Wenn Einstein nie geboren worden, hätten wir noch Atomwaffen?

Albert Einstein und seine Gleichung E = MC ² sind bekanntlich bis in die Neuzeit Atomic verbunden. Aber nUclear Historiker Alex Wellerstein schreibt in diesem kontrafaktische Konto der Geschichte, der große Physiker zählte weniger als Sie denken würden, in der Erfindung der Atombombe.

Wenn Albert Einstein nie geboren worden, hätte es geändert wenn Atomwaffen zuerst produziert wurden? Aus irgendeinem Grund habe ich diese Frage immer wieder auf Internet-Foren, so seltsam es ist, gesehen. Es ist eine dumme Frage. Sie können nicht hinein und eine Variable in der Vergangenheit zu zwicken und dann denken, Sie wissen könnte, wie das Ergebnis aussehen würde. Geschichte ist ein chaotisches System; beginnen Sie die Beseitigung Variablen, wer weiß, was passieren würde. Viel weniger eine Variable namens Albert Einstein, eines der einflussreichsten Physiker des 20. Jahrhunderts und deren Bedeutung weit über die Gleichungen erweitert er schrieb... und die waren ziemlich wichtige Gleichungen, damals!

Auf der anderen Seite können diese Art von Science-Fiction-Counter sachliche seine Nützlichkeit als ein Gedankenexperiment. Es ist nicht Geschichte, aber es kann verwendet werden zur Veranschaulichung einige wichtige Aspekte über die frühe Geschichte der Atombombe, die viele Menschen nicht wissen, und ein wenig von der "großen Mannes" Obsession mit Bombe Geschichte rückgängig zu machen. Albert Einstein wurde mit der Bombe sowohl durch seine berühmten Masse – Energie-Äquivalenz-Berechnung (E = MC ²) und wegen der berühmten Einstein-Szilárd Brief an Roosevelt im Jahre 1939. Auf den ersten Blick das gibt ihm eine primäre Rolle, und in der Tat, er in der Regel zeigt sich ziemlich schnell am Anfang die meisten Geschichten des Manhattan-Projekts. Aber weder E = MC ² noch der Einstein-Szilárd Buchstabe waren als zentral für das Manhattan-Projekt Erfolg als Menschen erkennen – wissenschaftlich oder historisch.

In Bezug auf die Wissenschaft, E = MC ² bekommt den Löwenanteil der Aufmerksamkeit, perfektesten durch Einsteins Porträt auf dem Cover des Time Magazins im Jahre 1946 (siehe oben) mit seiner Gleichung ausgedrückt auf ein Atompilz prangt. Eine Menge Leute scheinen zu denken, dass E = MC ² spielte eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Bombe, das die Waffe nur aus der Physik fällt. Das ist falsch. Die Gleichung kann man verstehen, warum Atombomben Arbeit, helfen aber es nicht wirklich sagen Ihnen, wie sie arbeiten, oder ob Sie würden erwarten, dass sie sogar möglich sein.

Ich, wie gesagt ist dies: E = MC ² erzählt Sie so viel über eine Atombombe wie Newtons Gesetze gegen ballistische Raketen tun. Auf einige sehr "low Level" die Physik ist entscheidend, um einen Sinn für die Technologie, aber die Technologie nur "fällt nicht heraus" der Physik auf eine einfache Weise, und keiner von diesen Gleichungen sagen Ihnen, ob die Technologie möglich ist. E = MC ² sagt Ihnen, dass auf einer sehr tiefen Ebene, Energie und Masse äquivalent sind, und die Menge an Energie, dass Masse entspricht ist gigantisch. Aber es sagt nichts über den Mechanismus der Umwandlung von Masse in Energie, entweder eine in erster Linie vorhanden ist, ob es um industrielle oder militärische Skalen skaliert werden kann. Es gibt keine Hinweise, wo Sie suchen müssen für solche Energie-Versionen auch. Nach der Tat, sobald Sie über Kernspaltung wissen und Masse Mängel und Sachen wie das Messen hilft Ihnen erklären, dass sehr prägnant woher die enorme Mengen an Energie, aber es kommen keine ab Hinweise gibt.

Eddington berühmt Teller mit der Sonnenfinsternis von 1919, die geholfen haben bestätigen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Sehr cool, und interessanten Wissenschaft. Aber nicht relevant für Atombomben. Quelle

Der Rest von Einsteins Main theoretischen Arbeiten, spezielle und allgemeine Relativität Theorie? sie sind ziemlich irrelevant für die Herstellung von Bomben. Die physikalischen Prozesse, die im Inneren Atombomben sind was Physiker nennen "nicht-relativistischen." Relativitätstheorie zeigt in der Regel nur seine Hand, wenn du große Geschwindigkeiten (z. B. große Teile der Lichtgeschwindigkeit) oder großen Massen (z.B. Gravitationsfelder), und keiner von diesen kommen ins Spiel mit Kernspaltung Bomben redest. Sie können Relativitätstheorie vernachlässigen, wenn Sie die Mathematik um eine Bombe zu machen. ¹

Eine intelligente Follow-up-Frage könnte sein: "Nun, nur weil Relativitätstheorie nicht spielen eine Rolle bei der Bombe-Prozess selbst nicht beantworten die Frage, ob es Physik begann auf einem Weg zur Bombe geführt hat, tut es?" Ohne in eine lange Zeitleiste der "Wissenschaft, die die Bombe geführt", hier, ich denke, wir könnten vernünftigerweise die Situation wie folgt zusammenfassen: Einsteins 1905 Papiere (welche e = MC ² gehörte) hat in der Tat spielen eine Rolle in der späteren Entwicklungen, die folgten, aber vielleicht nicht ganz so direkt eine wie man denkt. E = MC ² nicht Physiker zu Beginn der Suche in Prozesse, die Masse in Energie umgewandelt inspirieren – sie suchten bereits in diese durch einen völlig separaten (und früher) Linie der Entwicklung, nämlich die Wissenschaft der Radioaktivität und Teilchenphysik. Die Tatsache, dass Unmengen an Energie durch Kernreaktionen, freigelassen wurden hatte beispielsweise bereits eng durch den Kurien, von Ernest Rutherford und Frederick Soddy Stand (aber nur knapp) bis 1905 untersucht.

Möglicherweise war die wichtigste Arbeit, die Einstein in dieser Hinsicht seine Arbeit über den photoelektrischen Effekt (wofür er den Nobelpreis für Physik für 1921 verliehen wurde), die half die physikalische Realität des Max Plancks Idee, ein Quantum Energie, die kick-off Untersuchungen über Quantentheorie ernsthaft geholfen. Dies hatte einen großen Einfluss auf die spätere Richtung der Physik, auch wenn Einstein selbst nie ganz bequem mit der Quantenmechanik, die in den folgenden Jahrzehnten entwickelt.

Das Hahn-Meitner-Strassman Experiment Gerät, im Deutschen Museum in München. Mein eigenes Foto.

Die Relativitätstheorie Arbeiten führten, aber auf dem Weg, die schließlich zur Entdeckung der Kernspaltung 1939 angekommen? Ich glaube nicht. Die Experimente, die Hahn, Meitner und Strassman machten in Berlin, die zur Entdeckung der Kernspaltung bei Uran waren sich vorsichtig führen, Replikationen der arbeiten, dass Fermi hatte ca. 1934 durchgeführt. Fermis Arbeit kam direkt aus einem Experimentator, Kernphysik Kontext wo Physiker Stoffe mit allerlei subatomaren Teilchen bombardiert wurden, was passiert ist. Es wurde durch die Entdeckung des Neutrons als ein neues Sub-atomaren Teilchen von Chadwick 1932 am unmittelbarsten beeinflusst. Dieser kam aus der Arbeit auf Atomtheorie und atomarer Modellierung, die wurde von Rutherford und seinen Schülern aus den 1920er 1910er Jahre durchgeführt. Und dieser frühen Kernphysik kam am unmittelbarsten aus vorgenannten Zusammenhang mit Radioaktivität und experimentelle Physik des späten 19. Jahrhunderts.

Keiner von denen hat einer starken, direkte Verbindung zum oder vom Einsteins Arbeit in meinem Kopf. Sie haben einige Überschneidungen von Interesse (z.B. Bohr war ein Schüler von Rutherford es), aber die Gemeinden arbeiten auf diese Art von experimentelle Probleme sind nicht ganz dasselbe wie die mehr theoretischen, dass Einstein Kreis selbst arbeitete Zoll² , wenn wir irgendwie magisch, Einsteins Frühwerk aus der Gleichung hier entfernt, ändert sich des Ausgangs viel? Es gäbe einige zufällige Auswahl, wahrscheinlich, aber ich denke irgendwie, dass Rutherford noch sein Ding sowieso tun würde, und von dem Großteil der anderen Arbeit, die die Bombe geführt, schließlich herauskommen würde, selbst wenn es einen etwas anderen Geschmack oder etwas anderes Timeline hatte.

Das ist meine zuletzt-Favorit Art der Darstellung des Kernspaltung-Prozess, wo Energie (E) ein Zauber ist Blitzschlag, die aus der Spaltung Atom. In Wirklichkeit die meiste Energie kommt in Form von zwei Spaltprodukte (f.p. hier) Abwehr von einander mit großer Gewalt. Quelle.

Brauchen Sie einmal wissen , dass E = MC ² um eine Atombombe zu machen? Vielleicht überraschend, nicht wahr! Aus einem Kernspaltungsreaktion gibt es andere, mehr körperlich intuitive Möglichkeiten der Energiefreisetzung zu berechnen (oder Messen). Wenn Sie den Prozess der Kernspaltung wird da einfach auf der elektrostatischen Abstoßung der beiden Spaltprodukte behandeln, erhalten Sie im Wesentlichen die gleiche Energieabgabe in Form von kinetischer Energie. Dies ist, wie die Physik der Kernspaltung im eigentlichen Physikunterricht oft gelehrt wird, denn es gibt Ihnen einen konkreteren Hinweis auf wie immer, dass Energie freigesetzt (während E = MC ² mit dem Massendefekt macht es scheinen, wie eine magische Blitz es entfernt trägt). Es gibt andere subtileren physikalischen Fragen bei der Herstellung einer Bombe, von denen einige haben Einsteins Einfluss darauf in eine oder andere Weise beteiligt (z. B. Bose-Einstein-Statistik). Aber ich denke, es ist nicht zu sagen, dass selbst wenn Sie sich irgendwie vorstellen, eine Welt, in denen hatte Einstein nie gegeben, dass die Physik einer Atombombe noch gut funktionieren würde, total verrückt – spezifische technische Arbeit Einsteins war überhaupt nicht das Problem im Mittelpunkt. Wir haben auch nicht die Frage auf, ob ohne Einstein gebracht, Relativität in irgendeiner Form würde sowieso entdeckt worden. Die Antwort lautet wahrscheinlich "Ja", da gab es Menschen, die auf ähnliche Probleme in den gleichen Gebieten der Physik und gestartete Menschen aufmerksam auf die Physik der Radioaktivität sie verpflichtet waren, auf die Masse-Energie-Beziehung sowieso zu stolpern. Dies ist nicht zu verunglimpfen oder unterschätzen Einsteins Einfluss auf Physik, natürlich. Was Einstein "Einstein" macht, ist, dass er eine einzelne Person, eine große Anzahl von theoretischen Coups auf einmal zog. Aber wenn er das getan hatte, gibt es keinen Grund zu glauben, dass andere Leute mit seiner theoretischen Erkenntnisse individuell, nicht gekommen wäre wenn etwas später.

Eine Nachkriegszeit Neuschöpfung der Genese der Einstein-Szilárd Buchstabe.

Was ist mit Einsteins direkteste Rolle, der berühmten Einstein-Szilárd Buchstabe von 1939 , die Präsident Roosevelt zum Einrichten des ersten Uran beeinflusst? Dies ist eine schwierige historische Frage, die einen völlig separaten Blog-Eintrag mit Bezug zur hätte (und möglicherweise zu einem bestimmten Zeitpunkt). Seine schreiben, Inhalt und Einfluss sind viel komplexer als das standard "schrieb er einen Brief, FDR erstellt am Manhattan-Projekt" Verständnis davon, das in einigen populären Darstellungen eingekocht wird. Mein Gefühl dabei, schließlich ist dies: Wenn der Einstein-Szilárd Buchstabe geschrieben hatte nicht, es ist nicht klar, dass nichts wäre schrecklich anders in das Ergebnis in Bezug auf die Herstellung der Bombe. So etwas wie der Uran-Ausschuss sowieso gestartet worden sein könnte (im Gegensatz zu dem populären Verständnis, der Brief war nicht das erste Mal Roosevelt, über die Möglichkeit einer Kernspaltung gesagt hatte), und auch wenn es noch nicht, es ist nicht klar, dass die Uran-Ausschuss eine Manhattan-Projekt am Ende mußte. Die Straße von einem Kernspaltung Programm, dessen primäre Ausgabe Berichtewar, und eine Kernspaltung-Programm, dessen primäre Ausgabe Atombomben war, war nicht direkt. Von Anfang 1941 konnte der Uran-Ausschuss Wissenschaftler-Administratoren zu überzeugen, die Atombomben waren einen Versuch wert zu bauen. Sie hatte festgestellt, dass Atombomben theoretisch machbar waren, waren sie nicht wahrscheinlich bald gebaut werden. Dinge dort geblieben, scheint es unwahrscheinlich, dass die Vereinigten Staaten eine Bombe von Juli/August 1945 einsatzbereit aufgebaut haben würde.

Der "Push" kam aus einer externen Quelle: das britische Programm. Ihre MAUD Committee (ein Äquivalent des Ausschusses für Uran) hatte festgestellt, dass eine nukleare Waffe wäre viel einfacher zu bauen als die Vereinigten Staaten abgeschlossen hatte, und schickte einen Abgesandten (Mark Oliphant) in die Vereinigten Staaten, um sicherzustellen, dass diese Schlussfolgerung verstanden wurde. Sie fingen Vannevar Bush Ohr Ende 1941, und er (zusammen mit Ernest Lawrence, Arthur Compton und andere) Kontrolle über die Uran-Arbeit aus den Händen des Ausschusses für Uran entrissen, beschleunigt die Arbeit und verwandelte es in der s-1-Ausschuss. Die Namensänderung ist wichtig – es ist eine der lebhafteren Demonstrationen der erhöhten Grad an Ernsthaftigkeit mit der die Arbeit aufgenommen wurde und die Geheimhaltung, die mit ihm. Ende 1942 waren die Räder für das gesamte Manhattan-Projekt in Bewegung gesetzt, und die Arbeit war eine echte Bombe-Making-Programm geworden.

Einstein war nicht mit späteren Arbeiten, die eigentlich zur Bombe geführt. War He fast , aber: Ende 1941 Bush als Beratung Einstein für Hilfe auf das Problem der Verbreitung, aber entschieden, nicht um es drängen – beide weil Einstein war nicht als politisch zuverlässig angesehen (er hatte eine fette FBI-Datei), und seine Annäherung an Physik war einfach nicht ganz rechts bei praktischen Problemen. ³ Bush beschlossen, dass Einstein aus der Schleife bleiben würde.

Ungewöhnliche, seltene Anti-Nazi-Propaganda Postkarte von 1934, zeigt Hitler wegtreiben Einstein aus Deutschland, mit dem Titel "Der Schmach des 20. Jahrhunderts." Es ist eines der eklatantesten visuellen Darstellungen von Einstein als "wissenschaftliche Heiliger." Quelle.

Lassen Sie uns zusammenfassen. Hat Einstein spielen eine Rolle bei der Schaffung der Atombombe? Natürlich – seine Physik ist nicht unerheblich, und seinem Brief an Roosevelt begann eine Phase der Arbeit. Aber diese beiden Dinge sind weniger ausgeprägt als das Zeit -Magazin-Cover-Verständnis sie macht zu werden. Sie nicht was das Manhattan-Projekt wurde im Mittelpunkt, und wenn Sie irgendwie magisch, Einstein aus der Gleichung entfernen konnte es nicht bei allen klar, dass die Atombombe um die Zeit gebaut worden wäre nicht, was es eigentlich gebaut wurde. Ich glaube nicht, du kannst wirklich Kredit oder Schuld, Einstein für die Atombombe auf direkte Weise. Einstein hat eine Rolle in Sachen, aber diese Rolle war nicht so wichtig, zentrale oder direkt wie eine Menge von Menschen vorstellen. Wenn Sie ihn auf magische Weise aus der Geschichte fallen könnte, wohl sehr wenig in Bezug auf Atombomben beeinflusst hätte.

Also warum behält das Einstein und die Bombe-Mythos bei? Warum lernt jeder über den Brief, wenn es nicht wirklich gefunkt wurde Einstein das Manhattan-Projekt? Es gibt zwei Antworten hier, denke ich. Gehört, dass Einstein schon vor dem Krieg einer der bekanntesten und beliebtesten anerkannter Physiker des 20. Jahrhunderts war und war gleichbedeutend mit revolutionären Wissenschaft und Genie. Mit ihm "Vorhersagen" der Atombombe mit Gleichungen im Jahre 1905 – 40 Jahre vor einer wurde ausgeschaltet – ist die Art von "Genie-Story", die Liebe, Menschen, selbst wenn es mehr verschleiert, als es erleuchtet. Es hat auch einen hohen Ironie-Quotienten, da Einstein gezwungen war, aus Deutschland zu fliehen, als die Nazis die Macht übernahmen.

Aber es eine andere, vielleicht gibt noch problematischer Aspekt. In vielen frühen Exemplaren des Berichts Smyth, die von der Regierung verteilt wurden, waren Kopien des Briefes Einstein vervielfältigten und lose eingesetzt. Die Vergrößerung des Einsteins Rolle wurde von der Regierung in der Zeit unmittelbar nach der Verwendung der Waffe gezielt gefördert. (Und es war sogar eine bequeme Mythos Einstein, wie es seine eigene Bedeutung und somit potenziellen Einfluss vergrößert.) Die Atombombe auf Einsteins Kopf hing ein Akt der Selbstrechtfertigung, Art. Einstein war der weltweit größte Genie in den Augen der Öffentlichkeit, und er war Pazifist bekannt, praktisch ein wissenschaftlicher Heiliger. Nach allem, wenn Einstein dachte Bau einer Bombe war notwendig, wer mit ihm zu streiten könnte?

NOTIZEN

1. Wie Robert Serber es ausdrückt: "irgendwie die populäre Vorstellung nahm halten vor langer Zeit, dass Einsteins Relativitätstheorie, insbesondere seiner berühmten Gleichung E = MC ², spielt eine wesentliche Rolle in der Theorie der Kernspaltung. Albert Einstein hatte eine Rolle bei der Alarmierung der Regierung der Vereinigten Staaten, die Möglichkeit des Baus einer Atombombe, aber seine Theorie der Relativität ist nicht erforderlich, bei der Erörterung der Kernspaltung. Die Theorie der Kernspaltung ist Physiker nennen eine nicht-relativistische Theorie, was bedeutet, dass relativistische Effekte zu klein sind, um die Dynamik des Prozesses Kernspaltung erheblich beeinflussen." Robert Serber, die Los Alamos Zündkapsel: die ersten Vorlesungen wie man eine Atombombe bauen (University of California Press, 1992), 7.
2. Für eine gute, nicht teleologisch, nicht-Bombe-centric Annäherung an den Kontext des 19. und 20. Jahrhunderts Physik, Helge Kragh Quantum Generationen: A History of Physics im zwanzigsten Jahrhundert (Princeton University Press, 2002), ist sehr gut.
3. Einstein war nicht völlig Head in the Clouds Physiker, natürlich. Er arbeitete beim Patentamt und wie Peter Galison über geschrieben hat, auch seine berühmten Gedankenexperimente waren oft motiviert durch Erfahrung mit praktischen Problemen der Zeitsynchronisation. Und er half, einen Kühlschrank mit Leo Szilard zu erfinden. Aber seine Arbeit zur Verbreitung Physik war zu abstrakt, zu sehr auf First-Prinzip-Analyse für den Einsatz in einer praktischen Ergebnisse.

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Alex Wellerstein ist ein Historiker der Wissenschaft, spezialisiert auf Atomwaffen Geschichte. Er ist derzeit in der Mitte für die Geschichte der Physik, des American Institute of Physics, und bewegt sich in diesem Herbst auf dem Stevens Institute of Technology. Er schreibt den Blog eingeschränkt Daten und ist der Schöpfer der NUKEMAP.