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.

---

С. 60 «…в беде»: Там же, р. 185.

С. 60 «Ган говорит, что мне больше не следует…»: Там же.

С. 60 Ган, как и всегда, понял, что происходит, позже всех: Ган испытывал затруднения и после того, как были развиты общие представления о делении ядер: «Возможно, Бор сочтет меня кретином, — писал он Майтнер в июле 1939-го, — но даже после 2 его пространных объяснений я по-прежнему ничего не понимаю». Впрочем, как и в случае Лоуренса, это было вопросом интеллектуального уровня. Ган был человеком достаточно умным — просто он не дотягивал до уровня Майтнер. Впрочем, в чем он был особенно силен, так это в умении определять, чем пришло время заняться. Этого у него не отнимешь. Далеко не случайно он «попал» в монреальскую лабораторию Резерфорда именно тогда, когда у искусного химика вроде него появилась возможность открыть новый химический элемент; как не случайно и то, что Ган оказался в новых институтах, открывшихся на окраине Берлина, как раз в то время, когда они стали наиболее плодоносными для химика его квалификации.

Питер Медавар называет эту важную способность правильного выбора «искусством нахождения решаемой проблемы». Суть его не только в выборе тех проблем, что полегче; скорее, «искусство исследователя — это искусство превращения трудных проблем в решаемые путем создания средств, которые позволяют к ним подступиться». Молодой Эйнштейн в совершенстве владел этим искусством. Цитата взята со второй страницы заслуженно превозносимой книги Medawar «Pluto's Republic»[83] (Oxford: Oxford University Press, 1984).

С. 60 «Мнения и суждения Майтнер…»: Watkins, P.185.

С. 61 Письмо Гана к Майтнер от 19 декабря 1938 года: Sime, «Lise Meitner», pp. 233-34.

С. 61 «Интеллектуальным руководителем нашей группы была Майтнер»: Там же, р. 241.

С. 61 «Сами понимаете, Вы сделаете доброе дело…»: Там же, р. 234.

С. 61 Роберт Фриш: Во многих книгах говорится о некоем Отто Фрише, который вроде бы приходился каким-то родственником — племянником, возможно, физику по имени Роберт Фриш. На самом деле, это один и тот же человек. В молодости Роберт Отто Фриш предпочитал использовать первое имя, однако, начав впоследствии работать с американцами, среди которых имя Роберт очень распространено, Фриш, во избежание путаницы, отдал предпочтение своему среднему имени.

С. 61 «Быстро, но не как тетя»: Otto Frisch, «What Little I Remember»[84] (Cambridge: Cambridge University Press, 1979), P.33.

С. 61 А наутро, спустившись на первый этаж…: То, что произошло за завтраком, а затем во время их знаменитой прогулки по снегу, было подробно рассказано обоими ее участниками. См. ссылки на Фриша и Майтнер в «Руководстве по дальнейшему чтению», а также библиографические примечания в книгах Sime, «Lise Meitner», p. 455, и Richard Rhodes, «The Making of the Atomic Bomb»[85], p. 810, entry 257.

С. 62 «…она и без лыж сможет передвигаться с не меньшей скоростью»: Frisch, «What Little I Remember», p. 116.

С. 62 «настолько ошеломляюще новой и удивительной…»: Lise Meittner, «Looking Back»[86], Bulletin of the Atomic Scientists (Nov. 1964), p. 4.

С. 63 «По счастью, [моя тетушка] помнила…»: Frisch, What Little I Remember, p. 116. Майтнер знала это по прежним публикациям, посвященным измерению атомных весов.

С. 64 …слово «деление»: Биологические аналогии были весьма распространенными — Резерфорд назвал центр атома «ядром», основываясь на них же.

Глава 10. На сцену выходит Германия

С. 66 Письмо Эйнштейна от 2 августа 1939 года: Это письмо воспроизводится в большинстве биографий Эйнштейна или книг о нем; см. например, отчетливое факсимиле в «Einstein: A Centenary Volume»[87], ред. A. P. French (London: Heinemann, 1979), p. 191. История о том, как получилось, что Эйнштейн подписал это письмо, рассказывается в красочных деталях в книге Leo Szilard, «The Collected Works»[88] (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1972) и с несколько большей точностью в книге Eugene Wigner, «The Recollections of Eugene P. Wigner (as told to Andrew Szanton)»[89] (New York: Plenum Press, 1992).

С. 66 Письмо Рузвельта от 19 октября 1939 года: в книге «Einstein on Peace»[90] ред. Otto Nathan и Heinz Norden (New York: Siimon amp; Schuster, 1960), p. 297.

С. 67 «Я получил доклад…»: Эта дневниковая запись несколько опережает основное течение рассказа; Геббельс сделал ее в 1942-м, после февральского совещания, на котором Гейзенберг произвел мощное впечатление на некоторое число нацистских чиновников, рассказав им о том, с какой легкостью будет протекать дальнейшее создание бомбы.

С. 68 …он всегда оставался верным Германии, отвергая предложения о работе…: См. David Cassidy, «Uncertainty: The Life and Science of Werner Heisenberg»[91] (New York: Freeman, 1992), pp. 412-14.

С. 68 …жена Гейзенберга говорила впоследствии, что страшные сны…: Там же, р. 390.

С. 68 «Знаете, госпожа Гиммлер…»: Alan Beyerchen, «Scientists Under Hitler»[92] (New Haven, Conn.: Yale University Press, 1977), pp. 159-60. Байэрхен взял у Гейзенберга интервью через 34 года после того, как все это происходило — возможно, Гейзенберг несколько преувеличил наивность своей матери.

С. 69 «Досточтимый герр профессор…»: Письмо воспроизводится в книге Samuel Goudsmit, Alsos: The Failure in German Science (London: Sigma Books, 1947), p. 119.

С. 70 То, что для быстрого нейтрона было бы почти попаданием в цель…: Это следствие знаменитого принципа неопределенности, разработанного преимущественно Гейзенбергом в середине 1920-х. Эффект довольно странный, однако в истории о том, как уравнение E = mc2 покинуло, в конце концов, лаборатории и обратилось в такую страшную силу, он играет важнейшую роль. Кроме того, этот принцип, подобно E = mc2, записывается одним из самых мощных уравнений, какие только можно представить в столь краткой форме; выглядит оно так: ∆x ∆v³h. ∆x это погрешность измерения местоположения частицы, ∆v погрешность измерения скорости ее движения. (Символом h обозначена чрезвычайно малая величина, именуемая постоянной Планка.)

Значок ³ говорит о том, что в точность, с которой мы наблюдаем реальность, встроено нечто вроде качелей. Если вы будете все более точно измерять местоположение частицы, то скорость ее вы сможете измерять с точностью все меньшей — и наоборот. Когда одно идет вверх, другое идет вниз.

На большие тела, которые окружают нас в обычной жизни, это прямого воздействия не оказывает, однако на микроуровне, на котором Гейзенберг и пытался работать в 1940-м, воздействие его огромно. Замедлив нейтрон, который вы посылаете в мишень, вы сможете измерить его скорость с большей, нежели прежде, точностью. Однако вследствие упомянутых «качелей» принципа неопределенности, это будет означать, что точно определить его местонахождение вам не удастся. В символическом выражении, чем меньше становится ∆v, тем больше становится ∆x.

Все это может показаться излишним умничаньем, и тем не менее, — как и в случае следствий теории относительности, рассмотренных нами в предшествующих главах, — это чистая правда. Чем больше ∆x, тем больший разброс результатов мы получаем, пытаясь определить местонахождение нейтрона. А это означает, что его взаимодействие с мишенью меняется. Ибо что представляет собой полезное для нас определение размера нейтрона? Это просто вероятность того, что он попадет в то самое ядро, в которое им выстрелили.

Мысль о том, что лучшего определения «размера» нам получить не удастся, может вызывать раздражение, однако вспомните о специальной теории относительности, в коей не существует никакой объективной обстановки или «времени», к которым могут быть привязаны события. Само представление о существовании допускающего измерение «истинного» размера, является нарушением принципа неопределенности. Так бейсбольная или крикетная перчатка позволяет вам ловить мяч, который вы без нее упустили бы: они увеличивают эффективный размер вашей руки. Однако, если человек, наблюдающий за одной из этих игр, ничего о ней толком не знает, если он просто наткнулся на репортаж о ней, переключая каналы телевидения, он вполне может решить, что в размерах увеличился мяч — потому-то полевые игроки и ловят его со столь удивительной легкостью.

Принцип неопределенности не позволяет обойти эту «расплывчатость» частиц. Замедление налетающего на мишень нейтрона увеличивает вероятность его «захвата», — а это можно с таким же успехом объяснить и тем, что сама мишень стала «больше». (В реальной жизни принцип носит характер вероятностный — эффективное «расширение» относится лишь к последовательности выпускаемых в мишень нейтронов.)

Принцип неопределенности имеет фундаментальное отношение к тому, как высвобождалась энергия, обещанная уравнением E = mc2, поскольку он использовался во множестве расчетов, которые потребовались для создания бомбы. (Например, входящие в состав атома электроны не могут двигаться слишком быстро — иначе они просто разлетелись бы, — а это ограничение их скорости означает повышение точности любых вычислений их местонахождения в атоме.)

С. 72 «Германия практически прекратила продажу…»: Письмо это цитировалось множество раз. См, к примеру, «Einstein: A Centenary Volume», ред. A. P. French, p. 191.

С. 72 Однако в распоряжении Гейзенберга имелась снабженческая организация…: Большинство дат уточнено в работе Mark Walker, «German National Socialism and the quest for nuclear power 1939–1949»[93] (Cambridge: Cambridge University Press, 1989); см. в особенности рр. 132-3. Женщины «закупались» в Заксенхаузене в 1943 году; в это же время в других связанных с проектом создания бомбы работах использовались русские военнопленные (их заставляли работать, к примеру, с изотопными «шлюзами» доктора Багге). По конец войны, когда часть Института физики кайзера Вильгельма перебазировалась в окрестности Хехингена, Гейзенберга проинформировали, что в его распоряжение могут быть отданы польские рабы.