Текст книги "Нильс Бор"

Автор книги: Даниил Данин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 39 страниц)

Существование атомного ядра было неоспоримым. Однако прошло около полутора лет, прежде чем Резерфорд решился сделать следующий шаг. Лишь в конце 1910 года случился день, когда он громадным своим голосом объявил в манчестерской лаборатории: «Теперь я знаю, как выглядит атом!» Он не мог бы выразиться точнее: он в самом деле только это и узнал – как выглядит атом, а не как устроен. Выглядел атом как солнечная микросистема с Положительным ядром в центре и отрицательными электронами на планетных орбитах вдали от ядра. Но по классическим законам атом не мог быть так устроен: вращение вынуждало бы электроны, в согласии с Максвеллом, непрерывно излучать энергию, а потеря энергии приводила бы их, в согласии с Ньютоном, к неминуемому падению на ядро. Резерфорд увидел обреченный атом. И конечно, осознал это тотчас. В первых же строках первой статьи о планетарной модели он предупредил теоретиков:

«Вопрос об устойчивости предлагаемого атома на этой стадии не следует подвергать рассмотрению…»

Вот в чем заключалась его сила! Своей интуицией он предугадывал другую стадию, когда для его обреченного атома теоретическое спасение найдется.

Физике для этого понадобятся фундаментально новые представления о ходе вещей в микромире. Неклассические: механика Ньютона и электродинамика Максвелла, очевидно, дошли до границ своей применимости – они запрещали существовать тому, что существовало! Сознавал ли Резерфорд, что он провоцировал революцию в физике, когда прозвучало его, казалось бы, немыслимое в науке «верую, потому что это абсурдно!»? Появился теоретически противозаконный, но экспериментально обоснованный планетарный атом.

Об этой-то богатой жатве и написал ему Нагаока. У японского теоретика был для этого личный мотив: десятью годами раньше он сам умозрительно построил похожую атомную модель в виде Сатурна с кольцами. И еще два современника по той же причине могли бы выразить Резерфорду свое удовлетворение – Петр Николаевич Лебедев и Жан Перрен: чистой игрой научного воображения – без доказательств – оба рисовали себе атом как микроподобие солнечной системы.

В мае 11-го года статья со странным предупреждением Резерфорда была опубликована в лондонском Philosophical Magazine – «Философском журнале». Возможность заговорить о богатой жатве теперь представилась всем. Однако прошло уже полгода, а этой возможностью никто из теоретиков не воспользовался. Лишь один молодой астрофизик в Трииити-колледже – Д. Никольсон – попробовал поработать с сатурнианско-планетарной моделью в своих исследованиях, но его первая статья еще лежала в типографии. И на том Кавендишевском обеде – в октябре – слова атомное ядро и планетарный атом не отягощали дружеских речей в честь Резерфорда. Через полвека на прямой вопрос историка: «Был ли тогда в Кавендише хоть кто-нибудь, кто принял атом Резерфорда всерьез?» – Бор без колебаний ответил отрицательно.

А Томсон? Неужели стареющий и всепонимающий Дж. Дж. не явился исключением? Нет, не явился. У него была своя модель атома.

Кажется, он сам придумал для нее вкусное сравнение: атом похож на кекс – отрицательно заряженные электроны-изюминки вкраплены в положительно заряженное тесто. Оно заполняет все атомное пространство. Однако с этим «положительно наэлектризованным пространством» ничего хорошего не получалось. Чем дальше шло время, тем меньше получалось. Вот и последние опыты резерфордовцев: от рыхлого атома с массой, размазанной по всему объему, альфа-частицы не могли бы отражаться назад…

Кавендишевец Рэлей-младший уверял, что Томсону и самому не очень нравилась его модель. Тем не менее он продолжал ревниво и безнадежно приспосабливать ее к объяснению физических и химических реалий в природе. Были даже иллюзии успеха. И жил ими в Кавендише не он один. А критика уже не будоражила его внимания. И чужие идеи уже не возбуждали в нем интереса. Теперь – через двадцать семь лет после начала своего кавендишевского отцовства – он втайне выдал себе охранную грамоту на случай любых притязаний детей:

«Молодым людям не следовало бы высказывать всякую всячину. Я знаю о данном предмете гораздо больше, чем они, и я уже обдумал все…»

Это слова не самого Дж. Дж. Так в 1962 году, рассказывая историкам о далеком прошлом, сформулировал за Томсона его тогдашнюю психологическую позицию старый Нильс Бор.

…А молодой Бор в часы Кавендишевского обеда 11-го года всего этого еще не понимал. Он видел: Томсон и Резерфорд стоят на стульях плечом к плечу, и оба, улыбаясь, раскачиваются в такт веселым мелодиям. И ничто не омрачало ощущения их духовного единства. И в голову молодого датчанина не могла прокрасться мысль, что его кембриджские неудачи вовсе не случайность.

А на Резерфорда он смотрел во все глаза совсем не потому, что успел плениться его новыми идеями. Майской статьи новозеландца о структуре атома он не читал. Да и был еще увлечен томсоновской моделью. По признанию Бора, на него произвела тогда глубокое впечатление сама личность Резерфорда. Он просто с первого взгляда почуял надежность этой силы.

Их не познакомили во время обеда. Подойти представиться Бор не мог. Скорее он провалился бы сквозь землю. Но чувство уже подсказывало ему, что он будет искать новой встречи с этим человеком.

Наступила глубокая осень. Перемены в природе ясно обозначили бег уходящего времени. В письмах к Маргарет он писал о красных пятнах рябиновых ягод на живых изгородях вдоль Кема и об одиноких ивах, наполненных ветром. «…Только вообрази себе все это под величественным небом со стремительно летящими облаками…» Ему нравилась жизнь, и он сам жаждал движения, деятельности, перемен. Еще он писал о маленьком копенгагенском мальчике, которого отец ведет за руку в церковь – послушать рождественскую службу – и ничего не говорит о боге, а просто затем ведет, чтобы малыш не чувствовал себя отличным от других детей. И за этим внезапным воспоминанием детства угадывалось его взрослое одиночество на чужих улицах и площадях. А Харальду он писал, как остроумна была лекция Томсона о полете мяча для гольфа. И за этим чувствовалось желание хоть чем-нибудь утешиться в своем кембриджском сидении.

От главного Дж. Дж. уклонялся – все с той же усталой ласковостью. Диссертация лежала непрочитанной. И публиковать ее никто не собирался. В его теоретических услугах не нуждались. Сколько же это могло продолжаться? И однажды его тихость взбунтовалась.

Едва ли можно иначе истолковать маленькую историю, рассказанную фру Маргарет… В то утро он сказал себе: «Надо наконец решить все разом!» И быстро отправился на Фри-Скуллэйн. Однако лаборатория встретила его тишиной. Только тогда он сообразил, что была суббота. Но порыв не прошел. Потому что это был не порыв, а кризис. Он бросился к телефону. Его не остановило, что в Англии уик-энд неприкосновенен так же, как частная собственность. Дж. Дж. был дома. Очевидно, звучало в голосе датчанина что-то такое, что не позволило Томсону отечески посоветовать ему не портить субботы делами и физикой. После полудня аудиенция состоялась…

И снова ничего не произошло!

Однако та бесплодная попытка переломить судьбу не прошла бесследно. Он молча и бесповоротно решил расставаться с Кембриджем. И не тот ли день ускорил его поездку в Манчестер?

Побывать в Манчестере раньше или позже Бору следовало все равно: там жил ученик и друг его покойного отца – профессор физиологии Лоуренс Смит. Визит к нему был долгом печали. Бор все откладывал этот визит, а теперь сел наконец в манчестерский поезд. И кажется, впервые на британской земле ему улыбнулось везенье. Словно тень отца продолжала покровительствовать его намерениям. Оказалось: профессор Смит и профессор Резерфорд – близкие друзья. И чуть ли не в день приезда датчанин снова въяве услышал еще звучавшие в его ушах раскаты непомерного голоса новозеландца. И произошло это в домашней обстановке, уравнивающей собеседников.

Так в конце ноября 1911 года они познакомились – Резерфорд и Бор.

Резерфорд с воодушевлением рассказывал о недавней поездке на континент, куда он отправился сразу после Кавендишевского обеда. В Брюсселе происходило закрытое совещание ведущих теоретиков и экспериментаторов Европы.

Там собрались 23 исследователя, а 24-м участником встречи был тот, кто материально обеспечил присутствие всех остальных: седовласый Эрнест Сольвей – инженер и промышленник, странно-бескорыстный энтузиаст высокой науки. Он «делал деньги» рациональным производством соды и едва ли рассчитывал увеличить свои доходы раскрытием квантовой природы излучения! А именно так – Излучение и кванты – была заранее определена дискуссионная тема того 1-го Сольвеевского конгресса.

Тут ощущалась направляющая инициатива Макса Планка – пятидесятитрехлетнего профессора из Берлина. Это он на самом рубеже XX века – в 1900 году – впервые произнес слово квант.

В физику вошло странное представление о своеобразных атомах электромагнитной энергии. Свет стал подобен остальной материи. Там – частицы, формирующие вещество, здесь – кванты, формирующие излучение. Разные слова, но смысл один: дробность строения вместо непрерывности. Планк еще осторожно полагал, что так – на отдельные порции – энергия электромагнитного поля лишь делится в механизмах испускания и поглощения света. Но Эйнштейн через пять лет пошел гораздо дальше: он показал, что излучение на самом деле состоит из квантов: свет – это поток летящих корпускул.

В рамках классической физики осмыслить эту новость не удавалось. И вправду: она вела к признанью господства прерывистости в микроявлениях. А классика видела в природе только мир непрерывных процессов. И нельзя было питать надежду, что в таком классическом мире найдется законное место для новой универсальной постоянной h, открытой Планком? Так обозначил он величину «кванта действия» – минимальную порцию действия, меньше которой не бывает в природе. Эта постоянная Планка стала фундаментальной физической константой. Еще бы! Она выражала масштаб пунктирной дробности в микрособытиях. И многие физики тогда еще полагали, что она не более чем вымышленная величина, родившаяся в теоретических снах. Ее малость трудно было вообразить.³ Однако, как ни мала она была, а нулю не равнялась! И это меняло прежнюю картину природы. Планк недаром назвал новую константу «таинственным послом из реального мира».

Каков же он, этот реальный мир? Как устроены недра материи, откуда явился сей таинственный посол?

Завораживающие и пока безответные вопросы возбуждала проблема излучение и кванты. И все тот же Планк – терзавшийся собственной смелостью мыслитель – говорил, что эта проблема превратилась в источник мучительного беспокойства для физиков. Оно могло только обостриться на 1-м Сольвеевском конгрессе, когда его коллеги искали в дискуссии понимания непонятного: как рождаются кванты и как примирить их с классической картиной природы? Скверно чувствовали себя даже самые проницательные: из старшего поколения – Лоренц, Нернст, Пуанкаре, из младшего – Эйнштейн, Мария Кюри, Зоммерфельд, Ланжевен… Все задавали друг другу вопросы – частные и общие. И чем содержательней был вопрос, тем менее удовлетворителен ответ.

«Мы чувствуем себя как в тупике», – сказал председательствовавший Лоренц.

Так отчего же Резерфорд, рассказывая в доме Лоуренса Смита о брюссельском Совещании, говорил о «новых перспективах развития физики с таким характерным для него воодушевлением»? Это заразительное воодушевление навсегда запомнилось Бору – он писал о нем через пятьдесят лет.

Меж тем была довольно веская причина для того, чтобы Резерфорд после Брюсселя вообще не испытывал никакого энтузиазма. В дискуссии на конгрессе необходимо было говорить об устройстве атома: беспорядочно разноцветный мир вокруг и упорядоченно строгие спектры в лабораториях с равной наглядностью демонстрировали, что все атомы – источники квантов света. Но, как и на коротком Кавендишевском обеде, на четырехдневном Сольвеевском форуме никто не заговорил о планетарной модели. Точно полгода назад в физике ничего не случилось. Психологически дело было еще сложнее. Он, Резерфорд, и сам не проронил в Брюсселе ни слова о собственной атомной модели.

Он сознавал, что она пока оставалась теоретически незаконнорожденной. (Как выразился однажды Ландау, она была тогда не меньшей катастрофой для классической физики, чем планковский квант действия.) Он промолчал, потому что не видел, как защитить свое понимание атомной структуры. И убедился, что такой защиты еще не нашел и никто другой. Больше того – никто ее и не искал. Вскоре – в декабре 11-го года – его скрытое недовольство выплеснулось в письме к старому другу, Вильяму Брэггу-старшему:

«Я был весьма поражен в Брюсселе тем, что континентальные физики, кажется, ни в малейшей степени не интересуются формированием физических представлений об основах теории Планка. Они вполне довольствуются объяснением всего на базе частных предположений и не утруждают свои головы размышлениями о реальных причинах вещей…»

В этих словах слышалось разочарование, а сами слова звучали сверхневежливо, если вспомнить имена тех «континентальных физиков». Но что было делать: его переполняли нетерпеливые надежды, а они пока не сбывались…

Какие причудливые вещи случаются в жизни, а потому – в истории! За столом у манчестерского физиолога, в сущности, встретились тогда два разочарованных – по разным причинам и в разной степени: старший – после бесплодных дней в Брюсселе, младший – после бесплодных месяцев в Кембридже, и оба – оттого, что желанного не произошло. А вместе с тем – воодушевление…

Откуда же бралось оно?

Оба чувствовали себя не в тупике, а в дороге.

Резерфорд за столом у Смита не обмолвился ни единым замечанием о своем противозаконном атоме. В те первые часы знакомства не мог же он рассчитывать, что молодой датчанин выскажет нечто важное «о реальных причинах вещей». И своего недовольства Брюсселем вслух Резерфорд не выдал. Потому-то лишь гораздо позднее, уже из опубликованных материалов 1-го Сольвеевского конгресса, Бор с недоумением узнал, что там не было высказано никаких суждений о решающем событии 11-го года. («Абсолютно никаких», – подчеркнул он впоследствии в беседе с историками.) А сам вызвать Резерфорда на разговор о планетарной модели он не мог – просто по незнанию предмета.

Зато квантовые проблемы были хорошо знакомы Бору. Заговорил ли он о них в той беседе – неизвестно. Но Резерфорд многое оценил в нем сразу.

Покоряла искренность копенгагенца. Было тотчас видно: он чувствовал как понимал. И он не мог не приглянуться Резерфорду уже тем, как слушал его. А Резерфорд действовал как чувствовал. И хотя Бор, в свой черед, не выдал вслух недовольства Кавендишем, произошло то, чего он так хотел:

«Во время нашего разговора… Резерфорд доброжелательно согласился с моим намерением присоединиться к исследовательской группе, работающей в его лаборатории, когда ранней весной 1912 года я покончу с моими занятиями в Кембридже…»

Так при минимальном содействии случая свела их жизнь. А свела она их для того, чтобы две катастрофы – планковский квант и резерфордовский атом – слились в единый взрыв понимания, дабы физикам стало ясно кое-что важное о реальных причинах вещей.

Оставалось проститься с Кембриджем.

…В последний раз пройти по улочке Фри-Скул-лэйн… Сказать Дж. Дж. стеснительно, но непреклонно: «Мне не по душе у вас – я уезжаю…» Забрать свою непрочитанную диссертацию… Обменяться двумя-тремя приятельскими рукопожатиями… Упаковать необременительный чемодан… И снова – на вокзал.

Так выглядит то, чему следовало произойти незамедлительно. Но он не был бы Бором, если бы предпринимал важные шаги иначе, чем писал важные письма. Он нуждался в черновиках решений. Его мысль искала исчерпывающей обоснованности. Он походил на гроссмейстера, который знает, что сделает сейчас рокировку в длинную сторону, но, к удивлению комментаторов, сидит еще двадцать минут, сложив из ладоней карточный домик у лба, и только потом с внезапной стремительностью переставляет фигуры. Мысль его не медлила: просто она успела многократно пережить далекое будущее партии.

Беседа с Резерфордом в ноябре была первым черновиком переезда в Манчестер. А потом захотелось обсудить свое будущее с Харальдом, на рождество заехавшим в Кембридж. И те отрадные дни начала января 12-го года – единственные кембриджские дни без одиночества – были вторым черновиком решения. Потом послал он деловое письмо Резерфорду, получил желанный ответ и снова написал, положив начало их обширной переписке, длившейся четверть века. И это был третий черновик. А в феврале он все-таки съездил в Манчестер еще раз – завершить договоренность устно. Четвертый черновик. Было окончательно обусловлено то, что в общем-то определилось с самого начала: он переберется в университет Виктории не раньше середины марта.

…Он не был бы Бором, если бы и вправду мог взять да и заявить Томсону: «Мне не по душе у вас…» Ему непросто было расставаться со своими духовными привязанностями. «Человек вертикали», он и в собственные чувства погружался глубоко. Любовь к Томсону-исследователю не могла обмелеть в нем сразу.

Он вынужден был решать сложную психологическую задачу. В самом деле, это ведь гораздо, гораздо позже наступила пора, когда он стал повторять Маргарет: «Может быть, то было очень хорошо, что я пережил разочарование и что все обернулось не так, как я ожидал…» А тогда все в нем противилось этому непредвиденному разочарованию. Даже после первого визита к Резерфорду он продолжал писать Маргарет, как в первые дни: «Томсон – потрясающе большой человек… Он так нравится мне…» Лишь много времени спустя пришел он к заключению, что Томсон не дал ему ничего, и начал добавлять уже только для компенсации: «Зато я видел великого человека!» А тогда он еще заслушивался лекциями Томсона и забывал в аудитории о своей рукописи, погребенной в братской могиле непросмотренных бумаг на столе кавендишевского профессора.

Если бы Томсон заметил и верно оценил чувства молодого датчанина, возможно, он еще нашел бы в себе достаточно прежней прозорливости и не прозевал бы так опрометчиво и так безвозвратно Нильса Бора! Но он либо ничего не замечал, либо все оценивал неверно. Был день – в середине января 1912 года, – когда Бор пришел к нему и сказал, что собирается месяца через два переехать в университет Виктории. Год заграничной стажировки так быстро тает, а ему хочется из первых рук познакомиться с проблемами радиоактивности. Поэтому – Манчестер. Попросил согласия и одобрения. Это было условием Резерфорда: он не хотел никого «переманивать из Кавендиша». В ту минуту Дж. Дж. мог еще вернуть Бора. Для этого надо было только услышать за словами датчанина немножко больше, чем в них прозвучало. Но: «Томсон отвечал мне так, как если бы вообще меня не слушал…»

Однако все равно конец был бы тем же самым. Конец не мог быть иным: если не сама фигура Томсона, то его тогдашняя руководящая идея – его атомная модель – должна была в один прекрасный день потерять для Бора всякую привлекательность. А с верой в нее и было прежде всего связано желание Бора задержаться в Кембридже до ранней весны:

«…я был глубоко увлечен оригинальными представлениями Дж. Дж. Томсона об электронной структуре в атомах».

Опубликованных итогов этого увлечения не осталось. Оно оказалось бесплодным. Но его надо было изжить. Только это могло ускорить отъезд в Манчестер.

Есть два позднейших утверждения Бора, одинаково интересных историку и литератору. На вопрос, услышал ли он о резерфордовской модели атома еще в Кембридже, последовал уверенный ответ: «О да!» И на вопрос, как он к этой новой модели отнесся, последовал не менее уверенный ответ: «Я поверил в нее тотчас!» Но если так, то в тот же момент исчезла его вера в модель Томсона. И в тот же момент потеряло всякий смысл дальнейшее сидение в Кембридже. Тут ключ к уточнению исторической даты первого знакомства Бора с планетарным атомом Резерфорда. Он принял эту новую веру в самые последние кембриджские дни: в начале марта 12-го года.

Слух об его отъезде возбудил недоумение у кавендишевцев.

«…Я думаю, – написал он Маргарет, – что все они потеряли доверие ко мне, ибо не могут взять в толк, почему я оставляю Кембридж…»

А в другой раз – еще сильнее:

«Полагаю, они считают меня немножко сумасшедшим, поскольку я уезжаю отсюда».

Как и Томсон, они тоже прозевали Нильса Бора: отправляясь на вокзал в одиночестве, он не покидал на берегах Кема никого, кто успел бы там за полгода стать для него не случайным приятелем, а настоящим другом.

…Через четверть века, в 1936 году, восьмидесятилетний Дж. Дж. опубликовал свои пространные «Воспоминания и размышления». В книге был параграф Нильс Бор. Десять строк. Все десять – сдержанно-безличное признание заслуг Бора в построении теории атома. И ни одной строки о Боре в Кавендише. Точно он, Томсон, не был с ним даже знаком!

Может быть, старик все забыл? Или почувствовал, что этим воспоминаниям лучше не предаваться?

18 марта 1912 года Резерфорд написал из Манчестера старому другу: «Бор, датчанин, покинул Кембридж и появился здесь…»