Текст книги "Нильс Бор"

Автор книги: Даниил Данин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 39 страниц)

Голос молодого астрофизика прозвучал на протяжении года четырежды. Однако ни в Англии, ни на континенте он не возбудил достойного эха. Всего же примечательней, что первая статья тридцатилетнего Никольсона появилась как раз в дни 1-го конгресса Сольвея, когда стареющий Гендрик Антон Лоренц, думая о таинстве рождения квантов, говорил:

«…Вполне вероятно, что, пока происходит коллегиальное обсуждение поставленной проблемы, какой-нибудь мыслитель в уединенном уголке мира уже дошел до ее решения».

Правда, Кембридж не был уединенным уголком, а Никольсон до решения не дошел. Тем не менее слова Лоренца были вещими. В них выразился не экспериментальный, а интуитивный подход к бегущей истории. Как оказалось, более точный. Стареющий ветеран чувствовал: кто-то уже в пути. И дойдет, если будет мыслителем!

Вторая статья безвестного Никольсона появилась через месяц – в декабре 11-го года, когда столь же безвестный датчанин шагал по тому же зимнему Кембриджу, обдумывая будущий переезд в Манчестер. Третья появилась в июне 12-го года, когда идеи боровской Памятной записки уже просились на бумагу. Четвертая – в августе, когда Резерфорд, пока еще устно, советовал Бору на прощанье: «Не спешите…»

А Бор, ничего не зная о Никольсоне, спешил. Точно был он в Брюсселе, слышал голландца и поверил в его прогноз. И даже уехал, словно бы нарочно, в уединенный уголок. Оставалось оказаться мыслителем.

…Когда в ноябре 1962 года к нему пришли историки, Бор уже не мог вспомнить, как полвека назад он впервые узнал о работах кембриджского астрофизика. И о самом Никольсене не рассказал ничего. Они ни разу не писали друг другу: в архивах обоих нет указаний на это. Случай, по-видимому, ни разу не сводил их и в личном общении, хотя Никольсон тоже прожил долгую жизнь. (К слову сказать, была она не слишком счастливой; он умер в 1955 году в Оксфорде, проведя последние двадцать пять лет в отставке по болезни. И наверняка он всегда сознавал, что останется в памяти потомков не своими работами, а только ссылками на них в Трилогии боровских статей 13-го года.)

То, чего не сохранила память Бора, могла сохранить его переписка. Однако в ту осень и зиму ему незачем было писать дневниковые письма, как он это делал в Манчестере. С Маргарет он не разлучался, а Харальд и мать жили неподалеку. И вот оттого, что ему было тогда хорошо, через пятьдесят лет стало плохо историкам.

В беседах с фру Маргарет Томас Кун и Леон Розенфельд попробовали неделя за неделей восстановить ход работы Бора над его Трилогией. И все шло на лад, пока они реставрировала манчестерское лето 12-го года.

Томас Кун: Не говорил ли он чего-нибудь, что намекало бы на природу его тогдашних затруднений?

Фру Вор: Хорошо, я попытаюсь найти… Вот более чем год спустя он пишет мне в Лунд…

Томас Кун: Эго ужасающий прыжок от июля 12-го года к сентябрю 13-го!

Фру Бор (улыбаясь своим прекрасным воспоминаниям): Да, но вы понимаете, – нет писем…

Сколько огорчения было в этом восклицании историка – «ужасающий прыжок»! И все-таки один желанный послеманчестерский документик с точно обозначенной датой – 23 декабря 12-го года – нашелся. Не в архиве фру Бор, а в связке сохранившейся переписки Нильса и Харальда. Это была всего лишь открытка к рождеству, посланная Нильсом из сельского пансиона, куда он уехал с Маргарет. В той открытке возникло наконец имя Ни-кольсона. Мельчайшим почерком, чтобы хватило Места, Бор приписал в постскриптуме:

«P. S. Хотя это не очень-то подходит для рождественской открытки, один из нас хотел бы заметить, что, как ему думается, теория Никольсона не несовместима с его собственной…»

Эта замысловатая фраза с привкусом шутливости кое-что прояснила. Стало очевидно, что со статьями англичанина он познакомился совсем незадолго до отъезда в деревню. И тогда же обсуждал их с братом: он ведь пишет о них как о чем-то уже известном им обоим. Но критически разобрался в них уже за городом. Легко допустить, что именно знакомство с этими работами ускорило само решение Бора бросить лабораторные занятия. Ведь тогда, в середине декабря, вдруг воочию открылось то, что он не один в пути! И это сознание, что он, спешащий, все-таки слишком медлит, с тех пор уже не оставляло его до финиша. Через несколько недель он написал одному шведскому другу-физику:

«Проблема крайне злободневна; боюсь, я должен поторапливаться, если хочу, чтобы мри результаты оказались новыми, когда я к ним приду…»

Однако несравненно драматичней было иное беспокойство, охватившее его тогда.

Едва заглянув в статьи англичанина, он сразу увидел: Никольсону пришлось покуситься на классическую механику в том же пункте, что и ему, Бору.

Никольсон тоже вынужден был ограничить свободу вращений электронных колец вокруг атомных ядер. Да, электроны и у него объединялись в кольца: он тоже на новый лад развил эту схему, придуманную еще Дж. Дж. для атома-кекса. И Никольсон тоже довел бы до отчаяния микротанцовщицу на льду, заставив ее почему-то вертеться с одним и тем же числом оборотов… В общем, у Никольсона тоже вопреки классике для каждого кольца была своя частота – своя орбита. И еще прозрачней, чем в Памятной записке Бора, проявлялась связь такой конструкции с квантами Планка: величина, определяющая вращение, изменялась в атоме только на целый квант действия пунктирно (h либо 2h, 3h, 4h…). С простой закономерностью возникала в атоме прерывистая череда электронных колец.

Позднее – по следу Бора – физики начали для краткости говорить о квантовании вращений. Так уже до этого – по следу Планка – они говорили о квантовании энергии. Так еще древние греки, поверив в дробимость материи на неделимые атомы, вправе были бы – по следу Демокрита говорить о квантовании вещества. Все это был, в сущности, единый круг идей об устройстве природы. Бору вскоре предстояло замкнуть его, с тем чтобы еще через десять лет стать во главе тех, кто вышел из этого круга на простор иных, на сей раз и впрямь совершенно небывалых представлений о мире. И начать новый круг…

Читая англичанина, Бор мог яснее осмыслить собственную манчестерскую гипотезу. Главное у них обоих, казалось бы, совпадало. В тот декабрьский день, когда он обнаружил это, ему бы испытать воодушевление: ведь если два человека независимо друг от друга приходят к одной и той же гипотезе, разве не возрастают шансы на ее истинность? Но он испытывал тревогу, смятенность, разочарование. Леон Розенфельд, вероятно, очень точно сказал: «Он был повергнут в замешательство».

Отчего же? Неужто тоска по приоритету, такая распространенная в науке, сжала и его сердце? Да ведь всего только в минувшем апреле он так легко, как этого никогда не делают честолюбцы, послушался Резерфорда и не стал публиковать свои соображения о законе Атомного номера и прочие догадки, возникшие «под знаком Хевеши».

Неужели он изменился с весны?!

…Он пришел в замешательство не от сходства его результатов с никольсоновскими, а от прямо противоположной напасти: при совпадении гипотез выводы из них были в вопиющем разладе!

Планетарный атом у англичанина вовсе не обретал устойчивости. Электронные кольца вместе с атомными ядрами создавали в звездах только мимолетные конструкции. Из таких атомов нельзя было бы построить прочный земной мир. А у него, у Бора, той же самой гипотезе предлагалось объяснить устойчивость мира – надежное постоянство атомных размеров… Было от чего прийти в замешательство.

После возвращения в Копенгаген, когда он уже разобрался в этом драматическом противоречии, ему захотелось рассказать Резерфорду о том, что пережила его мысль. Он уверен был, что в Манчестере о работах Никольсона ничего не знали. И потому в начальных строках своего письма объяснил, что речь пойдет о «недавних статьях по поводу спектров звездных туманностей и солнечной короны». А уж потом последовал исповедальный абзац:

«Со всей очевидностью теория Никольсона дает результаты, которые находятся в поражающем противоречии с теми, какие получил я. И поэтому мне сперва подумалось, что либо одна теория, либо другая по необходимости целиком ошибочна».

И вслед за тем с облегчением: «Теперь, однако, я пришел к нижеследующей точке зрения…» Разгадка выглядела совсем просто: он и Никольсон рассматривали атом на разных стадиях существования.

…Перед глазами Никольсона были спектры звезд – наборы электромагнитных сигналов, приходящих из первозданного хаоса материи. Наборы маленьких сигналов бедствия: их подавали электроны, теряя свободу под притяжением какого-нибудь встречного атомного ядра. Они начинали вращаться вокруг него по одной из разрешенных гипотезой – квантованных – орбит. Такое созидание атома не давалось даром: рождаясь, он испускал излучение – световые кванты. Какие? Какого цвета? Или – на точном языке физики – электромагнитные колебания какой частоты содержались в этих квантах? Никольсон отвечал на классический лад: с какой частотой вращалось электронное кольцо, такой частоты колебания и отчаливали от атома. Каждому возникшему кольцу отвечала своя цветная линия в спектре. В звездном высокотемпературном хаосе беспрестанных столкновений атомы рождались и погибали вновь и вновь. Проблема их устойчивости Никольсона не беспокоила.

…Перед глазами Бора была земная природа – преодоленный хаос материи. Атомы не только жили, но заключали друг с другом благополучные союзы, создавая молекулы. И, пересказав Резерфорду теорию астрофизика из Кембриджа, Бор написал:

«…Соображения, схематически очерченные здесь, не играют никакой существенной роли в моем исследовании. Я вообще не занимаюсь проблемой вычисления частот, соответствующих линиям в видимом спектре. Я только пытаюсь на базе простой гипотезы, которой пользовался с самого начала, обсудить вопрос об устройстве атомов и молекул в их устойчивом состоянии».

Он оставался верен духу своей Памятной записки.

Письмо Резерфорду было написано 31 января 1913 года! Зачем восклицательный знак? Это разъяснится совсем скоро.

Рассеялось первоначальное замешательство: обе теории, казалось, обещали успех, каждая в своей сфере.

31 январи Бору еще и вправду думалось, что это разные тайны – излучение атомов и устойчивость атомов. С таким убеждением он и вступил в февраль.

Через полвека семидесятисемилетний Бор уверял историков, что он мог бы и не ссылаться в первой статье Трилогии 13-го года на работы Никольсона, до такой степени теория англичанина «не имела ничего общего с подлинной разработкой» проблемы устойчивости. Но историки хотели восстановить историю. И допытывались у Бора: какая же все-таки нужда заставила его полистать английский астрономический журнал? А он не мог вспомнить. И был огорчен несговорчивостью памяти, оттого что видел огорчение историков. Он попробовал построить правдоподобную версию.

…В конце 12-го года, рассказал он, на страницах этого журнала была напечатана очень важная для него статья известного спектроскописта А. Фаулера о спектре гелия. Так не в поисках ли этой статьи наткнулся он на работы Д. Никольсона?

Однако лица историков не оживились.

Бор (мягко): Я чувствую, вы не совсем удовлетворены… Томас Кун (с сожалением): Простите меня, если я излучаю ауру неудовлетворенности…

Это «излучение ауры» хоть и прозвучало туманно-выспренне, но не скрыло, что чувству удовлетворения взяться было неоткуда: для реставрации прошлого версия со статьей Фаулера явно не годилась. Статьи о спектрах тогда еще не представляли для Бора никакой важности. Он сам поэтически объяснил, в чем тут было дело. Он сказал об атомных спектрах:

«Они воспринимались так же, как прекрасные узоры на крыльях бабочек: их красотою можно было восхищаться, но никто не думал, что регулярность в их окраске способна навести на след фундаментальных биологических законов».

Вот и спектральные линии атомного излучения – не верилось, что в них может быть записан желанный ответ, a фундаментальный вопрос об устойчивости атомов, пектры выглядели запутанно, а ответу следовало быть цростым. Да к тому же он увидел, что попытка Никольсона расшифровать эти узоры на крыльях звездных бабочек вовсе не объясняла главного: почему атомные спектры состоят из отдельных линий строго определенного цвета?

Говорилось: это потому так, что электроны могут вращаться на каждой орбите только с единственной частотой. Кванты света такой именно частоты и покидают атом. Но электрон ведь должен сохранять свою энергию, чтобы оставаться на орбите. А как он может ее сохранять, если излучение света – это растрата энергии? Частота вращения начнет изменяться, едва электрон сядет на орбиту и станет излучать. И тотчас же начнет меняться частота испускаемого света. И не сможет родиться ни один настоящий квант, потому что квант – это всплеск одинаковых световых волн и в нем не могут быть намешаны разные электромагнитные волны. (Так в кроне одного дерева не может быть намешана листва различных очертаний.)

Вскоре Бору предстояло с легкостью – в первом же параграфе первой статьи, открывавшей его Трилогию, – показать несостоятельность теории Никольсона. Но это вскоре, а пока иллюзорность построения англичанина лишь усилила его недоверие к «вычислению частот»…

Вот так обстояло дело со спектральными линиями еще 31 января 13-го года. Однако, выхаживая по маленькому кабинету на Сент-Якобсгеде письмо Резерфорду, Бор в тот вечер последний раз доверял бумаге это свое недоверие. И сам не знал этого.

Ровно через неделю, 7 февраля, ему снова случилось писать программное письмо. Он отвечал Дьердю Хевеши. (Видна еще секретарская неопытность Маргарет – в машинописном тексте неровные поля и абзацы скачут.) Приятно было рассказывать манчестерскому другу о своих новых 'теоретических ожиданиях. В заключительный абзац письма вторглась вводная фраза меж двух тире, самим стилем и начертанием выдававшая взбудораженность пишущего:

« – И НАДЕЖДА, И ВЕРА В БУДУЩЕЕ (МОЖЕТ БЫТЬ, СОВСЕМ БЛИЗКОЕ) ОГРОМНОЕ И НЕПРЕДВИДЕННОЕ?? РАСШИРЕНИЕ НАШЕГО ПОНИМАНИЯ ВЕЩЕЙ —«

Слишком шумно для Бора, не правда ли? И слишком пылко даже для его оптимизма. И эти два внезапных, как бы умеряющих пыл, вопросительных знака после искусительного слова «непредвиденное»!.. Так написалось неспроста. Что-то случилось между 31 января и 7 февраля – что-то крайне существенное…

Потому-то именно на той неделе написал он шведскому другу-физику памятные слова: «Боюсь, я должен поторапливаться…» Тревоги из-за Никольсона были уже пройденным этапом для его мысли, и прямой подоплекой этого «боюсь» могло быть лишь нечто открывшееся в последние дни. Впечатление такое, точно он внезапно увидел кратчайший путь к решению всей проблемы устойчивости. И больше того – этот путь так ясно прочертился во тьме, что показалось: он виден каждому! В любое мгновенье из-за поворота истории могла появиться фигура еще мокрого Архимеда, бегущего на привязи неумолчного крика познания: «Эврика, эврика!» Надо было, надо было поторапливаться…

Теперь можно сузить временные рамки случившегося до одного-двух дней. Письмо шведскому другу, второе из трех писем той недели – между 31 января и 7 февраля, – вводит в игру промежуточную дату – 5 февраля.

В Швецию он писал Карлу Усену, молодому профессору физики Уппсальского университета. Их дружба началась поздним летом 11-го года. В Копенгагене происходил конгресс скандинавских математиков, где Усен и Харальд Бор выступали с докладами. Нильс их слушал. Усен был ненамного старше братьев – сразу перешли на «ты». А потом на имя Нильса пришло письмо из Уппсалы:

«…Знакомство с вами обоими было одним из самых больших моих приобретений за время конгресса. Думаю, что оно будет иметь важное значение для всей моей жизни. Я многое узнал от тебя и еще многое узнаю. Я буду всегда следить за твоими успехами с неостывающим интересом…»

Минувшие полтора года убедили Бора, что это правда. Он посылал Усену свою диссертацию, и тот встретил ее с живым пониманием. Они переписывались. А ныне, в первых числах февраля 13-го года, какие-то дела привели Бора на день-два в Уппсалу. И он подробнейше рассказывал другу о теперешних своих исканиях. И был так словоохотлив, что потом шутливо просил прощения за это: «Надеюсь, что я не слишком утомил тебя моей болтовней». Он успел рассказать все, что имел в запасе. Меж тем достоверно известно – из позднейшего письма Карла Усена, что никаких новостей, сверх программы его Памятной записки, у Бора в Уппсале еще не было.

Значит, нечто крайне существенное, что случилось на той неделе, произошло ПОСЛЕ его возвращения из короткой поездки в Швецию. Но ДО 5 февраля, когда он написал Усену: «Боюсь, я должен поторапливаться». От Уппсалы до Копенгагена день езды. Если 1 и 2 февраля Бор провел там, то раньше 3-го он вернуться не мог. Так сужаются рамки поворотного события: очевидно, оно имело место между 3 и 5 февраля 1913 года.

Однако что же в конце концов произошло?

Да словно бы ничего особенного. Маленькое событие. Но оно привело к непредвиденному рождению, казалось бы, совершенно абсурдной физической теории с неисчислимыми последствиями. И какими! Одно из них ознаменовало со временем конец КЛАССИЧЕСКОГО ПОНИМАНИЯ ПРИЧИННОСТИ. Другое – начало АТОМНОЙ ЭРЫ.

Между 3 и 5 февраля 1913 года в историю физики на минуту заглянул товарищ Бора по студенческим занятиям – Ханс Мариус Хансен. Он был на год моложе Бора. Близкая дружба их не связывала. Однокашники – не более того. Даже среди толпы, запрудившей коридор у дверей аудитории No 3, когда в мае 11-го года Бор защищал диссертацию, Хансена не было видно: месяцем раньше он уехал в Германию – стажироваться у спектроскописта Фохта. Около полутора лет, проведенных в Геттингене, сделали его знатоком спектроскопии. Он появился в Копенгагене вновь почти одновременно с Бором – поздним летом прошедшего года. И оказался в той же роли, что Бор: он стал ассистентом, но не в университете, а в лаборатории Политехнического института. И потому их встреча была, по-видимому, чистой случайностью.

Те февральские дни еще раз одарили Бора чужой отзывчивостью. Щедрая выпала неделя: к новозеландцу, шведу и венгру присоединился наконец датчанин – земляк, работающий рядом. Бор говорил, что Хансен оказался тогда в Копенгагене «единственным физиком, которому интересны были эти вещи». И снова Бор пересказывал эти вещи – снова разворачивал свою программу; объяснение «свойств материи, зависящих от системы электронов в атоме». И сердце его нового слушателя – спектроскописта – дрогнуло от надежды…

– А спектры? – вдруг спросил Хансен. – Как твоя теория объясняет спектральные формулы?

– Спектральные формулы?!

Бор навсегда запомнил и вопрос Хансена, и свое тогдашнее недоумение. В беседе с историками он повторил признание, полувеком раньше поразившее его университетского товарища:

«…я ничего не знал ни о каких спектральных формулах».

Так дети говорят – «а у нас этого не проходили…».

Тут место для долгой паузы: примирение с неправдоподобным требует времени. Но все-таки паузу надо заполнить. Есть чем.

…Всего непостижимей, что это признание Бора было для него заурядным! Таким, то есть самим собою, он пребывал всегда. Оглядываясь назад, довольно вспомнить, как в ноябре 11-го года, в минуту решающей встречи с Резерфордом, он еще ничего не знал о планетарном атоме. Заглядывая вперед, довольно прислушаться к рассказу одного из последних его ассистентов – молодого голландского физика Абрахама Пайса.

Дело было в 46-м году в Копенгагене. Пайс занимался вопросами теории поля. Бор предложил ему поработать летом вместе – «если Вас это соблазняет…».

Не нужно описывать чувства, с какими на следующее утро шел начинающий теоретик к Бору. Но первое, что он услышал, вызвало у юноши улыбку недоверия:

«…Бор сразу сказал мне, что работа с ним будет плодотворной, только если я пойму, что он в этих делах дилетант. Он объяснил, что так уж у него бывало всегда с новыми проблемами – ему приходилось начинать с полного незнания предмета… Я вспомнил его слова через несколько лет, когда сидел рядом с ним на коллоквиуме в Принстоне. Темой обсуждения были ядерные изомеры. (В их числе и открытые И. В. Курчатовым. – Д. Д.) Слушая докладчика, Бор становился все беспокойней и нашептывал мне, что тут произносятся вслух совершенно ошибочные вещи. Наконец он не мог больше сдерживаться и захотел выступить с возражениями. Но, едва приподнявшись, снова опустился на место, посмотрел на меня с потерянным видом и спросил: «А что такое изомеры?»

Троеточие в середине рассказа Пайса заменило опущенную фразу – она хороша как заключение:

«Может быть, лучше всего сказать, что сила Бора гнездилась в его поражающей интуиции и проникновенности мысли, а вовсе не в эрудированности».

Тут, как и во всем, сказывалась его натура: не рвавшийся быть впереди «по всем предметам», он не умел лелеять знания впрок. У его силы была своя уязвимость.

…За тридцать три года до Пайса вежливая улыбка недоверия поместилась на лице Хансена. Но, как и Пайс, Хансен увидел, что Бор не шутит: ему и вправду были незнакомы давно известные спектральные формулы Бальмера (1885), Ридберга (1890), Ритца (1908). И Хансену не оставалось ничего другого, кроме как с жаром (или снисходительностью?) сказать ему:

– Тебе необходимо посмотреть эти формулы. Ты увидишь, с какой замечательной простотой они описывают спектры!

– Я посмотрю…

В таком ключе Бор впоследствии рассказывал Леону Розенфельду, чем завершился его первый разговор с Хансеном. Но могло ли тому прийти в голову, что столь мало сведущий в спектроскопии Нильс Бор вскоре будет приглашен оппонентом на защиту его, хансеновской, спектроскопической диссертации, как единственный знаток сути дела – физик, впервые понявший происхождение атомных спектров!

Они попрощались до новой встречи.

«Я посмотрю…»

Дальше была дорога домой. Снежные сумерки. Письменный стол. Зажженная лампа. Ничего сверхобычного. Но зимние волны Эрезунда уже выбросили на сушу запечатанную бутылку с посланием.

Он раскрыл немецкую книгу «Принципы атомной динамики» Штарка (и в ту же минуту ей суждено было навсегда устареть). Легко отыскал нужную страницу. И увидел формулу Бальмера. Как все формулы в научных сочинениях, она походила на паром, переправляющий мысль по чистой глади пробела с северного берега текста на южный. Зрелище было обыкновенным.

Но именно обыкновенностью своей оно, это зрелище, поразило Бора: формула могла сойти за неприхотливый примерчик по школьной алгебре. Из одной величины – ПЕРЕМЕННОЙ – вычиталась другая величина – ПОСТОЯННАЯ. И только! А это позволяло последовательно – шаг за шагом – узнавать все частоты электромагнитных колебаний в световых сигналах водорода.

ПОСТОЯННАЯ величина оставалась неизменной для всех спектральных линий, а ПЕРЕМЕННАЯ менялась от линии к линии действительно шажками: следовало лишь вместо неизвестного «х» подставлять по очереди ЦЕЛЫЕ числа…

Хансен был прав: водородный спектр описывался с замечательной простотой. Стоило в формулу Бальмера поставить число 3, и получалась частота световых колебаний для красной линии. А число 4 давало зеленую линию. Число 5 соответствовало синей. Число 6 – фиолетовой. Ну а для других целых чисел линии уходили в ультрафиолетовый конец спектра, простым глазом уже не видимый. Эта закономерная череда спектральных линий так и называлась «бальмеровской серией».

Школьному учителю швейцарцу Иоганну Якобу Бальмеру было шестьдесят лет, когда в 1885 году он опубликовал свою формулу – плод великого долготерпения. Он сумел ее вывести, «играя в числа». Это иронически называлось «цифрологией». Он не знал об устройстве атома ничего и располагал лишь короткой табличкой тогдашних данных о длинах световых волн в спектре водорода. Могущество арифметики и чутья природы…

Увидев эту формулу, Бор уже не мог от нее оторваться. В минутном прозрении осозналось: вот оно – то, чего ему остро недоставало для понимания атома! Долгожданный паром. Сейчас он отчалит. Впереди откроется берег… Это была одна из поворотных минут в истории естествознания.

Если психологам творчества нужен наглядный пример научного откровения, лучшего не найти. Слово «откровение» было произнесено Бором в беседе с историками – так он сам почувствовал происшедшее. А Леон Розенфельд засвидетельствовал:

«Он говорил мне не раз: «Как только я увидел формулу Бальмера, все немедленно прояснилось передо мной».

Это и было событием, случившимся между 3 и 5 февраля. Это заставило его 5-го вечером продиктовать Маргарет шумную фразу о ВЕРЕ В БУДУЩЕЕ…

Работа не начинается с откровения. Оно само итог работы. Не милость случая, а награда за труд. Второе дыхание появляется, когда вся мускулатура мысли болит.

Прошло десять месяцев с того момента, как мысль с КВАНТОВОЙ конституции планетарного атома посетила Бора и зажила в нем. И когда он увидел простенькую формулу Бальмера, за ее незнакомыми очертаниями тотчас проступили перед ним давно знакомые очертания еще более простенькой формулы Планка для квантов энергии. Это было как наплыв на киноэкране, когда сквозь одно лицо вдруг проступает другое.

В ту минуту рука еще не потянулась к перу – за ненадобностью: вычислять на бумаге было еще нечего. Коротенькие перестройки несложных формул мелькали в уме, а воображение уходило все глубже в структуру атома. И странно подумать – туда заманивали мысль всего лишь две ничем не примечательные черты в бальмеровской формуле, те, что сразу поразили Бора: знак вычитания и череда целых чисел… Тысячи глаз на протяжении десятилетий видели этот знак минус и эти целые числа, а никто ничего не сумел увидеть за ними!

Что же увидел Бор?

…Серия световых сигналов атома водорода – это серия порций света. У каждой свой цвет, своя частота. И каждая рождается как разность двух величин – большей и меньшей. И ясно, что это за величины: первая – энергия атома ДО испускания кванта, вторая – ПОСЛЕ. (Любая порция чего угодно описывается такой арифметикой: от того, что БЫЛО, отнимается то, что ОСТАЛОСЬ, а разность – то, что УШЛО. Разность – квант.)

Но приковали к себе удивленное внимание особенности обеих величин. Тут-то начиналась неведомая прежде физика.

Первая – энергия ДО излучения, – хоть и была переменной, разной для разных квантов, однако не могла быть любой. Оттого, что зависела она от смены целых чисел, ей приходилось меняться не плавно, а ПРЕРЫВИСТО. И эта прерывистость говорила: в атоме есть череда – пунктирная последовательность – уровней энергии. Каждый квант, улетая, берет старт со своего уровня. Красный – с одного, зеленый – с другого, синий – с третьего, фиолетовый – с четвертого. Так для бегунов, бегущих по разным дорожкам, старты выстраивают ступенчато. И нельзя срываться в бег с любого места, а только с разрешенной отметки…

Вторая величина – энергия атома ПОСЛЕ излучения, – напротив, неспроста оставалась одной и той же, какой бы квант ни покинул атом, красный или зеленый, синий или фиолетовый. Ее постоянство говорило: в атоме есть самый низкий уровень энергии, ниже которого она опуститься не может. Так для всех бегунов линия финиша одна.

Но гораздо точнее отражал эту картину образ лестницы с нижней площадкой и поднимающимися вверх ступенями. Бор увидел лестницу РАЗРЕШЕННЫХ ПРИРОДОЙ УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ В АТОМЕ.

Двигаться до такой лестнице можно было лишь со ступеньки на ступеньку – вскачь. Задержаться меж ступенек природа не позволяла. И становилось ясно, почему излучение выбрасывается из атома порциями, а не с постепенной непрерывностью.

В формуле – череда целых чисел…

В атоме – череда уровней энергии…

На каждом из них атом может пребывать в устойчивости до испускания кванта. А в момент испускания энергия падает сразу до нижнего уровня неостановимым скачком.

Однако воображению, вечно жаждущему зримой наглядности, захотелось большего. Захотелось представить, как это все физически происходит. По крайней мере, в простейшем водородном атоме, где только один электрон вращается вокруг ядра. Как. строится там эта энергетическая лестница?

Кроме электрона, некому быть ее строителем. И кроме его планетных орбит, нечему служить ее ступеньками. Лестница разрешенных уровней энергии увиделась как паутина дозволенных электронных орбит. Чем дальше от ядра пролегает орбита – тем выше энергия атома. Чем ближе к ядру, тем ниже энергетическая ступенька.

В формуле – череда целых чисел…

В атоме – череда орбит электрона…

На каждой из них до момента испускания кванта электрон, вопреки классике, ничего не излучает. А в момент испускания он сваливается вниз, и его подхватывает другая – более близкая к ядру – орбита. И он начинает теперь вращаться на ней – снова не излучая. А квант покидает атом в процессе самого перескока электрона. И только от глубины падения с орбиты на орбиту зависит величина улетающего кванта – его частота. Или цвет спектральной линии…

На экране продолжалась смена наплывов. И без всяких выкладок на бумаге продолжалось прояснение открывшейся картины. И настало мгновенье, когда потребовал ответа неизбежный вопрос: какое же отношение к частоте излучаемого света имеет частота вращения электрона вокруг ядра? И ответ был единственный: никакого! Ведь там, на своих устойчивых – стационарных – орбитах, электрон не испускает электромагнитных волн. И, стало быть, как часто он облетает ядро, для излучения атома несущественно. Исчезал коренной порок всех классических попыток понять происходящее.

Это был, казалось бы, немыслимый отказ от давно утвердившегося наглядного представления: с какою периодичностью движутся заряды в излучателе, с такою частотой радиация и уходит в пространство. Так думали все – начиная от Максвелла и Герца, кончая Планком и Эйнштейном. Страшновато выглядел этот отказ, но был как вздох облегчения: процесс испускания квантов окончательно выводился из-под власти классических правил. Больше они не тяготели над ищущей мыслью.

Теперь можно было строить квантовую теорию планетарного атома, не оглядываясь с излишней доверчивостью даже на собственную Памятную записку Резерфорду.

Вспоминая впоследствии те счастливые минуты прозрения, Бор не рассказывал, как выразились его чувства. Но датского варианта эврики не возникло: он не выскочил из дому и не пустился с ошалелым криком к людной площади Трех Углов. Истинный ход его мыслей в те минуты, разумеется, невосстановим. Леон Розенфельд попытался проделать это, и, хотя он адресовался к физикам и потому не искал образной замены формулам и терминам, все равно ему пришлось признаться:

«Конечно, немного наивно (и я полностью сознаю это) представлять на такой школьно-педагогический лад грандиозный процесс созидания, происходивший тогда в голове Бора».