Текст книги "E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира"

Автор книги: Дэвид Боданис

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц)

Время шло к Рождеству, и одна супружеская чета, знавшая, как одинока Майтнер в Стокгольме, пригласила ее составить им компанию – провести рождественские каникулы на западном побережье Швеции, в гостинице, находившейся под Кунгэльвом деревни. А в Копенгагене жил в это время племянник Майтнер, Роберт Фриш, которого она всегда любила – по предложению Майтнер супруги пригласили и его.

С племянником Майтнер по-настоящему познакомилась лет десять назад, когда он был еще полным энтузиазма берлинским студентом. Они часто играли в четыре руки на пианино, даром, что Майтнер с трудом выдерживала темп. ( Allegro ma non tanto [5]5
  Быстро, но не весьма (итал.) – указание музыкального темпа.


[Закрыть]они шутливо переводили: «Быстро, но не как тетя».)

Теперь Роберт обратился во взрослого человека, многообещающего физика, работавшего в Дании, в институте Нильса Бора. В первый день он, приехавший очень поздно, обсуждать научные темы был не в состоянии. А наутро, спустившись на первый этаж, в ресторан гостиницы, он обнаружил там свою тетушку, размышлявшую над письмом Гана. Барий, который использовался в Берлине, демонстрировал столь устойчивые радиоактивные свойства, излучал такую энергию, что и она, и берлинские исследователи поневоле задумались, почему это происходит. Может быть, радиоактивные свойства каким-то образом возникали именно в ходе экспериментов, которые ставились в Берлине?

Фриш высказал предположение, что дело всего лишь в ошибке, которая вкралась в эксперимент Гана, однако тетушка просто отмахнулась от него. Гениальностью Ган, конечно, не отличался, однако химиком был хорошим. Ошибки совершаются в других лабораториях. Но не в ее. Фриш не стал настаивать на своем. Он понимал, что тетушка права.

Пока Фриш завтракал, они сидели за столиком ресторана, разговаривая. Объяснить результаты эксперимента, который Майтнер предложила поставить берлинской группе, можно было тем, что атом урана каким-то образом разваливался на две половины. Размер ядра бария составляет примерно половину размера ядра урана. Что если радиоактивный барий, который был обнаружен в берлинских экспериментах, это просто половинки атомов урана, возникшие при таком распаде? Однако из всех результатов, полученных ядерной физикой, – из работ Резерфорда и других – следовало, что это невозможно. Ядро урана состоит примерно из двухсот частиц, протонов и нейтронов. Все они удерживаются друг рядом с другом тем, что известно как сильное ядерное взаимодействие, – своего рода исключительно мощным ядерным клеем. Как же может один-единственный проникающий в ядро нейтрон разрушить такие связи и оторвать от ядра здоровенный кусок? Нельзя же, запустив камушком в огромный валун, ожидать, что валун расколется надвое.

Покончив с завтраком, они отправились на прогулку по снегу. Их отель стоял невдалеке от леса. Фриш надел лыжи, предложил тетушке другие, однако она это предложение отклонила («Лизе Майтнер заявила, – писал впоследствии Фриш, – что она и без лыж сможет передвигаться с не меньшей скоростью».)

До сих пор никому не удавалось отколоть от ядра нечто большее, чем мелкий его фрагмент. И Фриш, и Майтнер пребывали в недоумении. Даже если влетавший в ядро нейтрон находил в нем некое слабое место, как удавалось ему одним ударом отрывать от ядра десятки протонов? Ядро отнюдь не похоже на скалу, способную развалиться на две половины. Оно, как предполагалось, должно было сохраняться в целости миллиарды лет.

Но тогда откуда же может исходить энергия, которая вдруг разрывает его надвое?

С Эйнштейном Майтнер познакомилась в 1909 году на происходившей в Зальцбурге конференции. Они были людьми почти одного возраста, однако Эйнштейн уже обладал славой. На той конференции он резюмировал открытия, сделанные им в 1905 году. Мысль о том, что энергия может появляться из исчезающей массы, была «настолько ошеломляюще новой и удивительной, – десятилетия спустя вспоминала Майтнер, – что я и по сей день очень хорошо помню его доклад».

И теперь, гуляя с племянником по снегу, она остановила его близ ствола одного из лесных деревьев, и они начали на пару осмысливать ситуацию. Самая последняя из моделей ядра принадлежала Нильсу Бору, добродушному, спокойному датчанину, у которого работал племянник Майтнер. Бор рассматривал ядро не как твердый металл, набор каким-то образом приваренных один к другому металлических шариков, но, скорее, как каплю жидкости.

Капля воды всегда пребывает на грани распада из-за существующего внутри ее давления. И это давление схоже с электрическим взаимодействием протонов, входящих в состав ядра. Протоны отталкиваются друг от друга (как любые два носителя положительного заряда). Однако капли воды сохраняют, по большей части, целостность благодаря силам поверхностного натяжения, действующим в их тонкой оболочке. Эти силы являются аналогом сильного взаимодействия, которое обеспечивает целостность скопления протонов, несмотря на пытающиеся разорвать его электрические силы.

В ядрах малого размера, каковы ядра углерода или свинца, сильное взаимодействие обладает такой мощью, что содержащееся в них количество электричества, норовящее оттолкнуть протоны друг от друга, оказывается несущественным. В них сильное взаимодействие остается непобедимым. Но не может ли появление дополнительных нейтронов в ядрах больших, и даже огромных, как у урана, привести к нарушению равновесия?

Майтнер и ее племянник не зря были физиками. У них имелись с собой и бумага, и карандаши, и вот в холодном шведском лесу, в самый канун Рождества, они вытащили из карманов и то, и другое и приступили к расчетам. Что если ядро урана велико настолько, и настолько набито нейтронами, отделяющими протоны один от другого, что даже до того, как в него начинают проталкиваться новые нейтроны, ядро это уже пребывает в состоянии не весьма надежном? Что если ядро урана походит на каплю воды, растянутую так сильно, что она того и гляди разорвется? И вот в такое слишком туго набитое ядро проникает еще один полновесный нейтрон.

Майтнер начала рисовать какие-то каракули. Рисовала она примерно так же хорошо, как играла на фортепьяно. Фриш со всевозможной почтительностью отобрал у нее карандаш и принялся сооружать рисунки более опрятные. Один-единственный нейтрон, проникая в ядро, приводит к тому, что оно растягивается посередине. Происходит примерно то же, что с наполненной водой оболочкой воздушного шарика, которую перекручивают посередке. Два конца шарика вспучиваются. Если вам повезет, оболочка шарика не лопнет и вода не вырвется наружу. Но не останавливайтесь. Перекрутите шарик посильнее, а после, когда он совсем растянется, отпустите, чтобы вода рывком вернулась к центру, – и тут же перекрутите в противоположном направлении. Кончится это тем, что шарик все-таки лопнет, и если вы правильно рассчитаете время, вам даже усилий больших прикладывать не придется. Всякий раз, как вода будет возвращаться к центру, старайтесь улучить миг, в который две волны ударятся одна о другую и отразятся, и как раз когда они будут разлетаться с максимальной силой – это примерно то же, что раскачивать качели, – скручивайте шарик, чтобы ускорить новое его растяжение.

Именно это и делают нейтроны, попадая в ядро урана. Причина, по которой Ган никак не мог понять наблюдаемое им явление, состояла в том, что он считал, будто добавление нейтронов лишь делает вещество более тяжелым. На деле же, нейтрон разбивал ядро урана на две половинки.

Это было важнейшее открытие, однако его еще следовало проверить. Начать с того, что Майтнер и ее племянник понимали: теперь электрические заряды протонов получали возможность заставить частицы ядра разлетаться в стороны. В используемых физиками единицах соответствующая энергия составляет примерно 200 МэВ – 200 миллионов электрон-вольт. Фриш и Майтнер подсчитали это значение в уме. Однако следует ли из уравнения, полученного Эйнштейном в 1905 году, что в ядре действительно присутствует количество энергии, способное заставить разлетаться его половинки? О дальнейшем Фриш рассказывает так:

По счастью, [моя тетушка] помнила, как вычисляется масса ядра… и смогла подсчитать, что два ядра, получающиеся в результате деления урана, должны быть легче него примерно на одну пятую массы протона. Но ведь, когда исчезает масса, создается, согласно Эйнштейновской формуле E=mc ², энергия…

Хорошо, но какова же величина этой энергии? Одна пятая протона есть частица вещества до нелепого малая. В точке, стоящей над буквой i,протонов содержится больше, чем звезд в нашей галактике. И тем не менее, «исчезновения» одно пятой протона – частицы, которую и увидеть-то никто не способен, – должно хватать на создание 200 МэВ энергии. В Беркли, штат Калифорния, как раз планировали построить электромагнит величиною с дом, способный, когда его зарядят количеством электричества, большим того, что потребляет обычно весь город Беркли, сообщать частице энергию до 100 МэВ. А тут какая-то кроха должна была создать энергию вдвое большую.

Это могло показаться неосуществимым, – если бы не колоссальная величина c ². Мир массы и мир энергии связаны неистово расширяющимся мостом. Для наблюдателя из нашего мира, фрагмент протона, пролетающий мимо дорожного знака «=», трансформируется – растет.

Растет.

Тетя с племянником по пути из Кунгэльва перешли замерзшую реку. Деревня была уже слишком далеко, чтобы они могли слышать шум ее рынка. Майтнер произвела расчет. Впоследствии Фриш вспоминал: «одна пятая массы протона оказалась точным эквивалентом 200 МэВ. Мы получили источник этой энергии, все сошлось одно к одному!».

Атом был вскрыт. До этого времени все ошибались. Путь внутрь атома состоял не в том, чтобы со все большей и большей силой вколачивать в него частицы. Теперь двое людей, пожилая женщина и ее племянник, находившиеся среди безмолвия полуденных снегов, отчетливо поняли это. Для того, чтобы взорвать атом урана, вовсе не нужно было накачивать его энергией. Довольно было нескольких медленных нейтронов, а дальше процесс шел сам собой. Ядро начинало содрогаться, все сильнее и сильнее, пока удерживающее его в целости сильное взаимодействие не подавалось и электрическое поле, крывшееся внутри ядра, не заставляло фрагменты его разлетаться. Взрыв этот питался собственной энергией ядра.

Майтнер и ее племянник считали науку политически нейтральной и потому подготовили свое открытие для публикации. Следовало присвоить ему какое-то название, и Фриш вспомнил о том, как делятся бактерии. Еще находясь в Копенгагене, он как-то спросил американского биолога, приехавшего с визитом в институт Бора, каким английским словом описывается этот процесс. В результате, в их статье появилось слово «деление», описывающее то, что происходит с ядром атома. Тем временем, Ган уже опубликовал полученные им в Берлине результаты – практически не упомянув о Майтнер, – и вскоре начал продлившуюся почти четверть века кампанию, цель которой состояла в том, чтобы доказать: вся честь сделанного открытия принадлежит только ему одному.

Тридцатилетние поиски завершились. За десятилетия, прошедшие после 1905 года, в котором появилось уравнение Эйнштейна, физики показали, как можно взломать атом и извлечь из него сконденсированную, замороженную энергию, о которой говорит формула E=mc ². Они обнаружили ядро, открыли частицу, названную нейтроном и способную легко проникать в ядро и покидать его (особенно если посылать в него нейтроны замедленные), выяснили, что дополнительные нейтроны, внедренные в такие сверхплотные атомы, как атом урана, заставляют их ядра дрожать, ходить ходуном и взрываться.

Майтнер установила: происходит это потому, что существующее внутри ядра мощное электрическое поле, сдерживается подобием пружин или клея, именуемым сильным ядерным взаимодействием. Когда дополнительный нейтрон начинает расшатывать ядро, эти пружины подаются, и внутренние части ядра разлетаются, приобретая огромную энергию. Если взвесить все до и после, оказывается, что разлетающиеся части ядра «весят» меньше, чем бывшее прежде целым ядро. И что именно «исчезнувшая» масса дает энергию, которая обеспечивает высокую скорость их разлета. Ибо на самом деле, никуда эта масса не исчезает. Уравнение Эйнштейна показывает, что она просто проявляет себя в форме энергии, которую c ²увеличивает, в сравнении с массой, почти в 1166400000000000000 раз (в единицах км/час).

Открытие это оказалось зловещим, поскольку теоретически кто угодно мог начать взламывать ядра, эти сердцевины атомов, и получать выбросы огромной энергии. В любую другую эпоху последующие шаги совершались бы медленно и первая атомная бомба появилась бы лишь в 1960-х или 1970-х годах. Но в 1939-м началась самая большая в истории война.

Ас нею началась и гонка, в которой должна была финишировать страна, сумевшая первой получить предсказанную уравнением Эйнштейна энергию.

Часть 4. Совершеннолетие

Глава 10. На сцену выходит Германия

К 1939 году Эйнштейн уже не был никому не известным молодым человеком, отцу которого приходилось выпрашивать для него работу у лейпцигского профессора. Труды по теории относительности обратили его в самого прославленного из ученых мира. Он стал ведущим профессором Берлина, а когда еврейские погромы и антиеврейская политика сделали пребывание в Германии невозможным, уехал – в 1933 году – в Америку, приняв пост в новом Институте перспективных исследований, который был создан в Принстоне, штат Нью-Джерси.

Когда Эйнштейн узнал о результатах Майтнер и о том, какое развитие получают эти результаты в других исследовательских группах, он направил личное письмо президенту, а коллеги Эйнштейна организовали доставку этого письма непосредственно в Белый дом одним из президентских доверенных лиц.

Ф. Д. Рузвельту,

Президенту Соединенных Штатов,

Белый дом,

Вашингтон, округ Колумбия.

Сэр!

Некоторые недавние работы… которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый важный источник энергии. Определенные аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют особого внимания и, при необходимости, быстрых действий со стороны правительства…

Это новое явление способно привести… к созданию бомб, возможно, – хотя и менее достоверно, – исключительно мощных бомб нового типа. Одна бомба такого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, способна полностью разрушить весь порт и часть прилегающей к нему территории…

Искренне Ваш,

Альберт Эйнштейн

Увы, ответ был таким:

БЕЛЫЙ ДОМ,

ВАШИНГТОН

19 октября 1939

Дорогой профессор!

Я хочу поблагодарить Вас за Ваше недавнее письмо и чрезвычайно интересное и важное приложение к нему.

Я счел эту информацию настолько существенной, что провел посвященное ей совещание… Прошу Вас принять мою искреннюю благодарность.

Искреннейше Ваш,

Франклин Рузвельт.

Даже человек, проведший в Америке, подобно Эйнштейну, лишь несколько лет, понял бы, что «чрезвычайно интересное» это эквивалент резкой отповеди. Президентов постоянно осыпают идеями, никакого практического значения не имеющими. Если присылающий такую идею человек обладает известностью, с ним приходится обходиться повежливее, однако ни ФДР [6]6
  Франклин Делано Рузвельт.


[Закрыть], ни его сотрудники не поверили в бомбу, способную уничтожить целый порт.

Покинув рабочий стол Рузвельта, письмо покочевало по другим столам и, в конце концов, попало в руки Лаймана Дж. Бриггса, благодушного любителя курительных трубок, возглавлявшего в федеральном правительстве «Бюро стандартов». Именно Бриггсу предстояло бы взять на себя всю полноту ответственности за разработку в США атомной бомбы.

В длинной истории назначения тех, кого не следует, на важные посты встречаются эпизоды весьма пикантные, однако этотможно считать одним из самых пикантных. Бриггс попал на государственную службу во время правления Говера Кливленда, в 1897 году, – еще до Испано-Аамериканской войны. Он был человеком прошлого, человеком, который наиболее уютно чувствовал себя в том времени, когда все казалось простым и легким, а Америке ничто не грозило. И желал, чтобы так оно дальше и продолжалось.

В апреле 1940-го находившийся тогда в Англии племянник Майтнер, Роберт Фриш, начал убеждать британские власти в практической возможности создания бомбы. Несколько позже в Вашингтон был срочно направлен содержавший эту новость совершенно секретный меморандум. В то время по всей Европе шли огромные сражения; танковые армии захватывали все новые и новые страны. Однако Лайман Дж. Бриггс был не из тех, кто клюнул бы на подобную удочку. Дурацкий меморандум англичан мог, если бы его кто-нибудь увидел, оказаться по-настоящему опасным. И Бриггс упрятал его в свой сейф.

Немецкие чиновники, даже те из них, что не имели научной подготовки, смотрели на историю совсем иначе. Много ли хорошего видели они в недавнем прошлом? Оно привело лишь к развалу армии в конце Первой мировой войны, к коррупции Веймарской республики, к инфляции, а там и к безработице. Ближайшему будущему надлежало стать другим. Вот почему они питали такую веру в новые дороги, новые автомобили, новые механизмы – и новые завоевания. Гипотезы, зародившиеся в последнее время в научных лабораториях, также обещали нечто новое и мощное. Несколько позже Джозеф Геббельс записал в дневнике: «Я получил доклад о последних разработках в германской науке. Исследования в области атомного разрушения ныне достигли точки, за которой… как нас уверяют, возникает возможность добиться колоссальных разрушений ценой минимальных усилий… Важно, чтобы мы опередили всех…».

Ну а человек, способный добиться этого, у Германии имелся.

Летом 1937 года Вернер Гейзенберг пребывал на вершине блаженства. Он был величайшим после Эйнштейна физиком своего времени, прославившимся работами по квантовой механике создателем принципа неопределенности. К тому же, он только что женился и теперь, дело было в начале июля, возвращался после продолжительного медового месяца в Гамбург, в свой старый семейный дом, где все еще жила его мать и была по-прежнему выставлена на всеобщее обозрение собранная им в отрочестве полутораметровая, снабженная электрическим моторчиком модель линкора. К тому же, Гейзенбергу предстояло произвести не лишенный приятности телефонный звонок, ибо он получил, помимо прочего, предложение занять важный пост на том самом университетском факультете, на котором он, восходящая звезда немецкой науки, почти пятнадцать лет назад защитил докторскую диссертацию. И Гейзенберг позвонил с телефона матери ректору университета.

Гейзенберг имел обыкновение всякий раз, как его что-то радовало, выпрямляться и расправлять плечи, принимая позу настороженного возбуждения. Однако на этот раз порадоваться ему не пришлось – по словам ректора, у него появилась серьезная проблема. Пожилой физик, Иоганн Старк, напечатал в еженедельнике СС статью (неподписанную), в которой говорилось, что Гейзенбергу не хватает патриотизма, что он сотрудничает с евреями, лишен должного немецкого духа и т. д.

Открытые доносы такого рода нередко оказывались предвестием ночного ареста, а затем и отправки в концентрационный лагерь. Гейзенберг был испуган, но также и разгневан. Нашли на кого нападать! Да, все верно, он сотрудничал с еврейскими физиками, но разве у него имелся выбор? Бор, Эйнштейн, великий Вольфганг Паули и многие другие физики были евреями или отчасти евреями. Но Гейзенберг в ходе любых публичных дискуссий неизменно стоял за свою страну, оправдывал действия Гитлера; он всегда оставался верным Германии, отвергая предложения о работе, поступавшие от самых лучших иностранных университетов.

Гейзенберг обратился за помощью к ближайшим друзьям – безрезультатно. Вскоре его вызвали для допроса в подвал штаб-квартиры СС, располагавшейся на берлинской Принц-Альберт-штрассе, – одну из цементированных стен этого подвала украшал издевательский призыв: «Дышите глубоко и спокойно». (Гейзенберга не били, одним из проводивших допрос людей был лейпцигский доктор философии, у которого он принимал когда-то экзамены, однако жена Гейзенберга говорила впоследствии, что страшные сны об этих допросах не давали ему покоя долгие годы.) И когда, наконец, стало ясно: никаких признаков того, что СС от него отстанет, не наблюдается, на помощь Гейзенбергу пришла еще одна его союзница, самая близкая к нему женщина – его мать.

Семья Гейзенбергов принадлежала к образованному среднему классу, как и семья Гиммлеров, а мать Гейзенберга знала мать Генриха Гиммлера еще со времен общей их молодости. В августе госпожа Гейзенберг навестила госпожу Гиммлер в ее маленькой, но очень чистенькой квартире, где перед распятием всегда стояли свежие цветы, и вручила ей длинное письмо сына.

Поначалу госпоже Гиммлер не хотелось беспокоить своего Генриха, однако, как вспоминал впоследствии Гейзенберг, его мать пошла с козырной карты: «Знаете, госпожа Гиммлер, мы, матери, плохо разбираемся в политических взглядах, которых придерживается ваш сын или мой. Однако мы знаем, что должны заботиться о наших мальчиках. Поэтому я к вам и обратилась». Вот этот довод госпоже Гиммлер был более чем понятен.

И письмо сработало.

[Из управления руководителя СС.]

Досточтимый герр профессор Гейзенберг!

Только сегодня у меня появилась возможность ответить на Ваше письмо от 21 июля 1937, в котором вы обращаетесь ко мне в связи со статьей профессора Старка…

Поскольку Вас рекомендовали мои родные, я обязан был расследовать Ваше дело с особой тщательностью и точностью.

Я рад, что могу теперь сообщить Вам о том, что не одобряю этих нападок… и что мной приняты меры к тому, чтобы в дальнейшем они не повторялись.

Надеюсь, что осенью, в ноябре или в декабре, мне удастся увидеться с Вами, и мы сможем обсудить все как мужчина с мужчиной.

С дружескими пожеланиями,

хайль Гилтер!

Ваш, Г. Гиммлер.

P.S. Я считаю, однако, что будет лучше, если в дальнейшем Вы станете, выступая перед Вашей аудиторией, проводить различия между результатами научных исследований и личными, а также политическими взглядами причастных к ним ученых.

P.S. следовало понимать так, что Гейзенберг мог использовать результаты Эйнштейна, касающиеся теории относительности и уравнения E=mc ², но не поддерживать те либеральные или интернационалистские взгляды – проявлявшиеся, к примеру, в выступлениях в защиту Лиги Наций или против расизма, – которых, как было широко известно, придерживались Эйнштейн и иные физики-евреи.

Принять эти условия Гейзенбергу было не так уж и трудно. Подростком он состоял в туристских клубах, члены которых, юные немцы, проводили дни и недели посреди девственной природы, приникая к истинным корням своей нации. Нередко они, сидя вокруг костра, беседовали о мистических героях, о том, как их страна сможет возродиться, обратившись в долгожданный «Третий» Рейх, который поведет за собой – такова была общепринятая фразеология того времени, – прозорливый вождь, или «фюрер». Многие из юношей той поры любовь к этим походам переросли, однако Гейзенберг сохранял ее и на третьем десятке лет, несмотря на насмешливые замечания своих более взрослых или либеральных коллег. Уже став аспирантом, он регулярно покидал семинары, чтобы встретиться с подростками, отправиться с ними в далекий поход и провести, если получится, целую ночь в лесу, а после вернуться назад поездом, позволявшим поспеть на лекцию, начинавшуюся в 9 утра.

Когда в сентябре 1939-го – через месяц после того, как Эйнштейн направил письмо ФДР, – было создано армейское «Бюро вооружений», Гейзенберг одним из первых вызвался оказывать ему любую помощь. Рейх уже вел войну – его артиллерия, пехота, авиация и танки одерживали в Польше одну победу за другой. Впрочем, столкновение с врагом куда более сильным было еще впереди. Гейзенберг всегда был ярым тружеником, однако теперь он превзошел самого себя. Уже в декабре он отправил наверх первую часть обширного доклада, посвященного созданию работоспособной атомной бомбы. В феврале 1940-го им был представлен полный доклад на эту тему и, когда в Берлине создали группу, занявшуюся строительством реактора, Гейзенберг возглавил ее, а поскольку он руководил и работами, проводившимися в его родном Лейпцигском университете, ему пришлось постоянно ездить из одного города в другой и обратно. Большинству людей такая жизнь показалась бы утомительной, однако Гейзенберг пребывал в расцвете сил. Ему шел всего лишь четвертый десяток лет, он регулярно занимался альпинизмом и верховой ездой, плюс каждый год проводил два месяца в расположенном на австрийской границе тренировочном лагере горной пехоты.

Первые опыты были поставлены в Берлине, в обычном обшитом досками доме, стоявшем в лесу – неподалеку от прежнего института Майтнер – под вишнями, которые так обильно цвели теплым и ясным летом 1940 года. Чтобы отпугнуть любопытных, ему дали название «Вирусный дом». Первый шаг Гейзенберга состоял в том, чтобы запастись достаточным количеством урана – намного большим, чем те несколько граммов, которые Майтнер предоставила в распоряжение Гана в 1938 году. Тогда удалось разбить небольшое число атомов. Использовавшийся Ганом образчик урана был настолько тонок, что большая часть испускаемых его атомами нейтронов, просто разлеталась по лаборатории.

Гейзенберг потребовал десятки фунтов урана. Раздобыть его было не трудно, поскольку армия Рейха овладела Чехословакией еще за год до вторжения в Польшу. А именно там, в Иоахимстале, находились крупнейшие в Европе урановые рудники, из которых когда-то получала этот металл сама Мария Кюри. Уран Гейзенбергу доставили. Престиж его был велик настолько, что «Бюро вооружений» организовало для этой цели специальный поезд.

Однако для того, чтобы пошла реакция, мало просто собрать в одном месте большое количество урана. Ибо ядро – это, как мы уже знаем, крошечная частица, сокрытая в глубине пустого пространства атома. Большинство нейтронов, возникших при распаде первых атомов, просто пролетело бы мимо других ядер, точно космические зонды пришельцев, проносящиеся сквозь нашу Солнечную систему.

Придуманный Ферми прием – использование медленных нейтронов – мог помочь разрешить эту проблему и запустить реакцию. Быстрые нейтроны можно представить себе как гладкие, «обтекаемые». Медленные же, как мы уже видели, словно бы «вихляются» и выглядят растянутыми. Даже если основная часть такого нейтрона пролетает мимо ядра, но вблизи от него, «периферия» нейтрона может его зацепить. То, что для быстрого нейтрона было бы почти попаданием в цель, для медленного обратилось бы в «захват». И когда такой медленный нейтрон захватывается ядром, или втягивается в него, возникает возможность срабатывания формулы E=mc ²: ядро начинает расшатываться, дрожать, а после взрывается, создавая сильный всплеск энергии и одновременно выбрасывая поток дополнительных нейтронов, ударяющих в другие атомы, отчего, в свой черед, взрываются и они.

Гейзенбергу требовалось вещество, способное обеспечить столь полезное замедление нейтронов. В принципе, годилось любое, в достаточной мере насыщенное водородом, поскольку, сталкиваясь с атомами водорода, нейтроны теряют скорость. Именно благодаря этому Ферми и смог в 1934 году получить, используя обычную воду (H ₂О), взятую из находившегося рядом с его институтом пруда с золотыми рыбками, нужный эффект. Однако, когда первые группы немецких исследователей погружали урановый образец в обычную воду, они получали реакцию лишь в его центре, – первые атомы урана распадались, но испускаемые ими нейтроны были слишком быстрыми для того, чтобы обеспечить распространение реакции.

Гейзенбергу требовался замедлитель получше. Он знал, что примерно в то же время, когда Ферми получил свои результаты, американский химик Гарольд К. Юри установил, что вода всех океанов и озер Земли состоит не просто из H ₂О. Помимо этих молекул она содержит и их разновидность – более тяжелую. В этих молекулах место обычного водорода занимает дейтерий, – он очень похож на водород, но весит почти вдвое больше. Во всех остальных отношениях вода, состоящая из таких молекул, ничем не отличается от обычной – она так же текуча и прозрачна и является частью наших дождей, морей и льда; мы пьем ее постоянно. Однако на каждые 10000 молекул обычной воды приходится только одна молекула «тяжелой» – по этой причине никто ее так долго и не замечал. (В большом плавательном бассейне наберется всего лишь стакан «тяжелой воды.) Но при этом тяжелая вода великолепнейшим образом замедляет высокоскоростные нейтроны, – ударяясь об атом дейтерия, они рикошетом отскакивают, теряя скорость при каждом таком соударении, и секунду спустя, после нескольких десятков рикошетов, вылетают из тяжелой воды, став гораздо более медленными, чем были до того, как попали в нее.

Поначалу в лабораториях Германии удалось накопить лишь несколько галлонов тяжелой воды. Для того, чтобы разделить ее между Берлином и Лейпцигом, этого было мало. К Лейпцигу Гейзенберг питал чувства более теплые, поэтому именно там, в подвале института физики, и были поставлены наиболее важные эксперименты. В 1940 году в драгоценную тяжелую воду опустили пластины урана, общий вес которых составлял несколько фунтов. Затем все это поместили в крепкий сферический сосуд и, подняв его лебедкой в воздух, расположили вокруг него измерительную аппаратуру. Как правило, профессора мелкими деталями экспериментов не занимаются, однако Гейзенберг гордился своими практическими навыками не меньше, чем даром теоретика, и потому изготовил часть измерительных приборов сам – с помощью отвечавшего за постановку опытов Роберта Допеля.

Теперь можно было приступить к эксперименту. Для того, чтобы поджечь спичку, необходим порох. Для того, чтобы взорвать динамит, требуется капсюль-детонатор. Для того, чтобы запустить атомную реакцию – даже если качество урана слишком низко, чтобы получился настоящий взрыв, – необходим начальный источник нейтронов. Допель оставил в дне сферического сосуда отверстие. Источником нейтронов было небольшое количество радиоактивного вещества, подобного тому, которое использовал Чедвик. Его доставили в лабораторию в виде одного-единственного длинного стержня и, наконец, – в феврале 1941 года – все составные части будущей бомбы оказались на месте. Можно было приступить к эксперименту.

По приказу Допеля и Гейзенберга стержень надлежало ввести в сферический сосуд, после чего в уран ударят первые свободные нейтроны. Несколько ядер урана взорвутся, осколки их начнут разлетаться со скоростью, намного превышающей ту, которая ожидалась, пока Майтнер не объяснила, как работает формула E=mc ². Из этих быстрых осколков вылетят добавочные нейтроны. Через первые слои урана они пройдут, почти не создав никакого эффекта, однако, оказавшись в тяжелой воде, начнут рикошетить и выйдут из нее замедленными и рассеянными настолько широко, что с уже большей вероятностью будут попадать в ядра урана, особенности в наиболее хрупкие, заставляя их вибрировать и в свой черед взрываться.