Автор |
Тема: С.Улам из Львова и водородная бомба (Прочитано 5831 раз) |
|
Guest is IGNORING messages from: .
olegin
Живет здесь
Я люблю этот форум!
Просмотреть Профиль »
Сообщений: 3520
|
В настоящей статье я как в "старые добрые времена" опять буду сравнивать СССР и США, вернее двух ученых из этих стран. Но сначала загадка.
У нас - И.В.Курчатов, у них - Р.Опенгеймер.
У нас - И.Е.Тамм, у них - Э.Ферми.
У нас - Я.Б.Зельдовмч, у них - Э.Теллер.
У нас - А.Д.Сахаров, у них... А кто у них?
Пожалуйста, подумайте пару минут...
У них Станислав Улам. Именно он сделал для американского проекта тоже, что Сахаров сделал для советского. А именно, в тот критический момент, когда основные идеи лидеров создания водородной бомбы Зельдовича и Теллера обнаружили свою полную несостоятельность Сахаров у нас и Улам у них предложили выход из грозившего полной катастрофой зловещего тупика. Оба практически одновременно нащупали ключевую мысль, необходимую для создания водородной бомбы. У нас она получила условное название "третьей идеи", а у американцев "ядерной эмплозиеи". Суть идеи проста, но вместе с тем великолепна с точки зрения физики. Давление излучения, которое возникает при взрыве обычной атомной бомбы, МОЖЕТ сжать материал водородной бомбы до таких плотностей и температур, при которых становиться возможным протекание
неуправляемой термоядерной реакции.
Как всякий еврейский эмигрант, чудом спасшийся из лап немецкого фашизма (Улам родился в 1909 году во Львове,был учеником знаменитого профессора-математика Стефана Банаха,прожил в нашем городе около 25 лет и в 1934 году отплыл в Америку,как еврей убегая от поднимающего голову фашизма в Европе; из оставшейся в Польше многочисленной родни С.Улама случайно уцелели только две его тетки), С.Улам стал большим патриотом США, чем даже американский президент. Поэтому создание и применение атомного оружия Улам считает полностью оправданным, а гонку вооружений между СССР и США неизбежной и необходимой. Никакими этическими вопросами он не мучается. Все предельно ясно: Америка спасла его от фашизма, дала интересную и хорошо оплачиваемую работу, позволила самореализоваться.
Эпоха водородной бомбы
В Калифорнии в возрасте 95 лет скончался один из последних корифеев физики ХХ века, ученый-атомщик ЭДВАРД ТЕЛЛЕР.
Эдвард Теллер родился в январе 1908 года в Будапеште в богатой интеллигентной еврейской семье. Мать Эдварда Илона, дочь влиятельного банкира и владельца хлопчатобумажной фабрики, была очень образованной, знала венгерский, английский, немецкий, французский и итальянский языки. Отец Мах, выходец из Моравии, после получения юридического образования имел практику в Будапеште, был редактором профессионального журнала. Когда родители поженились, матери было 19 лет, отцу - 32 года. Теллеры снимали просторную квартиру с видом на главную площадь Будапешта, где в одной из комнат находился адвокатский офис отца.
Эдвард вскоре стал демонстрировать незаурядные способности в математике и музыке. Когда ему еще и не было шести, он, лежа в постели, пытаясь заснуть, придумал себе игру: вычислял в уме, сколько секунд в минуте, часе, дне, неделе, году. Иногда получались различные значения, но это, как вспоминает сам Теллер, делало игру более интересной. Когда Эдвард, обучаясь игре на рояле, проявил себя способным учеником, мать, сама прекрасная пианистка, начала мечтать о том, чтобы её сын стал пианистом. После окончания школы встал вопрос: “Кем быть?”. Эдвард хотел стать математиком, отец же имел иное мнение.
Хотя он слышал,что математик фон Нейман, внес, уже будучи в Америке, большой вклад в создание первых быстрых компьютеров, другой, физик-теоретик Вигнер, сыграл большую роль в становлении ядерной энергетики. Он принимал участие в разработке первого американского атомного реактора в Чикаго. В 1963 г. Вигнер получил Нобелевскую премию по физике. Примерно в то же время Теллер познакомился с еще одним физиком, выходцем из Венгрии, Лео Сцилардом, который впоследствии, после иммиграции в США, сыграл ключевую роль в создании первой атомной бомбы в Америке. После краха Австро-Венгрии Венгрия обрела независимость, однако тяга к немецкой культуре в доме Теллеров осталась, и местом для серьезной учебы была выбрана Германия .Перспективы исследовательской работы для Теллера были многообещающими, однако обстановка в Германии после прихода Гитлера к власти говорила о том, что еврею оставаться в Германии очень опасно, и в 1934 г. он решает покинуть Германию. Получив стипендию Рокфеллеровского фонда, он переезжает в Данию, где начинает работать у выдающегося физика ХХ в. Нильса Бора. Работая у Бора, Теллер находится на переднем крае физической науки, здесь раскрываются секреты атома.
В Боровском институте Теллер познакомился с советским невозвращенцем физиком Георгием Гамовым, они подружились. После окончания работы у Бора их пути разошлись. Гамов попал в США в Вашингтон, где начал работать в университете Джоржа Вашингтона, Теллер оказался в Лондоне. В 1935 г. Теллер получил приглашение от Гамова приехать в Америку. Теллер с удовольствием принял это предложение и оказался с женой в Вашингтоне. В 1941 г. Теллер стал гражданином США. В Вашингтоне Теллер и Гамов, работая совместно, сформулировали так называемое правило Гамова-Теллера для классификации субатомных частиц, получаемых при радиоактивном распаде. Они также пытались применить новейшие представления об атомных явлениях в астрофизике.
В 1939 г. немецкие физики открыли, что при реакции деления ядра урана-235 выделяется большое количество тепла, т.е. был открыт, с точки зрения науки, прямой путь к созданию атомной бомбы. Теллер, как и другие физики, удравшие от Гитлера, прекрасно понимал, к каким последствиям может привести это открытие, если Германия получит новейшее оружие. Опасения усугублялись тем, что Германия прекратила продажу урановой руды из захваченных в Чехословакии рудников. Кроме того, стало известно, что работы по ядерной программе возглавляет талантливый физик Гейзенберг, имеющий националистические взгляды. Друг Теллера еще по Венгрии Лео Сцилард обратился в Пентагон с предложением начать создание атомной бомбы в Америке. Однако военные не поняли важности этого проекта, кроме того, они не имели необходимых денежных средств. Тогда Сцилард и Теллер решили привлечь к этому делу Альберта Эйнштейна, который имел влияние на президента США Франклина Рузвельта. Было составлено известное письмо президенту, которое Сцилард и Теллер отвезли Эйнштейну на подпись - Теллер вел машину. Впоследствии Эйнштейн никогда не претендовал на авторство письма, открывшего в истории ядерную эру.
Рузвельт после бесед с Эйнштейном убедил конгресс выделить деньги на создание атомной бомбы. Так появился сверхсекретный Манхеттенский проект, цель которого - создать атомное оружие раньше, чем в Германии. В 1941 г. Теллер и ряд других лучших физиков Америки приступили к работе. Теллер начал работать с Энрико Ферми в Чикаго, где был создан атомный реактор, в котором получали материал для атомной бомбы - плутоний. Впоследствии Теллер переезжает в Лос-Аламос, штат Нью-Мехико, где в горах была создана секретная лаборатория по разработке атомного оружия. Руководителем лаборатории был назначен Роберт Оппенгеймер. Война закончилась, и немецкий проект не был завершен, как это стало известно после капитуляции Германии. Немецкие ученые выбрали очень тяжелый и долговременный путь. Дело в том, что для атомного взрыва нужен уран-235, которого в природном уране-238 ничтожно мало. Немецкие ученые пошли по пути обогащения природного урана. В Америке выбрали другой путь, создали атомный реактор, в котором можно получать плутоний, также пригодный для создания бомбы. В Лос-Аламосе было изготовлено две бомбы, но Германия уже капитулировала, и ученые хотели законсервировать эти бомбы. Американские военные очень хотели проверить “работу” этих бомб в реальных условиях и, так как Япония еще не капитулировала, они получили разрешение от президента Трумэна, который сменил умершего Рузвельта, сбросить бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. Результаты превзошли все ожидания - два огромных города были фактически уничтожены.
Помог Теллеру выиграть противоборство Иосиф Сталин. Советский Союз провел испытания атомной бомбы, лишив запад монополии на владение атомным оружием. Теллер начал “бомбить” конгресс. Сенатор Маккарти поддержал его, и президент Трумэн приказал начать работы по изготовлению водородной бомбы. Теллер был удовлетворен, он поместил объявление в бюллетене для ученых атомщиков: “Каникулы закончились, водородная бомба сама не сделается”. Триумф был кратковременным. Станислав Улам, блестящий математик, выходец из Львова, проверил расчеты Теллера для супербомбы и убедился, что они не работают. Теллер был в бешенстве. Улам утверждал, что подход Теллера не позволяет генерировать достаточно тепла для начала реакции синтеза, т.е. термоядерной реакции. Теллер несколько месяцев был вне себя. Однако вскоре Улам, используя новый мощный по тем временам компьютер, нашел решение: нужно использовать две атомные бомбы, взрывая одну вслед за другой, и тогда начнется термоядерная реакция. Теллер использовал эти результаты для разработки надежного термоядерного устройства.
Первое испытание водородной бомбы (ее назвали Мike) было проведено 1 ноября 1952 г. в Тихом океане. Теллер в это время находился дома в Калифорнии, однако принял сигнал по коротковолновому радиоприемнику и сейсмографу. Коллегам он послал плутовскую телеграмму: “It’s a boy!”. Американцы так поздравляют с рождением мальчика.
Станислав Улам в век освоения космической техники в США
«Отцом» взрыволетов считается польский математик Станислав Улам (1909—1984). Его чаще всего вспоминают как одного из теоретиков водородной бомбы, однако Улам считал своим величайшим изобретением именно «взрывной» космический двигатель. Ученый описал это устройство в 1947 году, вдохновившись, по его собственным словам, романом Жюля Верна «С Земли на Луну».
В 1958 году группа инженеров и физиков из корпорации General Atomics приступили к работе над проектом Министерства обороны США с кодовым названием «Орион». Среди его участников были такие знаменитости, как Теодор Тейлор — один из создателей американской атомной бомбы, и Фримен Дайсон — ученый, некоторые идеи которого хорошо известны писателям-фантастам.
На первом этапе атомщики всесторонне изучили предложение Дайсона о том, чтобы сделать некое подобие «ядерного двигателя внутреннего сгорания» — то есть взрывать бомбы внутри огромной сферы (эту разработку иногда называют проект «Гелиос») и использовать специально сконструированное сопло для создания реактивной тяги, однако даже самые приблизительные расчеты показали полную несостоятельность этого проекта.
Было принято решение производить маломощные атомные взрывы на расстоянии в 200 футов (60 метров) от корабля и «улавливать» их энергию при помощи бронированной плиты — отражателя. Каждую последующую бомбу предполагалось выбрасывать в момент детонации предыдущей.
Серия ударных импульсов вызвала бы ускорение, губительное для экипажа. Этот нюанс никак не влиял на беспилотный вариант «Ориона» (проект изначально разрабатывался для военного применения — как новое средство доставки сверхмощного ядерного оружия), однако ставил крест на пилотируемых полетах. Именно поэтому в техническом задании «Ориона» предусматривалась необходимость создания подходящих амортизаторов. Рассматривались варианты со сверхмощными пневматическими поршнями (очень сложная, но, по словам инженеров «Ориона», вполне реальная конструкция) и с мягкими баллонами, наполненными газом под небольшим давлением.
Предварительные инженерные расчеты показывали, что при текущем уровне развития технологий (1958 год) вполне можно было построить небольшие модели взрыволетов, испытать их в действии, накопить нужный опыт и через 7—10 лет лететь на другие планеты. По воспоминаниям Фримена Дайсона, у научной команды «Ориона» был девиз: «Марс — к 1965 году, Сатурн — к 1970!».
В теории все выглядело просто головокружительно. Однако судьба «Ориона» оказалась печальной. Через год проект лишили министерского финансирования, а молодое агентство NASA решило не брать его на баланс, сконцентрировав усилия на менее дорогих ракетных двигателях. Дело в том, что как раз в эти годы начиналась «космическая гонка», а США нужно было в кратчайшие сроки ликвидировать отставание от СССР.
Считается, что последний гвоздь в крышку гроба «Ориона» забил международный Договор о запрещении испытаний ядерного оружия, подписанный в 1963 году. Согласно ему, все ядерные взрывы в атмосфере, космосе и под водой объявлялись незаконными. Никаких оговорок о мощности заряда не делалось, поэтому даже мини-бомбы «Ориона» попали под этот запрет. Далеко не все ученые считали это разумным выходом. Например, известный астрофизик Карл Саган полагал, что строительство взрыволетов — наилучший путь ликвидации запасов ядерного оружия. В середине прошлого века взрыволеты были не более фантастичны, чем корабли с атомным реактором на борту. Разница лишь в том, что атомоходы все же появились, причем как раз в 1959 году (ледокол «Ленин»). Проекты типа «Ориона» требовали десятилетий упорного труда и грандиозных финансовых вложений. Увы, изматывающая «лунная гонка» СССР и США быстро закончилась. Необходимость в дешевых межзвездных путешествиях отпала.
С течением времени ядерный взрыволет превратился в эдакий «Священный Грааль», которым все хотят обладать, но никто не намерен тратить целую жизнь на его поиски. К тому же, с позиций массовой космической экспансии гигантский бомбовоз — всего лишь пигмей, стучащийся в необозримые ворота мироздания.
С другой стороны, еще слишком рано списывать взрыволеты на свалку истории. Подобная технология очень пригодилась бы при первых полетах человека к Марсу или Юпитеру.
Станислав Улам и его метод »Монте-Карло»
Ме́тод Мо́нте-Ка́рло (методы Монте-Карло) — общее название группы численных методов, основанных на получении большого числа реализаций стохастического (случайного) процесса, который формируется таким образом, чтобы его вероятностные характеристики совпадали с аналогичными величинами решаемой задачи. Используется для решения задач в областях физики, математики, экономики, оптимизации, теории управления и др.
Сначала Энрико Ферми в 1930х годах в Италии, а затем Джон фон Нейман и Станислав Улам в 1940х в Лос-Аламосе предположили, что можно использовать связь между стохастическими процессами и дифференциальными уравнениями «в обратную сторону». Они предложили использовать стохастический подход для аппроксимации многомерных интегралов в уравнениях переноса, возникших в связи с задачей о движении нейтрона в изотропной среде.
Идея была развита Станиславом Уламом, который, по иронии судьбы, также как и Фокс боролся с вынужденным безделием во время выздоровления после болезни, и, раскладывая пасьянсы, задался вопросом, какова вероятность того, что пасьянс «сложится». Ему в голову пришла идея, что вместо того, чтобы использовать обычные для подобных задач соображения комбинаторики, можно просто поставить «эксперимент» большое число раз и, таким образом, подсчитав число удачных исходов, оценить их вероятность. Он же предложил использовать компьютеры для расчетов методом Монте-Карло.
Появление первых электронных компьютеров, которые могли с большой скоростью генерировать псевдослучайные числа, резко расширило круг задач, для решения которых стохастический подход оказался более эффективным, чем другие математические методы. После этого произошел большой прорыв и метод Монте-Карло применялся во многих задачах, однако его использование не всегда было оправдано из-за большого количества вычислений, необходимых для получения ответа с заданной точностью.
Годом рождения метода Монте-Карло считается 1949 год, когда в свет выходит статья Метрополиса и Улама «Метод Монте-Карло». Название метода происходит от названия города в княжестве Монако, широко известного своими многочисленными казино, поскольку именно рулетка является одним из самых широко известных генераторов случайных чисел. Станислав Улам пишет в своей автобиографии «Приключения математика», что название было предложено Метрополисом в честь его дяди, который был азартным игроком.
Прямое моделирование методом Монте-Карло
Прямое моделирование методом Монте-Карло какого-либо физического процесса подразумевает моделирование поведения отдельных элементарных частей физической системы. По сути это прямое моделирование близко к решению задачи из первых принципов, однако обычно для ускорения расчетов допускается применение каких-либо физических приближений. Примером могут служить расчеты различных процессов методом молекулярной динамики: с одной стороны система описывается через поведение ее элементарных составных частей, с другой стороны, используемый потенциал взаимодействия зачастую является эмпирическим.
Примеры прямого моделирования методом Монте-Карло:
Моделирование облучения твердых тел ионами в приближении бинарных столкновений.
Прямое Монте-Карло моделирование разреженных газов.
Большинство кинетических Монте-Карло моделей относятся к числу прямых (в частности, исследование молекулярно-пучковой эпитаксии).
Квантовый метод Монте-Карло
Квантовый метод Монте-Карло широко применяется для иследования сложных молекул и твердых тел. Это название объединяет несколько разных методов. Первый из них это Вариационный метод Монте-Карло, который по сути является численным интегрированием многомерных интегралов, возникающих при решении уравнения Шрёдингера. Для решения задачи, в которой участвует 1000 электронов, необходимо взятие 3000-мерных интегралов, и при решении таких задач метод Монте-Карло имеет огромное преимущество в производительности по сравнению с другими численными
методами интегрирования. Другая разновидность метода Монте-Карло — это диффузионный метод Монте-Карло.
Молодые львовские математики Станиславы-Мазур и Улам:http://banach.univ.gda.pl/jpg/mazur-ulam1.jpg
Станислав Улам-Львовский гений: http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/pervushin/vzryvolety/ulam.jpg
Два математика-М.Кац и С.Улам: http://ega-math.narod.ru/Books/Kac_Ulam.jpg
|
| « Изменён в : 11/28/07 в 14:59:07 пользователем: olegin » |
 Зарегистрирован |
|
|
|
olegin
Живет здесь
Я люблю этот форум!
Просмотреть Профиль »
Сообщений: 3520
|
 |
Re: С.Улам из Львова и водородная бомба
« Ответить #1 В: 09/25/09 в 21:39:37 » |
Цитировать » Править
|
Метод "Скатерти Станислава Улама" (1963 г.).
Участие Улама в космической программе "Орион".(1957 г.)
Математика и логика
Ретроспектива и перспективы
Книга видных американских учёных Марка Каца и Станислава Улама была подготовлена для выпускаемой издательством Британской энциклопедии серии обзоров, посвящённых состоянию и ближайшим перспективам развития различных наук. Рассчитанная на широкий круг читателей, книга ставит своей целью освещение современного состояния математики и её специфических черт. Особое место уделяется взаимодействию и взаимозависимости математики и других наук, обогащающих, по мнению авторов, как чистую математику, так и все использующие математические методы направления научной имысли, а также обсуждению возможного будущего математики. Интересная по содержанию и блестящая по форме книга бесспорно привлечёт внимание читателей самых разных кругов.
Конференция по топологии и динамичным системам Флоридского Университета,посвященная 100-летию со дня рождения выдающегося математика С.Улама.
С.Улам во Львове (30-е годы) и здание Шотландского кафе,где было сделано много открытий в области математики и логики и доказано мн-во теорем за традиционной чашкой кофе совместно со светилами того времени С.Банахом и С.Мазуром.
|
| « Изменён в : 09/25/09 в 22:02:28 пользователем: olegin » |
Зарегистрирован |
|
|
|
|
