Związki między osiągnięciami nauki a wojną sięgają chyba samych początków tej pierwszej. Wszak historia (a może mitologia naukowa) opowiada o stosowaniu przez Archimedesa jego rozumienia praw przyrody w celach militarnych. W trakcie obrony Syrakuz przed Rzymianami miał projektować rozmaite skuteczne machiny wojenne, korzystając między innymi z praw statyki („Dajcie mi punkt podparcia, a poruszę Ziemię”), a stosując skupianie światła słonecznego za pomocą odpowiedniego układu luster, którymi mogły być wypolerowane mosiężne tarcze, zdalnie podpalać rzymskie okręty.

W czasach współczesnych, zwłaszcza w wieku ubiegłym, osiągnięcia naukowe wielekroć były zaprzęgane w służbę Bellony. W trakcie I wojny światowej wielu chemików pracowało usilnie nad bronią chemiczną, a efekty ich pracy znalazły zastosowanie na polach bitew. Podczas kolejnej wojny światowej, jeszcze bardziej stechnicyzowanej niż pierwsza, po obydwu stronach linii frontu pracowały gorączkowo całe armie uczonych i inżynierów, próbując zbudować nowy cudowny rodzaj broni, która umożliwiłaby zdobycie zdecydowanej przewagi militarnej nad przeciwnikiem.

Od tamtych czasów aż do dziś aktualne pozostaje pytanie o odpowiedzialność uczonych za ich udział w produkcji środków zniszczenia oraz – ogólniej – za wykorzystywanie wyników badań do produkcji takich środków przez innych.

Einstein i bomba

W 2005 roku przypadło parę „okrągłych” rocznic związanych z historią fizyki, między innymi pięćdziesiąta rocznica śmierci Alberta Einsteina oraz setna rocznica opublikowania przezeń czterech ważnych prac, z których dwie dotyczyły teorii zwanej dziś szczególną teorią względności. W jednej z tych prac Einstein przedstawił – jako wniosek z teorii względności – najsłynniejszą na świecie formułę fizyczną E = mc2. Określa ona ilość energii E nagromadzonej w obiekcie fizycznym o masie m, przy czym c oznacza prędkość światła. Ponieważ ta ostatnia wielkość jest bardzo duża, a dodatkowo jest podniesiona do kwadratu, uzyskiwane z tej formuły liczby są ogromne nawet dla bardzo małych ilości masy.

W sierpniu ubiegłego roku minęła też inna „okrągła” rocznica – sześćdziesiąt lat od zrzucenia pierwszych bomb jądrowych na Hiroszimę i Nagasaki. Między Einsteinem a tymi bombami istnieje pewien związek. W drugiej połowie 1939 roku Einstein podpisał swoim nazwiskiem list, ułożony podobno przez innego fizyka Leo Szilarda, w którym sugerował, że odkryte niedawno zjawisko rozszczepienia jądrowego powinno dać się zastosować do konstrukcji bomb oraz że prace w tym kierunku należy rozpocząć jak najszybciej, by nie dać się wyprzedzić Niemcom. List ten został przedstawiony prezydentowi USA Rooseveltowi, który kilka dni później powołał komitet do pracy nad tym zagadnieniem. Trzy lata później – rok po przystąpieniu USA do wojny – stworzono Projekt Manhattan, w ramach którego wybudowano ośrodek badawczy w Los Alamos, gdzie zespół naukowców i inżynierów zaprojektował i zbudował w 1945 roku bomby jądrowe.

Od czasu Projektu Manhattan oraz zastosowań jego „wytworów” do zniszczenia Hiroszimy i Nagasaki, świat wszedł w nową epokę, zwaną erą atomową. Ludzkość, reprezentowana przez niektóre państwa, posiadła niespotykane wcześniej w dziejach możliwości masowego zniszczenia. Pojawiło się określenie „mocarstwo atomowe”. Od wtedy można tak naprawdę mówić o powstaniu broni masowego rażenia. Jak zauważa J.E. Hirsch (ten od indeksu h do oceniania efektywności pracy naukowej – patrz: „FA” 9/2005), wrzucanie do tego samego „worka” broni chemicznej, biologicznej i atomowej jest nieadekwatne do sytuacji, bo siła rażenia, mierzona liczbą ofiar, w trakcie jednorazowego użycia broni chemicznej czy biologicznej jest setki razy mniejsza od skutków zastosowania broni jądrowej.

dalszy rozwój

Jeszcze przed zbudowaniem bomby jądrowej, która działa dzięki łańcuchowej reakcji rozszczepienia jąder atomowych, podczas którego to procesu wyzwalane są znaczne ilości energii, naukowcy, wśród których byli, między innymi, Enrico Fermi i Edward Teller, zastanawiali się nad możliwością doprowadzenia do reakcji syntezy jąder atomowych i ewentualnego zastosowania tego zjawiska do produkcji broni. W trakcie syntezy jądrowej z jednostki masy „paliwa” wyzwalane są jeszcze większe ilości energii niż w trakcie reakcji rozszczepienia. Już po zakończeniu wojny, w 1952 roku, zostaje zbudowana i wypróbowana – najpierw przez USA, a niewiele później przez ZSRR – broń jądrowa drugiej generacji, tak zwana bomba wodorowa. Jej działanie oparte jest na syntezie jąder izotopów wodoru, a siła wybuchu przewyższa kilkaset razy siłę bomb zrzuconych na Hiroszimę i Nagasaki. Zapasy ładunków wodorowych zgromadzone w arsenałach supermocarstw wystarczyłyby z nawiązką do zniszczenia nie tylko całych kontynentów, ale i życia na Ziemi w ogóle.

W obliczu takiego zagrożenia, w celu utrzymania jakiej takiej równowagi sił między USA i ZSRR, a zarazem zmniejszenia możliwości sprowokowania „reakcji łańcuchowej” prowadzącej do globalnej wojny jądrowej przez jakieś mniejsze państwo, chcące wykorzystać broń atomową w jakimś lokalnym konflikcie, stworzono dwa międzynarodowe traktaty. Jeden dotyczy nierozprzestrzeniania broni jądrowej, drugi – ogólnego zakazu przeprowadzania próbnych wybuchów jądrowych. Ich wprowadzenie w życie, to znaczy podpisanie i respektowanie przez wszystkie państwa, jest mało prawdopodobne, niemniej – jak się wydaje – przyczyniły się one do pewnego spowolnienia wyścigu zbrojeń w zakresie broni atomowej. Do tego dochodzi jeszcze światowy system kontroli materiałów rozszczepialnych, potrzebnych do produkcji „zwykłych” bomb atomowych, najłatwiejszych do zbudowania z technicznego punktu widzenia.

Kontrola możliwości produkcji broni atomowej pierwszej generacji jest ważna nie tylko ze względu na samą jej siłę niszczącą, ale również dlatego, że stanowi element konstrukcji broni o znacznie większej sile rażenia. Dość wspomnieć, że „zwykła” bomba atomowa pełni rolę detonatora w bombie wodorowej. Dlatego opanowanie techniki produkcji tej pierwszej jest poniekąd warunkiem koniecznym skonstruowania drugiej.

wciąż nowe potrzeby

W okresie zimnej wojny po obu stronach „żelaznej kurtyny” nad bronią jądrową prowadzono intensywne prace badawczo−rozwojowe. Zaangażowane były liczne armie naukowców, a większość badań – co zrozumiałe – objęta była najściślejszą tajemnicą. Utajnienie dotyczyło często także uzyskanych „przy okazji” wyników czysto teoretycznych, ważnych z poznawczego punktu widzenia. Ot, taki „urok” pracy dla wojska...

W wyniku tych działań powstały, między innymi, koncepcje broni jądrowej trzeciej generacji, znanej pod nazwą „bomb neutronowych”, o mniejszej niż bomby wodorowe sile wybuchu, lecz generujące silne strumienie neutronów o wysokiej energii, działające zabójczo na organizmy żywe. Broń tego rodzaju chyba nigdzie nie weszła w skali masowej na uzbrojenie armii, nie została też – o ile wiadomo – użyta na polu walki.

W ciągu ostatnich kilkunastu lat polityczny obraz świata zmienił się dość znacznie, ale politycy i wojskowi zawsze potrafią znaleźć sobie jakiegoś wroga, przeciw któremu muszą się zaopatrzyć w coraz nowsze rodzaje broni. Obecnie mówi się o broni jądrowej czwartej generacji. Ma to być broń, której eksplozja polegałaby na syntezie jądrowej – jak w bombie H – ale w małej skali. Byłaby to więc broń taktyczna, nie powodująca totalnych zniszczeń. Głównym problemem naukowo−technicznym jest znalezienie innego niż wybuch atomowy sposobu zainicjowania reakcji syntezy w małych ilościach izotopów wodoru. Broń taka byłaby „czysta” w tym sensie, że nie powodowałaby silnego i długotrwałego skażenia radioaktywnego, jak ma to miejsce w przypadku broni jądrowej wcześniejszych generacji, a jednocześnie pozwalałaby „obejść” postanowienia wspomnianych traktatów międzynarodowych. Ponadto ma mieć niewielkie rozmiary, przy znacznie większej sile rażenia niż tych samych rozmiarów konwencjonalne ładunki wybuchowe. Wszystko to sprawia, że o takiej broni marzy niejeden generał wybierający się na wojnę.

Praca wre

W laboratoriach wojskowych praca wre zatem pełną parą, a duży udział w niej wciąż mają fizycy, bo oni to „grzebią” głęboko w strukturze materii... i w antymaterii. To istotne, bo jeden z pomysłów opiera się na wykorzystaniu w charakterze „zapalnika” ładunku jądrowego w broni czwartej generacji niewielkich ilości antymaterii. Antymateria w zetknięciu ze „zwykłą” materią ulega anihilacji, to znaczy – masa biorących w tej reakcji cząstek zamienia się w różne formy energii, zgodnie z przytoczoną we wstępie formułą Einsteina, a anihilacja bardzo niewielkich ilości antymaterii pozwala uzyskać dużą ilość energii potrzebnej do zainicjowania reakcji syntezy jądrowej. W dodatku reakcja anihilacji zachodzi spontanicznie, nie wymaga dodatkowego „zapłonu” – wystarczy samo „spotkanie” materii z antymaterią. Głównym problemem jest jednak uzyskiwanie, a przede wszystkim przechowywanie cząstek antymaterii w naszym materialnym świecie.

W kontekście zastosowań antymaterii do celów, o których wyżej, myśli się zwykle o antyprotonach. Generowane są one w dużych akceleratorach w paru miejscach na świecie, między innymi w międzynarodowym laboratorium CERN pod Genewą, w USA i w Niemczech. Ponadto w CERN−ie zbudowano instalację umożliwiającą ich odpowiednie spowolnienie i „złapanie” do „butelki”, w której mogą być przechowywane przez dłuższy czas. CERN jest instytucją międzynarodową prowadzącą czyste badania naukowe, do której przyjeżdżają naukowcy z całego świata. Andre Gsponder z Niezależnego Instytutu Badań Naukowych w Genewie opisuje sytuację z połowy lat 80., gdy w CERN zjawili się naukowcy amerykańscy z wojskowych ośrodków badawczych, podając jako cel wizyty prowadzenie badań podstawowych. Jednak wkrótce po ich powrocie do USA nastąpiły pewne zdarzenia dość jasno wskazujące, iż zainteresowanie tematyką badań prowadzonych w CERN−ie miało wyraźne podteksty „aplikacyjne”.

Względność celów

Hirsch pisze, że artykuł Einsteina z 1905 roku zainicjował łańcuch zdarzeń, którego skutkiem są istniejące obecnie na świecie arsenały broni jądrowej. W dodatku, wraz z rozwojem nauki i techniki, broń ta staje się coraz łatwiej dostępna coraz większej liczbie państw. W tej sytuacji coraz bardziej prawdopodobne staje się użycie broni jądrowej przez jakieś „państwo atomowe” przeciw innemu, nie należącemu do „klubu atomowego”, a to z kolei może stać się początkiem polityczno−militarnej „reakcji łańcuchowej”, która może się skończyć światową wojną jądrową. Wciąż rośnie też zagrożenie użycia tej broni przez terrorystów, choć rządy większości państw starają się temu zapobiec. Hirsch sugeruje, że zagrożenie wybuchem wojny atomowej byłoby mniejsze, gdyby broń jądrową posiadały wszystkie państwa – byłaby to równowaga strachu, bardziej jednak stabilna niż sytuacja obecna. Przedstawia też scenariusz na najbliższą przyszłość, podając prawdopodobny ciąg wydarzeń prowadzących do ataku USA na Iran i przewidując możliwość taktycznego użycia broni atomowej ze strony Amerykanów.

Hirsch pisze, że fizycy powinni czuć się szczególnie odpowiedzialni za sytuację, w której rezultaty ich badań są wykorzystywane do produkcji broni masowego rażenia, której użycie w dużej skali może doprowadzić do zagłady cywilizacji. Przypomina, że Einstein, czując tę odpowiedzialność, pod koniec wojny usilnie protestował przeciwko użyciu broni atomowej, a potem wypowiadał się zdecydowanie za powszechnym rozbrojeniem jądrowym. Jak jednak pokazuje historia – bezskutecznie. Niemniej Hirsch zachęca kolegów po fachu – fizyków na całym świecie – żeby włączyli się w działania na rzecz zapewnienia bezpieczniejszego świata, tak, by nie musieli się wstydzić, iż przed stu laty ich najsłynniejszy kolega po fachu odkrył formułę E = mc2.