Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы - Олег Фейгин

– Квантовая механика делится на нерелятивистскую, справедливую в случае малых скоростей, и релятивистскую, удовлетворяющую требованиям теории относительности. Впервые новая физика наступающего XX века заявила о себе в работе 1900 года немецкого физика Макса Планка, посвященной теории теплового излучения. Существовавшая в то время теория теплового излучения абсолютно черного тела приводила к катастрофическому противоречию. Чтобы его разрешить, Планк предположил, что свет испускается не непрерывно (как это следовало из классической теории излучения), а определенными дискретными порциями энергии – квантами.

Из кресла отчетливо донесся язвительный смешок:

– Никто, конечно, не оспаривает вклад доктора Планка, однако, смею вас уверить, милый Джон, что вопрос о фундаментальных «атомах энергии» мы с моим другом Оливером Хевисайдом обсуждали немного, можно даже сказать, намного раньше… Еще в конце 80-х годов Оливер вычислил деформацию электрического и магнитного полей вокруг движущегося заряда, а также эффекты его вхождения в плотную среду. Все это и подготовило почву для выдвинутой им гипотезы о фундаментальных частицах энергии, особенно после того как он начал работать над концепцией электромагнитной массы. Оливер считал ее энергетические составляющие настолько же реальными, как и атомы обычной материи. Жаль, конечно, что мой друг был в очередной раз осмеян университетскими профессорами, и мы здесь в очередной раз видим, – из кресла поднялась изможденная рука с тонким длиннющим пальцем, направленным в потолок, – как предвзято относится академическая наука к независимым исследователям. Впрочем, весьма любопытно, что там у вас дальше, продолжайте…

Журналист, закончив лихорадочно записывать в блокноте сведения о сенсационной гипотезе «атомов энергии» Хевисайда, вернулся к своим листкам:

– После открытия Планка возникло логическое противоречие: для объяснения одних явлений надо было считать, что свет имеет волновую природу, для объяснения других – корпускулярную. Ситуацию усугубили исследования величайшего новозеландского физика-экспериментатора Эрнеста Резерфорда, который прославился своими исследованиями радиоактивности и фактически положил начало ядерной физике. Помимо своего огромного теоретического значения, его открытия легли в основу атомной энергетики. Резерфорд показал, что внутренняя структура атома состоит из массивного положительно заряженного центрального ядра и движущихся по орбитам вокруг него легких отрицательно заряженных электронов. Но по законам классической физики электроны в своем движении должны были бы излучать энергию и, потеряв ее, мгновенно падать на атомное ядро!

Не дослушав журналиста, изобретатель с сомнением пожевал губами и, неопределенно пожав плечами, бросил косой взгляд на его блокнот:

– Между прочим, первые свои трубки с откачанным воздухом я применил в качестве расщепляющего средства для атомных структур еще задолго до опытов Рентгена, открыв при этом действие всепроникающего Х-излучения. Я был занят сугубо изобретательскими задачами и принял как должное существование сверхжестких электромагнитных лучей, а когда прочитал статью Рентгена, тут же послал ему мои старые фотографии внутренней структуры живой и мертвой материи, – из кресла раздались сухие раскаты смеха. – По-моему, нашего германского физика едва не хватил удар! Во всяком случае, он еще долго слал мне письма и телеграммы, пытаясь узнать, как я на десятилетие раньше не только открыл, но и всячески использовал его лучи, – изобретатель опять довольно рассмеялся. – Скажу вам прямо, Джон, если бы я в те времена забросил все другие задачи и посвятил себя исключительно проблемам атомной физики, то мы бы сейчас имели уникальные энергетические установки, черпающие практически бесконечную энергию из глубин вещества.

– Конечно, – изобретатель глубоко вздохнул, – наверняка это привело бы и к созданию еще одного вида смертоносного оружия, наподобие описанного Гербертом Уэллсом в романе «Освобожденный мир», – изобретатель выбрался из кресла и, придерживая рукой бок с ноющими ребрами, с трудом дошел до книжной полки. Выбрав томик сочинений Уэллса, он опять расположился в кресле и, хитро поглядывая на журналиста, процитировал:

«Мы не только сможем использовать уран и торий; мы не только станем обладателями источника энергии настолько могучей, что человек сможет унести в горсти то количество вещества, которого будет достаточно, чтобы освещать город в течение года, уничтожить эскадру броненосцев или питать машины гигантского пассажирского парохода на всем его пути через Атлантический океан. Но мы, кроме того, обретем ключ, который позволит нам наконец ускорить процесс распада во всех других элементах, где он пока настолько медлителен, что даже самые точные наши инструменты не могут его уловить. Любой кусочек твердой материи стал бы резервуаром концентрированной силы»[2].

– И вы только представьте себе, Джон, эти слова настоящего провидца были написаны в 1912 году! Без ложной скромности скажу, что только я мог в то время подсказать все эти необычные идеи нашему замечательному английскому романисту, тем более что сам я к ним пришел за много лет до написания его книги. Но это еще далеко не все, вы только послушайте, как Уэллс описывает атомное оружие!

«…обеими руками он вынул большую атомную бомбу из ее гнезда и поставил на край ящика. Это был черный шар в два фута в диаметре. Между двух ручек находилась небольшая целлулоидная втулка, и, склонившись к ней, он, словно примеряясь, коснулся ее губами. Когда он прокусит ее, воздух проникнет в индуктор. Удостоверившись, что все в порядке, он высунул голову за борт аэроплана, рассчитывая скорость и расстояние от земли. Затем быстро нагнулся, прокусил втулку и бросил бомбу за борт… Полыхнуло ослепительное алое пламя, и бомба пошла вниз – крутящийся спиралью огненный столб в центре воздушного смерча…

Когда он снова поглядел вниз, его взору предстало нечто подобное кратеру небольшого вулкана. В саду перед императорским дворцом бил великолепный и зловещий огненный фонтан, выбрасывая из своих недр дым и пламя прямо вверх, туда, где в воздухе реял аэроплан; казалось, он бросал им обвинение. Они находились слишком высоко, чтобы различать фигуры людей или заметить действие взрыва на здание, пока фасад дворца не покачнулся и не начал оседать и рассыпаться, словно кусок сахара в кипятке»[3].

Радий представляет собой элемент, который разрушается и распадается. Но, быть может, все элементы претерпевают те же изменения, только с менее заметной скоростью. Это, несомненно, относится к урану, и к торию – веществу этой раскаленной газовой мантии, и к актинию. Я чувствую, что мы лишь начинаем длинный список. И нам уже известно, что атом, который прежде мы считали мельчайшей частицей вещества, твердой и непроницаемой, неделимой и… безжизненной… да, безжизненной!.. на самом деле является резервуаром огромной энергии. Вот каковы удивительные результаты этих исследований. Совсем недавно мы считали атом тем же, чем мы считаем кирпичи, – простейшим строительным материалом. Исходной формой материи, единообразной массой безжизненного вещества. И вдруг эти кирпичи оказываются сундуками, сундуками с сокровищами, сундуками, полными самой могучей энергии.

Г. Уэллс. Освобожденный мир

– Какая ужасающе правдивая и в то же время примитивная картина, – с болью в голосе проговорил изобретатель. – Когда-то я искренне верил, что мое умение получать чрезвычайно высокие напряжения очень пригодится для «расщепления атома». Даже сегодня ученые с трудом добиваются потенциала в миллионы вольт, тогда как я еще 40 лет назад оперировал в сотни раз бóльшими напряжениями. В начале 90-х годов прошлого века я наивно считал атомы своеобразными бильярдными шарами, закутанными в кокон силового поля. Затем я пришел к сложной модели, включающей ядро и последовательные слои силовых оболочек. Эта схема, которую мои ассистенты, – изобретатель улыбнулся, – называли «атомной луковицей», была несравненно удачнее последующей (она появилась через 15 лет!) картины атома Резерфорда – Бора, которые представляли, что он состоит из небольшого сложного ядра, окруженного вращающимися вокруг него электронами. Вообще говоря, – изобретатель презрительно хмыкнул, – считать электроны шарами, вращающимися вокруг ядра, так же глупо, как и представлять атом в виде неделимого шара, похожего на бильярдный. Такое его изображение было популярным в 80-е годы XIX столетия. И расщепленный атом Уэллса мне тоже напоминает подобный шар, только расколотый.

Изобретатель снова раскрыл книгу:

«Впервые за всю историю войн появился непрерывный продолжительный тип взрыва; в сущности, до середины двадцатого века все известные в то время взрывчатые вещества представляли собой легко горящие субстанции; их взрывные свойства определялись быстротой горения; действие же атомных бомб, которые наука послала на землю в описанную нами ночь, оставалось загадкой даже для тех, кто ими воспользовался. Атомные бомбы, находившиеся в распоряжении союзных держав, представляли собой куски чистого каролиния, покрытые снаружи слоем неокисляющегося вещества, с индуктором, заключенным в герметическую оболочку.