De onde veio a chance de um em um milhão de destruir a atmosfera?

De onde veio a chance de um em um milhão de destruir a atmosfera?

Há uma história bem conhecida de que, durante o desenvolvimento da bomba atômica, os cientistas de Los Alamos determinaram que havia uma chance em um milhão de que o disparo da bomba faria com que a atmosfera se inflamasse em uma reação em cadeia nuclear, destruindo toda a vida na Terra.

Eu sei como esse número teria sido calculado: assumindo que uma reação em cadeia autossustentável ocorreria, determinando quais valores para as propriedades nucleares seriam necessários para produzi-la e comparando esses valores com o tamanho das barras de erro nos valores medidos .

Sim, havia uma séria preocupação entre os cientistas do Projeto Manhattan de que uma reação de fusão nitrogênio-nitrogênio autossustentável pudesse ocorrer. Um artigo de Konopinski, Marvin e Teller, Ignição da atmosfera com bombas nucleares, examinou essa possibilidade e concluiu que isso não aconteceria

No entanto, li o jornal e não há nenhuma chance de uma em um milhão, ou qualquer probabilidade. Em vez disso, ele calcula um "fator de segurança" e determina que, no pior cenário, com os valores menos favoráveis ​​possíveis para as propriedades nucleares do nitrogênio *, havia um fator de segurança de 1,6: a reação perderia energia 1,6 vezes muito rapidamente para se tornar autossustentável.

Então, de onde veio o número "um em um milhão"?

* As duas principais incertezas foram a seção transversal da reação, que foi assumida como igual à seção transversal geométrica, e a distribuição da energia da reação, que foi assumida como sendo 100% para os produtos da reação. É fisicamente impossível que qualquer um dos valores esteja mais errado do que isso.


A preocupação na forma numérica pode ser um pouco mais complicada do que exatamente "1-em-um-milhão "

Enquanto Serber parece descartar a discussão como curta e as preocupações de Compton como exageradas, a entrevista de Buck com Compton conta um processo prolongado supervisionado em parte por Compton que acabou descartando o cenário, mas somente depois de muito mais do que algumas horas de consideração:

Durante os três meses seguintes, cientistas em conferência secreta discutiram os perigos da fusão, mas sem acordo. Mais uma vez, Compton assumiu a liderança na decisão final. Se, após cálculos, disse ele, ficasse provado que as chances eram de mais de três em um milhão de que a Terra seria vaporizada pela explosão atômica, ele não daria continuidade ao projeto. Os cálculos provaram os números um pouco menos - e o projeto continuou.

Dongwoo Chung: "(The Impossibility of) Lighting Atmospheric Fire", enviado como trabalho do curso para PH241, Stanford University, inverno de 2015

Referenciando P. S. Buck, "The Bomb - the End of the World?" The American Weekly, 8 de março de 1959. (PDF)


Que tudo isso é não uma certeza absoluta a qualquer momento é evidenciada por alguns dos envolvidos para primeiro especular e se preocupar, depois calcular e acalmar suas mentes, apenas para não ter tanta certeza, afinal.
Mesmo depois que os cálculos pareciam dizer "praticamente impossível", os membros do projeto não pararam com suas preocupações, até certo depois de a explosão. O conhecimento era esparso, as incertezas deviam ser pesadas contra o otimismo e o pessimismo. Confie nas habilidades de outros seres humanos e na possibilidade de erros simples surgindo entre variáveis ​​desconhecidas e consequências imprevistas e não intencionais de assumir riscos.

Um envolvido lembra:

Mas antes de prosseguir, preciso mencionar algumas coisas em minha vida que moldaram minhas opiniões. O primeiro ocorreu em Los Alamos durante a Segunda Guerra Mundial, quando estávamos projetando bombas atômicas. Pouco antes do primeiro teste de campo (você percebe que nenhum experimento em pequena escala pode ser feito - ou você tem uma massa crítica ou não), um homem me pediu para verificar alguns cálculos aritméticos que ele havia feito e eu concordei, pensando em fob. desligado em algum subordinado. Quando perguntei o que era, ele disse: “É a probabilidade de que a bomba de teste incendeie toda a atmosfera.” Decidi que iria verificar eu mesmo! No dia seguinte, quando ele veio buscar as respostas, comentei com ele: "A aritmética estava aparentemente correta, mas eu não sei sobre as fórmulas para as seções transversais de captura de oxigênio e nitrogênio - afinal, não poderia haver experimentos com a energia necessária níveis. "Ele respondeu, como um físico conversando com um matemático, que queria que eu verificasse a aritmética, não a física, e saiu. Eu disse a mim mesmo: "O que você fez, Hamming, você está envolvido em arriscar toda a vida que se conhece no Universo e não conhece muito de uma parte essencial?" Eu estava andando de um lado para o outro no corredor quando um amigo me perguntou o que estava me incomodando. Eu disse a ele. Sua resposta foi: "Deixa pra lá, Hamming, ninguém vai culpar você." Sim, arriscamos toda a vida que conhecíamos no universo conhecido em alguma matemática. A matemática não é apenas uma forma de arte ociosa, é uma parte essencial de nossa sociedade.
R. W. Hamming: "Mathematics on a Distant Planet", The American Mathematical Monthly, Vol. 105, No. 7 (agosto - setembro, 1998), pp. 640-650. (jstor)

A ocasião da sátira de Fermi naquela noite deixou Bainbridge furioso. Isso apenas irritou Groves:

Eu estava um pouco irritado com Fermi. . . quando de repente ele se ofereceu para receber apostas de seus colegas cientistas sobre se a bomba iria ou não incendiar a atmosfera e, em caso afirmativo, se ela meramente destruiria o Novo México ou destruiria o mundo. Ele também havia dito que, afinal de contas, não faria qualquer diferença se a bomba explodisse ou não, porque ainda teria sido um experimento científico que valeria a pena. Pois, se não explodisse, teríamos provado que uma explosão atômica não era possível.

Em bases realistas, o laureado italiano explicou com sua franqueza habitual que os melhores físicos do mundo teriam tentado e falhado. Bainbridge ficou furioso porque a “bravata impensada” de Fermi poderia assustar os soldados, que não tinham o benefício do conhecimento das temperaturas de ignição termonucleares e dos efeitos de resfriamento da bola de fogo.2405 Mas uma nova força estava para ser lançada no mundo; ninguém podia ter certeza absoluta - o que Fermi quis dizer - do resultado de sua estreia. Oppenheimer atribuíra a Edward Teller a deliciosa tarefa Telleriana de tentar pensar em qualquer truque ou curva imaginável pela qual a explosão pudesse escapar de seus limites aparentes. Teller em Los Alamos naquela noite levantou a mesma questão que Fermi tinha, mas questionou Robert Serber, não um mero soldado desinformado:

Tentando encontrar o caminho de casa no escuro, encontrei um conhecido, Bob Serber. Naquele dia, recebemos um memorando de nosso diretor. . . dizendo que teríamos que estar [em Trinity] bem antes do amanhecer e que deveríamos ter cuidado para não pisar em uma cascavel. Perguntei a Serber: "O que você fará amanhã com as cascavéis?" Ele disse: “Eu aceito uma garrafa de uísque.” 2406 Eu então comecei meu discurso usual, dizendo a ele como alguém poderia imaginar que as coisas poderiam ficar fora de controle desta, daquela ou de uma terceira maneira. Mas havíamos discutido essas coisas repetidamente e não podíamos ver como, de fato, poderíamos ter problemas. Então eu perguntei a ele: "E o que você acha disso?" Lá no escuro, Bob pensou por um momento, então disse: “Vou levar uma segunda garrafa de uísque”.

Segrè no acampamento base imaginou o apocalipse:

A impressão mais impressionante foi a de uma luz incrivelmente brilhante. . . . Fiquei pasmo com o novo espetáculo. Vimos todo o céu brilhar com um brilho inacreditável, apesar dos óculos muito escuros que usávamos. . . . Acredito que por um momento pensei que a explosão poderia incendiar a atmosfera e, assim, acabar com a terra, embora eu soubesse que isso não seria possível.

Richard Rhodes: "The Making of the Atomic Bomb", Simon & Schuster: New York, 1986.


Para saber como este número concreto de "x-em-um-milhão" entrou em debate público com a informação circundante em Hans A. Bethe: "The Road from Los Alamos: Collected Essays of Hans A. Bethe", Springer, 1991. p30 ( Catástrofe final). O núcleo dele foi publicado pela primeira vez aqui:

Na edição de novembro de 1975 do Boletim, H. C. Dudley1 alegou que é possível que uma arma atômica possa desencadear uma reação termonuclear na atmosfera (ou no oceano) e, assim, destruir a Terra. Esta afirmação é um absurdo. A afirmação de Dudley é baseada em um relatório do escritor Pearl Buck de uma entrevista com Arthur H. Compton em 1959. Se Dudley tivesse consultado a literatura original, ou qualquer um dos cientistas familiarizados com o problema, ele logo teria reconhecido que Pearl Buck tinha completamente incompreendido Arthur H. Compton.
A teoria básica das reações termonucleares na atmosfera foi desenvolvida em um relatório de E.). Konopinski, C. Marvin e E. Teller 2, publicado pelo Laboratório Los Alamos. Esse trabalho foi feito antes do primeiro teste nuclear em Alamogordo, em julho de 1945, e garantiu aos líderes e membros do projeto que não existia o perigo de que o teste incendiasse a atmosfera. O relatório LA-602 foi distribuído em agosto de 1946; era segredo até fevereiro de 1973, quando foi desclassificado.
O único "candidato" para uma possível reação termonuclear no ar era uma colisão entre dois núcleos de N porque N14 é um núcleo de conteúdo de energia relativamente alto. Várias reações nucleares são possíveis, das quais mencionamos [Fórmula] [… ]

Portanto, nunca houve qualquer possibilidade de causar uma reação em cadeia termonuclear na atmosfera. Nunca houve "uma probabilidade ligeiramente inferior a três partes em um milhão", como afirmou Duda. A ignição não é uma questão de probabilidades; é simplesmente impossível.


1 H. C. Dudley (1975) A catástrofe final, Bulletin of the Atomic Scientists, 31: 9, 21-24, DOI

Hans Bethe: "Ultimate Catastrophe", Bulletin of the Atomic Scientists, 32: 6, 36-37, 1976. DOI

Isso, claro, em retrospectiva e claramente contra as preocupações de seus próprios colegas na época. Pode ser a visão cientificamente aceita e correta sobre o assunto, por Bethe agora. Mas era anacrônico culpar Duda por 'mal-entendido'. Afinal, no artigo de Dudley, a atribuição da fonte é simplesmente entre má formatação e plágio. (Compare o artigo de Dudley com Pearl Buck, "The Bomb The End of the World!" American Weekly, 8 de março de 1959. Também citado em Carl C. Gaither & Alma E. Cavazos-Gaither: "Gaither's Dictionary of Scientific Quotations", Springer , 2008.)

Mas, como bônus, este boletim traz a imagem que o acompanha para ilustração do artigo de Bethe:


Tal possibilidade foi de fato considerada, mas qualquer estimativa numérica de uma "chance" de que isso aconteça é um absurdo. A questão de saber se isso pode acontecer ou não tem uma resposta definitiva, e é feita apenas por falta de conhecimento. Não se pode estimar a "chance" de tais eventos. Pode-se falar sobre acaso ou probabilidade apenas se tivermos muitas tentativas em condições semelhantes.

Uma história engraçada (provavelmente uma lenda) relacionada a essa possibilidade é a seguinte. Quando a pergunta foi feita, um dos líderes do projeto pediu a seu aluno de pós-graduação que verificasse por cálculo se isso pode acontecer ou não. O aluno obteve uma resposta negativa mas parecia muito perturbado na manhã da prova. Quando questionado sobre o motivo, ele explicou: "E se eu errar ?!" Para isso, a resposta foi: "Não há nada com que se preocupar: se você cometeu um erro, ninguém aprenderá sobre ele de qualquer maneira!"


Assista o vídeo: Grupo Revelação - Preciso Te Amar