Хуберт Мания - История атомной бомбы

• Название: История атомной бомбы
• Автор: Хуберт Мания
• Издательство: Текст
• Жанр: Физика
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-7516-1005-0

Эта занимательная книга рассказывает о новой эре в истории человечества — от открытия урана до первого эксперимента с атомной бомбой. Когда возникла идея, что энергию можно добыть из ядра атома, никто и представить себе не мог, какие трудности придется преодолевать лучшим умам человечества, и какие силы природы извергнутся из комочка самоподогревающегося вещества размером с апельсин, если сжать его до критической массы.

---

В это время на одной фабрике в Нью-Джерси происходит трагедия. Она несколько убавляет радийную эйфорию и ведет к пониманию, что рак может не только лечиться радием, но и вызываться им. Применение светящейся массы для ружейных мушек в конце мировой войны хоть и оказалось промашкой, но военные все-таки применяли ее для надписей, светящихся в темноте. Все большее значение она приобретает и в других областях жизни. Так растущей популярностью пользуются иллюминированные выключатели света, телефоны и огнетушители, равно как и самосветящиеся спидометры и указатели уровня топлива в автомобилях. Морской флот пристрастился к светящимся стрелкам компасов и к видимым очертаниям навигационных приборов в темноте. Фирма «US Radium» покрывает светящейся краской на своей фабрике в Ист-Оранже километрах в двадцати от Манхэттена кнопки дверных звонков, номера театральных сидений, наживку для удочек и глаза кукол. Эта самосветящаяся краска называется Undark. Но главный продукт фабрики — светящиеся циферблаты наручных часов и будильников.

Undark — это специальная смесь из радия, воды, клея и сернистого цинка. Тут на новом уровне применения снова возникает принцип сцинтилляции. Ибо если рассматривать светящуюся краску под микроскопом, то можно наблюдать то же явление, которое позволило физикам Эльстеру и Гейтелю, Резерфорду и Гейгеру, Гану и Мейтнер заглянуть в глубину структуры атома: когда стремительные альфа-частицы вылетают из распадающихся атомов радия и попадают на кристаллы сернистого цинка, в последних вспыхивают крохотные огоньки. Инертный человеческий глаз видит на приборной панели в автомобиле или на наручных часах не 200 000 крохотных взрывов в секунду, а лишь равномерное матовое зелено-белое свечение.

В просторных, но заведомо пыльных фабричных цехах в Ист-Оранже, Нью-Джерси, перед фронтом огромных окон сидят дюжины молодых женщин, склонившись над рабочими столами; они макают тонкую кисточку в светящуюся краску и красят ею цифры для часов. После нескольких мазков кончик кисточки топорщится. Начальство подучило женщин придавать кисточке форму языком и губами, и это им нетрудно, потому что краска Undark нейтральна на вкус. На фабрике царит веселая и радостная атмосфера. Старшие школьницы во время каникул зарабатывают свои первые деньги. Штатные сотрудницы вербуют сюда сестер, кузин и подруг. В непринужденной обстановке много шутят. И когда Альбина рассказывает о своем новом бой-френде, возникшая у кого-то из озорства идея обретает реальность. К очередному свиданию она раскрашивает себе ногти, губы и веки «новым светом», как фирма рекламирует свой инновационный продукт. Как же станет реагировать возлюбленный, когда она выключит свет и наставит на него десять светящихся коготков?

И не забывайте кисточку вовремя подправлять, посмеиваясь, говорит молодым женщинам бригадирша. Чем быстрее вы работаете, тем больше сможете заработать. Сама она никогда им этого не показывала, поскольку она-то вхожа в отдел разработки и в лабораторию. Там химики, работая с радием, используют щипцы, свинцовые экраны и респираторы. Чуть позже девушки заметят, что им и раскрашивать себя не нужно, чтобы достичь ошеломляющего эффекта. Ибо фабричная пыль проникает и оседает всюду. Волосы, одежда и нижнее белье светятся в темноте — как будто к «radium girls» прилетела добрая фея в лимонно-зеленом одеянии и осыпала их своими сверкающими блестками. Поначалу они в шутку демонстрируют свой нечаянный блеск родным и друзьям. Одна из девушек даже забралась в большой темный гардероб, чтобы и при солнечном свете можно было полюбоваться ее мерцающими волосами. Но когда у них на лицах, на руках, на ногах и на спине стали появляться пепельно-зеленые пятна, им становится не до смеха.

В послевоенное время в физических институтах Европы самая обсуждаемая тема — растущее изобилии публикаций о структурной модели атома Нильса Бора. Решающий вклад в это внес во время войны Арнольд Зоммерфельд, профессор теоретической физики Мюнхенского университета, обобщив траектории электронов Бора. При этом в дело пошли дополнительные эллиптические орбиты, так что первоначальные пути вращения вокруг ядра теперь были лишь частным случаем. Зоммерфельд обнаружил, что и сами эллипсы с их геометрическими и механическими свойствами подчиняются квантовым законам и имеют дискретную структуру. Теперь атомная модель получает законное основание на квантовых условиях: из некогда неисчерпаемого обилия возможных орбит остаются эллипсы, ограниченные по размеру, форме и ориентации определенными ступенями и связями. Во вводной главе своего труда Зоммерфельд устанавливает для своей усовершенствованной планетной модели атома идейно-историческую близость к одному знаменитому астроному. Если Николай Коперник в 1509 году впервые объявил Солнце центральным светилом, а планетам предписал круговые орбиты вращения вокруг Солнца, то Иоганн Кеплер сто лет спустя смог описать космические пути как эллипсы — и в самом деле примечательные параллели к электронным орбитам Бора и Зоммерфельда.

В начале 1920-х годов Бор и Зоммерфельд при описании фундаментальной матрицы природы полагаются на архетипическую силу гелиоцентричной планетной модели, основанной Коперником и Кеплером. При визуализации важных параметров атома — таких, как энергетические уровни, целочисленные интервалы между спектральными линиями и скачкá электронов на соседние орбиты, — планетная модель поначалу служит хорошую службу. Сам Зоммерфельд устанавливает связь между кеплеровской гармонией сфер и «музыкой сфер атома — созвучие целочисленных отношений, возрастающий при всем многообразии порядок и гармония».

В ноябре минувшего года на Альберта Эйнштейна, словно стихийная сила природы, обрушилась слава. Его опубликованная в 1915 году общая теория относительности впервые подтвердилась астрономическими наблюдениями. В отличие от гравитационной теории Исаака Ньютона в универсуме Эйнштейна свет тоже подвержен воздействию силы тяготения. Эйнштейн предсказывал, что прямолинейный луч света далекой звезды будет отклоняться от своего курса вблизи массивного объекта — незначительно, однако измеримо. И вот в мае 1919 года директор Кембриджской обсерватории сэр Артур Эддингтон во время солнечного затмения у западного побережья Африки наблюдал именно этот предсказанный Эйнштейном эффект отклонения света. Он сфотографировал тринадцать звезд в окрестностях затемненного солнечного диска и сравнил снимки с положениями тех же звезд, зафиксированными за несколько месяцев перед тем. Так Эддингтон смог удостоверить теорию Эйнштейна: когда свет далекой звезды попадает в гравитационное поле Солнца, он отклоняется так, что кажется, будто звезда занимает положение, отличное от ее обычной позиции.

Шестого ноября 1919 года лондонское Королевское общество обнародует эту значительную новость. В конце исторической конференции Людвиг Зильберштейн, будучи скорее скептическим членом этого элитного клуба, спросил Артура Эддингтона, действительно ли тот является одним из трех человек в мире, понимающих теорию относительности Эйнштейна. Помедлив, Эддингтон якобы ответил: «Я сожалею, но мне просто не приходит в голову, кто бы мог быть третьим?» Корреспондент «New York Times» цитирует сэра Джозефа Джона Томсона, первооткрывателя электрона и президента Королевского общества: «Это ведь не открытие какого-то далекого острова, а целого континента новых научных представлений». Эйнштейновская ревизия ньютоновских законов гравитации, по его словам, «одно из высших достижений, а возможно, и самое большое интеллектуальное достижение в истории человеческой мысли».

В то время как английская и американская пресса подхватывает это событие как мировую сенсацию и всесторонне его освещает, немецкое население еще страдает от последствий проигранной войны и вынуждено бороться с голодом и холодом. Поэтому большинству людей недосуг разбираться в гениальных мыслях их бывшего соотечественника. Коллеги по предмету и читатели журнала «Естественные науки» знают, что Альберт Эйнштейн больше не рассматривает гравитацию как необъяснимую, дальнодействующую силу тяжести, а заменяет ее геометрическим представлением об искривленном пространстве-времени. Массивные объекты — такие, как Солнце, — искривляют, по его теории, четырехмерное пространство-время вблизи себя. Артур Эддингтон тоже объясняет коллегам и любителям в кембриджском Тринити-колледже свое глубокое понимание относительности пространства и времени с веселой простотой. Мол, сейчас он здесь, на кафедре, возвышается во весь свой рост в метр восемьдесят, но если допустить, что он будет удаляться вертикально вверх от земли со скоростью света, то для наблюдателей, оставшихся в Кембридже, его рост сократится до 90 сантиметров.