Matematyk z Polski, który współtworzył najbardziej niszczycielską broń świata. Kim był Stanisław Ulam

Spis treści:

1. Lwowska szkoła matematyczna
2. Wyjazd do USA
3. Projekt Manhattan
4. Prace nad bombą wodorową
5. Statek międzygwiezdny Orion

Stanisław Ulam urodził się 13 kwietnia 1909 roku we Lwowie w zasymilowanej rodzinie żydowskiej. Ulamowie byli zamożnymi ludźmi, co pozwoliło małemu Stasiowi rozwijać liczne zainteresowania. Ponoć od najmłodszych lat miał znakomitą pamięć. Już w wieku kilku lat potrafił odtworzyć z pamięci artykuły prasowe czytane mu przez matkę. Mając 15 lat zainteresował się zaawansowaną matematyką. Impulsem do tego były odkrycia Władysława Sierpińskiego o rachunku różniczkowym, teorii grup i teorii liczb.

Lwowska szkoła matematyczna

Po ukończeniu szkoły średniej podjął studia na Wydziale Ogólnym Politechniki Lwowskie,j trafiając tym samym do słynnej lwowskiej szkoły matematycznej, której główną postacią był Stefan Banach – jeden z najwybitniejszych matematyków XX wieku. Ulam szybko odnalazł się wśród genialnych matematyków. Jeszcze jako student brał udział w legendarnych debatach organizowanych przez Banacha w Kawiarni Szkockiej. Do dyskusji zapraszano tylko wybitnych i posiadających dorobek naukowy uczonych. Fakt, że Ulam mógł uczestniczyć w tych dyskusjach już jako student, mówi wiele o jego talencie i uznaniu, jakim się cieszył.

Stanisław Ulam obronił doktorat w 1933 roku. Jego promotorem był Kazimierz Kuratowski, który napisał o Ulamie, że jest jego wielkim odkryciem matematycznym. W tej sposób nawiązywał do słów Hugona Steinhausa na temat Banacha.

Lata 30. ubiegłego wieku to okres wzrastającego antysemityzmu. Możliwości kariery akademickiej dla osób pochodzenia żydowskiego były niewielkie. To sprawiło, że Stanisław Ulam zdecydował się wyjechać. Najpierw przez dwa lata podróżował po ośrodkach akademickich w Europie, gdzie jego dorobek był znany i ceniony. Następnie, skuszony zaproszeniem Johna von Neumanna do Princeton, wyjechał do USA. Ten węgierski fizyk kwantowy i pionier informatyki szybko stanie się jednym z najbliższych przyjaciół Ulama i głównym współpracownikiem.

Wyjazd do USA

W 1936 roku polski matematyk podpisał trzyletni kontrakt w Society of Fellows na Uniwersytecie Harvarda. Stowarzyszenie tworzyła grupa wybranych przez uniwersytet uczonych o największym potencjale naukowym. Kontrakt umożliwiał prowadzenie badań w dowolnej dziedzinie bez formalnych wymogów, w otoczeniu innych wybitnych umysłów, kładąc nacisk na niezależną pracę i rozwój intelektualny.

Stanisław regularnie wracał do Polski. Ostatnie wakacje spędził w kraju latem 1939 roku. 23 lipca wsiadł wraz z młodszym bratem Adamem na pokład transatlantyckiego liniowca „Batory”. Był to ostatni przedwojenny rejs tego statku do Nowego Jorku.

W ten sposób Stanisław uratował siebie i młodszego brata. Większość pozostałej w Polsce rodziny matematyka zginęła. Tak napisał w swoich wspomnieniach o chwili, gdy dowiedział się o zbombardowaniu Warszawy: „W tym momencie poczułem, jakby na moje przeszłe życie zapadła zasłona, odcinając je od przyszłości”.

Projekt Manhattan

W 1943 roku otrzymał – z polecenia von Neumanna – zaproszenie od Hansa Bethego do współpracy przy tajnym projekcie wojskowym o kryptonimie „Projekt Manhattan”. Po załatwieniu formalności, Ulam, wraz ze swoją ciężarną żoną Françoise, udał się do tajnego ośrodka w Los Alamos w stanie Nowy Meksyk. Został przypisany do zespołu Edwarda Tellera i zajął się teoretycznymi pracami nad superbombą – bombą wodorową.

W tym samym czasie Ulam badał hydrodynamikę implozji – zagadnienie wymagające precyzyjnego zrozumienia wzajemnych oddziaływań fal uderzeniowych w miarę upływu czasu. Temat ten okaże się kluczowy zarówno przy projekcie bomby wodorowej, jak i późniejszych pracach nad hipotetycznym statkiem międzygwiezdnym.

Lata czterdzieste XX wieku to również czas, w którym komputeryzacja dopiero stawiała pierwsze kroki. Właśnie wtedy polski uczony zaproponował podejście o przełomowym znaczeniu: zamiast opierać się wyłącznie na teoriach prowadzących do rozwiązań analitycznych, wskazał na możliwość wykorzystania masowych obliczeń numerycznych. Był to pomysł niezwykle nowatorski, otwierający drogę do prowadzenia złożonych symulacji komputerowych. Dzięki maszynom liczącym zamówionym w IBM analiza numeryczna implozji zaczęła przynosić pierwsze rezultaty, choć precyzja tych obliczeń pozostawiała jeszcze sporo do życzenia. Jak później wspominał sam Ulam: „To była jedna z pierwszych przyczyn, dla których zaczęto rozwijać elektroniczne maszyny liczące”.

Prace nad bombą wodorową

Ulam nie brał udziału w głośnym teście bomby atomowej nazwanym Trinity. Wolał zostać w tym czasie w Los Alamos. Ale wydarzenia z Hiroszimy i Nagasaki wstrząsnęły nim. Przyznał później, że pierwszym uczuciem, jakiego doznał podczas oglądania zdjęć po wybuchu w Hiroszimie, było zdziwienie: „Nagle w moim mózgu dokonał się niezwykły skrót myślowy: cyfry, wypisane białą kredą na czarnej tablicy, i natychmiast potem miasto zmiecione z powierzchni Ziemi”.

Polski matematyk był jednym z naukowców, którzy pozostali w Los Alamos na wiele kolejnych lat. W 1950 roku, wspólnie z Corneliusem Everettem, rozpoczął wstępne obliczenia, które ujawniły fundamentalne błędy w modelu superbomby Edwarda Tellera. Tutaj na arenę wkracza „ostatni człowiek, który wiedział wszystko” – legendarny Enrico Fermi. Ustalenia Ulama i Fermiego zostały potwierdzone przez Johna von Neumanna przy użyciu komputerowych obliczeń. Rozwiązaniem problemów okazał się tzw. układ Tellera-Ulama. Wiele jednak wskazuje, że głównym autorem rozwiązania był Stanisław Ulam, a Edward Teller nadał jej następnie użyteczną postać.

Efektem była konstrukcja skomplikowanej i potężniejszej broni – bomby wodorowej, której niszczycielski potencjał znacznie przewyższał wcześniejsze bomby atomowe. W trakcie testu przeprowadzonego 1 listopada 1952 roku na atolu Enewetak, w środkowej części Oceanu Spokojnego, okazało się, że eksplozja osiągnęła oszałamiającą moc 10,4 megaton. Eksplozje bomb atomowych w Hiroszimie i Nagasaki miały moc odpowiednio 16 kiloton i 22 kiloton. To spowodowało, że Ulam jednoznacznie opowiedział się za zaniechaniem dalszych prób termonuklearnych w atmosferze ziemskiej.

Statek międzygwiezdny Orion

Za prezydentury Johna F. Kennedy’ego Ulam został powołany do wielu istotnych komisji naukowych, w tym tych związanych z planowaniem pierwszej załogowej misji na Księżyc. To również okres wytężonej pracy w projekcie Orion. Była to koncepcja międzyplanetarnego statku kosmicznego napędzanego serią kontrolowanych eksplozji jądrowych. To właśnie Stanisław Ulam zaproponował tzw. nuclear pulse propulsion – napęd impulsowego, w którym każda mała detonacja nuklearna „popychałaby” statek do przodu, umożliwiając osiąganie prędkości nieosiągalnych dla klasycznych rakiet. Ulam wniósł więc do projektu zarówno koncepcję fizyczną, jak i matematyczne podstawy analiz dynamiki takiego napędu. Choć Orion nigdy nie został zrealizowany ze względów politycznych i traktatowych, jego wizja stała się jednym z najbardziej fascynujących epizodów w historii marzeń o dalekich podróżach kosmicznych.

Stanisław Ulam do końca życia pielęgnował swoją narodowość oraz stał się wielkim orędownikiem i popularyzatorem koncepcji Lwowskiej Szkoły Matematycznej. Jak wielu innych naukowców Projektu Manhattan, z Oppenheimerem na czele, opowiadał się za powstrzymaniem prób atomowych.

Gdy w 1983 roku Stanisław Ulam usłyszał pytanie o to, jak potoczyłyby się losy świata, gdyby w Los Alamos odkryto, że skonstruowanie bomby atomowej jest niewykonalne, odpowiedział, że Ziemia byłaby dziś o wiele bezpieczniejsza, a ludzie nie żyliby pod nieustanną presją groźby samobójczej wojny i całkowitego unicestwienia. W swojej autobiografii powrócił do tej rozmowy, zauważając, że „ludzkość, jak się zdaje, nie dorosła jeszcze emocjonalnie ani intelektualnie do radzenia sobie z gwałtownym przyrostem wiedzy – niezależnie od tego, czy dotyczy on ujarzmiania źródeł energii, czy też poznawania bezdusznych, elementarnych mechanizmów życia”.

Stanisław Ulam zmarł 13 maja 1984 roku. Jego grób znajduje się na Cmentarzu Montparnasse w Paryżu.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.