Jak powstała bomba atomowa

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

Analiza sześćdziesięciu czterech osób, w tym dwudziestu dwóch fizyków, „najwybitniejszych naukowców w USA”, pozwoliła naszkicować następujący portret zbiorowy amerykańskich naukowców w początkach kariery:

Najprawdopodobniej był dzieckiem chorowitym lub stracił rodziców we wczesnym dzieciństwie. Ma bardzo wysoki iloraz inteligencji i już w dzieciństwie dużo czytał. Często czuł, że jest samotny i „inny”, był nieśmiały i stronił od kolegów z klasy. Umiarkowanie interesował się dziewczynami i zaczął umawiać się z nimi na randki dopiero na uniwersytecie. Ożenił się późno [...] ma dwoje dzieci i w małżeństwie, trwalszym niż przeciętne, znajduje bezpieczeństwo. Zawód naukowca wybrał dopiero na trzecim lub czwartym roku studiów. Na jego decyzję wpłynął (niemal w każdym wypadku) projekt z college’u, który dawał okazję do przeprowadzenia kilku samodzielnych badań i dojścia do jakichś wyników. Gdy odkrył, że tego rodzaju praca sprawia mu przyjemność, nigdy się nie cofnął. Jest całkowicie zadowolony z wybranego zawodu. [...] Pracuje ciężko i z poświęceniem w laboratorium, często siedem dni w tygodniu. Mówi, że jego życiem jest praca, i prawie nie odpoczywa. [...] Kino go nudzi. Unika kontaktów towarzyskich i działalności politycznej, religia nie odgrywa żadnej roli w jego życiu lub myśleniu. Wydaje się, że badania naukowe lepiej zaspokajają wewnętrzne potrzeby jego natury niż jakiekolwiek inne zainteresowania lub działalność.[23]

Opis ten jest bardzo zbliżony do charakterystyki Roberta Oppenheimera. Członkowie badanej grupy, podobnie jak cała społeczność fizyków amerykańskich, byli wówczas w większości protestantami, Żydzi stanowili znikomą mniejszość, żaden z badanych nie był katolikiem.

Badaniami psychologicznymi, w których posługiwano się metodą Rorschacha, tematycznymi testami percepcji oraz wywiadami, objęto w sumie czterdziestu naukowców z Berkeley, w tym sześciu fizyków i dwunastu chemików[24]. Stwierdzono, że naukowcy podchodzą do różnych problemów bardzo podobnie jak artyści. Okazało się, że naukowcy i artyści różnią się bardziej osobowością niż zdolnościami poznawczymi, natomiast różnice między tymi dwiema grupami a przedsiębiorcami są bardzo podobne. Charakterystyczny jest fakt, że prawie połowa naukowców podaje, iż w dzieciństwie byli pozbawieni ojca; „ich ojcowie albo wcześnie zmarli, albo pracowali daleko od domu, albo byli tak oddaleni i tak mało opiekuńczy, że ich synowie prawie ich nie znali”[25]. Naukowcy, którzy mieli ojców, opisywali ich jako „nieustępliwych, surowych, unikających kontaktów i powściągliwych uczuciowo”[26]. (To samo zjawisko zaobserwowano w badanej wcześniej grupie artystów, w grupie przedsiębiorców natomiast było inaczej).

Często pozbawieni ojców, „nieśmiali, samotni”, pisze psychometryk Lewis M. Terman, „opóźnieni w rozwoju społecznym, niezainteresowani bliskimi stosunkami osobistymi, działalnością grupową lub polityczną”[27], ci niezwykle inteligentni młodzi ludzie znajdowali drogę do nauki w bardzo osobisty sposób; zazwyczaj nie kierowali się przyjemnością czerpaną z samodzielnych badań. Przewodnikiem w tych badaniach był zwykle ojcowsko usposobiony nauczyciel[28].

Zdaniem studentów charakterystyczną jego cechą nie była umiejętność nauczania, lecz „autorytet, serdeczność i zawodowa godność”[29]. Autor studium o dwustu takich wychowawcach stwierdził: „ Wydaje się, że przyczyną sukcesów tych nauczycieli była głównie umiejętność odgrywania w stosunkach z uczniami roli ojca”[30]. Pozbawiony ojca młody człowiek znajduje u obdarzonego autorytetem nauczyciela namiastkę serdecznego i pełnego godności ojca, identyfikuje się z nim i zaczyna go gorliwie naśladować. W późniejszym stadium tego procesu samodzielny naukowiec dąży do tego, by samemu stać się wychowawcą historycznego formatu.

Człowiek, który w Ameryce położył podwaliny pod fizykę czasów wielkich maszyn, przybył do Berkeley rok przed Oppenheimerem, w 1928. Ernest Orlando Lawrence, o trzy lata starszy od młodego teoretyka, pod wieloma względami jawił się jako jego przeciwieństwo, był bowiem najlepszym przykładem „zbiorowego wizerunku Amerykanina”[31]. Obaj byli wysocy, mieli niebieskie oczy i wielkie nadzieje. Ernest pochodził z małego miasta na prerii Dakoty Południowej, był potomkiem Norwegów, synem nadinspektora szkolnictwa, będącego również prezydentem college’u kształcącego nauczycieli. Studiował w kraju, do tytułu doktora doszedł na uniwersytetach Dakoty Południowej, Minnesoty, Chicago i Yale. Według jednego z faworytów Lawrence’a, późniejszego laureata Nagrody Nobla Luisa W. Alvareza, „miał niemal awersję do matematyki”[32]. Był chłopięco ekstrawertyczny, nie przeklinał, za to nauczył się swobodnie obracać wśród magnatów z kalifornijskiej Bohemian Grove. Zarabiał w tym czasie na życie, sprzedając po farmach aluminiowe naczynia kuchenne, i z tego opłacał college. Ernest był eksperymentatorem i utalentowanym wynalazcą pomysłowych maszyn. Z Uniwersytetu Yale przyjechał do Berkeley samochodem Reo Flying Cloud z rodzicami i młodszym bratem i zamieszkał w klubie profesorskim. Zżerany przez niepohamowaną ambicję – nie tylko w dziedzinie fizyki – pracował od wczesnego rana do późna w nocy.

Już na pierwszym roku studiów doktorskich, w 1922 roku, Lawrence zaczął się zastanawiać nad wytwarzaniem cząstek o wysokiej energii. Zachęcał go do tego błyskotliwy, ojcowsko nastawiony nauczyciel William Francis Gray Swann, Anglik, który zanim znalazł się na Uniwersytecie Minnesota, pracował w Wydziale Magnetyzmu Ziemskiego [Department of Terrestrial Magnetism – DTM] w prywatnej Instytucji Carnegiego (Carnegie Institution) w Dystrykcie Kolumbii. W miarę jak Swann pokonywał kolejne szczeble uniwersyteckiej kariery, Lawrence przenosił się wraz z nim – najpierw na Uniwersytet Chicago, a potem Yale. Gdy uzyskał już tytuł doktora, Swann przekonał Uniwersytet Yale, by bez zwyczajowych czterech lat pracy w charakterze wykładowcy od razu mianowano Lawrence’a na stanowisko zastępcy profesora fizyki. Swann opuścił Yale w 1926 roku i między innymi z tego powodu Lawrence postanowił przenieść się na Zachód, a poza tym Uniwersytet w Berkeley zaoferował mu stanowisko profesora nadzwyczajnego, dobre laboratorium, tylu doktorantów do pomocy, ilu zechce, i 3300 dolarów rocznie; Yale nie zdecydowało się na porównywalną ofertę.

W Berkeley, powiedział później Lawrence, „wydawało się, że nadeszła pora na przegląd planów badań i zastanowienie się, czy nie byłoby dobrze zająć się badaniami jądrowymi, ponieważ pionierskie prace Rutherforda i jego szkoły wyraźnie wskazywały, że następnym wielkim frontem fizyki doświadczalnej będzie jądro atomowe”[33]. Ale, jak wyjaśnia Luis Alvarez, „żmudny charakter techniki Rutherforda [...] odstręczał większość przyszłych fizyków jądrowych. Proste obliczenia wskazywały, że jeden mikroamper elektrycznie przyspieszonych lekkich jąder może być więcej wart niż cała światowa produkcja radu – gdyby cząstki jądrowe miały energię bliską miliona elektronowoltów”[34].

Cząstki alfa, lub lepiej protony, można byłoby przyspieszyć, gdyby po uzyskaniu ich w rurze wyładowczej poddać je działaniu pola elektrycznego. Do przeniknięcia bariery elektrostatycznej otaczającej cięższe jądra potrzeba jednak miliona woltów i nikt nie wiedział, jak utrzymać tak wysokie napięcie w jednym miejscu wystarczająco długo, unikając przebicia wywołanego iskrą lub przegrzaniem. Był to przede wszystkim problem techniczny i nic dziwnego, że pociągał nowe pokolenie fizyków amerykańskich, którzy w młodości spędzonej w małych miastach lub na farmach pasjonowali się radiotechniką. W 1925 roku Merle Tuve, przyjaciel Lawrence’a z dzieciństwa i kolega ze szkoły w Minnesocie, student W.F.G. Swanna, pracujący wówczas w Instytucji Carnegiego, wspólnie z trzema innymi fizykami zdołał uzyskać krótkotrwałe, ale imponujące przyspieszenie za pomocą wysokonapięciowego transformatora zanurzonego w oleju. Inni fizycy, tacy jak Robert J. Van de Graaff z MIT i Charles C. Lauritsen z Caltechu, również budowali odpowiednie maszyny.

Lawrence zajmował się bardziej obiecującymi badaniami, ale nie zapominał o problemie wysokiej energii. Podstawowa idea rozwiązania tego problemu przyszła mu do głowy wiosną 1929 roku, cztery miesiące przed przybyciem Oppenheimera. „W początkowym, kawalerskim okresie w Berkeley – pisze Alvarez – Lawrence spędził wiele wieczorów w bibliotece, dużo czytając. [...] Jakkolwiek ledwie, ledwie zaliczył francuski i niemiecki, wymagane do uzyskania stopnia doktora, i prawie nie znał żadnego z tych języków, co wieczór, bez wytchnienia, przeglądał stare numery zagranicznych periodyków”[35]. Ta ogromna wytrwałość opłaciła się. Przerzucając niemieckie pismo techniczne „Arkiv für Elektrotechnik”, które fizycy rzadko czytywali, zobaczył sprawozdanie norweskiego inżyniera Rolfa Widerøe Über ein neues Prinzip zur Herstellung hoher Spannungen [O nowym sposobie uzyskiwania wysokich napięć]. Tytuł zwrócił jego uwagę. Przestudiował zamieszczone fotografie i wykresy. Były wystarczająco jasne; zabrał się do pracy, nie dbając o tekst.

Widerøe wykorzystał koncepcję opisaną w 1924 roku przez pewnego szwedzkiego fizyka i znalazł pomysłowy sposób uniknięcia kłopotów z wysokim napięciem. Zestawił w jednej linii dwa metalowe cylindry, podłączył je do źródła prądu i usunął z nich powietrze. Cylindry zasilał prądem zmiennym wysokiej częstotliwości o napięciu 25 tysięcy woltów. Dzięki temu napięcie można było wykorzystać do przyciągania i odpychania jonów dodatnich. Jeżeli pierwszy cylinder miał napięcie ujemne o wysokości 25 tysięcy woltów, to wprowadzone do niego jony dodatnie ulegały przyspieszeniu i po przejściu przez cylinder miały energię odpowiadającą różnicy potencjałów równej 25 tysięcy woltów, z taką też energią wpadały do drugiego cylindra. W momencie przejścia jonów między cylindrami następowała zmiana polaryzacji, to znaczy zmiana napięcia pierwszego cylindra na dodatnie, a drugiego na ujemne. Wobec tego jony dodatnie były nadal przyspieszane w drugim cylindrze i ich energia rosła. Dodając kolejne cylindry, każdy następny dłuższy od poprzedniego ze względu na rosnącą prędkość jonów, można było, przynajmniej teoretycznie, zwiększać ich energię tak długo, aż wiązka jonów rozszerzy się tak bardzo, że jony zaczną się zderzać ze ściankami cylindrów. Ważnym osiągnięciem Widerøego było zastosowanie stosunkowo niskiego napięcia do osiągnięcia dużej energii. „Natychmiast zrozumiałem – wspominał Lawrence – że ten pomysł to techniczne rozwiązanie problemu przyspieszenia dodatnich jonów, którego szukałem. Nie czytając dalej artykułu, od razu opracowałem wstępną, ogólną charakterystykę akceleratora liniowego nadającego protonom energię większą od miliona [woltów]”.

 

Obliczenia Lawrence’a ostudziły jego zapał. Rura akceleratora musiałaby mieć „kilka metrów długości”; Lawrence uznał, że to za wiele jak na instrument laboratoryjny. (Obecnie istnieją akceleratory liniowe o długości mniej więcej 3 kilometrów). „Wobec tego zadałem sobie pytanie, czy nie byłoby możliwe, by zamiast linii wielu cylindrycznych elektrod zastosować dwie elektrody jedna za drugą i przesyłać przez nie dodatnie jony tam i z powrotem za pomocą jakiegoś odpowiedniego układu pola magnetycznego”[36]. Lawrence wymyślił spiralny układ elektrod. „Niemal natychmiast wpadło mu do głowy – pisał później Alvarez – że można by «zwinąć» liniowy akcelerator w spiralny akcelerator, umieszczając go w polu magnetycznym”[37], które kierowałoby ruchem jonów. Jony, wielokrotnie przyspieszane w odpowiednio wybranych chwilach, krążyłyby dookoła po spirali; spirala byłaby coraz większa, ponieważ cząstki miałyby coraz większą prędkość i coraz trudniej byłoby je utrzymać. Potem Lawrence, przeprowadziwszy proste obliczenia ruchu cząstek z ładunkiem w polu magnetycznym, znalazł niespodziewaną zaletę akceleratora spiralnego: w polu magnetycznym wolniejsze cząstki obiegają mniejsze koło dokładnie w tym samym czasie co szybsze, ale zakreślające większe koło. Oznaczało to, że wszystkie cząstki można równocześnie przyspieszać za pomocą zmiennego pola elektrycznego.

Podniecony Lawrence wybiegł, by ogłosić światu nowinę. Jakiegoś astronoma, który zasiedział się w klubie profesorskim, zapędził do sprawdzenia obliczeń. Następnego dnia zaskoczył jednego ze swych doktorantów, zasypując go obliczeniami dotyczącymi ruchu po spirali i nie wykazując najmniejszego zainteresowania jego pracą dyplomową. „A, to – powiedział pytającemu studentowi. – No, wiesz teraz o tym tyle co ja. Radź sobie dalej sam”[38]. Żona jednego z profesorów, przechodząc następnego wieczoru przez kampus, usłyszała, jak pędzący obok młody fizyk doświadczalny wykrzykuje zaskakujące słowa: „Będę sławny!”[39].

Lawrence pojechał potem na Wschodnie Wybrzeże na posiedzenie Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego [American Physical Society], a tam przekonał się, że niewielu kolegów dzieli jego entuzjazm. Mniej natchnieni mechanicy uważali, że nie da się opanować problemu rozpraszania. Merle Tuve był nastawiony sceptycznie. Jesse Beams, kolega z Uniwersytetu Yale, bliski przyjaciel Lawrence’a, uważał, że to wspaniały pomysł, jeśli da się go zrealizować. Choć Lawrence uchodził za człowieka zdecydowanego i przebojowego – może dlatego, że nikt go nie zachęcał, a może dlatego, że jego koncepcja wydawała się solidna i pewna w teorii, ale maszyna w laboratorium mogłaby nie działać – zwlekał z podjęciem budowy swego spiralnego akceleratora. Nie był to pierwszy ambitny człowiek, który zatrzymał się przed wejściem na szczyt sławy.

W końcu lata 1929 roku Oppenheimer przyjechał rozklekotanym szarym chryslerem z kolejnych wakacji spędzonych z Franckiem na ranczu w Sangre de Cristo – zwanym teraz Perro Caliente, od słów „hot dog”[6*], jakimi Oppenheimer wyraził radość, gdy dowiedział się, że ranczo można wydzierżawić[40]. Zamieszkał w klubie profesorskim, naprzeciw pokoju Lawrence’a, i tak doszło do tego, że ci dwaj zupełnie różni ludzie zostali bliskimi przyjaciółmi. Oppenheimer dostrzegał „niewiarygodną witalność i radość życia” przyjaciela. „Pracował cały dzień, biegł na tenisa i pracował pół nocy. Interesował się głównie sprawami związanymi z aktywnością i instrumentami, a ja wręcz przeciwnie”[41]. Jeździli razem konno; Lawrence w bryczesach i na angielskim siodle, choć był to amerykański Zachód – zdaniem Oppenheimera po to, by zdystansować się od młodości spędzonej na farmie. Gdy Lawrence miał czas, wyjeżdżali samochodem na długie przejażdżki do parku narodowego Yosemite i Doliny Śmierci.

Do działania skłonił Lawrence’a Otto Stern, wybitny fizyk doświadczalny z Uniwersytetu Hamburskiego, mający wówczas czterdzieści jeden lat i będący na najlepszej drodze do Nagrody Nobla (choć Lawrence go uprzedził). Pewnego dnia, po świętach Bożego Narodzenia, po przyjemnym rejsie promem przez zatokę, której wtedy jeszcze nie przecinał most, jedli obiad w San Francisco. Lawrence jak zwykle opowiedział swą historię o uwięzionych w polu magnetycznym cząstkach krążących aż do osiągnięcia nieograniczonej energii. Stern jednak, zamiast chrząknąć uprzejmie i zmienić temat, tak jak to czyniło tylu kolegów Lawrence’a, warknął, by natychmiast opuścili restaurację i poszli pracować. Lawrence odczekał dla przyzwoitości do rana, przyłapał jednego ze swych doktorantów i kazał mu robić projekt, gdy tylko skończy przygotowywać się do egzaminu doktorskiego. (Rysunek na następnej stronie przedstawia rzut z góry i z boku maszyny, która była wynikiem tej pracy).

Dwa cylindry akceleratora Widerøego zamieniły się w dwie mosiężne elektrody w kształcie połówek płaskiego, okrągłego pudła. Elektrody były zamknięte w komorze próżniowej, wstawionej między okrągłe, płaskie bieguny dużego elektromagnesu.

W przestrzeni dzielącej obie elektrody (ze względu na kształt nazwano je potem duantami), w środku, znajdowała się żarzona katoda i rurka doprowadzająca wodór. Było to źródło strumienia protonów, które dalej poruszały się w polu magnetycznym. Napięcie dwóch duantów zmieniało się z taką częstością, aby przy każdorazowym przejściu przez szczelinę między nimi krążące protony zyskiwały energię. Po przejściu około stu okrążeń wiązka przyspieszonych cząstek była odchylana za pomocą specjalnej elektrody i kierowana w stronę tarczy.

2 stycznia 1931 roku Lawrence i jego student M. Stanley Livingston uzyskali protony o energii 80 tysięcy woltów za pomocą instrumentu, którego komora próżniowa miała średnicę 11,25 centymetra (4,5 cala), stosując napięcie poniżej tysiąca woltów.

Problem rozproszenia przy niskich przyspieszeniach rozwiązał się sam. Livingston usunął delikatną siatkę drucianą zainstalowaną w przestrzeni między duantami, która miała przeciwdziałać przenikaniu przyspieszającego pola elektrycznego do wnętrza duantów. Pole elektryczne między krawędziami duantów zaczęło nagle działać tak jak soczewki skupiające, kierując krążące cząstki w środkowej płaszczyźnie. „Natężenie wzrosło sto razy w stosunku do poprzedniego” – mówił Livingston[42]. Efekt soczewkowania był jednak zbyt słaby, by utrzymać szybsze cząstki. Livingston zainteresował się wtedy soczewkowaniem magnetycznym. Podejrzewał, że wiązka cząstek przy większych szybkościach rozprasza się, ponieważ powierzchnie nabiegunników magnesu nie są właściwie wykonane, są niejednorodne, co z kolei pociąga za sobą niejednorodność pola magnetycznego. Bez zastanowienia pociął arkusze folii stalowej na małe paski „mające kształt podobny do wykrzyknika”, jak to wspólnie z Lawrence’em określili w „Physical Review”, i wstawiał je metodą prób i błędów między nabiegunniki a komorę próżniową. Dostrojenie pola magnetycznego „zwiększyło współczynnik wzmocnienia [...] z około 75 do około 300”[43], tryumfalnie stwierdził Lawrence, podkreślając to zdanie kursywą. Zastosowanie metody elektrycznego i magnetycznego ogniskowania w nowej maszynie o średnicy 27,5 centymetra (11 cali) pozwoliło uzyskać w lutym 1932 roku protony o energii miliona woltów. Maszynę zaczęto nazywać cyklotronem; oficjalnie Lawrence wprowadził tę nazwę w 1936 roku. Nawet w formalnym sprawozdaniu naukowym, które ukazało się 1 kwietnia 1932 roku w „Physical Review”, nie zdołał ukryć entuzjazmu z powodu możliwości nowej maszyny:

Zakładając 500-krotne wzmocnienie napięcia, uzyskanie 25 milionów woltoprotonów [!] przy długości fali 14 metrów wymagałoby całkowitego napięcia w akceleratorach wynoszącego 50 tysięcy woltów, a zatem 25 tysięcy woltów w każdym akceleratorze w stosunku do ziemi. Jest to całkowicie wykonalne.[44]

Magnes dla takiego akceleratora miał ważyć 80 ton, więcej niż w jakiejkolwiek maszynie stosowanej do tej pory w fizyce. Lawrence, który był już profesorem zwyczajnym, zaczął zbierać fundusze.

***

Gdy Robert Oppenheimer studiował w Europie, powiedział przyjacielowi, że marzy o założeniu w Stanach Zjednoczonych wielkiej szkoły fizyki teoretycznej[45]. Berkeley było drugą pustynią, po Nowym Meksyku, którą postanowił skolonizować. Ernest Lawrence marzył chyba o założeniu wielkiego laboratorium. Obaj pragnęli sukcesów i nagród z nimi związanych, choć inaczej je sobie wyobrażali i kierowali się innymi pobudkami.

W czasie pobytu w Europie i w ciągu pierwszych lat w Berkeley młodzieńcza afektacja Oppenheimera dojrzała i zmieniła się w subtelność, zwykle podziwianą, choć czasem zbyt wyszukaną. Oppenheimer kształtował taki swój wizerunek, kierując się, przynajmniej częściowo, niechęcią do wulgarności, która prawdopodobnie była wynikiem buntu przeciw przedsiębiorczemu ojcu, niepozbawioną pewnej dozy nienawiści do swego żydowskiego pochodzenia. Z biegiem lat doszedł do wniosku, że ambicja i światowy rozgłos także są wulgarne, a przekonanie to nieźle wspierał fundusz powierniczy dający do 10 tysięcy dolarów rocznie. Ambicje Oppenheimera były bardziej skomplikowane. Amerykański fizyk doświadczalny Isidor I. Rabi zastanawiał się, dlaczego „ludzie o talencie Oppenheimera nie odkryli wszystkiego, co warto odkryć”, i zaproponował następujące wyjaśnienie:

Wydaje mi się, że pod pewnymi względami Oppenheimer miał zbyt dużą wiedzę w dziedzinach spoza tradycyjnych nauk ścisłych, na przykład interesował się religią, a szczególnie religią hinduską. Skutkiem było poczucie tajemnicy wszechświata, otaczające go niczym mgła. Patrząc na to, czego już dokonano, doskonale rozumiał fizykę, ale gdy dochodził do pogranicza wiedzy, skłonny był sądzić, że kryje się tam więcej rzeczy tajemniczych i osobliwych, niż to jest w rzeczywistości. [...] Można to nazwać brakiem wiary, ale moim zdaniem była to raczej ucieczka od trudnych, prymitywnych metod fizyki teoretycznej w mistyczne królestwo luźnej intuicji.[46]

Odwrót Oppenheimera od tego, co uważał za pospolite, od tych „trudnych, prymitywnych metod”, o których mówi Rabi, musiał jednak wywołać inne, bardziej dotkliwe nieporozumienia. Jego elegancka fizyka, na tyle, na ile można ją ocenić, patrząc z boku (jego prace naukowe są zrozumiałe prawie wyłącznie dla matematyków, i nie jest to sprawa przypadku), przypomina skomplikowaną akcję na boisku. Oppenheimer korzysta ze skrzydeł i naroży, gra na całym polu, zamiast niezmordowanie dążyć do bramki. Jego wzorami byli niezwykle utalentowani matematycy: Wolfgang Pauli i trudny, nieprzystępny teoretyk z Cambridge Paul A.M. Dirac, szwagier Eugene’a Wignera. Oppenheimer jako pierwszy opisał tak zwane zjawisko tunelowe, polegające na tym, że cząstka o nieustalonym położeniu może, z pewnym prawdopodobieństwem, przedostać się przez barierę elektrostatyczną dookoła jądra[47]. Zgodnie z terminologią fizyczną cząstka istnieje, potem przestaje istnieć i natychmiast pojawia się po drugiej stronie bariery. Jednak to nie on, lecz George Gamow, z pochodzenia Rosjanin, wykładowca w Cambridge, podał równania opisujące to zjawisko, którymi mogli posłużyć się fizycy doświadczalni. W końcu lat trzydziestych Hans Bethe po raz pierwszy opisał cykl węglowy reakcji termojądrowych, które są źródłem światła gwiazd; za tę pracę został uhonorowany Nagrodą Nobla. Oppenheimer badał subtelności niewidzialnych krańców wszechświata, przedstawił model zapadania się zamierających słońc[48] i opisał ciała niebieskie, które odkryto dopiero po trzydziestu, czterdziestu latach (gwiazdy neutronowe, czarne dziury), ponieważ dopiero wtedy zbudowano przyrządy pozwalające na ich odkrycie, takie jak radioteleskopy i satelity wyposażone w detektory promieniowania rentgenowskiego. (Alvarez uważa, że gdyby Oppenheimer dożył i był świadkiem tych odkryć, dostałby za swą pracę Nagrodę Nobla). Były to oryginalne prace, nie tyle wyprzedzające swój czas, ile wykraczające poza istniejące ramy.

 

Niektóre z tych psychologicznych i twórczych zakrętów przewijają się w lapidarnym eseju na temat zalet dyscypliny, zamieszczonym przez niespełna dwudziestoośmioletniego Oppenheimera w liście do brata Franka w marcu 1932 roku. Warto go przytoczyć w całości, ponieważ można się w nim dopatrzyć aluzji do długiej, wymierzonej sobie pokuty, która, jak się spodziewał, miała przyczynić się do oczyszczenia jego duszy ze wszystkich skaz wulgarności.

Stawiasz trudne pytanie o wartość dyscypliny. To, co mówisz, jest prawdą: cenię ją – i sądzę, że ty również – i to nie ze względu na jej ziemski owoc, jakim jest sprawność. Sądzę, że można podać tylko metafizyczne uzasadnienie tej oceny, ale koncepcje metafizyczne, które dają odpowiedź na twoje pytanie, ogromnie się między sobą różnią, są to tak odmienne metafizyki jak Bhagawadgita, Księga Eklezjasty, Stoa, początek Praw, Hugo od świętego Wiktora, święty Tomasz, Jan od Krzyża, Spinoza. Ta ogromna różnorodność sugeruje, że fakt, iż dyscyplina jest dobra dla duszy, ma większe znaczenie niż jakiekolwiek inne uzasadnienie jej wartości. Sądzę, że dzięki dyscyplinie, choć nie tylko dzięki samej dyscyplinie, możemy osiągnąć wewnętrzny spokój, pewną skromną, ale cenną swobodę od przypadków inkarnacji, miłość i poczucie dystansu, pozwalające zachować świat, który jednocześnie odrzuca. Sądzę, że dzięki dyscyplinie uczymy się zachować w coraz to bardziej niesprzyjających okolicznościach to, co jest istotne dla naszego szczęścia, i odrzucić, z całkowitą prostotą, to, co w innym razie wydawałoby się nam nieodzowne; że dzięki niej przybliżamy się nieco do postrzegania świata bez grubych zniekształceń wywołanych osobistymi pragnieniami, a postrzegając go w ten sposób, łatwiej przystajemy na nasze ziemskie niedostatki i jego ziemską okropność. Jakkolwiek uważam, że korzyść, jaką przynosi dyscyplina, jest większa niż jej bezpośredni cel, nie chciałbym, abyś sądził, że dyscyplina bez celu jest możliwa: ze swej natury dyscyplina wymaga podporządkowania duszy pewnemu, może drobnemu celowi, i ten cel musi być rzeczywisty, jeżeli dyscyplina ma nie być fikcją. Myślę zatem, że wszystkie sprawy, które wyrabiają dyscyplinę: studia i nasze zobowiązania względem ludzi i wspólnego dobra, wojna i osobiste nieszczęścia, a nawet potrzeby egzystencji, powinniśmy witać z głęboką wdzięcznością, ponieważ tylko dzięki nim możemy osiągnąć choć trochę równowagi i tylko w ten sposób możemy osiągnąć pokój.[49]

Lawrence’a, któremu bez porównania trudniej niż Oppenheimerowi przychodziło wyrażanie myśli, również coś dręczyło, pytanie tylko – co. Wskazuje na to urywek z listu do brata Johna, napisanego mniej więcej w tym samym czasie co esej Oppenheimera: „Zainteresowała mnie wiadomość, że przeszedłeś okres depresji. Miewam ją często – czasem wydaje mi się, że nic nie jest okej – ale już do niej przywykłem. Spodziewam się chandry i znoszę ją. Oczywiście, najlepszym paliatywem jest praca, ale czasem trudno w takich okolicznościach pracować”[50]. Fakt, że praca była dlań tylko „paliatywem”, a nie prawdziwym lekarstwem, wskazuje, jak ciężkie mogły być te chandry. Lawrence cierpiał skrycie, w pewnym stopniu był osobowością maniakalno-depresyjną; musiał nieustannie iść naprzód, żeby się nie przewrócić.

Ratunkiem na te wszystkie rozterki – Oppenheimera i Lawrence’a, a także Bohra oraz innych przed nimi i po nich – była nauka: w odkryciu leży zachowanie świata. Psycholog badający naukowców z Berkeley metodą Rorschacha i za pomocą tematycznych testów percepcji stwierdził, że „nietypowa wrażliwość na przeżycia, zazwyczaj przeżycia sensoryczne”, prowadzi do odkryć w nauce. „Podwyższonej wrażliwości towarzyszy w procesie myślowym nadpobudliwość na stosunkowo nieważne lub uboczne aspekty zagadnień. Sprawia, że [naukowcy] szukają i przypisują znaczenie sprawom, które zwykle nie zostałyby zauważone. Skłania do wysoce zindywidualizowanego, a nawet autystycznego sposobu myślenia”[51]. Przypomnijmy Rutherforda stawiającego na zupełnie nieprawdopodobną możliwość rozpraszania cząstek alfa do tyłu, Heisenberga, który przypomniał sobie niejasną uwagę Einsteina i doszedł do wniosku, że natura będzie zachowywać się zawsze zgodnie z jego matematyką, Lawrence’a przerzucającego pod wpływem wewnętrznego przymusu mało znane pisma zagraniczne:

Gdyby nie to, że ten sposób myślenia występował w pracy naukowej, można by go uznać za paranoidalny. W pracy naukowej twórcze myślenie wymaga dostrzegania spraw poprzednio niedostrzeganych albo dostrzegania w sposób poprzednio niewyobrażalny, a to narzuca konieczność odejścia od „normalnego” punktu widzenia/podjęcia ryzyka odejścia od realności. Różnica między myśleniem umysłowo chorego i naukowca polega na zdolnościach i woli tego ostatniego poddania ocenie swoich fantazji lub wielkich dzieł w systemie kontroli i równoważenia, jakie wprowadziła nauka, oraz rezygnowania z planów, które na podstawie tych naukowych sprawdzianów okazały się błędne. To właśnie dlatego, że nauka kieruje się zasadami, które kontrolują i wyznaczają granice paranoicznego myślenia, naukowiec może bezpiecznie wykonywać paranoiczne posunięcia. Bez takiej struktury niebezpieczeństwo nierealnego, nielogicznego, a nawet dziwacznego myślenia dla ogólnej organizacji myśli oraz osobowości byłoby zbyt duże, by naukowcy mogli sobie pozwolić na takie swobodne fantazjowanie.[52]

W awangardowych dziedzinach nauki, na progu czegoś rzeczywiście nowego, takie niebezpieczeństwo często niemal paraliżuje. Stąd wstrząs Rutherforda wywołany odbiciem cząstek alfa, „najbardziej nieprawdopodobne zdarzenie w moim życiu”. To dlatego Heisenberg „był do głębi przerażony”, gdy odkrył mechanikę kwantową, stąd jego halucynacje, że patrzy „poprzez powierzchnię zjawisk atomowych na leżące głębiej pod nią podłoże o zadziwiającej wewnętrznej urodzie”, które sprawiły, że poczuł się odurzony. Stąd także w listopadzie 1915 roku gwałtowna reakcja Einsteina, gdy stwierdził, że jego ogólna teoria względności, którą mozolnie opracowywał w odosobnieniu, wyjaśnia anomalie orbit Merkurego, który przez ponad pięćdziesiąt lat stanowił dla astronomów zagadkę. Fizyk teoretyk Abraham Pais, jego biograf, pisał: „Wierzę, że to odkrycie było najsilniejszym przeżyciem emocjonalnym w życiu naukowym Einsteina, a może również w całym jego życiu. Natura przemówiła do niego. Nie mógł się mylić. «Przez kilka dni nie posiadałem się z radości i podniecenia». Później zwierzył się Fokkerowi, że to odkrycie spowodowało, że dostał palpitacji serca. Jeszcze bardziej znamienne jest to, co powiedział de Haasowi: gdy przekonał się, że obliczenia zgadzają się z niewyjaśnionymi obserwacjami astronomicznymi, poczuł, że coś się w nim zerwało [...]”[53].

Rekompensata za to ryzyko emocjonalne może być ogromna. Dla naukowca dokładnie w momencie odkrycia – w tym najbardziej wstrząsającym momencie egzystencji – świat dookoła, sama natura potwierdzają niezwykle przekonująco jego najskrytsze, fantastyczne przekonania. Zakotwiczony nagle w świecie, z Lewiatanem dyszącym na haku, naukowiec uwalnia się od najgłębszych umysłowych niepokojów dzięki potwierdzeniu, jakie przynosi mu rzeczywistość.

Bohr doskonale znał ten mechanizm i miał odwagę odwrócić jego działanie i użyć go jako probierza. Otto Frisch pamięta dyskusję, w której ktoś próbował to podważyć, mówiąc Bohrowi, że czuje się oszołomiony, na co Bohr odpowiedział: „Jeśli ktoś mówi, że może myśleć o zagadnieniach kwantowych, nie czując zawrotów głowy, to tylko dowodzi, że w ogóle ich nie rozumie”[54]. Oppenheimer powiedział kiedyś słuchaczom, że znacznie później Bohr słuchał wypowiedzi Pauliego o nowej teorii, za którą go ostatnio atakowano. „I Bohr w końcu zapytał: «Czy naprawdę jest wystarczająco zwariowana? Mechanika kwantowa była rzeczywiście wariacka». A Pauli odpowiedział: «Mam nadzieję, że tak, ale być może jeszcze za mało»”[55]. Bohr rozumiał, że odkrycie musi być szalone, co też wyjaśnia, dlaczego Oppenheimer musiał czasami zdobyć się na to, by samotnie formułować zupełnie oryginalne koncepcje. Podstawową cechą osobowości człowieka, który taką pracę podejmuje, jest odporność, a nawet bezwzględność, którą ludzie, tak różni jak Niels Bohr i Ernest Lawrence, wyrabiali w sobie lub mieli ją wrodzoną. Niestety, Oppenheimerowi jej brakowało. Wydaje się, że był stworzony do innej pracy, na razie do założenia wymarzonej szkoły fizyki teoretycznej.