Чтение онлайн

С открытием в 1890-х годах радиоактивности — самопроизвольного распада ядер некоторых элементов путем испускания частиц — ученые начали рассуждать о мощных силах, запертых в атоме. Они задавались вопросом, может ли человек каким-то образом ускорить график ядерного распада, заставив атом выплеснуть мощными взрывами ту энергию, которую скупой природе потребовались миллионы лет, чтобы высвободить в виде бесконечно малых эманаций. Количество задействованной энергии было явно огромным. Один физик, применив знаменитое уравнение Альберта Эйнштейна, определяющее эквивалентность массы и энергии (Е = mc 2), подсчитал, что превращение атомов водорода в одном стакане воды в гелий «высвободит достаточно энергии, чтобы на полной скорости перевезти „Куин Мэри“ через Атлантику и обратно». [1050] Когда открылся двадцатый век, стремление понять природу атома и воспользоваться атомной электростанцией природы стало одним из самых лихорадочных в истории науки. Возможность военного применения потрясающей силы атома преследовала его с самого начала. Уже в 1904 году британский физик Фредерик Содди предупреждал, что «человек, положивший руку на рычаг, с помощью которого скупость природы так ревностно регулирует выход этого запаса энергии, станет обладателем оружия, с помощью которого он сможет по своему желанию уничтожить Землю». [1051]

Когда в 1932 году Джеймс Чедвик открыл нейтрон, у ученых началась лихорадка знаний. Прорывы в понимании происходили все быстрее, предвещая золотой век для физики. Нейтроны обладали массой, но не имели электрического заряда. Поэтому они могли проходить через электрический барьер ядра и исследовать поразительно сильные силы, которые каким-то образом связывают его частицы вместе. Нейтронная бомбардировка может заставить ядро выдать свои секреты и, возможно, часть своей силы.

Размышляя о нейтронах в ожидании лондонского светофора в конце 1933 года, странствующий физик Лео Сцилард пришёл к ключевому выводу. По мнению Сциларда, проникновение нейтрона может настолько возмутить атомное ядро, что высвободится больше энергии, чем даст сам нейтрон. «Когда свет сменился на зелёный и я переходил улицу, — вспоминал он, — мне вдруг пришло в голову, что если бы мы могли найти элемент, который расщепляется нейтронами и который при поглощении одного нейтрона испускал бы два нейтрона, то такой элемент, будучи собранным в достаточно большую массу, мог бы поддерживать цепную ядерную реакцию… Если [масса] будет больше критического значения, — заключил он, — я смогу произвести взрыв». [1052]

Сцилард был интенсивным, эксцентричным венгром, изучавшим физику у Эйнштейна в 1920-х годах и начавшим академическую карьеру в Берлинском университете. Он также был евреем, поэтому в 1933 году он оказался в Лондоне, а не в Берлине. Когда 7 апреля 1933 года нацисты обнародовали свой первый антиеврейский указ, принуждавший к отставке всех «неарийских» государственных служащих, Сцилард и сотни других еврейских университетских профессоров потеряли работу, включая четверть всех физиков в Германии, одиннадцать из которых уже были или станут лауреатами Нобелевской премии. Как и Сцилард, многие эмигрировали. Сам Эйнштейн, которого долго преследовали за то, что он был одновременно евреем и пацифистом, уже уехал в новый Институт перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси (который показался ему «причудливой и церемониальной деревней тщедушных полубогов на ходулях»). Туда же отправились коллега Эйнштейна по физике и будущий лауреат Нобелевской премии Юджин Вигнер и выдающийся математик Джон фон Нейман. [1053] При содействии философа Колумбийского университета Джона Дьюи десятки других ученых покинули свои немецкие университеты и отправились в Америку. Среди них были Ганс Бете, переехавший из Тюбингена в Корнелл, и Эдвард Теллер, уехавший из Геттингена в Университет Джорджа Вашингтона, которым суждено было стать лауреатами Нобелевской премии. Сам Сцилард в конце концов перебрался в Америку из Англии. Ученые-беженцы прибывали и из Италии, после того как в июле 1938 года Бенито Муссолини заявил, что «евреи не принадлежат к итальянской расе», и в Риме началась собственная антисемитская кампания. Будущий нобелевский лауреат Эмилио Сегре уехал из Палермо в Калифорнийский университет в Беркли. Слушая радио в Риме, Энрико Ферми услышал объявление о присуждении ему Нобелевской премии в том же выпуске новостей 10 ноября 1938 года, в котором сообщалось об ужасах «Хрустальной ночи», погрома, охватившего Германию накануне вечером. Ферми использовал деньги от Нобелевской премии, чтобы эмигрировать в Нью-Йорк, избежав итальянских финансовых ограничений для эмигрантов и укрыв свою жену-еврейку от лап Муссолини. Тридцать еврейских ученых и других исследователей приехали в Америку из Европы в 1933 году, тридцать два — в 1934-м, и почти сто физиков — в течение десятилетия. Они приехали не для того, чтобы воевать, а в поисках убежища. Они приехали по тем же причинам, которые побудили многих их предшественников-иммигрантов пересечь Атлантику. «Америка, — писал Сегре, — выглядела как земля будущего, отделенная океаном от несчастий, глупостей и преступлений Европы», — эти настроения в 1930-е годы широко разделяли американцы-изоляционисты. [1054] Но к тому времени, когда европейская война разразилась и охватила Америку, расистская политика Гитлера и Муссолини наделила Соединенные Штаты бесценным интеллектуальным потенциалом.

Пока другие немцы били стекла в еврейских магазинах и синагогах, двое немецких ученых, Отто Хан и Фриц Штрассман, пытались расщепить атомы в берлинском Химическом институте кайзера Вильгельма. Через месяц после Хрустальной ночи им это удалось: они расщепили уран на два других элемента и выделили удивительную энергию в двести миллионов электрон-вольт. В первую неделю года, который принесёт войну, они опубликовали свои результаты в журнале Die Naturwissenschaften. В научном лексиконе появилось новое слово: деление. Новость об эксперименте Хана-Штрассмана пронеслась по международному физическому сообществу как молния. В течение года ученые из нескольких стран опубликовали более ста работ по делению. Базовое понимание того, что потребуется для создания атомного оружия, быстро и широко распространилось. В своём кабинете с видом на залив Сан-Франциско в Калифорнийском университете в Беркли физик Роберт Оппенгеймер уже через неделю после получения информации о результатах работы Хана-Штрассмана набрасывал на доске грубую схему бомбы. В Германии молодой физик в апреле описал военному министерству «новейшее развитие в ядерной физике, которое… вероятно, позволит создать взрывчатку на много порядков мощнее обычной… Та страна, которая первой воспользуется ею, получит непревзойденное преимущество перед остальными». На секретной конференции в Берлине 29 апреля 1939 года было решено продолжить исследования возможного ядерного оружия. Военное министерство взяло под контроль Институт кайзера Вильгельма. Немецкие агенты поспешили на завод синтетического аммиака в Верморке (Норвегия), чтобы купить его крошечные, но ценные запасы оксида дейтерия («тяжелой воды»), побочного продукта производства аммиака и одного из немногих известных замедлителей нейтронов, которые могли бы сделать возможной цепную реакцию. Весь экспорт урана из шахт Иоахимсталя в контролируемой нацистами Чехословакии, одного из немногих в мире источников нового драгоценного металла, был запрещен. Правительства других стран тоже зашевелились. Летом 1940 года в Великобритании начались исследования в области ядерного оружия. ВВС японской императорской армии санкционировали проект создания атомной бомбы в апреле 1941 года. Годом позже Сталин запустил российскую исследовательскую программу. [1055]

Как ни странно, именно беженцы предупредили американское правительство об угрозе ядерного оружия. Первым попытался сделать это Ферми. 17 марта 1939 года он отправился в Министерство военно-морского флота, чтобы проинформировать офицеров из армейского Бюро вооружений и Военно-морской исследовательской лаборатории о последних достижениях в области атомной физики. С собой у него было рекомендательное письмо от коллеги из Колумбийского университета, который отметил «возможность использования урана в качестве взрывчатки… Моё собственное мнение, — добавил коллега, — что вероятность этого невелика». Принятый с таким скептицизмом, Ферми натолкнулся на стену невежества и сомнений в здании ВМФ. «За дверью какой-то ботан», — услышал Ферми слова секретарши, объявившей о нём, грубо предвещая озадаченное безразличие офицеров, к которым он обратился. Через несколько месяцев ученые-беженцы повторили попытку. Сцилард, Вигнер и Теллер — так называемый Венгерский заговор — посетили Эйнштейна в его доме отдыха на Лонг-Айленде летом 1939 года. Вместе они составили письмо на подпись Эйнштейну. Александр Сакс, экономист, имевший доступ в Белый дом, согласился передать послание Эйнштейна Франклину Рузвельту.

11 октября Сакс наконец-то добился встречи с президентом. Напомнив Рузвельту, что Наполеон упустил шанс использовать величайшее технологическое чудо своего времени, когда по глупости отверг предложение молодого Роберта Фултона построить пароходный флот, Сакс передал письмо Эйнштейна и принялся объяснять военные возможности ядерной энергии. Эйнштейн завершил своё обращение к президенту предупреждением о том, что Рейх прекратил продажу урана из чешских шахт — верный признак того, что немцы уже работают над созданием ядерного оружия. Президент быстро уловил суть. «Алекс, — сказал он, — вы хотите, чтобы нацисты не взорвали нас». Президент вызвал помощника. «Это требует действий», — сказал он. Так родился Консультативный комитет по урану, который впервые собрался в Бюро стандартов 21 октября, чтобы изучить американскую программу создания ядерного оружия. Комитет продолжал периодически собираться в течение более чем двух лет, но научная новизна ядерной физики и сложные инженерные задачи, связанные с изготовлением бомбы, не позволяли выработать твёрдые рекомендации. [1056]

Научные принципы, указывающие на конечную перспективность ядерного оружия, были достаточно ясны. Гораздо менее ясной была техническая возможность создания оружия, способного своевременно принести пользу. Три вопроса затмевали все остальные. Как собрать достаточное количество радиоактивного материала? Какое количество такого материала может составить критическую массу, способную поддержать цепную реакцию? И как собрать материал достаточно быстро, чтобы он взорвался, а не просто сгорел, как куча пороха?

В результате почти маниакального увлечения ядерными исследованиями в 1939 году было установлено, что энергия, высвобожденная Ганом и Штрассманом, была получена из относительно редкого изотопа U235, который встречается в природном уране, U238, в соотношении одна часть к 140. Плутоний, искусственный радиоактивный элемент, впервые созданный из урана в экспериментах в Беркли в 1940 году, вскоре стал вторым возможным источником энергии. Но выделение достаточного количества U235 или изготовление достаточного количества плутония для создания оружия показалось многим ученым практически невозможным. «Чтобы сделать бомбу, потребовались бы все усилия страны», — говорил выдающийся датский физик Нильс Бор. «Этого никогда не удастся сделать, если только не превратить Соединенные Штаты в одну огромную фабрику». [1057] Более того, ранние оценки критической массы, необходимой для поддержания цепной ядерной реакции, достигали многих тонн — слишком большой и громоздкий радиоактивный комок для практического оружия доставки, за исключением возможного, но крайне неправдоподобного устройства, которое можно было бы пронести во вражеский порт на борту корабля.

Урановый комитет Рузвельта разделял эти сомнения. Расходы на разделение изотопов и неуверенность в том, что управляемая цепная реакция вообще возможна, казались непреодолимыми препятствиями. Оценивая эти трудности, комитет легко пришёл к мысли, что был гораздо больше заинтересован в том, чтобы доказать, что никто, в частности немцы, не сможет создать бомбу, чем в том, чтобы обязать Соединенные Штаты принять участие в программе по созданию бомбы. «Этот урановый бизнес — сплошная головная боль!» — писал Ванневар Буш, директор Управления научных исследований и разработок, в середине 1941 года. Буш, инженер, получивший образование в Гарварде и Массачусетском технологическом институте, пользовался репутацией новатора. Он был пионером в зарождающейся области электронных вычислений и помог создать стотонную аналоговую вычислительную машину, способную решать дифференциальные уравнения с восемнадцатью переменными. В 1939 году, когда немецкие ученые достигли расщепления ядерного топлива, Буш, возглавлявший в то время вашингтонский Институт Карнеги, добился создания Национального совета оборонных исследований (NDRC), в который вошли ученые, готовые использовать свой опыт в военных целях. В мае 1941 года администрация Рузвельта включила NDRC в состав вновь созданного Управления научных исследований и разработок (OSRD), главой которого назначила Буша. Под его руководством правительство начало выводить исследования в области вооружений из государственных арсеналов в корпорации и, что особенно важно, в университеты. OSRD создал прочные отношения между финансируемыми правительством научными исследованиями и американским высшим образованием, которые были институционализированы после войны с созданием Национального научного фонда в 1950 году.

Однако на данный момент даже такой склонный к инновациям человек, как Буш, по-прежнему скептически оценивал перспективы создания ядерного оружия.

«Даже если физики получат все, что ожидают, — писал он, — я считаю, что предстоит очень долгий период инженерной работы самого сложного характера, прежде чем из этого получится что-то практическое, если только не будет задействована взрывчатка, в чём я очень сомневаюсь». [1058] Затем, летом 1941 года, британские ученые представили достоверные оценки того, что всего несколько килограммов U235 может быть достаточно для производства оружия с высокой взрывной силой, — ключевой вывод, который начал вводить перспективу оружия доставки в круг возможных. Этот так называемый доклад Комитета Мод сделал Буша верующим. Факт американской воинственности сделал из Рузвельта азартного игрока. Вооруженный выводами Комитета Мода, Буш рекомендовал Белому дому полномасштабные американские усилия. Это будет серьёзное и дорогостоящее мероприятие, предупредил Буш. Стремясь убедить президента в масштабах необходимых усилий, Буш заявил, что «для выделения U235 потребуется огромный промышленный завод стоимостью во много раз больше, чем крупный нефтеперерабатывающий завод» — оценка, которая оказалась на порядки скромнее. 19 января 1942 года Рузвельт написал лаконичный ответ: «O.K. — возвращено. Думаю, вам лучше держать это в собственном сейфе». [1059]

Простое «ОК» Рузвельта оказалось гальваническим. В Вашингтоне президент создал Группу высшей политики для надзора за программой создания бомбы. В неё вошли вице-президент Уоллес, военный министр Стимсон, начальник штаба армии Маршалл, Буш и Джеймс Брайант Конант, президент Гарварда и, на время, глава Национального совета по оборонным исследованиям. В Чикаго, куда Ферми переехал после того, как зарыл часть денег в угольном ящике своего дома в Нью-Джерси в качестве меры предосторожности против перспективы конфискации его имущества как «вражеского иностранца», итальянский ученый начал собирать «кучу» радиоактивных материалов. В декабре 1942 года она «стала критической» — в ней началась устойчивая цепная реакция, — что стало решающим прорывом, подтвердившим реальность того, что до этого было лишь теоретической перспективой. Ферми отпраздновал это событие, выпив накрытый соломой фиаско «Кьянти». В Беркли Роберт Оппенгеймер собрал группу физиков для работы над созданием бомбы. По соображениям безопасности они и другие вскоре переехали на отдалённую гору Лос-Аламос в пустыне Нью-Мексико.