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

В 1933 г. близкий друг Эйнштейна Пауль Эренфест, в свое время поддержавший его в работе над общей теории относительности, но сам страдавший от депрессии, покончил с собой, застрелив при этом и своего маленького умственно отсталого сына.

В 1936 г. после продолжительной и тяжелой болезни умерла Эльза, которая около 20 лет была рядом с Эйнштейном. По воспоминаниям друзей, Эйнштейн «был потрясен и выглядел ужасно». Ее смерть «оборвала самые прочные узы, связывавшие его с каким бы то ни было человеческим существом». Он тяжело воспринял эту смерть, но сумел постепенно оправиться. Он писал: «Я очень привык к здешней жизни. Я живу как медведь в своей берлоге… Медвежьи качества только усилились со смертью женщины-товарища, которая лучше, чем я, умела находить общий язык с другими людьми».

После смерти Эльзы Эйнштейн стал жить с сестрой Майей, также бежавшей от нацистов, своей приемной дочерью Марго и секретаршей Хелен Дукас. Началась финальная фаза его жизни. В 1930–1940-е гг. он быстро старел; кроме того, без Эльзы, которая неустанно заботилась о его внешности, харизматичный щеголь в смокинге, ослеплявший королей и королев, вновь превратился в рассеянного профессора. Жизнь Эйнштейна вновь, как в юности, вернулась в богемное русло. Именно в этот период он превратился в седоволосый символ, лучше всего запомнившийся публике, в принстонского мудреца, готового одинаково добродушно здороваться с детьми и представителями королевских домов.

Однако и в Принстоне Эйнштейну покоя не было. Ему довелось столкнуться еще с одним серьезнейшим вызовом – проектом по созданию атомной бомбы. Еще в 1905 г. Эйнштейн рассуждал о том, что при помощи его теории, возможно, удастся объяснить, каким образом небольшое количество радия умудряется ярко светиться в темноте и почему его атомы выделяют большое, на первый взгляд бесконечное количество энергии. Более того, в ядре запросто может содержаться в сотни миллионов раз больше энергии, чем в любом химическом оружии. К 1920 г. Эйнштейн осознал, какие громадные практические следствия можно получить из мощи, скрытой в ядре атома. Он писал: «Может оказаться возможным, и даже не противоречит вероятности, что будут открыты новые источники энергии громадной эффективности, но эта идея напрямую не подтверждается фактами, известными на сегодняшний день. Очень трудно что-либо предсказывать, но это ни в коем случае не выходит за рамки возможного». В 1921 г. Эйнштейн рассуждал даже, что когда-нибудь в далеком будущем нынешняя экономика, основанная на угле, будет заменена ядерной энергией. Но, помимо всего прочего, физик ясно понимал две громадные проблемы. Прежде всего, этот космический огонь может быть использован для создания атомной бомбы с ужасными последствиями для всего человечества. Эйнштейн написал пророчески: «Все вместе взятые бомбардировки с момента изобретения огнестрельного оружия окажутся безобидной детской игрушкой в сравнении с ее разрушительным действием». Он также писал, что атомную бомбу можно будет использовать для развязывания ядерного терроризма и даже ядерной войны: «Предполагая, что добиться этого огромного высвобождения энергии возможно, мы, вероятно, просто начнем эпоху, по сравнению с которой наше настоящее, которое черным-черно, может показаться золотым веком».

И последнее, самое важное. Эйнштейн понял, какой громадный вызов представляет собой изобретение и производство атомного оружия. Вообще-то он сомневался, что такое оружие удастся создать при его жизни. Практические сложности для того, чтобы взять ужасную мощь атома и увеличить ее в триллионы раз, далеко выходили за пределы возможного в 1920-е гг. Эйнштейн писал, что это не менее трудно, чем «стрелять по птицам в темноте, в местности, где птиц почти что и нет».

Эйнштейн понял, что ключевая задача здесь – умножить каким-то образом мощь единственного атома. Если бы удалось взять энергию атома, а затем запустить последовательное высвобождение энергии близлежащих атомов, то можно было бы умножить эту ядерную энергию. Он намекал, что цепная реакция распада может возникнуть, если «испущенные лучи… смогут, в свою очередь, произвести тот же эффект». Но в 1920-е гг. он не представлял, как можно получить подобную цепную реакцию. Другие, разумеется, тоже размышляли о ядерной энергии, но не для того, чтобы облагодетельствовать человечество, а со злодейскими целями. В апреле 1924 г. Пауль Хартек и Вильгельм Грот проинформировали Артиллерийское управление немецкой армии о том, что «страна, которая первой сумеет это использовать, получит неисчислимые преимущества перед остальными».

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 = mc 2. 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!»