Кузнецов Б. Г. Эйнштейн. Жизнь. Смерть. Бессмертие. 5-е изд
| Вид материала | Книга |
- Московская Городская Педагогическая Гимназия Лаборатория №1505. Смерть и бессмертие, 171.98kb.
- Жизнь, смерть, бессмертие человека, 729.23kb.
- 1. Введение, 287.04kb.
- Реалистическая теория бессмертия, 110.65kb.
- Наша жизнь как ценность Круглый стол Цели мероприятия, 597.3kb.
- Севиндж Мамед Сулейман "жизнь, смерть, бессмертие", 535.47kb.
- …человек уходит из жизни, как выходят из трамвая: на его уход обращают внимание те,, 87.04kb.
- Учебное пособие Благовещенск Издательство бгпу 2010, 7595.36kb.
- Биография ученого - это образ его мышления, генезис идей, творческая продуктивность., 9337.25kb.
- Боливия или смерть как шаг в бессмертие. , 161.5kb.
- Господин профессор, разрешите мне сфотографировать вас.
- Пожалуйста.
262
Он несколько секунд стоял спокойно, а потом продолжил свои рассуждения.
Я уверен, что через несколько минут он забыл об этом инциденте.
Как-то в Принстоне мы пошли в кино на картину "Жизнь Эмиля Золя". Купив билеты, мы вошли в переполненное фойе, где узнали, что придется ждать еще 15 минут. Эйнштейн предложил пройтись. Выходя, я сказал контролеру:
- Мы вернемся через несколько минут. Эйнштейн, однако, забеспокоился.
- У нас уже нет билетов, вы нас узнаете? Контролер, считая, что это удачная шутка, ответил
Эйнштейну:
- Да, профессор, я вас наверное узнаю. Когда я смотрел картину, я думал, что если не я сам, то мои дети увидят, вероятно, когда-нибудь фильм "Жизнь Альберта Эйнштейна" и он будет так же исторически правдив, как этот" [29].
В начале 1937 г. Инфельд после долгих колебаний решил поговорить с Эйнштейном по одному чисто личному вопросу. Он получил степендию в Принстоне на один год. Пора было подумать о дальнейшей возможности работы с Эйнштейном. Несмотря на энергичные просьбы последнего, Инфельду отказали в продлении стипендии. Тогда ему пришла в голову мысль написать вместе с Эйнштейном популярную книгу. Достаточно было сказать любому издателю о согласии Эйнштейна, чтобы половины полученного аванса хватило Инфельду еще на год жизни в Принстоне. С трудом преодолевая сковывающую неловкость, запинаясь и сбиваясь, Инфельд изложил Эйнштейну этот план. Эйнштейн спокойно слушал и ждал, пока Инфельд объяснит, наконец, чего он хочет. Наконец, он тихо произнес: "Эта мысль недурна. Совсем недурна!"
Потом он протянул Инфельду руки.
- Мы сделаем это" [30].
29 Успехи физических наук, 1956, 59, вып. 1, с. 155.
30 Там же, с. 162.
Эйнштейн не захотел писать популярную книгу о теории относительности. Его привлек, а потом и захватил другой план - показать логику основных физических идей, последовательно входивших в научную картину
263
мира. Именно физических, без математического аппарата. Историческое изложение физики неизбежно улавливает предварительные, чисто физические картины, которые сменяются формулами и расчетами при позднейшем строгом и систематическом изложении. В историческом аспекте явственно выступает романтика поисков и идейных столкновений.
"Это драма, драма идей, - говорил Эйнштейн о содержании будущей книги. - Наша книга должна быть интересной, захватывающей для каждого, кто любит науку" [31].
31 Успехи физических наук, 1956, 59, вып. 1.
Интерес Эйнштейна к предваряющим строгое изложение интуитивным и полуинтуитивным картинам, представление о том, что именно эти картины образуют "драму идей", - все это связано с исходными гносеологическими принципами. В наглядных картинах сохраняется в явном виде принципиальная возможность экспериментальной проверки теории, исключающая ее априорную природу. Если бы наука была результатом однозначного логического развития априорных посылок, присущих познанию, или условных посылок, она была бы чем угодно, но только не драмой. Если бы она была собранием феноменологических констатаций, "чистым описанием", результатом субъективного "опыта", в ней не было бы "бегства от очевидности", неожиданных парадоксов, столкновения идей, - всего того, что превращает науку в драму и что выявляется в истории науки.
Представлению о содержании книги соответствовали замыслы, относившиеся к характеру изложения. Эйнштейн и Инфельд хотели избежать внешних эффектов, всякого рода внешних, не связанных с предметом украшений. Они не хотели поражать воображение читателя сопоставлением гигантских масштабов Вселенной, межгалактических расстояний в миллиарды световых лет и т, п. с размерами атомов. Кроме того, по мнению Эйнштейна и Инфельда, задуманная книга не должна была создавать представления о принципиальном отличии науки от простого здравого смысла. Если наука - логическое развертывание условных априорных схем, она не может иметь что-либо общее с представлениями, вырастающими из повседневного опыта. Но из гносеологиче-
204
ских позиций Эйнштейна следует противоположный вывод: научная мысль идет по той же дороге, что и повседневный здравый смысл, но идет дальше, в те области, где встречаются новые закономерности, которые кажутся повседневному здравому смыслу (по крайней мере первоначально) парадоксальными.
В апреле 1938 г. "Эволюция физики" вышла в свет.
В предисловии к этой книге говорится:
"Когда мы писали книгу, мы вели длинные дискуссии о характере нашего идеализированного читателя и сильно беспокоились о нем. Мы восполняли полное отсутствие у него каких-либо конкретных сведений по физике и математике большим числом достоинств. Мы считали его заинтересованным в физических и философских идеях и были вынуждены восхищаться тем терпением, с каким он пробивался через менее интересные и более трудные страницы" [32].
32 Эйнштейн, 4, 359.
Следует сказать, что такой читатель не слишком идеализирован, он существует. "Эволюция физики" не требует специальных знаний, но она предъявляет очень высокие требования к интеллигентности, способности к абстрактному мышлению, последовательности. Прежде всего она требует глубокого интереса к идейной эволюции человечества. Очень важным знамением времени служит многочисленность реальных прообразов читателя, обладающего такими способностями и склонностями. Так много людей сейчас напряженно ищут в истории науки ответа на современные вопросы. Основной ответ - гармония и познаваемость мира - выражен в следующих строках: "Без веры в то, что возможно охватить реальность нашими теоретическими построениями, без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могло быть никакой науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества. Во всех наших усилиях, во всякой драматической борьбе между старыми и новыми воззрениями мы узнаем вечное стремление к познанию, непоколебимую веру в гармонию нашего мира..."
Этим строкам предшествует краткая характеристика развития научной картины мира, из которой следует идея его гармонии и познаваемости.
265
Исходный пункт - понятия массы, силы и движения по инерции, не нарушающего хода событий в движущейся системе. При помощи этих понятий формируется механическая картина мира: между частицами действуют силы, зависящие только от расстояния. "Нужно было смелое научное воображение, чтобы понять, что не поведение тел, а поведение чего-то находящегося между ними, т.е. поля, может быть существенно для направления событий и для их понимания". Далее было отброшено абсолютное время, а затем было преодолено ограничение относительности движением инерциальных систем. Во всех системах события сводятся к относительным смещениям тел. События определяются не одномерным временем и трехмерным пространством, а четырехмерным пространственно-временным многообразием. Наконец, "квантовая теория раскрыла новые и существенные стороны нашей реальности. Прерывность стала на место непрерывности". На всех очерченных этапах физика ставила перед собой одну и ту же цель: найти в лабиринте наблюдаемых фактов объективную гармонию. Существование и постижимость такой гармонии - итог истории науки. "Мы желаем, чтобы наблюденные факты логически следовали из нашего понятия реальности" [33].
33 Там же, с. 542 543.
Этот итог стоял в центре научных, а следовательно, и всех жизненных интересов Эйнштейна. Рационализм, преемственно связанный с мировоззрением Спинозы, обогащенный трехвековым развитием науки и практики, приобретает наиболее общую форму: логика научной мысли в идеале приводит к совокупности эмпирически постигаемых физических соотношений.
Характерно отношение Эйнштейна к вышедшей книге. Подготовка "Эволюции физики" очень увлекла его, но как только рукопись была закончена, он потерял к ней всякий интерес, не взглянул ни на корректуру, ни на вышедшие экземпляры. Чтобы не обидеть издателей, Инфельд отвечал на их вопросы, что Эйнштейну понравилось оформление книги. В действительности он и не раскрывал книгу.
Трагедия атомной бомбы
Атом - это скупой богач, который при жизни вовсе не тратит денег (энергии). Но в завещании он оставляет свое состояние двум сыновьям М' и М" с условием, что они отдадут обществу небольшую часть - меньше одной тысячной - состояния (энергии или массы). Состояние, получаемое сыновьями, таким образом, несколько меньше, чем состояние, которым владел отец (сумма масс М'+М" несколько меньше, чем масса М делящегося атома). Но часть, отдаваемая обществу, относительно небольшая, все же настолько громадна (рассматриваемая как кинетическая энергия), что она несет с собой для общества угрозу несчастья. Отвратить эту угрозу - стало самой настоятельной проблемой нашего времени.
Эйнштейн
С самого начала цивилизации вплоть до середины нашего века энергетической основой производства были процессы перегруппировки атомов - химические реакции горения, освобождающие количества энергии, несопоставимо малые по сравнению с внутренней энергией тел. Начиная с первых атомных установок используются процессы, в которых выделяются количества энергии, сопоставимые с массами тел, умноженными на квадрат скорости света. Речь идет об установках мирного значения. Когда был сконструирован тепловой двигатель, в котором поршень уже с первым тактом навсегда покидал цилиндр, т.е. когда было изготовлено огнестрельное оружие, - новая эра в энергетике не началась. Она началась с первых тепловых двигателей, в которых расширение газа или пара приводило к вращению валов рабочих машин. Соответственно и атомная эра открылась не первой атомной бомбой, а первой атомной электростанцией.
Освобождение атомной энергии основано на закономерностях, открытых благодаря применению теории относительности в физике атомного ядра. В последней экспериментальные исследования показали, что масса ядра атома меньше суммы масс всех входящих в это ядро
267
частиц - протонов и нейтронов. Такая недостаточность массы ядра по сравнению с суммой масс ядерных частиц получила объяснение в атомной физике на основе найденного Эйнштейном соотношения массы и энергии. В различных ядрах частицы как бы упакованы с различной компактностью; для отрыва частицы от остальных требуется различная энергия. Энергия связи частиц в ядре меняется при переходе от одного элемента периодической системы к другому. Согласно соотношению Эйнштейна, различиям в энергии соответствуют различия в массе; масса ядра отступает в той или иной мере от точного значения суммы масс частиц, образующих ядро.
Превращения одних ядер в другие - деление тяжелых ядер или соединение легких ядер в более тяжелые - приводят к изменению "компактности" упаковки. При подобных реакциях масса получившихся ядер может быть меньше, чем масса исходных. Это уменьшение массы соответствует освобождению энергии: освободившаяся энергия равна уменьшению массы, помноженному на квадрат скорости света.
Расчеты, основанные на указанных выводах теории относительности, позволяют утверждать, что освобождение энергии происходит при ядерных реакциях в наиболее тяжелых ядрах, а также при реакциях, в которых участвуют самые легкие ядра.
Ядра наиболее тяжелых элементов (элементов с наибольшими атомными весами), стоящих в конце периодической системы Менделеева, обладают меньшей "компактностью", чем ядра средних элементов. Поэтому при переходе от тяжелых ядер к средним, иначе говоря, при делении тяжелых ядер, состоящих из большого числа протонов и нейтронов, на меньшие, энергия освобождается. Эти соотношения и описаны во взятых в качестве эпиграфа к этой главе строках Эйнштейна, посвященных скупому богачу, делящему свое состояние между сыновьями.
Напротив, у легких ядер, стоящих в самом начале системы Менделеева, выигрыш в "компактности" происходит при слиянии ядер в несколько большие. Когда ядра водорода соединяются в ядра гелия, освобождается большое количество энергии.
Таким образом, теория относительности, примененная в ядерной физике, позволила предвидеть два типа реакций: деление тяжелых ядер и соединение самых легких
268
ядер. Эти реакции выделяют энергию; ядра, получившиеся в результате таких реакций, обладают меньшей массой, чем исходные. Энергия, равная уменьшению массы, помноженному на квадрат скорости света, должна выделиться при таких реакциях в гигантских количествах. Из грамма вещества получится в сотни тысяч раз больше энергии, чем при сгорании вещества.
В конце тридцатых годов была открыта реакция деления ядер урана. Эти тяжелые ядра, когда их бомбардируют нейтронами, раскалываются каждое на две части - ядра средних элементов. При этом должна выделиться энергия, равная уменьшению массы, умноженному на квадрат скорости света.
Вскоре выяснилось, что при делении ядра урана возникают нейтроны, которые способны вызвать деление соседних ядер, - таким образом, процесс приобретает характер цепной реакции, и, раз начавшись, деление охватывает всю массу урана, в которой началось деление. К таким результатам пришел Фредерик Жолио-Кюри во Франции, а также Энрико Ферми, начавший работать над делением урана в Италии и вскоре бежавший из-под власти Муссолини и поселившийся в США. Здесь над проблемой урана работали Лео Сцилард и другие.
Заря атомной эры занималась, когда политический горизонт был омрачен тучами. Гитлеровская Германия быстро наращивала свой военный потенциал. Больше, чем когда-либо, Эйнштейн задумывался о том, в чьи руки попадут результаты физических исследований. Он предвидел близкое начало мировой войны. Инфельд рассказывает, что Эйнштейн хорошо понимал значение событий в Испании - нападения на республику - как репетиции тотальной фашистской агрессии. Он надеялся на успешное отражение нападения.
"Помню блеск его глаз, когда я сказал ему, что дневные выпуски газет сообщили о большой победе республиканцев. - Это звучит, как песня ангелов, - сказал он с подъемом, который мне редко приходилось у него наблюдать" [1].
1 Успехи физических наук, 1956, 59, вып. 1, с. 156.
Не прошло двух лет, и война началась. Летом 1939 г. Эйнштейн был поставлен перед вопросом, ни с чем не сопоставимым по важности и остроте.
269
В июле 1939 г. два физика, Вигнер и Сцилард, направились на берег моря в Лонг-Айленд, где Эйнштейн проводил летнее жаркое время года. Об этой поездке со слов Вигнера и Сциларда рассказывает Роберт Юнг в своей книге "Ярче тысячи солнц" [2].
Они долго безуспешно искали дачу, которую снимал Эйнштейн. В конце концов Сцилард воскликнул: "Давайте все бросим и отправимся домой! Может быть, здесь виден перст судьбы? Возможно, мы делаем большую ошибку, пытаясь использовать помощь Эйнштейна в обращении к властям с делом такого рода. Раз правительство получает выгоду от чего-то, оно никогда не допустит..."
"Но наш долг - предпринять такой шаг, - перебил Вигнер. - Мы должны сделать свой вклад в дело предупреждения страшного бедствия" [3].
2 Юнг Р. Ярче тысячи солнц. Повествование об ученых-атомниках. М., 1960, с. 78-81. Воспоминания Сциларда см.: Helle Zeit, 98- 104.
3 Юн" Р. Ярче тысячи солнц, с. 78.
"Страшное бедствие", которое хотели предотвратить ехавшие к Эйнштейну физики, состояло в изготовлении урановой бомбы в нацистской Германии. Сведения, просочившиеся оттуда, возбудили у Сциларда и некоторых других физиков мысль о возможности появления ядерного оружия у гитлеровской армии. Сцилард стучался во все двери, чтобы предупредить о такой опасности и посеять у правительства США тревогу. Но у Сциларда не было тогда связей, его имя не было известно руководящим кругам, в которых такие понятия, как "энергия связи ядер", "деления ядер" и т. п., не ассоциировались с практическими задачами. Сцилард решил обратиться с помощью Эйнштейна к бельгийской королеве-матери Елизавете. Бельгия располагала тогда запасами урана, и Сцилард надеялся помешать их использованию в Германии. У него были и менее определенные намерения через посредство Эйнштейна привлечь к проблеме урановой бомбы внимание правительственных учреждений США. По-видимому, Сцилард чувствовал колоссальную ответственность, связанную с такой инициативой, нервничал, видел в случайных и мелких препятствиях перст судьбы. В его памяти запечатлелись все детали фатальной поездки.
В конце концов семилетний мальчик на улице указал дачу, где жил Эйнштейн, - он хорошо знал его.
270
"Возможность цепной реакции в уране, - рассказывает Сцилард, - не приходила в голову Эйнштейну. Но почти сразу же, как я начал рассказывать ему о ней, он оценил возможные последствия и изъяснил готовность помочь нам. Но нам казалось все же целесообразным до обращения к бельгийскому правительству информировать о предполагаемом шаге Государственный департамент в Вашингтоне. Вигнeр предложил составить проект письма к бельгийскому правительству и послать копию его в Государственный департамент. На этом Вигнер и я покинули дачу Эйнштейна" [4].
Сцилард посоветовался с некоторыми своими знакомыми и, наконец, повидался с финансистом Александром Саксом, другом и неофициальным советником Рузвельта, часто бывавшим у президента. Сакс оценил значение информации о делении урана. Они решили, чтобы письмо Эйнштейна было адресовано Рузвельту, и заготовили проект письма.
Второго августа Сцилард, на этот раз с Эдвардом Теллером, вновь поехал к Эйнштейну. Впоследствии, когда все участники этого дела в какой-то мере почувствовали бремя ответственности, им хотелось восстановить все детали - выяснить, в частности, кто составил окончательный текст письма.
Сцилард рассказывает:
"Насколько я помню, Эйнштейн диктовал письмо Тел-леру по-немецки, а я использовал текст этого письма как основу еще для двух вариантов, одного сравнительно краткого и другого довольно длинного. Оба они были адресованы президенту. Я предоставил Эйнштейну выбрать тот, который он предпочитал. Он выбрал длинный вариант. Я подготовил также меморандум в качестве пояснения к письму Эйнштейна" [5].
4 Там же, с. 79.
5 Там же, с. 80.
Теллер, напротив, утверждал, что Эйнштейн только подписал привезенное письмо. Так же рассказывал об этом и Эйнштейн.
Приведем текст письма.
"Альберт Эйнштейн, Олд Гров-Род,
Нассау Пойнт Пеконик,
Лонг-Айленд, 2 августа 1939.
271
Ф. Д. Рузвельту
Президенту Соединенных Штатов
Белый дом. Вашингтон
Сэр!
Некоторые недавние работы Ферми и Сциларда, которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что элемент уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важный источник энергии. Некоторые аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют бдительности и в случае нужды быстрых действий со стороны правительства. Я считаю своим долгом обратить Ваше внимание на следующие факты и рекомендации.
В течение последних четырех месяцев благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Сциларда в Америке стала вероятной возможность ядерной реакции в крупной массе урана, вследствие чего может быть освобождена значительная энергия и получены большие количества радиоактивных элементов. Можно считать почти достоверным, что это будет достигнуто в ближайшем будущем.
Это новое явление способно привести также к созданию бомб, возможно, хотя и менее достоверно, исключительно мощных бомб нового типа. Одна бомба этого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, полностью разрушит весь порт с прилегающей территорией. Такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной перевозки.
Соединенные Штаты обладают малым количеством урана. Ценные месторождения находятся в Канаде и Чехословакии. Серьезные источники - в Бельгийском Конго.
Ввиду этого положения не сочтете ли Вы желательным установление постоянного контакта между правительством и группой физиков, исследующих проблемы цепной реакции в Америке? Для такого контакта Вы могли бы уполномочить лицо, пользующееся Вашим доверием, неофициально выполнять следующие обязанности:
а) поддерживать связь с правительственными учреждениями, информировать их об исследованиях и давать им необходимые рекомендации, в особенности в части обеспечения Соединенных Штатов ураном; |
272
б) содействовать ускорению экспериментальных работ, ведущихся сейчас за счет внутренних средств университетских лабораторий, путем привлечения частных лиц и промышленных лабораторий, обладающих нужным оборудованием.
Мне известно, что Германия в настоящее время прекратила продажу урана из захваченных чехословацких рудников. Такие шаги, быть может, станут понятными, если учесть, что сын заместителя германского министра иностранных дел фон Вейцзекер прикомандирован к Институту кайзера Вильгельма в Берлине, где в настоящее время повторяются американские работы по урану.
Искренне Ваш
Альберт Эйнштейн" [6].
6 Helle Zeit, 96-97.
Вмешательство Эйнштейна было завершением длительной эволюции его отношения к оружающему. Вместе с тем этот акт связан с очень характерными особенностями начала атомной эры.
К какому типу мыслителей принадлежит Эйнштейн - к затворникам или же к активным участникам исторических событий? Куно Фишер когда-то сравнивал двух философов нового времени. Один из них - Спиноза, никогда не общавшийся с власть имущими, независимый от них, выбравший себе в качестве профессии гранение алмазов, чтобы никто и ничто не мешало уединенным размышлениям. Второй - Лейбниц, советник королей, автор бесчисленных политических и административных проектов, человек, эпистолярное наследство которого состоит из 15 000 писем. Между ними не только различие индивидуальных склонностей, но и различие требований, адресуемых мыслителю в разное время, и различие общих концепций, из которых в одном случае вытекает бегство от житейской сутолоки, а в другом - активное вмешательство в жизнь.