Олег Фейгин - Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

Английский физик и химик Фредерик Содди родился в Истборне в семье лондонского купца Бенджамина Содди. У Содди рано проявился интерес к науке, и, окончив Истборн-колледж, он решил поступать в Оксфордский университет, чтобы изучать химию. После годичной подготовки в Университетском колледже Уэльса в Аберистуите Содди в 1895 г. был принят в Мертон-колледж Оксфордского университета и получил научную стипендию. После окончания Оксфорда совместно с Э. Резерфордом в Монреальском университете он разрабатывал теорию радиоактивных превращений. В 1903 году Содди перешел в Лондонский университет, где в сотрудничестве с У. Рамсеем доказал спектроскопическим путем, что в радиевых лучах содержатся атомы гелия. В 1904 г. Содди занимает профессорскую должность в университете в Глазго, где ему удалось открыть закон радиоактивного смещения и ввести в радиационную физику понятие изотопов. С 1919 по 1936 г. Содди – профессор кафедры общей и экспериментальной физики Оксфордского университета. В это время им были написаны обширные труды по радиоактивности и радиохимии, среди которых выделяются такие как: «Материя и энергия», «Радий и его разгадка», «Радий и строение атома», «Химия радиоэлементов».

Содди был одним из пионеров исследования радиоактивных превращений и атомной энергии. Так, в книге «Радий и его разгадка» он ставит проблему энергии для нерадиоактивных элементов и предлагает следующее ее решение: «этим внутренним запасом энергии, с которым мы впервые познакомились в связи с радием, в большей или меньшей степени обладают все элементы вообще и он является неотъемлемой особенностью их внутреннего строения, причем при трансмутации (превращении) элементов происходит выделение энергии».

И хотя Содди ясно осознавал огромную сложность освобождения внутриатомной энергии при явной недостаточности тогдашних экспериментальных средств, опыт истории науки внушал ему уверенность в перспективе будущего решения этой задачи: «Мы едва ли можем сомневаться в том, что когда-нибудь мы сможем разрушать и создавать элементы, как теперь мы разрушаем и создаем химические соединения; мировой пульс забьется тогда с новой силой, также неизмеримо превосходящей все силы, как эти последние, в свою очередь, превосходят естественные ресурсы дикаря».

В 1921 г. Содди был удостоен Нобелевской премии по химии «за вклад в изучение химии радиоактивных веществ и исследование процессов образования и природы изотопов».

Великий физик родился в городе Ульме округа Вюртемберг в Германии в семье мелкого коммерсанта. Учился в католической народной школе в Ульме, а после переезда семьи в Мюнхен – в гимназии. В учебе предпочитал самостоятельные занятия по геометрии и чтение популярных книг по естествознанию, при этом сумел овладеть дифференциальным и интегральным исчислением. В 1895 г., не окончив гимназии, Эйнштейн пытался поступить в Цюрихское федеральное высшее политехническое училище, но не сдал экзаменов по языкам и истории. Доучившись в кантональной школе в Аарау, без экзаменов поступил в Цюрихский политехникум, где много времени проводил в физических лабораториях и библиотеках, читая классические труды Г. Кирхгофа, Дж. Максвелла и Г. Гельмгольца.

После окончания политехникума Эйнштейн долго не мог найти работу, пока в 1902 г. не получил по протекции место технического эксперта в Бернском патентном бюро, где и проработал до 1907 г. В 1905 г. в немецком журнале Annalen der Physik («Анналы физики») вышли три работы Эйнштейна, принесшие ему всемирное признание и славу: «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты», «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света», «К электродинамике движущихся тел».

С этого момента возник пространственно-временной континуум специальной теории относительности, были с новых позиций объяснены фотоэффект и броуновское движение, а масса превратилась в форму энергии. Вначале Эйнштейн рассмотрел некоторые проблемы молекулярной физики, связанные со статистическим описанием теплового движения атомов и молекул, известного как броуновское. Так, он с помощью статистических методов показал, что между скоростью движения взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей существует экспериментально проверяемое количественное соотношение. Последующие его работы по теории света основывались на квантовой гипотезе М. Планка, выдвинутой им в 1900 г., и в них Эйнштейн рассматривал квантование самого потока света в его фотонной интерпретации. Так, он объяснил фотоэффект, состоящий в выбивании электронов из металла световыми лучами и ранее не укладывавшийся в рамки волновой теории света. В том же 1905 г. была опубликована работа Эйнштейна, в которой излагалась специальная теория относительности (СТО), основанная на расширенном постулате относительности Галилея и принципе постоянства скорости света. Из СТО Эйнштейн вывел взаимосвязь массы и энергии, позволившую упростить законы сохранения в единый принцип постоянства массы и энергии в замкнутых системах при любых процессах. Сегодня этот закон составляет основу всей атомной физики.

В 1909 г. Эйнштейн получил место экстраординарного профессора на кафедре теоретической физики Цюрихского университета, а вскоре последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики пражского Немецкого университета. Там в 1911 г., исходя из принципа относительности, Эйнштейн заложил основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи должны отклоняться в поле тяготения, и изложив свои выводы в статье 1911 г. «О влиянии силы тяжести на распространение света». Проверка этих идей была сделана в 1919 г. английской астрофизической экспедицией Эддингтона, в общем подтвердившей выводы Эйнштейна.

Летом 1912 г. он возвратился в Цюрих на новую кафедру математической физики Высшей технической школы, где приступил к дальнейшему развитию математического аппарата теории относительности. Результатом совместных с его соучеником Марселем Гроссманом усилий стал фундаментальный труд «Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения» (1913). В том же году Эйнштейн был избран в Берлинскую академию наук и переехал в Берлин для работы в Университете им. Гумбольдта, где в должности директора Физического института провел последующие 19 лет. Здесь он закончил общую теорию относительности (ОТО), показав, что гравитацию можно свести к изменению геометрии пространства-времени вокруг тяготеющих тел. В 1915 г. Эйнштейн попытался распространить ОТО на Вселенную в целом и получил модель замкнутого мира. В 1922 г. космологию Эйнштейна рассмотрел петербургский математик А. А. Фридман, придя к динамической модели, в которой радиус кривизны Вселенной возрастает во времени.