Атомный меч Апокалипсиса

Олег Фейгин

Атомный меч Апокалипсиса

© Фейгин О.О., текст, 2017

© ООО «Страта», 2018

* * *

Предисловие

Атомная и ядерная физика давно уже перестали быть чисто научными разделами, приобретя историко-политические акценты, связанные с разработкой и применением самого страшного оружия современности. При этом сама история создания атомной бомбы до сих пор открывает нам все новые и новые факты, меняющие восприятие событий тех далеких времен.

В предлагаемом повествовании сделана еще одна попытка художественной реконструкции изначальной истории атомных исследований и проектов на основании нового прочтения уже хорошо известных исторических фактов. Причем, несмотря на художественную форму, сказанное все же следует рассматривать как некую научную гипотезу, содержащую реинтерпретацию «канонической» историографии первой половины прошлого века. При этом существенно расширяется круг лиц, причастных к идеям создания первых А-бомб, и становятся понятны прозрения таких писателей, как Герберт Уэллс, казалось бы, далеких от атомной науки. Совершенно по-иному начинает выглядеть поведение политиков того времени, их странное молчание и не менее странные демарши, мало укладывающиеся в логику исторических событий с точки зрения постороннего наблюдателя…

Надо отметить и еще один существенный момент, связанный с самой ранней предысторией атомно-ядерных исследований. Оказывается, и тут много неясного, так что новые исторические реконструкции позволяют по-другому взглянуть на роль некоторых ученых, ранее считавшихся весьма далекими от данной сферы научной деятельности. В свете сказанного несколько по-иному могут выглядеть и некоторые вопросы приоритета ряда научных открытий и исследований.

Вся история возникновения самых первых атомных проектов – немецкого, американского и советского – по мере работы с архивными документами все больше начинает напоминать узел запутанных проблем, разрубить который могут только достаточно необычные гипотезы на основе старых и новых исторических фактов. А поскольку большинство материалов по обе стороны океана до сих пор имеет соответствующие грифы секретности, автор воспользовался методом историко-художественной реконструкции. Будем считать данный метод основополагающим в настоящей книге. Между тем художественный прием «литературного расследования» никак не может полностью заменить настоящее научное исследование безусловных исторических фактов, наподобие того как это блестяще делают популяризаторы и историки науки Геннадий Ефимович Горелик и Юрий Николаевич Ранюк, также много пишущие на сходную тематику. Это, конечно же, совершенно неправильно и ведет к многочисленным недоразумениям, часто вызывая читательские нарекания и замечания, что, в общем-то, совершенно не соответствует замыслу произведения.

Глава 1. На пороге атомного века

Мы… полагали, что то вещество, которое мы извлекли из смоляной руды, содержит какой-то металл, до сих пор еще не замеченный, по своим аналитическим свойствам близкий к висмуту. Если существование этого нового металла подтвердится, мы предлагаем назвать его полонием, по названию страны, из которой один из нас родом…

Пьер и Мария Кюри. «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной руде»

Двадцатого января 1896 года Анри Пуанкаре на очередном заседании Парижской академии наук сделал доклад об открытии еще одного вида необычного излучения. При этом он демонстрировал снимки, напоминающие рентгеновские, но полученные вблизи флуоресцирующих солей тяжелых металлов. Так было высказано предположение, что рентгеновское излучение связано с флуоресценцией и, вполне возможно, генерируется люминесцирующими веществами (люминофорами), стало быть, можно обойтись без катодной трубки для получения Х-лучей. На этом знаменательном ученом собрании присутствовал Анри Беккерель, представляющий целую династию исследователей флуоресценции и фосфоресценции. Беккерель тут же взялся за проверку гипотезы Пуанкаре и вскоре уже демонстрировал академикам действие люминофора сернистого цинка на фоточувствительную эмульсию, завернутую в черную бумагу.

Зная о сильной флуоресценции солей урана, Беккерель использовал двойной сульфат уранита калия. Обернув фоточувствительную пластинку плотной черной бумагой, он положил на нее металлический экран с причудливым узором из соли урана. После многочасовой экспозиции в прямых солнечных лучах пластинка была проявлена, на ней очень четко запечатлелись «урановые узоры». Проверочные опыты полностью подтвердили результаты Беккереля, 24 февраля 1896 года он в присутствии самого Пуанкаре сделал доклад на очередном заседании Академии.

Это сообщение было воспринято как безусловное подтверждение теории Пуанкаре, но Беккерель интуитивно чувствовал какую-то недосказанность и продолжал свои исследования. Как-то раз он приготовил все для очередной солнечной экспозиции, но погода испортилась, и ученый отложил оборудование до лучших времен. Через пару дней Беккерель решил возобновить опыты, но предварительно он, руководствуясь смутным импульсом, решил проявить неиспользованные пластинки, проведшие некоторое время в темном шкафу вблизи солей урана. Каково же было его восторженное изумление, когда на проявленных фотопластинках четко выступили контуры образцов минералов!

Получалось, что данный минерал засвечивал фотопластинку некими совершенно невидимыми лучами, которые испускались без всякой внешней подсветки и к тому же легко проникали через непрозрачные экраны.

После длинной серии повторных опытов 2 марта 1896 года Беккерель решился сообщить о своем удивительном открытии на очередном заседании Парижской академии наук. Во множестве последующих экспериментов, где кроме Беккереля приняли участие и другие физико-химики, было открыто, что таинственные лучи могут испускать только различные соединения урана. Отсюда и возникло их название: урановые лучи, или излучение Беккереля. Кроме всего прочего излучение оказалось феноменально устойчивым и могло месяцами ионизировать воздух и разряжать заряженные лепестки электроскопа. Поздней осенью 1896 года Беккерель подвел первые итоги своих исследований и со всей определенностью констатировал, что излучательной способностью в разной мере обладают не только практически все урановые соединения, но и сам уран. Причем их излучательные свойства совершенно не зависят от химического и физического состояния урансодержащих препаратов.

Природу открытого им явления Беккерель долгое время относил к особой разновидности фосфоресценции, считая свойства урановых лучей во многом подобными световым волнам, поскольку и сам по себе уран «представляет первый пример металла, обнаруживающего свойство, подобное невидимой фосфоресценции».

Вскоре Беккерель и независимо от него Томсон с Резерфордом обнаружили и тщательно исследовали ионизирующее действие урановых лучей, резко повышающих электропроводность воздушной и газовой среды. Так был обнаружен важнейший метод исследования радиоактивности, причем в сообщении Беккереля, излагавшего результаты наблюдений разряда под действием урановых лучей, было очень важное указание о том, что активность урановых препаратов практически не менялась за весь годичный срок наблюдений.

В 1897 году к исследованиям Беккереля присоединились и другие исследователи, прежде всего супруги Пьер и Мария Кюри. Мария Склодовская-Кюри даже сделала радиоактивные явления главной темой своей докторской диссертации. А уже в апреле 1898 года была опубликована первая статья супругов Кюри по радиоактивности, где собственно и вводился данный термин, быстро завоевавший всеобщее признание.

Супруги Кюри превратили заброшенный сарай Парижской школы промышленной физики и химии в самую настоящую радиологическую лабораторию, проводя в ней титаническую работу по обогащению урановой руды. Это был очень опасный и изнурительный труд, хотя вначале исследователи только смутно догадывались о вредоносном воздействии радиоактивного излучения. В конечном итоге именно смертельная передозировка «урановых лучей Беккереля» и привела к кончине Марии Склодовской-Кюри вследствие рака крови.

Между тем в 1898 году физический раздел июльского выпуска докладов Парижской академии наук открывался статьей супругов Кюри «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной руде». Там приводились методы химической сепарации радиоактивных соединений, без всякого преувеличения положившие начало всей современной радиохимии. Само «новое радиоактивное вещество» было названо полонием в честь родины Марии Кюри. Полоний оказался феноменально активным на то время, поскольку его излучающая способность более чем в четыре сотни раз превосходила активность урана. А в декабре того же года появилась новая работа супругов Кюри, озаглавленная «Об одном новом, сильно радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной руде». В ней рассказывалось об открытии нового, очень сильно радиоактивного вещества с химическими свойствами, напоминающими барий, а хлористое соединение нового элемента более чем в девятьсот раз превышало активность урана. В самом спектре загадочного соединения была обнаружена линия, не принадлежащая ни одному из известных веществ и отождествленная супругами Кюри с новым радиоактивным элементом, названным ими радием.

Мария и Пьер Кюри

Открытия полония и радия завершили новый этап в истории радиоактивности. Супруги Кюри отмечали, что радиоактивность является свойством атомов, сохраняющимся во всех химических и физических состояниях вещества. Затем в одной из работ, написанных уже после смерти Пьера, Склодовская-Кюри уточняла, что радиоактивность урановых и ториевых соединений представляется именно спецификой их атомных свойств, связанных с наличием атомов радиоактивных элементов, которая не уничтожается ни переменой физического состояния, ни химическими преобразованиями.

Научное сообщество полностью разделяло этот вывод выдающихся ученых, и уже в декабре 1903 года Беккерель и супруги Кюри стали лауреатами Нобелевской премии.

После подтверждения в сотнях опытов радиоактивности атомов урана, тория, полония и радия ученые вплотную занялись исследованием природы радиоактивного излучения. Первым достиг здесь успеха молодой физик-экспериментатор из Новой Зеландии Эрнест Резерфорд. После переезда в Кембридж ему удалось обнаружить сложный состав радиоактивных лучей, и в публикации 1899 года «Излучение урана и вызываемая им электропроводность» он наглядно показал электрическими методами, что излучение урана имеет довольно сложный состав. В своих опытах Резерфорд использовал массивный воздушный конденсатор, пластины которого были покрыты порошком солей урана. Измеряя скорость разряда, исследовалось ионизирующее действие урановых лучей. Впоследствии Резерфорд подчеркивал, что именно эти опыты убедительно доказали: излучение урана принципиально неоднородно по составу и в нем присутствуют по крайней мере два типа радиационного излучения. Одно из них, характеризуемое сравнительно интенсивным поглощением, ученый назвал для удобства альфа-излучением, а другое, с высокой проникающей способностью, – бета-излучением.

Сразу же после открытия радиоактивности тория Резерфорд приступил к исследованию нового элемента и вскоре обнаружил, что его альфа-излучение обладает большей проникающей способностью, чем аналогичное излучение урана. Кроме этого оказалось, что радиация тория довольно неоднородна по составу, в ней присутствуют какие-то странные «лучи большой проникающей способности». Однако точного анализа излучения тория Резерфорд проводить не стал, и позже уже другие исследователи окончательно выделили сильно проникающее слабое излучение, названное гамма-лучами.

Оказалось, что все три разновидности радиоактивного излучения отличаются не только проникающей способностью. В 1900 году сразу несколько экспериментаторов показали, что бета-лучи отклоняются магнитным полем в ту же сторону, что и катодное излучение. Это позволило Резерфорду прямо говорить о бета-лучах как о потоках электронов. А в феврале 1903 года он успешно показал, что и неотклоняемые альфа-лучи испытывают воздействие достаточно сильных магнитных и электрических полей. По сравнению с катодными лучами, альфа-излучение отклонялось в противоположную сторону, что позволило сделать вывод об их составе из положительно заряженных частиц, к тому же движущихся с очень высокой скоростью.

Подытожив все известные факты, Склодовская-Кюри в 1903 году привела в своей докторской диссертации «Исследования о радиоактивных веществах» знаменитую «веерную» схему структуры радиоактивного излучения, испытывающего разное отклонение в магнитном поле. Затем последовали открытия супругами Кюри полония и радия, в ходе которых было установлено, что лучи, испускаемые этими веществами, действуя на радиационно-неактивные вещества, способны сообщить им радиоактивность и что эта наведенная радиоактивность сохраняется в течение достаточно длительного времени.

Несколько позже Резерфорд, изучая соединения тория, писал, что они, кроме обычных радиоактивных лучей, выделяют и еще некие частицы, которые назвал «радиационной эманацией». На опытах с соединениями тория ученый подтвердил явление наведенной радиоактивности, наблюдаемой за год до этого Склодовской-Кюри. Далее Резерфорд показал, что между эманацией тория и индуцированной радиоактивностью имеется определенная связь, а его последователи наглядно продемонстрировали, что радий может точно так же испускать эманацию, как и торий.

В 1902 году вышла совместная статья Резерфорда и Содди «Причина и природа радиоактивности». В результате скрупулезных исследований ученые пришли к выводу, что «…радиоактивность тория в любой момент есть радиоактивность двух противоположных процессов: образования с постоянной скоростью соединением тория нового активного вещества; уменьшения со временем излучающей способности активного вещества. Нормальная или постоянная радиоактивность тория есть равновесное состояние, при котором скорость роста радиоактивности, обусловленная образованием нового активного вещества, уравновешивается скоростью уменьшения радиоактивности уже образовавшегося вещества».

При этом ученые обращали внимание на связь радиоактивности с гелием, который, по их мнению, мог являться конечным продуктом распада. Весной 1903 года вышли новые работы Резерфорда и Содди: «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория» и «Радиоактивное превращение». В них уже со всей определенностью утверждалось, что известные случаи радиоактивного превращения, если не учитывать испускаемые лучи, сводятся к образованию одного вещества из другого. Причем, когда происходит несколько превращений, они случаются не одновременно, а последовательно.

Данную постоянную распада Резерфорд и Содди первоначально назвали «радиоактивная константа».

Открытие Резерфорда и Содди позволило сделать важнейший вывод о принципиальной возможности существования еще не открытых радиоактивных элементов, которые легко будет опознать по их радиоактивности, даже в весьма незначительных количествах. Это предвидение ученых блестяще оправдалось со временем, а созданные ими, совместно с супругами Кюри, методы радиохимии вскоре стали мощнейшим орудием в открытии новых радиоактивных элементов. Кроме всего прочего в своих исследованиях Резерфорд и Содди впервые приступили к анализу фундаментальных вопросов, касающихся природы энергии радиоактивных превращений.

Так, постепенно, трудами многих ученых понятие радиоактивной энергии расширилось до внутриатомной и даже космической ядерной энергии, определяющей звездную энергетику. В том же 1903 году в Париже Пьер Кюри со своими сотрудниками сумел измерить теплоту, самопроизвольно выделяемую солями радия. «Непрерывное выделение такого количества тепла, – отмечал Кюри, – никак не может быть объяснено только обычными химическими метаморфозами. Если искать причину образования тепла в каких-то внутренних превращениях, то эти превращения должны иметь более сложную природу и быть вызваны какими-то изменениями самого атома радия».

Правда, вначале супруги Кюри допускали возможность и какого-то другого механизма выделения энергии, полагая, что, к примеру, радиоактивные элементы могут черпать энергию из внешнего пространства. В качестве аргумента они предлагали схему, по которой радиоактивные элементы «постоянно пронизывались некими еще неизвестными радиациями, которые при встрече с радиоактивными телами задерживаются ими, с преобразованием в радиоактивную энергию». К сожалению, эта замечательная гипотеза, которая вполне могла бы привести к открытию космических ливней из элементарных частиц, ионов и ядер атомов, высказанная еще в 1900 году, так и не получила дальнейшего развития. Через несколько лет Кюри констатировали, что очередной этап радиационных исследований закончился знаменательной вехой открытия закона радиоактивных превращений и нового вида энергии – атомной, проявляющейся в этих превращениях.

Глава 2. Обитатель неистощимой пещеры

Находясь в тесной связи с физикой и химией, заимствуя рабочие методы от этих двух наук, радиоактивность приносит им в обмен элементы обновления. Химии она приносит новый метод для открытия, отделения и изучения химических элементов, познание некоторого числа новых элементов с очень любопытными свойствами (прежде всего радия); наконец, капитальное понятие о возможности атомических преобразований в условиях, доступных контролю опыта. Физике, и в особенности новейшим корпускулярным теориям, она приносит мир новых явлений, изучение которых есть источник прогресса для этих теорий; можно указать, например, на выбрасывание частиц, несущих электрические заряды и наделенных значительною скоростью, движение которых уже не повинуется законам обычной механики и к которым можно приложить, с целью их оправдать и раскрыть в подробностях, новейшие теории, касающиеся электричества и материи.

Мария Склодовская-Кюри. «Радиоактивность»

Теплое дыхание Гольфстрима делает морские местечки южной Англии практически круглогодичными курортами, в которых зимние температуры редко опускаются ниже 5–7 градусов Цельсия. Тем не менее изнеженные мягким климатом местные жители рано начинают отопительный сезон, вовсю пользуясь газом и углем. Поэтому отключение отопления человеку, страдающему редкой формой аномальной чувствительности к низким температурам, было настоящей драмой.

В большом доме в Хоумфилде под новый, 1925 год под грудой старого тряпья замерзал голодный старик. Это был Оливер Хевисайд.

Газовое отопление давным-давно было отключено за долги, денег на уголь не стало еще раньше, а сейчас иссохшее тело покидали последние силы, которых не хватало уже и на то, чтобы разбить на дрова какую-нибудь мебель. Дом, который все знакомые и друзья называли «Неистощимой пещерой» из-за удивительных идей, постоянно рождающихся у его хозяина, был давно заложен и перезаложен, нищенской пенсии хватало только на жизнь впроголодь, а книги, автором которых был хозяин дома, не продавались. Чтобы хоть как-то согреться, старик укрылся большим ворохом всяческих одеял, покрывал и пальто, но предательская дрожь, как и застарелый ревматизм, не отпускали скрюченное тело. Но и в эти последние дни бренного существования его разум продолжал бороться, оставаясь ясным и острым инструментом анализа и синтеза окружающей действительности. Когда немного утихала зябкая дрожь и отступала подагра, из груды тряпья появлялась старческая рука, обтянутая пергаментной кожей, и начинала на ощупь перебирать кипу бумаг на странном сооружении у изголовья. Несколько кирпичей поддерживали осколок мраморной плиты от туалетного столика – в комнате подобные конструкции встречались часто, ведь все, что могло гореть, сгорело, поддерживая последнюю искру жизни.

Выбрав из пачки писем листок, рука поднесла его к изголовью, из-под покрывал появилась растрепанная седая шевелюра. Поднеся листок к самым выцветшим глазам, старик начал читать, беззвучно перебирая синеватыми тонкими губами. Письмо было давнее, от безвременно ушедшего в вечность друга и единомышленника Германа Герца.

Круглые календарные даты редко совпадают с реальными историческими событиями, поэтому и начало атомного двадцатого века историки науки относят к самым разным открытиям, преимущественно произошедшим в веке пара и электричества. В чем-то исследователи становления атомной науки безусловно правы: первые проблески будущей теории элементарных частиц и сил можно найти еще у гениального Максвелла в его «Трактате об электричестве и магнетизме». Именно там впервые появилось два десятка уравнений с двенадцатью переменными, которые впоследствии Оливер Хевисайд свел к четырем, с векторами электрического и магнитного полей. Независимо это проделал и выдающийся немецкий физик Герман Рудольф Герц. Именно из системы этих поистине великих уравнений Максвелла – Хевисайда – Герца и вырос весь мир окружающих нас электромагнитных явлений: от динамо-машин переменного тока до телефона и беспроводного телеграфа.

Некоторое время старик внимательно вглядывался в выцветшие чернильные строчки и ряды формул. Зажав в ослабевших руках большую кружку с холодным чаем, заваренным в помятом медном чайнике на щепках от разбитого ящика еще третьего дня, он сделал несколько жадных глотков и опять откинулся на подушки. И все же в сотый раз прочитанное изменило настроение старика, и, поджав в некоем подобии саркастической улыбки бескровные губы, он порывистым движением достал еще одно письмо, на сей раз это было пришедшее из-за океана от великого изобретателя Николы Теслы… Бережно разгладив листок, испещренный схемами и чертежами, он начал внимательно вглядываться слезящимися глазами в дрожащие строчки, одновременно вспоминая такие яркие события из мира науки… канувшие в Лету.

Оливер Хевисайд

Старик откинулся на подушки и залился мелким смехом, тут же перешедшим в сухой кашель. Вытерев выступивший пот, он окончательно выбрался из-под вороха разноцветных покрывал и, сунув ноги в толстые войлочные туфли, проковылял к глубокому креслу-качалке. По пути к креслу он подхватил стопку бумаг с «журнального столика», сложенного из кирпичей и куска мраморной каминной доски. Покачавшись в кресле, он набросил на колени толстый шотландский плед и привычным движением поворошил каминными щипцами холодные угли. Неожиданно раздалось жужжание, сопровождаемое скрежетом и гулкими ударами каминных часов. С восьмым ударом пронзительно заскрипели несмазанные петли входной двери, и в комнату вошел, аккуратно стряхивая капли дождя с плаща и шляпы, моложавый человек с объемистой дорожной сумкой в руках.

Мистер Три был управляющим делами Института инженеров-электриков и, судя по всему, был хорошо знаком с хозяином Неистощимой пещеры. На лице гостя явно читалось желание рассказать какое-то приятное известие, но старик неожиданно упруго подскочил с раскачивающегося кресла и, коротко кивнув в знак приветствия, принялся с жаром рассказывать давнюю историю, размахивая пожелтевшим от времени письмом.

Три уже слышал эту удивительную версию открытия X-лучей заокеанским Теслой. Изобретатель много экспериментировал со своими электронными лампами и предложил использовать эти лучи для изучения предметов, невидимых глазом. Когда Вильгельм Рентген обнаружил эти лучи и в начале 1896 года опубликовал результаты своих наблюдений в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества, Тесла немедленно откликнулся. В апреле 1896 года он опубликовал первую из десяти статей, указав на возможность применения X-лучей для обнаружения и лечения опухолей и воспалений.

– Это, мистер Три, была бесподобная шутка! Тесла давно уже забросил свои опыты, выжав из них все что можно, и тут появляется статья нашего немецкого друга. Никола тут же собрал целую кучу «проскопических» фотографий и отослал их с краткими комментариями в Германию. Причем там не было ни одного слова о приоритете открытия, представляете, мистер Три, ни слова о том, ради чего иные ученые умы всю жизнь обливают друг друга грязью!

Старик возмущенно фыркнул и стал смешно ковылять по комнате на скрюченных подагрой ногах.

– И это еще не все, мистер Три, далеко не все! Сегодня многие почему-то забыли, что, анализируя природу открытого им излучения, Рентген исходил из ложной гипотезы Герца – Ленарда, по которой катодные лучи, – тут старик издевательски воздел вверх палец в нитяной перчатке, – есть некое явление, происходящее в мировом светоносном эфире. Однако ему так и не удалось обнаружить волновые свойства лучей, поскольку в опытах выяснилось, что они ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные лучи. А ведь, мистер Три, обо всем этом Никола упоминал мне, причем упоминал между прочим, за три года до того, как открытие нашего германского профессора вызвало огромный интерес в научном мире и его эксперименты были продублированы во многих лабораториях.