Był ojcem chrzestnym bomby wodorowej, nad którą pracował, by mieć wkład w przeciwstawienie się dwóm totalitaryzmom: narodowemu socjalizmowi i komunizmowi. Wierzył przy tym, że najstraszniejsza w dziejach świata broń może odstraszyć ludzkość przed kolejnymi wojnami, które mogłyby oznaczać jedynie samozagładę naszej cywilizacji. Na kanwie jego życia powstał właśnie film „Geniusze”, który możemy oglądać w kinach. Dziś w naszym cyklu sylwetka Stanisława Ulama.

Był genialnym matematykiem, który mawiał: „To nie ja zająłem się matematyką, to matematyka raczej wzięła mnie w swoje posiadanie”. Miał szczęście uczyć się od najlepszych na świecie – we lwowskiej szkole matematyki z prof. Stefanem Banachem na czele.

Pod okiem mistrzów

Każdy człowiek spotyka na swojej drodze nauczycieli-rodziców i nauczycieli w szkole. Jednak tylko szczęściarze spotykają na swojej drodze mistrzów-rodziców i mistrzów pedagogów w szkole i na uniwersytecie. Stanisław Ulam był właśnie takim szczęściarzem. Zachował się przekaz, że matka małego Stasia zamiast bajek do snu czytała mu… fachowe artykuły prasowe.

W wieku młodzieńczym, niezwykle uzdolniony w dziedzinie nauk ścisłych Staszek, mógł pobierać nauki od profesorów światowej sławy: Stefana Banacha, Stanisława Mazura czy Kazimierza Kuratowskiego. Dodajmy przy tym, że lwowscy profesorowie byli też gorącymi patriotami polskimi. Banacha nie skusił nawet czek z pustym polem do wypisania cyfr – byle tylko wyjechał na amerykański uniwersytet. Lwowska szkoła matematyki – jak zwykło się mawiać m.in. o wyżej wymienionych profesorach, szybko zwróciła uwagę na młodego i zdolnego studenta politechniki.

Ulam, jako młody naukowiec, robił na nich wrażenie nie tylko na wykładach, ale także dyskutując ze swoimi profesorami w słynnej lwowskiej kawiarni Szkocka, co było równoznaczne z zaproszeniem studenta do nieformalnego elitarnego klubu (marzenie każdego studenta Politechniki Lwowskiej). W Szkockiej przesiadywała matematyczna elita świata, która miała ambicje nie rozchodzić się do domów, dopóki jakiś problem matematyczny nie został rozwiązany. Do legendy przeszła już matematyczna posiadówka z udziałem Ulama, która trwała bez przerwy 17 godzin!

Zdolność przyswajania wiedzy przez Ulama była zadziwiająca. Był autorem ponad 150 prac z teorii mnogości, z teorii funkcji rzeczywistych, teorii grup, fizyki matematycznej i teorii prawdopodobieństwa. Pracę magisterską napisał zaledwie w jedną noc, a już rok później (sic!) – w 1934 r. – obronił doktorat.

II Rzeczypospolita nie była krajem bogatym, a i Politechnika Lwowska nie mogła zaoferować młodemu naukowcowi tego, co mogła zaoferować Ameryka. Tak się złożyło, że los postawił na drodze Stanisława Ulama Johna von Neumanna – amerykańskiego wykładowcę (matematyka i fizyka), który zaproponował Polakowi wygłoszenie serii wykładów na Uniwersytecie w Princeton. Ulam tak zachwycił amerykańskich uczonych, że ci z miejsca zaproponowali mu posadę młodszego wykładowcy na Harvardzie z pensją 1500 dolarów. Taka propozycja była jak trafienie szóstki w totka, więc Stanisław długo się nad nią nie zastanawiał. Pozostał w Ameryce i jak się wkrótce miało okazać była to decyzja, która zaważyła na całym jego życiu.

Ulam – lwowianin z urodzenia, który w tym mieście pozostawił całą rodzinę, wielokrotnie odwiedzał jednak Polskę i swoje ukochane miasto. Ostatni raz w sierpniu 1939 r. W Polsce zdążył odczuć atmosferę zbliżającej się wojny. Wtedy jeszcze nie wiedział, że żegnając się ze swoją rodziną, żegna się z nią na zawsze. Większość jego krewnych zginęła w Holokauście z rąk Niemców lub Ukraińców, którzy właśnie we Lwowie urządzali polowania na osoby pochodzenia żydowskiego, mordując ich dosłownie na ulicach.

Projekt Manhattan

O napaści III Rzeszy na Polskę Ulam dowiedział się już w Ameryce. Wkrótce II Rzeczypospolita została dobita ciosem w plecy zadanym przez Armię Czerwoną, która wkroczyła także do Lwowa. Wszystko wskazuje na to, że pochodzący ze spolonizowanej żydowskiej rodziny Ulam, doskonale zdawał sobie sprawę z tego, jaki los może spotkać jego bliskich. Szczególnie, że w czerwcu 1941 r. do Lwowa wkroczyli Niemcy.

Kiedy tylko Stany Zjednoczone przystąpiły do wojny, Ulam – już jako wykładowca na Uniwersytecie Wisconsin w Madison – zgłosił się na ochotnika do amerykańskiej armii. Nie przyjęto go z powodów zdrowotnych. Wkrótce miało się jednak okazać, że Stanisław Ulam w inny sposób będzie mógł walczyć z hitlerowskimi Niemcami.

Niedługo potem do drzwi polskiego naukowca zapukał von Neumann. Matematyk pracował już wówczas w projekcie o kryptonimie Manhattan. Było to ściśle tajne przedsięwzięcie amerykańskiego rządu mające na celu zbudowanie pierwszego reaktora i bomby atomowej. Nad tym wielkim projektem pracowało w bazie Los Alamos w Nowym Meksyku wielu znanych naukowców, w tym kilku noblistów. John von Neumann, który „odkrył” Ulama we Lwowie, był przekonany, że polski naukowiec powinien dołączyć do zespołu.

W amerykańskiej bazie Ulam udoskonalał swoje badania związane z teorią powielania cząstek, które dzisiaj kojarzone są z teorią procesów gałązkowych. Jego badania były bardzo ważne, gdyż dotyczyły tematyki powielania neutronów w materiale rozszczepialnym, czyli podstawowego procesu, który zachodził w czasie eksplozji bomby atomowej. Amerykanie doskonale zdawali sobie sprawę z tego, że Adolf Hitler robi wszystko, by osiągnąć swój cel, którym miała być „wunderwaffe” w postaci bomby atomowej. Jak się okazało, gruszek w popiele nie zasypiali też naukowcy Stalina, o czym Amerykanie mieli się wkrótce dowiedzieć. Jednak pierwsi do mety, w wyścigu o skonstruowanie bomby atomowej, dobiegną Amerykanie – w dużej mierze dzięki Stanisławowi Ulamowi.

Metoda Monte Carlo

Bardzo istotnym elementem w konstruowaniu bomby atomowej było stworzenie przez Stanisława Ulama unikatowej metody wykonywania obliczeń. Co ciekawe, wychowanek szkoły lwowskiej wymyślił ją podczas… układania pasjansa.
Ze względu na nie najlepszy stan zdrowia, będąc na zwolnieniu lekarskim, Ulam z nudów układał karty. Zaczął zastanawiać się, z jakim prawdopodobieństwem z danego układu kart można ułożyć pasjansa. Rozważał, czy nie można byłoby go rozwiązać w sposób praktyczny – po prostu losując kolejne ułożenia kart i zliczając, ile spośród nich tworzy prawidłowe układy. Natrafił jednak na ogromny problem – liczba wszystkich ułożeń kart była większa niż liczba atomów w Drodze Mlecznej. Wówczas wpadł na genialny w swej prostocie pomysł – obliczył, jaka liczba sprawdzonych losowań da mu bardzo wiarygodny wynik, a same obliczenia powierzył dopiero co wynalezionym komputerom. Dzięki odkryciu Ulama prace nad tworzeniem bomby atomowej mocno przyspieszyły. Możliwe było przeprowadzanie symulacji skomplikowanych procesów z dość wysoką dokładnością.

Metodę Ulama nazwano metodą Monte Carlo ze względu na doszukanie się w niej dużego pokładu hazardu. Jak bardzo okazała się uniwersalna świadczy fakt, iż stosuje się ją do dziś w symulacjach komputerowych.

Bomba atomowa, bomba wodorowa

Do pierwszego naziemnego zdetonowania bomby atomowej (o sile 20 kiloton trotylu) doszło w lipcu 1945 r., wkrótce po kapitulacji III Rzeszy. Choć wybuch miał miejsce na poligonie w Nowym Meksyku, jego moc odczuto nawet kilkaset kilometrów dalej.

Pierwszy naziemny test broni atomowej – jedyne kolorowe zdjęcie

Trwała jeszcze wyczerpująca wojna z Cesarstwem Japonii, do której wkrótce aktywnie dołączył Związek Radziecki. 6 sierpnia 1945 r. wojska amerykańskie po raz pierwszy na świecie (i jedyny) użyły bomby atomowej podczas działań wojennych. Amerykańskie samoloty zrzuciły bomby nuklearne na Hiroszimę i Nagasaki, siejąc niespotykane dotychczas spustoszenie, a zarazem zmuszając Japonię do kapitulacji.

Koniec II wojny światowej nie zakończył jednak badań Ulama nad bronią atomową. Szybko zmieniała się też sytuacja międzynarodowa – Stalin z najsilniejszego sojusznika w walce z Hitlerem stał się najmocniejszym zagrożeniem dla Stanów Zjednoczonych.
Wkrótce Związek Sowiecki ogłosił, iż ma w swoim arsenale wojennym bombę atomową. Dlatego amerykańskie władze nakazały powrót do badań nad jeszcze silniejszą bronią masowego rażenia. Utworzył się zespół, na czele którego stanęli Edward Teller, George Gamow oraz Stanisław Ulam. Celem było stworzenie bardzo silnej bomby wodorowej.

Ulam wpadł na pomysł, by do detonacji ładunku termojądrowego wykorzystać implozję – można ją było wytworzyć, umieszczając w bombie dwa elementy: konwencjonalny ładunek atomowy oraz ciekły wodór, w którym – wskutek inicjalnego rozszczepienia jąder uranu lub plutonu – miało dojść do reakcji termojądrowej. Po kilkuletnich badaniach zespołowi naukowców udało się stworzyć bombę o niespotykanej dotąd mocy.

1 listopada 1952 r. badania Ulama, Tellera i Gamowa mogły zostać wcielone w życie. W wyniku eksplozji superbomby z mapy świata zniknęła wyspa Elugelab. Siłę ładunku oszacowano na ponad 10 megaton, czyli o kilkaset razy więcej niż podczas ataku na Hiroszimę – natomiast grzyb atomowy osiągnął prawie 50 km wysokości.

Doradca prezydenta

Po zakończeniu pracy w Los Almos Stanisław Ulam kontynuował pracę naukową. Zdobył tytuł profesora na Harvardzie. Wciąż intensywnie pracował nad zastosowaniem teorii prawdopodobieństwa w różnych dziedzinach nauki. Wkrótce został też osobistym doradcą prezydenta Johna Kennedy’ego i członkiem Naukowego Komitetu Doradczego. Należał także do Komitetu Kosmicznego Air Force oraz był konsultantem różnych korporacji, m.in. giganta w zakresie informatyki – IBM. Często wygłaszał też eksperckie przemówienia w senackim Komitecie Energii Atomowej.

W historii polskiej i amerykańskiej nauki zapisał się przede wszystkim jako naukowiec, dzięki któremu powstały bomby atomowa i wodorowa. Zmarł w Stanach Zjednoczonych w 1984 r. Do końca życia podkreślał swoją polskość, a w swoich naukowych publikacjach często pisał o lwowskiej szkole i kawiarni Szkocka, w której z genialnymi matematykami – Stefanem Banachem i Stanisławem Mazurem – potrafił rozmawiać bez końca…

(zdjęcia: Wikimedia Commons)