Страница:
Вальтер долго не мог решиться. Наконец, уже поздно вечером, выключил трубку, убрал все со стола, а фотопластинку рискнул все же проявить — чтобы хоть сувенир остался. Была уже ночь, когда он зажег красный фонарь и опустил фотопластинку в проявитель. Несколько минут он покачивал ванночку, ожидая, когда проступит на эмульсии темное круглое пятно — след узкого пучка рентгеновских лучей, след их неудачи, и утешая себя мыслью, что Рентген много раз в этой же ситуации видел то же самое.
Каково же было его изумление, когда на фотопластинке проступило не одно, а множество темных пятен, рассыпанных вокруг центрального, причем довольно симметрично. Несомненно, это была долгожданная и много раз мысленно лелеянная интерференционная картина. Да, но почему она получилась за кристаллом, почему не сбоку? Неужели в этом все дело? Как же раньше они не догадались повернуть пластинку?
Вальтеру хотелось тут же побежать к приятелю, чтобы поделиться радостью, но, увы, ночью люди спят. Надо же, думал он, в возбуждении шагая по узкой комнате, и Пауль и Макс дрыхнут, как сурки, не подозревая, что только что свершилось новое открытие!
Над Мюнхеном застыла весенняя ночь, Вальтер не мог заставить себя пойти домой. Он ждал утра, чтобы поделиться новостью, которая жгла его, гнала сон, рисовала перед воспаленными глазами заголовок новой статьи, Вальтер понимал, что, по существу, лишь завтра начинается работа: один снимок еще ничего не доказывает, одна интерференционная картина еще не дает всей картины интерференции. И он хотел начать как можно скорее.
Он стал снова собирать установку, ругал себя за то, что вчера вечером смалодушничал и разобрал ее, поддавшись скепсису Пауля, и благословлял Пауля за его скепсис, за то, что он решился повернуть пластинку. Он понимал, что, не сделай этого открытия они, интерференция рентгеновских лучей все равно была бы обнаружена вскоре: идея буквально носилась в воздухе; многие, подобно им, пропускали через кристаллы рентгеновские лучи, но почему-то никто не видел то, что увидел сегодня ночью он.
Вальтер снова взял в руки фотопластинку. Да, наверное, в этом все дело: интерференционные пятна отстояли от центрального, образованного прямым лучом, на некотором расстоянии и были заметно слабее; вероятно, никому не приходило в голову искать их там, а если кто и замечал их, то не обращал на них внимания — уж больно они эфемерны. Все исследовали лишь центральное пятно; но оно свидетельствовало только о том, что луч ослабляется, проходя сквозь кристалл, и ни о чем более. Необходима была гипотеза Лауэ, предполагавшая наличие более слабых пятен, чтобы открытие свершилось. Да, разумеется, еще и счастливая случайность, привнесенная в опыт Книппингом. И скепсис Вагнера, подбивавшего их на эксперимент. Только все эти компоненты, сложившись, помогли им натолкнуться на эти симметричные пятнышки, на эти веснушки удачи. И впрямь их можно назвать веснушками, ведь за окном май.
Лишь только наступило раннее утро, Вальтер помчался к Паулю. Ни слова не говоря, положил перед ним пластинку; тот сразу все понял. Они тут же побежали в институт, чтобы показать драгоценную находку Лауэ — по справедливости он первым имел право радоваться ей, ведь здесь запечатлен след его интуиции. Лауэ также все понял без слов и потащил их к Зоммерфельду. Новая весть мгновенно облетела институт, и все спешили поздравить счастливую троицу с удачей. Причем первым принес свои поздравления Вагнер, посетовав шутя, что зря так долго постился.
Словом, ликование было всеобщим и искренним. Лишь два человека не пребывали в этот день в радостном возбуждении — по разным причинам.
Один из них — глава института, сам Рентген, который просто не поверил во все эти сказки про интерференцию; раз он сам не нашел ее в свое время, значит, ее нет. Холодный прием несколько огорошил учеников, но они уже привыкли к странностям шефа, все помнили историю с электроном, и решили справедливо, что лучше сейчас не спорить, через некоторое время Рентген сам признает свою неправоту.
Другой, кто в этот день был озабочен более, чем обрадован, как ни странно, сам Лауэ, хотя, казалось, у него есть все основания гордиться. Но дело в том, что Макс не мог почувствовать удовлетворения до тех пор, пока удача не была обрамлена в строгую рамку математического описания. Только в таком виде физическая гипотеза могла порадовать глаз теоретика. И пятна, расположенные на фотопластинке в строгом порядке, явственно намекали на возможность приложения здесь математической теории. Поэтому Лауэ почти сразу после того, как улеглись первые восторги, ушел домой, чтобы поразмыслить над увиденным.
Он медленно брел по улицам, натыкаясь на прохожих. Его взор был устремлен внутрь себя, в глубины своей памяти, где толпилась череда математических формул, физических законов, химических структур в ожидании того мига, когда они соединятся воедино, образовав из разрозненных сведений новое знание. И когда до угла улицы, где жил Лауэ, осталось несколько домов, этот миг настал: Макс понял наконец, как можно математически описать интерференцию рентгеновских лучей на кристалле, имеющем три измерения. Ощущение легкости решения было настолько неожиданным, что Лауэ даже остановился, и настолько явственным, что он даже запомнил номер дома, где это произошло.
Оставшийся путь Макс проделал бегом, чтобы сразу записать пришедшую на ум догадку. Она вроде бы неплохо согласовывалась с первым рентгеновским снимком, но для окончательной уверенности нужно было проверить теорию и на других кристаллах. Поэтому, пока Лауэ отшлифовывал математический аппарат, Фридрих и Книппинг проделывали новые опыты, вовлекая в них всё новые кристаллы. Через две недели Лауэ получил от них с десяток новых хороших снимков: наблюдаемые картины полностью согласовывались с теоретическими предсказаниями. И только тогда, только в этот день Лауэ сказал себе, что вот теперь он уверен в своей правоте. И вот только тогда решил сообщить об открытии коллегам.
Сообщение было сделано устно самим Лауэ 8 июня 1912 года на заседании Немецкого физического общества; через месяц, 8 июля, Зоммерфельд представил ныне знаменитую статью Лауэ, Фридриха, Книппинга на заседании Мюнхенской Академии наук.
С тех пор и ведет свое исчисление интерференция рентгеновских лучей, явление, доказавшее их волновую природу и вскоре давшее жизнь замечательному методу исследования структуры кристаллических веществ — рентгеноструктурному анализу.
Может показаться, что оно выделяется среди других известных нам открытий несколько экстравагантным способом, каким было задумано и сделано: серьезная гипотеза — на пари, на шоколад; а если б не было спора, значит, не было бы ничего?
Нет, конечно, не значит. Необычность здесь кажущаяся.
Начнем с места действия. Терраса мюнхенского кафе — не случайный плацдарм для дискуссии. Во-первых, здесь и другие проблемы обсуждались; во-вторых, для западных ученых характерно обсуждение самых серьезных дел за столиком кафе. Это не значит, что ученые тратят рабочее время на посещение мест общественного питания, это значит, что они превращают время своего питания в рабочее. Не случайно также, что дискуссия возникла именно в Мюнхене. Пожалуй, она и не могла иметь места ни в одном другом городе — именно в Мюнхене и только в Мюнхене для нее были созданы все условия: наличие экспериментаторов, работающих с рентгеновскими лучами, и наличие теоретиков, занимающихся оптикой. Следовательно, действующие лица были словно бы специально подобраны для данной дискуссии.
Время действия тоже самое удачное. Все готово к приему новорожденной теории; ее уже давно ждут, она нужна физикам, уставшим от бесконечных споров по поводу природы рентгеновских лучей, ученым не хватает буквально еще одного доказательства, чтобы признать рентгеновские лучи электромагнитными волнами малой длины; хотя бы на несколько лет — пока не станет ясной их двойственная природа. Появление интерференционных пятен подготовлено безуспешными попытками многих физиков, в первую очередь самого Рентгена; сотни фотопластинок побывали около облучаемых кристаллов — сверху, сбоку, сзади; когда-то же должно было произойти неизбежное. То, что оно так долго заставило себя ждать, — вот что случайно, а не мюнхенское пари.
Кстати, и способ действия — на пари — ни в коей мере не компрометирует выигранное открытие; не все ли равно, с кем спорит ученый, выдвигая смелую гипотезу, — с коллегами или с самим собой. Спор должен быть непременно, только в нем и родится истина; идея новая, никто ее не высказывал раньше, ее надо обсудить во всех деталях, найти в ней уязвимые места, чтобы самому же и защитить их, а где, как не в споре, это можно сделать наилучшим образом? И с кем, как не со скептически мыслящими друзьями, можно пуститься в обсуждение, пусть какое угодно ироническое по форме, но непременно доброжелательное по существу? А каковы причины, заставляющие автора доказывать свою правоту — просто самолюбие или коробка конфет, — право же, не имеет значения. Шоколад здесь — скорее символ двух точек зрения, чем материальный стимул.
К тому же не надо забывать существенного обстоятельства: открытие задумывалось и делалось молодыми физиками, людьми остроумными, склонными к некоторой парадоксальности мышления, весьма ценящими необычные решения, — к этому приучила их сама наука.
Но мы уже должны привыкнуть к тому, что в физике все необычно: и идеи, и пути их воплощения.
Глава десятая
Каково же было его изумление, когда на фотопластинке проступило не одно, а множество темных пятен, рассыпанных вокруг центрального, причем довольно симметрично. Несомненно, это была долгожданная и много раз мысленно лелеянная интерференционная картина. Да, но почему она получилась за кристаллом, почему не сбоку? Неужели в этом все дело? Как же раньше они не догадались повернуть пластинку?
Вальтеру хотелось тут же побежать к приятелю, чтобы поделиться радостью, но, увы, ночью люди спят. Надо же, думал он, в возбуждении шагая по узкой комнате, и Пауль и Макс дрыхнут, как сурки, не подозревая, что только что свершилось новое открытие!
Над Мюнхеном застыла весенняя ночь, Вальтер не мог заставить себя пойти домой. Он ждал утра, чтобы поделиться новостью, которая жгла его, гнала сон, рисовала перед воспаленными глазами заголовок новой статьи, Вальтер понимал, что, по существу, лишь завтра начинается работа: один снимок еще ничего не доказывает, одна интерференционная картина еще не дает всей картины интерференции. И он хотел начать как можно скорее.
Он стал снова собирать установку, ругал себя за то, что вчера вечером смалодушничал и разобрал ее, поддавшись скепсису Пауля, и благословлял Пауля за его скепсис, за то, что он решился повернуть пластинку. Он понимал, что, не сделай этого открытия они, интерференция рентгеновских лучей все равно была бы обнаружена вскоре: идея буквально носилась в воздухе; многие, подобно им, пропускали через кристаллы рентгеновские лучи, но почему-то никто не видел то, что увидел сегодня ночью он.
Вальтер снова взял в руки фотопластинку. Да, наверное, в этом все дело: интерференционные пятна отстояли от центрального, образованного прямым лучом, на некотором расстоянии и были заметно слабее; вероятно, никому не приходило в голову искать их там, а если кто и замечал их, то не обращал на них внимания — уж больно они эфемерны. Все исследовали лишь центральное пятно; но оно свидетельствовало только о том, что луч ослабляется, проходя сквозь кристалл, и ни о чем более. Необходима была гипотеза Лауэ, предполагавшая наличие более слабых пятен, чтобы открытие свершилось. Да, разумеется, еще и счастливая случайность, привнесенная в опыт Книппингом. И скепсис Вагнера, подбивавшего их на эксперимент. Только все эти компоненты, сложившись, помогли им натолкнуться на эти симметричные пятнышки, на эти веснушки удачи. И впрямь их можно назвать веснушками, ведь за окном май.
Лишь только наступило раннее утро, Вальтер помчался к Паулю. Ни слова не говоря, положил перед ним пластинку; тот сразу все понял. Они тут же побежали в институт, чтобы показать драгоценную находку Лауэ — по справедливости он первым имел право радоваться ей, ведь здесь запечатлен след его интуиции. Лауэ также все понял без слов и потащил их к Зоммерфельду. Новая весть мгновенно облетела институт, и все спешили поздравить счастливую троицу с удачей. Причем первым принес свои поздравления Вагнер, посетовав шутя, что зря так долго постился.
Словом, ликование было всеобщим и искренним. Лишь два человека не пребывали в этот день в радостном возбуждении — по разным причинам.
Один из них — глава института, сам Рентген, который просто не поверил во все эти сказки про интерференцию; раз он сам не нашел ее в свое время, значит, ее нет. Холодный прием несколько огорошил учеников, но они уже привыкли к странностям шефа, все помнили историю с электроном, и решили справедливо, что лучше сейчас не спорить, через некоторое время Рентген сам признает свою неправоту.
Другой, кто в этот день был озабочен более, чем обрадован, как ни странно, сам Лауэ, хотя, казалось, у него есть все основания гордиться. Но дело в том, что Макс не мог почувствовать удовлетворения до тех пор, пока удача не была обрамлена в строгую рамку математического описания. Только в таком виде физическая гипотеза могла порадовать глаз теоретика. И пятна, расположенные на фотопластинке в строгом порядке, явственно намекали на возможность приложения здесь математической теории. Поэтому Лауэ почти сразу после того, как улеглись первые восторги, ушел домой, чтобы поразмыслить над увиденным.
Он медленно брел по улицам, натыкаясь на прохожих. Его взор был устремлен внутрь себя, в глубины своей памяти, где толпилась череда математических формул, физических законов, химических структур в ожидании того мига, когда они соединятся воедино, образовав из разрозненных сведений новое знание. И когда до угла улицы, где жил Лауэ, осталось несколько домов, этот миг настал: Макс понял наконец, как можно математически описать интерференцию рентгеновских лучей на кристалле, имеющем три измерения. Ощущение легкости решения было настолько неожиданным, что Лауэ даже остановился, и настолько явственным, что он даже запомнил номер дома, где это произошло.
Оставшийся путь Макс проделал бегом, чтобы сразу записать пришедшую на ум догадку. Она вроде бы неплохо согласовывалась с первым рентгеновским снимком, но для окончательной уверенности нужно было проверить теорию и на других кристаллах. Поэтому, пока Лауэ отшлифовывал математический аппарат, Фридрих и Книппинг проделывали новые опыты, вовлекая в них всё новые кристаллы. Через две недели Лауэ получил от них с десяток новых хороших снимков: наблюдаемые картины полностью согласовывались с теоретическими предсказаниями. И только тогда, только в этот день Лауэ сказал себе, что вот теперь он уверен в своей правоте. И вот только тогда решил сообщить об открытии коллегам.
Сообщение было сделано устно самим Лауэ 8 июня 1912 года на заседании Немецкого физического общества; через месяц, 8 июля, Зоммерфельд представил ныне знаменитую статью Лауэ, Фридриха, Книппинга на заседании Мюнхенской Академии наук.
С тех пор и ведет свое исчисление интерференция рентгеновских лучей, явление, доказавшее их волновую природу и вскоре давшее жизнь замечательному методу исследования структуры кристаллических веществ — рентгеноструктурному анализу.
Может показаться, что оно выделяется среди других известных нам открытий несколько экстравагантным способом, каким было задумано и сделано: серьезная гипотеза — на пари, на шоколад; а если б не было спора, значит, не было бы ничего?
Нет, конечно, не значит. Необычность здесь кажущаяся.
Начнем с места действия. Терраса мюнхенского кафе — не случайный плацдарм для дискуссии. Во-первых, здесь и другие проблемы обсуждались; во-вторых, для западных ученых характерно обсуждение самых серьезных дел за столиком кафе. Это не значит, что ученые тратят рабочее время на посещение мест общественного питания, это значит, что они превращают время своего питания в рабочее. Не случайно также, что дискуссия возникла именно в Мюнхене. Пожалуй, она и не могла иметь места ни в одном другом городе — именно в Мюнхене и только в Мюнхене для нее были созданы все условия: наличие экспериментаторов, работающих с рентгеновскими лучами, и наличие теоретиков, занимающихся оптикой. Следовательно, действующие лица были словно бы специально подобраны для данной дискуссии.
Время действия тоже самое удачное. Все готово к приему новорожденной теории; ее уже давно ждут, она нужна физикам, уставшим от бесконечных споров по поводу природы рентгеновских лучей, ученым не хватает буквально еще одного доказательства, чтобы признать рентгеновские лучи электромагнитными волнами малой длины; хотя бы на несколько лет — пока не станет ясной их двойственная природа. Появление интерференционных пятен подготовлено безуспешными попытками многих физиков, в первую очередь самого Рентгена; сотни фотопластинок побывали около облучаемых кристаллов — сверху, сбоку, сзади; когда-то же должно было произойти неизбежное. То, что оно так долго заставило себя ждать, — вот что случайно, а не мюнхенское пари.
Кстати, и способ действия — на пари — ни в коей мере не компрометирует выигранное открытие; не все ли равно, с кем спорит ученый, выдвигая смелую гипотезу, — с коллегами или с самим собой. Спор должен быть непременно, только в нем и родится истина; идея новая, никто ее не высказывал раньше, ее надо обсудить во всех деталях, найти в ней уязвимые места, чтобы самому же и защитить их, а где, как не в споре, это можно сделать наилучшим образом? И с кем, как не со скептически мыслящими друзьями, можно пуститься в обсуждение, пусть какое угодно ироническое по форме, но непременно доброжелательное по существу? А каковы причины, заставляющие автора доказывать свою правоту — просто самолюбие или коробка конфет, — право же, не имеет значения. Шоколад здесь — скорее символ двух точек зрения, чем материальный стимул.
К тому же не надо забывать существенного обстоятельства: открытие задумывалось и делалось молодыми физиками, людьми остроумными, склонными к некоторой парадоксальности мышления, весьма ценящими необычные решения, — к этому приучила их сама наука.
Но мы уже должны привыкнуть к тому, что в физике все необычно: и идеи, и пути их воплощения.
Глава десятая
Абраму Федоровичу Иоффе везло на случайные открытия. Нет, нет, сам он их не делал — они почему-то происходили у других ученых в его присутствии. В первый раз это случилось с его иностранным коллегой, в другой — с его собственным учеником Николаем Семеновым, ныне академиком, Героем Социалистического Труда, лауреатом Нобелевской премии.
Семенову было тогда двадцать девять лет, и он уже пять лет заведовал лабораторией электронных явлений в Физико-техническом институте в Ленинграде, из них три года был еще и заместителем директора. А директором был Иоффе.
То были удивительные годы. Молодое государство, молодые институты, молодые руководители и ученые молодые. Это обстоятельство немаловажное, молодость не так чувствительна к лишениям, а время тяжелое. Нет топлива, нет воды, нет приборов — это на работе, нет еды — дома, есть только уверенность, что все это скоро будет, и какая-то дерзкая жизнерадостность, делающая невозможное возможным.
Конец 1924 года. Ленинград. Физико-технический институт. Лаборатория Николая Семенова. Три маленькие комнаты, довольно плотно уставленные приборами. Часть из них — самодельные, часть — новенькие, сверкающие стеклом и никелем, их закупил в Германии Абрам Федорович. Среди серьезного академического интерьера странными пришельцами выглядят ампирные, павловские, барочные кресла, столы, стулья, шкафы. Эти следы былой роскоши привезли сюда из кладовых Зимнего дворца, когда два года назад институт получил новое здание, не приспособленное для научной работы, и его решили укомплектовать хорошей мебелью, а где самая лучшая мебель, как не в царском дворце. Разумеется, были взяты отдельные предметы обстановки, не представляющие художественной ценности.
В лаборатории ведется одновременно несколько исследований. Руководитель лаборатории участвует в каждом из них — не по положению, не потому, что обязан руководить, а по душевной склонности, по горячему интересу, по нетерпению сердца. Разумеется, времени на все остальное остается очень мало — он ведь еще заместитель директора и читает курс лекций студентам; а в двадцать девять лет у человека есть еще «все остальное».
И вот в этой ситуации к Николаю Николаевичу как-то раз приходит молодая девушка. Здоровается, называет свое имя — Зина Вальта, говорит, что окончила университет и хочет поступить в аспирантуру. Ее собеседник, как заместитель директора, уточняет — в какую лабораторию. Оказывается, что к нему в лабораторию. Тогда, как заведующий лабораторией, Семенов вынужден ответить ей, что у него нет места. Зина смущается, мнется, говорит, что ей так много хорошего рассказывали о работах, здесь ведущихся, о руководителе этих работ. Ей очень хотелось бы, она надеется… Словом, происходит сцена, знакомая каждому, кто когда-либо выступал в роли просителя, роли, прямо скажем, не героического плана.
Семенов обещает ей подумать, просит зайти через некоторое время, прощается, а когда она уходит, созывает своих товарищей. В отличие от Семенова, его сотрудники знакомы с Зиночкой Вальта, действительно много рассказывали ей о своем коллективе и ходатайствуют о ее зачислении. Николай Николаевич говорит, что рад бы уважить их просьбу, но куда же сажать ее в этакой тесноте, да и какую тему ей давать, да и где руководителя взять. Словом, не хочет заведующий брать Зиночку, не хочет. Откуда знать ему, что вместе с ней придет к нему редкостная удача.
Но все же через несколько дней Семенов сдался. Поворчав для строгости, посопротивлявшись для порядка, подписал у Иоффе распоряжение о зачислении Зинаиды Вальта аспирантом в лабораторию электронных явлений.
Когда Зиночка, сияя от радости и гордости, вышла на работу, Юлий Борисович Харитон, ее руководитель, ныне академик, а тогда — двадцатилетний начинающий ученый, стал объяснять ей тему работы. Есть фосфор — элемент, как говорят химики, жадно притягивающий кислород; есть кислород, охотно вступающий в реакцию с фосфором. При удовлетворении их взаимных интересов происходит реакция окисления, сопровождаемая выделением энергии. Это легко видно невооруженным глазом, поскольку часть энергии или вся она превращается в световое излучение: фосфор светится. Ясно? Ясно. Пошли дальше.
Вальта напряженно слушала, с нетерпением ожидая, когда ее шеф наконец подойдет к сути их совместной работы. Было немножко страшновато, что сегодня, сейчас ей придется стать причастной к исследованиям, начатым столь великими учеными, — ей, еще не сделавшей ничего в науке, только стоящей у ее порога. Кто мог подозревать тогда, что первый же робкий шаг новой аспирантки приведет к удивительному результату, с которого, по существу, начнется новая область химической кинетики.
Однажды ученым пришла в голову идея проверить окисление фосфора при низком давлении. Можно было предположить, что при обычном атмосферном давлении возбужденные молекулы окислов фосфора не успевают превратить в свет всю полученную энергию; она, по-видимому, частично теряется при столкновении с другими атомами и молекулами. А если это так, то стоит понизить давление в сосуде, где идет реакция, как количество столкновений уменьшится, а свечение должно будет увеличиться, что и станет тут же видно.
Вот такая идея родилась как-то в лаборатории электронных явлений, хотя никакого отношения к электронным явлениям не имела. Но, как известно, идеи приходят без разрешения; можно четко обозначить профиль работы лаборатории, но нельзя обозначить профиль мышления сотрудников.
Когда эта незваная идея появилась в лаборатории, ее не приветствовали радостными криками, но и не стали показывать ей на дверь; ее заперли до поры до времени в ящик письменного стола вместе с другими хорошими и плохими мыслями, требовавшими на свою проверку времени, которого не было. И они лежали там, записанные наспех, несколькими словами или формулами, в ожидании своего часа, когда их достанут, стряхнут с них пыль забвения и пустят в дело, чтобы через месяц или год выбросить скомканными в корзину или переписать набело — в новую публикацию, а оттуда — в учебник или монографию.
Дождалось своего часа и предположение о яркой вспышке фосфора при низком давлении кислорода. Оно было отдано в бережные руки молодой аспирантки, которая пришла сюда также нежданно; и вот теперь им предстояло соединиться — двум случайным гостьям занятых людей. Поэтому и дал эту тему Семенов именно ей, что работа казалась достаточно простой, чтобы с ней мог справиться даже новичок, достаточно ясной, чтобы он понял результат опыта, и вместе с тем достаточно безразличной самому ученому, чтобы ее было не жалко подарить неопытному сотруднику.
Итак, Зинаида получила свое место под солнцем науки — кусок лабораторного стола, на котором она должна была собрать установку для опыта. Схема ее выглядела довольно просто. Стеклянный сосуд, где находится кусочек фосфора; из него откачан воздух; к сосуду подходит трубка, по которой идет кислород; давление кислорода замеряет ртутный манометр; чтобы пары фосфора или его окислов не попали в манометр и не испортили его, часть трубки охлаждается жидким воздухом, он конденсирует пары, возвращая обратно в сосуд сбежавшие вещества. Вот и все, собственно.
Сам эксперимент заключался в следующем. Надо было устанавливать разные значения концентрации паров фосфора — и с этой целью нагревать сосуд; регистрировать разные значения давления кислорода — и с этой целью записывать показания манометра; устанавливать взаимосвязь между давлением кислорода и свечением фосфора — и с этой целью просто смотреть в оба.
Когда в первый раз Вальта и Харитон провели опыт при давлении в сотую долю атмосферы, как ни старались они рассмотреть, так ничего и не увидели. Совсем ничего. Никакого свечения.
Все ясно, решили они, что-то напутали в приборе. Зиночка взволновалась страшно: первый шаг — и первая неудача, прибор ведь она собирала. Проверили всю схему; сначала она сама, потом Юлий Борисович. Ничего компрометирующего не нашли. Снова откачали воздух из колбы, снова подогрели ее, снова впустили кислород. И снова — никакого тебе свечения. Не то чтобы усиления его — даже того, что наблюдали обычно при атмосферном давлении, и то нет. Вот уж действительно полный мрак неизвестности!
Начали в третий раз. Установили давление повыше. Пустили кислород. Фосфор заполыхал таинственным светом. Пошло окисление: фосфор соединялся с кислородом, тая, словно Снегурочка. Регистрируя убыль кислорода в системе, медленно опускался вниз столбик ртутного манометра. И вдруг замер. И тотчас потухло свечение. Реакция остановилась.
Четвертый, пятый, десятый раз повторяют опыт Зина и Юлий Борисович — словно дьявол поселился в их колбе: выше определенного критического давления реакция идет, ниже — не идет. А должно, по их предположению, не то чтобы совсем наоборот, но нечто вроде. Причем, поскольку давление кислорода в ходе реакции неизбежно падало, приходил момент, когда в колбе воцарялось то самое критическое давление и окисление словно автоматически прекращалось. И жди, не жди — дальше не идет. По двое суток стерегли растерянные ученые, надеясь, что дьявол неудачи изгонится каким-то образом из установки и она оживет: и сидели, и смотрели, и боялись пропустить этот момент, хотя чего бояться — он сразу бы стал виден. Но, увы, божественный свет истины погас, словно прикрытый чьей-то злой рукой.
Но стоило впустить в колбу малую толику кислорода, и свечение опять появлялось. Это было очень удивительно. Но еще более возросло удивление ученых, когда реакция ожила при добавлении в сосуд не кислорода даже, а небольшого количества аргона. Понять сие уж вовсе было нельзя: инертный газ, называемый так потому, что он не способен вступать в химические реакции, восстанавливал реакционную способность кислорода. Нет, положительно в лаборатории электронных явлений происходило нечто, что могло бы дать повод недоброжелателям переименовать ее в лабораторию странных явлений.
Но, как остроумно заметил один ученый, задача науки — объяснить то, что нельзя понять. И Семенов, заинтересованный не меньше, чем Харитон и Вальта, вместе с ними стал подбирать какой-нибудь теоретический ключ к непонятному экспериментальному парадоксу. Возились они возились, и так пытались и этак — ничего не получалось. Нельзя было с помощью существующих теоретических представлений объяснить то, что они сами же вызвали к жизни.
А время шло, а другие дела — нормальные и понятные — требовали к себе внимания, а Харитону уезжать надо за границу, на стажировку, а одной Зиночке здесь уж, ясное дело, не управиться, когда и втроем ничего не выходило, и что было делать в такой ситуации? Не сказать всем о том, что они обнаружили, нельзя, а сказать по этому поводу нечего; порешили выбрать золотую середину: ничего не объясняя, просто описать в статье экспериментальную находку.
Вскоре статья за подписью Юлия Харитона и Зинаиды Вальта была опубликована в двух журналах — у нас в стране и в Германии. Ученые посчитали на этом свой долг исполненным и перешли от бесплодного изучения мистических явлений к делам земным. Ю. Б. Харитон, как и собирался, уехал за рубеж; Зиночка, расстроенная, вероятно, своим неудачным дебютом в науке, почти конфузом, оставила лабораторию, куда еще недавно так стремилась, и перешла в аспирантуру другого института; а Николай Николаевич, по-видимому, вздохнул с облегчением, когда с его плеч упали сразу две горы: необъяснимый эксперимент и сотрудница, требующая объяснить ей, что делать дальше.
И открытие не состоялось.
Через тридцать пять лет после этого дня Николай Николаевич Семенов, уже умудренный жизнью, познавший цену неожиданностям в науке и понявший в полной мере долг исследователя, написал: «Никогда не следует проходить мимо неожиданных и непонятных явлений, с которыми невзначай встречаешься в эксперименте. Самое важное в эксперименте — это вовсе не то, что подтверждает уже существующую, пусть даже вашу собственную, теорию (хотя это тоже, конечно, нужно). Самое важное то, что ей ярко противоречит. В этом диалектика развития науки».
Но тогда, в 1925 году, двадцатидевятилетний физик чуть было не упустил открытие разветвленных цепных реакций и Нобелевскую премию — он расстался со своей идеей, мысленно засунув ее обратно в стол как негодную или, во всяком случае, неактуальную теперь, и, как признал сам позже, не думал к ней возвращаться.
И не вернулся бы, если бы статью Вальта и Харитона не прочел Макс Боденштейн и не расчехвостил ее по всем пунктам.
Боденштейн был крупным немецким химиком, известным прежде всего тем, что за двенадцать лет до этого открыл цепные неразветвленные реакции. Он обнаружил вначале, что при соединении хлора с водородом реакция идет не так, как положено по старой доброй теории реакционной способности, а в сто тысяч раз быстрее. Считалось, что для взаимодействия двух газов молекула хлора должна сначала поглотить квант света, возбудиться и только тогда уже стать способной к взаимодействию с водородом. И если это так, то для каждого элементарного акта в реакции требовался один квант света. А Боденштейн посчитал, что поглощение всего одного кванта света приводит к сотне тысяч химических взаимодействий. Сам он вначале не мог объяснить этого парадокса. Объяснение ему дал в 1918 году выдающийся немецкий физикохимик Вальтер Нернст, предположивший, что при поглощении кванта энергии молекула хлора разлагается на два атома, каждый из которых очень агрессивен. Поэтому он легко реагирует с молекулой водорода, состоящей также из двух атомов, образуя хлористый водород и свободный атом водорода. Тот в свою очередь реагирует с двухатомной молекулой хлора, и все повторяется. Реакция идет, как по цепи, она и называется цепной реакцией. А в тот момент, когда возбужденный атом хлора сталкивается с какой-нибудь инертной молекулой, способной забрать у него часть его энергии, атом успокаивается — происходит, как говорят, обрыв цепи, реакция останавливается. Точно так же она может затухнуть, если атом отдаст избыток энергии стенке сосуда, ударившись о нее.
Боденштейн, открывший цепные неразветвленные реакции, считался по справедливости главой ученых, работающих в области химической кинетики. И когда в его статье, написанной в ответ на публикацию Вальта и Харитона, прозвучало скрытое осуждение ленинградских ученых за спешку, небрежность в постановке опыта, за то, что они запутались в трех соснах, которые сами же и посадили, — от таких обвинений нельзя было просто отмахнуться, надлежало поднять брошенную перчатку и принять вызов. И поскольку здесь была задета честь всей лаборатории, то к барьеру должен был выйти ее руководитель.
Николай Николаевич внимательно прочитал заметку Боденштейна. Аргументы немецкого химика звучали действительно убийственно. Ведь что получалось по Боденштейну? Получалось, что порок — в самой схеме установки, ока собрана так, что кислород, поступая в сосуд через ловушку, непременно должен был сталкиваться со встречным потоком паров фосфора, стремящихся, естественно, вытолкнуть его обратно, не допустить к реакции. Поэтому и приходилось повышать давление кислорода — чтобы он одолел встречное давление. То же самое происходило, когда к кислороду добавляли аргон: он также повышал давление смеси и открывал таким образом кислороду доступ в сосуд. В заключение Боденштейн вообще не советовал кому-либо заниматься столь безнадежными опытами.
Обстановка усугублялась тем, что статью Боденштейна прочли и другие сотрудники лаборатории, стала она известна и институтскому руководству. Начались разговоры; сначала тихие, вполголоса, никого прямо не обвиняющие, лишь намекающие на легкомысленность некоторых заведующих некоторыми лабораториями; потом критические голоса стали слышны довольно громко; Семенов оказывался в сложных отношениях не только с немецким ученым, но и с собственными коллегами. Ситуация создавалась неприятная, она требовала немедленных действий.
Семенову было тогда двадцать девять лет, и он уже пять лет заведовал лабораторией электронных явлений в Физико-техническом институте в Ленинграде, из них три года был еще и заместителем директора. А директором был Иоффе.
То были удивительные годы. Молодое государство, молодые институты, молодые руководители и ученые молодые. Это обстоятельство немаловажное, молодость не так чувствительна к лишениям, а время тяжелое. Нет топлива, нет воды, нет приборов — это на работе, нет еды — дома, есть только уверенность, что все это скоро будет, и какая-то дерзкая жизнерадостность, делающая невозможное возможным.
Конец 1924 года. Ленинград. Физико-технический институт. Лаборатория Николая Семенова. Три маленькие комнаты, довольно плотно уставленные приборами. Часть из них — самодельные, часть — новенькие, сверкающие стеклом и никелем, их закупил в Германии Абрам Федорович. Среди серьезного академического интерьера странными пришельцами выглядят ампирные, павловские, барочные кресла, столы, стулья, шкафы. Эти следы былой роскоши привезли сюда из кладовых Зимнего дворца, когда два года назад институт получил новое здание, не приспособленное для научной работы, и его решили укомплектовать хорошей мебелью, а где самая лучшая мебель, как не в царском дворце. Разумеется, были взяты отдельные предметы обстановки, не представляющие художественной ценности.
В лаборатории ведется одновременно несколько исследований. Руководитель лаборатории участвует в каждом из них — не по положению, не потому, что обязан руководить, а по душевной склонности, по горячему интересу, по нетерпению сердца. Разумеется, времени на все остальное остается очень мало — он ведь еще заместитель директора и читает курс лекций студентам; а в двадцать девять лет у человека есть еще «все остальное».
И вот в этой ситуации к Николаю Николаевичу как-то раз приходит молодая девушка. Здоровается, называет свое имя — Зина Вальта, говорит, что окончила университет и хочет поступить в аспирантуру. Ее собеседник, как заместитель директора, уточняет — в какую лабораторию. Оказывается, что к нему в лабораторию. Тогда, как заведующий лабораторией, Семенов вынужден ответить ей, что у него нет места. Зина смущается, мнется, говорит, что ей так много хорошего рассказывали о работах, здесь ведущихся, о руководителе этих работ. Ей очень хотелось бы, она надеется… Словом, происходит сцена, знакомая каждому, кто когда-либо выступал в роли просителя, роли, прямо скажем, не героического плана.
Семенов обещает ей подумать, просит зайти через некоторое время, прощается, а когда она уходит, созывает своих товарищей. В отличие от Семенова, его сотрудники знакомы с Зиночкой Вальта, действительно много рассказывали ей о своем коллективе и ходатайствуют о ее зачислении. Николай Николаевич говорит, что рад бы уважить их просьбу, но куда же сажать ее в этакой тесноте, да и какую тему ей давать, да и где руководителя взять. Словом, не хочет заведующий брать Зиночку, не хочет. Откуда знать ему, что вместе с ней придет к нему редкостная удача.
Но все же через несколько дней Семенов сдался. Поворчав для строгости, посопротивлявшись для порядка, подписал у Иоффе распоряжение о зачислении Зинаиды Вальта аспирантом в лабораторию электронных явлений.
Когда Зиночка, сияя от радости и гордости, вышла на работу, Юлий Борисович Харитон, ее руководитель, ныне академик, а тогда — двадцатилетний начинающий ученый, стал объяснять ей тему работы. Есть фосфор — элемент, как говорят химики, жадно притягивающий кислород; есть кислород, охотно вступающий в реакцию с фосфором. При удовлетворении их взаимных интересов происходит реакция окисления, сопровождаемая выделением энергии. Это легко видно невооруженным глазом, поскольку часть энергии или вся она превращается в световое излучение: фосфор светится. Ясно? Ясно. Пошли дальше.
Вальта напряженно слушала, с нетерпением ожидая, когда ее шеф наконец подойдет к сути их совместной работы. Было немножко страшновато, что сегодня, сейчас ей придется стать причастной к исследованиям, начатым столь великими учеными, — ей, еще не сделавшей ничего в науке, только стоящей у ее порога. Кто мог подозревать тогда, что первый же робкий шаг новой аспирантки приведет к удивительному результату, с которого, по существу, начнется новая область химической кинетики.
Однажды ученым пришла в голову идея проверить окисление фосфора при низком давлении. Можно было предположить, что при обычном атмосферном давлении возбужденные молекулы окислов фосфора не успевают превратить в свет всю полученную энергию; она, по-видимому, частично теряется при столкновении с другими атомами и молекулами. А если это так, то стоит понизить давление в сосуде, где идет реакция, как количество столкновений уменьшится, а свечение должно будет увеличиться, что и станет тут же видно.
Вот такая идея родилась как-то в лаборатории электронных явлений, хотя никакого отношения к электронным явлениям не имела. Но, как известно, идеи приходят без разрешения; можно четко обозначить профиль работы лаборатории, но нельзя обозначить профиль мышления сотрудников.
Когда эта незваная идея появилась в лаборатории, ее не приветствовали радостными криками, но и не стали показывать ей на дверь; ее заперли до поры до времени в ящик письменного стола вместе с другими хорошими и плохими мыслями, требовавшими на свою проверку времени, которого не было. И они лежали там, записанные наспех, несколькими словами или формулами, в ожидании своего часа, когда их достанут, стряхнут с них пыль забвения и пустят в дело, чтобы через месяц или год выбросить скомканными в корзину или переписать набело — в новую публикацию, а оттуда — в учебник или монографию.
Дождалось своего часа и предположение о яркой вспышке фосфора при низком давлении кислорода. Оно было отдано в бережные руки молодой аспирантки, которая пришла сюда также нежданно; и вот теперь им предстояло соединиться — двум случайным гостьям занятых людей. Поэтому и дал эту тему Семенов именно ей, что работа казалась достаточно простой, чтобы с ней мог справиться даже новичок, достаточно ясной, чтобы он понял результат опыта, и вместе с тем достаточно безразличной самому ученому, чтобы ее было не жалко подарить неопытному сотруднику.
Итак, Зинаида получила свое место под солнцем науки — кусок лабораторного стола, на котором она должна была собрать установку для опыта. Схема ее выглядела довольно просто. Стеклянный сосуд, где находится кусочек фосфора; из него откачан воздух; к сосуду подходит трубка, по которой идет кислород; давление кислорода замеряет ртутный манометр; чтобы пары фосфора или его окислов не попали в манометр и не испортили его, часть трубки охлаждается жидким воздухом, он конденсирует пары, возвращая обратно в сосуд сбежавшие вещества. Вот и все, собственно.
Сам эксперимент заключался в следующем. Надо было устанавливать разные значения концентрации паров фосфора — и с этой целью нагревать сосуд; регистрировать разные значения давления кислорода — и с этой целью записывать показания манометра; устанавливать взаимосвязь между давлением кислорода и свечением фосфора — и с этой целью просто смотреть в оба.
Когда в первый раз Вальта и Харитон провели опыт при давлении в сотую долю атмосферы, как ни старались они рассмотреть, так ничего и не увидели. Совсем ничего. Никакого свечения.
Все ясно, решили они, что-то напутали в приборе. Зиночка взволновалась страшно: первый шаг — и первая неудача, прибор ведь она собирала. Проверили всю схему; сначала она сама, потом Юлий Борисович. Ничего компрометирующего не нашли. Снова откачали воздух из колбы, снова подогрели ее, снова впустили кислород. И снова — никакого тебе свечения. Не то чтобы усиления его — даже того, что наблюдали обычно при атмосферном давлении, и то нет. Вот уж действительно полный мрак неизвестности!
Начали в третий раз. Установили давление повыше. Пустили кислород. Фосфор заполыхал таинственным светом. Пошло окисление: фосфор соединялся с кислородом, тая, словно Снегурочка. Регистрируя убыль кислорода в системе, медленно опускался вниз столбик ртутного манометра. И вдруг замер. И тотчас потухло свечение. Реакция остановилась.
Четвертый, пятый, десятый раз повторяют опыт Зина и Юлий Борисович — словно дьявол поселился в их колбе: выше определенного критического давления реакция идет, ниже — не идет. А должно, по их предположению, не то чтобы совсем наоборот, но нечто вроде. Причем, поскольку давление кислорода в ходе реакции неизбежно падало, приходил момент, когда в колбе воцарялось то самое критическое давление и окисление словно автоматически прекращалось. И жди, не жди — дальше не идет. По двое суток стерегли растерянные ученые, надеясь, что дьявол неудачи изгонится каким-то образом из установки и она оживет: и сидели, и смотрели, и боялись пропустить этот момент, хотя чего бояться — он сразу бы стал виден. Но, увы, божественный свет истины погас, словно прикрытый чьей-то злой рукой.
Но стоило впустить в колбу малую толику кислорода, и свечение опять появлялось. Это было очень удивительно. Но еще более возросло удивление ученых, когда реакция ожила при добавлении в сосуд не кислорода даже, а небольшого количества аргона. Понять сие уж вовсе было нельзя: инертный газ, называемый так потому, что он не способен вступать в химические реакции, восстанавливал реакционную способность кислорода. Нет, положительно в лаборатории электронных явлений происходило нечто, что могло бы дать повод недоброжелателям переименовать ее в лабораторию странных явлений.
Но, как остроумно заметил один ученый, задача науки — объяснить то, что нельзя понять. И Семенов, заинтересованный не меньше, чем Харитон и Вальта, вместе с ними стал подбирать какой-нибудь теоретический ключ к непонятному экспериментальному парадоксу. Возились они возились, и так пытались и этак — ничего не получалось. Нельзя было с помощью существующих теоретических представлений объяснить то, что они сами же вызвали к жизни.
А время шло, а другие дела — нормальные и понятные — требовали к себе внимания, а Харитону уезжать надо за границу, на стажировку, а одной Зиночке здесь уж, ясное дело, не управиться, когда и втроем ничего не выходило, и что было делать в такой ситуации? Не сказать всем о том, что они обнаружили, нельзя, а сказать по этому поводу нечего; порешили выбрать золотую середину: ничего не объясняя, просто описать в статье экспериментальную находку.
Вскоре статья за подписью Юлия Харитона и Зинаиды Вальта была опубликована в двух журналах — у нас в стране и в Германии. Ученые посчитали на этом свой долг исполненным и перешли от бесплодного изучения мистических явлений к делам земным. Ю. Б. Харитон, как и собирался, уехал за рубеж; Зиночка, расстроенная, вероятно, своим неудачным дебютом в науке, почти конфузом, оставила лабораторию, куда еще недавно так стремилась, и перешла в аспирантуру другого института; а Николай Николаевич, по-видимому, вздохнул с облегчением, когда с его плеч упали сразу две горы: необъяснимый эксперимент и сотрудница, требующая объяснить ей, что делать дальше.
И открытие не состоялось.
Через тридцать пять лет после этого дня Николай Николаевич Семенов, уже умудренный жизнью, познавший цену неожиданностям в науке и понявший в полной мере долг исследователя, написал: «Никогда не следует проходить мимо неожиданных и непонятных явлений, с которыми невзначай встречаешься в эксперименте. Самое важное в эксперименте — это вовсе не то, что подтверждает уже существующую, пусть даже вашу собственную, теорию (хотя это тоже, конечно, нужно). Самое важное то, что ей ярко противоречит. В этом диалектика развития науки».
Но тогда, в 1925 году, двадцатидевятилетний физик чуть было не упустил открытие разветвленных цепных реакций и Нобелевскую премию — он расстался со своей идеей, мысленно засунув ее обратно в стол как негодную или, во всяком случае, неактуальную теперь, и, как признал сам позже, не думал к ней возвращаться.
И не вернулся бы, если бы статью Вальта и Харитона не прочел Макс Боденштейн и не расчехвостил ее по всем пунктам.
Боденштейн был крупным немецким химиком, известным прежде всего тем, что за двенадцать лет до этого открыл цепные неразветвленные реакции. Он обнаружил вначале, что при соединении хлора с водородом реакция идет не так, как положено по старой доброй теории реакционной способности, а в сто тысяч раз быстрее. Считалось, что для взаимодействия двух газов молекула хлора должна сначала поглотить квант света, возбудиться и только тогда уже стать способной к взаимодействию с водородом. И если это так, то для каждого элементарного акта в реакции требовался один квант света. А Боденштейн посчитал, что поглощение всего одного кванта света приводит к сотне тысяч химических взаимодействий. Сам он вначале не мог объяснить этого парадокса. Объяснение ему дал в 1918 году выдающийся немецкий физикохимик Вальтер Нернст, предположивший, что при поглощении кванта энергии молекула хлора разлагается на два атома, каждый из которых очень агрессивен. Поэтому он легко реагирует с молекулой водорода, состоящей также из двух атомов, образуя хлористый водород и свободный атом водорода. Тот в свою очередь реагирует с двухатомной молекулой хлора, и все повторяется. Реакция идет, как по цепи, она и называется цепной реакцией. А в тот момент, когда возбужденный атом хлора сталкивается с какой-нибудь инертной молекулой, способной забрать у него часть его энергии, атом успокаивается — происходит, как говорят, обрыв цепи, реакция останавливается. Точно так же она может затухнуть, если атом отдаст избыток энергии стенке сосуда, ударившись о нее.
Боденштейн, открывший цепные неразветвленные реакции, считался по справедливости главой ученых, работающих в области химической кинетики. И когда в его статье, написанной в ответ на публикацию Вальта и Харитона, прозвучало скрытое осуждение ленинградских ученых за спешку, небрежность в постановке опыта, за то, что они запутались в трех соснах, которые сами же и посадили, — от таких обвинений нельзя было просто отмахнуться, надлежало поднять брошенную перчатку и принять вызов. И поскольку здесь была задета честь всей лаборатории, то к барьеру должен был выйти ее руководитель.
Николай Николаевич внимательно прочитал заметку Боденштейна. Аргументы немецкого химика звучали действительно убийственно. Ведь что получалось по Боденштейну? Получалось, что порок — в самой схеме установки, ока собрана так, что кислород, поступая в сосуд через ловушку, непременно должен был сталкиваться со встречным потоком паров фосфора, стремящихся, естественно, вытолкнуть его обратно, не допустить к реакции. Поэтому и приходилось повышать давление кислорода — чтобы он одолел встречное давление. То же самое происходило, когда к кислороду добавляли аргон: он также повышал давление смеси и открывал таким образом кислороду доступ в сосуд. В заключение Боденштейн вообще не советовал кому-либо заниматься столь безнадежными опытами.
Обстановка усугублялась тем, что статью Боденштейна прочли и другие сотрудники лаборатории, стала она известна и институтскому руководству. Начались разговоры; сначала тихие, вполголоса, никого прямо не обвиняющие, лишь намекающие на легкомысленность некоторых заведующих некоторыми лабораториями; потом критические голоса стали слышны довольно громко; Семенов оказывался в сложных отношениях не только с немецким ученым, но и с собственными коллегами. Ситуация создавалась неприятная, она требовала немедленных действий.