Полная версия
Ядерная зима. Что будет, когда нас не будет?
Роберт Юнг
Ярче тысячи солнц
Мы знали, что мир не будет прежним. Кто-то смеялся. Кто-то плакал. Большинство молчали.
Я вспомнил строчку из индуистского манускрипта, Бхагавадгиты. Вишну убеждает Принца исполнить свой долг и, чтобы произвести впечатление на него, принимает свое многорукое обличье и произносит: «Если сияние тысячи солнц вспыхнуло бы в небе, это было бы подобно блеску Всемогущего. Теперь я стал Смертью, разрушителем миров».
Роберт Оппенгеймер, отец атомной бомбы.После испытания первой атомной бомбы в Нью-Мексико в июле 1945 годаОт автора
Так как большинство упоминаемых в этой книге лиц были мне знакомы, то я имел возможность беседовать со многими из них или же получить от них информацию письменно.
К сожалению, мне не удалось получить аналогичную информацию от советских ученых. Поэтому в книге рассказывается лишь о достижениях и неудачах Запада – неизбежная ограниченность, которая, я надеюсь, будет устранена будущими историками.
Я полностью отвечаю за достоверность всех цитируемых или истолковываемых здесь заявлений. В немногих случаях, по просьбе тех, кто пожелал остаться анонимом, я воздержался от упоминания их имен.
Много времени и внимания уделили мне следующие ученые, которым я очень признателен:
Австралия: М. Олифант.
Австрия: X. Тирринг.
Великобритания: М. Борн, К. Лонсдэйл, М. Перрэн, Р. Пейерлс, К. Фертс, О. Р. Фриш.
Германия: Ф. Бопп, фон Вейцзекер, О. Ган, В. Гентнер, В. Герлах, В. Гейзенберг, Г. Иоос, П. Иордан, Г. Карио, X. Коршинг, И. Ноддак, Р. Пол, С. Флюгге, О. Хаксель, М. Шен, Ф. Штрассман.
Дания: Н. Бор.
Польша: Л. Инфельд.
Соединенные Штаты Америки: Л. Альварец, Г. Бете, Г. Брейт, Р. Брод, X. Браун, В. Вейскопф, Е. Вигнер, Н. Винер, Г. Гамов, С. А. Гоудсмит, К. Даниел, К. Эванс, X. Калмус, А. X. Комптон, Р. Ландсхофф, Р. Лэпп, К. Марк, Л. Маршалл, Р. Л. Мейер, П. Моррисон, Ю. Р. Оппенгеймер, В. Пашкис, Л. Поулинг, Ю. Рабинович, А. X. Стартеван, X. Суесс, Л. Сциллард, Е. Теллер, Г. X. Тенней, Р. Фейнман, Ж. Франк, Ф. де-Гофман, X. Эгнью.
Франция: Г. фон Халбан, И. Жолио-Кюри, Л. Коварски, Ш. Н. Мартин.
Швейцария: Ф. Хоутерманс, В. Паули.
Япония: Н. Фукуда.
Ценную информацию мне любезно предоставили также следующие лица, которым я за это очень обязан: М. Амрин, Ж. Бержье, Л. Бертин, М. Борн, Р. Брод, Р. Ж. Бутов, А. Валлентин, П. Галлуа, X. Б. Гизевиус, К. Гиршфельд, Л. Р. Гровс, В. Дэймс, Е. Жетт, Е. Зоммерфельд, Д. Мак-Дональд, Д. Мак-Киббен, А. Мак-Кормак, О. Натан, Б. Прегель, Р. Рейдер, А. Сакс, К. Селмейр, А. Симпсон, Р. Фелт, Л. Ферми, М. Хагер, П. Хейн, А. Швейцер, X. Шевалье, Р. Шмидт, Л. Фараго, Е. Фукс.
В моем распоряжении находились также некоторые неопубликованные материалы: картотеки и досье, относящиеся к назначениям и смещениям профессоров в 1933 г., полученные из архивов Геттингенского университета благодаря любезности Г. фон Зелле; документы Федерации американских ученых в Вашингтоне, полученные благодаря любезности мисс Д. Хиггинботэм; картотеки Комитета ученых-атомников в Харперовской мемориальной библиотеке (специальная коллекция) Чикагского университета, полученные благодаря любезности Р. Розенталя; свидетельство японского ученого-атомника И. Нишины, полученное благодаря любезности Отдела военной истории армии США, Вашингтон; документы миссии «Алсос» (Alsos), находящиеся у С. А. Гоудсмита; корреспонденция профессора А. Зоммерфельда, полученная благодаря любезному содействию К. Селмейра; переписка между Зоммерфельдом и Бете, полученная благодаря любезности Е. Зоммерфельда; корреспонденция, относящаяся к проблеме «самоцензуры» (1939), полученная благодаря любезности Л. Сцилларда; переписка между Оппенгеймером и Шевалье, любезно предоставленная мне X. Шевалье.
К. Ф. фон Вейцзекер ознакомил меня с его неопубликованными комментариями к книге С. А. Гоудсмита «Алсос», а также со своими «Заметками об атомной бомбе» (неполный комплект заметок, относящихся к августу 1945 г.). В. Гейзенберг предоставил мне дубликат пародии «Фауст» (Копенгаген, 1932). Паскуаль Иордан предоставил мне неопубликованную рукопись, посвященную Гейзенбергу. Майкл Амрин ознакомил меня с различными заметками и статьями, относящимися к «Крестовому походу ученых».
Глава 1. Время перемен
(1918–1923)
Рассказывают, что однажды в конце первой мировой войны Эрнест Резерфорд, тогда уже прославленный своими работами в области атомных исследований, не явился на одно из заседаний британского комитета экспертов, посвященное новым средствам борьбы с неприятельскими подводными лодками. Когда ему указали на это, энергичный новозеландец резко возразил: «Выражайтесь, пожалуйста, поосторожней! Я был занят экспериментами, из которых следует, что атом можно искусственно разделить. А такая перспектива значительно важнее, чем война».
В июне 1919 г., когда в Версале и Париже занимались формулировками мирных договоров, чтобы положить конец кровавой войне, Резерфорд опубликовал в «Философикэл мэгэзин» некоторые материалы о своих экспериментах. Из них был очевиден его успех в осуществлении вековой мечты человечества. В результате бомбардировки азота альфа-частицами Резерфорду удавалось превращать его в кислород или водород.
Возможность превращения одного вещества в другое, чего так долго добивались алхимики, стала фактом. Но эти предтечи современной науки думали не только о материальном существе проблемы, но и о ее последствиях. «Не допускайте в ваши мастерские силу и ее рыцарей, предупреждали они грядущие поколения ученых, – ибо эти люди употребляют во зло священные тайны, ставя их на службу насилию».
Широко известные резерфордовские описания процесса превращения атома азота не содержали в себе подобного предупреждения. Это нарушило бы так называемые «высокие принципы» двадцатого века. Философские рассуждения современного ученого о моральных последствиях его открытия были бы признаны неуместными, даже если бы они появились на страницах философского журнала. Так повелось еще с семнадцатого века, когда научные академии определили, чтобы на их заседаниях не допускалось никаких дискуссий о политических, моральных или теологических проблемах. Но уже к 1919 г. положение в корне изменилось. Только что закончившаяся война с ее орудиями истребления, созданными на основе научных открытий, отчетливо показала роковую связь между лабораториями в далеком тылу и залитыми кровью полями сражений. Берлинский автор Альфред Деблин, впоследствии изгнанный Гитлером чуть ли не на край света, в октябре 1919 г. писал: «Решающие наступления против рода человеческого ныне начинаются с чертежных досок и из лабораторий».
Лаборатории Резерфорда также коснулась война. Его «ребят» (так называл он своих ассистентов и студентов, любивших его, как отца) почти всех призвали на военную службу. Наиболее талантливый из его коллег Мосли погиб в Дарданелльской операции в 1915 г. Радиевый источник, которым Резерфорд пользовался в атомных экспериментах, был конфискован. По иронии судьбы этот источник рассматривался как собственность вражеского государства.
Еще перед войной Венский радиевый институт предоставил во временное пользование высокоуважаемому британскому коллеге Резерфорду 250 килограммов драгоценного вещества. Это был жест, который довоенная Австрия легко могла себе позволить: единственные разрабатывающиеся в Европе месторождения урановой руды находились в Богемии, в районе Иоахимсталя, который тогда еще входил в состав двуединой императорской и королевской монархии.
Резерфорд никогда безропотно не соглашался с конфискацией радия, предоставленного ему в пользование Австрией. Также не был он удовлетворен временным разрешением властей пользоваться этим драгоценным металлом. Человек с прямым характером и высокими принципами, он настаивал на своем праве возвратить драгоценный металл, данный взаймы ему лично, коллегам на Дунае по окончании военных действий или уплатить его стоимость. Твердая позиция Резерфорда в конце концов победила. В 1921 г., 14 апреля, он писал своему старому коллеге Стефану Мейеру в охваченную инфляцией Вену: «Я был весьма обеспокоен Вашим сообщением о финансовом положении Венского радиевого института и приложил все усилия к тому, чтобы собрать некоторую сумму денег и купить хотя бы небольшое количество радия, который Венская академия столь великодушно предоставила мне и который оказался так полезен в моих исследованиях».
Мейер предупредил, что стоимость радия на мировом рынке «чудовищно высока». Это не испугало Резерфорда. Он собрал несколько сот фунтов стерлингов, которые помогли Венскому радиевому институту преодолеть трудности худших лет инфляции.
Резерфорд даже во время войны поддерживал контакт, в основном письменно, через нейтральные страны с учениками и друзьями в Германии и Австро-Венгрии и, в частности, со своим старым и верным ассистентом Гансом Гейгером, изобретателем «счетчика Гейгера» – незаменимого прибора для измерений невидимых радиоактивных излучений. Интернациональная семья физиков держалась более сплоченно, чем писатели и прочие интеллигенты, бомбардировавшие друг друга злобными манифестами. Физики, перед войной годами работавшие в тесном общении (письменном или непосредственном, бок о бок в лабораториях), не смогли сделаться врагами по команде сверху. Они помогали друг другу при первой же возможности. Так, например, Нернст и Рубенс, немецкие учителя Джемса Чэдвика, помогли своему ученику, впоследствии лауреату Нобелевской премии, устроить небольшую лабораторию в лагере в Рухлебене под Берлином, куда он был интернирован с начала войны. Здесь он вместе с другими пленниками провел много интересных экспериментов. В мае 1918 г., когда ожесточенные бои на севере Франции ежедневно уносили так много человеческих жизней, он писал Резерфорду:
«Мы сейчас работаем, или, вернее, собираемся работать над образованием карбонилхлорида под воздействием света… В течение нескольких последних месяцев я посетил Рубенса, Нернста и Варбурга. Они старались помочь нам и предлагали ссудить нас всем, чем могли. И, действительно, помогли аппаратурой».
Как только пограничные режимы стали менее строгими, физики немедленно возобновили контакт, чтобы обменяться информацией о достигнутом за годы войны. Письма и телеграммы должны были облегчить этот обмен. Телеграфные служащие в Копенгагене часто оказывались в затруднении, каким образом правильно передать сообщения, полные совершенно им непонятных математических формул, из института профессора Нильса Бора в Англию, Францию, Голландию, Германию, Соединенные Штаты и Японию.
В это время в области атомных исследований существовало три главных центра притяжения. Из Кембриджа Резерфорд, подобно монарху, острому на язык и легко возбудимому, правил тем царством мельчайших, мыслимых размеров частиц, первооткрывателем которого он был.
Копенгаген устами Нильса Бора декретировал законы пугающе новой и загадочной области микрокосма. Тем временем геттингенский триумвират – Макс Борн, Джемс Франк и Давид Гильберт тотчас же анализировали каждое новое открытие, сделанное в Англии, и, как предполагалось, правильно объясненное в Дании. Множество увлекательных проблем, открывавшихся в мире атомов, не могло больше разрешаться путем переписки. Начиналась эра конгрессов и конференций. Стоило Бору только заикнуться о том, что он собирается выступить в Геттингене с лекциями о своих работах, как физики начинали собираться в путь.
Новости об интересных экспериментах и достигнутых результатах приходили даже из таких стран, в которых до войны физические исследования или не проводились вовсе или проводились в малых масштабах. Индия и Япония, Соединенные Штаты и революционная Россия – все стремились обменяться научной информацией.
В эти годы наиболее серьезные усилия были сделаны Советским Союзом для установления контакта с учеными Запада. Большевистское государство не только желало, чтобы его физики учились у зарубежных. Оно также заботилось о том, чтобы их собственные публикации переводились на английский, французский и немецкий языки.
Планк, Эйнштейн, супруги Кюри, Резерфорд и Бор один за другим нанесли ряд сокрушительных ударов по зданию физики, которое на рубеже столетий выглядело таким прочным.
Среди послевоенных треволнений, революций и инфляции люди вряд ли имели время, терпение да и просто возможность оценить значение наиболее глубокой, наиболее значительной из всех революций в науке – коренного изменения нашего представления о мире. Планк потряс утвердившуюся в течение тысячелетий веру в то, что в природе невозможны внезапные скачки. Эйнштейн доказал относительность таких незыблемых понятий, как пространство и время. Он определил материю как «застывшую» энергию. Супруги Кюри, Резерфорд и Бор доказывали, что неделимое можно разделить, и что твердое тело, если строго его рассматривать, не является стабильным, а постоянно изменяется.
Альфа-частицы профессора Резерфорда могли бы в то время разрушить не только атомы азота, но также и многие человеческие представления о мире. Они могли бы воскресить забытый много столетий назад страх конца света. Но в те дни подобные открытия имели мало общего с повседневной жизнью. Представления, сложившиеся в результате сложнейших экспериментов физиков об истинном характере мира, были, по общему мнению, исключительно личным делом этих физиков. Даже сами ученые, казалось, не ожидали никаких практических последствий от своих открытий. Резерфорд, например, утверждал, что человечество никогда не сможет использовать энергию, дремлющую в атоме. Этого ошибочного мнения Резерфорд твердо придерживался до самой смерти.
Немецкий физик, лауреат Нобелевской премии Вальтер Нернст в 1921 г. писал: «Можно сказать, что мы живем на острове, сделанном из пироксилина». Правда, тут же он добавил в утешение: «Но, благодарение богу, мы пока еще не нашли спички, которая подожгла бы его».
Это была удивительная и волнующая эпоха, о которой один из поколения самых молодых, американец Роберт Оппенгеймер, позднее писал:
«Квантовая теория возникла на рубеже столетий. Это было героическое время – время кропотливой работы в лабораториях, время решающих экспериментов и смелых действий, многочисленных фальстартов и неподтвердившихся догадок. Это было время важных сообщений и спешных конференций, дебатов, критики и блестящих математических импровизаций. Это было время созидания».
Крупный немецкий физик Паскуаль Иордан вспоминает: «Каждый был полон такого напряжения, что почти захватывало дыхание. Лед был сломан…
Становилось все более и более ясным, что мы натолкнулись на совершенно новую и глубоко запрятанную область тайн природы. Стало очевидным, что для разрешения противоречий потребуются совершенно новые методы мышления, находящиеся за пределами прежних физических представлений».
Молодые физики из всех стран света учились в Мюнхене под руководством Зоммерфельда. Они порой даже в кафе пытались разрешить свои проблемы. Мраморные столики покрывались наспех написанными математическими формулами. Официанты кафе «Лютц» в Хофгартене, часто посещаемом мюнхенскими физиками, имели строгие указания не стирать со столиков написанное без специального на то разрешения. В тех случаях, когда проблема не разрешалась к моменту закрытия кафе на ночь, дальнейшие вычисления производились в следующий вечер. Однако довольно часто случалось, что кое-кто набирался смелости и бегло набрасывал решение, не дожидаясь следующей встречи; особенно нетерпеливыми оказывались юные физики.
Глава 2. Прекрасные годы
(1923–1932)
Огромную перемену в научных взглядах на природу можно сравнить только с переворотом в мировоззрении, произведенным Коперником.
Подобно всем действительно важным научным открытиям, эта перемена произошла в той области познания, где внешне царило глубокое спокойствие. Наиболее радикальный в двадцатом веке переворот рождался в идиллической обстановке: живописный парк в Копенгагене, тихая боковая улочка в Берне, берег острова Гельголанд, лужайки и река в Кембридже, текущая в тени деревьев, Хофгартен в Мюнхене, умиротворяющее соседство Пантеона в Париже и мягкие склоны Цюрихберга, окаймленные высокими шелестящими деревьями.
В двадцатых годах Геттинген был подлинным центром неустанной научной деятельности физиков. Сюда приезжали знаменитые гости из других университетов. Их бывало так много, особенно в летние месяцы, что это дало повод датскому физику Эренфесту заметить:
«Право, нам следовало бы во избежание наплыва наших иностранных коллег в разгаре сезона самим наносить визиты в другие научные учреждения».
В 1920–1930 гг. Геттинген все еще оставался таким же тихим и уютным городком, каким был в середине девятнадцатого столетия. Правда, здесь была уже создана первая в Германии экспериментальная организация по транспортным двигателям и аэронавтике, а в конце войны установлена первая крупная в Европе аэродинамическая труба для исследований. Но эти лаборатории находились за пределами старых городских стен и поэтому не изменили облика города. Полудеревянные домики с бесхитростной резьбой по дереву, закопченные дымом, высокая готическая башня Якобкирхе, профессорские виллы на Вильгельм-Веберштрассе, увитые глициниями и клематисом, совсем как на картине Шпицвера, дымные студенческие таверны, классически ясный Большой зал с его белыми колоннами, производящими впечатление чего-то античного и успокаивающего, – все это удалось сохранить во время мировой войны.
Вместо сигналов времени с радиостанции Науен еще многие годы рожок ночного сторожа продолжал возвещать конец дня. Большинство жителей еще предпочитало расхаживать пешком по Геттингену – расстояния в городе были настолько невелики, что вряд ли имело смысл пользоваться автомашиной или мотоциклом. Лишь после окончания войны студенты и профессора обзавелись велосипедами, однако это новшество не у всех пользовалось популярностью. Разве могло оно заменить неторопливые прогулки перед лекциями или после них, прогулки, во время которых так часто рождались интересные идеи? Случайные встречи на уличном перекрестке или прогулки вдоль живописной городской стены нередко оказывались более плодотворными, чем формальные семинары или заседания в комиссиях.
Старинный университет Георгии Августы даже и после 1918 г. оставался не просто географическим центром города. После крушения старого политического режима почитание, доходившее до набожности, которым при Империи пользовались высшие должностные лица и армейские офицеры, было перенесено теперь на деканов и профессоров факультетов. Знаки отличия, которые они получали, премии, степени и членства в иностранных научных обществах, воздававшиеся им почести, все это компенсировало тщеславным геттингенским горожанам ордена и титулы «добрых старых времен». Уважение, хотя и в меньшей степени, распространялось также и на студентов старших курсов. Когда студенты, например, затевали споры на улицах до поздней ночи, горожане относились к этому весьма терпимо. Хозяйки пансионов на Фридлендервег, Николаусбюргервег или Дюстерер Эйхенвег поколениями студентов были приучены давать им взаймы деньги; при этом терпение хозяек зачастую граничило с самопожертвованием.
С отставными профессорами обходились, как с принцами крови, их окружали всеобщим почтением. Большинство из них состояло, а часто и председательствовало в научных корпорациях. Когда почтенные господа совершали по улицам города (носившим подчас их имена) неторопливые прогулки, их всюду приветствовали. Иногда здесь же на улице им приходилось консультировать то молодого ученого, сидящего у открытого окна и готовящегося к очередной лекции, то молодого преподавателя, недавно прибывшего по приглашению из какого-нибудь университета. Казалось, не было внешних причин, способных помешать неуклонному прогрессу науки и накоплению знаний.
Никогда раньше не было у университетских деятелей столько оснований считать себя ведущей силой общества, как именно в эти «прекрасные годы» здесь, в Геттингене.
Прославленные филологи, философы, теологи, биологи и профессора права вносили свои вклады в упрочение всемирной славы Георгии Августы. Но прежде всего геттингенский университет своей славой был обязан математикам. Почти до середины девятнадцатого столетия здесь преподавал Карл Фридрих Гаусс. Он сделал Геттинген центром этой наиболее абстрактной из всех наук. С 1886 г. почетное кресло Фридриха Гаусса занял Феликс Клейн, укрепивший и еще более усиливший славу Геттингена. Этот высокий, с блестящими проницательными глазами, всегда уверенный в себе человек был великим мыслителем, смелым, неутомимым и вдохновенным организатором.
В течение почти тридцати лет, с 1886 по 1913 гг., Клейн работал в Геттингене. Путешествие в Америку в 1893 г. побудило его сделать попытку уничтожить разграничение между чистой наукой и ее различными прикладными применениями, которое в те времена неукоснительно поддерживалось в Европе. Он всячески старался доказать, что «математике следует находиться в тесной связи с практической деятельностью». Поэтому Клейн способствовал дальнейшему расширению многочисленных астрономических, физических, технических и механических институтов в Геттингене. Вокруг них постепенно вырастала частнопредпринимательская промышленность по производству научной измерительной аппаратуры и оптических прецизионных приборов.
Так старинный городок превращался в колыбель самой новейшей техники.
Клейн не колебался приглашать в Геттинген людей, совершенно не схожих с ним во взглядах, например Гильберта и Минковского. Эти люди, не желая идти на какие-либо компромиссы, решительно отвергали всякую специализацию и всякие попытки придать математике практическую применимость. Гильберт, например, сосредоточенный исключительно на самых «высоких материях», не испытывал ничего, кроме презрения, к «техникам». Однажды, когда Гильберт замещал больного Клейна на ежегодном конгрессе инженеров в Ганновере, его предупредили, что ему следует в лекции высказаться против идеи о несовместимости науки и техники. Помня об этом предупреждении, он, однако, провозгласил на своем излюбленном грубоватом восточно-прусском диалекте: «Приходится слышать разговоры о враждебности между учеными и инженерами. Я не верю в это. Я действительно твердо убежден в том, что это неправда. Ничего подобного и не может иметь места, потому что ни те, ни другие не имеют ничего общего между собой». Много подобных анекдотов о Гильберте, чья прямота доходила до грубости, рассказывалось в Геттингене. К своей деятельности в области математики он относился с несгибаемой честностью. Его лекции привлекали студентов отовсюду.
Когда он, возвышаясь над кафедрой с огромной логарифмической линейкой в руках, развивал еще не разрешенные математические проблемы, то все, кто слушал его, чувствовали, что принимают непосредственное участие в процессе рождения новых идей. Была только одна математическая проблема, так называемая «последняя теорема Ферма», от решения которой Гильберт умышленно воздерживался, хотя, разрешив ее, он мог бы приобрести целое состояние – сотню тысяч золотых марок. Эту сумму ученые, граждане города Дармштадта, еще в XVII в. завещали любому, кто сумеет найти правильное решение.
Поскольку такого человека не находилось, распорядители фонда имели право направить эту сумму на любой предмет. И они предоставили возможность знаменитым математикам и физикам ежегодно выступать с лекциями в Геттингене. Анри Пуанкаре, Г. А. Лоренц, Арнольд Зоммерфельд, Планк, Дебай, Нернст, Нильс Бор и Смолуховский были среди тех, кто на эти средства приглашался в Геттинген. «Это просто счастье, что я, вероятно, являюсь единственным человеком, который может разгрызть орешек, – говорил каждый раз Гильберт, когда ежегодно оказывалось, что представленные дилетантами и профессиональными математиками решения проблемы, как обычно, не отвечали требованиям. И я должен крепко позаботиться о том, чтобы не убить курицу, которая несет нам такие великолепные золотые яйца».
Каждый четверг точно в три часа пополудни четыре «жреца» Математического института: Клейн, Рунге, Минковский и Гильберт собирались на веранде, выходящей в сад гильбертовского дома. Там стояла большая черная доска. Обсуждение новых формул часто начиналось именно в это время и именно здесь. Оно не прекращалось и в то время, когда участники бродили среди деревьев или по открытым полям в любую погоду, добираясь даже до дальнего отеля на холмах.
Здесь за чашкой кофе прославленный квартет обсуждал всевозможные вопросы, касавшиеся их личной жизни, любимого университета и вообще всего мира. Часто эти беседы прерывались громким смехом, который давал передышку их умам, достигавшим границ недоступного.
Одним из многочисленных новшеств, которыми изобретательный талант Клейна обогатил Геттинген, было создание математического читального зала в здании аудиториума. Здесь имелись не только ведущая периодическая литература мира по математике и физике, но и различные руководства, учебники, конспекты и полные машинописные тексты читаемых лекций. Преподаватели и студенты могли в полном спокойствии работать здесь между лекциями и, что зачастую оказывалось еще более важным, спорить по изучаемым предметам. Дебаты между физиками и математиками никогда не прекращались.
