Серебряный век атомной энергетики. Часть I.

Попытки оспорить приоритет России в той или иной области науки или техники предпринимаются не одно столетие. Досадный факт: в России и на Западе разные мнения об авторстве величайших изобретений конца XIX — начала XX века. (Впрочем, западный мир несправедлив не только к нашим ученым и естествоиспытателям: каждый образованный гражданин Франции знает, например, что создание теории относительности — это заслуга выдающегося французского математика и физика Анри Пуанкаре, а вовсе не Альберта Эйнштейна.)

Но вот что неоспоримо: Россия, точнее Российская империя, стала первой страной в мире, где более ста лет назад начались не только теоретические, но и прикладные исследования в области использования энергии атомного ядра, в том числе и для военных целей. Официально, на государственном уровне старт ядерной программе в нашей стране был дан в 1911 году, а научные исследования радиации в ряде российских университетов и академий начались на несколько лет раньше.

Начало новой эпохи

Начало ХХ века — эпоха модернизма и технического прогресса. Российская империя входит в пятерку крупнейших государств мира по объему ВВП, в ней быстрыми темпами идут индустриализация и экономический рост.

Научные открытия и достижения инженерной мысли: электричество, переработка нефти, автомобили, аэропланы, новые технологии производства и средства связи — все это меняет мир с калейдоскопической быстротой. В первые десятилетия ХХ века в России наблюдался расцвет философской мысли, науки, искусства — этот поразительный культурный феномен получил название Серебряного века.


На рубеже ХIХ — ХХ веков научное сообщество переживало острейший кризис классической физики. Картина мира, построенная на законах Ньютона и понятии эфира — сплошной всепроникающей среды, обрушилась с появлением теории электромагнитных полей; классическая механика казалась несовместимой с электродинамикой Максвелла. Возникла необходимость объяснить, как и чем переносятся электромагнитные волны, дать атомистическое представление процессов электродинамики, создать новую теорию атома, описать движение и энергию электронов.

Открытие Вильгельмом Рентгеном Х-лучей (излучения электронов в катодных трубках) в ноябре 1895 года, а также предположение Анри Пуанкаре о том, что определенные химические вещества и минералы могут самопроизвольно испускать эти лучи, спустя несколько месяцев позволило Антуану Беккерелю обнаружить радиоактивность солей урана. Это явление указывало на возможную взаимосвязь электромагнитного излучения и строения атома.

И хотя результаты подобных исследований поначалу не вызвали особого интереса у академической науки (авторитет Ньютона и теория эфира не оспаривались), в 1895–1896 годах были заложены первые камни в фундамент новой физики.


Тем временем в поэзии… Русское общество той эпохи проявляло живой интерес к новинкам науки и техники. Константин Бальмонт в 1895 году опубликовал стихотворение «Горящий атом, я лечу». Поэт Велимир Хлебников в то же время писал: «Могучий и громадный, далек астральный лад. Ты ищешь объясненья — познай атомосклад».


Эстафету изысканий в области теории атома подхватили французские ученые Пьер Кюри и его жена Мария Склодовская-Кюри (кстати, уроженка Российской империи). Обнаружение ими в 1898 году явления радиации солей тория, радия и полония, а также открытие Эрнестом Резерфордом альфа- и бета-лучей перевернули представления о физике вещества.

Дальнейшие исследования электромагнитных излучений и описание явления распада элементов привели к формированию планетарной гипотезы атомного ядра (Э. Резерфорд), которую Хендрик Лоренц дополнил электронной теорией, а Нильс Бор — постулатами о квантовых состояниях.

Математические модели А. Пуанкаре и Х. Лоренца послужили основой для создания релятивистской теории и принципа относительности. Физика получила мощный импульс для развития, а перед человечеством открылись новые горизонты познания, хотя теория относительности так и не устранила внутренних противоречий классической электродинамики.
Российские ученые не остались в стороне от новых мировых тенденций в физической науке. Еще в 1874 году Дмитрий Иванович Менделеев первым определил атомный вес урана — 238 г/моль — и поместил этот элемент в самом конце своей знаменитой таблицы.

В восьмом издании «Основ химии» (1905) Менделеев напишет: «Наивысшая из известных концентрация массы вещества в неделимую массу атома, существующая в уране, уже a priori должна влечь за собою выдающиеся особенности. Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особенно тщательно заниматься урановыми соединениями».

В 1896 году в санкт-петербургской Военно-медицинской академии были воспроизведены опыты Беккереля с минералами урановой группы, а затем в Московском (1903), Санкт-Петербургском и Томском (1904) университетах начались исследования радиоактивности и ионизирующего излучения.

Тогда, более ста лет назад, основными проблемами российских физиков стали отсутствие необходимых приборов и средств измерения, недостаточное финансирование, а также острая нехватка самих радиоактивных элементов и их крайняя дороговизна. В конце ХIХ века один грамм радия по стоимости был сопоставим с 750 кг золота, что в пересчете на сегодняшние цены (по биржевым котировкам золота и доллара) составляет около 2 млрд рублей.

Через десятилетие эта цена снизилась в два-три раза, но необходимый для исследований и медицинских экспериментов радий еще долго оставался баснословно дорогим и миллиграммами доставлялся из-за границы, в основном из Австро-Венгрии. России были необходимы собственные источники радиоактивных минералов.
Первые открытия. Российская империя, охваченная новой волной технического и духовного развития, активно несла свет цивилизации (во всех смыслах) своим окраинам. Строились железнодорожные магистрали и телеграфные линии, связывавшие страну воедино.

Тысячи рабочих, фабрикантов, военных, чиновников, ученых, инженеров строили дороги, основывали города, создавали производства, исследовали малодоступные края. Первое месторождение радиоактивных минералов на территории Российской империи было открыто как раз благодаря тому, что в Ферганской долине в конце 1890-х годов шло строительство Среднеазиатской железной дороги и вдоль трассы проводились геологические изыскания.

В Южной Киргизии, на перевале Тюя-Муюн (Верблюжий горб) на склоне Алайского хребта, были обнаружены залежи медных руд, а среди образцов горных пород, отправленных в 1899 году для изучения в металлургическую лабораторию санкт-петербургского Технологического института, оказался медный уранит.

В 1907 году началась промышленная эксплуатация первого российского уранового рудника Тюя-Муюн, а уже в следующем, 1908 году в Санкт-Петербурге заработал экспериментальный завод по переработке урановых и ванадиевых руд, доставляемых из этого среднеазиатского месторождения по железной дороге.
Таким образом, российская урановая промышленность появилась в далеком (и во многом знаковом) 1908 году, который был отмечен падением Тунгусского метеорита на территорию Восточной Сибири, вручением Нобелевской премии по химии Э. Резерфорду «За проведенные исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ», началом «Русских сезонов» Дягилева в Париже и запуском в серию «Форда T» — первого автомобиля конвейерной сборки, предназначенного для массового потребителя.

В том же году профессор Московского университета Владимир Иванович Вернадский, избранный академиком Императорской академии наук и членом Государственного совета Российской империи, отправляется во Францию и Великобританию, где обменивается опытом с европейскими учеными. В августе 1908 года на съезде Британской ассоциации наук в Дублине В. Вернадский совместно с ирландским геологом Джоном Джоли приходят к мысли о создании нового научного направления — «радиогеологии».

Осенью того же года, вернувшись в Россию, академик Вернадский выступает с докладом в физико-математическом отделении Академии наук, обосновывая важность изучения радиоактивности, в том числе для прикладных исследований, а также поиска новых технических возможностей и областей применения радиоактивных элементов.

В следующем, 1909 году В. Вернадский посещает месторождение урановых руд Тюя-Муюн и начинает готовить Радиевую экспедицию Российской Императорской академии наук. Тогда же для системного исследования явления радиоактивности создается Радиевая комиссия, и Вернадский становится ее председателем. Таким образом, именно ему суждено было стать российским основоположником науки о радиоактивных элементах.

«Теперь, когда человечество вступает в новый век лучистой — атомной энергии, мы, а не другие должны знать, должны выяснить, что хранит в себе в этом отношении почва нашей родной страны. Ибо владение большими запасами радия даст владельцам его силу и власть, перед которыми может побледнеть то могущество, какое получают владельцы золота, земли и капитала», — писал академик Вернадский в 1910 году.


Об атоме в поэзии. В начале ХХ века в России не только ученые знали, что атом таит в себе новую энергию большой разрушительной мощности. Передовая теория ядерных реакций находила отражение и в поэзии Серебряного века.
«Мир рвался в опытах Кюри Атомной, лопнувшею бомбой На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой», — напишет поэт Андрей Белый, физик по образованию, один из ведущих модернистов и символистов начала ХХ века. Он и станет автором понятия «атомная бомба», как когда-то другой поэт Серебряного века Велимир Хлебников ввел в русский язык слово «летчик».


Первые проблемы


Но исследования тормозятся из-за извечной проблемы — отсутствия финансирования. У Императорской академии наук в 1910 году не было материальной возможности поддержать работу Радиевой комиссии.

Лишь спустя год государство выделило Вернадскому 14 тыс. рублей на создание специальной лаборатории для исследования радиации. Тогда же в Государственную думу было внесено предложение о выделении 100 тыс. рублей на поиск месторождений радиоактивных минералов с обоснованием необходимости исследования таких минералов, а также перспектив использования радиоактивных элементов в медицине, в том числе для лечения раковых заболеваний, и в сельском хозяйстве.

В 1911 году в Санкт-Петербурге была наконец создана Радиевая лаборатория Академии наук, и атомная программа Российской империи стартовала официально. А с 1912 года начала постоянную работу Радиевая экспедиция.

Академик Вернадский уже тогда предвидел, что атомная энергия изменит условия жизни людей, как когда-то пар и электроэнергия: «Перед нами открылись источники энергии, перед которыми по силе и по значению бледнеют сила пара, сила электричества, сила взрывчатых химических веществ. <…> Перед нами открываются в явлениях радиоактивности новые источники атомной энергии, превосходящие в миллионы раз все источники энергии, какие только человеческое воображение способно представить».

Аргументируя в своих выступлениях и публикациях чрезвычайную важность исследований явления радиации и поиска урановых минералов, В. Вернадский писал: «… При распадении атома радиоактивного элемента выделяются огромные количества атомной энергии».


В век набиравшего силу электричества такие слова звучали как напутствие ученым и инженерам, призыв продолжать исследования. Гениальное предположение о том, что деление атомного ядра — это экзотермический процесс, сопровождающийся выделением большого количества энергии, было сделано великим русским ученым задолго до обнаружения нейтрона, создания циклотронов и ускорителей частиц и почти за три десятилетия до того, как Отто Ган и Фриц Штрассман открыли процесс деления ядер урана при поглощении нейтронов.


Поиски новой лучистой энергии и силы, заключенной в тяжелых элементах, стремление понять, что может дать человечеству бета- и гамма-излучение (те самые «электронные струи», о которых писал Андрей Белый), занимали умы многих русских ученых и инженеров начала ХХ века. Отсюда огромный интерес к изучению не только радиоактивности, но и общих свойств электромагнитных полей, и способов практического использования электромагнитного излучения.

Продолжение следует...

Источник фото:
169

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!