Stanisław Ulam. Ojciec chrzestny bomby termojądrowej, który pracował z Oppenheimerem

Pierwszego w historii wybuchu bomby termojądrowej Amerykanie dokonali 1 listopada 1952 na atolu Eniwetok w archipelagu wysp Marshalla na Pacyfiku. Siła eksplozji odpowiadała około 700 bombom zrzuconym na Hiroszimę.

Eksplozja przeszła do historii pod kryptonimem "Ivy Mike". Była generalną próbą koncepcji broni termojądrowej znanej jako TellerUlam design. Edward Teller i Stanisław Ulam, podpisani pod wnioskiem patentowym, urodzili się na terenie Austro-Węgier. Teller – fizyk – w roku 1908 w węgierskim Budapeszcie, Ulam w 1909 roku w polskim Lwowie. 19 kwietnia minie 115. rocznica urodzin Ulama.

Czytaj więcej

Historia

Jak ZSRR budował bombę atomową

6 listopada 1947 r. w oficjalnym komunikacie Wiaczesław Mołotow zasugerował Zachodowi, że Związek Radziecki ma bombę atomową. Amerykanie uznali to za blef. Ich wywiad zapewniał, że Sowieci będą gotowi do produkcji tego rodzaju broni dopiero za dziesięć lat.

Stanisław Ulam pochodził ze spolonizowanej rodziny żydowskiej, która – jak sam pisze we wspomnieniach "Przygody matematyka" (polskie wydanie Prószyński i Ska 1996) – przybyła trzy pokolenia wcześniej z Wenecji.

Ulam chciał zostać inżynierem, w 1927 roku rozpoczął studia na Politechnice Lwowskiej. W tajniki matematycznego myślenia wciągnęli go wybitni uczeni szkoły lwowskiej: Kazimierz Kuratowski, Stanisław Mazur i Stefan Banach. Ulam wspomina godziny spędzone przy stoliku Kawiarni Szkockiej, gdzie matematycy dyskutowali nad kartką papieru z wypisaną funkcją czy zadaniem. Zagadnienia, które rozwiązywali uczestnicy tych dyskusji, wpisywali do grubego notatnika – w ten sposób powstała słynna "Księga szkocka". Niemal cudem przetrwała II wojnę światową. Ulam przetłumaczył ją na angielski i wydał w latach 50. w USA.

Kim był Stanisław Ulam? Wykłady u Alberta Einsteina

Studia na politechnice zakończył doktoratem na temat teorii mnogości. "W 1934 zostałem matematykiem zamiast inżynierem elektrykiem. To nie ja zająłem się matematyką, to matematyka raczej wzięła mnie w swoje posiadanie" – pisał Ulam. Będąc jeszcze studentem, kilka ze swych prac wydał w magazynach naukowych, wygłaszał odczyty w kraju i za granicą. Po ukończeniu studiów, zyskawszy już nieco rozgłosu, odbył szereg podróży do Wiednia, Zurychu, Paryża i Cambridge.

Czytaj więcej

Plus Minus

Czy III wojna światowa wybuchnie w kosmosie?

NATO uznało przestrzeń kosmiczną za tak istotną dla swojego bezpieczeństwa, że atak na satelitę należącego do któregoś z jego członków może pociągnąć za sobą wspólną odpowiedź całego sojuszu. To ważne, bo Rosjanie coś knują, jeśli chodzi o broń antysatelitarną.

Punktem przełomowym kariery młodego człowieka było spotkanie z Johnem von Neumanem. Ten starszy od Ulama o sześć lat błyskotliwy matematyk, fizyk i informatyk pochodził z rodziny węgierskich Żydów. Od 1933 roku był profesorem matematyki w Instytucie Badań Zaawansowanych w Princeton w New Jersey. Zaczęli ze sobą korespondować. Starszy kolega zaprosił Ulama do Princeton, udało mu się uzyskać dla matematyka ze Lwowa 300 dolarów stypendium. Ulam dotarł do Princeton pod koniec roku 1935. Tam uczęszczał na wykłady m.in. Alberta Einsteina i prowadził seminaria ze studentami. W Princeton w tym czasie roiło się od sławnych uczonych, głównie pochodzenia żydowskiego z Europy, którzy uciekali do Ameryki przed Hitlerem.

Stanisław Ulam: Zobaczyłem podnieconego Roberta Oppenheimera

W tej sytuacji Ulam gorączkowo szukał możliwości pozostania w Ameryce. Wykorzystał szansę: zgłosił się do konkursu na stanowisko młodszego wykładowcy w Society of Fellows na Harvardzie, wygłosił błyskotliwy wykład i został przyjęty na trzy lata z pensją 1500 dolarów rocznie.

Do 1939 roku każde wakacje spędzał w Polsce. Większość matematyków pozostawała na lato we Lwowie, więc aż do wybuchu wojny dwa – trzy miesiące Ulam poświęcał na prace matematyczne. W sierpniu 1939 r. Stanisław do Stanów zabrał ze sobą młodszego brata, 17-letniego Adama. Po studiach został on historykiem, słynnym sowietologiem amerykańskim. Bracia w ponurych nastrojach wyruszyli w podróż w sierpniu 1939 roku na pokładzie liniowca "Batory". Odprowadzających ich we Lwowie stryja i ojca nie zobaczyli już nigdy. Cała pozostała w Polsce rodzina zginęła w Zagładzie.

Po zakończeniu pracy w Society of Fellows Stanisław przyjął stanowisko młodszego wykładowcy na Uniwersytecie Wisconsin w Madison. W 1941 roku otrzymał amerykańskie obywatelstwo. Miał nadzieję, że pomoże mu ono wziąć udział w działaniach wojennych. Zgłosił się nawet na ochotnika do lotnictwa, ale nie został przyjęty z powodów zdrowotnych. Chciał jednak uczestniczyć w wysiłku wojennym. Poinformował o tym von Neumana, który pracował w tajnym projekcie "Manhattan". Jego celem było zbudowanie pierwszego reaktora i bomby atomowej. Von Neuman namówił Ulama do zgłoszenia się do udziału w supertajnym projekcie wojennym. Ulam pracował wówczas nad teorią powielania się cząstek, zwaną dzisiaj teorią procesów gałązkowych. Był to temat szczególnie interesujący dla projektu, w którym większość naukowców w tajnym laboratorium w Los Alamos w Nowym Meksyku pracowała nad skonstruowaniem bomby atomowej.

Stanisław Ulam i Robert Oppenheimer

Wkrótce od słynnego fizyka Hansa Bethego Ulam dostał zaproszenie do wzięcia udziału w pracach projektu. Z ciężarną żoną wyruszył w podróż koleją, która zakończyła się na małej stacyjce Lamy, niedaleko Santa Fe, w stanie Nowy Meksyk. Laboratorium na płaskowyżu Los Alamos było chyba największą w historii ludzkości koncentracją uczonych – żartował Ulam. Już pierwszego dnia spotkał von Neumana i poznał osobiście Tellera oraz Bethego.

"Pamiętam bardzo dobrze, jak parę miesięcy później zobaczyłem podnieconego Roberta Oppenheimera biegnącego korytarzem, trzymającego w rękach mała fiolkę.(...) Oppenheimer pokazywał kilka tajemniczych okruchów jakiejś substancji na tle fiolki (...) Do laboratorium nadeszła właśnie pierwsza porcja plutonu" – napisał.

Czytaj więcej

Historia świata

Próby jądrowe, czyli ćwiczenia z apokalipsy

Co nam grozi, gdy eksploduje 2,5 tys. głowic jądrowych? Zdążyliśmy zapomnieć, że taki kataklizm już przetrwaliśmy w XX wieku.

Ulam prowadził obliczenia potrzebne dla skonstruowania bomby atomowej, wkrótce jednak został przydzielony do małej grupy badawczej Tellera, która zajmowała się opracowaniem podstaw teoretycznych nowej generacji bomby termojądrowej. W zespole Ulam "odkrył" dla siebie zupełnie nową dziedzinę: matematykę stosowaną. Pracował nad zagadnieniem powielania elektronów i prowadził niekończące się dyskusje z najsłynniejszymi fizykami tamtego czasu Enrico Fermim i Richardem Feynmanem. "Życie w Los Alamos wypełnione było pracą, intelektualnymi dyskusjami i spotkaniami towarzyskimi" – wspominał Ulam.

Kiedy w lipcu 1945 roku nastąpiła próba bomby nuklearnej Trinity, potem eksplozja pocisku nad Hiroszimą, kapitulacja Japonii, informacje o Los Alamos przestały być tajemnicą.

Pierwszy na świecie wybuch bomby wodorowej – o sile 700 razy większej niż bomba nuklearna zrzucona na Hiroszimę, zniósł z powierzchni Ziemi wysepkę na atolu Eniwetok

Foto: Foto: Corbis

Po wojnie większość naukowców opuściła Los Alamos i udała się na swoje dawne posady uniwersyteckie. Stanisław Ulam przyjął stanowisko profesora na Uniwersytecie Południowej Kalifornii w Los Angeles. Małżonkowie wraz z córką Claire przenieśli się do Kalifornii i zamieszkali w willi jednego z przyjaciół na wyspie Balboa. W styczniu 1946 roku Stanisław poważnie zachorował. Nękały go gwałtowne bóle głowy, sztywnienie ciała, utrata mowy i przytomności. Lekarze stwierdzili zapalenie mózgu. Operacja neurochirurgiczna i zastosowanie wchodzącej wówczas do powszechnego użycia penicyliny uratowały życie uczonego.

Stanisław Ulam i Los Alamos

Pracę na Uniwersytecie Południowej Kalifornii Ulam wspomina bez sympatii. Skorzystał z pierwszej nadarzającej się okazji i wrócił do Los Alamos, gdy otrzymał propozycję pracy w nowym zespole. Mimo niedawno przebytej choroby rzucił się w wir pracy. Wziął udział w konferencji w sprawie superbomby. Zaprezentował metodę obliczeń procesów statystycznych na podstawie wielu prób losowych znaną jako metoda Monte Carlo. Z czasem stała się szeroko stosowana.

Gdy Amerykanie wykryli wybuch radzieckiej bomby atomowej w 1949 roku, w Los Alamos zawrzało. W swoich wspomnieniach Ulam opisuje nastroje uczonych, którzy zabiegali o wsparcie dalszych prac przez polityków. Wkrótce prezydent Truman wydał decyzję nakazującą kontynuację prac nad bombą wodorową, a w laboratorium powstał komitet, który miał zająć się organizacją pracy. Na jego czele stanęli Edward Teller, George Gamow i Stanisław Ulam.

Czytaj więcej

Historia

XX wiek: Szkoła lwowska - matematyczny olimp

Naukowcy, którzy stworzyli lwowską szkołę matematyczną, byli nie tylko geniuszami, ale też niezwykle barwnymi i ciekawymi postaciami.

Fundamentalnym problemem był zapłon i początkowa faza reakcji termojądrowej. Ulam miał wątpliwości co do słuszności pewnych założeń Tellera. Wraz z Corneliusem Everettem, którego ściągnął z Uniwersytetu Wisconsin, z pomocą Enrico Fermiego Ulam stworzył model procesu. W trakcie prac pojawił się problem obliczeń arytmetycznych na wielką skalę koniecznych do wyliczenia przebiegu procesów fizycznych. "Nasz problem był znacznie większy niż jakiekolwiek obliczenia astronomiczne przeprowadzone na ręcznych kalkulatorach, wymagał więc najnowocześniejszego sprzętu, jakim wówczas dysponowano" – pisze Ulam. Żmudna praca wieloosobowego zespołu techników mnożących przez siebie niekończące się rzędy liczb przyniosła dość mało precyzyjne wyniki. Jednak potwierdzone zostały przez komputer MANIAC zaprogramowany przez von Neumana, działający w Princeton. Kopia maszyny z Princeton powstawała już wtedy w Los Alamos.

Stanisław Ulam. Polski współtwórca bomby termojądrowej

Schemat bomby utajniony jest do dzisiaj. – Ulam zaproponował konstrukcję zapalnika. Chodzi o skoncentrowanie w niewielkim obszarze gigantycznej ilości energii (wytworzenie tam olbrzymiej temperatury). Ulam podsunął genialnie proste rozwiązanie: bombę w kształcie elipsoidy obrotowej. Ma dwa ogniska. Jeśli w jednym ognisku umieści się ładunek konwencjonalny, ładunek jądrowy będzie rozłożony na powierzchni elipsoidy, a w drugim ognisku będzie paliwo termojądrowe, to nastąpi kumulacja energii w drugim jej ognisku – wyjaśnia prof. Kazimierz Rzążewski z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. – W połowie lat 80. pracowałem na Uniwersytecie w Boulder, w Kolorado. Tam do emerytury pracował Ulam, choć jak tam byłem to już nie żył.

– Pomysł łączył dwa fakty fizyczne: w pierwszej chwili bomba atomowa daje silny puls promieniowania, a taki puls może być odbity przez elipsoidę, zanim ona wyparuje – dodaje prof. Jan Mycielski, dziś emerytowany profesor matematyki Uniwersytetu Colorado w Boulder. Prof Mycielski przybył do Boulder na zaproszenie Ulama.

Czytaj więcej

Plus Minus

„Oppenheimer”: Niszczyciel światów

Czy zrzucenie bomb na japońskie miasta było konieczne? Wojna wszak była wygrana i bez atomu. Oppenheimer pozostawił tę kwestię własnemu sumieniu, ale wątpliwości targały nim aż do śmierci.

Koncepcja została przyjęta, Teller zaproponował konstrukcję bomby US Atomic Energy Commision. "Teller szybko dostrzegł, dokąd może zaprowadzić ta nowo znaleziona droga i w pośpiechu napisali swój słynny wspólny raport. Składał się z dwóch części, ponieważ Teller dodał – używając słów Stana – równoległy projekt własnego pomysłu, w którym zmodyfikował pierwotne propozycje Stana. Odniosłam wrażenie, że od tamtej pory Teller usunął Stana na bok i nie chciał z nim więcej współpracować. Już nigdy nie spotkali się ze sobą, aby porozmawiać o czymś istotnym. Czułam, że bardzo to Stana zraniło, chociaż nigdy nie słyszałam, aby wyrażał się źle o Edwardzie" – napisała Françoise Ulam w posłowiu do wspomnień męża.

Hans Bethe ujął to nieco inaczej w wypowiedzi dla prasy po otrzymaniu w 1967 roku Nagrody Nobla: "Po zbudowaniu bomby wodorowej reporterzy okrzyknęli Tellera jej ojcem. Żeby jednak być w zgodzie z prawdą historyczną, należałoby uściślić, że ojcem był Ulam, bo zasiał ziarno, a Teller był matką, ponieważ pozostał z dzieckiem. Ja zaś byłem akuszerką".