Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

ли мы во второй половине дня прогуляться вместе по Хайнбергу[501], чтобы обстоятельно обсудить поставленные мною вопросы, – вспоминает Гейзенберг. – Эта прогулка оказала сильнейшее воздействие на мое последующее научное развитие, или даже, вернее сказать, все мое научное развитие, собственно, и началось с этой прогулки»[502][503]. Это воспоминание об обращении в новую веру. Бор предложил Гейзенбергу перебраться в Копенгаген, чтобы они могли работать вместе. «Внезапно стало казаться, что будущее преисполнено надежд»[504]. На следующий вечер за ужином к Бору внезапно подошли два молодых человека в форме гёттингенской полиции. Один из них положил руку ему на плечо: «Вы арестованы по обвинению в похищении малолетних детей!»[505] Этот добродушный розыгрыш был устроен студентами. «Малолетним ребенком», за которого они вступились, был Гейзенберг, выглядевший со своими веснушками и щеткой жестких рыжих волос совсем мальчишкой.

Гейзенберг был человеком спортивным, бодрым и энергичным – «сияющим», как говорит один из его близких друзей. «В те дни он выглядел даже моложе своих лет, потому что состоял в Молодежном движении… и часто носил, даже взрослым мужчиной, рубашку с расстегнутым воротником и прогулочные шорты»[506]. Юные немцы, участвовавшие в Молодежном движении, ходили в походы, жгли костры, пели народные песни и разговаривали о рыцарстве, Святом Граале и службе отечеству. Многие из них были идеалистами, но среди них уже расцветали ядовитые цветы антисемитизма и тоталитарной идеологии. Когда на Пасху 1924 года Гейзенберг наконец добрался до Копенгагена, Бор повел его в поход по северу Зеландии и расспросил обо всем этом. «…в газетах время от времени приходится читать и о темных антисемитских течениях в Германии, явно разжигаемых демагогами», – как вспоминает Гейзенберг, интересовался Бор. – «Не сталкивались ли Вы с чем-либо подобным?» «Да, в Мюнхене такие группы играют определенную роль», – ответил Гейзенберг. – «Они связаны со старыми офицерами, которые никак не могут смириться с поражением в последней войне. Но мы, надо сказать, не принимаем эти группы слишком всерьез»[507][508].

В рамках того «уникального сотрудничества», о котором любил говорить Бор, они с новыми силами взялись за квантовую теорию. По-видимому, Гейзенбергу вначале не нравилось представлять неизмеримые события. Например, еще студентом он был неприятно поражен, когда прочитал в «Тимее» Платона, что у атомов есть геометрические формы: «Меня крайне обеспокоило, что такой способный к критической остроте мысли философ, как Платон, опускается до спекуляций подобного рода»[509][510]. Орбиты электронов по Бору, считал Гейзенберг, были столь же фантастичны, и его коллеги по Гёттингену, Макс Борн и Вольфганг Паули, были с ним согласны. Заглянуть внутрь атома невозможно. Измерению поддается только свет, исходящий из атома, частоты и амплитуды, соответствующие спектральным линиям. Гейзенберг решил полностью отбросить все модели и сосредоточиться только на поиске численных закономерностей.

Он вернулся в Гёттинген работать под руководством Борна в должности приват-доцента. К концу мая 1925 года обострилась его сенная лихорадка; он взял у Борна двухнедельный отпуск и уехал на Гельголанд, крошечный, открытый частым штормам остров в сорока километрах от германского побережья Северного моря, на котором было очень мало пыльцы. Там он гулял и совершал длинные заплывы в холодном море… «Несколько дней оказалось достаточно, чтобы отбросить математический балласт, всегда неизбежно накапливающийся в подобных случаях, и найти простую математическую формулировку моего вопроса»[511]. Еще через несколько дней он смог представить себе очертания системы, которая была ему нужна. Система эта требовала странной алгебры, которую он создавал постепенно, по ходу дела: перемножение чисел в одном порядке часто давало в ней произведение, отличное от результата перемножения тех же чисел в обратном порядке. Он опасался, что его система, возможно, ведет к нарушению основополагающих физических законов сохранения энергии, и работал до трех часов ночи, проверяя свои цифры, нервничая и ошибаясь. К этому моменту он уже видел, что достиг «математической непротиворечивости и согласованности». И, как это часто бывает с великими физическими открытиями, работа эта вдохновляла, но в то же время приносила сильное психологическое беспокойство:

В первый момент я до глубины души испугался. У меня было ощущение, что я гляжу сквозь поверхность атомных явлений на лежащее глубоко под нею основание поразительной внутренней красоты, и у меня почти кружилась голова от мысли, что я могу теперь проследить всю полноту математических структур, которые там, в глубине, развернула передо мной природа. Я был так взволнован, что не мог и думать о сне. Поэтому я вышел в уже начинавшихся рассветных сумерках из дома и направился к южной оконечности острова, где одиноко выступавшая в море скала-башня всегда дразнила во мне охоту взобраться на нее. Мне удалось это сделать без особых трудностей, и я дождался на ее вершине восхода солнца[512][513].

Когда Гейзенберг вернулся в Гёттинген, Макс Борн узнал в его странной математике матричную алгебру, математическую систему для представления массивов чисел и операций с ними в матрицах – сетках, – разработанную в 1850-х годах; в 1904 году ее расширил учитель Борна Давид Гилберт. За три месяца напряженной работы Борн, Гейзенберг и их коллега Паскуаль Йордан создали, по словам Гейзенберга, согласованную математическую систему. Это была «…весьма совершенная, внутренне связанная математическая постройка, в отношении которой можно было надеяться, что она действительно удовлетворяет разнообразным экспериментальным данным атомной физики»[514][515].

Новую систему назвали квантовой механикой. Она соответствовала экспериментальным данным с высокой точностью. Ценой героических усилий Паули смог применить ее к атому водорода и последовательно получить те же результаты – формулу Бальмера, постоянную Ридберга, – которые Бор в 1913 году вывел из несистематических предположений. Бор был в восторге. Развитие новой системы продолжалось в Копенгагене, в Гёттингене, в Мюнхене, в Кембридже.

Дуга Карпат, изгибаясь к северо-западу, начинает образовывать северную границу Чехословакии. Задолго до ее окончания эта дуга сворачивает к Австрийским Альпам, но приграничный горный регион, Судеты, продолжается вглубь Чехословакии. Приблизительно в сотне километров от Праги он поворачивает на юг и образует расположенный между Чехословакией и Германией невысокий хребет, который называют по-немецки Эрцгебирге – Рудные горы. Добыча железной руды в Рудных горах началась еще в Средние века. В 1516 году в долине Святого Иоахима (Иоахимсталь) было найдено богатое серебряное месторождение; эта территория принадлежала графу фон Шлику, и он немедленно присвоил рудник. В 1519 году по его распоряжению из добытого серебра были отчеканены первые монеты. Их название, «иоахимсталер», сократилось впоследствии до «талер», а где-то до 1600 года оно превратилось в английском языке в слово «доллар».