Олег Фейгин - Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы
Установка, которая даст энергию порядка одной тысячи миллионов лошадиных сил, равная мощности ста Ниагарских водопадов, сотрясет Вселенную такими ударами, что очнутся от сладкой дремы самые сонливые электрики, где бы они не были – на Венере или на Марсе… Это не мечта, это – просто достижение научной электротехники, требующее только больших затрат, о слепой, малодушный мир!.. Человечество еще не достигло такой ступени развития, чтобы добровольно следовать за острым умом изобретателя.
Н. Тесла. Мировая система– Как я мог этого не видеть? – в отчаянии хлопнул себя по лбу ладонью журналист. – В этом же заключается ваша главная идея «Мировой системы», только здесь она называется иначе: «перманентный атомный заряд», или «тактика перманентного сдерживания мировых войн в границах паритета атомных бомб».
– Отлично, Джон, просто отлично, вы понимаете меня как никто другой!
Тут самое время вспомнить еще один любопытнейший факт. Прочитайте-ка мне следующую часть вашего замечательного опуса. Признаться, мне он кажется довольно любопытным… А я пока приготовлю себе еще один стакан этого изумительного напитка – горячего молока с медом и корицей.
Журналист, с любопытством понаблюдав, как ловко изобретатель управляется с электрическим нагревателем в форме странной лампы-груши, внутрь которой помещался стакан с жидкостью, не удержался от вопроса:
– Мистер Никола, но как же происходит процесс нагревания, ведь я не вижу ни спиралей, ни других термоэлементов?
– Токи, Джон, вихревые токи электрического эфира, и больше ничего! Так я вас слушаю, мой юный друг…
Журналист недоверчиво хмыкнул, но не стал продолжать расспросы и перевернул следующий лист своей рукописи:
– Разрешить проблему атомного строения вещества удалось датскому физику Нильсу Бору, предположившему, что на субатомном уровне энергия испускается исключительно квантовыми порциями. Бор показал, что электрон может находиться не на произвольном удалении от атомного ядра, а лишь на ряде «разрешенных орбит». Находящиеся на них электроны не способны излучать электромагнитные волны произвольной интенсивности и частоты, поэтому они и удерживаются на более высокой орбите, подобно самолету в аэропорту отправления, когда аэропорт назначения закрыт по причине нелетной погоды. Однако электроны могут переходить на другую разрешенную орбиту. Как и большинство явлений в мире квантовой механики, этот процесс не так просто представить наглядно. Электрон просто исчезает с одной орбиты и материализуется на другой, не пересекая пространства между ними. Этот эффект назвали «квантовым прыжком», или «квантовым скачком». Суть такого явления во многом непонятна и сегодня, поэтому оно продолжает давать обильную пищу фантастам и журналистам.
– А вы знаете, Джон, что еще полвека назад электрон в качестве элементарной частицы для меня вполне реально существовал. Я воспринимал его как субатомную частицу, четвертое состояние материи, выделив из потока электричества задолго до сэра Уильяма Крукса. В моем тогдашнем представлении электрон не связывался ни с какой внутренней частью атома, а переносимый им электрический заряд как бы растекался по внешней оболочке атомарной структуры. Электричество для меня изначально было совершенно особой субстанцией, насыщенной разноименными зарядами, с собственными особыми свойствами, абсолютно независимыми от окружающей материи. Сам электрон тоже имел у меня сложное строение.
Электрический заряд покрывал эту элементарную частицу слоем за слоем, как листья капусты – кочан. Такие слои составляли интегральный единичный заряд, но сама природа межзарядных сил определялась именно процессами рассеивания зарядных компонент. Любопытно, но только сейчас, полвека спустя, я начал встречать похожие представления в некоторых совершенно заумных работах по теоретической физике. Впрочем, что там у вас следует дальше? – изобретатель нетерпеливо взмахнул рукой.
Журналист вздохнул, чувствуя, насколько позиция официальной науки все дальше расходится с мировоззрением его кумира, и перевернул очередную страницу.
– В атоме Бора электроны переходили вниз и вверх дискретными скачками – с одной разрешенной орбиты на другую, подобно тому, как мы поднимаемся и спускаемся по ступеням лестницы. Каждый скачок электронов обязательно сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения – фотона. Со временем гипотеза Бора уступила место более сложной модели, учитывающей двойственную природу элементарных частиц. Сегодня электроны представляются нам не микроскопическими планетами, обращающимися вокруг атомного ядра, а волнами вероятности, плещущимися внутри своих орбит, подобно приливам и отливам в бассейне сложной формы.
В 1924 году французский физик Луи де Бройль, пытаясь найти объяснение для сформулированных в 1913 году Бором условий квантования атомных орбит, выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой теории, каждой частице, независимо от ее природы, надо поставить в соответствие волну, длина которой связана с импульсом частицы. Де Бройлю удалось сформулировать соотношение, связывающее импульс квантовой частицы с длиной волны и позволяющее одновременно рассматривать микрообъект и как частицу, и как волну.
Модель де Бройля объяснила наличие разрешенных орбит Бора. Если считать электрон частицей, то, чтобы он оставался на своей орбите, у него должны быть одна и та же скорость или импульс на любом расстоянии от ядра. Если же считать электрон волной, то, чтобы он вписался в орбиту заданного радиуса, надо, чтобы длина окружности этой орбиты была равна целому числу длины его волны. Иными словами, окружность орбиты электрона может равняться только одной, двум, трем (и т. д.) длинам его волн.
– Да уж, намудрили эти принц датский с французским маркизом, намудрили, – осуждающе бормотал изобретатель, задумчиво рассматривая схему планетарной модели многоорбитального атома, переданную ему журналистом. Отложив чертеж, он на какое-то время погрузился в собственные размышления, а затем задумчиво произнес:
– С другой стороны, согласно современной теории, электрическая природа электрона, определяемая как его заряд, теми же теоретиками рассматривается как характерная особенность той энергии, что концентрируется вокруг точки под названием «электрон». В этом смысле элементарный электрический заряд предстает перед нами некоей частично локальной сущностью, привносящей свою долю энергии в атомарные образования, – посмотрев на изумленного журналиста, изобретатель с улыбкой добавил: – Впрочем, я думаю, что эти мои измышления еще долго никого не заинтересуют, давайте лучше вернемся к вашему обзору…
Журналист растерянно взглянул на изобретателя и, немного запинаясь, продолжил:
– На протяжении всей второй половины XIX века физики активно изучали феномен катодных лучей. Простейший аппарат, с помощью которого за ними наблюдали, представлял собой герметичную стеклянную трубку, заполненную разреженным газом. В нее с двух сторон было впаяно по электроду: катод, подключавшийся к отрицательному полюсу электрической батареи, и анод, подключавшийся к положительному полюсу. При подаче на электроды высокого напряжения разреженный газ в трубке начинал светиться. Это свечение ученые и приписали катодным лучам. Дискуссия об их природе сразу же приняла острый полемический характер. Большинство видных ученых придерживалось мнения, что катодные лучи представляют собой, подобно свету, волновые возмущения невидимого эфира. Другие же придерживались мнения, что они состоят из ионизированных молекул или атомов самого газа.
Осознавая, что сейчас он, похоже, весьма «удачно» наступил своему собеседнику на другую больную мозоль, журналист обреченно ждал разгромной критики, ведь, обсуждая статьи ученых по атомной физике и порицая современные теории, изобретатель называл их по меньшей мере несостоятельными, а содержащиеся в них утверждения – необоснованными. Особенно категоричен он был в вопросе об экспериментах, где отмечалось выделение атомами энергии. «Атомная энергия – это иллюзия», – часто говорил изобретатель. Он подготовил для печати несколько заявлений о том, что токами с напряжением в несколько миллионов вольт неоднократно расщеплял бесчисленные миллиарды атомов и знает, что никакая энергия при этом не выделялась. Как-то раз изобретатель довольно сурово потребовал от журналиста отчета за то, что он не опубликовал его заявления, на что тот попробовал возразить:
– Я не сделал этого, чтобы не портить вам репутацию. Вы придаете слишком большое значение последовательности, но нет никакой необходимости хранить верность тем теориям, которым вы следовали в юности. Я уверен, что в глубине души вы поддерживаете новые гипотезы, соответствующие научным достижениям в других областях, но, поскольку вы не согласны с некоторыми современными теориями и критикуете их, то считаете, что должны быть последовательным и осуждать гипотезы все без исключения. Я убежден, что во время разработки прибора для получения «луча смерти» ваши рассуждения соответствовали современной теории строения атома и природы материи и энергии.
