„Ако нам нација и дугује захвалност – а не би требало – то је само зато што смо издржали до краја, све док је било неопходно.”

Тридесетосмогодишњи Енрико Ферми тек што је стигао у Њујорк из Рима. Његово путовање укључивало је задржавање у Стокхолму, где је примио Нобелову награду за физику за 1938. годину – за рад у коме је бомбардујући уранијум неутронима добио нове, трансуранске елементе (теже од уранијума). Плашећи се расних закона који су уведени у фашистичкој Италији, Ферми и његова жена (Јеврејка) одлучили су да се не врате кући. Продужили су за Америку где је Ферми прихватио једну од четири америчке понуде и запослио се на универзитету Колумбија.

Лео Шилард, четрдесетогодишњи мађарски Јеврејин, стигао је у Њујорк много заобилазнијим путем. Напустио је родну Будимпешту још 1919. године ради студија физике у Берлину, где се упознао и радио с Ајнштајном. У почетку су њих двојица имала и неке заједничке замисли и неколико патената за електромагнетску пумпу за фрижидер. Две деценије касније њихово познанство одиграће важну историјску улогу. Кад је Хитлер дошао на власт 1933. године, опрезни Шилард побегао је у Лондон.
Исте године зачео је замисао о нуклеарној „ланчаној реакцији” која би, према његовом патенту из 1934. године, могла да произведе „електричну енергију” и можда „експлозију”. Таква ланчана реакција нашла би на крају примену у нуклеарним централама и нуклеарном оружју. Ипак, прво је требало открити хемијски елемент који би ланчану реакцију могао да подржи. После четири године неуспелих огледа, најпре на универзитету Оксфорд, а затим Рочестер и Илиној у САД, Шилард се такође обрео на Колумбији.

Ферми је био строг професор који је живот усмерио на бриљантну каријеру физичара и политика га није превише занимала. Породичан човек, убрзо је своју породицу преселио из хотела у кућу у предграђу Њу Џерсија. Устајао је око 5.30 часова сваког јутра и пре доручка проводио око два сата у усавршавању својих теорија и планирању огледа за предстојећи дан. Изузетак међу научницима, Ферми је био надарени теоретичар који је такође уживао да ради рукама. Кад није предавао, напорно је радио с помоћницима стварајући и испробавајући различиту опрему.
Нежења Шилард, незапослени „гостујући научник” који није имао своје студенте нити властиту лабораторију, ретко је држао предавања, нередовно објављивао радове, али се занимао за економију и биологију. Живео је по хотелима и универзитетским клубовима и уживао да сате проводи у кади, где је најлакше долазио до нових замисли. Овај духовити човек био је страствени читалац штампе и непрестано је размишљао о разним економским, политичким и војним стварима. Уз себе је увек имао две спаковане торбе како би могао што пре да се удаљи у случају било каквог излива фашизма. Устајао је касно, па се на Колумбији најчешће појављивао у време ручка, после кога би навратио до колега, постављајући им проницљива питања и предлажући огледе које би они требало да изведу.

„Имате превише идеја. Молим вас, идите”, рекао му је на крају један од њих, будући нобеловац Исидор Раби.

Бернард Фелд, физичар с Масачусетског института за технологију, радио је некада и са Фермијем и са Шилардом и о двојици научника изрекао следеће мишљење: „Ферми не би кренуо од тачке А према тачки Б све док не би сазнао све што је могао о тачки А и имао сасвим поуздане податке о тачки Б. Шилард би скочио од тачке А на тачку Д, чудећи се зашто се губи време с тачкама Б и Ц.”

Отприлике у време случајног сусрета Фермија и Шиларда у хотелу, дански физичар Нилс Бор искрцао се с брода у Њујорку, доносећи важне вести из Европе – Лизе Мајтнер, аустријска Јеврејка која је из Немачке побегла у Шведску, утврдила је да су њене бивше колеге, немачки хемичари Ото Хан и Фриц Штрасман успели да изведу „фисију” урана бомбардујући га неутронима. Заправо, поцепали су уранијумов атом, изотоп У-235, на два готово иста дела. Боров извештај помогао је Фермију да боље схвати властите огледе из 1934. године – уз намеравано добијање трансуранских елемената, у неким случајевима и сам је разбијао атоме уранијума, чега тада није био свестан.

Ова вест била је још значајнија за Шиларда, али и злослутнија. Он је схватио да је уранијум вероватно онај елемент који је годинама тражио, односно, да би баш он могао да подржи ланчану реакцију коју је патентирао 1934. године док је још био у Енглеској. Вођен властитим политичким инстинктом, патент је предао Британском адмиралитету у тајности како немачке научнике не би упознао с начином како може да се направи атомско оружје. Откриће фисије потврдило је Шилардову бојазан да би атомска бомба могла ускоро да постане пресудна стварност.

Представа о нуклеарној ланчаној реакцији први пут се указала Шиларду док је 1933. године стајао на углу једне лондонске улице. Неутрон је био откривен претходне године и тада су физичари замишљали атом као малени Сунчев систем, с негативно наелектрисаним електронима који круже око језгра у коме се налазе позитивни протони и неутрони без наелектрисања. Пошто неутрон нема наелектрисање, могао би лако да се пробије до позитивног језгра а да не буде одбијен. Шилард је замислио случај да неутрон удари право у језгро и подели атом – што би ослободило енергију везе која је до тада држала атом на окупу (у виду зрачења и кинетичке енергије, односно топлоте). У том случају могли би из атома да се ослободе и неки од неутрона, да налете на друге атоме и такође их поделе. Ако би се више од једног неутрона ослобађало при сваком судару и подели атома, појава би могла експоненцијално да нараста с милионима подељених атома у делићу секунде уз истовремено ослобађање огромне енергије. (Шилард ће касније сазнати да су Борове вести и Фермију указале на могућност стварања ланчане реакције, само је он мислио да је она врло мало вероватна.)

Док је Шилард пријављивао патент 1934. године, Ферми је још био у Риму и постајао најпризнатији светски стручњак за бомбардовање атома неутронима. Открио је да пропуштање неутрона кроз парафински восак може да их успори, чиме се повећавала вероватноћа да ће их атомска језгра која се бомбардују апсорбовати (упити). Међутим, његови огледи с уранијумом били су донекле загонетни. Некада је језгро упијало неутроне (добијали су се тежи изотопи истог елемента), а некада су у овим огледима настајали нови елементи. Пратећи Фермијеве огледе у стручним часописима, немачка хемичарка Ида Нодак предложила је да се изврше хемијске анализе како би се утврдило да ли се у овом другом случају радило и о цепању атома. Али Ферми је био заокупљен физиком бомбардовања и упијања неутрона и овај предлог није узео у разматрање. Да је то урадио, открио би нуклеарну фисију више година пре Лизе Мајтнер.

У пролеће 1939. године на Колумбији, у „Пупиновој лабораторији”, Ферми и Шилард почели су огледе с циљем да што боље схвате фисију. Шилард је неутронски извор од радијум-берилијума, који је наручио из Енглеске, понудио канадском физичару Валтеру Зину. Помоћу њега успели су да открију да се приликом цепања атома ослобађа више од два неутрона. Ферми и његов помоћник Андерсон пробали су сличан оглед користећи снажнији, радонско-берилијумски извор, али нису добили јасан одговор. Шилард је посумњао да је Фермијев извор био сувише снажан и да су због тога неки неутрони пролазили право кроз језгро, па је било тешко да се утврди да ли се радило о неутронима насталим услед цепања језгра или онима коришћеним за бомбардовање. Онда је Шилард позајмио Фермију свој неутронски извор, што је дало много јасније, охрабрујуће резултате.

Тада су два научника покушала да раде заједно, али дошло је до заглушујућег судара њихових супротстављених погледа и навика. Шилард је избегавао мануелни рад у корист умног, док је Ферми очекивао да сваки члан његовог тима непосредно учествује у огледима. И мада су обојица поштовала способности другога, накострешили би се кад би били заједно. Ипак, увиђајући неопходност заједничког рада, потражили су помоћ од Џорџа Пигрема, уваженог председника одсека за физику на Колумбији. Он је пристао да буде посредник у њиховом одвојеном раду. „Шатл дипломатијом” упарио је Фермијеву тачност и Шилардову способност предвиђања. Уз помоћ Андерсона, ратоборне колеге дошле су до закључка да ако се користе спори неутрони „нуклеарна ланчана реакција могла би да постане самоодржавајућа”. 

Јер, док су судари између Фермија и Шиларда били чести, између неутрона и атомских језгара били су ретки. Тек је пропуштање неутрона кроз такозване модераторе, као што је Фермијев парафин, помогло да се они успоре, па су судари постали вероватнији и чешћи. Године 1939. физичари су такође знали да је „тешка вода” добар модератор. Обична или „лака вода” састоји се од два водоникова атома и једног кисеониковог. У тешкој води, с кисеоником су везана два тешка изотопа водоника, деутеријум. (Тешка вода се користи као модератор у данашњим нуклеарним реакторима који користе природни уранијум као гориво. Обична вода употребљава се у реакторима с обогаћеним уранијумом.)

Међутим, тешка вода била је ретка и скупа. Обимни огледи које је Шилард замислио и хитност захтевали су неки обичнији – јефтинији модератор. Шилард је открио један, исти који су немачки стручњаци већ одбацили – графит. Као што се и прибојавао, те 1939. године немачки атомски програм био је већ у току. Али, Немци су одустали од графита јер је упијао превише неутрона и окренули су се мањкавој и скупој тешкој води. Шилард је открио прави разлог – комерцијални графит садржавао је и мању количину бора који је познат као халапљиви упијач неутрона. Шилард је наручио да му се направи графит без најмање примесе бора, што ће се показати као пун погодак. Андерсон је измерио апсорпцију неутрона чистог графита и утврдио да такав може да служи као добар модератор. Али, после тога ће доћи до велике свађе између Шиларда и Фермија. Шилард је предложио да резултати ове пробе остану тајна. Ферми, који је увек био доследан научник, успротивио се томе не желећи да се прекрши устаљени научни обичај да се сви вреднији резултати објављују у научним часописима.

„Ферми је заиста побеснео”, сећао се касније Шилард. „Сматрао је да је то бесмислено.” Онда се поново умешао Пигрем и Ферми је попустио, пристајући на самоцензуру. Ипак, и с графитом као модератором, Ферми је сматрао да су врло мали изгледи да ће ланчана реакција бити самоодржавајућа. И по питању колико је та нада изгледна, два научника суштински су се разилазила.

Шилард се бојао да Немци предњаче у нуклеарној трци, док је Ферми сматрао да су то глупости. По њему, атомска бомба била је само „далека будућност и требало би двадесет пет до педесет година да би се направила, јер постоји једва десет одсто вероватноће”. Шилард је делио супротно, Рабијево схватање – „да десет одсто није далека вероватноћа, ако се узме у обзир да од ње можемо да погинемо”. Своју бојазан Шилард је показао и кад је Фермију позајмио две хиљаде долара како би подржао истраживања. Упркос томе, у лето 1939. године, Ферми је показао да није променио мишљење – напустио је нуклеарна истраживања и отишао на универзитет Мичигена да проучава космичке зраке.

Први успешан нацрт нуклеарног реактора, дакле, није настао ни у лабораторији ни у учионици, већ у писмима. У њима је Шилард непрестано тражио „тренутне” и „обимне огледе”, док је Ферми углавном остајао незаинтересован и сумњичав. Шилард је предлагао наизменично слагање слојева графита и уранијума у „решетку”, док је Ферми пре био за то да се у реактору уранијум и графит помешају попут шљунка. То је разбеснело Шиларда који је закључио да је Ферми одабрао ово решење само због лакшег прорачуна. На крају, Ферми је ипак увидео да је Шилард био у праву. Прихвативши једном његову замисао, здушно је применио своје велико знање да би се израчунале физичке особине решетке и да се окупе најбољи стручњаци неопходни за изградњу првог „неутронског реактора”.

Шилард је схватио да ће упркос Фермијевој и његовој умној снази, морати да потраже помоћ важних савезника. На листу је ставио имена чудног трија: Френклина Рузвелта, Едгара Хувера и Алберта Ајнштајна. Јер, током лета је сазнао да Немци ограничавају трговину уранијумовом рудом, из чега је закључио да почињу са истраживањем фисије. На то је хтео да упозори америчку владу. С инстинктом стручњака за односе с јавношћу, обратио се свом ментору и пријатељу Ајнштајну, који је живео у летњој кућици на Лонг Ајланду, око сто километара источно од Њујорка.

Шилард је најчувенијем физичару испричао своју замисао о ланчаној реакцији. „О томе уопште нисам размишљао”, одговорио је Ајнштајн, увиђајући механизам који би могао да учини стварним претварање масе у енергију из његове чувене формуле. Шилард је два пута посетио Ајнштајна, други пут како би попричали о писму које је Ајнштајн требало да потпише. „Шилард је могао све да учини, изузев да вози кола”, сећао се његов шофер током ове друге посете – Шилардов друг, колега и такође мађарска избеглица. „Ја сам могао. И тако сам га одвезао до летњиковца. Ајнштајн је био прави демократа па је на шољицу кафе позвао не само Шиларда, већ и његовог шофера, мене.” Радило се о Едварду Телеру, који је присуствовао и кад је Ајнштајн, носећи стари огртач и папуче, прочитао и сложио се да потпише касније добро познато „писмо председнику Рузвелту”.

Оно је носило датум 2. август 1939. године и почињало са: „Неки недавни радови Е. Фермија и Л. Шиларда...” У наставку се упозоравало на немачка атомска истраживања и пожуривале САД да отпочну властита. Шилард је писмо проследио банкару Александеру Заксу, који је био близак Рузвелту од времена „њу дила”. Други светски рат почео је 1. септембра, а Рузвелт је писмо примио у октобру. Тада се сложио да је потребно учинити нешто „како нас нацисти не би дигли у ваздух”.
У том смислу, окупио је федерални Комитет за уранијум, са Шилардом и другим научницима емигрантима као члановима. После рата Ајнштајн је изјавио како је био „само поштанско сандуче” за Шиларда. Ипак, током 1940. године он је још једном морао да одигра важну улогу у овом случају – кад је америчка војска готово одбила да изда дозволу Шиларду и Фермију да раде на поверљивом послу! Истражитељи који су закључке заснивали на „високо поузданим изворима”, дошли су до парадоксалног закључка да је Ферми (избеглица од фашизма) био „несумњиви фашиста”, а Шилард (преплашен од нациста) „врло пронемачки настројен”! Армија је закључила да „запослење ових особа на тајним пословима није препоручљиво”. Упркос чињеници да се једини тајни посао у то време налазио само у главама Фермија и Шиларда!

Значи, да се само војска питала, новац за истраживања био би ускраћен и цео атомски програм Фермија и Шиларда, тада још у зачетку, морао би да пропадне. Ова велика грешка избегнута је кад је, на притисак из Беле куће, ФБИ добио налог да „провери њихову лојалност Сједињеним Америчким Државама”. Тада је Едвард Хувер послао своје људе да о њима поразговарају с Ајнштајном (кога ће властити пацифистички ставови касније такође довести под сумњу). После Ајнштајнове повољне оцене о двојици научника, федерални новац потекао је ка Колумбији, мада је сумња у Фермија и Шиларда престала тек годину дана пошто су добили америчко држављанство. У пролеће 1942. године Ферми, Шилард и остатак тима с Колумбије преселили су се у Чикаго, где је на универзитету направљена строго чувана „металуршка лабораторија” (лажног назива како би се прикрио рад на испитивању ланчане реакције). Тамо су проучавани односи и геометрија „атомске гомиле” (атомиц пиле), односно Шилардове решетке од уранијума и графита – да се нађе најпогоднија за самоодржање ланчане реакције. У јуну је војни, Менхетн пројекат, преузео управљање истраживањима. Атомска бомба није ништа друго до неконтролисана, необуздана ланчана реакција. Иронично је да је Немачка баш у то време успорила властити А-програм, сматрајући да је могућност његове примене у текућем рату мало вероватна.

У јесен исте године направљена је решетка са уранијумским сферама уграђеним у графитне блокове. Другог децембра 1942. године Ферми је управљао првом самоодржавајућом контролисаном ланчаном реакцијом на свету. Властима је послата шифрована порука: „Италијански морепловац искрцао се у Нови свет”. После тог историјског догађаја Ферми и Шилард нашли су се сами поред реактора. Руковали су се и Шилард се касније сећао: „Ја сам тада рекао да мислим да ће овај дан бити забележен као црни дан у историји човечанства.”

Близу краја рата 1945. године, Ферми и Шилард поново су се разишли. Шилард је убрзавао развој атомске бомбе, али као одбрамбеног оружја против Немачке. Међутим, после Хитлеровог пораза, сматрао је да бомба не треба да буде употребљена офанзивно против Јапана. Требало би само приказати њену огромну снагу, што би убрзало капитулацију Јапана. Сматрао је да је „бацање овакве бомбе на неко насеље варварски чин који би показао да се не разликујемо од наших непријатеља”. Осим тога, да ће то само подстаћи трку у наоружавању с Русима после рата. Саставио је и послао три петиције новом америчком председнику Труману, које је потписало око 150 стручњака упослених на њеној изградњи. Оне су остале тајна за јавност све до 1961. године.

Ферми, као научни саветник високог владиног комитета, залагао се за употребу атомске бомбе без ограничења, сматрајући да би било „бескорисно” да се прикаже само њена снага. Исто мишљење делила је и влада, па су у августу 1945. године потпуно уништени градови Хирошима и Нагасаки – са стотинама хиљада цивилних жртава. После рата, Ферми се залагао за наставак војног надзора над атомским истраживањима, док је Шилард успешно лобирао у Конгресу за нову, цивилну комисију за атомску енергију. Ипак, обојица су била на истој страни 1950. године, а против залагања Шилардовог пријатеља Едварда Телера (његовог „шофера”) да се крене у развој хидрогенске бомбе. Ферми је Х-бомбу назвао „средством за геноцид”.
Како су два супротстављена сарадника видели један другог? Ферми је описао Шиларда као „изузетно бриљантног” духовитог човека, али неког ко је „изгледа уживао да препада људе”. Ферми је умро 1954. године.

Шилард је о Фермију написао: „Највише ми се свиђао у ретким приликама кад би полудео (осим, наравно, кад је беснео на мене).”Шилард се залагао за надзор над молекуларном биологијом и нуклеарним оружјем све до смрти, 1964. године.