Линкор и Торпедный катер

Двухэтажное здание, в котором базировались ученые, было выкрашено в зеленый цвет и называлось «корпус Т», то есть теоретический. Оппенгеймер превратил его в штаб-квартиру и интеллектуальный центр лаборатории. Ответственным он назначил Ханса Бете, знаменитого физика-ядерщика из Корнеллского университета. Коридоры в здании были узкие, а стены тонкие, и во время работы ученые периодически слышали рокочущий смех Бете и предполагали, что где-то поблизости должен был находиться и Фейнман.

Бете и Фейнман. Многие считали эту парочку весьма странной. Педантичный немецкий профессор и молодой шустрый гений. Кто-то даже придумал для них прозвища: Линкор и Торпедный катер. Их совместный метод работы заключался в том, что Бете прокладывал путь, как тяжеловесный гигант, в то время как Фейнман сновал туда-сюда, жестикулируя и выкрикивая со своим шероховатым нью-йоркским акцентом что-то вроде «Ты с ума сошел!» или «Это бред какой-то!». Бете отвечал ему всегда спокойно, как и подобает профессору, выискивал способ решить задачу аналитически и объяснял, что это не он, а Фейнман сошел с ума. Ричард выслушивал, начинал расхаживать из стороны в сторону, а потом сквозь стены до остальных вновь доносился его крик: «Нет, нет, ты неправ!». Проявлявший беспечность там, где Бете был аккуратен, он был именно таким, какого искал Бете, — бескомпромиссным, способным на творческую критику, и, что очень важно, он мог заметить нестыковки задолго до того, как идея перерастет в нечто большее. Свежие мысли и нестандартные решения — в этом был весь Фейнман. Он никогда, в отличие от Бете, лишний раз не проверял каждое интуитивное предположение. Они не всегда работали, поэтому более осторожные коллеги даже вывели эмпирическое правило: если Фейнман сказал что-то три раза, значит, это верно.

Представить лучшего лидера команды теоретиков, чем Бете, вряд ли было возможно. Благодаря опубликованным в 1930-х годах трем потрясающим обзорным статьям, в которых рассматривалось общее состояние ядерной физики, он стал признанным авторитетом в этой области. Оппенгеймеру было известно, что Бете не просто систематизировал имеющиеся знания, он собственноручно вычислил и проверил все, что было написано в каждой строке. Он работал над теорией вероятности и теорией ударных взрывных волн, изучал пробивную способность брони артиллерийскими снарядами (эта работа, которую он выполнил, желая внести вклад в подготовку к маячащей на горизонте войне, была немедленно засекречена министерством обороны, так что даже сам Бете, не говоря уже об обычных американских гражданах, больше никогда о ней не слышал). За объяснение термоядерных реакций, происходящих на Солнце, он получит Нобелевскую премию, а за время своей работы в Корнелле, куда он приехал в 1935 году, он смог превратить этот университет в один из новых мировых центров в области физики, так же как Оппенгеймер и Эрнест Лоуренс преобразовали Беркли.

Оппенгеймер очень хотел заполучить Бете в свою команду, и ему пришлось приложить усилия, чтобы убедить его в реалистичности проекта атомной бомбы и уговорить оставить Радиационную лабораторию МТИ, где тот работал с 1942 года. (Когда Бете согласился, Оппенгеймеру отправили телеграмму с заранее приготовленным шифрованным сообщением на детском бланке «Вестерн Юнион».) На участии Бете настаивал и его друг Эдвард Теллер, который, впрочем, немало удивился, узнав, что Оппенгеймер назначил Бете, очень прагматичного человека, руководителем теоретического подразделения — команды, состоящей из очень самолюбивых, невероятно эксцентричных, темпераментных, ранимых и непостоянных теоретиков и специалистов-расчетчиков.

Чтобы изучить физику, Бете пересек всю Европу. Сначала он учился в Мюнхене у Арнольда Зоммерфельда[107], пророчески предсказывавшего будущих лауреатов Нобелевской премии, а затем в Кембридже и Риме. В Кембридже его интересовали лекции Дирака по квантовой механике, однако Бете перестал посещать их, когда обнаружил, что Дирак, чьи формулировки были безупречны, просто читал вслух свою книгу. В Риме, где он стал первым иностранным студентом-физиком за всю историю университета, его внимание привлек Ферми. Они даже работали вместе, хотя и недолго. Именно от него Бете перенял стиль, который называл легкостью подхода. Его первый великий учитель Зоммерфельд всегда начинал решение задач с того, что педантично отбирал соответствующее снаряжение из математического арсенала. Он предпочитал решать уравнения и только потом, получив результат, находил им соответствующее физическое обоснование. Ферми же, напротив, сначала начинал прокручивать задачу в уме, обдумывал, какие силы в ней задействованы, и только потом записывал необходимые уравнения. В век абстрактной, не визуализируемой квантовой механики придерживаться «легкого» подхода было непросто. Ханс Бете смог совместить подход Ферми с почти неудержимой страстью к вычислению реальных чисел, содержавшихся в уравнениях, что было далеко не типично. Большинство физиков с удовольствием растягивали уравнения на целую страницу, погружаясь в алгебраические преобразования, и не задумывались о реальных значениях или диапазонах изменения тех реальных величин, которые обозначены в этом уравнении символами. Для Бете же теория обретала смысл только в тех случаях, когда позволяла рассчитать реальные значения физических параметров.

Из Рима Бете вернулся в Германию, где научная элита оказалась практически на краю пропасти. В древних стенах Тюбингенского университета, где Бете работал ассистентом профессора, он стал встречать студентов со свастикой на наручных повязках. Была осень 1932 года. А наступившей вслед за ней зимой власть перешла к Гитлеру. В феврале горел Рейхстаг, а к весне четвертая часть всех физиков страны, работавших в университетах, была уволена. В соответствии с первыми антисемитскими законами немедленному увольнению подлежали все государственные служащие, не принадлежавшие к арийской расе. Сам Бете, чей отец был прусским протестантом, не считал себя евреем, но так как его мать была еврейкой, стало ясно, что может ожидать его в нацистской Германии. Последовало немедленное отчисление с работы на факультете, куда он незадолго до этого устроился. В Европе поднималась самая большая волна интеллектуальной миграции, и у Бете был только один выбор — присоединиться к ней. Сообщество ученых было многоязычным, опыт международных исследований и чтение лекций за рубежом несколько смягчали переход к обретению статуса эмигранта. Бете прибыл в Новый Свет в 1935 году.

Фейнман знал имя Ханса Бете со студенческой скамьи. Библия Бете, три его знаменитые статьи по ядерной физике, составляли основу курса в МТИ. Однажды Ричард видел Бете издалека на одном научном собрании. На первый взгляд он показался ему довольно некрасивым: нескладный, крепко сложенный, с размытыми чертами лица, со светло-каштановыми волосами, поднимавшимися дыбом над широким лбом. Первое впечатление Фейнмана развеялось, когда они встретились в Санта-Фе, откуда готовились отправиться в Лос-Аламос. У тридцатисемилетнего Бете было тело скалолаза, и он много времени проводил в походах по каньонам или поднимался на вершины гор, расположенных неподалеку от лаборатории. Он излучал уверенность и энергию. Вскоре после прибытия в Лос-Аламос из-за того, что теоретики постоянно то приезжали, то уезжали, рядом с Бете не осталось тех, с кем он мог бы посоветоваться. Виктор Вайскопф, его заместитель, отсутствовал. Не было и Теллера, который, впрочем, сразу же предпочел отстраниться, нежели содействовать. Не только Оппенгеймер предпочел ему Бете, но и Бете обошел его вниманием, назначив своим заместителем Вайскопфа. Однажды Бете завернул в кабинет Фейнмана, и вскоре по коридору разнесся его раскатистый смех.

Бете перестал проводить ознакомительные беседы и занялся разработкой метода расчета мощности ядерного взрыва. Сербер вывел формулу для простого случая, когда масса урана или плутония чуть превышала критическую. Однако рассчитать мощность бомбы, масса которой существенно превышала критическое значение, было значительно сложнее. Вместе с Ричардом они разработали классически точный метод, который стал известен как формула Бете — Фейнмана. Рискованные практические аспекты ядерной физики порождали и другие вопросы. Существовала вероятность, что в небольшом куске урана или плутония массой даже меньшей, чем критическая, может возникнуть неуправляемая цепная реакция — предетонация. Химические взрывчатые вещества были более стабильными. В первые же месяцы работы Бете поручил Фейнману заняться решением этой проблемы. Всегда имеется вероятность, пусть и достаточно невысокая, присутствия рассеянных (блуждающих) нейтронов: они могут образоваться при спонтанном расщеплении отдельных атомов, во время ядерной реакции, спровоцированной примесями, или попадать на Землю с космическими лучами. Сами по себе космические лучи на высоте Лос-Аламоса были способны привести к нагреву урана-235 гораздо сильнее, чем в лабораториях на уровне моря. Не разобравшись в причинах предетонации, ученые не могли понять, как будет происходить детонация, потому что они не знали, какие процессы будут протекать в бомбе в момент перехода массы от подкритического состояния к надкритическому. Фейнман долгое время размышлял о том, какими могут быть свойства вещества в своеобразных условиях — в подкритическом состоянии, с которым науке не приходилось сталкиваться раньше. Он пришел к выводу, что искать решение проблемы следует, основываясь не на «усредненном поведении» атомов, а рассматривая флуктуации: вспышки нейтронной активности в разных местах могут возникать спонтанно и далее распространяться по цепочке, пока не угаснут. Математический аппарат, в данном случае — теория вероятностей, едва ли мог предоставить инструменты для решения столь сложных задач. Фейнман обсудил эту проблему с польским математиком Станиславом Уламом. Подход, предложенный им, способствовал появлению нового направления в теории вероятностей, названного теорией ветвящихся процессов. Фейнман разработал теорию флуктуаций, в основе которой — простые для расчета вычисления вероятностей короткой цепной реакции: нейтрон расщепляет атом, выделяющиеся при этом нейтроны находят другие цели, но потом цепь прерывается. Некоторые флуктуации, которые можно было отследить по сигналам счетчика Гейгера, приводили к единичному акту расщепления. Другие возникали в результате цепной реакции. Как и в большинстве случаев, Фейнман подошел к решению этой задачи, используя геометрический подход, допуская, что взрыв в определенном единичном объеме повлечет за собой взрыв в другом единичном объеме через известный интервал времени. Он нашел практичный способ расчета вероятности любой преждевременной реакции. Этот метод можно было использовать даже для фрагментов урана неправильной формы, которые потом будут взрывать друг друга в бомбе, сброшенной на Хиросиму.

В Фейнмане Бете нашел свою идеальную противоположность. Этот молодой человек был сообразительным, смелым и амбициозным. Искать способ решения одной задачи, разобравшись с проблемой, переходить к другой — это был не его метод: он хотел работать над всем сразу. Бете назначил его руководителем группы, хотя на эту должность претендовали такие известные физики, как Теллер, Вайскопф, Сербер и руководитель британской группы в Лос-Аламосе знаменитый Рудольф Пайерл. Со своей стороны Фейнман, который за двадцать пять лет жизни и весь срок обучения никогда не был наставником, стал проникаться симпатией к Бете.