Гений. Жизнь и наука Ричарда Фейнмана - Джеймс Глик

В магнитном поле устанавливались пилообразные колебания. Напряжение резко падало и возрастало на радиоволновых частотах. Некоторые атомы урана оказывались в поле, когда напряжение падало до нуля. Другие — чуть позже, когда напряжение возрастало: они ускорялись настолько, что могли догнать атомы, оказавшиеся в поле раньше. Затем энергия снова падала, чтобы вторая группа атомов могла двигаться медленнее. Цель состояла в том, чтобы заставить луч распадаться на пучки, подобно тому, как машины разъезжаются на развязках шоссе. Уилсон прикинул, что длина пучков будет чуть меньше метра. Основная идея заключалась в том, что из-за того, что атомы урана-235 и урана-238 обладают разной массой, их ускорение в магнитном поле тоже будет различаться, и поэтому они будут скапливаться в различных точках аппарата. Уилсон полагал, что если правильно рассчитать время, то пучки каждого из изотопов должны получиться четкими и отличимыми. По мере того как они достигали конца трубы, на них начинало воздействовать другое переменное поле, колебания которого были синхронизированы так, чтобы пучки атомов отклонялись вправо или влево, и изотопы попадали в соответствующие контейнеры.

Однако возникли проблемы. В то время как под действием собственного импульса ионы должны были группироваться вместе, они начинали отталкиваться друг от друга. Кроме того, некоторые атомы теряли не по одному, а по два и более электронов при ионизации, удваивая или утраивая свой положительный заряд, и это вносило погрешности в вычисления Фейнмана. Когда экспериментаторы попробовали приложить более высокое напряжение, чем то, которое рассчитал Фейнман, они обнаружили, что пучки атомов стали отталкиваться назад, а волны отражались, и образовывались вторичные волны. Фейнман испытал что-то вроде шока, когда осознал, что подобные вторичные эффекты появлялись и в его уравнениях. Если бы только он мог убедить себя доверять им! С изотроном тоже все было непросто. Физикам предстояло придумать способ подачи в аппарат уранового порошка, а не стержней, так как стержень мог сплавляться с электродами, разрушая их. Один из экспериментаторов обнаружил, что, устанавливая пламя ближе к концу уранового стержня, он получал искрящийся фейерверк — эдакий невероятно дорогой бенгальский огонь.

Тем временем Лоуренс, выступавший против этой разработки, оказался основным конкурентом Фейнмана. Он работал в Беркли и хотел, чтобы работы по изотрону включили в его собственный проект, оборудование передали ему, принстонскую команду распустили, а все, кто в нее входил, занялись доработкой калитрона, в котором также для создания пучка ионов урана использовались новые технологии ускорения. Ускорение ионов осуществлялось в треке размером примерно один метр: более тяжелые атомы продолжали двигаться дальше, а более легкие попадали прямиком в коллектор. По крайней мере, теоретически все должно было происходить именно так.

Когда генерал Лесли Гровс, новый руководитель Манхэттенского проекта, впервые поднялся на холмы Беркли по извилистой дороге, пролегающей от залива Сан-Франциско, его потрясло, что весь материал, полученный в лаборатории Лоуренса, можно было разглядеть разве что под большой лупой. Хуже того, микроскопический образец не был даже очищенным. Но и при таком раскладе его количество превышало то, что удалось получить принстонской команде. Маленький образец вещества, полученный в изотроне, Фейнман в конце 1942 года на поезде привез в Колумбийский университет. В Принстоне не было оборудования, позволяющего измерить, в каком соотношении находятся изотопы в крошечном кусочке урана. Одетый в потрепанный тулуп, Ричард не смог найти никого, кто бы отнесся к нему серьезно. Он бродил со своим радиоактивным куском урана, пока, наконец, не встретил знакомого физика Гарольда Юри[103], который выслушал Фейнмана. Юри был знаменитым физиком и первым, чьи научные лекции слушал Ричард в Бруклине. Тогда темой доклада была тяжелая вода, и Юри вел семинар вместе с женой бельгийского воздухоплавателя Огюста Пиккара. Незадолго до этого Фейнман познакомился с Юри на встрече, посвященной Манхэттенскому проекту, где присутствовали члены его координационного комитета. Подобным образом он впервые встретился и с Исидором Раби, и с Ричардом Толманом, и с так похожим него, но в то же время так от него отличающимся Робертом Оппенгеймером, который в последующие три года будет оказывать огромное влияние на его жизнь.

Вскоре после поездки Фейнмана в Колумбийский университет прозвучало окончательное решение по принстонскому рискованному проекту изотрона. По рекомендации Лоуренса, отвечавшего за все исследования в области электромагнитного разделения, принстонский проект закрыли. Рабочие характеристики калитрона были лучше, и деньги решили вложить в разработку способа, основанного на использовании более общепринятого процесса диффузии. Для него использовались насосы и трубы, а не магниты и поля, в которых атомы перемещались по случайным траекториям с близкими скоростями, преодолевая на своем длинном пути преграды в виде металлических пластин со множеством микроскопических отверстий. Для Уилсона это стало потрясением. Он полагал, что комиссия действовала не просто поспешно, но и довольно эмоционально. Коллеги же расценили это событие как несомненный проигрыш, личный и профессиональный, в соревновании с бывшим учителем Лоуренсом. Смит и Вигнер в частном порядке высказали другую точку зрения: они предполагали, что при должной доработке изотрон мог бы выиграть эту войну. «Калитрон Лоуренса просто использовал грубую силу, чтобы сконцентрировать лучи в пучок, а затем разделить их, — заметил более молодой член команды. — Наш метод был элегантным». В случае массового производства, когда работали бы тысячи гигантских изотронов, выход продукции был бы значительно больше. Фейнман выполнил детальный расчет проекта строительства масштабного производства с использованием изотронов, работающих по каскадной схеме, когда на каждой стадии возрастает степень очистки вещества. Он учел все, вплоть до оседания частичек урана на стенках прибора и на одежде рабочих. Он рассматривал варианты производительности комплексов из нескольких тысяч машин. И все же такой масштаб производства оказался весьма скромным в сравнении с тем, что произойдет позднее.

В наследство от принстонского проекта Фейнману досталась дружба с Олумом. Дружба, как и многие последующие, интеллектуально насыщенная и эмоционально неравная. Встречи с Фейнманом оставили след в памяти многих молодых физиков и математиков, как яркий свет, впервые озаривший жизнь. Они по-разному приспосабливались к его манере общения. Кто-то признавал его интеллектуальное превосходство и принимал его случайные шутки в обмен на удивительное удовольствие, которое приносила похвала. Кто-то лучше начинал понимать самого себя и уходил из физики. Сам Олум в конце концов вернулся в математику, где чувствовал себя более уверенно. Он работал с Фейнманом во время войны, а потом они отдалились друг от друга. В течение следующих сорока лет они встретятся всего несколько раз. Пол часто будет вспоминать своего старого друга. Когда Ричард умер, Олум был ректором Орегонского университета. Олум понял, что молодой гений, с которым они встретились в Принстоне, сыграл огромную роль в его жизни, и отрицать это бессмысленно. «Моя жена умерла три года назад, — сказал Олум, — тоже от рака».