Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - Алексей Михайлович Семихатов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Поздно вечером 21 декабря 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман закончили статью, в которой вынуждены были признать, что при облучении урана медленными нейтронами возникают элементы барий, лантан и церий. В тот вечер Отто Ган вряд ли в полной мере предвидел все последствия своего открытия, хотя и чувствовал безошибочно их важность. Пауль Розбауд, издатель еженедельника Naturwissenschaften, вставил статью в готовый к выходу номер (как станет ясно после войны – не случайно), и уже через три недели, 6 января 1939 г., она была напечатана. Эта статья оказалась тем камнем, который увлекает за собой лавину: только в течение 1939 г. было опубликовано свыше ста работ по проблеме деления урана. ‹…›
[3 января 1939 г.] из Кунгалва в Копенгаген возвратился Отто Фриш и сообщил Бору об открытиях последних недель, сделанных Ганом и Штрассманом, а также им самим и его тетей Лизе Мейтнер. «Какими же идиотами мы все были!» – воскликнул Бор, хлопнув себя по лбу. Через три дня после этого увидела свет статья Гана и Штрассмана, но Бор уже не успел ее прочесть. 7 января вместе со своим многолетним сотрудником Леоном Розенфельдом он отплывал на 3 месяца в Соединенные Штаты Америки. В понедельник утром 16 января он сошел с корабля в Нью-Йоркском порту. ‹…›
На пирсе в Нью-Йорке Бора встретили его ученик Джон Уилер, а также Энрико и Лаура Ферми. Бор не сразу стал рассказывать о новостях, которые ему успел сообщить Отто Фриш перед отплытием (он не знал, что статья об открытии деления урана была за день до его отплытия опубликована), но Леон Розенфельд не был столь щепетилен и в тот же вечер 16 января сообщил об этом всем на семинаре в Принстоне. Уже в течение следующей недели открытие деления ядер было подтверждено по крайней мере в пяти лабораториях США, а затем в этом убедились десятки исследователей по всему миру.
26 января в Вашингтоне открылась конференция по теоретической физике, на которой Нильс Бор рассказал о захватывающих событиях последних месяцев. (В этот же день в Нью-Йорк пришел журнал со статьей Гана и Штрассмана, а Жолио-Кюри в далеком Париже не только повторил опыт Фриша, но, кроме того, и убедился в том, что деление ядер урана сопровождается испусканием нейтронов.) Всеобщее возбуждение, охватившее физиков, требовало выхода, и они немедленно принялись исследовать новое и необычное явление природы. Сам Бор совместно с Уилером уже через три месяца (за то время, пока Бор находился в США) подготовил обстоятельную статью, которая стала основой последующих работ по физике деления ядер. (Их статья «Механизм деления ядер» была напечатана 1 сентября 1939 г. – в день начала Второй мировой войны.)
Выступая вслед за Бором, Энрико Ферми обратил внимание на то, что при делении ядер урана, кроме двух ядер-осколков, должно испускаться несколько нейтронов, которые, в свою очередь, могут вызвать последующие деления, т. е. в уране возможна цепная реакция с выделением огромной энергии. Заключение Ферми было очень естественным (хотя в то время и не вполне очевидным: сами Фриш и Мейтнер, например, не заметили этого следствия своей гипотезы), однако противоречило наблюдаемым фактам: никто никогда не видел, чтобы кусок урана взрывался при облучении его нейтронами.
Дальше напряжение только нарастает. Кусок урана, взрывающийся при облучении его нейтронами, еще предстояло приготовить. (28 января Президиум Академии наук СССР, имея в виду примерно эту задачу, обратился в Совет народных комиссаров с предложением «Об организации работ по изучению атомного ядра».) Выделяемая таким куском урана энергия – впервые появившаяся в поле зрения в начале 1939 г. – это часть массы. Решительно никто не представлял себе этого в 1905 г., когда не было известно даже о существовании атомного ядра, а связь массы и энергии была довольно абстрактным знанием, полученным (что вообще-то удивительно) из свойств движения. К ним мы и возвращаемся.
*****Темпы времени. Мы живем во Вселенной, в структуру которой встроено наличие абсолютной скорости – скорости света. Она одна для всех. Для внутренней непротиворечивости такого устройства что-то еще должно работать не так, как мы привыкли. Например (см. рис. 5.1), «вычитание» – а точнее, нечто заменяющее вычитание – половины скорости света из самой скорости света должно давать не половину, а в точности скорость света; очевидно, должны систематически действовать какие-то правила, отличные от ожидаемых наивно. Но при этом опыт с движением, накопленный в обычных условиях (от почти житейских ситуаций до космических полетов), – это как-никак опыт, и, если некоторая хитрая система правил и описывает «фокусы» со светом, она же должна каким-то образом воспроизводить привычные нам свойства движения в обычных условиях – где скорости и вычитаются (теннисный мяч вслед уходящему поезду), и складываются (ураган и самолет) обычным образом.
В основе правил, которые на самом деле работают в нашей Вселенной, – относительность ряда вещей, а именно их зависимость от движения относительно наблюдателя[79]. Относительность является механизмом, обслуживающим наличие абсолютной скорости. Относительными оказываются ход времени и длина в направлении движения: расстояние между носом и соплом ракеты для внешнего наблюдателя меньше в определенное число раз в зависимости от скорости ракеты относительно него, а часы в движущемся поезде выглядят для вас идущими медленнее тех, что у вас на руке, если вы стоите на перроне. Дело вовсе не в устройстве часов и не в том, что с ними «что-то произошло», – наблюдатель, путешествующий вместе с часами, ничего не обнаружит; дело именно в различном восприятии одного и того же явления (в данном случае – темпа времени) различными наблюдателями. Но заметными все эти эффекты делаются только при большой скорости ракеты, поезда и т. п. относительно космодрома, или перрона, или другой ракеты, или другого поезда. «Большая скорость» здесь и везде в подобных случаях означает скорость, составляющую существенную долю скорости света – например, 1/4 или тем более 1/3, а много лучше, конечно, 9/10. (Кстати говоря, если бы в нашей Вселенной не было абсолютной,
