Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

32 Эйнштейн, 4, 359.

Следует сказать, что такой читатель не слишком идеализирован, он существует. "Эволюция физики" не требует специальных знаний, но она предъявляет очень высокие требования к интеллигентности, способности к абстрактному мышлению, последовательности. Прежде всего она требует глубокого интереса к идейной эволюции человечества. Очень важным знамением времени служит многочисленность реальных прообразов читателя, обладающего такими способностями и склонностями. Так много людей сейчас напряженно ищут в истории науки ответа на современные вопросы. Основной ответ - гармония и познаваемость мира - выражен в следующих строках: "Без веры в то, что возможно охватить реальность нашими теоретическими построениями, без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могло быть никакой науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества. Во всех наших усилиях, во всякой драматической борьбе между старыми и новыми воззрениями мы узнаем вечное стремление к познанию, непоколебимую веру в гармонию нашего мира..."

Этим строкам предшествует краткая характеристика развития научной картины мира, из которой следует идея его гармонии и познаваемости.

265

Исходный пункт - понятия массы, силы и движения по инерции, не нарушающего хода событий в движущейся системе. При помощи этих понятий формируется механическая картина мира: между частицами действуют силы, зависящие только от расстояния. "Нужно было смелое научное воображение, чтобы понять, что не поведение тел, а поведение чего-то находящегося между ними, т.е. поля, может быть существенно для направления событий и для их понимания". Далее было отброшено абсолютное время, а затем было преодолено ограничение относительности движением инерциальных систем. Во всех системах события сводятся к относительным смещениям тел. События определяются не одномерным временем и трехмерным пространством, а четырехмерным пространственно-временным многообразием. Наконец, "квантовая теория раскрыла новые и существенные стороны нашей реальности. Прерывность стала на место непрерывности". На всех очерченных этапах физика ставила перед собой одну и ту же цель: найти в лабиринте наблюдаемых фактов объективную гармонию. Существование и постижимость такой гармонии - итог истории науки. "Мы желаем, чтобы наблюденные факты логически следовали из нашего понятия реальности" [33].

33 Там же, с. 542 543.

Этот итог стоял в центре научных, а следовательно, и всех жизненных интересов Эйнштейна. Рационализм, преемственно связанный с мировоззрением Спинозы, обогащенный трехвековым развитием науки и практики, приобретает наиболее общую форму: логика научной мысли в идеале приводит к совокупности эмпирически постигаемых физических соотношений.

Характерно отношение Эйнштейна к вышедшей книге. Подготовка "Эволюции физики" очень увлекла его, но как только рукопись была закончена, он потерял к ней всякий интерес, не взглянул ни на корректуру, ни на вышедшие экземпляры. Чтобы не обидеть издателей, Инфельд отвечал на их вопросы, что Эйнштейну понравилось оформление книги. В действительности он и не раскрывал книгу.

Трагедия атомной бомбы

Атом - это скупой богач, который при жизни вовсе не тратит денег (энергии). Но в завещании он оставляет свое состояние двум сыновьям М' и М" с условием, что они отдадут обществу небольшую часть - меньше одной тысячной - состояния (энергии или массы). Состояние, получаемое сыновьями, таким образом, несколько меньше, чем состояние, которым владел отец (сумма масс М'+М" несколько меньше, чем масса М делящегося атома). Но часть, отдаваемая обществу, относительно небольшая, все же настолько громадна (рассматриваемая как кинетическая энергия), что она несет с собой для общества угрозу несчастья. Отвратить эту угрозу - стало самой настоятельной проблемой нашего времени.

Эйнштейн

С самого начала цивилизации вплоть до середины нашего века энергетической основой производства были процессы перегруппировки атомов химические реакции горения, освобождающие количества энергии, несопоставимо малые по сравнению с внутренней энергией тел. Начиная с первых атомных установок используются процессы, в которых выделяются количества энергии, сопоставимые с массами тел, умноженными на квадрат скорости света. Речь идет об установках мирного значения. Когда был сконструирован тепловой двигатель, в котором поршень уже с первым тактом навсегда покидал цилиндр, т.е. когда было изготовлено огнестрельное оружие, - новая эра в энергетике не началась. Она началась с первых тепловых двигателей, в которых расширение газа или пара приводило к вращению валов рабочих машин. Соответственно и атомная эра открылась не первой атомной бомбой, а первой атомной электростанцией.

Освобождение атомной энергии основано на закономерностях, открытых благодаря применению теории относительности в физике атомного ядра. В последней экспериментальные исследования показали, что масса ядра атома меньше суммы масс всех входящих в это ядро

267

частиц - протонов и нейтронов. Такая недостаточность массы ядра по сравнению с суммой масс ядерных частиц получила объяснение в атомной физике на основе найденного Эйнштейном соотношения массы и энергии. В различных ядрах частицы как бы упакованы с различной компактностью; для отрыва частицы от остальных требуется различная энергия. Энергия связи частиц в ядре меняется при переходе от одного элемента периодической системы к другому. Согласно соотношению Эйнштейна, различиям в энергии соответствуют различия в массе; масса ядра отступает в той или иной мере от точного значения суммы масс частиц, образующих ядро.

Превращения одних ядер в другие - деление тяжелых ядер или соединение легких ядер в более тяжелые - приводят к изменению "компактности" упаковки. При подобных реакциях масса получившихся ядер может быть меньше, чем масса исходных. Это уменьшение массы соответствует освобождению энергии: освободившаяся энергия равна уменьшению массы, помноженному на квадрат скорости света.

Расчеты, основанные на указанных выводах теории относительности, позволяют утверждать, что освобождение энергии происходит при ядерных реакциях в наиболее тяжелых ядрах, а также при реакциях, в которых участвуют самые легкие ядра.

Ядра наиболее тяжелых элементов (элементов с наибольшими атомными весами), стоящих в конце периодической системы Менделеева, обладают меньшей "компактностью", чем ядра средних элементов. Поэтому при переходе от тяжелых ядер к средним, иначе говоря, при делении тяжелых ядер, состоящих из большого числа протонов и нейтронов, на меньшие, энергия освобождается. Эти соотношения и описаны во взятых в качестве эпиграфа к этой главе строках Эйнштейна, посвященных скупому богачу, делящему свое состояние между сыновьями.

Напротив, у легких ядер, стоящих в самом начале системы Менделеева, выигрыш в "компактности" происходит при слиянии ядер в несколько большие. Когда ядра водорода соединяются в ядра гелия, освобождается большое количество энергии.

Таким образом, теория относительности, примененная в ядерной физике, позволила предвидеть два типа реакций: деление тяжелых ядер и соединение самых легких

268

ядер. Эти реакции выделяют энергию; ядра, получившиеся в результате таких реакций, обладают меньшей массой, чем исходные. Энергия, равная уменьшению массы, помноженному на квадрат скорости света, должна выделиться при таких реакциях в гигантских количествах. Из грамма вещества получится в сотни тысяч раз больше энергии, чем при сгорании вещества.

В конце тридцатых годов была открыта реакция деления ядер урана. Эти тяжелые ядра, когда их бомбардируют нейтронами, раскалываются каждое на две части - ядра средних элементов. При этом должна выделиться энергия, равная уменьшению массы, умноженному на квадрат скорости света.

Вскоре выяснилось, что при делении ядра урана возникают нейтроны, которые способны вызвать деление соседних ядер, - таким образом, процесс приобретает характер цепной реакции, и, раз начавшись, деление охватывает всю массу урана, в которой началось деление. К таким результатам пришел Фредерик Жолио-Кюри во Франции, а также Энрико Ферми, начавший работать над делением урана в Италии и вскоре бежавший из-под власти Муссолини и поселившийся в США. Здесь над проблемой урана работали Лео Сцилард и другие.

Заря атомной эры занималась, когда политический горизонт был омрачен тучами. Гитлеровская Германия быстро наращивала свой военный потенциал. Больше, чем когда-либо, Эйнштейн задумывался о том, в чьи руки попадут результаты физических исследований. Он предвидел близкое начало мировой войны. Инфельд рассказывает, что Эйнштейн хорошо понимал значение событий в Испании - нападения на республику - как репетиции тотальной фашистской агрессии. Он надеялся на успешное отражение нападения.

"Помню блеск его глаз, когда я сказал ему, что дневные выпуски газет сообщили о большой победе республиканцев.
– Это звучит, как песня ангелов, - сказал он с подъемом, который мне редко приходилось у него наблюдать" [1].