1942 wurde unter der Leitung von Enrico Fermi der Chicago Pile-1 gebaut. Er bestand aus 45.000 Graphitblöcken mit einem Gewicht von 330 Tonnen, 4,9 Tonnen Uranmetall und 41 Tonnen Urandioxid, die unter den Tribünen des Stagg Field-Tennisplatzes der Universität von Chicago platziert wurden. Je nachdem, wie man die Begriffe definiert, könnte man ihn als den ersten Kernreaktor bezeichnen; er war nicht für die Stromerzeugung für industrielle Zwecke gedacht, aber er war der erste Motor für eine anhaltende kritische Reaktion.

Nach modernen Maßstäben wurden einige Abstriche bei der Sicherheit gemacht. Zum Beispiel der Teil, wo er unter den Tribünen eines Racketballplatzes an einer Universität in einer Großstadt gebaut wurde.

General Groves, der Leiter des gesamten Manhattan-Projekts, hatte versucht, das Experiment in der Nähe von Chicago statt direkt in Chicago durchzuführen, und hatte zu diesem Zweck den Bau eines Gebäudes angeordnet, aber die Bauarbeiten waren in Verzug geraten. Arthur Compton, der Nobelpreisträger und Physikprofessor an der Universität von Chicago, der CP-1 beherbergte, hatte es vermieden, den Präsidenten der Universität um Erlaubnis zu bitten, da dieser, wie Compton später erklärte, hätte ablehnen müssen, und das wäre die falsche Antwort gewesen.

Die Arbeit des Stapelns der Ziegelsteine wurde von Highschool-Abbrechern verrichtet, die sich etwas Geld dazuverdienen wollten, während sie auf ihre Einberufung zum Militär warteten.

Das Uran wurde in einem sieben Meter hohen Würfel aus Gummi statt in einem Metallreaktorbehälter aufbewahrt. Natürlich gab es auch kein riesiges Betongebäude zur Eindämmung.

Als James Conant, Vorsitzender des National Defense Research Committee, später davon erfuhr, soll er blass geworden sein. Selbst für die 1940er Jahre galt dies nicht als ganz normales wissenschaftliches Verhalten.

Wenn man all dies in einem Geschichtsbuch lesen würde, ohne zu wissen, wohin es führt, könnte man vermuten, dass es sich um den Auftakt zu einem großen Sicherheitsversagen handelt. Es fehlt so viel, was die Kultur des Jahres 2025 als standardmäßige Sicherheitsmaßnahmen betrachtet. Wo sind die Inspektoren und ihre Klemmbretter? Die riesigen, schweren Regelwerke mit Betriebsvorschriften? Die nüchtern debattierenden Ausschüsse für die Bewertung der Auswirkungen auf die Umwelt? Die Vorschriften, die besagen, dass nur Personen mit besonderen Qualifikationen Uranziegel stapeln dürfen? Wo sind die Unterlagen?

Aber der Stapel aus Uran- und Graphitblöcken schmolz nicht.

Und der Grund dafür ist, dass Fermi wusste, was er tat. Er hatte die Regeln im Voraus vorhergesagt.

Fermi stapelte nicht einfach nur mysteriöse Blöcke, die mehr Wärme erzeugten, wenn sie nahe beieinander lagen. Er wusste, dass einige Uranatome spontan zerfallen und spalten würden. Er wusste, dass dabei Neutronen entstehen würden. Er wusste, dass diese Neutronen manchmal auf andere Uranatome treffen würden und dass dies manchmal eine weitere Spaltung auslösen würde.

Fermi verstand dies im Voraus, er musste nicht auf die harte Tour herausfinden, dass er es mit einem exponentiellen Prozess zu tun hatte. Nicht in dem Sinne, wie die heutigen Medien das Wort "exponentiell" überstrapazieren, um einfach "groß" oder "schnell" zu bedeuten, sondern als einen Prozess, dessen Wachstumsrate proportional zu seinem aktuellen Niveau ist: mathematische Exponentialfunktion.

Fermi wusste, dass er durch das Stapeln von mehr Uran- und Graphitblöcken den Faktor erhöhte, der innerhalb eines exponentiellen Prozesses multipliziert wurde. Wie in dem Buch erläutert, besteht ein himmelweiter Unterschied zwischen einem Neutronenmultiplikationsfaktor unter 100 Prozent und einem Neutronenmultiplikationsfaktor über 100 Prozent.^* Unter 100 Prozent hat man nur einen warmen Stapel von Blöcken. Aber über 100 Prozent steigt die Radioaktivität des Stapels. Und steigt weiter. Und weiter.

Er verhält sich nicht wie alle bisherigen, kleineren Haufen von Uranziegeln, die Sie vielleicht getestet haben. Wenn Sie nicht genau genug verstanden hätten, was Sie taten, um den Reaktor zu untermoderieren (damit die Kettenreaktion verlangsamt würde, wenn der Reaktor zu überhitzen begann), dann hätte sich der Reaktor nicht wie die kleineren Haufen stabilisiert. Wenn Sie ihn über Nacht weiterlaufen lassen, würden Sie am nächsten Tag keine neue, industriell nutzbare Leistungsabgabe erhalten.

Der Haufen würde einfach immer radioaktiver werden, bis das Graphit Feuer fängt oder das Uran zu Schlacke schmilzt.

Dann würden die Feuerwehrleute kommen und einen verwirrenden Brand vorfinden, der auch dann noch Hitze abgab, wenn sie Wasser darauf gossen.

1942 wäre kein gutes Jahr gewesen, um die Universität von Chicago zu besuchen.

Aber Fermi wusste das alles bereits! Also ist nichts passiert. Als Fermi am 2. Dezember 1942 anordnete, eine Steuerstange (ein Holzbrett, auf das eine Cadmiumplatte genagelt war) um weitere zwölf Zoll herauszuziehen, sagte er im Voraus, dass dies der Rückzug sein würde, der die gemessenen Radioaktivitätswerte "steigen und weiter steigen lassen würde ... sie würden sich nicht einpendeln".

Dann verdoppelte sich die Radioaktivität in den nächsten zwei Minuten und verdoppelte sich erneut, bis sie die Reaktion laufen ließen und sich alle zwei Minuten für insgesamt 28 Minuten verdoppelte, wobei sie um den Faktor 16.000 anstieg.

Eine 16.000-fache Erhöhung der Radioaktivität war das erwartete Verhalten des Reaktors, das korrekt vorhergesagt und im Voraus im Detail verstanden wurde. Es war keine Überraschung, auf die jemand gestoßen war, der den Auftrag hatte, zehnmal so viele Uranziegel wie beim letzten Mal aufzuschichten, um zu sehen, ob etwas Interessantes und Profitables passieren würde.

Wie in dem Buch erläutert, ist der Unterschied zwischen einem Kernreaktor und einer nuklearen Explosion sehr gering. Genauer gesagt beträgt er etwas mehr als ein halbes Prozent. Das ist der Unterschied zwischen einem Reaktor, der eine industriell nutzbare Menge an Energie liefert, und einem Reaktor, der explodiert.

Das heißt: Man muss eine Kernreaktion immer stärker machen, bevor sie überhaupt richtig zu funktionieren beginnt. Und dann, einen winzigen Moment, nachdem sie so stark geworden ist, wenn sie nur ein Haar stärker wird, wenn man 0,65 Prozent weitergeht, explodiert sie.

Das ist eine Art von Problem, das einem die Realität bescheren kann. So etwas kommt vor.

Aber Fermi und Szilard und ihr Team hatten all diese Regeln vorausgesagt, bevor sie es auf die harte Tour herausfanden. Sie wussten über verzögerte Neutronen und schnelle Neutronen Bescheid. (Mehr zu diesem Teil der Geschichte finden Sie in Kapitel 10.) Als Fermi den Neutronenmultiplikationsfaktor auf 100,06 Prozent erhöht hatte, befahl er nicht, die Steuerstange weiter herauszuziehen, um zu sehen, was mit einem noch stärkeren Haufen passieren würde. Er ging nur bis an die Kritikalität heran, nicht 0,65 Prozent weiter bis zur sofortigen Kritikalität. Fermi erhielt das von ihm vorhergesagte Ergebnis und wusste, was passieren würde, wenn er noch weiter ginge. Also ging er nicht weiter.

Achtundzwanzig Minuten später, als sich die Radioaktivität alle zwei Minuten verdoppelte und um das 16.000-fache anstieg, schaltete Fermi den ersten Kernreaktor der Welt, die gestapelten Uranziegel unter den Tribünen eines Universitätsstadions in einer Großstadt, einfach ab.

Um es klar zu sagen: Wir würden nicht behaupten, dass Fermi völlig verantwortlich handelte, nur weil er ein scheinbar in sich konsistentes Modell der Physik von Niedrigenergie-Reaktoren hatte. Fermi hätte sich irren können. Die Menschheit hat im Laufe der Kerntechnik einige Überraschungen erlebt.

Der Castle-Bravo-Test der ersten thermonuklearen Waffe hatte die dreifache erwartete Sprengkraft, da er eine Mischung aus Lithium-6 und Lithium-7 als Kernbrennstoff für eine Fusionsreaktion enthielt. Die Entwickler der Waffe wussten von einigen starken Kernprodukten, die bei der Fusion von Lithium-6 entstehen, aber nichts über die Fusion von Lithium-7, und es stellte sich heraus, dass Lithium-7 tatsächlich nicht inert war.

Fermi vermied durch die Durchführung seiner Reaktion mit geringer Intensität und nicht auf einem Niveau, das industriell nutzbare Energiemengen lieferte, viele Komplikationen, die in Kernreaktoren auftreten, die leistungsstark genug sind, um rentabel zu sein. Hätte es einen von der Reaktionsrate abhängigen neutronenverstärkenden Faktor gegeben, den Fermi nicht vorhergesehen hatte, irgendwelche zuvor unbekannten Phänomene, wie sie beim Castle-Bravo-Test auftraten, oder irgendwelche anderen Überraschungen, die sich manifestierten, sobald der Neutronenfluss um den Faktor 16.000 anstieg und den Multiplikationsfaktor von 1,0006 auf 1,02 schneller ansteigen ließ als die Reaktionszeit eines Menschen, um Notfallkadmium einzuführen, dann hätte Amerika heute eine nukleare Sperrzone in Chicago.

Trotzdem sagen wir nicht, dass Fermi mit diesem Experiment unbedingt falsch lag. Es war nicht die Art von Experiment, die die ganze Menschheit hätte vernichten können. Es gab wohl Gründe, die es wert waren, eine Sperrzone in Chicago als nicht vorhersehbares Ergebnis der Begegnung mit einem verborgenen neuen Phänomen zu riskieren, das ein hoffentlich präzises Verständnis durcheinanderbrachte. In Wirklichkeit würde Nazi-Deutschland bis 1945 nicht annähernd in den Besitz von Atomwaffen gelangen, aber 1942 wusste niemand, dass dies der Fall sein würde. Solche Vorhersagen sind schwer zu treffen. Die Lagerung der Uranblöcke außerhalb einer Großstadt wäre unbequem gewesen, und Unannehmlichkeiten haben im Krieg reale Kosten.

Unser Ziel bei der Nacherzählung dieses Ereignisses ist es nicht, ein moralisches Urteil in die eine oder andere Richtung zu fällen. Zunächst müssten wir uns eingehender mit den historischen Details des Geschehens befassen, um zu verstehen, welche Optionen genau diese Personen hatten und ob sie eine bessere Option versäumt haben.

Die Lehre, die wir daraus ziehen würden, betrifft eher den Unterschied zwischen stereotyper "Sicherheit" und dem, was tatsächlich nötig ist, um nicht von der Realität getötet zu werden.

Chicago Pile-1 wies einen großen Mangel an stereotypen, sichtbaren, auffälligen Sicherheitsmaßnahmen auf, wie sie Bürokraten üblicherweise fordern. Die Katastrophe wurde durch Verständnis vermieden, nicht durch Sicherheitsmaßnahmen zum Schein. Fermis Verständnis erwies sich als ausreichend. Es hätte auch anders kommen können, aber in Wirklichkeit war es so, wie er vorhergesehen hatte. Und dieses Maß an Verständnis war es, was die Realität erforderte, nicht irgendwelche Scheinmaßnahmen.

Hätte niemand auf einer tiefen Ebene verstanden, was in einem Haufen seltsamer Metallziegel vor sich ging, dann hätte es nicht viel geholfen, wenn viele Inspektoren in nüchternen Anzügen die Ziegel aus undurchschaubarem Metall begutachtet oder ein gut gebundenes, offiziell aussehendes Sicherheitshandbuch gedruckt hätten, in dem stand, dass nur zertifizierte Bediener die seltsamen Metallziegel stapeln dürfen.

Wir können uns eine Welt vorstellen, in der Chicago Pile-1 ohne Enrico Fermi gebaut worden wäre. Ohne jemanden, der die wahren Gesetze verstanden hätte, denen die mysteriösen, sich selbst erwärmenden Ziegel unterlagen.

In einer solchen Welt hätte vielleicht ein anderer Wissenschaftler die tödliche Gefahr noch rechtzeitig erkannt, bevor es zu spät war. Wir können uns einen Austausch wie den folgenden vorstellen:

Salviati: Die Art und Weise, wie die Blöcke an Leistung gewinnen, wenn sie zusammengebracht werden, ist ein offensichtliches Zeichen für einen sich selbst verstärkenden Prozess. Wenn man nach mathematischen Modellen sucht, die einen solchen Prozess überhaupt beschreiben können, neigen diese dazu, einen Modus zu haben, in dem sie explodieren, wenn man sie weit genug treibt.

Simplicio: Was für ein Unsinn! Im wirklichen Leben ist es wissenschaftlich fundiert zu glauben, dass jeder solche Prozess irgendwann an seine Grenzen stößt. Sie können nicht unendlich weiterlaufen! Das Stapeln von Uran- und Graphitziegeln sollte also vollkommen sicher sein, weil es an seine Grenzen stößt und somit harmlos ist.

Salviati: Das ist so, als würde man argumentieren, dass eine Supernova nicht gefährlich sein kann, weil sie nicht unendlich heiß werden kann, oder dass eine künstliche Superintelligenz harmlos wäre, weil sie nicht unendlich intelligent sein kann. Oder als würde man argumentieren, dass eine Kugel eine Geschwindigkeitsgrenze haben muss und daher die Haut nicht durchdringen kann. Nur weil es irgendwo eine Grenze gibt, heißt das nicht, dass diese Grenze niedrig ist. Alle mathematischen Modelle, die wir darüber haben, warum sich die Ziegel selbst erwärmen, deuten darauf hin, dass es irgendwo eine kritische Schwelle gibt, sodass das Überschreiten dieser Schwelle dazu führt, dass der Stapel explodiert und alle in der Nähe befindlichen Personen tötet.

Simplicio: Aber die Wissenschaftler sind sich nicht einmal einig, wo diese Schwelle liegt! Wenn es einen wissenschaftlichen Konsens gäbe, dass das Hinzufügen weiterer Ziegelsteine gefährlich ist, würde ich damit aufhören. Aber wenn sich die Wissenschaftler nicht einmal darüber einig sind, wo genau die Gefahr liegt, warum sollte man sich dann Sorgen machen?

Salviati: Wenn viele der führenden Wissenschaftler vor einer ernsthaften Gefahr einer tödlichen Explosion warnen, sollte die Tatsache, dass sie nicht genau berechnen können, wann die Explosion beginnt, Sie eher beunruhigen, nicht beruhigen. Wenn wir genau wüssten, wie die Ziegel funktionieren, würden wir vielleicht erkennen, dass es einen schmalen Bereich gibt, in dem wir sicher Energie gewinnen können, unterhalb dessen die Ziegel nutzlos und oberhalb dessen sie tödlich sind. Aber die Tatsache, dass die Wissenschaftler immer noch streiten, bedeutet, dass wir noch nicht wissen, was wir tun! Das heißt, es ist nicht der richtige Zeitpunkt, um mit der Kettenreaktion herumzuspielen, die diese Ziegelsteine heute erwärmt, damit sie morgen nicht explodieren und uns töten! Zuerst muss die Wissenschaft geklärt werden.

Wir sind noch sehr, sehr weit davon entfernt, KI auch nur annähernd so gut modellieren zu können, wie Fermi die nuklearen Kettenreaktionen verstanden hat.

Wenn wir diesen Weg weitergehen, werden wir irgendwann mit rasender Geschwindigkeit zu einem Ergebnis kommen, das weitaus schwerwiegender ist als die Verstrahlung von Chicago.

Notes