Jak powstała bomba atomowa

Tekst
0
Recenzje
Przeczytaj fragment
Oznacz jako przeczytane
Jak czytać książkę po zakupie
Czcionka:Mniejsze АаWiększe Aa

Ukończył Ethical Culture School w lutym 1921 roku; na uroczystości zakończenia nauki wygłosił mowę pożegnalną[4*]. W kwietniu przeszedł operację usunięcia wyrostka robaczkowego. Gdy wyzdrowiał, pojechał z rodziną do Europy, a potem sam do Jachymowa. Podczas podróży nabawił się „ciężkiej, niemal śmiertelnej dyzenterii”. We wrześniu miał wstąpić na Uniwersytet Harvarda, ale, jak wspomina: „leżałem w tym czasie chory – w Europie”[69]. Po ataku dyzenterii przechodził ciężki nieżyt jelit. Zimę spędził w domu w Nowym Jorku.

By dokończyć rekonwalescencji Roberta i wzmocnić go, ojciec namówił jego ulubionego nauczyciela angielskiego z Ethical Culture School, serdecznego, opiekuńczego absolwenta Uniwersytetu Harvarda Herberta Smitha, by na lato pojechał z nim na Zachód. Robert miał wówczas osiemnaście lat, nadal chłopięcą twarz, której powagi dodawały szaroniebieskie oczy. Miał 180 centymetrów wzrostu, był niezwykle szczupły, nigdy w życiu nie ważył więcej niż 56 kilogramów, a w okresie choroby lub napięcia chudł do 52 kilogramów. Smith pojechał ze swym podopiecznym do stadniny Los Piños, w górach Sangre de Cristo, na północny wschód od Santa Fe. Robert jadł, rąbał drewno, uczył się jazdy konnej, obojętne – w deszcz czy w dobrą pogodę.

Ukoronowaniem była konna wędrówka. Rozpoczęli ją we Frijoles, w stromym, poprzecinanym indiańskimi wsiami kanionie Cañon de los Frijoles, przekroczyli Rio Grande i z Sangre de Cristo udali się w górę kanionami i skalistymi urwistymi płaskowyżami Pajarito Plateau do Valle Grande na rozległej kalderze Jemez na wysokości 3 tysięcy metrów. Kaldera Jemez jest nieckowatym wulkanicznym kraterem szerokości 32 kilometrów. Wewnątrz krateru, 1050 metrów poniżej krawędzi, znajduje się trawiasta niecka, podzielona górzystymi pasmami lawy na kilka głębokich dolin; jej wiek ocenia się na milion lat, jest jedną z największych kalder na świecie, widoczną nawet z Księżyca. Sześć kilometrów na północ od Cañon de los Frijoles znajduje się równoległy do niego kanion, którego nazwa pochodzi od lasów obrostnicy ocieniających jego wypłukane przez wodę dno: Los Alamos. Młody Robert Oppenheimer zjawił się tam po raz pierwszy latem 1922 roku.

Pobyt na tym dzikim odludziu uwolnił Oppenheimera od więzów cywilizacji i podziałał nań uzdrawiająco, podobnie jak na półinwalidów ze wschodu w czasach podboju Zachodu. W ciągu tego lata zahartował się i z chorego, a nawet hipochondrycznego chłopca wyrósł fizycznie zdrowy młody mężczyzna. Przybył na Uniwersytet Harvarda opalony i zdrów, przynajmniej na ciele.

Na uniwersytecie czuł się jak Got, który przybył do Rzymu[70]. „Intelektualnie złupił uczelnię” – wspomina kolega z roku[71]. Wybrał sześć przedmiotów do zaliczenia (wymagano pięciu), a chodził na zajęcia jeszcze z czterech. Nie były to łatwe przedmioty. Specjalizował się w chemii, ale typowy rok studiów mógł obejmować cztery semestry chemii, dwa literatury francuskiej, dwa matematyki, jeden filozofii i trzy fizyki, przy czym mowa tu wyłącznie o przedmiotach, które zaliczał[72]. Oprócz tego dużo czytał, uczył się języków, niekiedy znajdował czas w weekend, by żeglować ośmiometrowym jachtem, który dostał od ojca, albo włóczyć się z kolegami przez całą noc; gdy był w nastroju, pisał także opowiadania i poezje, na ogół jednak stronił od nadprogramowych zajęć i towarzystwa. Nie umawiał się także na randki; nie był jeszcze na tyle dojrzały, by ośmielić się na coś więcej niż uwielbianie na odległość starszych kobiet. Później tak wspominał studia: „Lubiłem wprawdzie pracować, ale wziąłem tyle na siebie, że o mało co się nie zamordowałem”[73]. W wyniku tego mordowania się jego indeks pełny był ocen bardzo dobrych, z nielicznymi dobrymi. Po trzech latach dostał dyplom summa cum laude.

W tej harówce było coś gorączkowego, choć przesłaniała to tradycyjna harwardzka flegma. Oppenheimer jeszcze się nie odnalazł. Czy Amerykaninowi przychodzi to trudniej niż Europejczykom, jak na przykład Szilardowi czy Tellerowi, którzy robią wrażenie, że od wczesnej młodości wiedzieli, czego chcą? W każdym razie w Harvardzie nie zdołał tego osiągnąć. „Studia na Uniwersytecie Harvarda były najwspanialszym okresem w moim życiu. Naprawdę miałem warunki do uczenia się. Bardzo mi się tam podobało. Prawie ożyłem”[74]. Pod tym intelektualnym ożywieniem kryło się cierpienie.

Był zawsze zdecydowanie zamkniętym człowiekiem, ale w późnych latach życia, w 1963 roku, zwierzył się grupie przyjaciół z uczucia, które z pewnością tkwiło w nim jeszcze od czasów studenckich: „Do chwili obecnej, a szczególnie w okresie mojego prawie do nieskończoności przeciągającego się dojrzewania, niezależnie od tego, co robiłem lub czego nie robiłem, obojętne, czy to był artykuł z fizyki, wykład, czytanie książki, rozmowa z przyjaciółmi, miłość – zawsze odczuwałem bardzo silną odrazę i czułem, że to coś złego”[75]. Jego przyjaciele na Uniwersytecie Harvarda nie znali go z tej strony – uniwersytet amerykański jest ostatecznie bezpiecznym schronieniem – ale uczucie to można zauważyć w jego listach do Herberta Smitha.

Pytasz łaskawie, co porabiam. Oprócz zajęć ujętych w okropnej notatce z ubiegłego tygodnia ciężko pracuję, piszę niezliczone rozprawy, notatki, poematy, opowiadania i inne głupstwa; chodzę do matematycznej [biblioteki] i studiuję, do biblioteki filozoficznej, gdzie dzielę czas na czytanie Meinherr [Bertranda] Russella i kontemplację przepięknej i uroczej damy, która pisze rozprawę o Spinozie – czyż nie czarująca ironia, nie sądzisz? Robię jakieś smrody w trzech różnych laboratoriach, słucham plotek Allarda o Radnie, urządzam podwieczorki i rozprawiam uczenie z kilkoma zagubionymi duszami, wyjeżdżam na weekendy, by wydestylować z niskiej jakości energii śmiech i wyczerpanie, czytam grekę, popełniam faux pas, przewracam papiery na biurku, szukając listów, i chciałbym już umrzeć. Voilà.[76]

To przesadne pragnienie śmierci można częściowo przypisać chęci zaintrygowania powiernika, ale rzeczywiście Oppenheimer nie czuł się szczęśliwy – jeśli uwzględnić wagę nieszczęścia, jakie odczuwał, to trzeba przyznać, że dzielnie je znosił.

Dwaj najbliżsi przyjaciele Oppenheimera z lat studenckich, Francis Fergusson i Paul Horgan, zgodnie sądzą, że był skłonny do barokowej przesady, do przypisywania różnym rzeczom większego znaczenia, niż na to zasługują[77]. Ponieważ ta cecha ostatecznie zrujnowała mu życie, warto się nad nią zastanowić. Oppenheimer nie był już lękliwym chłopcem, nadal jednak nie czuł się pewnie i bezpiecznie. Wszelkiego rodzaju informacje, wiadomości, systemy, języki i skomplikowane umiejętności zdobywał tak, jakby je przymierzał do siebie, ale przesada, z jaką to czynił, zdradzała, że dobrze wiedział, iż to wszystko do niego nie pasuje. Przesada ta działała autodestrukcyjnie i to zaważyło na jego stosunkach towarzyskich. W głębi duszy czuł do siebie wstręt i „silną odrazę”. Niczego jeszcze nie osiągnął, niczego własnego, oryginalnego, a to, co przyswoił dzięki nauce, uważał za skradzione, czuł się złodziejem – Gotem ograbiającym Rzym. Uwielbiał ten łup, ale gardził łupieżcą. Miał równie dobrze wyrobiony pogląd jak Henry Moseley w swej ostatniej woli na temat różnicy między kolekcjonerami a twórcami, a jednocześnie zdobycze intelektualne były jedynymi, które osiągnął do tej pory, i nie mógł z nich zrezygnować.

Próbował pisać wiersze i nowele. Jego listy z college’u są listami literata, a nie naukowca. Umiejętności literackie przydały mu się w życiu, ale opanował je przede wszystkim dlatego, że sądził, iż otworzą mu dostęp do samowiedzy. Miał również nadzieję, że pisanie w jakiś sposób go ukształtuje. Przeczytał świeżo wydaną Ziemię jałową, identyfikował swój nastrój z zawartym w niej weltschmerzem i zaczął szukać pociechy w filozofii hinduskiej. Zgłębił system Bertranda Russella i Alfreda Northa Whiteheada, zawarty w trzytomowym dziele Principia Mathematica, pod kierunkiem samego Whiteheada, który właśnie przybył do Bostonu. Oprócz Oppenheimera tylko jeszcze jeden student odważył się zapisać na jego seminarium – i przez całe życie był dumny z tego osiągnięcia. Najważniejsze było to, że zaczął dostrzegać, iż u podstaw chemii leży fizyka, podobnie jak kiedyś dostrzegł regularność kryształów kryjącą się w skomplikowanych skałach: „Uświadomiłem sobie, że to, co lubię w chemii, jest bardzo zbliżone do fizyki; oczywiste jest, że studiując chemię fizyczną i stykając się z koncepcjami termodynamicznymi i statystycznymi, chciałem się czegoś o nich dowiedzieć. [...] To bardzo dziwna historia – nigdy nie przeszedłem podstawowego kursu fizyki”[78].

Oppenheimer pracował w laboratorium Percy’ego Bridgmana, późniejszego laureata Nagrody Nobla, o którym mówił, że „każdy pragnął zostać uczniem tego człowieka”[79]. Sporo się nauczył z fizyki, ale jego wiedza była bardzo chaotyczna. Dostał dyplom z chemii i naiwnie wyobrażał sobie, iż Ernest Rutherford z chęcią powita go w Cambridge. Rutherford przeniósł się tam z Manchesteru w 1919 roku, by przejąć kierownictwo Laboratorium Cavendisha po starzejącym się J.J. Thomsonie. „Ale Rutherford nie chciał mnie – powiedział później historykowi Oppenheimer. – Niezbyt cenił Bridgmana, a moje osiągnięcia były osobliwe i niezbyt imponujące, a już z pewnością nie dla człowieka ze zdrowym rozsądkiem Rutherforda. [...] Nie wiem nawet, dlaczego zostawiłem Harvard, czułem, że [Cambridge] jest bliżej głównego nurtu”[80]. Nie mógł mu pomóc także list polecający Bridgmana, choć napisany był w dobrej intencji. Harwardzki fizyk chwalił go za „doskonałą, zadziwiającą zdolność asymilacji” i pisał, że „jego prace są często bardzo oryginalne i świadczą o zdolnościach matematycznych”, ale „jego słabością są eksperymenty. Ma umysł raczej analityczny, a nie praktyczny, i nie czuje się dobrze w pracy laboratoryjnej”. Bridgman powiedział uczciwie, że uważa Oppenheimera za „pewne ryzyko”. Z drugiej jednak strony, „jeżeli w ogóle okaże się dobry, to jestem przekonany, że osiągnie niebywałe sukcesy”[81]. Latem Oppenheimer znowu pojechał do Nowego Meksyku wzmocnić zdrowie; tym razem oprócz starych przyjaciół z 1921 roku towarzyszył mu także Paul Horgan. Po wakacjach wyjechał do Cambridge; spróbował włączyć się do głównego nurtu badań naukowych.

 

W Laboratorium Cavendisha nadal jeszcze pracował J.J. Thomson. „Mam raczej zły okres – pisał Oppenheimer do Francisa Fergussona w Oksfordzie w liście z 1 listopada. – Praca w laboratorium jest okropnie nudna, a idzie mi tak źle, że nie można się spodziewać, bym się czegoś nauczył. [...] Wykłady są marne”. Sądził jednak, że „akademicki poziom spowodowałby wyludnienie Harvardu z dnia na dzień”[82]. W Laboratorium Cavendisha pracował w rogu dużej sali w piwnicy (nazywano ją garażem); Thomson pracował w drugim. Oppenheimer miał przygotować cienkie folie z berylu do doświadczenia, którego, jak się zdaje, nigdy nie zakończył; skorzystał z nich później James Chadwick, który przeniósł się z Manchesteru i był wówczas zastępcą Rutherforda do spraw naukowych. „Robota w laboratorium była naprawdę fikcją – wspominał Oppenheimer – ale dzięki niej byłem w laboratorium, gdzie słuchałem rozmów i poznawałem mnóstwo zagadnień, które interesowały ludzi”[83].

Właśnie w tym czasie zaczęły się powojenne prace nad teorią kwantów, niezwykle Oppenheimera pociągającą. Bardzo chciał włączyć się do pracy nad jej rozwojem, ale obawiał się, że jest już za późno. Nauka przedtem przychodziła mu łatwo, tymczasem w Cambridge „natknął się na ścianę”.

Była to ściana intelektualna, a może nawet w większym stopniu psychiczna. „Melancholia małego chłopca, który nie chce się bawić, bo go lekceważą” – pisał trzy lata później, gdy już przełamał kryzys[84]. Anglicy potraktowali go równie obojętnie jak Nielsa Bohra, ale Oppenheimerowi brakowało ciężko wypracowanej pewności siebie Duńczyka. Herbert Smith wyczuł zbliżającą się katastrofę. „Jak idzie Robertowi? – pisał do Fergussona. – Czy sztywna Anglia jest towarzysko i klimatycznie tak straszna, jak to stwierdziłeś? A może odpowiada mu ta egzotyka? Nawiasem mówiąc, mam wrażenie, że powinieneś bardziej taktownie okazywać swoją chęć wprowadzania go, bez królewskiej hojności. Twój [dwuletni] pobyt i zdolność adaptowania się w środowisku wpędzą go pewnie w rozpacz. Nie skoczy ci do gardła. [...] Obawiam się, że raczej dojdzie do wniosku, że nie warto żyć”[85]. W grudniu Oppenheimer napisał Smithowi, że nie zajmuje się „robieniem kariery. [...] Naprawdę pochłania mnie znacznie trudniejsze zadanie – przygotowanie się do kariery”[86]. Było gorzej. W rzeczywistości był, jak to później powiedział, „gotów skończyć ze sobą. To było chroniczne”[87]. Widział się z Fergussonem w Paryżu w czasie Bożego Narodzenia i opowiedział mu o rozpaczy z powodu pracy w laboratorium i zawodów seksualnych. Potem, wbrew przypuszczeniom Smitha, skoczył Fergussonowi do gardła i chciał go udusić. Fergusson z łatwością go odepchnął. Po powrocie do Cambridge Oppenheimer próbował napisać list z wyjaśnieniami. Napisał, że wysyła Fergussonowi „hałaśliwy” wiersz. „Pominąłem przerażający fakt doskonałości, tak samo, jak zrobiłem w Paryżu, a prawdopodobnie od tego zaczyna się cała zabawa, ale jak wiesz, teraz ten fakt w połączeniu z moją niezdolnością do zlutowania dwóch miedzianych drutów zdoła prawdopodobnie doprowadzić mnie do szaleństwa”[88].

Przerażający fakt doskonałości już nie uchodził jego uwagi. W miarę jak zbliżał się do kryzysu psychicznego, usilnie nad sobą pracował, gdyż doskonale rozumiał, że może go pokonać wyłącznie dzięki inteligencji. „Pracował niesłychanie dużo – mówił jego przyjaciel – rozmyślał, czytał, omawiał różne zagadnienia, wyraźnie jednak towarzyszyło temu uczucie wielkiego wewnętrznego niepokoju i popłochu”[89]. Decydującą zmianę przyniosło pierwsze spotkanie z Bohrem. „Gdy Rutherford przedstawił mnie Bohrowi, ten zapytał mnie, nad czym pracuję. Powiedziałem mu, a on powiedział: «Jak idzie?». Odpowiedziałem, że mam trudności. On powiedział: «Czy to trudności matematyczne czy fizyczne?». Powiedziałem: «Nie wiem». Rzekł «To niedobrze»”[90]. Coś jednak w zachowaniu Bohra – a przynajmniej jego ojcowskie ciepło, które C.P. Snow nazywa bezpośrednią i wrodzoną uprzejmością, jego „słodycz”[91] – pomogło Oppenheimerowi podjąć decyzję: „W tym momencie zapomniałem o berylu i foliach i postanowiłem spróbować nauczyć się zawodu fizyka teoretyka”[92].

Z istniejących dokumentów nie wynika, czy ta decyzja przyspieszyła kryzys czy zaczęła przynosić ulgę. Oppenheimer poszedł w Cambridge do psychiatry. Ktoś napisał do jego rodziców, a ci pospiesznie przyjechali, podobnie jak przed laty do Camp Koenig. Zmusili syna do wizyty u innego psychiatry. Znalazł jakiegoś w Londynie przy Harley Street. Po kilku wizytach lekarz orzekł, że cierpi na dementia praecox, zwaną obecnie schizofrenią. Na chorobę tę zapadają ludzie dorośli, ale w stosunkowo młodym wieku; objawia się niewłaściwymi procesami myślowymi, dziwnymi poczynaniami, skłonnością do życia w wewnętrznym świecie, niemożnością utrzymywania normalnych stosunków z ludźmi; rokowania są bardzo niedobre. Biorąc pod uwagę niezbyt wyraźnie określone symptomy choroby oraz intelektualną sprawność i głęboką depresję Oppenheimera, trudno dziwić się błędowi psychiatry. Fergusson spotkał kiedyś Oppenheimera na Harley Street i zapytał, jak poszła wizyta u lekarza. „Powiedział mi [...] że facet jest za głupi, by go zrozumieć, i że sam więcej wie o swoich problemach niż lekarz, co chyba było zgodne z prawdą”[93].

Oppenheimer zaczął wychodzić z kryzysu wiosną, w czasie dziesięciodniowej wyprawy na Korsykę z dwoma amerykańskimi przyjaciółmi, jeszcze przed wizytami na Harley Street. Nie wiadomo, co mu pomogło dojść do siebie. Jest to tajemnica, ale na tyle ważna, że celowo zwrócił na nią uwagę (choć nie zdradził jej całkowicie) jednemu ze swych bardziej wrażliwych biografów Nuelowi Pharrowi Davisowi. Korsyka, pisał Oppenheimer do brata Franka tuż po powrocie, „jest wspaniałym miejscem, z wszystkimi zaletami, od wina do lodowców i od langusty do brygantyn”[94]. W późniejszym okresie życia zwrócił uwagę Davisowi, że rząd Stanów Zjednoczonych nagromadził przez lata setki stron informacji na temat jego osoby, tak że niektórzy przypuszczali, że w archiwum znajduje się opis jego całego życia, gdy w rzeczywistości nie ma tam nic naprawdę ważnego. Czego dowodem, jak powiedział, jest Korsyka. „Psychiatra [z Cambridge] był tylko preludium do tego, co zaczęło się na Korsyce. Pytasz, czy opowiem ci tę historię w całości, czy też musisz ją jakoś wykopać. Zna ją jednak tylko kilka osób, a one nie zdradzą. Nie zdołasz jej poznać. Powinieneś tylko wiedzieć, że nie była to jedynie przygoda miłosna, nie żadna przygoda, ale miłość”[95]. Było to, powiedział, „wielkie wydarzenie w moim życiu, wielkie i trwałe”[96].

Bez względu na to, czy była to przygoda czy miłość, Oppenheimer znalazł wtedy w Cambridge swoje powołanie; z całą pewnością oznaczało to uzdrowienie. Nauka ocaliła go od uczuciowej katastrofy, tak jak Tellera od katastrofy społecznej. Jesienią 1926 roku, w środkowym okresie Republiki Weimarskiej, przeniósł się do Getyngi, małego średniowiecznego miasta w Dolnej Saksonii, na uniwersytet założony przez Jerzego II, króla Anglii. Wydziałem fizyki uniwersytetu kierował Max Born; wydział zajmował nowy budynek przy Bunsenstrasse, którego budowę sfinansowała Fundacja Rockefellera. Tu właśnie, chcąc pracować pod kierunkiem Borna, przyjechali Eugene Wigner, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli oraz Włoch Enrico Fermi (jego wizyta była mniej udana), przyszli laureaci Nagrody Nobla. James Franck, laureat Nagrody Nobla z 1925 roku, który przeniósł się tu z laboratorium Habera w Instytucie Cesarza Wilhelma, prowadził w Getyndze zajęcia doświadczalne. Z uczelnią współpracowali matematycy: Richard Courant, Herman Weyl i John von Neumann. Później asystentem został tu Edward Teller.

Miasto było przyjemne, przynajmniej tak uważali goszczący tu Amerykanie. Pili frisches Bier pod Schwarzen Bären [Czarnymi Niedźwiedziami] z XV wieku, a w Junkernschänken [Gospodzie Junkrów] pod stalorytem przedstawiającym dawnego patrona Ottona von Bismarcka zasiadali do chrupiącego, delikatnego wiener Schnitzel. Licząca czterysta lat gospoda zajmowała trzy kondygnacje w budynku ze zdobionych drewnianych kloców, z witrażami w oknach. Znajdowała się na rogu ulic Bosej i Żydowskiej i dlatego tu najprawdopodobniej jadał Oppenheimer; zapewne doceniał to zestawienie nazw. W Getyndze obowiązywał zwyczaj, że każdy po uzyskaniu tytułu doktora całował Gęsiarkę, ładną, naturalnej wielkości dziewczynę z brązu, stojącą w altance z kwiatów pośrodku fontanny na placu przed średniowiecznym ratuszem. By pocałować usta Gänseliesel, trzeba było przeskoczyć lub przejść przez basen fontanny; Oppenheimerowi z pewnością podobał się rzeczywisty cel tego wyczynu – zawodowy chrzest.

Mieszkańcy nadal odczuwali skutki wojny i inflacji. Oppenheimer i inni studenci amerykańscy mieszkali w otoczonej murem rezydencji lekarza, który wszystko stracił i musiał przyjąć lokatorów. „Ta społeczność [uniwersytecka] była niezwykle wspaniała i serdeczna i bardzo mi pomogła – mówił Oppenheimer – ale ludzie byli pogrążeni w bardzo kiepskim, niemieckim nastroju [...] zgorzkniali, ponurzy, niezadowoleni i źli, powiedziałbym, że wykazywali wszystkie te cechy, które później doprowadziły do wielkiej katastrofy. Dobrze to czułem”[97]. W Getyndze po raz pierwszy ocenił wielkość spustoszeń w Niemczech. Teller uogólnił to później na podstawie własnych doświadczeń dotyczących przegranych wojen i ich skutków: „Wojny wywołują nie tylko niewiarygodne cierpienia, lecz także rodzą głęboką nienawiść, która może trwać przez pokolenia”[98].

W chwili przybycia do Getyngi Oppenheimer miał już przyjęte do druku dwa artykuły: On the Quantum Theory of Vibration Bands [O kwantowej teorii pasm oscylacyjnych] i On the Quantum Theory of the Two Bodies [O kwantowej teorii dwóch ciał], które w dużym stopniu utorowały mu drogę. Gdy wreszcie uświadomił sobie swoje powołanie, liczba artykułów szybko rosła. To już nie były prace czeladnicze, lecz własne przyzwoite osiągnięcia. Szczególnym wkładem, odpowiadającym specyfice jego umysłu, było rozszerzenie teorii kwantów poza początkowy wąski zakres. Jego praca doktorska On the Quantum Theory of Continuous Spectra [Kwantowa teoria widm ciągłych] została opublikowana w prestiżowym piśmie „Zeitschrift für Physik”. Born ocenił ją „z wyróżnieniem”, co było naprawdę dużą pochwałą. Oppenheimer i Born opracowali wspólnie kwantową teorię molekuł; była to ważna praca mająca trwałą wartość. Łącznie z dysertacją doktorską Oppenheimer opublikował w latach 1926–1929 szesnaście prac, które wyrobiły mu w świecie opinię dobrego fizyka teoretyka.

Wrócił do kraju bez porównania pewniejszy siebie. Otrzymał propozycję pracy z Uniwersytetu Harvarda, a także z niedawno założonego, szybko rozwijającego się Caltech w Pasadenie. Pociągał go zwłaszcza Uniwersytet Kalifornijski [University of California] w Berkeley, ponieważ, jak powiedział później, była to „pustynia”[99], to znaczy nie prowadzono tam jeszcze wykładów z fizyki teoretycznej. Postanowił pracować i w Berkeley, i w Caltechu; na kampusie w Bay Area wykładał jesienią i zimą, a w Pasadenie wiosną. Przedtem jednak skorzystał ze stypendium Narodowej Rady ds. Badań (National Research Council) i wrócił do Europy, by podszkolić się w matematyce, najpierw pod kierunkiem Paula Ehrenfesta w Lejdzie, potem w Zurychu u Pauliego, fizyka obdarzonego umysłem jeszcze bardziej analitycznym, krytycznym i subtelniejszym (jeśli chodzi o fizykę) niż Oppenheimer. Po pobycie u Ehrenfesta Oppenheimer chciał pracować w Kopenhadze u Bohra. Ehrenfest odradzał mu; Bohra „rozległość i ogólnikowość”, mówiąc słowami Oppenheimera, nie były właściwym wędzidłem. „Widziałem kopię listu, który [Ehrenfest] napisał do Pauliego. Było jasne, że mnie tam posyła, by mnie doprowadził do porządku”[100].

Przed wyjazdem ze Stanów Zjednoczonych do Lejdy Oppenheimer pojechał z Franckiem do Sangre de Cristo. Bracia znaleźli tam chatę i kawałek ziemi, który im się spodobał – „dom i 6 akrów [2,4 ha] oraz potok”[101] – według zwięzłego opisu Roberta, na hali położonej wysoko w górach. Dom zbudowany był z grubo ciosanych bali z uszczelnionymi szparami; nie było nawet ubikacji. Gdy Robert był w Europie, jego ojciec załatwił długoterminową dzierżawę i przeznaczył trzysta dolarów na, jak to mówił Oppenheimer, „odnowę”. Dla młodego, cieszącego się uznaniem teoretyka lato w górach również było „odnową”.

 

Pod koniec lata 1927 roku faszystowski rząd Benita Mussoliniego zorganizował Międzynarodowy Kongres Fizyczny w Como, na południowym brzegu przypominającego fiord jeziora Como, w północnych Włoszech. Kongres zwołano w celu upamiętnienia setnej rocznicy śmierci Alessandra Volty, pochodzącego z Como włoskiego fizyka, wynalazcy ogniwa galwanicznego; od jego nazwiska pochodzi nazwa jednostki potencjału elektrycznego – wolt. Do Como zjechali się wszyscy z wyjątkiem Einsteina, który nie chciał swą obecnością przydawać faszystom prestiżu[102]; przyjechali, ponieważ teoria kwantów znalazła się pod ostrzałem, a Niels Bohr miał zabrać głos w jej obronie.

Przedmiotem sporu była stara kwestia, która wróciła teraz, przybrawszy nową i bardziej złożoną postać. W 1905 roku Einstein w pracy nad zjawiskiem fotoelektrycznym udowodnił, że światło zachowuje się czasem nie jak fala, lecz jak strumień cząstek. Na początku 1926 roku natomiast Erwin Schrödinger, kulturalny fizyk teoretyk z Wiednia, opublikował falową teorię materii, dowodząc, że w skali atomowej materia zachowuje się jak fale. Była to elegancka teoria, zrozumiała i spójna. Z równania Schrödingera wynikało, że poziomy energii atomu Bohra są konsekwencją istnienia składowych „harmonicznych” fal materii, i dlatego odrzucał koncepcję przeskoków elektronów. Schrödinger wykazał wkrótce, że jego „mechanika falowa” pod względem matematycznym jest równoważna mechanice kwantowej. Heisenberg stwierdził: „[...] chodzi tu więc o dwa różne sformułowania matematyczne tego samego stanu rzeczy”[103]. Zwolennicy mechaniki kwantowej byli zadowoleni ze wsparcia, a poza tym teoria Schrödingera była pod względem matematycznym znacznie prostsza.

Ale Schrödinger, który wolał starszą fizykę klasyczną, przypisywał mechanice falowej znacznie szersze znaczenie. Twierdził w istocie, że opisuje ona rzeczywiste wnętrze atomu, w którym nie ma cząstek, lecz stojące fale materii. Jego zdaniem atom można było opisać w ramach klasycznej, jednoznacznie deterministycznej fizyki ciągłych procesów. W atomie Bohra elektrony przeskakują z jednej orbity stacjonarnej na drugą, emitując przy tym fotony, Schrödinger natomiast twierdził, że istnieją liczne fale materii, które generują światło w procesie znanym jako konstruktywna interferencja, to znaczy przez nałożenie amplitud. „Hipoteza ta – mówi krótko Heisenberg – wydawała mi się zbyt śmiała, by mogła być słuszna”[104]. Przede wszystkim była sprzeczna z kwantowym wzorem określającym widmo energii promieniowania ciała doskonale czarnego podanym przez Plancka w 1900 roku i przekonująco potwierdzonym do tego czasu przez liczne doświadczenia. Jednak wielu konserwatywnych fizyków, którzy nigdy nie byli zwolennikami teorii kwantów, powitało pracę Schrödingera, według słów Heisenberga, „jako wyzwolenie”[105]. W końcu lata Heisenberg pojawił się na seminarium w Monachium, gdzie Schrödinger wygłaszał referat. Przedstawił swoje zastrzeżenia. „Wilhelm Wien [laureat Nagrody Nobla], kierownik katedry fizyki doświadczalnej Uniwersytetu Monachijskiego, odpowiedział dość ostro, że naprawdę należy skończyć z kwantowymi skokami i całym atomowym mistycyzmem, a trudności, jakie poruszyłem, z pewnością Schrödinger wkrótce rozwiąże”[106].

Bohr zaprosił Schrödingera do Kopenhagi. Dyskusja rozpoczęła się na dworcu kolejowym i trwała od rana do wieczora. Heisenberg mówi:

Choć Bohr był osobą niezwykle uważną i uprzejmą, w dyskusjach dotyczących zagadnień epistemologicznych, którym przypisywał decydujące znaczenie, potrafił fanatycznie i z przerażającym niemal nieprzejednaniem nalegać na wyjaśnienie do końca wszystkich kwestii. Nie poddał się nawet po godzinach walki, [dopóki] Schrödinger nie przyznał, że [jego] interpretacja nie była wyczerpująca i nie mogła nawet wyjaśnić prawa Plancka. Każda próba Schrödingera obejścia tego gorzkiego wyniku była zbijana powoli, punkt po punkcie, w toku niekończących się, mozolnych dyskusji.[107]

Schrödinger przyjechał przeziębiony i położył się do łóżka. Niestety, zatrzymał się u Bohrów. „Pani Bohr pielęgnowała go, przynosiła herbatę i ciasto, ale Niels Bohr siadał na brzegu łóżka i zagadywał: «Musi pan jednak przyznać, że...»”[108]. Schrödinger był bliski rozpaczy. „Jeśli trzeba dalej zajmować się tymi przeklętymi przeskokami atomowymi – wybuchnął – to żałuję, że w ogóle zabrałem się do pracy nad teorią atomu”. Bohr, zawsze rad ze starć, które prowadziły do lepszego zrozumienia, uspokajał swojego gościa pochwałą: „Ale my jesteśmy bardzo wdzięczni, że pan to uczynił, ponieważ dzięki panu fizyka atomowa zrobiła decydujący krok naprzód”[109]. Schrödinger wrócił do domu zniechęcony, ale nieprzekonany.

Bohr i Heisenberg przystąpili do pracy nad wyjaśnieniem dualizmu teorii atomowej. Bohr miał nadzieję, że sformułuje teorię, zgodnie z którą materia i światło mogłyby istnieć zarówno w postaci cząstek, jak i fali. Heisenberg upierał się, by zrezygnować całkowicie z modeli i pozostać przy matematyce. W końcu lutego 1927 roku, mówi Heisenberg, „wpadliśmy w stan wyczerpania, który [...] wywoływał czasem napięcia”[110]. Bohr pojechał do Norwegii na narty. Młody Bawarczyk usiłował za pomocą równań mechaniki kwantowej obliczyć coś tak pozornie prostego jak tor elektronu w komorze mgłowej i uświadomił sobie, że jest to niemożliwe. Gdy znalazł się w ślepym zaułku, zmienił podejście. „Zaświtało mi, że może źle postawiliśmy pytanie”[111].

Pewnego wieczoru, pracując do późna w instytucie Bohra, Heisenberg przypomniał sobie paradoks, jaki Einstein rzucił w rozmowie o wartości teorii w pracy naukowej: „To teoria decyduje o tym, co obserwujemy”. Wspomnienie to nie dawało mu spokoju; zszedł na dół i wyszedł na dwór – już minęła północ – minął wielkie buki za instytutem i wszedł na boisko piłki nożnej w Faelledpark. Był początek marca i chyba chłodno, ale Heisenberg był doskonałym piechurem i najlepiej myślało mu się podczas spaceru. „W czasie tej wędrówki pod gwiazdami przyszła mi do głowy oczywista myśl, że powinno się zakładać, że natura pozwala na występowanie tylko takich doświadczalnych sytuacji, które można opisać w ramach [matematycznej] struktury formalizmu mechaniki kwantowej”[112]. To gołosłowne stwierdzenie wydaje się zdumiewająco arbitralne; jego sprawdzianem miało być logiczne sformułowanie matematyczne i, ostatecznie, możliwość przewidywania na jego podstawie wyników doświadczalnych. Natychmiast jednak doprowadziło ono Heisenberga do zaskakującego wniosku, że w skali atomowej musi istnieć granica poznania zachodzących zdarzeń. Jeżeli określi się położenie cząstki – na przykład przez obserwację jej uderzenia w ekran pokryty siarczkiem cynkowym, tak jak to robił Rutherford – to zmienia się przy tym jej prędkość i traci się tę informację. Jeżeli mierzy się prędkość – na przykład przez rozpraszanie promieni gamma – to fotony promieni gamma, uderzając w cząstkę, zmieniają jej tor i nie można dokładnie określić, gdzie się znajduje. Skutkiem jednego pomiaru jest zawsze niedokładność drugiego.

Heisenberg wrócił na górę do pokoju i zaczął matematycznie opisywać swoją myśl: iloczyn nieoznaczoności mierzonych wartości położenia i pędu nie może być mniejszy niż stała Plancka. A zatem h znowu pojawiła się w sercu fizyki, by określić fundamentalną, nieusuwalną ziarnistość wszechświata. Tej nocy Heisenberg odkrył zasadę nazwaną zasadą nieoznaczoności, która oznaczała koniec ścisłego determinizmu w fizyce; jeżeli bowiem zdarzenia atomowe z samej natury nie dają się określić, jeżeli nie można uzyskać dokładnych danych o położeniu poszczególnej cząstki w czasie i przestrzeni, to przewidywania ich zachowania w przyszłości mogą mieć tylko charakter statystyczny. I tym samym markiz de Laplace, francuski matematyk i astronom z XVIII wieku, dostał odpowiedź na swoje marzenie albo kiepski żart – powiedział kiedyś, że gdyby znał dokładne położenie i pęd wszystkich cząstek we wszechświecie, to mógłby przewidzieć całą przyszłość. Natura powoduje, że ta boska prerogatywa ulega rozmyciu.