ФИАН
и советский термоядерный проект
ИСАП-96, Дубна, Май 1996
[Наука и общество: история
советского
атомного проекта.
Труды международного симпозиума ИСАП-96. Том 2. М.: ИздАТ, 1999, с.
479-487.]
Abstract
Мандельштамовская
традиция в Физическом институте им. П.Н.Лебедева
Вавилов и термоядерная группа в ФИАНе
Водородная бомба и социальная история
советской
физики
Причины успеха ФИАНовской группы
Историческое значение ФИАНовского успеха
Abstract
Lebedev Physical Institute
and Soviet Thermonuclear Project, by Gennady
Gorelik, Center
for Philosophy and History of Science, Boston University, USA
The
first Soviet H-bomb tested in 1953 is of special interest for the
history of
Soviet Atomic project. The manifest question is to what extent it was
(in)dependent on intelligence input, unlike the A-bomb.
To
corroborate this issue, one should investigate into the nuclear history
of
FIAN, where the first Russian thermonuclear bomb was conceived. It
happened in
the institute designed by P. Lebedev, the first Russian
physicist
of world stature, and "politically" dreamed up by the first Russian
nuclear theorist G. Gamow, but really created by S. Vavilov.
Despite
the fact that Vavilov was the president of the Academy of
Science, it
was not easy to involve FIAN in the Atomic project. Due to Vavilov's
efforts I.
Tamm’s thermonuclear group was established in FIAN in 1948. The
group
included S. Belenky, V. Ginzburg, A. Sakharov,
and
postgraduates Yu. Romanov and E. Fradkin. By that time
all of
them were far from the Atomic project, being engaged in pure
theoretical
physics. Against the background of extreme urgency of the fission-bomb
program,
in 1948 the fusion project was considered as a second rank and
unpromising one.
However when just in a few month, two breakthrough ideas were suggested
in the Tamm’s
group, the new project was set up promptly. The theorists were
supported by
appropriate measurements in FIAN (I. Barit’s group).
After
Tamm, Sakharov, and Romanov had left for
Arzamas-16, a
"group of support" kept working in FIAN on development of stability
theory (Belenky and Fradkin), instrumental for bomb
designers,
and controlled fusion (Ginzburg).
The
history of FIAN’s contribution into Atomic project was intertwined with
the
social history of Soviet physics. FIAN’s H-bomb success seemed to
contribute
into the cancellation of Lysenko-shape session in physics in March
1949.
Careful
investigation into the history of the first Soviet thermonuclear bomb,
including its social aspects, testifies about both its native origin
and the
potential of the Soviet Atomic project in general.
Для
истории советского атомного проекта особое значение имеют вопросы о
первой
советской термоядерной бомбе, испытанной в августе 1953 года: В какой
мере это
было независимое изобретение на фоне обильного потока разведывательной
информации об Американском проекте ? Что способствовало успеху
изобретателей ?
Мандельштамовская
традиция в Физическом институте им. П.Н.Лебедева
В
отличии от атомной бомбы, которая с самого начала делалась за очень
колючей
проволокой госбезопасности, советская водородная бомба родилась в
центре
Москвы, в здании, которое задумывалось как храм науки - чистой науки,
свободной
от государственного принуждения.
Физический
институт АН СССР им. П.Н.Лебедева занимал тогда здание, построенное на
частные
средства до революции. Оно предназначалось для самого Лебедева,
вынужденного
покинуть государственную службу в университете, но работать в новом
институте
ему не дала его смерть в 46 лет.
"Когда-то
Лебедев измерял давление света в тончайших, по тому времени,
экспериментах —
тут [в физике термоядерного взрыва] оно было огромным и определяющим",
- написал в своих “Воспоминаниях” Андрей Сахаров.
Тончайшие
опыты экспериментатора Лебедева на рубеже 20 века имели важное значение
для
теоретической физики, окончательно подтвердив электродинамику Максвелла
и -
вместе с этим - укрепив фундамент для теории относительности.
Термоядерные
опыты середины столетия, в которых столь значительную роль сыграл
теоретик
Сахаров, определили необходимость нового фундамента для мировой
политики.
Между
этими столь разными опытами - полвека истории, переполненной событиями.
За это
время возникла новая мировая держава в физике - Советская России.
В
истории ФИАНа вполне запечатлелись необщие аршины советской
цивилизации. Этот
московский институт рождался в Ленинграде в то время, когда его зданием
на
Миусской площади распоряжался загадочный Физико-химический институт
спецзаданий, не оставивший следов в истории. Хотя инициатором ФИАНа,
можно
сказать, - его отцом, был Г.Гамов, подлинным его создателем стал
“отчим” -
Сергей Иванович Вавилов [].
При
этом главной научной опорой института Вавилов сделал школу
Л.И.Мандельштама,
обеспечивая ей все возможности развития и спасая ее, кроме прочего, от
неминуемого разорения в МГУ. Именно в этой школе формировался
А.Д.Сахаров. Он
поступил в аспирантуру ФИАНа спустя всего несколько недель после смерти
Мандельштама, но научные и моральные традиции школы действовали еще
многие
годы, благодаря сотрудникам и ученикам Мандельштама - И.Е.Тамму
(1895-1971) и
Г.С.Ландсбергу (1890-1957), А.А. Андронову (1901-1952) и М.А.Леонтовичу
(1903-1981). Этих очень разных людей объединяло рыцарское отношение к
науке,
высокий профессионализм и моральная позиция, весьма устойчивая к
агрессивным
воздействиям социальной среды. Характерной чертой Мандельштамовской
традиции
было отношение к чистой и прикладной науке, - никакой абсолютной грани
между
ними, и там и тут может появиться жизненная проблема, способствующая
прогрессу
науки, однако при этом четкое различие между “жизненным” и
“утилитарным” [].
Все
это способствовало тому, что российский путь к термоядерной энергии
открылся в
ФИАНе.
Вавилов
и термоядерная группа в ФИАНе
Началось
это в 1948 году, когда была организована Таммовская термоядерная
группа. Это,
видимо, было уступкой руководителей Атомного проекта усилиям президента
Академии Наук и директора ФИАНа С.И.Вавилова вовлечь физиков его
института в
проект высшей государственной важности (и соответствующего
финансирования). На
фоне крайне срочных работ по атомной бомбе гипотетическая водородная
бомба
выглядела проблемой далеко не первой важности. И задача перед
ФИАНовцами
ставилась вспомогательная - помогать группе Я.Б.Зельдовича, уже
работавшей в
этом направлении с 1946 года и инициированной разведывательной
информацией [].
И.В.Курчатов
с самого начала Атомного проекта - c 1943 - опирался на “выпускников”
школы
А.Ф.Иоффе. Помимо естественно возникших - физтеховских - личных связей,
особенно важных для столь ответственного дела, у Курчатова и не было
особых
причин привлекать ФИАНовских теоретиков, ориентированных прежде всего
на
фундаментальные проблемы. Ведь на первой - атомной - стадии Проекта
речь в
сущности шла о прикладной физике, где физтеховская школа Иоффе не имела
себе
равных в стране. Гораздо более загадочным является то, что не был
привлечен
главный теоретик Физтеха - Я.И.Френкель.
Вавилову
вначале - c 1944 года - удалось вовлечь нескольких ФИАНовцев во
вспомогательные
реакторные исследования (И.М. Франк, Е.Л.Фейнберг, Л.В. Грошев, Л.Е.
Лазарева) [].
Затем
ему удалось убедить Сталина, что изучение космических лучей
потенциально
стратегически важное дело, и в 1947 году “в ударном темпе” руками
заключенных
было построено новое здание для Памирской станции [].
Сохранилось
документальное свидетельство усилий ФИАНа включиться в Атомный проект
по
настоящему. Это обширный перечень научных задач в области “спец.
энергии”
и объяснительная записка к нему, адресованные в Госплан 24 сентября
1947г. “Основные
проблемы научно-исследовательской работы” включали в себя и “расщепление
тяжелых элементов” и “синтез легких элементов” и даже “возможность
использования внутренней энергии самих элементарных частиц… в
процессах,
аналогичных известному для аннигиляции позитрона электроном.” При
этом
академически широкий фронт исследований , “имеющих значение для
проблемы спец.
энергии”, предполагал объединить и релятивистскую квантовую теорию, и
астрофизику, и вычислительные машины, и радиобиологию. В этом
документе,
говорящем о состоянии ФИАНа перед его включением в термоядерный проект,
нет
никаких признаков знакомства с "цельнотянутой" (по выражению
А.Д.Сахарова) информацией и явные признаки теоретической
"невинности", исследовательской смелости и широты. []
Водородная
бомба и социальная история советской физики
О
том, что теоретики ФИАНа были готовы к термоядерной тематике, мог
догадаться
“широкий круг читателей”. Большая статья И.Е.Тамма в “Правде” 1946 г.,
“Внутриатомная энергия”, начинается именно с теоретически более
прозрачного
термоядерного механизма, а не деления, уже воплощенного в жестокую
реальность [].
Один
из ближайших сотрудников Тамма, В.Л.Гинзбург, выпустил в 1946
популярную
брошюру “Атомное ядро и его энергия”, где подобным образом объяснял
запасы
ядерной энергии на примере лития: “Легко себе представить, какое
значение
для всего развития науки и техники на Земле имело бы овладение запасами
ядерной
энергии. Вместо целого поезда с углем можно было бы взять 100-200
граммов лития
" [] (мог ли он предположить, что именно с литием будет
связан
его вклад в создание водородной бомбы?)
Однако
именно в 1946 году избрание Тамма в академики было предотвращено на
высшем
партийном уровне. Отсюда можно догадаться, что для стражей
государственной
безопасности анкета Тамма была слишком нехороша, чтобы без особых
причин
одобрить его кандидатуру, несмотря на все его научные заслуги. []
Особые
причины появились в марте 1948 года, когда Клаус Фукс передал советской
разведке данные, свидетельствующие о серьезной работе, ведущейся
американцами
по созданию водородной супер-бомбы.
Эти
причины добавились к усилиям Вавилова, и в июне 1948 года группа Тамма
начала
работать. В ее состав вошли С.З.Беленький, В.Л.Гинзбург, А.Д.Сахаров,
Ю.А.Романов. Разведывательные данные группе Тамма не сообщались [], и
это,
можно думать, облегчило Сахарову всего через несколько месяцев после
начала
работ увидеть тупиковый характер разрабатываемого группой Зельдовича
(“импортированного” и прямолинейного ) варианта - “трубы” и выдвинуть
более
изощренную идею “слойки”. Незнание разведывательной информации о
большом
сечении взаимодействия DT не помешало Гинзбургу предложить также
оказавшуюся
ключевой идею “LiDочки”. О техническом смысле слоенной конструкции и
роли
дейтерида лития уже рассказано коллегами Сахарова []. Для истории науки
особенно важно, что речь идет о конструкциях качественно различных:
“труба” -
сигара неопределенной длины, заполненный дейтерием, с атомной
зажигалкой с
краю, а “слойка” - шар, размеры которого определены атомной зажигалкой,
помещенной в ее центре.
Если
бы весьма детальные данные, предоставленные Фуксом в 1948 году,
сообщили
ФИАНовцам, то необходимость их рассмотрения скорее помешала бы осознать
тупиковость этой схемы. Во всяком случае американские физики убедились
в
бесперспективности ее только в 1950 году, а “труба” Зельдовича была
закрыта
только в начале 1954 года. Само содержание термоядерных сообщений Фукса
подтверждает
независимость “слойки”, поскольку они не имеют ничего общего.
Проект
“слойки” был довольно быстро одобрен руководством проекта, и ФИАН
переключился
на него. Поступавший в 1948 году в аспирантуру Е.С.Фрадкин уже получил
от Тамма
задачу об ударной волне в слоистой системе []. Тамм и Сахаров ставили
перед
экспериментаторами ФИАНа конкретные задачи по измерению параметров
взаимодействия 14 и 2,5 МэВных (DT- и DD-) нейтронов с
ураном-238
[].
История
ФИАНовской водородной бомбы тесно переплелась с социальной историей
советской
физики.
В
первые месяцы 1949 года над советской физикой нависла угроза
“обЛысения”, -
велась массированная подготовка Всесоюзного совещания физиков с
намерением
перенять опыт лысенковской сессии ВАСХНИЛ 1948 года. Начало совещания
было
намечено на 24 января, и одной из намеченных жертв был В.Л.Гинзбург,
который в
октябре 1947 (вместе с биологом А.Жебраком) стал мишенью погромной
статьи
“Против низкопоклонства” в “Литературной газете”.
15
января 1949 Гинзбург направил С.И.Вавилову текст своего выступления на
совещании с запиской: “Мне казалось уместным направить Вам текст
моего
предполагаемого выступления в прениях по Вашему докладу. Это выступл[ение]
было мне предложено сделать и предлагаемый его проект обсуждался
у нас в ФИАН’е.” [подчеркнуто в документе ]
Три
четверти 17-страничного выступления - которое писалось и обсуждалось
без отрыва
от термоядерных дел - посвящены “философии современной физики”,
последняя четверть - “вопросу о борьбе за честь, достоинство и
приоритет
советской науки”. Гинзбург признал “«в частности» [кавычки
в
оригинале] себя повинным” в том, что “писал работы и не
задумывался
над тем, не забыл ли где-либо указать или подчеркнуть приоритет
отечественной
работы; не задумывался над тем, а не создает ли, скажем, популярная
брошюра
неверного, искаженного представления о роли советской науки, о ее
вкладе в
данную область”. При этом он упомянул свою популярную брошюру 1946
года
“Атомное ядро и его энергия”, А заканчивается его выступление цитатой
из
Сталина -“не только догнать, но и превзойти в ближайшее время
достижения
науки за пределами нашей страны".
Сейчас
уже видна ирония истории, заставившей В.Л.Гинзбурга писать такое во
время,
когда он вместе с коллегами по ФИАНу “догонял и превосходил” своих
американских
коллег по термоядерному делу и в своем секретном отчете от 2 декабря
1948 года
обеспечил, «в частности», отечественный приоритет в применении
дейтерида
лития-6. Он при этом ориентировался на Сахаровскую “слойку”, отчет о
которой
датирован 20 января 1949 года!
Хронология
термоядерных событий позволяет лучше понять причину загадочно резкого
обрыва в
подготовке Всесоюзного совещания 16 марта 1949 года, после трех месяцев
интенсивных обсуждений, заготовленного проекта решения и
пригласительного
билета с эпиграфом из Сталина. Совещание должно было начаться (после
нескольких
переносов) 21 марта, но было отменено без каких либо вразумительных
объяснений.
Сохранилось устное предание, что совещание отменили после того, как
научное
руководство Атомного проекта объяснило политическому руководству
вредоносность
этого действа для дела создания ядерного оружия.
Это
объяснение выглядит особенно убедительным, когда узнаешь, что отчет
Гинзбурга
от 2 марта назывался “Использование Li6D в слойке”, и
что 17
марта научный руководитель КБ-11 Ю.Б.Харитон сообщил Берии об успехах
группы
Тамма [].
Весной
1950 года Тамм, Сахаров и Романов переместились на Объект. Участники
Таммовской
группы, оставшиеся по разным причинам в ФИАНе, именовались “группой
поддержки”.
Беленький остался из-за слабого здоровья (он умер в 1956 году в 40
лет),
Фрадкин - из-за опасения, что при оформлении допуска к высшей
секретности
обнаружится, что сообщая в анкетах о семье, погибшей от рук фашистов,
он
скрывал арест отца в 1938 году []. А Гинзбургу - “низкопоклоннику”,
незадолго
до того женившемуся на репрессированной - поехать на Объект не
разрешили
компетентные органы (туда он попал только в 1955 году в составе
комиссии по
оценке “изделия”, основанного на “третьей идее” []).
“Группа
поддержки” эффективно работала. Беленький и Фрадкин развили метод
рассмотрения
проблемы устойчивости, важный для оптимизации технических решений
ядерных
“изделий” [] , Гинзбург внес свой вклад в развитие работы
Сахарова-Тамма по
управляемому термояду, который тогда рассматривался прежде всего с
военной
точки зрения (как нейтронный облучатель для производства ядерной
взрывчатки).
В.Л.Гинзбург
считает, что “в борьбе с космополитизмом” его спасло именно участие в
Атомном
проекте [].
В
ФИАНе было “выявлено” четыре космополита: С.Э.Хайкин, С.М.Рытов, Я.Л.
Альперт и
В.Л.Гинзбург, и 24 мая 1949 года С.И.Вавилов председательствовал на
заседании
Ученого Совета ФИАНа, посвященном их космополитизму. А то, что именно
он не
отдавал своих сотрудников на волю компетентных органов, стало ясно
после его
смерти. Спустя несколько лет из ФИАНа вынудили уйти Хайкина и Рытова, а
непокладистого Альперта уволили как “неподходящего для занятий наукой”
всего
через несколько недель после смерти Вавилова в 1951 году. Чем именно он
не
подходил, знал по-настоящему только генерал КГБ, держащий тогда в своих
руках
ФИАН, - слишком этот физик был непочтителен к его погонам, отказавшись
сообщить
генералу о содержании своей беседы с И.В.Курчатовым осенью 1950 года.
Содержанием той беседы был метод обнаружения ядерных взрывов в
атмосфере по
спектрам генерируемых ими электромагнитных сигналов. Этот метод был
использован
в докладе советской делегации на Женевской конференции о прекращении
испытаний
ядерного оружия 1958 года, а на продолжении этой конференции в 1959
году сам
Альперт докладывал о воздействии высотных ядерных взрывов на приземную
оболочку
[].
Причины
успеха ФИАНовской группы
Главная
причина успеха - “человеческий фактор” - слишком очевидна и уникальна,
чтобы ее
обсуждать здесь, - таланты не объяснимы.
Среди
причин более общих - унаследованная от Мандельштама атмосфера
академически
свободного и дружелюбного отношения к поиску решения проблемы без
сегрегации
фундаментальных и прикладных областей. Свежий взгляд с академической
стороны
сработал в ситуации, когда группа Зельдовича, работая с самого начала
под
грузом ГБисткой дисциплины Проекта и требований результата, слишком
целенаправленно шла в тупиковом направлении.
А
Таммовская группа продолжала жить обычной научной жизнью. Достаточно
сказать,
что свою наиболее известную работу по теории сверхпроводимости Гинзбург
сделал
(совместно с Л.Ландау) в 1950 году, в разгар термоядерных занятий.
Таммовская
группа рассматривала прикладные бомбовые проблемы в том же свободном
духе, что
и чисто теоретические. Это проявилось уже на “филологическом” уровне, -
сравним
ФИАНовские термины “слойка” и “лидочка” с официальным “РДС” (в обоих
дошедших
до наших дней расшифровках: “Ракетный Двигатель Сталина” или “Россия
Делает
Сама”) и с “трубой”, сухо констатирующей геометрию. Американским
физикам
хватало чувства юмора ввести в чистой физике термины “кварк”,
“странность” и
“очарование”, однако в бомбовой физике, делавшейся за высокими стенами
Манхэттенского проекта, в употребление вошли гораздо более
претенциозные
термины “Classical Super” и “Alarm Clock” (предназначенный разбудить
человечество). Быть может такая серьезность способствовала
традиционному,
психологически искажающему, переводу “слойки” в американской литературе
-
"Layer Cake". Дешевая слоеная булочка за 9 копеек сильно отличается
от Слоенного Торта.
Свободному
и дружному характеру ФИАНовских термоядерных поисков очень
способствовал
энтузиазм и научный оптимизм руководителя группы - И.Е.Тамма[].
Сложились
вместе личные качества "безнадежного оптимиста" и наследие поколения,
сделавшего так много для революции в физике 20 века. Все это помогло
преодолеть
ощущение безнадежности, характерное для термоядерной проблемы в1948
году [].
Историческое
значение ФИАНовского успеха
ФИАНовский
проект термоядерной бомбы родился незапланированно, в некотором смысле
-
случайно. Впрочем, в той же мере случайно/необходимо, как делаются и
открытия в
чистой науке.
То,
что в американском проекте выдвигались сходные идеи, но были оставлены
из-за
технической сложности, дает богатый материал для исторических
размышлений.
Разные научно-технические возможности, разные мотивации - научные и
морально-политические - объясняют и разные пути к ядерному потенциалу
сверх-держав.
Из-за
того, что “голь на выдумки хитра”, советские физики справились с
задачей
“ручного” расчета “слойки”, перед которой отступили американцы в
ожидании
компьютерной помощи []. Из-за этого, видимо, американцы сильно
недооценили роль
Li6D как термоядерной взрывчатки [] .
Вопрос
о том, была ли “слойка” настоящей термоядерной бомбой или усиленной
атомной, -
в большой степени вопрос терминологии. Для участников советских работ,
в
особенности для тех, кто во время испытания 1953 года измерял
соотношение
образовавшихся изотопов, нет сомнений, что то было термоядерное изделие
[] и
что успех слойки обеспечил короткий срок разработки подлинной
супер-бомбы,
основанной на механизме радиационного давления [].
И,
наконец, говоря об историческом значении ФИАНовского успеха, следует
отметить
побочный и отдаленный, но не менее, быть может, важный его результат -
превращение высокоталантливого физика в общественную фигуру мирового
значения.
Судьбы
двух российских физиков - П.Н.Лебедева и А.Д.Сахарова - различает очень
многое,
помимо величин радиационного давления, с которыми им приходилось иметь
дело.
Однако есть и важная общность: оба были рождены для занятий наукой, и
обоих
российская жизнь вынудила войти в социальную историю.
Сахаров,
находясь в Горьковской ссылке, об этом писал так:
"Неужели
наша интеллигенция так измельчала со времен Короленко и Лебедева? Ведь
П.Н.Лебедев не меньше нынешних любил науку, не меньше был связан с
университетом, когда ушел после решения министра просвещения Кассо о
допущении
жандармов на территорию университета (сколько гебистов в МГУ сейчас,
известно,
наверное, только Андропову)."