Как математик Джон фон Нейман создал суперкомпьютер для разработки водородной бомбы

Роман чилийского писателя Бенхамина Лабатута «MANIAC» рассказывает о жизни венгеро-американского ученого Джона фон Неймана, участника Манхэттенского проекта и создателя архитектуры вычислительных машин. Автор прибегая к жанру, который сочетает нон-фикшн и художественную прозу, придает историческим и научным фактам особый колорит, дополняя их психологическими деталями. Книга стала бестселлером в США, войдя в десятку лучших произведений 2023 года по версии The Washington Post и Publishers Weekly.

В 1946 году фон Нейман пообещал армии США построить достаточно мощный компьютер, чтобы выполнять сложные расчеты для создания водородной бомбы. Взамен он попросил только одного — свободно распоряжаться вычислительным временем, которое останется по завершении расчетов для бомбы, и делать с этим временем что пожелает сам.

И вот мир
в огне — Ричард Фейнман

Я ведь играл против компьютера MANIAC, знаете? И обыграл его даже. В антиклерикальные шахматы, так мы прозвали нашу игру, потому что пришлось убрать с поля епископов, слонов то есть, для простоты. Простота была нужна не нам, а компьютеру. Доску тоже взяли поменьше, шесть на шесть. И кое-какие правила поменяли: играем без рокировок, пешка не может пойти на две клетки вперед первым ходом, а в остальном всё как в обычных шахматах. Кто писал программу — не знаю, может, Пол Стайн или Марк Уэллс, но точно знаю, что первым компьютером, обыгравшим человека, стал MANIAC. Так себе достижение, честно говоря, потому что соперник у него был не самый сильный, какой-то стажер из Лос-Аламосской лаборатории, который играть-то толком не умел и с правилами разобрался всего за пару дней до состязания. Но концепция получила подтверждение, вот он — гигантский шажок. Я играл против компьютера пару раз. Было весело, правда, пришлось запастись терпением: он обдумывал каждый ход минут по двенадцать. Только мы начали узнавать о его причудах — выяснилось, например, что он до смерти боится, что ты поставишь ему шах, и всеми правдами и неправдами пытается его избежать, поэтому жертвует другими фигурами, и иногда зря, — так я понял, зачем MANIAC нужен на самом деле. Стало противно. Тошно. Понимаете, после Лос-Аламоса я поклялся больше никогда не иметь дел с военными. Был у меня тогда странный период, тяжелая депрессия. Идем мы с мамой завтракать или обедать, ну, скажем, на пятьдесят девятую улицу в Нью-Йорке, а я то и дело оглядываюсь по сторонам и вычисляю. Я же помню размеры бомбы в Хиросиме, какая там была площадь разрушений, и вот я думаю: если такую сбросят на тридцать четвертой улице, волна докатится и до центра, и всех людей вокруг меня убьет, и здания попадают в момент. Когда я гулял по городу, мне повсюду мерещились руины и обломки. Смотрю я на строителей и смешно делается, вот дураки! Зачем строить мосты и дома, если всё это будет разрушено? Думаю, вот кретины! Да они ничего не понимают! Зачем строить что-то новое? Это бессмысленно! Бомба-то теперь не одна! Делать их оказалось просто, и я знал: совсем скоро ими не преминут воспользоваться. Ну то есть, а почему нет? Ничего вроде не поменялось. Международные отношения какими были, такими и остались. Вот я и верил, что все бессмысленно, незачем строить что-то новое. Оказалось, я ошибся — столько лет прошло с тех пор, и я рад, что жизнь продолжается, но тогда я правда подумал, что мы обречены, особенно когда узнал, что эти уроды используют MANIAC для создания водородной бомбы.

Я стал прямо-таки одержим ею. Это же не просто бомба побольше прежней, понимаете? Это самый настоящий ужас, не заслуживающий никакого оправдания; зло, с какой стороны ни посмотри, оружие настолько за гранью разумного и рационального, что кажется, будто мы по доброй воле отправились в самые темные уголки преисподней. Судите сами: даже ученые, участвовавшие в ее создании, были против. «По сути своей водородная бомба не может использоваться для поражения только военных целей. С учетом реальных последствий ее применения, это оружие геноцида». Так сказал Ферми. Ну и Оппенгеймеру пришлось неслабо пободаться; чего он только не перепробовал, чтобы остановить ее проектирование; последние крупицы его авторитета в качестве директора Института перспективных исследований ушли на то, чтобы не дать ей появиться на свет. Разругался с кучей народа, нажил себе опасных врагов в верхах — не удивительно, что его занесли в черный список, а потом отозвали допуск. «Создав атомную бомбу, физики познали грех, и они не должны утратить это знание». Слова Оппенгеймера. Он чувствовал, что у него руки в крови. Таких поди найди; умница, величина, и всё равно без шансов. У этих ужасных изобретений как будто была собственная воля, как будто они послушны какой-то иной власти, странной неизбежности — становится не по себе, когда много думаешь об этом.

Если сначала физики познали грех, то с появлением водородной бомбы обрекли себя на вечные муки. Осенью 1952 года миллионы невинных американских детей готовились праздновать Хеллоуин — бутафорская кровь капает с вампирских клыков, руки перемотаны бинтами, под ними гниет плоть мумии, а ее проклятая душа давным-давно покинула тело по иссохшимся венам, руки дрожат от предвкушения шуточных ужасов кануна Дня всех святых, когда духи мертвых возвращаются побродить среди живых. Тем временем на другом конце света, на одном из островов атолла Эниветок в южной части Тихого океана взорвался «Айви Майк», настоящий монстр, первый прототип самого смертоносного оружия за всю историю человечества. Взрыв был в пятьсот раз мощнее того, которым мы убили четверть миллиона японцев. Жуткая штуковина дьявольского вида: гигантский стальной бак высотой с трехэтажный дом, весом восемьдесят две тонны; внутри дейтерий — изотоп водорода, — охлажденный до минус двухсот пятидесяти градусов по Цельсию. Его использовали в качестве топлива для термоядерного взрыва. Основная бомба во второй ступени устройства взрывалась благодаря первой ступени. Устройство поменьше испускало радиоактивное излучение в результате реакции деления, как внутри «Толстяка», которого мы сбросили на Нагасаки. Это и была первая ступень, выпирала, как раковая опухоль, в верхней части бака. Все устройство целиком — опоры, криогенное оборудование, датчики, трансформаторы, трубы, золотые отражатели, свинцовые перегородки, полиэтиленовое покрытие, чистый уран и тритий, плутониевый запал — было таким громоздким, что больше напоминало какой-нибудь заводик, а не бомбу. Его разместили в ангаре на острове Элугелаб, который мгновенно испарился от взрыва. Просто исчез, его стерло с лица земли, а вместе с ним восемьдесят тонн кораллов. На его месте образовался кратер глубиной с семнадцатиэтажный дом; в официальных отчетах писали, что «Пентагон можно уместить четырнадцать раз на площади кратера». В первые секунды термоядерной реакции эпицентр взрыва озарила ярчайшая вспышка, как та, что я видел в Лос-Аламосе. Солдаты, закаленные в боях Второй мировой, попадали ниц и начали молиться. Почувствовали, что творится что-то ну совсем неправильное, когда через плоть увидели тень от собственных костей. Даже те, кто наблюдал из закрытого пункта, едва не ослепли: потоки света проникали через тончайшие трещинки и щели в плотно закрытых дверях и люках. Следом за вспышкой на горизонте вырос огромный огненный шар, похожий на солнце, наполовину показавшееся из-за горизонта. Шар быстро превратился в облако-гриб, оно поднималось в стратосферу, росло и росло, пока не стало в пять раз выше Эвереста. Облако было несравнимо больше того, что я видел в пустыне, — военные, наблюдавшие за взрывом с расстояния километров в двадцать от испарившегося острова, задрожали, когда облако нависло над ними, покачиваясь на широкой грязной ножке из кораллового пепла, мусора и водяных паров. При расширении огненный шар раскалился до трехсот миллионов градусов — солнечное ядро и того холоднее. Он был как живой, пузырился и сворачивался, точно варенье на огне, пожирал все на своем пути, а внутри плавали черные комочки. Небо стало красное, как жар в печи. Один пилот, пролетавший в зоне взрыва, вспоминал, что ему показалось, будто атмосфера закипает.

В небе образовались густые тучи, а следом наступила странная темнота, она неслась в сторону горизонта и гнала перед собой звуковую волну такой силы, что она длилась несколько минут, эхо от взрыва прыгало между атмосферой и океаном. Стоял оглушительный рев. «Величественное зрелище! Будто сотня гроз надвигается на нас со всех сторон. Показалось, что небеса вот-вот разверзнутся. Несколько часов после взрыва в ушах звенело до боли», — так описывал взрыв один из моряков, наблюдавший его с борта военного корабля. Жар от взрыва был такой, что за много километров от эпицентра биологи потом находили птиц с обугленным оперением и рыб, у которых половина тушки осталась без чешуи, как будто на раскаленную сковороду одним боком положили. «Чего я точно не забуду, так это жару, — рассказывал мне один товарищ, он тоже физик, работал как раз километрах в пятнадцати от эпицентра. — Что-то жуткое, потому что температура не опускалась. Когда взрывается килотонна, как в «Тринити», есть вспышка, и все. А тут взорвали большую водородную бомбу, воздух нагревался всё сильнее, становился гуще и гуще. Было такое чувство, что весь мир в огне, клянусь». В Лос-Аламосе после первых удачных испытаний наступила эйфория, мы праздновали с гулянками и попойками несколько дней. Но те, кто увидел первый термоядерный взрыв, пришли в ужас от того, какую силу выпустили на свободу. Многие сразу же заявили, что сожалеют о своем участии в проекте. Герберт Йорк, директор лаборатории по производству ядерного оружия в городе Ливермор, так описывал «Айви Майка»: «...настоящий предвестник беды, ознаменовавший собой крутой поворот в истории, когда мир резко свернул на опасную дорожку. Какими бы разрушительными ни были атомные бомбы, у них есть предел. Теперь мы, похоже, научились сметать любые ограничения на своем пути и делать бомбы беспредельной мощности». Да эта бомба, чтоб ее, была полной неожиданностью для самого президента! Эйзенхауэр только заехал в Овальный кабинет, ему сразу доложили о взрыве в Тихом океане, и он не мог поверить своим ушам. «Нам незачем проектировать столько оружия, что хватит на уничтожение всего сущего. Полное уничтожение — это отрицание мира», — сказал он, но было уже слишком поздно.

Основная ответственность за создание водородной бомбы лежит на одном из «марсиан» — на Теллере. По словам Оппенгеймера, на брифинге в корпорации RAND Теллер так красочно описывал, какую власть США получат с возникновением водородной бомбы, что Министр ВВС Томас К. Финлеттер вскочил с места и потребовал: «Дайте нам это оружие, и мы будем править миром!» По иронии судьбы взрыв он так и не увидел. Я про Теллера. По-моему, он обиделся на то, что ему не дали руководить проектом, поэтому в момент испытаний он был в Калифорнии, сидел в темном подвале Университета Беркли и, затаив дыхание, глядел на то, как подрагивают иглы сейсмографа, ждут, пока дойдет взрывная волна от его детища, которое появилось на свет с ревом и силой более десяти миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. Когда он зафиксировал колебания, то сразу же отправил телеграмму коллегам в Лос-Аламос, на три с лишним часа раньше официальных новостей: «У нас мальчик!» Несколько лет спустя Теллер стал парией среди друзей физиков, за то что воткнул нож в спину Оппенгеймеру, но тогда он был любимцем генералов и апологетов войны, потому что упрямо продвигал свою водородную бомбу, хотя первые модели были совершенно нерабочие. Он никак не унимался, пока Стэн Улам, приятель фон Неймана, не предложил ему концепцию прототипа «Айви Майка», Теллер позже улучшил ее. Улам — он был поразительно ленивый. Бывают такие ученые, странные ребята, вроде мозги на месте, блестящий ум, а потрудиться ну совсем не хотят или не понимают, зачем вообще заканчивать задуманное. Удивительную жизнь прожил. Понимаете, он чуть не умер от энцефалита, это заболевание мозга. Как-то раз проснулся ночью от нестерпимой головной боли, попытался заговорить, а получилось какое-то бессвязное бормотание. Его тут же доставили в больницу, просверлили дыру в мозгу, накачали пенициллином, и он впал в кому. Он должен был умереть. Без шансов, понимаете? Выжил чудом, никаких обширных повреждений мозга, никакой инвалидности, хотя врачи готовили его жену к жизни с инвалидом. А с ним получилось с точностью до наоборот: после болезни он написал свои лучшие работы, а кое-какие из его величайших идей появились во время реабилитации. Врачи просили его поменьше думать. А еще лучше — не думать вовсе. Если он будет слишком напрягать мозг, может и умереть. И что же придумал наш замечательный математик? Раскладывал пасьянсы. В солитер играл, карточная игра такая. Сначала раскладывает карты одной рукой, потом другой, а мозг отдыхает, вообще не напрягается. Чего там думать-то? Раскладывай себе и раскладывай. Решения принимать не надо, играешь почти на автомате, но Улам начал замечать такую закономерность: он может с определенной степенью точности предсказать исход игры, сняв всего несколько карт. Он стал анализировать эту закономерность и придумал метод Монте-Карло — такой вычислительный алгоритм, он позволяет делать статистические предположения и решать сложные задачи не напрямую, а через серию случайных приближений. Допустим, вы хотите узнать, с какой вероятностью можно выиграть партию в пасьянс с определенной тасовкой. Раньше вам нужно было бы сесть и посчитать, посмотреть на задачу абстрактно, а с появлением метода Монте-Карло достаточно много-много раз разложить пасьянс, ну, тысячу, например, понаблюдать за результатами, посчитать, сколько раз вы выиграли, и сделать вывод. Монте-Карло — это своего рода военизированная случайность, метод, позволяющий просеивать запредельные объемы информации в поисках смысла, способ делать предсказания и работать с неизвестностью через моделирование множества вариантов развития сложных ситуаций, а еще способ выбирать из множества путей, расходящихся от неоднозначных и непредсказуемых событий. Невероятно мощный инструмент. Сбил он с нас спесь, конечно; унизил даже, потому что показал нам ограничения традиционных расчетов, нашего рационального и логического поэтапного мыслительного процесса. А еще оказалось, что именно этот алгоритм и нужен, чтобы MANIAC выполнил масштабные математические симуляции и проанализировал гидродинамические параметры, и тогда жизнеспособность проекта Теллера и Улама подтвердилась. Так что сначала эти проклятые штуковины появились в цифровой вселенной компьютера, и только потом их явили миру. Без детища фон Неймана создать термоядерное оружие было бы невозможно. Судьба его компьютера была тесно связана с бомбами с самого начала — Джонни со своим желанием построить компьютер ускорял темпы строительства бомбы, а гонка ядерных вооружений подгоняла его стремление поскорее собрать MANIAC. Иной раз жутко делается от того, как бывает в науке. Задумайтесь: самое творческое и самое разрушительное из человеческих изобретений появились одновременно. Сколько всего в нашем высокотехнологичном мире! Мы и космос покоряем, и делаем невероятные открытия в биологии и медицине, а ведь многое из этого подхлестнул всего один человек со своей мономанией и необходимость создать компьютер, чтобы вычислить, получится построить водородную бомбу или нет. Или вспомните Улама. Польский математик, который чуть не умер; одной, нет, уже двумя ногами был в могиле, а потом в нужный момент его повредившееся воображение выдало невероятный метод, открылись новые горизонты в математической физике, а технология для практического применения его метода оказалась очень кстати готова. И вот мир в огне.