Сирил Стенли Смит: Металлург и историк науки

Введение

Британский металлург (1903–1992)
другие люди с именем Сирил Смит

Сирил Стэнли Смит (4 октября 1903 – 25 августа 1992) был британским металлургом и историком науки. Наиболее известен своей работой в рамках Манхэттенского проекта, где он отвечал за производство делящихся металлов. Окончив Бирмингемский университет и Массачусетский технологический институт (MIT), Смит много лет работал научным сотрудником-металлургом в American Brass Company. Во время Второй мировой войны он работал в химико-металлургическом отделении Лос-Аламосской лаборатории, где очищал, отливал и придавал форму урану-235 и плутонию – металлу, который до этого был доступен лишь в микрограммовых количествах, а его свойства были в значительной степени неизвестны. После войны он входил в состав влиятельного Генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии и Научного консультативного комитета при президенте. Смит основал Институт изучения металлов при Чикагском университете – первую междисциплинарную научную организацию в США, посвященную изучению металлов. Он исследовал детали дефектов и границ зерен в металлах и разработал их теоретические модели. В 1961 году он перешел в MIT в качестве профессора института, занимая должности как в гуманитарных науках, так и в металлургии. Он применял методы металлургии для изучения технологий производства артефактов, таких как самурайские мечи.

Ранние годы

Смит родился в Бирмингеме, Англия, 4 октября 1903 года, третьим из четырех детей Джозефа Сеймура Смита, торгового представителя компании Camp Coffee, и его жены, Франсис, урожденной Нортон. Он получил образование в школе епископа Веси в Саттон-Колдфилде. Изучал металлургию в Бирмингемском университете, не выполнив требований по математике для поступления на факультет физики, который был его первым выбором, и в 1924 году получил степень бакалавра второго класса. В том же году Смит поступил в Массачусетский технологический институт (MIT), где в 1926 году защитил докторскую диссертацию. С 1926 по 1927 год он был научным сотрудником в MIT, после чего перешел на должность научного металлурга в American Brass Company. Его исследования в основном касались электрических, тепловых, механических и магнитных свойств медных сплавов. Он опубликовал множество статей и получил 20 патентов. В апреле 1943 года он начал работу над Манхэттенским проектом, присоединившись к химико-металлургическому отделу Лос-Аламосской лаборатории в качестве руководителя группы металлургии. После реорганизации лаборатории в апреле 1944 года он стал помощником руководителя отдела, ответственным за металлургию. Его первой задачей был набор металлургов, в которых остро нуждались военные усилия. Ему также пришлось организовать транспортировку их металлургического оборудования в Лос-Аламос в условиях военного времени. Металлурги Смита разработали способы производства бора, изготовления бериллиевых кирпичей и термической обработки стали. Им также пришлось работать с ураном. Фрэнк Спэддинг разработал масштабный процесс производства чистого металлического урана на Эймсской лаборатории, который подходил для производства тонн сырья для ядерных реакторов, но обогащенный уран нельзя было обрабатывать таким образом, поскольку это могло привести к образованию критической массы. Смиту первоначально было поручено изготовить кубики гидрида урана, что он и сделал, но испытания урановых гидридных бомб в 1950-х годах оказались неэффективными, и эта идея была отложена на время, хотя дальнейшие работы проводились и после войны. К июлю 1944 года они производили чистый уран в количествах по 200 граммов, используя недавно разработанный процесс. Но самой большой проблемой для Смита и его группы был плутоний, металл, который до того времени был доступен лишь в микрограммах, и свойства которого были в значительной степени неизвестны. Первоначально предполагалось, что плутоний будет иметь свойства, аналогичные урану, но это предположение оказалось ошибочным. Плутоний оказался «самым сложным металлом, известным человеку». Было обнаружено шесть аллотропных модификаций плутония, больше, чем у любого другого металла, а его температура плавления оказалась на сотни градусов ниже, чем у урана. Металлурги обнаружили, что при температуре около 125 °C плутоний увеличивается в объеме на 20 процентов, что является необычным явлением. Плутоний поставлялся в Лос-Аламос в виде смеси трифторида плутония (PuF3) и тетрафторида плутония (PuF4). Работа с плутонием проводилась в перчаточных боксах из соображений безопасности. Он считал это «естественным следствием тесного сотрудничества металлургов с химиками и физиками в рамках Манхэттенского проекта». С 12 декабря 1946 года по 10 января 1952 года Смит был членом влиятельного Генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии (AEC). Под председательством Роберта Оппенгеймера, директора Лос-Аламосской лаборатории во время войны, Генеральный консультативный комитет предоставлял комиссарам как политические, так и технические рекомендации. В одной из первых работ Смита для комиссии рекомендовалось сосредоточиться на разработке реакторов на быстрых нейтронах и реакторов высокого потока. Визит в Англию в 1948 году для обсуждения плутониевой металлургии с британскими учеными чуть не привел к международному инциденту, поскольку сенатор Бурк Хиккенлупер и министр обороны Джеймс Форрестал опасались, что он выдаст атомные секреты британцам. Смит этого не сделал, но комиссар AEC Самнер Пайк подвергся резкой критике за санкционирование его визита. Как и другие члены Генерального консультативного комитета, Смит выступал против разработки водородной бомбы по техническим и моральным соображениям. Он также работал в Комитете Национальной академии наук по науке, инженерии и государственной политике и в Научном консультативном комитете при президенте, Американском философском обществе в 1955 году и Национальной академии наук США в 1957 году.

Smith was born in Birmingham, England, on 4 October 1903, the third of four children of Joseph Seymour Smith, a commercial traveller for Camp Coffee, and his wife, Frances, née Norton. He was educated at Bishop Vesey's Grammar School in Sutton Coldfield. He read metallurgy at the University of Birmingham, having not met the requirements in mathematics to study his first choice, which was physics, and was awarded a second class BSc in 1924. That year Smith entered the Massachusetts Institute of Technology (MIT), where he earned a ScD in 1926. He was a research associate at MIT from 1926 to 1927, then left to take up a position as a research metallurgist at the American Brass Company. His research there was mainly involved with the electrical, thermal, and mechanical and magnetic properties of copper alloys. He published numerous papers, and was awarded 20 patents. In April 1943 he went to work on the Manhattan Project, joining the Chemical Metallurgical Division at the Los Alamos Laboratory as the head of its Metallurgy Group. When the laboratory was reorganized in April 1944, he became the Associate Division Leader in charge of metallurgy. His first task was recruiting metallurgists, who were in great demand by the war effort. He also had to arrange for the transport of their metallurgical equipment to Los Alamos under wartime conditions. Smith's metallurgists found ways of fabricating boron, producing beryllium bricks, and heat treating steel. They also had to work with uranium. Frank Spedding had developed a large scale process for producing pure uranium metal at the Ames Laboratory which was fine for producing tons of feed for the nuclear reactors, but enriched uranium could not be handled in this way, as it would form a critical mass. Smith was initially asked to produce cubes of uranium hydride, which he did, but the 1950s uranium hydride bomb tests were found to be inefficient, and the idea was set aside for the duration, although further work was carried out after the war. By July 1944, they were producing pure uranium metal in 200g amounts with a newly devised process. But by far the biggest challenge for Smith and his group was plutonium, a metal hitherto available only in microgram amounts, and whose properties were largely unknown. It was initially assumed that plutonium would have properties similar to that of uranium, but this assumption turned out to be invalid. Plutonium proved to be "the most complicated metal known to man". There were found to be six allotropes of plutonium, more than any other metal, and its melting point turned out to be hundreds of degrees lower than uranium. The metallurgists found that at around 125 °C, plutonium expanded in volume by 20 percent, which is unusual. Plutonium was delivered to Los Alamos in the form of what was found to be a mixture of plutonium trifluoride (PuF3) and plutonium tetrafluoride (PuF4). Work with plutonium was carried out in gloveboxes for safety reasons. He considered it "a natural outgrowth of the close association of metallurgists with chemists and physicists on the Manhattan Project." From 12 December 1946 to 10 January 1952, Smith served on the influential General Advisory Committee of the Atomic Energy Commission (AEC). Chaired by Robert Oppenheimer, the wartime director of the Los Alamos Laboratory, the General Advisory Committee provided policy as well as technical advice to the commissioners. One of Smith's first papers for the commission recommended that it concentrate on the development of fast breeder reactors and high flux reactors. A 1948 visit to England to discuss plutonium metallurgy with British scientists nearly escalated into an international incident, as Senator Bourke Hickenlooper and Secretary of Defense James Forrestal feared that he would give atomic secrets away to the British. Smith did no such thing; but AEC Commissioner Sumner Pike faced severe criticism for authorizing Smith's visit. In common with other members of the General Advisory Committee, Smith opposed the development of the hydrogen bomb on technical and moral grounds. He also served on the National Academy of Sciences' Committee on Science, Engineering, and Public Policy and the President's Science Advisory Committee. the American Philosophical Society in 1955, and the United States National Academy of Sciences in 1957.

Массачусетский технологический институт

В 1961 году Смит перешел в МТИ в качестве профессора института, занимая должности как в факультете гуманитарных наук, так и в отделении металлургии. Его целью было применение методов металлургии к изучению технологий производства артефактов, обнаруженных археологами, таких как самурайские мечи. В качестве преподавателя истории науки он утверждал, что важные открытия часто являются результатом любопытства, а не стремления к конкретным целям. Он интересовался научными аспектами изобразительного искусства и опубликовал несколько работ, объединяющих искусство и науку. Он читал лекции на эту тему в Галерее искусств Смитсоновского института и Галерее Артура М. Саклера в Вашингтоне. В 1991 году он был удостоен премии Эндрю Джеманта Американского института физики за "пионерское применение физики твердого тела в изучении древнего искусства и артефактов для воссоздания их культурного, исторического и технологического значения". Его коллекция старинных металлургических текстов была передана библиотеке Бернди при Институте истории науки и техники имени Дибнера.