Термоядерная бомба и Big Bang: незабавные подробности

Недавняя публикация в СМИ «о первых советских успехах мирового научного уровня» интересным образом пересеклась с текстами сайтов KnigaNews и kiwiArxiv. С материалами не только «о главной догме и беде космологии», но и «о тайнах криптографической могилы»…

Привлечённая здесь для заголовка фотография позаимствована из статьи в научно-популярных СМИ, носящей такое название «Аспирант Крокодила и время джаза. О первых достижениях воспитанников российской физической школы». А изображены на этом фото два талантливейших советских теоретика, Лев Ландау и Георгий Гамов в возрасте 23 и 27 лет, соответственно.

Стоящий между учёными мальчик – это ещё один большой в будущем физик и Нобелевский лауреат Оге Бор. Но данная фотография, снятая в 1931 году во дворе Института Нильса Бора в Копенгагене, особо интересна вовсе не этим. А тем, что на самом деле мы видим здесь лишь обрезанный фрагмент более содержательной картины. Которая в полном виде выглядит так.

Другой маленький мальчик – это Эрнест Бор, ещё один из шести сыновей отца квантовой физики Нильса Бора, в будущем адвокат и выдающийся спортсмен. Ну а стоящий рядом с ним молодой человек на лыжах – это 23-летний Эдвард Теллер. В начале 1930-х коллега-приятель Гамова и Ландау, 20 лет спустя отец американской водородной бомбы, а также ярый милитарист и политический ястреб до конца своей долгой жизни…

Вполне возможно, что эту полную версию снимка откадрировали по самой простой причине: раз история о советских учёных, то всё лишнее вполне можно и убрать. Но может быть и так, что подлинная история обрезана здесь не просто так, а именно с умыслом «подправить», то есть исказить картину. Косвенное подтверждение чему дают и следующие фразы в финале статьи (рассказавшем о достижении Георгия Гамова в области теории атомного ядра, прославившем его в мире науки):

… это был первый по-настоящему громкий успех советской физики. В 1932 году 28-летний Гамов был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, став самым молодым физиком, избранным в академию за всю её историю.

Подобный финал, конечно, можно считать правдой – коль скоро так всё оно в истории и было. Вот только если события этой же истории лишь совсем чуть-чуть расширить – примерно как копенгагенскую фотографию – то легко увидеть, что на самом деле правдивая картина тут выглядит существенно иначе…

Убедительности ради и для лучшего понимания не-случайности в подобных искажениях истории, полезно сопоставить этот сюжет с другим очень похожим. И описанным в зачине материала «Тайны криптографической могилы» . Где на групповом снимке 1918 года, запечатлевшем выпускников учебного курса военных криптоаналитиков, с помощью кадрирования фотографии аналогичным образом и как бы ненароком вырезали фигуру собственно основателя всей этой важной затеи, полковника Фабиана. Привлёкшего, среди всего прочего, в мир шифров и будущего отца американской криптологи Уильяма Фридмана… Вот только вспоминать эту правду по целому ряду причин сегодня не принято. Отчего так – разъясняет целая книга-расследование.

Здесь столь же кропотливого расследования совершенно не требуется, ибо события из жизни знаменитых учёных физиков задокументированы и известны несопоставимо лучше, нежели история секретов криптографической разведки.

Факты и события той «чуть расширенной» истории науки, что интересуют нас, далее выглядели так. Буквально на следующий год, в 1933, самый молодой советский академик Гамов благополучно из СССР сбежал. Умело воспользовавшись своим исключительно высоким статусом, он за государственный счёт уехал с женой на заграничную научную конференцию – абсолютно твёрдо зная, что это дорога в один конец. Ибо возвращаться обратно Гамовы категорически не желали.

Каждый человек, естественно, имеет право искать для себя лучшую долю и жить там, где больше нравится. Даже если государство пытается такие переезды запретить. Но то, как это сделал Гамов, к сожалению, сильно испортило жизнь многим другим из учёных коллег (включая и его друга Ландау). Вместе с ужесточением сталинского режима международные научные контакты в ту пору и так очень ощутимо сократились, а после 1933 советских учёных по сути систематически и вообще перестали выпускать из страны.

В Германии тем временем к власти пришли Гитлер и нацисты, так что дальновидный Гамов уже в 1934 предпочёл уехать из Европы подальше – в США. А закрепившись в Университете Вашингтона, в 1935 помог перебраться в Америку и своему давнему приятелю Эдварду Теллеру.

О том, как ещё через несколько лет Теллер энергично присоединился к разработке атомной бомбы, став впоследствии отцом бомбы ещё более разрушительной, термоядерной, известно не только очень давно, но и с великим множеством подробностей.

А вот о том, сколь специфическим образом упомянутые здесь факты из биографий двух больших учёных-друзей, Гамова и Теллера, отразились на истории зарождения главной космологической догмы о Большом Взрыве как начале вселенной – про это подробно рассказывает совсем недавняя научно-историческая статья «Забавное происхождение теории Big Bang» (Funny Origins of the Big Bang Theory, by A. Bagdonas and A. Kojevnikov ) .

Среди прочего, кстати, в этом содержательном исследовании есть и такая вот фотография из той же самой серии снимков знаменитых физиков, играющих с детьми Бора. Тут фигуру Эдварда Теллера простым кадрированием из истории уже не удалить.

В целом эта объёмная статья насчитывает полсотни страниц, однако нас здесь особо интересуют лишь те эпизоды, что наиболее существенны для понимания истории «о происхождении догмы». Такие фрагменты уместно привести в полном переводе.

[ начало цитирования ]

Начиная с 1946 года релятивистское расширение вселенной стало играть намного более центральную роль в космологии Гамова. Теперь химические элементы не просто порождались на раннем этапе вселенной, но динамически зависели от самого процесса расширения. Которое происходило настолько быстро, что более лёгкие элементы порождались раньше и в иных условиях, нежели элементы тяжёлые, чем объяснялось и отсутствие термодинамического равновесия между ними.

Вместо ядерного деления Гамов вернулся к идее термоядерного синтеза, которую он рассматривал ещё в 1935, но оставил в 1941. Теперь же, поместив чрезвычайно горячий и плотный суп из нейтронов в самое начало расширения, Гамов предположил, что реакции захвата нейтронов и бета-распада могли бы порождать все элементы в их последовательности.

Физический фон для этой картины напоминает взрыв термоядерной бомбы космологических масштабов – со множеством тех же самых ядерных реакций и с необходимостью рассматривать их в динамике взрыва, а не в условиях равновесия.

Вряд ли случайность, что эта смена идей у Гамова хронологически совпадает с переходом его друга Теллера от темы атомной бомбы к изобретению сценариев для возможного создания бомбы термоядерной.

Личная дружба Гамова с Теллером вскоре приведёт и его тоже в Лос-Аламос, дабы принять участие в разработке термоядерных вооружений.

Хотя в качестве официального сотрудника он проработал там всего лишь в течение года, Гамов и далее сохранял связи с этой работой в качестве консультанта, и продолжал участвовать в дискуссиях относительно наиболее эффективного варианта водородной бомбы.

На такой вот из своих картинок, нарисованной им в 1950 году, Гамов вклеил фотографии лиц Станислава Улама, Теллера и себя самого, работающих над созданием водородной бомбы, а также Оппенгеймера, выступавшего против этого проекта.

Эту картинку, хранящуюся в фонде Гамова, сопровождают следующие авторские пояснения. Данный рисунок был сделан лично Г. Гамовым (с вклейкой фрагментов фотографий) и висел на стене его рабочего кабинета в Научной Лаборатории Лос-Аламоса во времена дебатов о политической необходимости в разработке водородной бомбы, а также на ранних этапах её создания, после того как президент Трумэн сказал: «Да, вперёд, делайте».

В верхнем левом углу – товарищ Сталин, несущий атомную бомбу «сделано в СССР». В верхнем правом углу – Роберт Оппенгеймер, выступавший против создания водородной бомбы на тех основаниях, что это чрезвычайно сложная задача (на самом деле она была решена меньше чем за два года) и что это подтолкнёт СССР сделать то же самое (на самом деле советские учёные работали над созданием водородной бомбы именно в то время, когда в США шли на данный счёт дебаты).

Гроб с гербом Гарвардского университета предназначен для д-ра Джеймса Б. Конанта, заявлявшего, что водородная бомба будет сделана только через его труп. В нижней части композиции на скамье сидят Станислав Улам, Эдвард Теллер и Георгий Гамов, каждый из которых демонстрирует символы своих предложений для конструкции водородной бомбы. Символизм этих устройств объяснён быть не может, поскольку AEC, Комиссия по атомной энергии США, классифицировала данную информацию как «Секретную». (Источник: GBGP, box 29. Courtesy of Igor Gamow and the George Gamow Memorial Fund.)

К концу 1940-х годов Гамов стал намного более открыто выражать свои антикоммунистические взгляды, и в духе ментальности Холодной Войны принимал активное участие в работах над термоядерной бомбой. При этом, однако, он делал всё, чтобы его открыто опубликованные статьи по космологическому нуклеосинтезу не содержали никаких явных отсылов к термоядерному оружию.

[ Далее в этом сюжете из истории науки случилось так, что собственная космологическая теория Гамова, поначалу имевшая очень мало сторонников в мире учёных, стала активно дебатироваться среди широкой публики. С одной стороны, это было вызвано тем, что Гамов начиная с 1930-х годов весьма успешно публиковался в научно-популярном жанре, а с другой стороны, главным оппонентом Гамова в космологических дебатах оказался Фред Хойл, другой видный популяризатор науки и очень сильный учёный-астрофизик. ]

Гамову не нравилось название «Big Bang» [придуманное для его космологической теории Фредом Хойлом по сути как насмешка] и он всячески избегал его использовать в своих работах.

В 1952 Гамов опубликовал книгу «Творение Вселенной», третью часть своей научно-популярной трилогии. Предыдущими томами были книги «Рождение и смерть Солнца» и «Биография Земли». Новая же книга была полностью посвящена тому, что Гамов называл космогонией или «теорией происхождения мира».
…
Как и в прочих своих работах этого ряда, Гамов и тут по-прежнему продолжал использовать научно-популярный формат для продвижения и закрепления своей [в ту пору ещё не имевшей признания] позиции в сугубо научных дебатах.
…
Кроме того, текст этой книги включал в себя и значительный элемент пиара, нацеленного на ограждение космологии Гамова от нежелательных политических и идеологических коннотаций. Собственно название Большой Взрыв (Big Bang) не использовано в книге вообще ни разу, дабы избежать, скорее всего, аллюзий на термоядерные вооружения. Атомная бомба и Манхэтенский проект упомянуты в тексте дважды, но нет ни слова о водородной бомбе, которая в ту пору ещё находилась на этапе создания в Лос-Аламосе. Ни слова в книге нет и о том факте, что новая бомба основана на тех же самых реакциях ядерного синтеза, которые Гамов приписал физике ранней вселенной.

Вместо всего этого Гамов воспользовался в тексте словом «эволюция», а на обложку вынес словосочетание «Творение Вселенной» (creation of the universe), которое отчётливо привлекало религиозные коннотации. Не последнюю роль здесь сыграло и то, что гипотеза Гамова о космологическом «начале всего» часто обвинялась критиками как мотивированная религией «креационистская наука».

Самые яростные атаки такого рода исходили из Советского Союза и были направлены, в первую очередь, против физиков Джинса и Эддингтона, которые действительно увязывали популяризацию космологии с отчётливо религиозной тематикой. Лично же для Гамова эта идеологическое противостояние предоставило возможность поиграть с риторикой Холодной Войны в свою пользу. Он упростил главную тему космологических дебатов до дихотомии между [своим] «началом» вселенной во времени и вечным [как у Хойла] существованием вселенной в неизменном состоянии.

Сторонники последней наглядно изображены у Гамова через пример некоего советского астронома, которого «принять эту гипотезу заставляет философия диалектического материализма». Среди же пионеров первой [его] космологии, Гамов выделяет американского астронома Хаббла…

[ конец цитирования ]

На приведённых здесь фактах из ранней истории «теории Big Bang» рассказ вполне можно остановить. Ибо всё, что происходило далее вокруг этих важнейших для науки космологических дебатов весьма подробно описано по-английски в недавней книге «Вспышки творения: Георгий Гамов, Фред Хойл и великий спор о Большом Взрыве» (Paul Halpern. «Flashes of Creation: George Gamow, Fred Hoyle, and the Great Big Bang Debate». Basic Books, 2021). Примерно о том же самом, но уже по-русски и в существенно ином контексте рассказывает материал «Главная догма – и беда – космологии» .

Для формирования же у читателей более сбалансированного взгляда на все подобные дебаты учёных о происхождении мира не будет лишним напомнить и такое – по сути бесспорное – наблюдение внимательных людей. Фактически изначально, ещё со времён зарождения строгой физико-математической науки, проблема происхождения и устройства вселенной так или иначе сводится у учёных к наиболее выдающимся техническим достижениям человечества.

Сначала вселенную сравнивали с работой точнейших часов или со сложной механической машиной. Потом вдруг увидели там же нечто совершенно иное – признаки термоядерного взрыва… Затем взгляд на картину опять стал сильно меняться – в неё начали привлекать метафоры голографии и квантового компьютера. Ну а сегодня, когда особо модной в науке темой стало машинное обучение и многослойные нейросети, в основах работы вселенной отчётливо обнаруживаются и эти вещи тоже.

Иначе говоря, приходит время и для концепции «вселенная как самообучающаяся нейросеть». О чём и будет следующий рассказ.

# # #