Данин Даниил. Резерфорд

   И это после новизны и комфортабельности недавно воздвигнутого физического корпуса в Москве, на Моховой, открытого, если не ошибаюсь, в 903-м году. И лабораторное оборудование у нас в Москве сияло и блестело - приборы, выписанные из Германии, все еще выглядели как с иголочки. А в Манчестере я увидел экспериментальные установки, в которых ионизационными камерами часто служили консервные банки с фирменными надписями отнюдь не физического содержания.
   Скоро я понял, отчего это так. Если Резерфорд хотел провести какой-нибудь опыт и получить нужные результаты, он требовал, чтобы дело было сделано сегодня же. Или в худшем случае - завтра. Из чего и как будет собрана необходимая установка, его не интересовало. А уж внешний ее вид был ему и вовсе безразличен. …У него была отдельная большая комната - кабинет - лаборатория, где обычно, кроме него самого, работал кто-нибудь из сотрудников, ему помогавший. В эту комнату входили не без трепета - по пустякам не совались. Хотя он был со всеми удивительно прост и держался безо всякого важничанья и генеральства, все знали, что он не выносил праздности. Знали, что и по другим поводам он бывал резок и очень строг. Рассказывали, как один молодой исследователь, сделав первую работу, пришел поблагодарить его за помощь.
   А потом спросил, чем бы ему заняться теперь, ибо собственных планов у него не было. Резерфорд вспылил: «Займитесь, пожалуй, коммерческой деятельностью, а здесь вам делать нечего!» …Когда в студенческом практикуме я осваивался под руководством Гейгера и Марсдена с визуальным счетом альфа-частиц, там любили спрашивать: «Ну, сколько вы частиц проморгали?» И это не было остротой. В ожидании очередной частицы следовало удерживаться от моргания. А когда она появлялась, глаз смаргивал сам. Считали, давая передышку то левому, то правому глазу. Утомительнейшая работа.
   Но все сознавали ее важность. Я помнил, как Петр Николаевич Лебедев однажды сказал по поводу идеи бомбардировать атом альфа-частицами: «Резерфорд - это человек, который без колебаний берет быка за рога!» В том разговоре, кроме меня, участвовали Лазарев, Кравец, Эйсмарх.
   - Никого уже нет в живых… - добавил Яковлев, рассказывая обо всем этом в декабре 1964 года. - Я один остался.
   Но ничего, можете процитировать лебедевскую фразу без опаски. Мне она помнится совершенно точно. И она совершенно точно выражала тогдашнее всеобщее восхищение силой Резерфорда…
   А что было в Париже и Токио?
   В Париже испытывал сложные чувства Жан Перрен.
   За десять лет до Резерфорда, в 1901 году, он тоже пришел к мысли, что атом выглядит, как солнечная микросистема. Время было уже иным, чем в студенческие годы Лебедева. Религиозная эра в истории атомистики подошла к концу.
   И появился электрон, как несомненно существующая деталька любого атома. Электроны занимали воображение Жана Перрена - он работал в молодости с катодными лучами. Прозрачно-ясной представилась ему атомная модель: отрицательно заряженные электроны вращаются по эллиптическим орбитам вокруг положительного ядра, как планеты вокруг Солнца. Их движением управляет закон Кулона - близнец закона Ньютона. И статью свою с изложением этой гипотезы Перрен назвал пророчески: «Нуклеарно-планетарная структура атома».
   Они были погодками, Перрен и Резерфорд. Младший работал в Монреале над проблемой радиоактивного распада, когда старший опубликовал в Париже свою гадательную статью.
   Ее напечатало «Научное обозрение» - журнал, за которым вовсе не следили ученые вне Франции. Возможно, в Мак-Гилле его даже не выписывали. Короче - Резерфорд в модели.
   Жана Перрена ничего не знал. Предметом научных дискуссий она не стала по той же причине, по какой через десять лет встречена была молчанием модель Резерфорда: электродинамика Максвелла - Лоренца не могла объяснить устойчивость такого атома. И Перрен не защищал свою догадку. Экспериментальной основы у нее не было. И рождение ее не стоило ему ни малейших мук. С очевидной ее несостоятельностью он легко примирился. И даже во время его встречи с Резерфордом летом 1903 года в парижском доме Ланжевена разговоров о планетарном атоме не было. Позднее - тоже…
   И вдруг - «Philosophical magazine», и там планетарный атом, рожденный не игрой ума, а необходимостью! Легко вообразить взволнованность Перрена. Смешались воедино чувство глубокого удовлетворения, устоявшийся скептицизм и минутная ревность. Трезвый научный скептицизм взял верх над всем прочим: осенью на 1-м конгрессе Сольвея Жан Перрен, судя по всему, ничего не сказал ни о своем, ни о резерфордовском варианте планетарного атома! Промолчал, как весь консилиум.
   А в Токио совсем особое чувство испытал доктор Нагаока - виднейший японский физик того времени.
   За восемь лет до Резерфорда и он придумал ядерную модель. Но ему привиделся атом, подобный не солнечной системе, а Сатурну с его кольцами. Он писал, что атом, «очевидно, можно представить себе приближенно, если заменить эти кольца отрицательными электронами, а притягивающий центр - положительно заряженной частицей».
   Его работа была впервые опубликована в 1903 году - в «Трудах Токийского физико-математического общества».
   Когда бы на этом дело и кончилось, стало бы само собой понятно, почему до начала 1911 года Резерфорд ничего не слышал о «сатурнианском атоме». Однако в 1904 году статью Нагаока напечатал все тот же «Philosophical magazine». А уж за этим-то изданием бдительно следили в Канаде. Вероятней всего, Резерфорд, не большой любитель бесцельного научного чтения, просто решил не тратить времени на ознакомленье с работой, заведомо лишенной экспериментальной основы и опытных подтверждений. Пролистал статью и забыл о ней. Да и никто не пленился микро-Сатурном: у гипотезы Нагаока была та же судьба, что у модели Перрена.
   Но 11 марта 1911 года, в ответ на сомнения Резерфорда по поводу знака заряда атомной сердцевины, Вильям Брэгг послал ему из Лиддса почтовую открытку с короткой информацией: «Кэмпбелл рассказал мне, что Нагаока однажды пытался ввести большой положительный центр в свой атом, чтобы объяснить оптические эффекты». Марсден полагает, что из переписки с Брэггом шеф и узнал впервые об идеях японца. Однако вероятней другое.
   Еще до этого, в самом начале года, доктор Нагаока гостил в Манчестере. Резерфорд уже успел сказать, что знает, «как выглядит атом». Гейгер и Марсден уже вели свою колоссальную работу по экспериментальной проверке выводов из ядерной модели, не зная покуда, что им придется в общей сложности подсчитать миллион (!) альфа-сцинцилляций для статистического подтверждения формулы рассеяния Резерфорда.
   Вся лаборатория в отличие от остального мира жила уже ощущением, что вот они - пришли! - великие времена. И шефу уже не нужно было удерживаться от соблазна поговорить об устройстве атомов. И мог ли он не сказать японскому гостю о главных своих надеждах? И мог ли доктор Нагаока не заговорить в ответ о «сатурнианском атоме»? Сохранилось его письмо Резерфорду из Токио, написанное сразу после возвращения из Манчестера. В нем прямо не говорится о планетарном атоме. Но ясно, что Нагаока покинул резерфордовскую лабораторию, посвященный в громадной важности события, там происходившие.
   22 фев. 1911

Я должен поблагодарить вас за большую доброту, какую вы проявили ко мне в Манчестере.    Я был поражен простотой аппаратуры, которую вы используете, и блестящими результатами, которые вы получаете… Мне представляется гением тот, кто может работать со столь примитивным оборудованием и собирать богатую жатву, далеко превосходящую то, что бывало добыто с помощью самых тонких и сложных устройств.
   Естественно, что, узнав в последний момент о старой статье д-ра Нагаока, Резерфорд упомянул о ней в своей майской работе. И кстати добавил, что для рассеяния альфа-частиц сердцевиной атома безразлично, как группируются в нем электроны: подобен ли атом Сатурну с кольцами или сфере… Этим упоминанием он навсегда вытащил из забвения модель одно- го из своих предшественников. Только одного - остальным не повезло. А список остальных не исчерпывается именами Лебедева и Перрена. Мысль об атоме, похожем на солнечную систему, осеняла и многих других: Джонстона Стонея и Николая Морозова, М. Павлова и Б. Чичерина…
   Но суть в том, что ни одно из таких великолепных озарений не оставляло никакого следа в науке о микромире. Ни одно не знаменовало этапа в истории атомной физики, ибо всякий раз лежало вне этой истории - вне ее руслового течения.
   Ни одно не подытоживало предыдущих знаний и не порождало новых. Каждое было подвигом фантазии, но не подвигом познания. Каждое оставалось бездоказательным и незащитимым. Потому и возникали все эти догадки независимо одна от другой: Чичерин не опирался на Павлова, Стоней не опирался на Лебедева, Нагаока не опирался на Перрена… И строго говоря, ни один из них не был предшественником Эрнста Резерфорда, как он не был их последователем.
   Там, где нет преемственности, нет отцов и детей. Ситуация редкая в истории науки. Так ведь и открытие было из ряда вон!
   

16

Артуру Стюарту Иву запомнился день в Манчестере, когда в марте 1913 года, приехав из Монреаля, он остановился у своего бывшего шефа. Дом на Уилмслоу-роуд, 17 был достаточно поместителен, чтобы в нем всегда нашлось место для друзей издалека. Но еще важнее была поместительность души хозяина. Приятно было предвкушать, как он выйдет тебе навстречу, заполнит собою прихожую, ободряюще улыбнется, протянет сильную руку за чемоданом и голосом, пригодным для переклички в горах, бросит через плечо:
   - Мэри! Эйлин! К нам гость из Канады!
   Оттого-то Ив не удивился, что еще один чужеземец - правда, как выяснилось, не из-за океана, а всего лишь из-за Ла-Манша - тоже прямо с вокзала нагрянул в тот день к Резерфордам. Ив никогда его прежде не видел.
   А глагол «нагрянул» до смешного не подходил к облику и повадкам вновь прибывшего. «…В комнату вошел хрупкий мальчик», - так впоследствии выразил Ив первое свое впечатление. Между тем мальчик вовсе не был мал ростом и субтилен, а скорее высок и даже долговяз, и было ему уже двадцать семь с лишним. (Возраст, в котором Резерфорд когда-то отправился властвовать в Монреаль.) Однако незнакомец был узкоплеч, комнатен, большеголов, светился той тихой безвозрастной интеллектуальностью, какая одних обманчиво старит, а других обманчиво молодит. В движеньях его была стеснительная мягкость. В голосе - негромкость и доброта. Но манера произносить слова точно для собственного сведения, а не для сведения окружающих, делала его речь не слишком внятной. Когда они представлялись друг другу, Ив не разобрал его имени. Не разобрал еще и потому, что оно ничего ему не сказало.
   Зато ясно было, что с Резерфордами этот молодой человек уже знаком по-домашнему коротко и дорог им. Ив понял это по той покровительственной сердечности, с какою встретила чужеземца Мэри. И по непринужденности, с какой подбежала к нему тоненькая двенадцатилетняя Эйлин. И главное - по приятельской простоте, с какою Резерфорд ввел его из прихожей, а потом держал под руку, пока тот здоровался со всеми и коротко отвечал на вопросы Мэри о здоровье жены и погоде на Северном море. А когда Резерфорд, так и не дав юноше присесть, повлек его к себе в кабинет, Ив не без ревнивой грусти подумал, что время идет и Резерфорд обрастает новыми доверительно близкими друзьями, а прежние хоть и дороги ему, да уже не так интересны, и все дальше отодвигаются от него славные годы Монреаля, и все провинциальней должна казаться ему с годами былая столица радиоактивности на берегах Святого Лаврентия… Вот этой деталью - тем, как поспешно увел Резерфорд незнакомца для разговора наедине, - больше всего и запомнилась Иву та встреча в Манчестере.
   - Кто это? - спросил он у Мэри.
   - Датчанин, - сказала она, - доктор философии из Копенгагена. Эрнст ставит его работы необычайно высоко…
   «Не удивительно, - написал через двадцать пять лет Ив. - Это был Нильс Бор!»
   Через двадцать пять лет уже и в самом деле не могла показаться удивительной любая - сколь угодно высокая! - оценка работ копенгагенца: имя Бора стало почти вровень с именем Эйнштейна. Датчанин был уже издавна признанным главою квантовой физики, а Копенгаген - ее Мединой и Меккой. И было уже кое-что сверх этого. Именно тогда, когда в 1938 году Ив коротко записывал для своей книги о Резерфорде тот давний манчестерский эпизод с появлением хрупкого юноши, история уже прочила гению Бора отнюдь не только целомудренное применение в сфере чистой теории микромира.
   История не спрашивала согласия у Бора. И в будущем не собиралась считаться с его волей. В 38-м году было открыто деление урана. И уже не Резерфорд, а совсем иные люди очень хотели бы увести датчанина под руку для разговора наедине.
   Впрочем, так ли уж по-отечески под руку? Тогда, в конце 30-х годов, наступили дни, когда, по выражению Игоря Евгеньевича Тамма, датская земля начала гореть под ногами у Бора.
   Он становился объектом двойной охоты гитлеровцев - крупнейший авторитет атомной физики и враг фашизма. Да еще и враг с примесью неарийской крови.
   В мирном Манчестере 13-го года кому могло примерещиться, что через тридцать лет этого миролюбивейшего человека датские патриоты будут тайком переправлять за моря - подальше от одившего континента! В каком идиотическом сне могло пригрезиться, что этого человека придется упрятывать в боевой отсек английского бомбардировщика, дабы спасти!
   Но и спасти не бескорыстно, а перебросить за океан для «разговоров наедине» о теоретических тонкостях в создании самого смертоносного оружия - атомного!
   И еще восклицательные знаки: общепризнанная ценность его мозгового вещества могла в том спасительном полете дорого обойтись Бору - кем-то был отдан приказ сбросить его в море, если немецкие истребители поведут бомбовоз на посадку! Однако и без того большеголовость Бора - не иносказательно, а буквально - едва не привела его в том полете к гибели: радионаушники на шлеме не доставали ему до ушей, ибо рассчитаны были на обыкновенных смертных, и когда бомбардировщик поднялся за облака, он не услышал приказания включить кислород. Его сняли на аэродроме в бессознательном состоянии. А приведя в чувство, сообщили, что немцами сбит самолет, на котором должен был лететь его сын. К счастью, Бора-младшего почему-то не пустили с тем рейсом и он благополучно прилетел на третьем бомбардировщике.
   Как далеко еще было в 1913 году до этого трагического переплетения истории атома с историей мира!
   Физики еще не продемонстрировали государствам будущей своей цены. И государствам еще не было до них никакого дела. И в уединении домашнего кабинета Эрнст Резерфорд и Нильс Бор разговаривали тогда о тайнах атома, еще не имевших ни меновой, ни потребительской стоимости для тех, кто в других кабинетах уже готовился к первой мировой войне.
   Да, в сущности, и не о самих атомных тайнах разговаривали тогда Резерфорд и Бор, а лишь о том, как бы получше выдать их человечеству - всем желающим слушать. Нет, правда, только об этом и разговаривали они в тот раз.
   «…Нет ничего лучше, как наслаждаться человеку делами своими; ибо кто приведет его посмотреть на то, что будет после него?» (Резерфорд помнил эти строки из Экклезиаста.) Однако тот разговор не был легким. Он не был легким для обоих. И затянулся на несколько вечеров. …Бор приехал тогда внезапно. Бросил в Копенгагене все дела и помчался в Англию выпутываться из «крайне затруднительного положения», как написал он позднее. Получилось так, что он совершил неловкость. Конечно, нечаянно. И все можно было бы поправить телеграммой, если бы он хотел поправить все. Но затруднительность положения в том и состояла, что ему, обычно чуждому строптивости, в тот раз было решительно невозможно принять советы и повеления старшего.
   Надо было объяснить непреднамеренность случившегося, иначе его ослушание могло показаться Резерфорду демонстративным, а это было бы ужасно неприятно и он не хотел бы этого! За свою - пока недолгую - жизнь к кому еще из высоких коллег успел он так привязаться?!
   С Дж. Дж. Томсоном в Кембридже истинно близкие отношения его не связали.
   В таких случаях виноватых чаще всего нет. Дж. Дж. начал стареть - это не вина. Прежним ловцом начинающих гениев он уже не был и молодого датчанина по достоинству не оценил. Тот чтил его глубочайше, но однажды допустил опрометчивость - по неподкупному прямодушию и по неискушенности в тонкостях чужого языка. Ни то, ни другое тоже не вина. Говорили - и десять лет спустя об этом слышал в Кембридже Капица, - что по поводу одной старой работы Томсона молодой Бор вдруг сказал: «Сэр Джозеф, вы написали глупость!» Господи, он собирался выразиться совсем не так!
   Их сближению это помочь не могло. В общем он не задержался в Кавендише. По памятному уговору с Резерфордом во время их первого свидания намеревался он перебраться в Манчестер весной 12-го года, а сделал это раньше. Уже 18 марта 1912 года Резерфорд сообщил Болтвуду: «Бор, датчанин, покинул Кембридж и внезапно появился здесь…»
   И вот снова зима была на исходе, снова стоял март, и снова он появился в Манчестере, снова внезапно. Так, значит, всего лишь год длилось к тому времени их знакомство? Да.
   А на самом деле и того меньше: за год он проработал в Манчестерской лаборатории только четыре месяца (март-июль), а потом вернулся в Копенгаген, где ждала его невеста. Правда, тотчас после женитьбы, совершая свадебное путешествие по Англии и Шотландии, он заехал к Резерфордам и представил им свою жену. Но это увеличило стаж их непосредственного общения всего на несколько дней. Откуда же взялась дружеская близость? Отчего она так быстро возникла и сразу упрочилась? (Упрочилась навсегда. «…Для меня Резерфорд стал едва ли не вторым отцом», - говорил впоследствии Бор.) Тут не о чем гадать глубокомысленно. Вот когда бы этого не произошло, дело стоило бы разбора, как аварийный случай в истории. Как стоили разбора тайная авария Содди-Резерфорд или явная авария Резерфорд-Рамзай. А тут ничто второстепенное - ни различия в возрасте, воспитании, темпераментах, ни провокации маленьких чувств, ни иго суетных соображений, - ничто не помешало естественному единению двух Человек с большой буквы, порознь живших одними стремлениями и общей надеждой. Это был тот великолепный случай, когда духовное единение в главном не могло не возникнуть, а возникнув, стало с первой минуты и навсегда крепостью на горе, недоступной для таранящих ударов житейских и психологических пустяков.
   Четыре месяца их первого неравного содружества, когда один был шефом, а другой - подопечным, особыми научными достижениями не ознаменовались. Но это было как утро посева. Без него не бывает жатвы. А если без метафор, то лучше всего рассказать о тех месяцах словами самого Бора: …В центре интересов всей манчестерской группы было исследование многочисленных следствий открытия атомного ядра. В первые недели моего пребывания в лаборатории, следуя совету Резерфорда, я прослушал вводный курс экспериментальных методов изучения радиоактивности… Очень скоро меня поглотили общие теоретические размышления о новой модели атома… С самого начала было очевидно, что на основе резерфордовской модели характерная устойчивость атомных систем никакими способами не может быть приведена в согласие с классическими принципами механики и электродинамики… Однако такое положение дел было не слишком неожиданным, поскольку существенная ограниченность классических теорий в физике стала явной уже в 1900 году, благодаря планковскому открытию универсального «кванта действия»… В Манчестере, весной 1912 года, я довольно рано пришел к убеждению, что этим квантом действия и управляется все электронное строение резерфордовского атома…
   Бор, конечно, не знал тогда о письме Резерфорда Брэггу.
   Но ему и не нужно было этого знать: он мог из уст самого Резерфорда слышать слова негодования в адрес континентальных физиков, не желающих создавать новые физические представления на базе теории Планка. Недаром, вспоминая в старости те времена, Бор рассказывал: …Будучи человеком совершенно независимого характера, Резерфорд не очень-то преклонялся перед авторитетами… и порой позволял себе говорить о почтенных коллегах в мальчишески задиристом духе.
   Критически вольное отношение авторитета к другим авторитетам - бальзам для молодой души. Это освобождает от догматизма и вселяет отвагу. И те четыре месяца в Манчестере стали для датчанина школой научной независимости. И он, скромнейший из скромных, скачками поднимался в собственных глазах под влиянием нетерпеливого энтузиазма, каким загорался Резерфорд всякий раз, когда речь заходила об идее квантового истолкования планетарного атома. Он сразу почувствовал, сколь многого ждет от него Резерфорд. И это чувство все обострялось. Он увез его с собой в Копенгаген. И ему радостно было «утруждать свою голову размышлениями о реальных причинах вещей» - воодушевляло сознание, что его успехи желанны. И потому даже вдали от Манчестера он всеми помыслами оставался в Манчестере.
   С осени 12-го года деятельная переписка заменила им личное общение. Он писал Резерфорду пространные письма о каждом своем шаге вперед. И получал в ответ ободряющие слова. Но только в марте 13-го года подобрался он, наконец, к решению проблемы - великому и простому. И тогда из Копенгагена в Манчестер ушло письмо, для которого обычный конверт уже не годился. «…Набросок моей первой работы по квантовой теории строения атома». Набросок! - так со своей непреодолимой робостью в самооценке говорил впоследствии Бор о той объемистой рукописи, открывшей новую эпоху в познании микромира.
   Замечательно, что за год исканий - с марта по март - он ни разу не усомнился в самой планетарной модели. И не тратил сил на построение какой-нибудь другой атомной схемы, согласной с законами классики. Уверившись однажды, что движением электронов в атоме Резерфорда управляют квантовые законы, он доискивался их с маниакальным упорством. Но решение пришло, как всегда, внезапно. «…Меня осенило», - много лет спустя сказал Бор. А между тем тут было нечто похожее на двухлетнее вызревание идеи атомного ядра. И сегодня тоже вертится на языке вопрос: куда ушло время?
   Кроме Бора, на это мог бы ответить Резерфорд: история того мнимо внезапного озарения - достояние биографии обоих.
   

Я так благодарен вам за доброту, с какой вы уделяли мне столько своего времени; подсказанные вами идеи и ваш критицизм наполнили для меня реальным содержанием очень многие вопросы…

   Бор писал это Резерфорду за полгода до того, как пришло озарение. А когда оно пришло и дело было сделано, Резерфорд, естественно, оказался первым, на чей суд представил он свою работу: «Мне так хочется знать, что вы думаете обо всем этом».
   Почта доставила пакет из Копенгагена в середине марта, когда у Резерфорда дня не хватало на лабораторные и литературные дела. Вместе с известным дублинским геологом; членом Королевского общества Джоном Джоли он писал большую статью об одном тонком методе радиоактивного измерения возраста земных пород. А вместе с бакалавром Ричардсоном проводил экспериментальный анализ гамма-лучей радия-В и радия-С. И уже готовился вместе с магистром Нэттоллом к исследованию рассеяния альфа-частиц в газах. И одновременно приступал вместе с Гарольдом Робинзоном к изучению состава бета-радиации из разных источников. В эти работы вовлечены были д-р Принг, д-р Рассел, бакалавр Чадвик. Да и все его мальчики, занятые самостоятельными исследованиями, нуждались, как обычно, в консультациях шефа. Дни были раздроблены не на часы - на минуты. И он тяжело вздохнул, взвесив на ладони пакет из Дании.
   «Пусть это гениально, - означал его вздох, - пусть это даже четырежды гениально, как Экклезиаст самого царя Соломона, но сказано же было - «много читать утомительно для тела», и откуда раздобыться по горло занятому человеку долгим досугом для штудирования таких пространных работ?!»
   С этого-то вздоха и началось то «крайне затруднительное положение», в какое попал тогда молодой Нильс Бор.
   В отличие от других по горло занятых людей у Резерфорда выбора не было. Он мог чертыхаться по-маорийски и по-английски, но отложить пакет из Копенгагена и не вскрыть его тотчас было выше его сил. И под вечер того мартовского дня Мэри пришлось собрать всю свою добровольную секретарскую опытность, чтобы умело и необидно отвадить по телефону профессора -Джона Джоли: Резерфорд заперся в кабинете и не хотел ничего слышать о геологическом возрасте минералов.
   И Эйлин пришлось в тот вечер одной читать толстую книгу о' злоключениях мистера Пикквика.
   Резерфорд одолел рукопись датчанина залпом.
   И сразу увидел: планетарный атом спасен!
   И сразу понял: цена этого спасения - гибель наглядных физических представлений о внутриатомных событиях.
   И сразу уловил: теория Бора еще наполовину классична, и это затрудняет понимание ее исходных утверждений. Короче - она недостаточно последовательна.