Universal Pictures

Cât de exactă este știința din Oppenheimer?32 min read

De Ionuț Preda 03.08.2023

Un blockbuster cu fizicieni care chiar ia știința în serios.

Nu sunt foarte mulți regizori care pot face un publicul larg să se entuziasmeze la un film de trei ore despre munca unor fizicieni de acum peste 80 de ani. Christopher Nolan este unul dintre ei, drept dovadă că interesul pentru Oppenheimer a fost suficient pentru ca titlul să fie văzut mai întâi ca un rival, și apoi ca film-companion unei pelicule despre cea mai populară jucărie din lume.

Unul dintre punctele principale din marketingul lui Oppenheimer, alături de o distribuție impresionantă și deja clasicele artificii cinematice ale lui Nolan, a fost că va prezenta cu acuratețe viața părintelui bombei atomice. Și, fiindcă este o poveste care are în centru fizica nucleară și, în general, cercetarea, asta însemna că regizorul își lua angajamentul să portretizeze realist știința din spatele Proiectului Manhattan.

Iar Nolan este unul dintre regizorii de la care astfel de așteptări sunt realiste – chiar și în producțiile sale SF, precum Interstellar sau Tenet, el a avut fizicieni pe post de consultanți, pentru a-și baza conceptele fictive în cercetarea din lumea reală, oricât de mult ajungeau să fie exagerate de dragul scenariului.

CITEȘTE ȘI: Știință versus Hollywood: Tenet, între fizica teoretică și plothole-uri cât casa

În cazul lui Oppenheimer, subiectul e istoric, deci regizorul a beneficiat de un material-sursă stufos. De la arhivele de mult declasificate ale Proiectului Manhattan la biografia câștigătoare de Pulitzer a vieții lui Oppenheimer, American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer, de Kai Bird și Martin J. Sherwin. Pe cea din urmă o urmează atât de aproape încât ambii sunt creditați drept co-scenariști.Sherwin este creditat postum; el a decedat în octombrie 2021

Și în privința modului în care este tratată știința, nu i se pot imputa multe. La o privire mai atentă, nu găsești neapărat aspecte pe care Oppenheimer le greșește sau înflorește științific, ci mai degrabă unele care nu au fost explicate complet, probabil din dorința de a nu complica și mai mult un film de trei ore care prezintă relativ realist unul dintre cele mai mari eforturi de cercetare din istoria omenirii.

CITEȘTE ȘI RECENZIA: Oppenheimer: Domnul „problemă”

De la stânga la dreapta: Hans Bethe (Gustaf Skarsgard), Vannevar Bush (Matthew Modine) și Enrico Fermi (Danny Defarrari) în film. Universal Pictures

Chiar se temeau fizicienii de la Los Alamos că ar putea aprinde o bombă nucleară atmosfera?

Unul dintre principalele puncte de tensiune dinaintea testului nuclear din Oppenheimer este ideea că acesta ar putea declanșa o reacție în lanț care să aprindă întreaga atmosferă. În film, posibilitatea este ridicată de Edward Teller într-o întâlnire a cercetătorilor de la Los Alamos. Ea este luată în serios de către Oppenheimer, care i-a cerul tocmai lui Albert Einstein o opinie despre calculele lui Teller; acesta i-a sugerat să i le dea lui Hans Bethe pentru a le reface.

Calculele lui Bethe arată că posibilitatea unei astfel de reacții în lanț este infimă, dar nu zero, iar tensiunea legată de un posibil eveniment devastator a continuat până la efectuarea testului în sine. În orele premergătoare acestuia, Enrico Fermi este arătat chiar organizând pariuri despre posibilitatea Gadgetului de a aprinde atmosfera.

În realitate, fizicienii erau mult mai relaxați în privința unei astfel de posibilități, chiar dacă a fost inițial un scenariu luat în serios. Hans Bethe a explicat, într-un interviu pentru Scientific American din 1991,„Bethe, Teller, Trinity and the End of Earth”, scientificamerican.com că ideea a originat tot de la Teller, dar înainte de Los Alamos, într-o întrunire a mai multor fizicieni, desfășurată la Berkeley.

Discuția a derivat din dezbaterile despre posibilitatea creării unei bombe cu hidrogen – care, așa cum explică și Teller în film, ar fi o bombă pe bază de fisiune care ar putea provoca o reacție de fuziune într-o masă adițională de deuteriu. Fizicianul a ridicat colegilor problema despre ce s-ar întâmpla dacă o bombă pe bază de fisiune ar fi detonată în atmosferă, propunând scenariul că putea cauza o reacție autosusținută a atomilor de azot – substanță care alcătuiește 78% din atmosfera Pământului –, ducând la crearea unor atomi noi de oxigen și carbon, ceea ce ar elibera o cantitate extraordinară de energie.

Posibilitatea a fost luată în serios de Oppenheimer, care a discutat-o inclusiv cu Arthur Compton – șeful Laboratorului Metalurgic din Chicago, care studia plutoniul folosit în experimentele nucleare, și superiorul științific direct al lui Oppenheimer în cadrul Proiectului Manhattan. Compton, care nu apare în film, a luat în serios nu doar posibilitatea unei reacții a azotului, dar a ridicat și problema creării unor condiții pentru fuziunea izotopilor de hidrogen din apă, și l-a sfătuit pe Oppenheimer să examineze atent problema.

Calculele lui Bethe au arătat că o reacție între atomii de azot propusă de Teller era extrem de improbabilă, și practic, imposibil de obținut chiar și cu o bombă atomică. Ulterior, un alt cercetător de la Los Alamos, Emil Konopinski, a combătut și posibilitatea aprinderii hidrogenului din apă, redactând în acest sens o lucrare împreună cu Teller și Clyde Martin în 1946,„Ignition of the atmosphere with nuclear bombs”, fas.org (PDF) care a fost declasificată în anii 1970.

E adevărat că probabilitate nu a fost niciodată considerată zero, însă mai mult în ideea că aproape nimic nu are probabilitate zero. La momentul testului, practic toți cercetătorii implicați în proiectul Manhattan nu au considerat că ar exista un risc real ca bomba să provoace sfârșitul lumii.

Discuțiile au fost dezvăluite public ulterior Compton, într-un interviu cu scriitoarea Pearl Buck din 1959. „The bomb – the end of the world?” stanford.edu El ar fi aprobat derularea testului Trinity după ce a calculat că posibilitatea ca acesta să declanșeze o reacție în lanț în întreaga atmosferă ar fi fost de „ceva mai puțin” de unu la trei milioane. Ulterior, Bethe a acuzat că Pearl Buck ar fi interpretat greșit spusele lui Compton, și că în fapt nu a existat „nicio posibilitate reală” ca un test atomic să provoace o asemenea catastrofă.

Partea în care Enrico Fermi organizează pariuri privind potențiala bombei de la Los Alamos de a aprinde atmosfera terestră este, însă, 100% reală. Numai că ea a fost menită, mai degrabă, ca o glumă care să destindă atmosfera în așteptarea testului.

oppenheimer

Norris Bradbury alături de bomba Gadget pe turnul de testare de la Los Alamos. Wikimedia Commons

Bomba din film nu a fost cea folosită la Hiroshima

Pelicula se axează aproape permanent pe bomba care a fost și testată la Los Alamos, cea care avut supranumele „The Gadget”. Cadre periodice care arată progresul asamblării acesteia, cu combustibilul fisionabil sub formă de sferă în mijloc, înconjurat de una și mai mare alcătuită din mai multe piese de explozibil. Însă ce nu se menționează în film este că acesta nu a fost tipul de bombă folosit în atacul de la Hiroshima, ci doar în cel de la Nagasaki.

Explicația începe de la materialele nucleare pe care cercetătorii din proiectul Manhattan le-au avut la dispoziție – izotopii uraniu-235 și plutoniu-239.„The Manhattan Project”, osti.gov Uraniul este un element natural, care trebuie obținut prin minerit, însă izotopii de uraniu-235, singurii care pot fi folosiți într-o reacție de fisiune, reprezintă doar în jur de 0,7% din minereurile extrase. În schimb, peste 99% din uraniul natural este reprezentat de uraniu-238, o variantă cu radioactivitate mult mai scăzută, care nu poate susține o reacție de fisiune.

Plutoniul, în schimb, la acea vreme, era un element 100% sintetic,Între timp, variante naturale ale plutoniului au fost descoperite în cantități mici în minereuri de uraniu-238 plutoniul-239 fiind creat în reactoare nucleare din uraniu-238. Momentul descoperirii elementului a avutloc la Universitatea Berkeley, între decembrie 1940 și februarie 194, și este arătat și în film.

În peliculă, pe parcursul Proiectului Manhattan, Oppenheimer pune bile în două recipiente pentru a estima cantitatea de material fisionabil pe care Statele Unite o avea la dispoziție. Recipientul semnificativ mai mare era cel de uraniu-235, însă nu asta nu conta neapărat, pentru că plutoniul-239 este de câteva ori mai fisionabil decât acesta, adică era nevoie de o cantitate mai mică pentru a atinge punctul critic în care reacție de fisiune se poate autosusține. În același, era și mai ușor de obținut, având în vedere cantitățile mari de uraniu-238 disponibile, în timp ce uraniul-235 nou trebuia extras și adus din alte părți ale lumii, precum Congo. „Uranium mines”, osti.gov

Două bombe de tip pușcă parțial asamblate, precum cea lansată la Hiroshima. Wikimedia Commons

Inițial, cercetătorii de la Los Alamos au considerat posibilitatea unei bombe cu plutoniu-239 de tip „pușcă”. „Science Behind the Atom Bomb”, nuclearmuseum.org Numele vine de la metoda de detonare: într-o țeavă interioară, un „glonț” cu material fisionabil este accelerat cu explozibil, ca un proiectil de artilerie, într-un alt cilindru cu material fisionabil, la viteze suficiente pentru a crea reacția nucleară. Însă, în 1944, cercetătorii și-au dat seama că există un risc crescut ca plutoniul-239 să predetoneze într-un astfel de dispozitiv, din cauza faptului că acesta se poate transforma, atunci când este iradiat pentru o anumită perioadă, într-un alt izotop, plutoniu-240. Riscul de fisiune spontană înainte de a începe reacția în lanț la acesta din urmă este mai ridicat, deci bomba n-ar mai fi explodat.„Elimination of Thin Man”, atomicarchive.com

Așa că întreg laboratorul de Los Alamos a trecut la dezvoltarea unui alt tip de dispozitiv, care să creeze masa critică în plutoniu-239 înainte de transformarea acestuia, prin implozie. Principiul din spatele acestuia era înconjurarea materialului fisionabil – depozitat în sfera de aluminiu din centrul dispozitivului – cu un înveliș simetric de explozibil care, detonat simultan, ar crea o implozie care să provoace reacția de fisiune în lanț. De altfel, filmul chiar arată momentele în care explozibilul este testat de mai multe ori, pentru a obține un design care să aplice o presiune egală din toate direcțiile asupra sferei cu material fisionabil.

Totuși, pentru situația în care bomba cu implozie ar fi eșuat, o altă divizie a Proiectului Manhattan, condusă direct de Marina Statelor Unite, a continuat să lucreze la o variantă a bombei de tip pușcă, „Little Boy: The First Atomic Bomb”, archives.gov dar folosind uraniu-235. Pentru că acesta era mai greu de obținut, dar și pentru că design-ul era considerat mult mai simplu decât cel pe bază de implozie, bomba de tip pușcă nu a fost testată integral înainte de a fi folosită la Hiroshima. În schimb, o variantă foarte similară Gadget-ului a fost folosită, trei zile mai târziu, la Nagasaki.

oppenheimer

Cadru din film cu Edward Teller (Benny Safdie) și Oppenheimer la Los Alamos. Universal Pictures

Da, unii dintre fizicieni chiar s-au uitat direct la testul nuclear

Una dintre detaliile interesante din timpul testului nuclear este cea legată de modul în care Richard Feynman și Edward Teller au decis să observe explozia. Ambii au ales să se uite direct la momentul detonării, luându-și însă măsuri de precauție.

Feynman a refuzat ochelarii de sudură purtați de majoritatea participanților la test și a ales să-l privească direct dintr-o mașină. Ideea nu era chiar nebunească, și se baza pe faptul că, în ciuda faptului că știa că lumina emanată va fi extrem de puternică, geamul acesteia va bloca radiațiile ultraviolete care pot afecta retina. Fizicianul a povestit, în lucrarea autobiografică Vă țineți de glume, Domnule Feynman!, cum a trăit momentul exploziei:

Momentul a venit, şi acea uriaşă izbucnire de lumină era atât de strălucitoare, încât m-am aplecat repede şi am văzut o pată purpurie pe podeaua camionului. «Asta e doar o imagine remanentă», mi-am zis. Aşa că mi-am ridicat privirile şi am văzut lumina albă a exploziei schimbându-se în galben, apoi în portocaliu. Se formau nori, care apoi dispăreau – din comprimarea şi expandarea undei de şoc.

A apărut o uriaşă sferă portocalie, al cărei centru era extrem de strălucitor. Sfera a început să se ridice şi să se umfle, căpătând nuanţe de negru la margini, o sferă de fum, cu străfulgerări de lumină şi foc, produse; de căldura care se degaja. Spectacolul a durat cam un minut. Am văzut întreaga tranziţie de la strălucitor la întunecat. Am fost probabil singurul care a privit cu adevărat primul test Trinity. Toţi ceilalţi purtau ochelari fumurii, iar celor aflaţi la şase mile li se spusese să se culce la pământ.

Apoi, după un minut şi jumătate, s-a auzit un BANG asurzitor, urmat de un tumult, ca de tunete, iar asta m-a convins că explozia s-a petrecut cu adevărat. Nimeni nu scosese o vorbă, priviserăm cu toţii în linişte. Dar bubuitul a avut un efect eliberator. Intensitatea sunetului de la asemenea distanţă m-a convins că experimentul reuşise.

Richard Feynman

Teller s-a uitat și el direct la explozie, folosind însă ochelari de sudură și acoperindu-și pielea cu loțiuni de protecție solară.„Edward Teller, RIP: The Controversial Life of the Father of the H-Bomb”, jstor.org El a relatat că momentul exploziei ar fi fost ca și cum „ai fi deschis perdeaua dintr-o cameră foarte întunecată, lăsând lumina zilei să intre înăuntru”.

Oppenheimer

Einstein și Oppenheimer. Gamma Keystone via Getty Images

Filmul este ceva mai dramatizat (dar păstrează esența)

Dacă din punct de vedere științific Oppenheimer este destul de precis, ceva mai multe libertăți au fost luate cu acuratețea evenimentelor din viața fizicianului, dar și privind contextul în care a fost dezvoltată bomba atomică.

Primul moment șocant, chiar de la începutul filmului, îl arată pe savant, în tinerețe, otrăvind cu cianură de potasiu un măr al lectorului Patrick Blackett. În realitate, Oppenheimer chiar a recunoscut că ar fi recurs la acest gest, din cauza unor probleme emoționale combinate cu antipatia dintre cei doi. Însă se speculează că povestea este exagerată, și că acesta nu a folosit o otravă, ci materiale de laborator în doze neletale. În orice caz, nu, fizicianul nu a fost aproape să-l otrăvească pe Niels Bohr precum în film – mărul „a fost uitat și ulterior aruncat de Blackett.Yes, Robert Oppenheimer Really Did Poison His Professor’s Apple”, vanityfair.com

Totuși, o inexactitate cu ramificații mai adânci pentru scenariul filmului este contextul în care a fost decisă folosirea bombei asupra Japoniei. Istoricul nuclear Alex Wellerstein explică, într-un interviu pentru Vox,„The dark — and often misunderstood — nuclear history behind Oppenheimer, explained by an expert”, vox.com că ideea conform căreia utilizarea bombei atomice a fost decisă ca o alternativă la o invazie convențională a Japoniei, practic un „rău mai mic”, a apărut mai degrabă ca o justificare post-factum pentru cele două atacuri. În schimb, istoricii consideră că nu a exact un moment clar în care s-au pus în balanță cele două scenarii, ci, precum multe arme convenționale dezvoltate pe parcursul războiului, odată ce dispozitivele au fost terminate, ele au fost trimise pentru utilizare la discreția forțelor armate armate.

Desigur, asta nu înseamnă că nu au existat dezbateri în rândul cercetătorilor implicați în proiect despre dilema morală a folosirii bombei. Esența scenei din film în care Leo Szilard încearcă să-l convingă pe Oppenheimer să semneze o petiție pentru a nu folosi arme nucleare asupra Japoniei, și să o promoveze factorilor politici, este reală – cu diferența că petiția, care obținuse aproape 90 de semnături, i-a fost prezentată lui Oppenheimer prin Edward Teller. Reacția lui Oppenheimer, care i-a spus lui Teller că cercetătorii ar trebui să rămână în afara unei astfel de dezbateri, este la fel de reală, și acesta a contribuit la oprirea acesteia înainte de a fi trimisă președintelui Truman.„Unexpected Opposition”, atomicarchive.com

Iar această atitudine avea să fie regretată, la fel ca în film, de Oppenheimer. Scena întâlnirii dintre acesta și Harry Truman este dramatizată excesiv, pentru a oferi o juxtapunere între două personaje cât se poate de opuse – fizicianul genial, chinuit de consecințele brutale ale cercetării sale, versus politicianul grotesc, care mai vede lumea doar în termeni de influență politică și geopolitică. Însă diversele mărturii „The atomic bombings left Oppenheimer shattered: ‘I have blood on my hands’”, washingtonpost.com despre întâlnirea dintre cei doi arată că, măcar la nivelul expunerii de idei, realitatea nu a fost atât de diferită – cu un Oppenheimer care și-a expus problemele reale de conștiință în fața unui Truman insensibil și cu răbdare zero pentru chestiuni atât de „frivole”.

Poate cea mai mare libertate artistică pe care Nolan a luat-o a fost cea a relației dintre Einstein și Oppenheimer. Nu că cei doi nu ar fi avut o prietenie bazată pe respect mutual în realitate, dar aceasta a fost închegată mai mult către sfârșitul carierei lor „Einstein and Oppenheimer’s Real Relationship Was Cordial and Complicated”, vanityfair.com – timp de multă vreme, cei doi s-au situați de părți opuse ale teoriilor fizice, Einstein fiind sceptic față de domeniul fizicii cuantice, în care Oppenheimer era expert. În plus, nu există multe detalii despre interacțiuni între cei doi pe parcursul Proiectului Manhattan, în afara faptului că Einstein a semnat petiția lui Leo Szilard.

Universal Pictures

În film, relația dintre cei doi este unul dintre laitmotivele principale, Einstein fiind o prezență constantă în evoluția lui Oppenheimer și o sursă de contraargumente calculate pentru natura impulsivă a acestuia. Probabil datorită notorietății, Einstein ia câteodată locul unor alți fizicieni din povestea reală de la Los Alamos – de exemplu, atunci când Oppenheimer a cerut sfaturi privind posibilitatea aprinderii atmosferice, el s-a dus la Arthur Compton.

Iar conversația dintre cei doi de la sfârșitul filmului este complet fictivă– o alegere care ar fi ciudată într-un film astfel extrem de precis, științific și istoric, dacă nu s-ar potrivi ca o mănușă mesajului despre cum un efort științific imens a ajuns să schimbe lumea, dar nu neapărat în bine.

„Ați crezut cu toții că am pierdut abilitatea de a înțelege ce am început” ,îi spune Einstein amicului său, referindu-se la modul în care teoria sa a relativității a creat schimbări fundamentale în fizică, inclusiv în cea nucleară. „Acum e rândul tău să înfrunți consecințele propriei realizări.”



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

ȘTIINȚĂ|FYI

O așezare preistorică a fost datată, în premieră, prin intermediul razelor cosmice

De
Evenimentele spațiale de acum mii de ani deschid poarta pentru datarea exactă a așezărilor preistorice din Balcani.
ȘTIINȚĂ|FYI

Google prezintă AlphaFold 3, noua iterație a modelului AI care a prezis structurile a sute de milioane de proteine

De
AI-ul Google care prezice structurile proteinelor poate fi acum folosit pentru a modela molecule de ARN, ADN și multe tipuri de interacțiuni biomoleculare
ȘTIINȚĂ|RO-CERCETARE

Cercetarea românească în aprilie: ce te-ar convinge să mănânci insecte?

De
În aprilie, cercetătorii români au dezvăluit cum AI-ul poate contribui la starea de bine a albinelor, cum pot fi folosiți microbii pentru a reduce deșeurile miniere toxice și cum arată un vulcan noroios pe dinăuntru.
ȘTIINȚĂ|FYI

Echipa AICitizens din Focșani a câștigat campionatul mondial de robotică FIRST Tech Challenge 2024 din Houston

De
Este a doua oară când o echipă românească câștigă prestigiosul concurs de robotică dedicat elevilor.