Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Проблема высвобождения атомной энергии заключается в следующем: ядро атома положительно заряжено и потому отталкивает другие положительные заряды. Таким образом, ядро защищается от случайных столкновений, которые могли бы запустить процесс высвобождения его почти неограниченной энергии. Эрнест Резерфорд, чьи новаторские работы привели к открытию ядра атома, отвергал возможность создания атомной бомбы, утверждая, что «всякий, кто жаждет получить энергию за счет преобразования этих атомов, несет бред». Выход из этого тупика был неожиданно найден в 1932 г., когда Джеймс Чедвик открыл новую частицу – нейтрон – электрически нейтральную частицу, соседа протона по ядру. Если направить поток нейтронов на ядро, то не исключено, что эти частицы, на которые электрическое поле вокруг ядра не действует, смогут разбить его, высвободив ядерную энергию. Такая мысль возникла у физиков: при помощи потока нейтронов, возможно, удастся расщепить атом и обеспечить запуск атомной бомбы.

Пока Эйнштейн сомневался в возможности создания атомной бомбы, ключевые события, приведшие в конце концов к делению ядра, набирали ход. В 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Института физики Общества кайзера Вильгельма взволновали мир физики тем, что сумели расщепить ядро урана. После бомбардировки урана нейтронами они обнаружили в уране следы бария, указывавшие, что ядро урана разделилось примерно пополам, в результате чего и получился барий. Лиза Мейтнер, еврейка и коллега Гана, бежавшая от нацистов, вместе с племянником Отто Фришем обеспечила эксперименту Гана недостающее теоретическое обоснование. Их результаты показали, что обломки, оставшиеся после этого процесса, весят чуть меньше, чем первоначальное ядро урана. Создавалось впечатление, что масса каким-то образом исчезает в процессе реакции. Но при расщеплении атома урана высвобождалось 200 млн электронвольт (МэВ) энергии, которая появлялась, казалось, ниоткуда. Куда девалась недостающая масса, и откуда бралась эта загадочная энергия? Мейтнер поняла, что ключом к этой загадке служит уравнение Эйнштейна E = mc2. Если взять пропавшую массу и умножить ее на квадрат скорости света, получится 200 МэВ, в точности по теории Эйнштейна. Бор, услышав о результатах этой поразительной проверки уравнения Эйнштейна, мгновенно понял смысл и значение этого результата. Он хлопнул себя по лбу и воскликнул: «О, какими мы все были глупцами!»

В марте 1939 г. Эйнштейн сказал в интервью The New York Times, что полученные до сих пор результаты «не оправдывают предположения о возможности практического использования высвобождающейся атомной энергии… Однако не найдется ни одного физика с душой настолько нищей, чтобы это как-то повлияло на его интерес к этому важнейшему предмету». По иронии судьбы в том же месяце Энрико Ферми и Фредерик Жолио-Кюри (зять Марии Кюри) обнаружили, что при расщеплении ядра урана высвобождаются два нейтрона. Это был поразительный результат. Если бы удалось эти два нейтрона в дальнейшем использовать для расщепления двух других ядер урана, то в результате получилось бы четыре нейтрона, затем восемь, затем шестнадцать, затем тридцать два и так до бесконечности, до тех пор, пока невообразимая мощь ядерного распада не высвободится в цепной реакции. За долю секунды расщепление одного-единственного атома урана способно инициировать распад триллионов и триллионов других атомов урана, высвобождая при этом невообразимые количества ядерной энергии. Выглядывая в окно своего кабинета в Колумбийском университете, Ферми мрачно размышлял о том, что одной атомной бомбы было бы достаточно, чтобы разрушить всю видимую ему часть Нью-Йорка.

Гонка началась. Встревоженный стремительным развитием событий Лео Силард беспокоился, что немцы, бывшие на тот момент лидерами в атомной физике, сумеют построить атомную бомбу первыми. В 1939 г. Силард и Юджин Вигнер приехали на Лонг-Айленд к Эйнштейну, предлагая ему подписать письмо, которое планировалось передать президенту Рузвельту.