Текст книги "Создание атомной бомбы"

8
«Вскапывать и перемешивать»[866]866
  Ср. пассаж из трактата «О достоинстве и преумножении наук» Фрэнсиса Бэкона: «Алхимии, однако, мы обязаны тем, что можно прекрасно понять из сравнения с басней Эзопа о земледельце, который перед смертью сказал сыновьям, что “оставил им в винограднике богатый клад золота”. Тщательно перекопав весь виноградник, сыновья, правда, не нашли никакого золота, но зато получили на следующий год богатейший урожай винограда, потому что тщательно вскопали и перемешали землю вокруг корней виноградных лоз. Подобно этому неустанные труды и огромные усилия упомянутых химиков, потраченные на создание золота, как бы зажгли факел для множества прекрасных изобретений и экспериментов». Цит. по: Seaborg (1958), p. xxi; в русском переводе с неб. уточн. цит. по: Бэкон Ф. Сочинения: В 2 т. / Перевод Н. А. Федорова и Я. М. Боровского. М.: Мысль, 1971. Т. 1. С. 116.


[Закрыть]

Седьмой Сольвеевский конгресс, проходивший в Брюсселе в конце 1933 года, стал для Джорджа Гамова билетом, позволившим ему убежать из Советского Союза, который быстро становился все более неуютным местом для физиков-теоретиков, упорствовавших в приверженности современным представлениям[867]867
  Ср. Gamow (1970), p. 108 и далее.


[Закрыть]. Предыдущим летом этот высокий, светловолосый, атлетически сложенный одессит уже предпринял одну попытку побега вместе со своей женой Ро[868]868
  Семейное прозвище первой жены Георгия Гамова Любови Вохминцевой.


[Закрыть]: они собирались переплыть на резиновой байдарке через Черное море, пройдя около 280 километров на юг, от Крыма до Турции, причем метеорологического прогноза у них не было. Они взяли с собой карманный компас, сваренные вкрутую яйца, тщательно запасенные заранее, кулинарный шоколад, две бутылки коньяка и пакет свежей клубники. Они отплыли с утра, сделав вид, что отправляются на увеселительную прогулку, и энергично гребли весь день и часть ночи. Из документов у них были с собой только датские права на управление мотоциклом, оставшиеся у Гамова на память о зиме 1930 года, которую он провел в Копенгагене после работы с Резерфордом в Кавендишской лаборатории. Гамов собирался показать этот документ туркам, сказать им по-датски, что он датчанин, добраться до ближайшего датского консульства и позвонить оттуда Бору, который, несомненно, все устроил бы. Но Черное море назвали так из-за частых штормов. Побегу Гамовых помешал сильный ветер: он поднял захлестывавшие их волны, обессилил их за долгую, холодную ночь и в конце концов отнес их обратно к берегу.

Гамов вернулся в Ленинград, а на следующий год получил из правительства извещение о том, что его официально делегируют на Сольвеевский конгресс. «Я не мог поверить своим глазам»[869]869
  Здесь и далее цит. по: Гамов Дж. Моя мировая линия: Неформальная автобиография / Пер. с англ. Ю. И. Лисневского. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1994. С. 103, 104.


[Закрыть][870]870
  Ibid., p. 120.


[Закрыть], – пишет он в автобиографии. Перед ним открывалась легкая возможность уехать за границу – если не считать того, что на Ро она не распространялась. Гамов твердо решил либо получить второй паспорт, либо никуда не ехать в нарушение распоряжения властей. Через экономиста-большевика Николая Бухарина, с которым он был знаком, ему удалось добиться встречи в Кремле с председателем Совнаркома Вячеславом Молотовым. Молотова удивило, что теоретик не может пару недель обойтись без жены. Гамов решил притвориться своим парнем:

– Видите ли, – сказал я, – чтобы сделать мою просьбу убедительной, я должен сказать вам, что моя жена, будучи физиком, помогает мне в качестве научного секретаря, хранит статьи, заметки и т. п. Так что я не могу присутствовать на таком большом конгрессе без ее помощи. Но это не все. Все дело в том, что она никогда не была за границей, и после Брюсселя я хочу взять ее в Париж, чтобы показать Лувр, Фоли-Бержер и так далее и сделать кое-какие покупки.

Это Молотов понял. «Думаю, что это будет нетрудно устроить»[871]871
  Ibid., p. 122.


[Закрыть], – сказал он Гамову.

Но, когда пришло время получать паспорта, Гамов обнаружил, что Молотов передумал и решил не создавать неудобного прецедента. Гамов уперся и отказался идти на попятную. Ему трижды звонили из паспортного отдела, предлагая забрать свой паспорт, и все три раза он отвечал, что подождет, пока не будут сделаны оба паспорта. «Наконец, на четвертый день мне сообщили по телефону, что оба паспорта готовы. И конечно, они были готовы!»[872]872
  Ibid., p. 123.


[Закрыть] После Сольвеевского конгресса молодые перебежчики уплыли в Америку. Гамов преподавал в летней школе Мичиганского университета в живописном Анн-Арборе, а потом принял профессорскую кафедру в вашингтонском Университете Джорджа Вашингтона.

На Сольвеевский конгресс, впервые посвященный ядерной физике, собрались лучшие умы двух поколений: в числе старших физиков там были Мария Кюри, Резерфорд, Бор и Лиза Мейтнер, в числе более молодых – Гейзенберг, Паули, Энрико Ферми, Чедвик (из Кембриджа приехали в общей сложности восемь человек, из разоренного Гёттингена – ни одного), Гамов, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, Патрик Блэкетт и Рудольф Пайерлс. Эрнест Лоуренс, чей циклотрон уже вовсю работал, в одиночку представлял на конгрессе этого года Америку.

Они спорили о строении протона. Другие темы, которые они обсуждали, в то время могли показаться слишком отвлеченными. Как оказалось впоследствии, ни одна из них таковой не была. 2 августа 1932 года, работая с тщательно подготовленной камерой Вильсона, американский экспериментатор из Калтеха Карл Андерсон открыл в потоке космических лучей новую частицу. Этой частицей был электрон с положительным, а не отрицательным зарядом, «позитрон», ставший первым свидетельством того, что Вселенная состоит не только из материи, но и из антиматерии. Это открытие принесло Андерсону Нобелевскую премию за 1936 год. Физики всего мира немедленно проверили сохраненные у них фотографии событий в камерах Вильсона и обнаружили следы позитронов, которые они неправильно идентифицировали до этого (супруги Жолио-Кюри, проглядевшие в свое время нейтрон, увидели, что и позитрон они тоже проглядели). Существование этой новой частицы позволяло предположить, что протон может на самом деле быть составным – не неделимой частицей, а комбинацией нейтрона с позитроном. Это было не так; в конце концов выяснилось, что в ядре нет места никаким электронам, ни положительным, ни отрицательным.

Идентифицировав позитроны, которые они до этого пропустили, Жолио-Кюри снова включили свою камеру Вильсона и стали искать новую частицу в других экспериментальных условиях. Они выяснили, что при бомбардировке элементов среднего веса альфа-частицами, вылетающими из полония, мишень испускает протоны. Потом они заметили, что более легкие элементы, в частности алюминий и бор, иногда испускают не протон, а нейтрон, а затем – позитрон. Казалось бы, это свидетельствовало о составной природе протона. Они с энтузиазмом представили эти данные в своем докладе на Сольвеевском конгрессе.

Лиза Мейтнер раскритиковала доклад Жолио-Кюри. Она уже проводила подобные эксперименты в Институтах кайзера Вильгельма, причем пользовалась большим уважением за аккуратность и точность своих работ. В этих экспериментах, подчеркнула она, ей «не удалось обнаружить ни одного нейтрона»[873]873
  Цит. по: Weart (1979), p. 44.


[Закрыть]. Присутствующие склонялись на сторону Мейтнер. «В конце концов подавляющее большинство собравшихся физиков усомнилось в точности наших экспериментов, – говорит Жолио. – После этого заседания мы были в довольно подавленном настроении». По счастью, в дело вмешались теоретики. «Но в этот момент профессор Бор отвел нас в сторонку… и сказал, что считает наши результаты очень важными. Немного погодя подобным же образом нас подбодрил и Паули»[874]874
  Ibid., p. 44, и Biquard (1962), p. 36.


[Закрыть]. Супруги Жолио-Кюри вернулись в Париж с твердым намерением разрешить этот вопрос раз и навсегда.

Фредерику Жолио было тридцать три года, его жене – тридцать шесть; дома их ждали маленькие дети[875]875
  Дочь Элен (р. 1927) и сын Пьер (р. 1932).


[Закрыть]. Летом они вместе ходили под парусом и плавали, зимой катались на лыжах и продуктивно работали вместе в своей лаборатории на улице Пьера Кюри в Латинском квартале. В 1932 году Ирен сменила мать на посту директора Радиевого института: у давно овдовевшей исследовательницы был неизлечимый рак крови, вызванный многолетним воздействием радиации.

Казалось вероятным, что появление нейтронов и позитронов, а не протонов может зависеть от энергии альфа-частиц, попадающих в мишень. Жолио-Кюри могли проверить эту возможность, отодвигая полониевый источник от мишени, в результате чего альфа-частицы, вынужденные пролетать большее расстояние в воздухе, замедлялись. Жолио взялся за работу. Вне всякого сомнения, он видел нейтроны. Когда же он отодвинул полоний от мишени, сделанной из алюминиевой фольги, «испускание нейтронов совершенно [прекратилось] после достижения некоторой минимальной скорости». Но при этом произошло и нечто другое, удивившее его. После прекращения испускания нейтронов испускание позитронов продолжалось: оно не прекратилось резко, а постепенно спадало «в течение некоторого времени, подобно излучению… природного радиоактивного элемента»[876]876
  Жолио, цит. по: Biquard (1962), p. 36.


[Закрыть]. Что это было? Сначала Жолио наблюдал частицы в камере Вильсона, в которой их траектории были видны в перенасыщенном тумане. Затем он перешел на использование счетчика Гейгера и позвал Ирен. Как он объяснял на следующий день одному из своих коллег, «я облучаю мишень альфа-частицами из источника: счетчик Гейгера начинает трещать. Я убираю источник: треск должен прекратиться, но на самом деле он продолжается»[877]877
  Цит. по: Ibid., p. 32.


[Закрыть]. Интенсивность этой странной радиоактивности уменьшалась в два раза приблизительно за три минуты. Они еще не решались считать это время временем полураспада. Пока что они только отметили странное поведение счетчика Гейгера.

В том году в институте работал молодой немецкий физик Вольфганг Гентнер, специалист по счетчикам Гейгера. Жолио попросил его проверить приборы, которые он использовал в своей лаборатории. Супруги отправились на светский вечер, на который они не могли не пойти. «На следующее утро, – пишет коллега, с которым Жолио разговаривал в тот день, – супруги Жолио нашли у себя на столе маленькую записку от Гентнера, утверждавшего, что счетчики Гейгера в полном порядке»[878]878
  Цит. по: Ibid., p. 37.


[Закрыть].

Они были почти уверены, что открыли способ превращения материи в радиоактивную искусственными средствами.

Они рассчитали вероятную реакцию. Ядро алюминия, в котором есть 13 протонов и 14 нейтронов, захватывающее альфа-частицу – 2 протона и 2 нейтрона – и сразу же испускающее 1 нейтрон, должно превращаться в неустойчивый изотоп фосфора с 15 протонами и 15 нейтронами (13 + 2 = 15 протонов; 14 + 2–1 = 15 нейтронов). Затем фосфор, вероятно, распадается до кремния (14 протонов, 16 нейтронов). Трехминутный период – это период полураспада для этого процесса.

Они не смогли обнаружить накопление предельно малых количеств кремния химическими методами. В 1935 году, когда супруги получали Нобелевскую премию по химии, присужденную им за это открытие, Жолио объяснил причину этого: «Выход таких преобразований очень мал, и вес образующихся элементов… не превышает 10^–15 [грамма], что соответствует в лучшем случае нескольким миллионам атомов»[879]879
  Joliot (1935), p. 370.


[Закрыть]. Такое малое количество трудно было найти при помощи одной только химической реакции. Однако они могли зарегистрировать радиоактивность фосфора счетчиком Гейгера. Если бы счетчик действительно показал наличие искусственного преобразования части алюминия в фосфор, то они смогли бы разделить эти элементы химическими методами. Вся радиоактивность осталась бы во вновь образованном фосфоре, очищенном от не прошедшего преобразование алюминия. Но для этого им нужен был надежный процесс сепарации, занимающий меньше трех минут, – чтобы его можно было завершить до того момента, когда слабая наведенная радиоактивность упадет ниже порога чувствительности счетчика Гейгера.

Хотя их просьба озадачила химика из соседней лаборатории, «который никогда не рассматривал химию с этой точки зрения»[880]880
  Цит. по: Weart (1979), p. 46.


[Закрыть], – говорит Жолио, он все же разработал необходимую процедуру. Жолио-Кюри облучили кусок алюминиевой фольги, опустили его в контейнер с соляной кислотой и закрыли контейнер крышкой. Кислота растворила фольгу, и в этой реакции выделился газообразный водород, который должен был унести фосфор из раствора. Газ собрали в перевернутую пробирку. Растворенный алюминий «затих», а газ вызвал треск счетчика Гейгера: все радиоактивные вещества перешли в него. Другой химический тест доказал, что радиоактивное вещество действительно было фосфором. Жолио прыгал от радости, как мальчишка.

Это открытие могло стать достойным приношением болеющей матери Ирен, которая подготовила к научной работе свою дочь и поддерживала зятя:

Мария Кюри видела нашу работу, и я никогда не забуду того выражения сильнейшей радости, которое появилось на ее лице, когда мы с Ирен показали ей маленькую стеклянную пробирку с первым искусственным радиоактивным элементом. Я до сих пор вижу, как она берет в руки (уже сожженные радием) эту маленькую пробирку с радиоактивным соединением – пока что очень слабоактивным. Чтобы проверить наши слова, она поднесла ее к счетчику Гейгера – Мюллера и услышала многочисленные «щелчки», которые стали раздаваться из счетчика. Наверное, это было последней великой радостью ее жизни. Через несколько месяцев Мария Кюри скончалась от лейкемии[881]881
  Цит. по: Biquard (1962), p. 33.


[Закрыть].

Жолио-Кюри сообщили о своей работе – «одном из важнейших открытий этого века»[882]882
  Segrè (1980), p. 197 и далее.


[Закрыть], как говорит Эмилио Сегре в своей истории современной физики, – 15 января 1934 года в Comptes Rendus, а четыре дня спустя – и в письме в Nature. «Эти эксперименты дают первое химическое доказательство искусственного превращения»[883]883
  Ibid., p. 198. Письмо в Nature воспроизведено на рис. 9.15.


[Закрыть], – гордо написали они в заключение. Резерфорд написал им в течение двух недель: «Я поздравляю вас обоих с проделанной работой, которая, как я уверен, в конечном счете будет иметь огромное значение». По его словам, он и сам несколько раз пытался ставить подобные эксперименты, «но безуспешно»[884]884
  Цит. по: Biquard (1962), p. 39.


[Закрыть] – такая похвала признанного мастера эксперимента дорогого стоила.

Они показали, что можно не только отрывать от ядра фрагменты, как это делал Резерфорд, но и вызывать искусственными методами высвобождение части его энергии в процессе радиоактивного распада. В своей части нобелевской речи Жолио предсказал потенциальные следствия такой возможности. Учитывая прогресс науки, сказал он, «мы можем предположить, что ученые, научившись произвольно строить или разрушать элементы, смогут вызывать превращения взрывного типа… Если действительно удастся добиться распространения таких превращений в материи, можно представить себе высвобождение огромного количества полезной энергии». Но предвидел он и возможность катаклизма «в случае распространения заражения на все элементы нашей планеты»:

Астрономы иногда наблюдают, как звезда средней величины внезапно увеличивается в размерах; звезда, не видимая невооруженным глазом, может стать чрезвычайно яркой и заметной безо всякого телескопа – так появляются новые звезды. Возможно, внезапные вспышки звезд вызываются превращениями взрывного характера, подобными тем, которые представляются теперь нашему воображению, – и исследователи, несомненно, попытаются осуществить такой процесс, принимая, хочется надеяться, все необходимые меры предосторожности[885]885
  Joliot (1935), p. 373.


[Закрыть].

Лео Сцилард не получил приглашения на Сольвеевский конгресс. К октябрю 1933 года на его счету не было никаких заметных свершений в области ядерной физики, если не считать свершений, которых он добился в прекрасно оборудованной лаборатории собственного мозга. В августе он писал другу, что «тратит сейчас деньги на поездки и, конечно, ничего не зарабатывает, и такое положение не может продолжаться долго»[886]886
  Weart and Szilard (1978), p. 36.


[Закрыть]. Идея цепной ядерной реакции стала для него «в некотором роде навязчивой». В январе, когда он услышал об открытии Жолио-Кюри, его одержимость расцвела буйным цветом: «Я внезапно увидел, что существуют доступные средства, позволяющие исследовать возможность такой цепной реакции»[887]887
  Ibid., p. 17.


[Закрыть].

Он переехал в менее дорогую гостиницу, «Стренд-Палас» около Трафальгарской площади, и принялся размышлять. В конце концов, у него было «отложено немного денег», которых «вероятно, хватило бы на год такой жизни, к которой я привык, и поэтому я не слишком спешил найти работу»[888]888
  Ibid.


[Закрыть] – то есть возбуждение, которое принесли новые идеи, несколько смягчило ту тревогу, которую он ощущал в августе. Ванная была в коридоре. «Я помню, как залезал в ванну… около девяти утра. В ванне лучше всего думается. Я просто лежал в воде и думал, и около полудня горничная стучала в дверь и спрашивала, все ли у меня в порядке. Тогда я обычно вылезал и делал несколько заметок, диктовал несколько памятных записок»[889]889
  Ibid., p. 19 и далее.


[Закрыть].

Одна из таких «памятных записок» превратилась в патентную заявку[890]890
  Ср. Szilard (1972), p. 622 и далее.


[Закрыть], поданную 12 марта 1934 года[891]891
  ЛС закончил составление заявки в субботу 10-го числа. Подать ее он мог только в понедельник.


[Закрыть] и касавшуюся атомной энергии. Это была первая из нескольких таких заявок, поданных в этом и в следующем году, и все они были в итоге объединены в одно полное описание под названием «Усовершенствования в области преобразования химических элементов или родственных областях» (Improvements in or Relating to the Transmutation of Chemical Elements). В тот же день Сцилард подал заявку на патент – который так никогда и не был выдан – на методику хранения книг на микрофильмах[892]892
  Ср. Szilard (1972), p. 722.


[Закрыть]. Сцилард уже понял – еще в сентябре, в контексте возбуждения цепной реакции, – что для бомбардировки ядер выгоднее использовать не альфа-частицы, а нейтроны. Теперь он применил эту идею в методе создания искусственной радиоактивности, который он предлагал:

В соответствии с настоящим изобретением радиоактивные объекты получают путем бомбардировки соответствующих элементов нейтронами… Такие незаряженные частицы проникают даже в вещества, содержащие более тяжелые элементы, без потерь на ионизацию и вызывают образование радиоактивных веществ[893]893
  Ibid., p. 622. В целом заявка, по-видимому, предлагает грубую предварительную концепцию термоядерного реактора-размножителя с рубашкой-бланкетом для преобразования тяжелых элементов!


[Закрыть].

Это был первый шаг. Он был при этом шагом довольно-таки нахальным. У Сциларда были только теоретические основания полагать, что нейтроны могут вызывать искусственную радиоактивность. Он не проводил необходимых экспериментов. До сих пор такие эксперименты проводили только супруги Жолио-Кюри, а они использовали альфа-частицы. Но Сцилард имел в виду нечто большее, чем просто искусственная радиоактивность. Он имел в виду цепные реакции, производство энергии, атомные бомбы. Он еще не придумал методов достижения всего этого, которые можно было бы запатентовать. Он размышлял о том, какой или какие элементы могут испускать по два нейтрона на каждый захваченный нейтрон. В какой-то момент он решил, как он говорил впоследствии, «что было бы разумно систематически исследовать все элементы. Элементов было девяносто два. Но это, разумеется, потребовало бы долгой и скучной работы, так что я подумал, что сначала накоплю денег, закажу кое-какую аппаратуру, а потом найму кого-нибудь, кто будет просто сидеть и перебирать элементы один за другим»[894]894
  Weart and Szilard (1978), p. 18.


[Закрыть].

Такая задача вряд ли оказалась бы скучной. На самом деле у Сциларда просто не было возможностей для такой работы – ни лаборатории, которую он мог бы использовать, ни сотрудников, ни достаточной финансовой поддержки. «Эта идея цепной реакции не вдохновляла никого из физиков», – вспоминал он. Резерфорд его выгнал. Блэкетт сказал ему: «Слушайте, в Англии у вас с такими фантастическими идеями ничего не выйдет. В России могло бы. Если бы русский физик пришел в правительство и [сказал]: “Нам нужно получить цепную реакцию”, ему бы дали любые деньги и возможности, какие ему понадобились бы. Но в Англии вы этого не получите»[895]895
  Ibid.


[Закрыть]. Возможность систематического поиска неожиданностей при бомбардировке всех элементов подряд нейтронами Сциларду так и не представилась.

Зато она представилась Энрико Ферми и его группе молодых физиков, работавших в Риме. Ферми был к этому готов[896]896
  Аргументы в пользу этого утверждения и их обсуждения см. в Holton (1974).


[Закрыть]. В его распоряжении было все, чего не было у Сциларда. Он так же быстро, как Сцилард, понял, что бомбардировка ядер нейтронами должна быть более эффективной, чем бомбардировка альфа-частицами. Это положение не было очевидным. Альфа-частицы использовались для производства нейтронов (этот же метод использовали Жолио-Кюри, когда пытались получить позитроны). В ядра попадали не все альфа-частицы, что соответствующим образом уменьшало количество получающихся нейтральных частиц. Как писал Отто Фриш, «как я помню, мне – как, вероятно, и многим другим, – эксперимент Ферми показался вначале довольно бессмысленным, потому что нейтронов было гораздо меньше, чем альфа-частиц. Разумеется, мы не учитывали того простого обстоятельства, что нейтроны действовали намного, намного эффективнее»[897]897
  Frisch (1976b), p. 46.


[Закрыть].

Ферми был готов, потому что он к тому времени потратил более четырех лет на организацию лаборатории, специально предназначенной для крупного исследования в области ядерной физики. Если бы Италия была крупным центром физических исследований, он мог бы быть слишком занят, чтобы так тщательно распланировать будущую работу. Но, когда он пришел в итальянскую физику, она представляла собой безжизненные руины не хуже Помпей. У него не было выбора: ему нужно было расчистить обломки и начать все с начала.

Оба биографа Ферми[898]898
  L. Fermi (1954) и Segrè (1970).


[Закрыть] – его жена Лаура и его ученик Эмилио Сегре, ставший, как и он, лауреатом Нобелевской премии, – относят начало его приверженности физике к периоду психологической травмы, последовавшей за смертью его старшего брата Джулио зимой 1915 года, когда Ферми было четырнадцать лет. Между ними был всего год разницы в возрасте, и мальчики были неразлучны. Джулио умер во время несложной операции по удалению нарыва в горле, и Энрико внезапно осиротел.

Той же зимой юный Энрико бродил среди рыночных прилавков на римской площади Кампо-деи-Фьори, на которой стоит памятник Джордано Бруно, стороннику Коперника, сожженному там в 1600 году на костре по приговору инквизиции. Ферми нашел там подержанный двухтомник на латыни под названием Elementorum physicae mathematicae, «Элементы математической физики», сочинение физика-иезуита, изданное в 1840 году. Горюющий мальчик купил на свои карманные деньги книги по физике и принес их домой. Они настолько увлекли его, что он прочитал их залпом. Дойдя до конца, он сказал своей старшей сестре Марии, что даже не заметил, что книги были на латыни. «По-видимому, Ферми изучил этот трактат очень тщательно, – решил Сегре, просмотрев эти старинные тома много лет спустя, – потому что в нем были заметки на полях, исправленные ошибки и несколько обрывков бумаги с примечаниями, написанными почерком Ферми»[899]899
  Segrè (1970), p. 8.


[Закрыть].

Начиная с этого момента развитие Ферми-физика шло, за одним-единственным исключением, быстро и гладко. Между 1914 и 1917 годами его подростковыми математическими и физическими занятиями руководил друг его отца, инженер Адольфо Амидеи, дававший ему тексты по алгебре, тригонометрии, аналитической геометрии, математическому анализу и теоретической механике. Когда Энрико досрочно закончил лицей (он пропустил третий класс, сразу перейдя из второго в четвертый), Амидеи спросил его, чем он предпочел бы заниматься профессионально, математикой или физикой. Амидеи старательно и дословно записал ответ юноши на этот вопрос: «Я изучал математику с таким рвением потому, что считал это необходимой подготовкой для изучения физики, которой я намерен посвятить себя целиком и полностью… Я прочел все наиболее известные книги по физике»[900]900
  Здесь и далее (прим. 33–36) цит. по: Сегре Э. Энрико Ферми – физик / Пер. с англ. В. Н. Покровского, под ред. акад. Б. М. Понтекорво. М.: Мир, 1973.


[Закрыть][901]901
  Цит. по: Ibid., p. 10.


[Закрыть].

Тогда Амидеи посоветовал Ферми поступать не в Римский университет, а в Пизанский, потому что в Пизе он мог одновременно быть принят во всемирно известную Высшую нормальную школу, которая к тому же обеспечивала своих студентов пансионом. Одной из причин, по которым он дал такой совет, сказал Амидеи Сегре, было его желание дать Ферми возможность уехать из родительского дома, в котором «после смерти Джулио… царила чрезвычайно гнетущая атмосфера»[902]902
  Цит. по: Ibid., p. 11.


[Закрыть].

Когда экзаменатор Нормальной школы увидел конкурсную работу Ферми на заданную тему – «Характеристики звука», – он был поражен. В ней, сообщает Сегре, Ферми «записывает дифференциальные уравнения в частных производных для колеблющегося стержня, решает их с помощью разложения Фурье и находит собственные функции и собственные значения… что оказало бы честь и кандидатскому экзамену»[903]903
  Цит. по: Ibid., p. 12.


[Закрыть]. Вызвав семнадцатилетнего выпускника лицея, экзаменатор сказал ему, что считает его выдающимся человеком, которому суждено стать крупным ученым. К 1920 году Ферми уже мог написать другу, что достиг уровня, на котором он сам учит своих пизанских преподавателей: «На физическом факультете я постепенно становлюсь самым большим авторитетом. Так, на днях я прочитаю (в присутствии ряда корифеев) лекцию по квантовой теории, которую я всегда с энтузиазмом пропагандирую»[904]904
  Из письма Ферми к Энрико Персико от 30 января 1920 г., там же, p. 194. Сегре приводит перевод сохранившейся переписки между Ферми и Персико на p. 189 и далее.


[Закрыть]. Свою первую теорию, имевшую непреходящее значение для физики, предсказательный вывод из общей теории относительности, он разработал, еще будучи студентом в Пизе.

Нетипичный сбой произошел в этом быстром развитии зимой 1923 года, когда Ферми, уже получившему ученую степень, предоставили стипендию для поездки в Гёттинген и учебы у работавшего там Макса Борна. Там же были тогда Вольфганг Паули и Вернер Гейзенберг, а также блестящий молодой теоретик Паскуаль Йордан. Однако необычайные способности Ферми почему-то остались незамеченными, и на него никто не обращал внимания. Поскольку Ферми был, как говорит Сегре, «застенчив, горд и привычен к одиночеству»[905]905
  Ibid., p. 33.


[Закрыть], возможно, он сам и был виноват в такой изоляции. Возможно, немцы были предубеждены против него из-за невысокой репутации итальянской физики. Или же, если взять более интересную версию, Ферми мог держать язык за зубами из-за своей безотчетной неприязни к философии: он «не мог разобраться в ранних работах Гейзенберга по квантовой механике, но не из-за каких-либо математических сложностей, а потому, что их физические концепции были ему чужды и представлялись довольно туманными»[906]906
  Ibid., p. 23.


[Закрыть], так что в Гёттингене он написал статьи, которые «вполне мог бы написать и в Риме»[907]907
  Ibid., p. 33.


[Закрыть]. Сегре заключает, что «Ферми вспоминал Гёттинген как своего рода неудачу. Он пробыл там несколько месяцев. Он сидел в сторонке за своим столом и занимался своей работой. Он не получил от этого никакой пользы. Прочие его не замечали»[908]908
  Интервью с Эмилио Сегре, Лафайетт, Калифорния, 29 июня 1983 г.


[Закрыть]. На следующий год Пауль Эренфест прислал ему через бывшего ученика, разыскавшего Ферми в Риме, выражение своего восхищения. Затем молодой итальянец получил трехмесячную стипендию для поездки в Лейден на традиционную стажировку у Эренфеста. После этого он мог быть уверен в своих силах.

Он всегда чурался философской физики; его фирменным стилем стали строгая простота и упорное стремление к конкретности. Сегре считал, что он склонен «к конкретным задачам, которые можно непосредственно проверить на опыте»[909]909
  Segrè (1970), p. 23.


[Закрыть]. Вигнер отмечал, что Ферми «не любил сложных теорий и по возможности избегал их»[910]910
  Цит. по: Ibid., p. 55.


[Закрыть]. Бете отмечал «вдохновляющую простоту»[911]911
  Ibid.


[Закрыть] Ферми. Острый на язык Паули был не столь деликатен: он называл Ферми «квантовым инженером»[912]912
  В передаче Вайскопфа, цит. по: Weiner (1972), p. 188.


[Закрыть]; Виктор Вайскопф, хотя и был поклонником Ферми, признавал, что злословие Паули было небезосновательным, и стиль Ферми отличался от более философски настроенных ученых наподобие Бора. «Не философ, – как-то набросал его портрет Роберт Оппенгеймер. – Страсть к ясности. Он был попросту не способен смириться с туманностью вещей. Поскольку вещи всегда туманны, это доставляло ему много хлопот»[913]913
  Цит. по: Davis (1968), p. 266.


[Закрыть]. Один американский физик, работавший с Ферми средних лет, находил его «холодным и ясным… Возможно, в том, как при решении любого вопроса он сразу обращался к фактам, не замечая или не считая важными нечеткие законы человеческой природы, была некоторая безжалостность»[914]914
  Цит. по: Ibid., p. 55.


[Закрыть].

Страсть Ферми к ясности выражалась также в его страсти к числам. По-видимому, он пытался исчислить все, что ему попадалось, как если бы он чувствовал себя в своей тарелке только с теми явлениями и отношениями, которые можно было классифицировать или пересчитать. «Большой палец всегда служил ему масштабом, – пишет Лаура Ферми. – Поднимая его к левому глазу и зажмуривая правый, он измерял длину горной цепи, высоту дерева и даже скорость полета птицы»[915]915
  L. Fermi (1954), p. 7 и далее.


[Закрыть]. Его любовь к классификации «была врожденной, – заключает Лаура Ферми, – и я слышала, как он “классифицировал людей” по росту, по внешности, по состоянию и даже по сексуальной привлекательности»[916]916
  Ibid., p. 10.


[Закрыть].

Ферми родился в Риме 29 сентября 1901 года. В течение XIX века члены его семьи быстро прошли путь от крестьянского труда в долине По до государственной чиновной службы на итальянских железных дорогах. Его отец был capo divisione в управлении железных дорог – то есть чиновником, ранг которого соответствовал армейскому званию бригадного генерала. Как было принято в Италии того времени, младенцем Энрико отослали с кормилицей в деревню. Так же было и с его братом Джулио, но, поскольку Энрико отличался слабым здоровьем, он вернулся к родителям только в возрасте двух с половиной лет. Встретившись с ними в комнате, полной незнакомцев, которые, по-видимому, были его семьей, и, как пишет Лаура Ферми, «быть может почувствовав, что ему недостает грубоватой нежности кормилицы»[917]917
  Здесь и далее цит. с уточнениями по: Ферми Л. Атомы у нас дома / Пер. с англ. М. П. Богословской и С. П. Боброва. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1959. С. 35.


[Закрыть], он заплакал:

Мать стала строго выговаривать ему и велела сейчас же замолчать: в этом доме не терпели капризных мальчиков. Ребенок сразу послушался, перестал плакать и больше уже не капризничал. И тогда, и позднее в детстве он придерживался того принципа, что сопротивляться старшим бесполезно. Если им угодно, чтобы он вел себя именно так, – что же, прекрасно! Он так и будет делать; проще ладить с ними, чем идти против них[918]918
  Ibid., p. 15. Курсив ЛФ.


[Закрыть].

В 1926 году, когда Ферми было двадцать пять лет, он победил в проводившемся по итальянской системе concorso общенациональном конкурсе на соискание должности профессора теоретической физики Римского университета. Эта новая кафедра была создана усилиями влиятельного покровителя Ферми, сицилийца Орсо Марио Корбино. Это был невысокий, смуглый, живой человек; в 1921 году[919]919
  В русском издании книги Сегре со слов самого Ферми называется 1922 г.


[Закрыть], когда Ферми познакомился с ним, ему было сорок шесть лет и он был директором университетского Физического института, выдающимся физиком и сенатором Итальянского королевства. Поскольку итальянским физикам старой школы быстрое возвышение Ферми не нравилось, покровительство Корбино пришлось ему особенно кстати. Усилия Корбино по развитию итальянской физики получили поддержку фашистского правительства, которое возглавлял бывший журналист, круглоголовый Бенито Муссолини, хотя сам сенатор в его партии и не состоял.

В конце 1920-х годов Корбино и его молодой профессор решили, что маленькой группе, которую они собирали в Риме, пора заняться освоением новых территорий на переднем крае физики[920]920
  Это описание основано, в частности, на Holton (1974) и Amaldi (1977), а также L. Fermi (1954) и Segrè (1970).


[Закрыть]. В качестве такой территории они выбрали атомное ядро, которое тогда уже получало квантово-механическое описание, но еще не было разделено в экспериментальных условиях. В начале 1927 года первым ассистентом Корбино стал Франко Разетти, эрудированный однокашник Ферми по Пизе. Вместе Ферми с Разетти завербовали Сегре, который учился на инженера: они взяли его с собой на конференцию в Комо и рассказывали ему о достижениях собравшихся там светил. К тому времени, как увидел Сегре, Паули и Гейзенберг уже признали таланты Ферми и считали его своим другом. Сегре, сын процветающего владельца бумажной фабрики, не только привнес в их группу свой интеллект, но и добавил ей лоску.

Корбино, совершив откровенно грабительский налет на инженерное училище, добавил к их числу Эдоардо Амальди, сына профессора математики Университета Падуи. Ферми быстро прозвали в группе «Папой» за непогрешимость в вопросах квантовой механики; подобно Резерфорду в Кавендишской лаборатории, Корбино называл своих питомцев «мальчиками». Чтобы набраться опыта, Разетти поехал в Калтех, а Сегре – в Амстердам. В начале 1930-х, после того как было принято решение заниматься ядерной физикой, Ферми снова отправил их за границу: Сегре поехал в Гамбург работать с Отто Штерном, Амальди – в Лейпциг, в лабораторию физикохимика Петера Дебая, а Разетти – в Институт кайзера Вильгельма к Лизе Мейтнер. К 1933 году у отдела был годовой бюджет порядка 2000 долларов, что было в десять раз больше бюджета большинства физических факультетов Италии, качественная камера Вильсона, возможность использовать радиевый источник и знание тонкостей работы со счетчиками Гейгера, полученное в Институтах кайзера Вильгельма: группа была готова приступить к делу.