Stanisław Ulam stał na schodach swojego domu w Los Alamos i wpatrywał się w sierpniowe rozgwieżdżone niebo. Czuł się wyczerpany pracą nad obiektami, które z powodu ich wyglądu, nazwano Maluch i Tłuścioch, a którym, przez ostatnie dwa lata poświęcił całą swoją energię i talent.
Stojąc tam w ciszy próbował przypomnieć sobie co napędzał go do działania. Wtedy, jak większość z jego wielkich współpracowników czuł strach przed widmem powiewających nad całym wolnym światem długich czerwonych flag z czarnym, złamanym krzyżem po środku białego okręgu.
Pod presją czasu
Razem z Enrico Fermim i Richardem Feynmanem, razem z Robertem Oppenheimerem, a nawet ze słynnym Albertem Einsteinem dobrze znali ten symbol ze zdjęć i filmów przywożonych do Stanów z okupowanej Europy. To przez strach dołączył do projektu i wziął udział w szaleńczym wyścigu o pierwszeństwo w stworzeniu superbomby: my czy oni? Kto pierwszy rozwiąże wszystkie fizyczne i matematyczne problemy, kto pierwszy dokona technologicznego przełomu – ten zakończy wojnę – mówili.
Polak z amerykańskim paszportem był jedynym przedstawicielem wybitnej lwowskiej szkoły matematyki pracującym dla rządu Stanów Zjednoczonych. Stojąc przed swoim domem odczuwał dumę z powodu osiągnięć zespołu z którym pracował. Sześć tysięcy ludzi w cztery lata wykonało gigantyczną pracę. Udało im się dokonać wszystkich obliczeń i dostarczyć niezbędnych materiałów, aż po ciągnących się całymi tygodniami testach upewnili się, że wszystko zadziała tak jak trzeba. W końcu perfekcyjnie zmontowana przez inżynierów maszyneria, prawdziwe arcydzieło techniki, przyczaiło się gdzieś gotowe do użycia. Stanisław wiedział, że obiekty pojawiły się zbyt późno, by pomóc rozstrzygnąć konflikt w Europie, ale był pewien, że na Dalekim Wschodzie miały do wykonania arcyważne zadanie. Czaił się tam ciągle nieustraszony wróg, z którym Maluch i Tłuścioch miały się ostatecznie rozprawić.
Konsekwencje
Przejeżdżający samochód oświetlił na chwilę postać Ulama. Ostry promień światła padł na jego siatkówkę, a ta natychmiast przetworzyła fotony na impulsy elektryczne, które popędziły nerwem wzrokowym, powiadamiając mózg o nagłym bodźcu. Ulam odruchowo mrugnął. Ruch powiek u człowieka trwa około 500 milisekund, a gdy zamykały się na ten moment jego oczy była dokładnie 23:16 i dwie sekundy. Stanisław jako cywilny pracownik projektu Manhattan nie znał ani daty, ani miejsca, w których miały być użyte obiekty. Była to ściśle chroniona tajemnica, dlatego nie mógł wiedzieć, że dokładnie w tym momencie, w pierwszym z nich, w Chudzielcu, po 43 sekundach swobodnego lotu, od opuszczenia trzewi Superfortecy B-29, nad mostem Aioi w mieście Hiroshima, uruchomił się elektryczny zapalnik.
Nad oddalonym o 14 tysięcy kilometrów miastem, na wysokości 565 metrów maszyneria zadziałała idealnie wyliczoną perfekcją. Odpalony elektrycznym impulsem ładunek kordytu, wystrzelił uranowy pocisk, który połączył się z tarczą wzbogaconego uranu U 235, osiągając razem łączną masę 64 kilogramów. Zbity w jedną bryłę pierwiastek przekroczył tym samym masę krytyczną i spowodował pierwszy, niezauważalny dla ludzkiego oka rozbłysk, który trwał niecałe 10 milisekund.
Na początku, z jarzma atomowych sił, wyrwał się pierwszy, specjalnie spowolniony neutron i wniknął do najbliższego jądra atomowego, zwiększając jego masę i przekształcając go w nietrwały U 236. Niestabilne jądro atomowe nie potrafiło utrzymać się w całości i natychmiast rozpadło na atom boru i kryptonu, wydzieliły się trzy nowe neutrony i nieprawdopodobnie mała porcja 200 MeV energii. Rozpoczęła się reakcja łańcuchowa, której nie można było już zatrzymać. Nowo powstałe neutrony zareagowały w ten sam sposób z kolejnymi 3 atomami uranu U 235, który po raz kolejny, przekształcając się w U 236 wytworzył nową porcję energii, po trzy atomy bory i kryptonu i następnych 9 nowych neutronów. Po kolejnych trzech powtórzeniach neutronów było już dwadzieścia siedem, następnie osiemdziesiąt jeden, dwieście czterdzieści trzy, siedemset dwadzieścia dziewięć i tak dalej, a ich liczba rosła w postępie geometrycznym, tak intensywnie, że w drugim, głównym rozbłysku, trwającym 140 milisekund rozszczepiło się około 800 gram tego pierwiastka.
W tej krótkiej, trwającej pół sekundy chwili, kiedy oczy Stanisława Ulama były zamknięte, ludzkość w praktyce poznała działanie wzoru na równoważenia masy i energii Einsteina E=mc2. Tylko jeden gram materii zamienił się w czystą energię, wyemitowaną w postaci promieniowania elektromagnetycznego i na chwilę drugie słońce rozbłysło na niebie. Jeden gram materii, wyemitował go tyle, że wystarczył to do powstania kula ognia o średnicy 250 metrów i temperaturze ponad trzystu tysięcy stopni Celsjusza. W jednym mgnieniu oka, w promieniu czterystu metrów stopiła się ziemia i natychmiast wyparowały trzy tysiące znajdujących się w epicentrum ludzi. Dalsze osiemdziesiąt tysięcy osób zginęło lub odniosło śmiertelne rany chwilę później – od radiacji, energii cieplnej i promieniowania gamma. Fala uderzeniowa powstała w wyniku eksplozji o mocy porównywalnej z wybuchem 16 tysięcy ton trotylu z prędkością dźwięku kończyła zmiatać z powierzchni ziemi 75% zabudowań miasta. W trzy i pół sekundy było po wszystkim, a dokładnie tyle samo czasu, potrzebował samochód, na przejechanie wzdłuż domu Ulamów. Auto skręciło, światła przesunęły się inne budynki i nastała cisza. Nad miastem Hiroshima unoszący się ku górze obłok napromieniowanego pyłu powoli zaczął formować się w kształt grzyba. Ameryka czekała na kapitulację Cesarstwa Japonii, ale na wszelki wypadek, gdyby ta nie nastąpiła, w bazie lotnictwa strategicznego armii amerykańskiej, na wyspie Tinian, leżącej w Marianach Północnych, przybyła z Los Alamos grupa techników, właśnie zabierała się za przygotowywanie Tłuściocha.
„Kiedy dowiedziałem się o Hiroszimie i zobaczyłem fotografie zniszczeń, pierwszym uczuciem było zdziwienie. Nagle w moim mózgu dokonał się niezwykły skrót myślowy: cyfry, wypisane białą kredą na czarnej tablicy i natychmiast potem – miasto zmiecione z powierzchni ziemi” mówił Ulam przyjacielowi po latach.
Pomimo tego, nie czuł wyrzutów sumienia, a kilka lat później, wspólnie z fizykiem węgierskiego pochodzenia Edwardem Tellerem opracowali teoretyczne podstawy umożliwiające skonstruowanie amerykanom tysiąckrotnie potężniejszej broni, bomby wodorowej. Ulam, jako osobisty doradca prezydenta Kennedy’ego powiedział kiedyś:
„Wierzę, że odkrycie tego kolejnego źródła energii było czymś w rodzaju ratunku. Sięgnęliśmy po broń tak straszliwą, że nikt nigdy nie będzie mógł jej użyć dla zbrodniczych celów. (…) Bomba wodorowa uczyni wojnę niemożliwą”.
Gracz zespołowy
Stanisław Ulam nigdy nie pracował sam. Był człowiekiem pracy zespołowej, a do współpracy potrzebował innych wybitnych jednostek. Potrzebował dzielić się przemyślaniami i koncepcjami z grupą ludzi podzielających jego matematyczną pasję i niezwykłe zrozumienie fizyki jądrowej. W latach 50-tych XX wieku, wspólnie z zespołem Cornelliusa Everreta opracowali koncepcję napędu pulsacyjnego. Program Orion, dostarczył naukowych dowodów możliwości wykorzystania eksplozji termojądrowych do napędzania statków kosmicznych.
Wojskowi i politycy, żyjący w latach 60-tych XX wieku, mieli ogromny problem ze zrozumieniem teoretycznych podstawy, które umożliwiające wybudowanie statków międzyplanetarnych o masie od dwóch do ośmiu tysięcy ton napędzanych energią jądrową, która umożliwiała by ich bezpieczne rozpędzanie do prędkości równej 10% prędkości światła. W dodatku dzięki obliczenim Ulama i Everreta okazało się, że pojazdy te mogły by transportować ładunek użyteczny w wielkości 50% swojej masy, co jest do dzisiaj, nieosiągalne w przypadku rakiet o napędzie chemicznym. Koszt wyniesienia kilograma ładunku na niską orbitę okołoziemską z kilkudziesięciu tysięcy dolarów mógłby zmaleć do kilkuset dolarów.
Zespół Everreta pracował zbyt szybko i zbyt ambitnie, bo wyprzedził swoje czasy. Pomimo osiągnięć, program Orion został przez rząd USA nagle zamknięty. Przyczyną okazały się nie problemy techniczne, czy możliwości finansowe, a ryzyko polityczne. Stany Zjednoczone obawiały się, że ze względu na wyjątkową prostotę i niski próg dostępności ta technologia mógłby zostać powielona i wykorzystana przez jego wrogów – Związek Radziecki, Chiny i Indie. Departament Obrony Stanów Zjednoczonych, szczegółowe dane o programie Orion objął ścisłą tajemnicą a wiedza zastosowania energii jądrowej do podróży kosmicznych została przez lata zapomniana.
Twórcze sesje i efekt synergii
Stanisław Ulam, lwowiak z pochodzenia, uparty i nieprzejednany w opiniach Polak, pod koniec swojego życia, z tęsknotą w głosie, często wracał do latach trzydziestych, kiedy jako pracownik Lwowskiej Politechniki razem z innymi zdolnymi matematykami tworzyli tak zwaną „Lwowską Szkołę Matematyki”. Została ona z czasem nazwana „szkocką” – ale nie z powodu jakichś bezpośrednich związków ze Szkocją, tylko od nazwy kawiarni Szkockiej, gdzie zwykli spotykać się, rozwiązywać matematyczne problemy i zapisywać je na papierowych serwetkach lub bezpośrednio na marmurowych blatach kawiarnianych stolików.
Na początku XX wieku, wszystkie wielkie szkoły matematyki stawiały na indywidualizm i najbardziej ceniły osobiste wysiłki badaczy, matematycy szkoły Szkockiej stawiali na wyjątkowe metody twórczej współpracy w przyjacielskiej atmosferze. Uwielbiali spotykać się w gronie przyjaciół-matematyków, zanurzając się w kawiarnianym gwarze. W kawiarni Szkockiej bywali uczeni lwowscy, matematycy ze szkoły warszawskiej, wykładający gościnnie na Uniwersytecie Jana Kazimierza i na Politechnice, a także zapraszani do Lwowa matematycy z całego świata, a muzyka i głośne rozmowy nie przeszkadzały im w intelektualnych wysiłkach nad udowadnianiem matematycznych twierdzeń. I pomimo tego, że atmosfera kawiarnianego stolika wydawała się być niezobowiązująca – każdy uczestnik twórczych sesji traktował je niezwykle poważnie. W zaufanym gronie potrafili godzinami dyskutować i analizować nowe problemy, a stolik kawiarniany stawał się – obok uniwersyteckich katedr i sal wykładowych, najważniejszym miejscem inspiracji lwowskiej myśli matematycznej. W tym miejscu efekt synergii był wręcz namacalny. Dałoby się było go wręcz uchwycić w rękę. Kluczową zasadą była konstruktywna krytyka – ponieważ każdy uczestnik kreatywnej sesji, miał prawo ocenić pomysł każdego i skorygować go, jeżeli tyko miał lepszy – po prostu chwytał za szmatkę, ścierał jakiś fragment wyliczeń i zastępował go własnym. Pozostali pochylali się nad nim, a czasami dawało usłyszeć się „achy” i „ochy”, gdy tylko natrafiali na coś naprawdę inspirującego.
Jak pisze w swych wspomnieniach Ulam,
“…tego typu sesje (…) czyniły atmosferę lwowską czymś jedynym w swoim rodzaju. Tak intymna współpraca była prawdopodobnie czymś zupełnie nowym w życiu matematycznym, a przynajmniej w takiej skali i w takiej intensywności. W naszych matematycznych rozmowach częstokroć cała dyskusja składała się z kilku słów rzuconych w ciągu długich okresów rozmyślania, w czasie których tylko piliśmy kawę i nieprzytomnie patrzyliśmy na siebie. Tak wytworzony nawyk wytrwałości i koncentracji, trwającej czasami godzinami, stał się dla nas jednym z najistotniejszych elementów prawdziwej pracy matematycznej”.
W oparach papierosowego dymu i kawiarnianego gwaru w tle, powstał pierwszy język komputerowy zwany notacją „polską” lub „odwróconą polska” wykorzystaną przez firmę Hewlett Packard, powstały podstawy analizy funkcjonalnej, topologii, teorii mnogości i metod numerycznych, a sam Ulam opracował analizę Monte Carlo – niezbędną w matematycznym modelowaniu złożonych procesów, którą wykorzystano między innymi w pracy nad przewidywaniem reakcji termojądrowej.
Zdarzały się też straty. W pewnym przypadku, zespół matematyków, po siedemnastu godzinach spędzonych nad kawiarnianym stolikiem, udowodnił jedno z twierdzeń, zapisując je na marmurowym blacie ołówkiem chemicznym, który trudnej było zetrzeć. Kiedy twórcy, zachwyceni swoim odkryciem rozeszli się przespać do domów, a co niektórzy prosto do pracy na uniwersytecie, sprzątaczki wytarły dowody z blatu stolika. Nikt, nigdy nie potrafił ich później przywołać i do dzisiaj zagadka pozostaje nierozwiązana. Profesor Antoni Łomnicki, dziekan Wydziału Matematyki UJK osobiście napomniał właściciela lokalu, że gdy coś takiego zdarzy się następnym razem, stolik należy odstawić i trzymać do następnego dnia, aż przyjdą studenci przepisać wyliczenia z marmuru.
Sesje specyficznych, matematycznych burz mózgów były tak twórcze, że Stefan Banach – jeden z najzdolniejszych członków kawiarnianego zespołu, zakupił zeszyt, w którym odtąd notowane były problemy wymagające rozwiązania. Zeszyt, nazwany „Księgą Szkocką” kazał trzymać szefowi sali i wydawać tylko na specjalne żądnie, do dyspozycji każdego matematyka, który o nią poprosił. Na odwrocie karty pozostawiano miejsce na opis rozwiązania, a dla zachęty autorzy zagadek przewidywali nagrody. Jedną z nich była żywa gęś.
Pod koniec swojego życia, w pewnej podsumowującej je rozmowie, Stanisław Ulam wyznał, że „w całym swoim niezwykle twórczym życiu, tylko w jednym miejscu, oprócz Los Alamos, doświadczył tak wyjątkowej atmosfery współpracy przekładającej się na niezwykłe wyniki. Było to przy kawiarnianym stoliku w „Szkockiej”.
W 2016 roku restaurację odtworzono i z dumą przywołuje się w niej tą wielką historię, a o kopię księgi „pana starszego” spokojnie, po polsku można zapytać.
Lwów, 2017
