Эпоха и личность. Физики. Очерки и воспоминания

Фейнберг Евгений Львович

Гейзенберг и Вейцзеккер пишут, что испытали облегчение, убедившись в 1941 г. в невозможности создать бомбу в воюющей Германии, и оснований не верить им нет. Они и действительно сразу ограничились лишь работами по достижению самоподдерживающейся реакции. В опубликованных материалах нет ни одного упоминания о том, что в этот период они обдумывали устройство бомбы или вели какие-либо расчеты по ней (то, что бомба должна быть «размером с ананас», все знали уже давно). И Гейзенберг, и Вейцзеккер утверждают, что они в принципе знали теоретически все главное, что требуется для создания атомной бомбы, однако осенью 1941 г. пришли к убеждению: для того чтобы построить реактор и затем получить необходимое для бомбы количество тоже делящегося трансуранового элемента (плутоний) или же выделить из природного урана соответствующее количество ²³⁵U, нужны такие усилия, которые невозможны в воюющей Германии. На самом деле, как видно из рассказанного выше, это некоторое преувеличение. Они знали принципиальные пункты, но не знали и даже не старались точно узнать важнейшие количественные характеристики веществ и важных частных процессов, без чего ничего сделать нельзя [13].

Утверждение

о том, что основные принципы были им известны, вполне обоснованно (если не говорить об ошибке экспериментатора В. Боте, из-за которой графит в качестве замедлителя нейтронов был отвергнут и вся дальнейшая работа пошла по несравненно более трудному пути; мы еще вернемся к этому). Подтверждает его хотя бы неизданная очень полная работа упоминавшегося уже Ф. Г. Хоутерманса, оконченная в августе 1941 г. Она была выполнена в Берлине в частном институте профессора Манфреда фон Арденне, который и прислал мне машинописный экземпляр этой работы. [118] Повторяясь, решаюсь все же напомнить, что это был человек с активным коммунистическим прошлым и с коммунистическими убеждениями, он с 1934 г. работал в Харьковском физико-техническом институте. В годы сталинского террора был арестован, после заключения пакта с Германией его в апреле 1940 г. выдали Гитлеру. В июле 1940 г. Хоутерманса выпустили на свободу без права работать в государственном учреждении. Лауэ, а также Вейцзеккер помогли ему устроиться в институт фон Арденне (любопытный факт, дополнительно свидетельствующий о взаимопомощи, взаимном доверии подлинных ученых, настроенных антинацистски даже в тех условиях: два дворянина, фон Лауэ и (барон) фон Вейцзеккер, проявили максимальную заботу об убежденном коммунисте Хоутермансе).

118

Houtermans F. G. Zur Frage der Auflosung von Kern-Kettenreaction. Mitteilung aus dem Laboratorium Manfred von Ardenne, Berlin-Lichtenfeld (Manuscript, 1941). Я очень благодарен профессору Манфреду фон Арденне за присылку мне этого важного документа. Выполненное за восемь месяцев (январь-август 1941 г.) исследование Хоутерманса демонстрирует полное понимание физики проблемы. Пессимистический вывод о практической невозможности создать бомбу в Германии получен лишь из-за того, что в качестве замедлителя нейтронов в реакторе, производящем плутоний, рассматривалась тяжелая вода, а не углерод (графит), как было в США и СССР (следствие непостижимой ошибки В.Боте).

Работа Хоутерманса представляет собой особенное явление. Чарлз Франк в введении к документам Фарм-Холла (пользуясь случаем, я выражаю благодарность д-ру Хорсту Канту, любезно приславшему мне полный текст этого издания [18]) называет ее превосходной (excellent) [18]. Согласно [11], уже в первый месяц 1941 г. Хоутерманс в конфиденциальной беседе информировал о ней Вейцзеккера, но сказал, что «держит под спудом все, что относится к конструированию атомного оружия». Вейцзеккер и Хоутерманс, тоже догадавшийся о возможной роли плутония в качестве второго вида оружия, наряду с ²³⁵U (важнейший факт! Как известно, на Хиросиму была сброшена одна из таких бомб, на Нагасаки — другая), договорились о нежелательности информировать власть об этих возможностях. Потом они встретились с Гейзенбергом и, согласно Пауэрсу [14], решили скрыть эти результаты от начальства (если это верно, то такое решение действительно можно рассматривать как акт саботажа). Копии работы Хоутерманса были направлены, согласно [11], ряду участников проекта: В. Боте, К. Дибнеру, О. Гану, Ф. Штрассману, Г. Гейгеру и некоторым другим. Это, правда, плохо согласуется с намерением держать все в секрете. [119] Утверждается кроме того, что Хоутерманс направил работу в цензурный совет, где, как он и рассчитывал, она пролежала до конца войны. Здесь что-то еще требует разъяснения, тем более, что в объемистых записях Фарм-Холла при всех длительных обсуждениях физических основ имя Хоутерманса ни разу не упоминается. На это обращают внимание разные авторы. Это странно. Здесь можно предположить три равно малоубедительные причины: дух конкуренции разных групп, желание припрятать работу подальше и желание не выпячивать перед нацистским руководством тесные связи заядлого коммуниста со сверхсекретным делом. Докладывая в 1942 г. на совещании ученых, военных и правительственных чиновников, Гейзенберг, говоря о плутонии, упоминает Вейцзеккера, но не Хоутерманса. Но это как раз понятно, как нежелание упоминать коммуниста.

119

Все же забавно выбраны адресаты: Боте оружием не занимался, измерял физические константы. Дибнер как ученый расценивался низко, он был получиновник. Ган вообще был в ужасе от возможности создания оружия. Штрассман — специалист по неорганической и ядерной химии. Может быть, это был один из способов сокрытия работы?

Придя к выводу, что создать бомбу во время войны нереально и, как мы видели выше, не имея страстного желания ее создавать, Гейзенберг и его коллеги направили все усилия на создание энергетического реактора. Впоследствии Гейзенберг говорил [5], что они переоценили трудности (запомним это важное обстоятельство), но в то время были рады, что им не нужно активизировать работы, связанные с созданием бомбы, и давать соответствующие рекомендации правительству. Они почувствовали моральное облегчение, но их беспокоила мысль о том, что атомное оружие может быть создано в другой стране. Поэтому Гейзенберг с Вейцзеккером, по их словам, и решили поехать к Бору (что было отнюдь не просто, но они сумели найти упоминавшийся выше официальный повод), сообщить ему о положении дел и попросить его договориться с физиками других стран, чтобы они отказались от участия в создании атомной бомбы.

Существует, правда, и другое объяснение позиции немецких атомников (в большинстве своем, если говорить о ведущих ученых, как мы видим, антинацистов). Согласно этой версии, они отнюдь не стремились склонить гитлеровское руководство к срочному развертыванию работ по атомному оружию и поддерживали

его заинтересованность лишь на таком уровне, который позволял спасать научную молодежь от фронта и т. п. Ученые понимали, что если они пообещают сделать бомбу, а это им не удастся, то всем им не сносить головы. Возможно, такой аргумент и имел значение, но сводить все к нему было бы неверно. Ведь они в известной мере, казалось бы, были правы: даже американцы, начавшие строить огромные заводы, не дожидаясь подтверждения правильности расчетов создания реактора на естественном уране (его дало первое осуществление самоподдерживающейся цепной реакции на опытной установке Ферми в декабре 1942 г.), затратившие 2 млрд долларов, т. е. ровно в 1000 раз больше, чем немецкие ученые на свой урановый проект (оценка Вейцзеккера, по-видимому, правильная), получили бомбу лишь после окончания войны в Европе. Итак, формально все они выполняли свою работу вполне добросовестно. Формально — да.

Но вот три (или даже четыре) факта. Перед ними, как я полагаю, отступают все бесконечные споры о том, чт'o и как сказал тот или иной физик, историк или журналист, как понял или не понял Гейзенберга Бор. Все это слова, слова, слова, а мы поговорим о делах. Первый из этих фактов таков (придется несколько повториться).

Неудача в значительной мере, если не целиком, связана с упоминавшейся уже роковой ошибкой Боте. Замечательный экспериментатор, нобелевский лауреат, в январе 1941 г. он измерял, казалось, тщательно важнейшую физическую характеристику ядер углерода — длину диффузии тепловых нейтронов в графите. За полгода до этого эксперимент того же Боте дал для нее значение 61 см. Ожидалось, что в специально очищенном графите получится, по крайней мере, 70 см, но Боте получил значение лишь 35 см.

Из этого следовало, что паразитное поглощение нейтронов графитом недопустимо велико и его нельзя использовать в реакторе в качестве замедлителя нейтронов. Пришлось ориентироваться на тяжелую воду, добывать которую гораздо труднее. Вырабатывали ее только на специальном заводе в Норвегии с огромной затратой электроэнергии. Норвежские патриоты сумели разрушить завод и уничтожить запасы, а затем и транспорт с ранее изготовленной водой (многие из них при этом погибли), и это тяжело сказалось на немецком урановом проекте.

Однако Боте грубо ошибся. Что-то (возможно, заражение азотом из воздуха) не было учтено. В США и в СССР в реакторах использовали прежде всего именно графит, а не тяжелую воду. Не ошибись Боте, великолепная немецкая химическая промышленность с легкостью выполнила бы заказ на производство сверхчистого графита. Но непостижимым образом и сам Боте, и все другие не усомнились в правильности его измерений. Ни он, ни кто-либо другой в Германии не повторил их. Ганс Бете пишет по этому поводу: в Германии очень сильно доверие к авторитетам. Боте был признанный авторитет и ему безоговорочно верили.

Между тем ясно, как действовал бы глубоко озабоченный проблемой ученый. Он снова и снова очищал бы графит, менял постановку опыта, вгрызался в проблему. Здесь же и Боте, и все другие физики с поразительным легкомыслием поверили его нелепому результату: пробег нейтронов в тщательно очищенном графите (35 см) меньше, чем в плохо очищенном (61 см), т. е. паразитное поглощение нейтронов в более грязном графите меньше, чем в лучше очищенном.

Ошибка Боте, точнее его поведение по отношению к своему результату измерений, были бы непростительны даже для начинающего экспериментатора. Если бы не особые обстоятельства, связь со всей проблемой бомбы, бомбы для Гитлера, если бы ошибка была, например, совершена в мирных условиях аспирантом, выполняющим задание Боте, то можно не сомневаться — тот же Боте высмеял бы его и заставил выяснить причину нелепого сочетания последнего и предыдущего измерений.

Мой покойный друг, прекрасный физик Габриэль Семенович Горелик почти полвека назад говорил мне: «Что такое настоящий экспериментатор? Он приходит утром в лабораторию, садится за приборы, включает их и вдруг замечает: зайчик зеркального гальванометра (тогда — один из основных приборов. — Е. Ф.) отклоняется на два сантиметра меньше, чем две недели назад, казалось бы при тех же условиях. Почему? Он не успокоится, пока не выяснит почему». Боте же успокоился сразу.

Более того, в 1944 г. эта работа была полностью опубликована как выполненная в 1941 г. Боте и Йенсеном [17]. Здесь видна тщательность работы и приводится та же ошибочная цифра для поперечного сечения поглощения нейтрона ядром углерода — 6,4 ± 1 миллибарн. Истинная цифра, известная всем, кто работал в этой области, — 3,5 миллибарна. Первая цифра делает невозможным использование углерода, вторая же вполне подходит, и углерод был использован как в США, так и в СССР. [120]

120

Правда, с ошибкой Боте была связана одна загадка. Ее заметили и у нас. В 1942 г. в немецком журнале Дибнер (руководитель группы, конкурировавшей с гейзенберговской) с сотрудниками опубликовали большую сводку измеренных разными авторами сечений взаимодействия нейтронов с ядрами чуть ли не всех элементов периодической системы Менделеева. Для углерода приведена цифра, близкая к правильной, с указанием в скобках: «частное сообщение В. Боте» (см.: Physikalische Zeitschrift. 1942. В. 43 (№ 21). S. 440-465). Что это значит? Взял ли Дибнер одну из ранних цифр Боте, полученных до последнего ошибочного эксперимента 1941 г., опровергавшего предыдущие (ведь в их статье в сноске на с. 440 авторы говорят, что они использовали лишь данные по всем экспериментам, опубликованные до 1940 г.); но данные Боте они взяли из «частного сообщения» (они, видимо, считались секретными и не были опубликованы). Но почему-то эта цифра, реабилитирующая углерод, не была использована в последующих попытках немецких атомников. Это видно хотя бы из описанного неожиданного подозрения Вирца, возникшего в апреле 1945 г. Но достаточно было внимательнее вчитаться в одну скромную фразу статьи 1944 г. [18], чтобы все стало на место: в сноске (2) на с. 754 там сказано: «Как сообщил господин К. Дибнер, искаженное цитирование нашего результата в Phys. Zs. 43, 440, 1942 возникло, вероятно, в результате опечатки». Смешной случай. А ведь расхождение этих цифр в публикации статьи 1944 г. серьезно смущало многих физиков.