Жизненные неопределенности Вернера Гейзенберга

Вчера выдающемуся немецкому физику исполнилось бы 110 лет.

Вернер Гейзенберг — пожалуй, один из самых известных в нефизических кругах теоретиков квантовой механики. Его знаменитая неопределенность — невозможность точно узнать сразу две сопряженные характеристики частицы — координату и импульс вышла далеко за пределы физики, став краеугольным камнем всей современной теории познания. Эту легендарную коротенькую формулу Гейзенберг вывел в 26 лет, а через пять лет стал одним из самых молодых в истории обладателей Нобелевской премии.

О неопределенности Гейзенберга написаны тома — и узкоспециальные, и общефилософские. Была, однако, в жизни ученого еще одна знаковая работа, загадка которой до сих пор не дает покоя потомкам, — руководство немецким ядерным проектом.

…Первый его расчет параметров ядерного реактора датирован декабрем 1939 года. В отчете «Возможность технического получения энергии при расщеплении урана» Гейзенберг написал: «В целом можно считать, что при смеси уран — тяжелая вода в шаре радиусом около 60 см, окруженном водой (около 1000 кг тяжелой воды и 1200 кг урана), начнется спонтанное выделение энергии».

А вот описание еще одной, альтернативной, модели реактора, составленное им же приблизительно в то же время: процесс расщепления поддерживался бы долгое время, если слои урана толщиной 4 см и площадью около 1 м2 перемежать слоями тяжелой воды толщиной около 5 см, причем после трехкратного их повторения необходим слой чистого углерода толщиной 10—20 см, которым снаружи должен быть окружен и весь реактор.

В качестве основной экспериментальной базы выбрали Физический институт в Берлине: в январе 1940 года он был выведен из подчинения образовательного ведомства и передан армии – на все время войны. Сборку реактора начали – зачем далеко ходить! – прямо в институтском дворике.

На бумаге все выглядело донельзя просто – прямо как инструкция в рубрике «Сделай сам», к тому же за расчетами стоял не кто-нибудь, а сам Гейзенберг – нобелевский лауреат, «гордость арийской науки» (к тому времени власть уже подняла его имя на флаг и умело этим манипулировала, но и безо всякой лести его научный авторитет был неоспорим). Поэтому неудивительно, что руководство третьего рейха было уверено, что сможет реализовать ядерный проект быстро – за 9, максимум 12 месяцев. К счастью, этим грандиозным планам не суждено было воплотиться в жизнь.

К концу 1940 года, после долгих безрезультатных экспериментов, «генеральный конструктор» был вынужден признать, что его расчеты ошибочны. В следующем году проект поджидал еще один серьезный удар: стало ясно, что метод разделения изотопов урана сепарацией его газообразных продуктов, на усовершенствование которого потратили год, неэффективен, и необходимо искать ему альтернативы. Вскоре начались перебои с тяжелой водой – ее доставляли с единственного завода в оккупированной Норвегии, а тамошние производственные мощности не справлялись с растущими потребностями проекта. От использования же в качестве замедлителя более дешевого и доступного графита немцы отказались еще на ранних стадиях проекта: по стечению обстоятельств образец, на основании изучения свойств которого химики забраковали этот материал, просто оказался недостаточно чистым. В довершение ко всему во время одного из испытаний опытная установка взорвалась, по официальной версии, в силу сугубо химических причин — из-за реакции урана с просочившейся водой.

К концу 1941-го немецкий ядерный проект трещал по швам; к этому времени относится и знаменитая классификация исследований, озвученная Гейзенбергом: «необходимые» — обеспечивающие создание в максимально сжатые сроки хотя бы одного действующего реактора, «важные» — направленные на улучшение его работы, и «неважные» — все остальные… Невольно вспоминается английский юмор Эрнеста Резерфорда — деление наук на физику и «коллекционирование марок», с той лишь разницей, что слова Гейзенберга были не шуткой, а указанием по распределению скудного бюджета на науку.

Летом 1942 года Гейзенберг назвал военному руководству более реальный срок сдачи реактора в эксплуатацию — 2 года при условии полного финансирования и удовлетворения малейших капризов ученых. Поддержка была обещана, однако намеченный на январь 1945-го запуск не состоялся – войска союзников подошли уже слишком близко, и установку спешно и тайно вывезли на юг страны, в Хайгерлох, к швейцарской границе.

23 марта реактор заработал, о чем немедленно доложили в Берлин, но на критическую точку машина не вышла. Пересчитав соотношение ингредиентов в рабочей зоне, при­шли к выводу, что нужно добавлять и уран, и тяжелую воду, но уже не было ни того, ни другого, а главное — времени. 23 апреля городок взяли американские войска.

Так закончился немецкий ядерный проект. На создание чего он был направлен — «мирной» (если, конечно, таковая в принципе возможна в условиях войны) энергетики, как утверждали пленные немецкие физики, или оружия массового поражения — об этом можно только гадать. Более интересен другой вопрос: был ли этот провал действительно поражением научной мысли или же сознательно организованным триумфом человечности? Это еще одна неопределенность Гейзенберга.

Отношения ученого с нацистским режимом были далеко не так просты, как может показаться. Да, он не уехал, как многие другие, но что стояло за согласием работать с новой властью? Когда только начались расовые чистки в науке и образовании и многие его коллеги-евреи были уволены, он протестовал. Хотел даже уйти в отставку сам – такой демарш со стороны нобелевского лауреата, наверное, не прошел бы незамеченным. Но Макс Планк отговорил его от такого поступка, убедив тем, что кому-то надо спасать немецкую науку.

Впрочем, квантовую теорию, которой он занимался, вскоре объявили вне закона, причислив к «еврейской физике», естественно, чуждой «физике арийской». Травля Гейзенберга окончилась лишь после того, как он обратился к нацистской верхушке с прямым вопросом: нужен ли он стране. Ответ пришел утвердительный, хотя и не сразу: идеологи нового режима просчитывали пользу от «приручения» физика столь высокого уровня (сценарий которого они пытались реализовать в последующие годы).

Очень вероятно, что ученый остался верен истинным общечеловеческим ценностям. Просчеты в параметрах реактора, перетягивание и без того дефицитных средств на провальные направления исследований, нелепый взрыв химической природы (сложно поверить, что команда из крупнейших физиков страны не знала о свойствах урана и не могла добиться герметичности оболочки) — все это наводит на мысль о хорошо спланированной диверсии. В ее пользу говорит и послевоенная общественная деятельность ученого, направленная на запрет ядерных испытаний и разоружение Германии.

А свой организаторский талант ученый сполна воплотил позже, став одним из инициаторов создания ЦЕРНа и первым руководителем его комитета по научной политике.