Ричард Роудс, «Создание атомной бомбы» - part I
Предвкушая оскаропад «Оппенгеймера», в книжном клубе затеяли читать «Бомбу» параллельно со стандартным расписанием. Книга толстая, её и так-то за месяц не все осилят, тем более одновременно с другой книгой. Предложили растянуть чтение на 3 месяца: февраль, март и апрель. Я в этот график не вписался - мне почему-то именно эту книгу хотелось читать в бумаге (она тяжёлая как кирпич, но в ней реально хочется возвращаться глазами к предыдущим страницам, чтобы уверенно понимать написанное), и пока нашёл (Ира, спасибо!) - была уже середина марта. Поэтому читал «в одиночестве», без обсуждения. Но идея разбить на три поста (по количеству частей книги) понравилась.
Первая часть в основном про осознание концепта и возможности цепной реакции. О том, как развивалась ядерная физика конца XIX - начала XX века. Немного лишние, как мне кажется, зарисовки характеров (ну вот лично мне всё равно, был Энрико Ферми болтливым или замкнутым), немного не хватает технических описаний экспериментов - ну так это и не учебник по физике, это популяризация. Читается, кстати, отлично - как выразились в чатике её обсуждения: door stopper page turner. Всем рекомендую!
1. В книге описывают несколько моделей атома: сначала модель пудинга (атом занимает большое положительно заряженное пространство, в которое вкраплены изюминки отрицательно заряженных электронов), а потом модель планетарная (в центре атома маленькое по сравнению с его общим размером положительно заряженное ядро, вокруг которого как планеты крутятся отрицательно заряженные электроны). Мне из институтского курса физики казалось, что вторую модель придумал Резерфорд, когда обнаружил, что альфа-частицы иногда на просто отклоняются, пролетая через металлическую фольгу, а прямо таки отражаются от неё. Он посмотрел вероятность отражения и интерпретировал её как соотношение площади ядра (от которого идёт отражения) к площади атома. А в книге пишут о том, что эта модель появилась ещё до экспериментов Резерфорда, это модель Нагаоки, которую тот придумал, читая работы о структуре колец Сатурна. Забавно, уже почти 100 лет как физики опровергли модель «электроны летают вокруг ядра - как планеты вокруг Солнца», а у нас в головах она всё ещё сидит. Интересно, как эту тему сейчас в школьных учебниках излагают?
2. Я помнил, что гелий не задерживается в земной атмосфере, но не задумывался, откуда он тогда на Земле вообще взялся? Действительно, открыли его вне Земли (по спектру на Солнце, откуда и его название), а на Земле он оказался именно как результат радиоактивного распада - те самые альфа-частицы.
3. Интересно, конечно, осознавать, насколько сложно было учёным того времени понимать происходившее в их экспериментах. Буквально в потёмках шарились. Это нам сейчас просто, мы с детства знаем и про структуру материи, да и про большую часть этих экспериментов. По этому поводу наткнулся на отличный разбор ленинской фразы о том, что электрон так же неисчерпаем, как атом. Автор статьи, к сожалению, свалил всё на «тупых правых» - я с ним полностью согласен про глупость людей, которые ржут, даже не пытаясь разобраться (сам в школе над этой фразой угорал), но глупость, как мне кажется, слабо коррелирует с политическими взглядами.
4. Не совсем понятная мне история с экспериментами Ферми по облучению ядер медленными нейтронами. В двух словах: нейтронами бомбардировать ядра существенно выгоднее, потому что их не отталкивает электрическое поле. Долгое время считали, что чем быстрее нейтрон летит, тем больше шансов, что он разобьёт ядро (интуитивно это понятно). Но в какой-то момент Ферми заметил, что медленно летящий нейтрон проводит больше времени в непосредственной близости от ядра, и это даёт большую вероятность взаимодействия с ним. Как он это заметил? У них в лаборатории было два стола: мраморный и деревянный. И на деревянном эффект облучения нейтронами был существенно выше. Ферми поставил перед мишенью слой парафина - эффект стал ещё сильнее. Ферми сделал вывод, что нейтроны тормозятся вследствие столкновений с водородом - того много в парафине, в дереве, и совсем нет в мраморе. По этому поводу все поржали: эффект можно было открыть только в богатой мрамором Италии, в бедной Америке все столы деревянные. История красивая, я одного только не могу понять: как получилось, что лучи нейтронов проходили через стол? У него источник был на столе, а мишень под столом, что ли?
5. Дальше учёные пришли к метафоре «жидкого ядра». Они пытались понять, как энергии одного нейтрона хватает на то, чтобы разорвать его на кусочки. Если считать энергию отрыва каждого нейтрона или протона, то нужно существенно больше энергии. А если представить ядро в виде капли, в которую попадает нейтрон, то можно представить, что при каких-то параметрах эта капля начинает вибрировать, и - почему бы и нет - разрывается на две меньшие капли. В этот момент учёные (Фриш) попытались оценить какие-то параметры, как если бы ядро действительно было жидкостью, и на него действовали бы силы поверхностного натяжения. Потом сравнили это поверхностное натяжение с электрической силой расталкивания протонов. И получилось равновесие примерно при 100 протонах. Что прекрасно совпадает с наблюдениями - на Земле не встречаются элементы тяжелее урана, у которого 92 протона. И заодно объясняет, почему именно тяжёлые элементы проще разбиваются - у них и так равновесие на грани. Обожаю такие истории, когда ты на коленке можешь оценить какие-то фундаментальные вещи.
6. Вторая тема этой же части - осознание концепта массового убийства мирного населения. Очевидно рассказали про первую мировую, про газовые атаки, про бомбардировки городов. Меня удивило, что ещё до Ипра химическое оружие уже использовали. Более того, первыми, кажется, его использовали французы. С другой стороны, судя по тому, что ещё в 1899 году была принята Гаагская декларация о недопустимости использования во время войны удушающих газов, прецеденты могли быть и до того.
Той же эпохой датируются рассуждения о том, что может быть допустимо убить какое-то количество мирного населения, чтобы быстрее прекратить войну, сохранив тем самым больше мирных жизней. Это говорил как минимум Габер - он сначала разрабатывал газ для Ипра, ну а потом и до Циклона-Б дошёл. Это его же (также чрезмерно популярная сейчас) цитата о том, что «в мирное время учёный принадлежит миру, но во время войны он принадлежит своей стране».
По этому поводу говорили с Анютой. О том, что сложно формально провести границу на «до» и «после». Да, в чистом виде идея, что можно бомбить города в тылу, чтобы деморализовать противника на фронте, появилась во время Первой мировой войны. Но насколько это просто развитие технологии, позволившей это делать, а не развитие морали, допускающей такие действия? Вот раньше была осада города - мирные жители точно так же умирали от голода, как и защитники. Не говоря уже о том, что разница между мирным жителем и защитником города была достаточно условной - профессиональная армия, а вместе с ней отличие армии от ополчения и от мирного населения - появилась позже. Ну или так: уничтожение военных заводов в тылу противника - чем оно принципиально отличается от сжигания полей с урожаем во время наполеоновских войн, или бомбёжки городов Украины сейчас? Но в книге автор, кажется, проталкивает мысль современности идеи допустимости убийства мирного населения во имя военных целей. Логично, у него в конце книги должна взорваться бомба над Хиросимой.
7. Основное действие книги происходит между двух войн, причём по большей части в Германии. Поэтому аналогии с современной Россией, конечно же, ожидаемы и очевидны. Автор цитирует переписку Сциларда с Полани: Полани пишет «цивилизованные немцы не допустят, чтобы произошло что-то действительно ужасное» (это примерно 1932 год), а Сциллард в ответ отмечает «насколько сами немцы охвачены пассивностью и цинизмом - которые были одним из самых отвратительных последствий поражения в крупной войне». Для меня вот эти вот «пассивность и цинизм» - сильный триггер. Многие годы разговоров, во время которых оставшиеся в России друзья просто олицетворяли слияние пассивности («от нас ничего не зависит», «а что ты хочешь, чтобы я сделал?») и цинизма («ты ничего не понимаешь, а мы здесь живём», «наивный мальчик из страны розовых пони»). Ну и последствия этих «пассивности и цинизма» пока что следуют историческим аналогиям - Россия уже воюет, но всем всё ещё пофиг. А что ты хочешь, чтобы я сделал? Ты ничего не понимаешь, а мы здесь живём.
8. Другая историческая тема - бегство из Германии. В основном евреев - их тупо всех уволили в один день (примерно как сейчас в России с иноагентами). Очень тяжёлая для чтения тема. Люди сидят и думают «кому я там нужен?» - но при этом понимают, что тут они если кому и нужны, то только в качестве расходного материала. Сделавшие себе имя учёные уезжают на совершенно левые позиции, лишь бы уехать. Уже уехавшие создают какие-то фонды помощи, пытаются сами нанимать вновь приезжающих. Все при этом осознают, что крутым учёным уехать более-менее просто - а как быть молодым? Я от себя добавил бы: а как тому, кто вообще не учёный? Понятно, что спустя годы мы понимаем, что даже без имени, даже без перспективы - тогда было выгоднее уехать из Германии хоть тушкой хоть чучелом. Но как же это было тяжело.
Особенно прекрасна история Лизы Мейтнер, уже сбежавшей из Германии в Швецию, но изо всех сил старавшейся переехать ещё подальше, для чего ей нужны были научные работы и публикации. И в какой-то момент она делает эксперимент, который перечёркивает несколько лет ей работы (это они с Фришем поняли, что уран действительно раскалывается на большие куски, а не от него откалываются частицы одна за одной). Сложно представить себе, что у неё в этот момент творилось в душе.
Туда же история Джеймса Франка - он тоже еврей, но поскольку он воевал во время Первой мировой войны, по закону его не увольняли (какие гуманные были законы в фашистской Германии). Тем не менее, он уволился сам, заявив о своём протесте против дискриминационного закона в прессе. Не то, чтобы это сильно помогло изменить общественное мнение, но хотя бы с собственной совестью ему потом не надо было разбираться. Франк рассказывал, что убедил его Бор, буквально одной фразой о том, что «человек несёт ответственность за политические решения своего общества».
Бор вообще, кажется, хорошо формулировал. В книге приводят его фразу о том, что физика - это не набор истин, это способ задавать вопросы природе. И чуть дальше о том, что физика отвечает не на вопрос «как устроена природа?», а на вопрос «что мы можем сказать о том, как устроена природа?» - прекрасное введение для моего рассказа детям о том, что такое математическое моделирование :-) При этом говорят, что у Бора была крайне сбивчивая и несвязная манера выражаться - когда ему говорили об этом, он отвечал, что старается говорить не более ясно, чем думает. Замечательный человек!
9. Классная история Резерфорда, точнее описание его герба. Во-первых, щит герба разделён на поля не прямыми, как это обычно происходит в геральдике, а кривыми, призванными напоминать графики экспоненты, потому что при радиоактивном распаде экспоненциальный закон. Щит держат Гермес Трисмегист (в прошлой жизни - египетский бог Тот, изобретатель письменности) и воин маори (Резерфорд из Новой Зеландии, к ней же отсылает птица киви).
10. Благодаря нашему клубу я за последний год читал много книг о биологии. Одна из постоянно возвращающихся тем - что такое разум, что такое сознание, чем живое отличается от неживого? У меня достаточно примитивный механистический взгляд на все эти вопросы (отличий нет, жизнь - механизм, разум - иллюзия), но он не совсем идиотский, поэтому я всякий раз с удовольствием отмечаю аргументы в его пользу. Здесь сначала процитировали работы Геккеля (он уже был в других книгах клуба), а потом неожиданно и Нильса Бора. У того, оказывается, был любимый пример, как слепой человек берёт палку и начинает с её помощью «ощупывать» окружающие предметы. И как эта - очевидно неживая - палка практически становится продолжением его - очевидно живого - тела. Как будто на её кончике появляются новые чувствительные рецепторы.
Близко к этой теме: слушал недавно 6-й сезон Mécaniques du vivant, там рассказывали о понятии расширенного фенотипа. Там в частности приводили пример расширения тела пауков через строимую ими паутину, ну и вообще лёгкость расширения живого организма на то, что он построили или просто использует для жизни (если паутина - это расширение органов чувств паука, то почему Википедия - это не расширение памяти человека).
11. Прекрасный эпизод из биографии Джеймса Чедвика: он приехал поступать в Манчестерский университет, на математику. Пришёл сдавать экзамены, но по ошибке встал не туда. Когда до него дошла очередь, он очень быстро понял, что его экзаменуют не по математике, а по физике, но постеснялся сказать об этом экзаменатору. Потом подумал, что, в принципе, препод славный, можно и у него поучиться. Так он поступил на физику.
Я поржал в частности потому, что это напомнило мне мою историю, когда я из-за Витеньки тоже попал на физику вместо математики.