем женился на светской женщине, которая настояла на том, что в ее семье все будет делаться «как полагается»: у семьи должны иметься летние домики, слуги и домашние концерты классической музыки. Когда ее сын оказался в летнем лагере, она позаботилась о том, чтобы другим мальчикам было велено играть с ее Робертом, — и страшно удивилась, узнав, что в итоге мальчики издевались над ним, как могли, а однажды даже заперли на целую ночь голым в холодильной камере. Работая в лаборатории Резерфорда, Оппенгеймер, узнав, что его не включили в число ведущих исследователей, впал в такое отчаяние, что едва не придушил одного из своих лучших друзей. В Геттингене он сам переплетал для себя книги и корил чету супругов-аспирантов за то, что именовал их «деревенскими» повадками, — они не могли позволить себе нанять няньку для ребенка, — а после страшно страдал, не понимая, почему его считают высокомерным зазнайкой.

В конечном счете, Оппенгеймер приобрел идеальную способность обнаруживать слабости и внутренние сомнения в других людях. Когда в пору его профессорства в Беркли ему случалось высказывать упреки коллеге-ученому, он умел безошибочно определять, в какой именно области этот коллега считает себя наиболее слабым, ибо отлично знал, что область, в которой коллега чувствует себя слабым, должна существовать непременно. Он хорошо сознавал и собственные слабости и испытывал жгучую неприязнь к себе за то, что регулярно отступает назад, пусть и совсем не намного, там, где мог бы совершить серьезный прорыв вперед.

И вот, оказавшись в Лос-Аламосе, Оппенгеймер вдруг переменился. Саркастичность его на время войны куда-то исчезла. Зато умение обнаруживать потаенные страхи и желания других людей сохранилось, а это означало, что он способен обратиться в великолепного руководителя.

Он понял — мгновенно, — что требующиеся ему в большом числе молодые, только что закончившие аспирантуру физики, работавшие в радарной лаборатории Массачусетского технологического и в других знаменитых программах военного времени, не бросят своих мест и не помчатся в штат Нью-Мексико, в никому не известное место, просто потому, что там больше платят или обещают на будущее хорошую карьеру. Они поедут туда, только если удастся собрать там лучших физиков Америки. И Оппенгеймер, соответственно, начал с вербовки серьезных физиков, — а уж аспиранты быстро последовали на ними. Ему удалось завербовать даже гениального Ричарда Фейнмана, который вообще никаких властей признавать не желал. (Довольно было сказать Фейнману, что страна в опасности и нуждается в нем, чтобы он насмешливо фыркнул на нью-йоркский манер и послал вас куда подальше.) Оппенгеймер понимал, что Фейнман занимает позицию столь враждебную главным образом потому, что им владеет гнев отчаяния: у его молодой жены обнаружили туберкулез, а в ту еще лишенную антибиотиков эру это почти наверняка означало, что она скоро умрет. И Оппенгеймер добился того, чтобы ее отправили в Нью-Мексико в специально оборудованном купе, — а в военную пору они ценились на вес золота, — мало того, он нашел для нее место в больнице, находившейся в достаточной близости от Лос-Аламоса, что позволяло Фейнману регулярно навещать ее. Впоследствии Фейнман всласть поиздевался в своих мемуарах над каждым из администраторов, с коими ему приходилось работать, за исключением того, под началом которого он провел два года в Лос-Аламосе — там Фейнман делал все, о чем просил его Оппенгеймер.

Талант Оппенгеймера сыграл первостепенную роль в решении одной из труднейших проблем, с которыми столкнулся Лос-Аламос. Одна из групп — теннессийская, возглавляемая Лоуренсом, — избрала путь самый прямой и занималась тем, что просто пыталась выделить из естественного урана наиболее взрывчатые компоненты. Наберите их побольше, вот и будет вам бомба. Теннессийские производственные предприятия использовали простой инженерный подход, который так нравился Лоуренсу и другим прямодушным американцам. Существовали, конечно, и сомневающиеся, однако коренные американцы от них отмахивались.

Другая группа, работавшая в штате Вашингтон, избрала подход более тонкий. Она начала с обычного урана и пыталась преобразовать его в полностью новый элемент, используя процесс трансмутаций, над которым в прошлые столетия бились средневековые алхимики и даже сам Ньютон. Алхимики пытались обратить свинец в золото. Вашингтонская группа, если бы она смогла добиться успеха, преобразовала бы обычный уран в зловеще мощный новый металл — плутоний. Сомневающиеся имелись и здесь, однако за этот трудный для понимания подход стояли европейские беженцы, воспитанные в традиции более теоретической.

Пентагону нравились Лоуренс и простые американцы из штата Теннесси, однако выяснилось, что вашингтонский проект, который возглавляли иностранцы, дает результаты наилучшие. Сколько ни кричал, ни разглагольствовал и ни грозился Лоуренс, теннессийские заводы — огромные, общая длина их составляла больше мили, и стоили они миллиард долларов (это по курсу 1940-х), — проработав не один месяц, дали количество чистого урана, умещавшееся в один почтовый конверт. Сделать из него бомбу никто бы не взялся.

Вашингтонская группа сумела создать обещанный ею плутоний, но очень скоро те, кто работал в Лос-Аламосе, поняли, что и из него сделать бомбу далеко не просто. И проблема состояла не в том, что плутоний не взрывался. Он как раз взрывался, но уж больно легко. Соорудить бомбу из обычного урана — даже если бы теннессийцам удалось очистить его в достаточных количествах, — было трудно. Если количество такого урана, необходимое для взрыва, составляет 50 фунтов, вам придется сделать из 40 фунтов шар, прорезать в нем отверстие, затем взять большую пушку, нацелить ее на это отверстие и выстрелить в него — только быстро! — остальными 10 фунтами. Пороговое значение будет достигнуто так скоро, реакция произойдет в пространстве настолько компактном, что большая часть взрывчатого U235 превратится в энергию еще до того, как взрыв разнесет ваш шар на куски.

Другое дело — новый, нестабильный плутоний. Подтолкните две половинки изготовленной из него сферы друг к дружке, и плутоний начнет взрываться еще до того, как они сойдутся. Конечно, стоять рядом с ним, когда это случится, не стоит, поскольку реакция создаст выброс разжиженного или газообразного плутония. Но и это еще не все. Собственно ядерной реакции почти и не произойдет: большая часть исходного плутония будет, трансформируясь, попросту разлетаться от места взрыва.