Текст книги "Нильс Бор"

Автор книги: Даниил Данин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 39 страниц)

Молодому немцу было обеспечено полугодовое пребывание в боровском институте. Он приехал после легких вакаций, все еще похожий на мальчика с фермы – белокурый бобрик короткой стрижки, ясные глаза, послушная отзывчивость на любую просьбу. А уж если горожанин, то скорее неблагоустроенный студентик, чем преуспевающий доктор философии, в коего он успел превратиться год назад под небом Баварии.

…Оно, это небо, как и в дни его отрочества, не было безоблачным: именно тогда, год назад, разразился в Мюнхене «пивной путч» рвавшегося к власти бывшего австрийского ночлежника и немецкого ефрейтора Шикльгрубера-Гитлера. Маниакальный шовинист, угодный ненасытным монополиям истерический пропагандист реванша, социальный демагог и яростный приверженец милитаризма вступал в историю по крови и грязи. И не был одинок. И радовал души реакционеров не только в политике. Н не только в Баварии… Молоденький мюнхенец рассказывая Бору, как еще годом раньше в Лейпциге, перед лекцией Эйнштейна, какой-то верзила сунул ему в руку кроваво-красную листовку, где с угрозой говорилось, что теория относительности – «неарийское измышление», чуждое истинно германскому духу. Юноша тут же узнал, что верзила был ассистентом не то Ленарда, не то Штарка и что один из нобелевских лауреатов был автором листовки. «Меня охватило чувство, точно что-то рушится в моем мире», – говорил Гейзенберг.

Но все-таки у его мира была прочная опора в духовных традициях совсем иной Германии. К 24-му году он приобрел равное право говорить о себе: «Я из Мюнхена – от Арнольда Зоммерфельда» и «я из Геттингена – от Макса Борна». Он проделал ту же смену двух первоклассных научных школ, что и его друг Вольфганг Паули, уединившийся сейчас – тремя годами позже – с их третьим общим учителем, Нильсом Бором, на берегу Лаго ди Комо.

Бор вспоминал, как еще до осеннего переезда в Копенгаген Гейзенберг побывал на Блегдамсвей весной 24-го года. Они воспользовались пасхальными каникулами для путешествия по Зеландии: он, Бор, исполнял свое геттингенское обещание – показать баварцу датскую землю. Да и ему самому хотелось поближе познакомиться с многообещающим юношей.

…Сойдя с трамвая на северной окраине Копенгагена («вот Нерум – здесь я часто живал в моем детстве у бабушки Дженни»), они приладили ремни рюкзаков и пустились пешком на север – вдоль пригородных садов и церковных оград, потом по лесным и полевым дорогам, мимо светлых озер и зеленеющих пастбищ. Как изумлялся юнец из гористого края Южной Германии непредвиденной красоте покойных равнин! А когда они сворачивали к побережью Эрезунда и проходили рыбацкими поселениями вдоль старых причалов, он глаз не мог отвести от парусников промысловых флотилий, выплывавших точно из прошлого века. Они и были из прошлого века, объяснял ему Бор, потому что мирный датский флот века нынешнего почти весь лежал на дне Северного моря, потопленный немцами в годы войны. И это невесело было произносить датчанину и невесело было слушать немцу. Но зато у обоих бывало хорошо на душе, когда бедные фермы вдруг встречали их развевающимися флагами. Бор объяснял, что эти флаги не ради праздника, это символы благополучия в доме. И забава для весеннего ветра…

Голос Паули:

– Вернер говорил мне, как вы на закате подошли к Кронборгскому замку и ты объявил, что вот оно, место, где был, по преданию, гамлетовский Эльсинор. На него произвели впечатление не столько башни и стены, сколько твои комментарии.

Голос Бора:

– В самом деле? Возможно. Слушал он жадно.

…Через сорок лет в книге «Часть и целое» Вернер Гейзенберг воспроизвел все, что сказал ему тогда Вор:

«Он напомнил легенду о Принце Датском и продолжал: «Не странно ли, как изменяется этот замок, едва начинаешь воображать, что здесь жил Гамлет? Люди науки, мы уверены, что замок состоит всего только из камней, и восхищаемся способом, каким архитектор сложил их вместе. Эти камни, эта зеленая крыша с патиной времени, эта деревянная резьба в часовне – все это в единстве и образует Кронборг. И ничто из всего этого не должно было бы становиться иным, чем оно есть, оттого, что Гамлет тут жил, а меж тем все становится совершенно иным. Стены и бастионы вдруг начинают говорить совсем другим языком. Замковый двор начинает вмещать целый мир, темные углы начинают напоминать нам о темных тайниках в человеческой душе, и мы слышим гамлетовское «быть или не быть?». А ведь все, что мы доподлинно знаем о Гамлете, сводится лишь к появлению его имени в Хронике тринадцатого столетья. Никто не может доказать, что он действительно существовал, не говоря уж о том, что он обитал здесь. Но каждому известно, какие вопросы заставил его задавать Шекспир и какие человеческие глубины в нем обнажились, и каждый знает, что место на земле было найдено для него тут – в Кронборге. А коль скоро мы все это знаем, Кронборг превращается для нас в замок, совершенно отличный от того, который некогда воздвиг Фредерик Второй».

Можно ли было не сохранить в памяти такие внезапные размышления, услышанные на ходу?! Однако для самого Бора была в них давняя обдуманность. Все выглядело так просто: знание преображало мир. Да, но ведь оно из него же было извлечено! Не в том ли суть, что наполненность мира всегда неоднозначна? Она туманней логических конструкций. И нужна готовность к раскрытию в мире связей, логически невыводимых.

То был разговор о поэтическом начале в научном познании.

Гейзенбергу запомнилось и утро следующего дня, когда сильный весенний ветер расчистил небо и они сумели различить на севере крайний мыс шведского полуострова Кюллен. Бор все глядел туда, за море, а потом сказал (они еще, разумеется, были на «вы»):

«Вы росли в Мюнхене, вблизи гор… Может быть, вам не удастся полюбить мою страну. Но для нас, датчан, мере – нечто первостепенно важное. И когда мы смотрим в морскую даль, мы думаем, что доля бесконечности нам дана в обладание».

Оттуда они повернули на запад – к Тисвилю.

Голос Паули:

– Когда-нибудь твой Тисвиль будет вызывать у туристов те же мысли, что Кронборг, поскольку люди будут знать, на какие вопросы там заставлял отвечать природу датчанин Бор.

В тот весенний приезд Гейзенберг еще застал в Копенгагене Слзтера. И конечно, познакомился с идеями Статьи Трех. И был не очень смущен отказом от точного сохранения энергий, потому что тоже не верил тогда в реальность эйнштейновских световых частиц. Его,, как и Бора, прельстила мысль о призрачных волнах, каким-то образом управляющих квантовым поведением атомов по законам случая. Это было, по его мнению, главное в работе Бора – Крамерса – Слэтера: введение в физическую теорию некой, как он выразился, «реальности странного свойства».

Гейзенберг (историкам): эти волны были полуфизической, полувоображаемой сущностью, которая лежала как раз посредине между настоящей реальностью и тем, что являлось только математикой. Они обладали физическим бытием в том смысле, что определяли вероятности, скажем, распада атома или излучения кванта, а в то же время про них нельзя было сказать, что они столь же реальны, как электромагнитные волны. И я находил это необыкновенно интересным и привлекательным.

Томас Кум Вы находили это привлекательным?

Гейзенберг: Я находил это необыкновенно привлекательным, ибо мне думалось, что идея существования такой «промежуточной реальности» есть имению та цена, какую нужно заплатить за понимание квантовой теории… Дешево нельзя было приобрести никакого решения. И когда я увидел статью Бора – Крамерса – Слэтера, у меня тотчас создалось впечатление, что вот она – достаточная цена!

(Они все говорили тогда о «плате за понимание») …У Бора не было нужды рассказывать Паули, как двадцатитрехлетний Гейзенберг осенью 24-го года сразу успешно повел вместе с Крамерсом исследование важных квантовых проблем. Но Паули интересно было услышать, что необычайно одаренному мюнхенцу сначала нелегко далось это сотрудничество. Когда Бор наблюдал их вдвоем, он видел: источник подавленности молодого немца – его ревнивое сопоставление своих качеств с доблестями голландца. Крамерс разговаривал с немцами на немецком, с американцами – на английском, со шведами – на шведском, с французами – на французском, с датчанами – на датском… А сам он, Гейзенберг, поселившийся, как это бывало со многими приезжими, рядом с институтом в пансионе вдовы фру Мор, только еще учил с ее помощью датский и английский… Крамерс блистал веселой находчивостью и мог, по словам самого Гейзенберга, «целый вечер один держать площадку в доме Бора». И даже когда они вдвоем музицировали – Крамерс на виолончели, а он, Гейзенберг, на рояле, у него не проходило чувство неравенства: он видел себя аккомпаниатором при солисте… Да и во всех проявлениях молодости тридцатилетний голландец был непобедимо хорош – не исключая искусности в спорте.

(Слишком тесно жили-работали они в Копенгагене, участвуя все во всем. Еще не знали они приходящей только с годами тяги к расползанию по своим углам. Молодость квантовой физики отражалась в этой их молодой неразлучности. И все было на счету у всех. Но негде им было искать понимания, кроме как друг у друга.)

И в стенах института Крамерс первенствовал бесспорно. Прежде чем к Бору, все сначала за советом спешили к нему. Гейзенберга поразила его способность сидеть за расчетами по трое суток подряд, не смыкая глаз. А он еще при этом не делал ошибок и сохранял все ту же пленительную свою легкость. И только когда они вместе у черной доски ломали голову над белыми лабиринтами безвыходных формул, у Гейзенберга исчезала подавленность и пробивался даже критицизм. Очень уж беззаботно отшучивался Крамерс от гибельных трудностей, когда он Гейзенберг, подобно Бору, испытывал настоящее страдание «мыслей, лежащих на сердце». И Крамерс вдруг уменьшался в его глазах, а сам он вырастал. И начинал подумывать о том, что прямое сотрудничество с Бором давалось бы ему легче. (Так он говорил Томасу Куну.)

Это-то постепенное понижение акций Крамерса у черной доски и повышение собственных привели его наконец к душевному равновесию. И все стало на место: восхищение голландцем перешло в дружескую любовь без гнета сравнительных оценок.

К январю 1925 года они закончили совместную статью «О рассеянии излучения атомами». У них тогда было чувство, что они заметно продвинулись во тьме. И у Бора – их первослушателя и первокритика – было такое же чувство. Вот только ни у кого из них не явилось чувства, что тьма от этого поредела: как и в Статье Трех, искомой механики микромира в догадках Крамерса – Гейзенберга еще не содержалось.

В догадках? Не литературная ли это вольность? Нет, нет, так сам Гейзенберг написал:

«…наши усилия были посвящены не столько выводу корректных математических соотношений, сколько угадыванию их по сходству с формулами классической теории».

По сходству!.. – они работали в духе Принципа соответствия Бора. Но неужели даже саму механику атомов и квантов – не частные формулы, а общую систему достоверного вывода любых формул – тоже можно было лишь угадывать? А на что оставалось надеяться, если из прежней системы описания событий в макромире нельзя было логически извлечь механики микрособытий?

Для нее уже существовало название. На семинаре Макса Борна в Геттингене часто склонялся термин КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА – так озаглавил он одну свою тогдашнюю работу. И осенью Гейзенберг привез это название в Копенгаген. Но не привез самой механики.

Он приехал отыскивать ее под осенними копенгагенскими небесами, в Феллед-парке, на берегах Эрезунда (где доля бесконечности людям дана в обладание). А без метафор: он приехал угадывать ее в атмосфере теоретических споров на Блегдамсвей, где негромкий голос Бора заманивал в тенета нерешенных проблем…

– Жаль, черт возьми, что я тогда не мог поработать у тебя с Вернером! – сказал Паули действительно с сожалением.

…Через тридцать пять лет Вольфганга Паули уже не будет на свете. В мемориальном эссе Гейзенберг скажет об их общем умонастроении той зимы (1924/25 года) знакомыми нам словами: «Паули и я держались мнения, что… переход к полной математической схеме квантовой механики совершится когда-нибудь путем удачной догадки».

Когда-нибудь! Разумеется, не точнее. А до звонка оставалось пять минут…

Научные догадки похожи, если уж просится возвышенное сравнение, на внезапные грозы: они приходят без расписания. Но все-таки засылают перед собою ветер и всполошенных птиц. И что-то еще, на чутье одних – гнетущее, на чутье других – окрыляющее. Об этом заговорили Бор и Паули, дойдя в своей летописи до рубежа 25-го года.

У Паули был случай вспомнить, как в один из его наездов на Блегдамсвей с ним приключилась тогда дурацкая история… Однажды он остановился на людном углу, увязнув в старых безысходных мыслях об эффекте Зеемана и долго не двигался с места, к недоуменью прохожих… Со стороны: молодой буржуа в праздной задумчивости. Внезапно над его ухом прозвучало предостерегающее «Думай о боге!». Мгновенно обернувшись, он увидел глаза фанатика. Это был уличный проповедник – несчастное порождение ненадежности жизни. Голос Паули:

– Все хохочут, когда я рассказываю эту историю. А почему ты не смеешься, Нильс? Голос Бора:

– Потому что мне жаль этого человека… Но то, что он собирался выразить на своем непереводимом языке, означало лишь: «Думай о главном!» Уж кто-кто, а Паули думал о главном. И в ту пору он искупил свою былую геттингенскую самонадеянность. Он мог теперь процитировать фразу из собственного письма, которую отлично помнил, потому что в ней сочилась горечь сквозь щегольство:

«…физика слишком трудна для меня, и я жалею, что не сделался комиком в кино или кем-нибудь в этом роде, лишь бы никогда и ничего не слышать больше о физике».

Бор снова не засмеялся: на легкую остроту это не очень походило. И он знал Паули лучше, чем фольклорная молва. Она повторяет самое броское, но не самое достоверное. Он понимал, что насмешливость Паули не служила для него броней от приступов отчаяния.

«Ироничность была лишь одной – и вовсе не доминирующей стороной его крайне впечатлительной и восприимчивой натуры… и это истинный факт, что он пришел к физике только после известных колебаний, не зная сначала, «предпочесть ли научную карьеру литературной…»

Высказанное Леоном Розенфельдом, это же знал о Паули Бор. И потому он совсем не удивился признанию Паули, но сразу спросил: когда же именно тот позавидовал участи комика в кино? И услышал: весной 1925 года…

Вот тогда они начали смеяться. Оба.

Как раз весной 25-го года вышла из печати историческая работа Паули о Принципе запрета. Как раз той весной Паули получил право сказать, что полностью расшифровал структуру электронных оболочек в атомах и боровское истолкование Периодического закона Менделеева доведено до успешного завершения. И все той же весной Паули нашел наконец подходящий ключ к заколдованному эффекту Зеемана.

А все это взятое вместе удалось ему оттого, что он первым, после Бора и Зоммерфельда, додумался до нового квантового числа. Или иначе: раньше других уловил в микромире еще одну черту квантовой прерывистости – пунктирности – дискретности. Он догадался, что эта новая черта свойственна не атому в целом, а каждому электрону в атоме. Интуиция Паули открыла в электроне «квантовую двузначность» и по меньшей мере удвоила квантовые возможности микромира…

И в этот-то вершинный момент его жизни – уверенье, что отныне он никогда и ничего не хотел бы слышать о физике! Бор и Паули честно отсмеялись. Но никто не сознавал яснее, чем они, что эта история лишь выглядела смешной, но не была смешной. Бор спросил, кому же Паули написал свое письмо? И услышал:

– Ральфу Кронигу.

Это имя вызвало у обоих воспоминания с оттенком виноватости. Бор сказал, что Крониг сейчас хорошо работает в Копенгагене. А Паули заметил, что, как только станет профессором, позовет к себе Кронига ассистентом: «Его обязанность будет состоять только в том, чтобы противоречить каждому моему слову, но тщательно все обосновывая». И добавил, что юноша должен стать смелее, чем был три года назад.

…Три года назад высокий рост и спокойная серьезность не очень выручали выпускника Колумбийского университета, когда он пустился, подобно гарвардцу Слэтеру, странствовать по европейским центрам атомной физики: все-таки он казался долговязым школяром, не более.

Интерес к спектральным проблемам привел его в Тюбинген. Профессор Альфред Ланде сразу показал двадцатилетнему американцу только что полученное из Гамбурга письмо. Шел январь 25-го года, и это было одно из предварительных сообщений Паули коллегам о новом квантовом числе и Принципе запрета. Ланде сказал, что завтра Паули приедет в Тюбинген сам.

Идея непонятной «двузначности электрона» тотчас завладела мыслями начинающего теоретика. Новое квантовое число, возникающее из-за этой двузначности, заставляло думать о каком-то новом типе вращений в атоме, сверх боровского вращения электрона по орбите и зоммерфельдовскихз поворотов самой орбиты,

«На языке моделей… это можно было наглядно изобра зить только как вращение электрона вокруг своей оси…» рассказывал впоследствии Крониг.

Едва ли он знал, что в 1921 году – тогда ему но было еще, и семнадцати лет – Артур Комптон уже выдвигал гипотезу вращающегося электрона, однако она осталась бесплодной. По спасительному невежеству Крониг ухватился за эту картину. Квантовая идея двузначности превращала электрон в необычный волчок: лишь с двумя разрешенными положениями оси, прямо противоположными. Странно? Но зато обретало наглядный смысл новое квантовое число: оно нумерует эти два возможных состояния электрона. К вечеру того зимнего дня в руках юноши уже была согласная с опытом формула для раздвоения спектральных линий. Это ошеломило Ланде, Он сказал, что завтра они вместе отправятся на вокзал к приходу гамбургского поезда. Паули должен узнать об этом немедленно.

В истории вращающегося электрона встречи на вокзалах почему-то трижды сыграли драматическую роль. Два раза – с участием Бора. Все три раза – с участием Паули. Была в этом нервическая атмосфера безотлагательности.

Крониг: На следующий день мы пошли на вокзал… Отчего-то Паули представлялся мне гораздо более старым. И бородатым. Он не походил на образ, возникший в моем изображении, но я сразу ощутил исходящую от него силу. Это привлекало и тревожило.

Уже на тюбингенском перроне ожидало юношу первое разочарование. В реальность вращающегося электрона Паули не поверил. Но все-таки сказал: «Это очень остроумная выдумка».

А потом, после зимней Германии, была зимняя Дания и второе разочарование. Крамерс и Гейзенберг тоже не поверили в электрон-волчок. И Бор не поверил.

У всех были неодолимые возражения. Частота вращения электрона-шарика получалась такой громадной, что точкам на его поверхности приходилось двигаться со сверхсветовой скоростью. А это запрещала теория относительности. Всплывали и другие контрдоводы. Одно цеплялось за другое, и наглядная картина оказывалась несостоятельной.

Двадцатилетний Крониг сник. Он не осмелился послать свою работу в печать. И его возможная заслуга стала в конце того же 25-го года действительной заслугой других – тоже молодых и тоже талантливых – физиков: голландцев С. Гоудсмита и Г. Уленбека. И это им посчастливилось ввести в теорию микромира термин СПИН (буквально – вращение) взамен бесплотной «двузначности электрона».

Через тридцать с лишним лет профессор Ральф де Л. Крониг поставит эпиграфом к своему мемуарному эссе «Переломные годы» полные печальной раздумчивости слова художника Эжена Фромантена: «…Чье сердце настолько уверено в себе, что между смирением, которое зависит от нас, и забвением, которое приходит только со временем, в нем не промелькнет сожаления?»

А в разговоре Паули и Бора об истории с Кронигом промелькнуло ли, в свой черед, сожаление? Наверняка. Теперь, на берегу Комо, они очень хорошо знали, что, когда Гоудсмит и Уленбек пришли с идеей вращающегося электрона к Эренфесту, тот оставил надежду им и физике. Он сказал: «Это либо чепуха, либо очень важно». По его повелению они написали письмо в журнал Natur-wissenschaften – «Природоведение» – с кратким изложением своей теории. А потом и на них, как на Кронига, навалились сомнения.

– Мы с Гоудсмитом почувствовали, – рассказывал Уленбек, – что, быть может, лучше пока воздержаться от публикаций, но, когда мы заговорили об этом с Эренфестом, он ответил: «Я уже давно отправил ваше письмо в печать. Вы оба достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость!»

Бор и Паули знали, что Крониг был еще моложе. Но не оттого ли они помешали ему рискнуть, что сами были моложе Эренфеста и еще побаивались, как бы чужая глупость не сошла за их собственную? По усредненной психологической модели – да, а в действительности – нет. Когда в 1961 году Ландау спросил у Бора в Москве, чем привораживал Копенгаген в былые годы молодых теоретиков, Бор ответил: «Никакого особого секрета не было, разве только то, что мы не боялись показаться глупыми перед молодежью». На Блегдамсвей это всех уравнивало в рискованности догадок.

Кронигу не посчастливилось по иной причине…

Появление в печати письма Гоудсмита и Уленбека лишь удивило Бора и Паули, но ни в чем не убедило: они прочли уже отвергнутый ими в начале года абсурд. А вскоре – в декабре 25-го – Бор отправился в Лейден на юбилей Лоренца. Поезд шел через Гамбург. Паули явился на перрон: было у него предчувствие, что лейденцы постараются примирить главу копенгагенцев со спином электрона. И под нестройную музыку макромира – зимнюю тоску паровозных гудков да крикливую вокзальную толчею – полнотелый господин с неумолимыми глазами громко требовал от высокого улыбающегося скандинава не уступать: ни за что не поддаваться соблазнам вздорной классической картины, будто в атомах бешено вращаются вокруг собственной несуществующей оси дурацкие бильярдные шарики, наделенные электрическим зарядом… Слова классическая картина звучали гневно в устах толстяка. Мельком уловленные посторонним ухом, они наводили на мысль, что это, наверное, дорожное свиданье двух деятелей из разряда нынешних левых художников – кубистов, супрематистов, дадаистов, – дьявол их разберет!

Голос Бора: – Но на гамбургской платформе, когда я ехал в Лейден, ты был еще сравнительно вежлив.

Голос Паули:

– Сравнительно с чем?

Голос Бора:

– Сравнительно с тем, как ты встретил меня на берлинском вокзале, когда я возвращался из Лейдена.

Паули должен был согласиться, что это правда. Заехав в Берлин после лоренцевских торжеств, Бор наслушался от него непочтительных резкостей за то, что в Лейдене и впрямь совершил отступничество. Но не лейденцы переубедили его. Это нечаянно сделал Эйнштейн… «Что вы думаете о вращающемся электроне?» – спросил он Бора, едва они обменялись рукопожатием (и посетовали, что видятся редко). Бор ответил вопросом: почему собственное вращение электрона может приводить к удвоению ступенек на энергетической лестнице в атоме? И Эйнштейн тотчас эта объяснил с помощью теории относительности. (Неважно как, но убедительно.)

«Его замечание было полным откровением для меня…» – написал впоследствии Кронигу Бор. И добавил, что так пришел конец его сомнениям в гипотезе спина.

Но Паули ничего не желал слушать. И на берлинском вокзале он негодовал, что из-за капитуляции Бора теперь «возникнет в атомной физике новая ересь». И на сей раз сторонние слушатели на платформе могли подумать, что это дорожная встреча двух приверженцев какой-то новой секты.

…Паули понадобились для капитуляции еще два месяца. А суммарно – целый год, считая со дня, когда Крониг впервые изложил ему свою «очень остроумную выдумку»….

Как это ни алогично, юному Кронигу потому и не повезло, что зимой-весной 25-го года он попал: в лучшее место на земле для начинающего теоретика: в эпицентр квантовой революции. Он угодил в силовое поле ее главных участников как раз тогда, когда они жили с ощущением кризиса всех полумер – всех полуклассических подходов к пониманию механики микромира. Даже вечный оптимизм Бора той весной не защитил его от внезапного «чувства грусти и безнадежности», как сказал он сам. И потому той весной позавидовал Паули участи комика в кино. Он написал об этом Кронигу 21 мая 1925 года, и в том его письме была фраза:

«Физика теперь снова загнана в тупик…»

Выход существовал уже единственный: не обходные пути, а разрушение тупика. Или, как вскоре – в июле 25-го – определил это Бор памятными нам словами: РЕШИТЕЛЬНАЯ ЛОМКА ПОНЯТИЙ, ЛЕЖАВШИХ ДО СИХ ПОР В ОСНОВЕ ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ.