Sau khám phá năm 1938 về phản ứng phân rã hạt nhân, Đức quốc xã đã ngay lập tức áp dụng nó cho dự án chế tạo bom nguyên tử. Dự án này đặc biệt đáng lo ngại vì nó được trao vào tay một người mà tài năng được coi là “khổng lồ” trong khoa học, chỉ sau Einstein mà thôi: Werner Heisenberg!
- Bí ẩn chương trình chế tạo bom nguyên tử của Hitler (P1): Công thức E=mc2
- Bí ẩn chương trình chế tạo bom nguyên tử của Hitler (P2): Thế giới bên trong nguyên tử
4* KHI NGƯỜI “KHỔNG LỒ” NHẬP CUỘC
Khám phá của Hahn-Meitner năm 1938 về phản ứng phân rã hạt nhân đã đem lại niềm hy vọng tràn trề cho các lãnh tụ Đức quốc xã về một thứ vũ khí có thể giúp họ thống trị thế giới. Nhật ký của Joseph Goebbels, cánh tay phải của Hitler về tuyên truyền và chính trị, biểu lộ rõ niềm hy vọng đó: “ Tôi nhận được một báo cáo về những thành tựu mới nhất của khoa học Đức. Nghiên cứu trong lĩnh vực bắn phá nguyên tử đã đi tới kết luận rằng chỉ cần một cố gắng tối thiểu cũng có thể tạo ra một cuộc huỷ diệt khổng lồ … Vấn đề mấu chốt là chúng ta sẽ đứng đầu thế giới… ”. Những dòng này được viết vào tháng 02-1942, sau khi Goebbles cùng nhiều sĩ quan quốc xã khác được nghe một nhà khoa học thuyết giảng rằng lúc này khả năng chế tạo một quả bom có sức huỷ diệt khổng lồ đã trở nên hết sức dễ dàng!
Thưa độc giả, nhà khoa học đó chính là Werner Heisenberg – cha đẻ của Cơ Học Ma Trận và Nguyên Lý Bất Định nổi tiếng!
Ai cũng biết Heisenberg là một nhà khoa học “khổng lồ” chỉ đứng sau Einstein, nhưng ít người biết Heisenberg cũng chính là tác giả kiêm tổng chỉ huy dự án nghiên cứu chế tạo bom nguyên tử của quân đội Đức quốc xã !
Với “thành tích” đó, sau Thế Chiến II Heisenberg đã bị phe đồng minh giam giữ tại Anh một thời gian. Khi bị chất vấn, ông khai rằng ông đã cố tình lái chương trình nghiên cứu đi chệch hướng để vũ khí nguyên tử không rơi vào tay Đức quốc xã. Nhưng gần đây, khoảng nửa thế kỷ kể từ khi ông bị bắt, những cuốn băng ghi trộm để theo dõi Heisenberg ở nơi ông bị giam giữ đã được công khai. Qua đó người ta thấy rõ ông đã cố gắng che giấu sự thật.
Vậy sự thật như thế nào?
Tháng 9 năm 1939, khi Văn Phòng Vũ Khí của quân đội quốc xã chính thức hoạt động thì Heisenberg đã sẵn sàng nhập cuộc, tự nguyện làm bất cứ việc gì nhà nước Đức cần đến. Ông hăng hái đến nỗi ngay tháng 12-1939 đã đệ trình lên nhà nước Đức một kế hoạch đầy đủ và rõ ràng về việc làm thế nào để chế tạo một quả bom nguyên tử. Lập tức kế hoạch của ông được chấp thuận. Tháng 02-1940, hai trung tâm nghiên cứu phản ứng nguyên tử của Đức ra đời, một tại Đại học Leipzig, một tại Berlin. Heisenberg lãnh đạo cả hai. Để che mắt thiên hạ, trung tâm Berlin được đặt tên là “The Virus House” (Cơ quan nghiên cứu virus), còn trung tâm Leipzig thì giống như một phòng thí nghiệm của trường đại học.
Mục tiêu đầu tiên của Heisenberg là tạo ra một phản ứng dây chuyền .
Khi một hạt nhân bị tan vỡ, neutron trong hạt nhân này sẽ được giải phóng và trở thành neutron tự do; neutron tự do lại phá vỡ các hạt nhân bên cạnh, …; cứ như thế quá trình diễn ra liên tục, nối tiếp nhau theo dây chuyền. Khi hạt nhân tan vỡ, một năng lượng được giải phóng, cái mà công thức E = mc2 đã tiên đoán. Trong phản ứng dây chuyền có hàng tỷ tỷ hạt nhân bị tan vỡ, do đó toả ra một năng lượng khổng lồ!
Như ta đã biết, chìa khoá của vấn đề là neutron chậm. Nhưng khi áp dụng phương pháp của Fermi, dùng nước thường để làm chậm neutron, Heisenberg thấy chỉ có một vài phản ứng xẩy ra ở lõi của mẫu uranium. Tại đó chỉ có vài nguyên tử bị tan vỡ và neutron tự do bay ra vẫn còn quá nhanh, không đủ chậm để tạo ra phản ứng dây chuyền. Phải tìm cách làm chậm neutron một cách hiệu quả hơn, Heisenberg suy nghĩ, và ông đã biết cách: Sử dụng nước nặng !
Cuộc sống có những ngẫu nhiên kỳ lạ: Khi Fermi mầy mò tìm cách làm chậm neutron bằng nước thường thì nhà hoá học Mỹ Harold Urey phát hiện ra rằng nước ở các đại dương, sông hồ, hoá ra không chỉ bao gồm phân tử H2O, mà còn bao gồm những biến thể – những phân tử nặng hơn: Thay vì chứa hydrogen ở lõi, biến thể này lại chứa deuterium, một đồng vị của hydrogen nhưng nặng gấp đôi, vì thế loại nước bao gồm những biến thể này được gọi là nước nặng. Nước nặng chiếm tỷ lệ 1/10.000 trong nước thông thường. Một bể bơi rộng chỉ có thể gạn lọc ra một cốc nước nặng, nhưng đó là một cốc nước vô cùng quý giá đối với Heisenberg, vì nước nặng làm chậm neutron hiệu quả hơn gấp bội so với nước thường ! Khi neutron đi qua nước nặng, thay vì gặp hydrogen, chúng lại gặp deuterium nặng hơn, va đập mạnh hơn để sau hàng chục lần va đập như thế chúng sẽ đi ra khỏi nước nặng với tốc độ chậm hơn rất nhiều so với lúc đi vào.
Tháng 02-1941, dưới sự lãnh đạo của Heisenberg, thí nghiệm tạo phản ứng dây chuyền đầu tiên diễn ra dưới một tầng hầm của Đại học Leipzig, với sự chứng kiến của nhiều quan chức đầu não của nhà nước quốc xã, mặt ngẩng cao, ngực lấp lánh những chiếc phù hiệu “swastika” (chữ thập ngoặc).
Heisenberg ra lệnh bắt đầu, một trợ lý đưa máy dò vào bên trong lò phản ứng, những neutron đầu tiên bắt đầu xâm nhập vào bên trong uranium, các chuyên gia dán mắt theo dõi diễn biến để ghi chép kết quả. Nhưng ………
Chẳng có gì xẩy ra cả. Thí nghiệm thất bại !
Heisenberg không hề bối rối. Ông quả quyết chỉ vì thiếu uranium, và đơn giản là ông hối thúc công ty Berlin Auer phải nhanh chóng cung cấp đủ số lượng uranium cần thiết, đến nỗi công ty này đã phải bí mật mua “nô lệ” – nữ tù nhân trong trại tập trung Sachsenhausen – để có đủ nhân công sản xuất kịp ô-xít uranium cho dự án của Heisenberg.
Đến mùa thu năm 1941, tình hình tiến triển tốt hơn, và cuối cùng, vào mùa xuân năm 1942, một đột phá đã xẩy ra. Lò phản ứng đã giải phóng một số lượng neutron tự do đáng kể: 13% nhiều hơn so với số lượng neutron được đưa vào lúc ban đầu, và một năng lượng rõ rệt, đáng kể, đã được giải phóng.
Heisenberg đã thắng lợi! Ông đã chứng minh cho nhà nước quốc xã thấy niềm tin đặt nơi ông là hoàn toàn chính xác. Không còn gì để nghi ngờ nữa, một quả bom nguyên tử thật sự đã nằm trong tầm với của Heisenberg. Mộng phục thù và bá chủ của Hitler có cơ may thành công (!).
Nhưng lịch sử đã diễn biến hoàn toàn khác. Quân đội quốc xã đã đầu hàng đồng minh trước khi có một quả bom nguyên tử “Made in Germany”. Phải chăng Heisenberg đã thực sự lái chương trình nghiên cứu đi chệch hướng như ông đã khai báo khi bị giam giữ ở Anh?
Không! Không hề có chuyện đó. Người Đức đã thực sự thất bại trong chương trình nguyên tử. Có 2 nguyên nhân dẫn tới thất bại đó. Nguyên nhân thứ nhất thuộc về chính bản thân Heisenberg.
Nếu Heisenberg là một nhà bác học vĩ đại về lý thuyết thì ông không được đánh giá cao trong những hiểu biết về công nghệ. Nhưng để chế tạo một quả bom nguyên tử, ngoài những nguyên lý vật lý và hoá học cơ bản còn phải có những thủ thuật công nghệ khôn ngoan và thích hợp. Chẳng hạn, các mẫu uranium nên có hình dạng như thế nào là tốt nhất để đưa vào lò phản ứng. Các chuyên gia ngày nay biết rõ hình dạng có hiệu quả nhất là hình cầu (viên bi). Với mẫu uranium hình cầu, số neutron vào được tới tâm sẽ đạt mức tối đa. Nếu việc cắt gọt uranium thành hình cầu khó đạt được độ chính xác thì người ta chấp nhận một hình dạng kém hiệu quả hơn một chút, đó là hình oval (hình quả trứng). Kém hơn chút nữa là hình trụ (xy-lanh), rồi đến hình lập phương, và cuối cùng, kém nhất là những tấm phẳng. Tiếc thay, Heisenberg lại ưa thích những tấm phẳng. Lý do đơn giản vì những tấm phẳng rất thuận lợi cho những tính toán lý thuyết.
Nhưng bên cạnh Heisenberg còn có rất nhiều kỹ sư tài ba khác, vậy cớ gì họ không tìm ra những phương án tối ưu về công nghệ?
Đúng vậy. Quả thật là đã có nhiều ý kiến đóng góp với Heisenberg, nhưng ông tin vào chính bản thân ông hơn là tin vào ai khác. Một căn bệnh khá nặng ở các giáo sư Đức trước Thế Chiến II là căn bệnh tự phụ. Họ cho rằng nền khoa học Đức là nhất thế giới. Kẻ khác phải học họ thay vì họ phải học thiên hạ. Heisenberg cũng không tránh được tâm lý đó. Nhiều tài liệu kể rằng ông không chịu nghe góp ý của các chuyên viên dưới quyền, thậm chí nhiều lần ông nổi cáu không để cho họ bộc lộ ý kiến. Trong khi nhiều nhà khoa học trẻ đã chỉ ra nhiều sai lầm của Heisenberg về chi tiết kỹ thuật.
Tuy nhiên, những sai lầm công nghệ của Heisenberg không thể chặn đứng chương trình nguyên tử của Đức, nó chỉ làm chương trình này tiến triển chậm một chút thôi. Nếu thời gian ủng hộ Heisenberg thì chắc chắn cuối cùng ông cũng sẽ đạt tới đích. Nhưng thời gian không ủng hộ ông, lương tri của nhân loại không ủng hộ ông. Phe đồng minh đã đánh hơi được việc ông làm. Họ biết rõ đó là một mối đe doạ tiềm tàng, và họ đã hạ quyết tâm: “Dự án của Heisenberg phải bị phá huỷ!”.
5* “DỰ ÁN HEISENBERG PHẢI BỊ PHÁ HUỶ”!
Cơ quan tình báo Anh đã theo dõi dự án nguyên tử của Heisenberg ngay từ đầu và hạ quyết tâm: “Dự án của Heisenberg phải bị phá huỷ!”.
“Con cáo già tình báo” này nhận thấy một điểm yếu của dự án: Đó không phải là vấn đề uranium, vì Đức lúc ấy đã chiếm cả Bỉ lẫn Tiệp, mà Bỉ thì có thừa uranium khai thác từ thuộc địa Congo, còn Tiệp thì có mỏ uranium. Cũng không phải vấn đề sinh mạng cá nhân Heisenberg, vì rất khó tiếp cận nhân vật quan trọng này, quanh ông lúc nào cũng dày đặc bảo vệ. Mục tiêu dễ bị tổn thương nhất, thực ra, là trung tâm sản xuất nước nặng , nằm trên một khe núi tại Vemork thuộc Na-Uy, cách thủ đô Oslo 90 dặm theo một con đường liên tỉnh ngoằn nghèo.
Tại sao lại là NaUy, thay vì một địa điểm trên đất Đức?
Thật vậy, trong khi một số trợ lý đề nghị nên xây dựng một nhà máy sản xuất nước nặng trên đất Đức để đảm bảo an toàn, thì Heisenberg, được các sĩ quan quân đội ủng hộ, lại quyết định nên tận dụng một nhà máy sản xuất nước nặng sẵn có đang hoạt động rất tốt trên đất Na-Uy, bất chấp Na-Uy là một quốc gia trung lập !
Thoạt nghe, ai cũng thấy đó là một quyết định kỳ quặc. Nhưng nếu hiểu rõ con người xã hội và chính trị của Heisenberg, độc giả sẽ không ngạc nhiên.
1-Vemork, sự lựa chọn của Heisenberg:
Nếu trong khoa học Heisenberg là một người sớm đạt tới vinh quang tột bậc thì trong cuộc đời chính trị ông lại gặp nhiều phen điêu đứng. Không kể việc ông bị bắt và bị giam sau chiến tranh vì đã từng là một công cụ đắc lực của nhà nước quốc xã, chính cái nhà nước mà ông hết mực trung thành cũng đã có phen làm ông điêu đứng.
Số là một hôm, một nhà vật lý có tên là Johannes Stark, không rõ do ghen tức hay do lý do nào khác, đã thuyết phục được một tuần báo của SS – cơ quan an ninh khét tiếng của Đức quốc xã – cho chạy một bài báo nặc danh tố cáo Heisenberg là “một người không có đủ lòng yêu nước, từng cộng tác với bọn Do Thái, không thật sự có tinh thần vì nước Đức (pro-German spirit)…”
Heisenberg hết sức bực tức nhưng vô cùng lo lắng, bởi lẽ những bài báo nặc danh kiểu đó thường là khúc dạo đầu của những cuộc bắt bớ dẫn đến trại tập trung.
Ông biết rõ Stark đã cố tình vu cáo. Đúng là ông đã làm việc với nhiều nhà khoa học gốc Do Thái hoặc nửa Do Thái. Nhưng tại sao họ không đếm xỉa đến việc ông từng đứng lên bênh vực những hành động của Hitler trong những cuộc thảo luận công khai, việc ông từng từ chối những lời mời béo bở của nhiều đại học danh tiếng ở nước ngoài chỉ vì ông muốn dành hết khả năng cho nước Đức (1)?
Ông đã bị đưa đến một tầng hầm của cơ quan đầu não của SS tại đường Prinz-Albert-Strass ở Berlin để thẩm vấn. Tuy ông không bị đánh đập nhưng vợ ông sau này kể lại rằng ông đã có những cơn ác mộng về chuyện này trong nhiều năm. Cuối cùng, mỉa mai thay, người kéo ông ra khỏi “cơn ác mộng” lại chính là tên trùm SS: thống chế Heinrich Himmler, người đứng thứ hai sau Hitler!
Lá thư được gửi đi từ văn phòng giám đốc SS viết:
“ Thưa ngài giáo sư Heisenberg rất kính mến,
Mãi đến hôm nay tôi mới có thể trả lời bức thư của ngài viết ngày 21-07-1937, trong đó ngài trình bày những việc phiền toái đối với bản thân do bài báo của giáo sư Stark gây ra ….. Bây giờ tôi có thể vui mừng báo tin với ngài rằng tôi không tán thành việc công kích ngài … và rằng tôi đã làm tất cả những gì cần thiết để ngăn cản bất kỳ một hành động công kích nào nữa đối với ngài ….. Heinrich Himmler (ký tên)”
Nhưng sau khi ký, Himmler viết thêm tái bút, trong đó khuyên Heisenberg nên thể hiện rõ trước công chúng thái độ phân biệt công việc khoa học với tư cách chính trị của nhà khoa học mà ông có quan hệ (chẳng hạn, cần phân biệt “tên Do Thái” Einstein với lý thuyết của Einstein), thậm chí khuyên Heisenberg đừng ủng hộ các quan điểm tự do hoặc quốc tế, đừng ủng hộ Hội Quốc Liên (2), đừng chống chủ nghĩa phân biệt chủng tộc. Heisenberg không gặp nhiều khó khăn để chấp nhận những đề nghị đó, bởi chính ông vốn có quan điểm thiên hữu. Một dịp khác chúng ta sẽ bàn vấn đề này kỹ hơn, nhưng ngay bây giờ cũng nên biết rằng Heisenberg đã từng làm cho một người bạn Hà Lan là Hendrik Casimir phải sửng sốt khi ông nói “nền dân chủ không thể phát triển tiềm năng đầy đủ”, và rằng ông “muốn nước Đức phải thống trị thế giới” (3) (!). Vậy nếu thế giới, hoặc châu Âu, hoặc Na-Uy, trước sau cũng thuộc về Đức thì nhà máy nước nặng Vemork sẽ phải nằm trong dự án của Heisenberg (!). Đó là logic của kẻ mạnh – quân đội quốc xã – và kẻ mạnh có nhiệm vụ biến “sáng kiến” của Heisenberg thành hiện thực.
Thế là một hôm đẹp trời, giám đốc nhà máy Vemork bỗng nhiên được các “kỹ sư” Đức “đến thăm” – đòi mua nước nặng với khối lượng lớn và trả giá cao hơn thị trường. Giám đốc Vemork từ chối, vì không thích cộng tác với bọn quốc xã. Nhưng sau khi quân đội Đức đập tan quân đội Na-Uy thì các “kỹ sư” Đức lại đến, lần này được hộ tống bằng súng máy. Vemork không có lựa chọn nào khác là “OK” (đồng ý)! Từ đó, Vemork phải làm việc với áp lực căng thẳng: Từ năng suất 24 pounds (4) mỗi tháng trước chiến tranh, nay phải nâng lên 3000 pounds/1tháng vào giữa năm 1941, rồi 10.000 pounds/1tháng vào giữa năm 1942!
Nhưng đó cũng chính là lúc Vemork lọt vào tầm ngắm của tình báo Anh.
2-Chiến dịch tấn công Vemork lần thứ nhất:
Vì Vemork thuộc vùng núi nằm sâu 100 dặm trong đất liền nên kế hoạch tấn công được giao cho First Airborne Division – một đơn vị lính dù đặc nhiệm bao gồm những chàng trai ưu tú của London, được rèn luyện kỹ càng về ý chí và nghiệp vụ, sẵn sàng đối mặt với thử thách nguy nan, sử dụng thành thạo các loại vũ khí, điện đài, chất nổ. Mãi cho tới trước ngày thi hành điệp vụ, họ hoàn toàn không biết rằng số mệnh đang dẫn dắt họ tới một sứ mạng vô cùng quan trọng: triệt tiêu một nỗ lực ứng dụng công thức E = mc2 của Einstein và những khám phá về nguyên tử của Rutherford vào một mục đích phản nhân loại!
Cuối cùng ngày lên đường đã đến. Hai nhóm tổng cộng 30 lính đặc nhiệm lên 2 chiếc tầu lượn do 2 chiếc máy bay ném bom Halifax có tốc độ cao kéo đi, cất cánh vào buổi tối tại miền bắc Scotland.
Đó là một đêm vô cùng tệ hại. Trên đường bay, những mỏ sắt khổng lồ nằm trong các dãy núi bên dưới làm cho kim la bàn của một chiếc Halifax lệch lạc. Phi công mất phương hướng, cả máy bay lẫn chiếc tầu lượn bám theo đâm sầm vào một rìa núi, vỡ tan. Chiếc tầu lượn thứ hai do một phi công Úc lái, cũng bị bão tuyết bắc bán cầu làm mất phương hướng, rồi rơi vào một tình huống tiến thoái lưỡng nan. Nếu tiếp tục bám theo máy bay để bay trên cao thì băng tuyết sẽ bám đầy trên cánh và trên dây cáp, nặng đến nỗi có nguy cơ gẫy cánh. Nếu tầu lượn rời máy bay sớm để hạ thấp xuống thì sẽ bị những cơn gió xoáy trên núi hất ra khỏi đường bay. Cố bay thêm một lát, viên phi công Úc quyết định cho tầu lượn rời máy bay, nhưng mây mù quá dầy đặc, một trục trặc gì đó xẩy ra, tầu lượn đáp mạnh xuống đất rồi cũng vỡ tan. Từ trong 2 chiếc tầu lượn vỡ nát, một số người sống sót lồm ngồm bò ra. Họ tự tiêm moóc-phin để giảm đau, uống amphetamine để đi dưới trời tuyết, cố gắng lê lết từng bước đến những nhà dân quanh vùng nhờ giúp đỡ. Nhưng tất cả nhanh chóng bị lính Đức bắt và bị bắn ngay tại chỗ. Chiến dịch đầu tiên chấm dứt, toàn bộ 30 lính đặc nhiệm đều hy sinh trong khi chưa đặt được chân tới mục tiêu! Một thất bại choáng váng của tình báo Anh!
Vài chục năm sau, R.V.Jones, người lãnh đạo và tổ chức chiến dịch, vẫn tâm sự với giọng buồn rầu: “ Tôi lưỡng lự mãi không biết có nên thực hiện một chiến dịch thứ hai hay không. Thật là quá khó khăn cho tôi, vì trong khi tôi an toàn ở London thì bất kể điều gì cũng có thể xẩy ra cho chiến dịch thứ hai… Tôi sẽ là một người vô cùng kém cỏi và ngớ ngẩn nếu lại gửi thêm 30 người nữa đến chỗ chết …”. Vậy người Anh chịu thất bại hay sao? Liệu họ còn đủ quyết tâm để phá huỷ dự án Heisenberg nữa hay không?
Chú thích:
(1) Xem “A Biography of the World’s Most Famous Equation E = mc2”, David Bodanis, MacMillan, London, 2000.
(2) League of Nations, ra đời năm 1920, đến năm 1946 đổi tên thành United Nations (Liên Hiệp Quốc).
(3) Sách đã dẫn, ghi chú 1
(4) Đơn vị khối lượng của Anh, 1 pound = 0,454kg
(Xem tiếp: P4: ‘Dự án Heisenberg phải bị phá hủy’)
Tác giả: Phạm Việt Hưng
Thông tin về tác giả: Giáo sư Phạm Việt Hưng từng giảng dạy các môn Toán Kinh tế; Cơ học Lý thuyết; Sức bền Vật liệu; Toán luyện thi đại học. Hiện ông đang thỉnh giảng Toán cao cấp tại một đại học ở Việt Nam. Ông đang có nhiều hoạt động báo chí với nhiều bài viết được đăng trên nhiều báo in và báo mạng, ví như Khoa học & Đời sống của Hội Liên hiệp Khoa học & Kỹ thuật Việt Nam, Tạp chí Vật lý Ngày nay của Hội Vật lý Việt Nam, Tạp chí Tia Sáng của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường, Trang mạng Vietsciences.