11809-1 (707283), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Взаимодействие нейтронов с ядрами урана изучали в те же годы Энрико Ферми в Италии, И.В.Курчатов, Ю.Б.Харитон и Я.Б.Зельдович в Ленинграде.
Деление урана стало предметом самых горячих обсуждений на конференции. В день ее закрытия, 28 января 1939 г., участники могли своими глазами наблюдать реакцию распада урана. Эту демонстрацию Тьюв устроил в лаборатори Института Карнеги, которую он называл Обсерваторией ядерной физики.
Начиналась новая полоса истории науки, и как позднее стало ясно, новая эпоха человеческой истории.
7. Война, Эйнштейн и бомба
Как говорится в знаменитом "Отчете Смита" о научных и технологических работах по созданию американской атомной бомбы (опубликованном сначала отдельным изданием, а позже в виде более подробной статьи в журнале "Review of Modern Physics", Nо. 4 за 1945 год - практически сразу после Хиросимы !) американские физики проявили поначалу некоторую нерешительность; им была непривычна идея использования их науки в военных целях. Гораздо активнее повели себя "приезжие", особенно Лео Сцилард, Евгений Вигнер, Ферми и Теллер; они предприняли первые попытки получить правительственные ассигнования на исследования по военному использованию ядерной физики и предложили ограничить открытые публикации в США по ядерной тематике.
Гамов оставался в стороне от этой активности и лишь он один из всех крупных физиков-ядерщиков, находившихся тогда в США, не участвовал ни в организационных мероприятиях, ни в дальнейшей программе, которая вскоре приобрела большой размах и получила название "Район Манхеттен". Это было самое грандиозное научно-техническое мероприятие, которое до того знала история. Похоже, сначала приятели Гамова, а затем и начальство, сочли его недостаточно серьезным, слишком легкомысленным для дел государственной важности. У него была репутация человека веселого, разговорчивого, общительного, любителя дружеских застолий. Одна из его любимых тогдашних застольных историй - про то, как он служил полковником в полевой артиллерии Красной Армии...
Известно, что Эйнштейн тоже не участвовал в работах по Манхеттенскому проекту. Его, Джона фон Неймана и Гамова привлек с началом войны к оборонным исследовательским работам Военно-морской флот США. Тематика их работ была связана с физикой и технологией взрывчатых веществ - "обычных", не ядерных. Эйнштейн не мог регулярно приезжать в Вашингтон по этим делам, и потому начальство решило, что кто-то должен ездить к нему за консультациями в Принстон. На эту роль назначили Гамова, так что раз в две недели по пятницам он отправлялся утренним поездом в Принстон, имея при себе чемоданчик с секретными проектами ВМФ. Эйнштейн, одетый в один из своих знаменитых вязаных свитеров, встречал его в своем домашнем кабинете и они прорабатывали эти проекты подряд, один за другим до обеда.
Закончив дела, Эйнштейн и Гамов обсуждали за обедом или на прогулке в парке гораздо более интересные для них астрофизические и космологические вопросы. Однажды на одной из таких прогулок Эйнштейн сказал Гамову, что считает идею космологической постоянной своим самым досадным промахом в науке. Они оба и не могли вообразить себе, что эта тема станет самой горячей в космологии на рубеже 21-го века. Как мы теперь знаем, за космологической постоянной скрывается вакуум; это объяснил в 1965 г. Э.Б. Глинер. Космологические наблюдения последних лет показали, что вакуум реально существует в природе. Более того, на его долю приходится подавляющая часть всей энергии Вселенной - 70-72%.
В 1948 году, "после Хиросимы", как считал нужным всякий раз подчеркивать Гамов, ему было разрешено включиться в работы по проекту водородной бомбы. Гамов приехал в Лос-Аламос, а потом стал бывать там наездами из Вашингтона иногда на несколько дней, а иногда на недели и месяцы.
Когда Гамов появился в Лос-Аламосе, Теллер был уже одним из главных действующих лиц проекта. В 1949-1952 годах он занимал должность заместителя директора Лос-Аламоской лаборатории. Теллер справедливо называл Гамова "ученым, начавшим в Соединенных Штатах теоретические работы, которые впоследствии привели к самому большому взрывному явлению, когда-либо осуществленному человеком". О термоядерных реакциях, называя их "гамовскими играми", Теллер говорил как о предмете особых научных достижений и заслуг Гамова. Но "чемпионом гамовских игр" он считал Ганса Бете.
Много лет спустя Теллер говорил: "Да, Гамов обладал исключительно живым воображением. Это был приятнейший малый, и к тому же он был единственным из моих друзей, кто считал меня математиком... Пожалуй, как это ни печально, я должен сказать, что девяносто процентов гамовских теорий были неверны, и не стоило большого труда убедиться, что дело обстоит именно так. Но он не спорил. Он был не из тех, кто носится со своими идеями и молится на свои изобретения. Он всегда была наготове новая идея, а при неудаче он легко мог обратить все это в шутку. С ним было легко и приятно работать".
(Мы приводим эту цитату по уже упоминавшейся книге "Эдвард Теллер. Гигант золотого века физики", где собрано немало высказываний Теллера в форме прямой речи.)
Мы ничего не знаем о "десяти процентах" гамовских идей, которые были использованы для водородной бомбы. Однажды его спросили, какие свои работы он считает самыми важными, и он сказал: "Не знаю... Потенциальный барьер и затем расширяющаяся Вселенная и термоядерные реакции, объяснение источников энергии Солнца, формулы, использованные для расчетов водородной бомбы..."
Гамов шутил, что его главный вклад в американскую водородную бомбу состоит в том, что он перетащил в Америку Теллера.
Лет десять назад мы неожиданно услышали, что Гамов внес вклад также и в создание ... советского ядерного оружия. В 1994 г. в США и Франции вышла книга под названием "Специальные задания". Ее автор - бывший генерал НКВД П.А.Судоплатов был, по его словам, в 40-е годы начальником подразделения, которое занималось ядерным шпионажем в США. В книге (отрывки из нее были впервые напечатаны в американском журнале "Тайм" 25 апреля 1994 года) упоминается и имя нашего героя. Судоплатов называет физиков, которых он сумел использовать в своих целях. Список выглядит так: Бор, Ферми, Сцилард, Оппенгеймер, Гамов. Неплохая компания.
Как заметил в своем отклике на эту новость журнал "Nature", (28 апреля 1994 г.) "отставной русский шпион бросает сенсационные обвинения против целого поколения физиков-ядерщиков, которые ушли из жизни и уже не могут сами себя защитить". Из первых лиц Лос-Аламоса в книге генерала не были упомянуты только Теллер и Бете, тогда здравствовавшие.
Вот что говорится у генерала о Гамове. "Был там один весьма уважаемый ученый, для охоты за которым мы использовали как угрозы личного характера, так и его собственные антифашистские настроения. [...] В обмен на безопасность и материальную поддержку для его родственников Гамов предоставил имена ученых с левыми взглядами, которых можно было бы использовать для добывания секретной информации".
Мать Гамова умерла еще в 1913 году, отец - в 1938 году; братьев и сестер у него не было. Генерал не сообщает, когда он сумел, якобы, склонить Гамова к сотрудничеству. До 1948 года Гамов не был допущен к атомным секретам; но уже осенью 1945 года, когда был опубликован Отчет Смита, имена участников Манхеттенского проекта были рассекречены. Для удобства читателя в Отчете имеется именной указатель; в нем Гамов не значится. Не значится он и в списке "атомных" разведчиков, получивших в 1996 г. звание Героя России; нет в последнем списке и Судоплатова.
Что же касается западных ученых с левыми взглядами, то их и не надо было особенно искать; среди физиков куда труднее было тогда найти человека правых взглядов; до поры до времени Ферми, например, отличался от всех вокруг тем, что искренне верил Муссолини.
8. Горячая Вселенная или Большой Взрыв
Гамов никогда не забывал космологию, науку своей ленинградской юности. Он вплотную взялся за нее в 1946 году, за два года до Лос-Аламоса, и посвятил этому больше десяти лет. Целью было "скрестить космологическую науку с ядерной физикой" (по его собственному выражению). Один "мичуринский" эксперимент такого рода он уже успешно осуществил ранее: привил ядерную физику на древо астрономии - это работы по ядерным источникам энергии звезд. Тогда он шел по стопам Эддингтона, а зрелый плод всей деятельности достался Бете.
В космологии же у него не было "ядерных" предшественников; он начал первым и все довел до конца. А в награду за смелую и изящную идею получил самое лучшее, что только мог ожидать, - известие об открытии предсказанного им реликтового излучения.
Основа теории Гамова - картина расширяющейся Вселенной, построенная его учителем Фридманом. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошел одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной - Солнце, звезды, галактики и планеты, в том числе Земля и все что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим.
Удивительно, но факт: сам Гамов считал, что идея горячего начала мира принадлежит не ему, а Фридману. Не трудно, однако, убедиться, что в обеих космологических работах Фридмана нет ни слова о температуре ранней Вселенной. Скорее всего, в окружении Фридмана идея высокой температуры в самом начале космологического расширения при высокой плотности вещества считалась естественной и даже тривиальной. В конце концов, не даром же "при расширении тела охлаждаются, а при сжатии нагреваются", как сказано в нашем любимом школьном учебнике физики.
Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы все химические элементы, из которых и состоит теперь все на свете.
Расчеты ядерных превращений в условиях расширяющейся космической среды требовали немалых усилий, и Гамов привлек к ним своих аспирантов Ральфа Альфера и Роберта Хермана - талантливых молодых людей (из семей с российским корнями, между прочим). Первая публикация, подготовленная Гамовым и Альфером, появилась в печати в 1948 году под... тремя именами: Альфер, Бете, Гамов. Это, пожалуй, самая знаменитая шутка в истории физики. В уже готовый текст Гамов вписал имя Бете с пометкой "in absencia" (которая при дальнейшей обработке в редакции почему-то пропала). Так возникла работа, ставшая сразу же знаменитой под названием αβγ-теория.
Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения. Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в "горячую" эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется - только сильно охлажденным - и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого остаточного излучения. У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учетом возможных неопределенностей, неизбежных при весьма ненадежных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 Кельвинов. В 1950 году, в одной научно-популярной статье (Physics Today, No. 8, стр. 76) Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 Кельвина.
Прошло 15 лет, и американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон открыли космический фон излучения и измерили его температуру: она оказалась равной 3 Кельвинам! Это было самое крупное открытие в космологии со времен открытия Эдвином Хабблом в 1929 году общего расширения Вселенной (предсказанного Фридманом в 1922-24 гг.).
Пензиас и Вильсон ничего не знали о теории Гамова. В их первой статье нет ни слова о космологии. Не только они, радио-инженеры по исходной специальности, но и многие физики и астрономы в США далеко не сразу уяснили настоящий смысл открытия. И тем более далеко не все понимали, что открыто именно то, что предсказывали Гамов и его ученики. Среди отечественных специалистов никаких сомнений не было с самого начала; Я.Б. Зельдович, даже еще не дождавшись самой статьи, только зная о ней "по слухам", сразу сказал: Доказано горячее начало Вселенной, а холодная Вселенная (его собственная гипотеза) была ошибкой.
В американском научном сообществе было немало споров, иногда принимавших, как рассказывают, крутой оборот; биться было за что. Гамову оставалось три года жизни, и он успел победить в этих спорах и столкновениях. На Техасском симпозиуме 1967 года в Нью-Йорке все, кажется, стало на свои места, и Гамов принимал поздравления коллег, праздновал успех. Увы, советские участники конференции, которым все давно уже было ясно, победителя не поздравляли и вообще не входили с ним в личный контакт (если не считатать одного из них, имя которого вряд ли заслуживает упоминания здесь). По их впечатлению, Гамов был к концу симпозиума, как говорится, не то чтоб очень пьян, но весел бесконечно.
Через десять лет после его смерти Пензиас и Вилсон получили Нобелевскую премию. Эту премию разделил с ними П.Л. Капица; их работы объединили по признаку низких температур.
С открытием реликтового излучения в космологии начался настоящий расцвет, который (с некоторыми перебоями) продолжается уже почти четыре десятилетия. Интенсивная работа, в которой участвовали фактически чуть ли не все ведущие физики и астрономы, а также и молодые активно работающие теоретики и наблюдатели во всем мире, быстро привела к созданию на основе идей Гамова и новых наблюдательных данных весьма полной и надежной космологической теории, которая называется сейчас теорией горячей Вселенной; на Западе предпочитают другое название - теория Большого Взрыва. Прежде всего, было выяснено, что в космическом котле могли быть созданы не все элементы таблицы Менделеева (как мечталось Гамову), а только самые легкие из них, и больше всего - до 25% по массе - гелия-4. Тяжелые же элементы синтезируются позднее при эволюции звезд и взрывах сверхновых.
Что же касается космического излучения, то у нас его называют реликтовым (по предложению И.С. Шкловского), а на Западе - микроволновым. Оно стало сейчас, в начале 21-го века годы, предметом самого пристального изучения с помощью наземных радиотелескопов и аппаратуры, выносимой в космос. Реликтовое излучение - это удивительное и вместе с тем совершенно естественное космичесое явление - несет в себе сведения о физическом состоянии Вселенной в далеком прошлом, миллиарды и миллиарды лет назад. Его температура измерена сейчас с фантастической для космологии точностью - 2,732 Кельвинов. Для изучения его пространственной (угловой) структуры (установившейся после полумиллиона лет от начала космологического расширения) используются сейчас приборы, которые имеют точность в десятитысячные доли процента. Именно на одном из таких аппаратов, который называется Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), в 2003 г. удалось точнее всего измерить долю эйнштейновско-глинеровского вакуума в полной энергии мира. Еще один удивительный результат, основанный на данных WMAP, - указание на конечный размер Вселенной: она имеет ораниченный объем и ее нынешний радиус составляет несколько миллиардов световых лет! Если этот вывод, сделанный парижским математиком Ж.-П. Люмине и его соавторами в том же 2003 году, подтвердится дальнейшими исследованиями, это будет грандиозное открытие, значение которого ясно каждому.
И это далеко не все, о чем способно рассказать нам реликтовое излучение. На очереди новые космические проекты наблюдений и среди них особенно крупный и дерзкий по замыслу, PLANCK, нацеленный на получение прямых объективных данных о самых первых мгновениях Большого Взрыва (по измерениям поляризации фона).
9. Грамматика жизни
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
