Митио Каку - Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени
И последнее, самое важное. Эйнштейн понял, какой громадный вызов представляет собой изобретение и производство атомного оружия. Вообще-то он сомневался, что такое оружие удастся создать при его жизни. Практические сложности для того, чтобы взять ужасную мощь атома и увеличить ее в триллионы раз, далеко выходили за пределы возможного в 1920-е гг. Эйнштейн писал, что это не менее трудно, чем «стрелять по птицам в темноте, в местности, где птиц почти что и нет».
Эйнштейн понял, что ключевая задача здесь – умножить каким-то образом мощь единственного атома. Если бы удалось взять энергию атома, а затем запустить последовательное высвобождение энергии близлежащих атомов, то можно было бы умножить эту ядерную энергию. Он намекал, что цепная реакция распада может возникнуть, если «испущенные лучи… смогут, в свою очередь, произвести тот же эффект». Но в 1920-е гг. он не представлял, как можно получить подобную цепную реакцию. Другие, разумеется, тоже размышляли о ядерной энергии, но не для того, чтобы облагодетельствовать человечество, а со злодейскими целями. В апреле 1924 г. Пауль Хартек и Вильгельм Грот проинформировали Артиллерийское управление немецкой армии о том, что «страна, которая первой сумеет это использовать, получит неисчислимые преимущества перед остальными».
Проблема высвобождения атомной энергии заключается в следующем: ядро атома положительно заряжено и потому отталкивает другие положительные заряды. Таким образом, ядро защищается от случайных столкновений, которые могли бы запустить процесс высвобождения его почти неограниченной энергии. Эрнест Резерфорд, чьи новаторские работы привели к открытию ядра атома, отвергал возможность создания атомной бомбы, утверждая, что «всякий, кто жаждет получить энергию за счет преобразования этих атомов, несет бред». Выход из этого тупика был неожиданно найден в 1932 г., когда Джеймс Чедвик открыл новую частицу – нейтрон – электрически нейтральную частицу, соседа протона по ядру. Если направить поток нейтронов на ядро, то не исключено, что эти частицы, на которые электрическое поле вокруг ядра не действует, смогут разбить его, высвободив ядерную энергию. Такая мысль возникла у физиков: при помощи потока нейтронов, возможно, удастся расщепить атом и обеспечить запуск атомной бомбы.
Пока Эйнштейн сомневался в возможности создания атомной бомбы, ключевые события, приведшие в конце концов к делению ядра, набирали ход. В 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Института физики Общества кайзера Вильгельма взволновали мир физики тем, что сумели расщепить ядро урана. После бомбардировки урана нейтронами они обнаружили в уране следы бария, указывавшие, что ядро урана разделилось примерно пополам, в результате чего и получился барий. Лиза Мейтнер, еврейка и коллега Гана, бежавшая от нацистов, вместе с племянником Отто Фришем обеспечила эксперименту Гана недостающее теоретическое обоснование. Их результаты показали, что обломки, оставшиеся после этого процесса, весят чуть меньше, чем первоначальное ядро урана. Создавалось впечатление, что масса каким-то образом исчезает в процессе реакции. Но при расщеплении атома урана высвобождалось 200 млн электронвольт (МэВ) энергии, которая появлялась, казалось, ниоткуда. Куда девалась недостающая масса, и откуда бралась эта загадочная энергия? Мейтнер поняла, что ключом к этой загадке служит уравнение Эйнштейна E = mc2. Если взять пропавшую массу и умножить ее на квадрат скорости света, получится 200 МэВ, в точности по теории Эйнштейна. Бор, услышав о результатах этой поразительной проверки уравнения Эйнштейна, мгновенно понял смысл и значение этого результата. Он хлопнул себя по лбу и воскликнул: «О, какими мы все были глупцами!»
В марте 1939 г. Эйнштейн сказал в интервью The New York Times, что полученные до сих пор результаты «не оправдывают предположения о возможности практического использования высвобождающейся атомной энергии… Однако не найдется ни одного физика с душой настолько нищей, чтобы это как-то повлияло на его интерес к этому важнейшему предмету». По иронии судьбы в том же месяце Энрико Ферми и Фредерик Жолио-Кюри (зять Марии Кюри) обнаружили, что при расщеплении ядра урана высвобождаются два нейтрона. Это был поразительный результат. Если бы удалось эти два нейтрона в дальнейшем использовать для расщепления двух других ядер урана, то в результате получилось бы четыре нейтрона, затем восемь, затем шестнадцать, затем тридцать два и так до бесконечности, до тех пор, пока невообразимая мощь ядерного распада не высвободится в цепной реакции. За долю секунды расщепление одного-единственного атома урана способно инициировать распад триллионов и триллионов других атомов урана, высвобождая при этом невообразимые количества ядерной энергии. Выглядывая в окно своего кабинета в Колумбийском университете, Ферми мрачно размышлял о том, что одной атомной бомбы было бы достаточно, чтобы разрушить всю видимую ему часть Нью-Йорка.
Гонка началась. Встревоженный стремительным развитием событий Лео Силард беспокоился, что немцы, бывшие на тот момент лидерами в атомной физике, сумеют построить атомную бомбу первыми. В 1939 г. Силард и Юджин Вигнер приехали на Лонг-Айленд к Эйнштейну, предлагая ему подписать письмо, которое планировалось передать президенту Рузвельту.
Это судьбоносное письмо, одно из самых значительных писем в мировой истории, начиналось словами: «Некоторые недавние работы Э. Ферми и Л. Силарда, которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важный источник энергии». В письме зловеще отмечалось, что Гитлер вторгся в Чехословакию и захватил шахты Богемии, где добывали урановую смолку – богатый источник урановой руды. Затем звучало предупреждение: «Одна бомба этого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, полностью разрушит весь порт с прилегающей территорией. В то же время такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной перевозки». Готовое письмо вручили советнику Рузвельта Александеру Саксу, который должен был передать его президенту. Когда Сакс спросил Рузвельта, понял ли тот чрезвычайную серьезность послания, Рузвельт ответил: «Алекс, ты хочешь позаботиться о том, чтобы нацисты не взорвали нас». Он повернулся к генералу Э. Уотсону и сказал: «Необходимы действия». На целый год на исследование урана было выделено всего лишь $6000. Однако интерес к атомной бомбе внезапно подскочил, когда осенью 1941 г. в Вашингтон попал секретный доклад Фриша – Пайерлса. Британские ученые, работавшие независимо, подтвердили все подробности, обрисованные Эйнштейном, и 6 декабря 1941 г. был начат секретный Манхэттенский проект.
