Страница:
Если бы в дело снова не замешалось бывалое «если бы»!..
Оно замешалось в дело уже в самый канун войны, когда Резерфорд беззаботно готовился к путешествию на памятный нам Австралийский конгресс Би-Эй, собираясь потом погостить еще на родине и не рассчитывая вернуться в Манчестер раньше января следующего года. Перед столь долгим отсутствием ему, естественно, захотелось обговорить со своими мальчиками перспективы их исследований. И вот, когда черед дошел до Марсдена, выяснилось, что будущий профессор Веллингтонского колледжа пребывает в подавленном настроении из-за непонятных капризов его экспериментальной установки.
В утешение он услышал вопрос: а разве не так начинаются превосходнейшие открытия? И сентенцию, что лучше неудач только катастрофы.
Вообще-то говоря, как раз с Марсденом шеф тогда вовсе и не намеревался вести деловые разговоры: «счастливые дни Манчестера» для Марсдена подходили к концу - одной ногой он, в сущности, был уже в Веллингтоне. И Папе хотелось лишь обнять его на прощанье… Но пришлось поплотнее усесться возле марсденовской установки. * Это предложение англичан было со временем почему-то забыто. И сейчас для «резерфордовой единицы длины» принято наименование «ферми» - в честь младшего современника Резерфорда - великого итальянца Энрико Ферми.
Это была установка для изучения рассеяния альфа-частиц в газах.
Покончив недавно с рассеянием на водороде, Марсден проверял теперь теоретические расчеты для других легких ядер.
Случайно или намеренно - Фезер уверяет, что совершенно случайно, - он начал с обыкновенного воздуха: азот+кислород +.-. Впрочем, остальными составляющими в газовой смеси, именуемой воздухом, можно было пренебречь по малости их процентного содержания. Чтобы дело двигалось быстрее, Марсден взял себе в помощники молодого В. Лентсберри. Однако дело не только не двигалось быстро, но глупейшим образом застряло на мертвой точке. Регистрируемые данные не вызывали доверия.
Обнаружились вдруг сцинцилляции от каких-то длинно- пробежных частиц. Столь длиннопробежных и в таком числе, что их появление в воздухе не согласовывалось с выкладками Дарвина.
Судя по всему, это были водородные ядра.
Но откуда могли они взяться в заметных количествах? Из водяных паров в воздухе? Из молекул других водородсодержащих примесей? Из стенок баумбаховых ампулок с источником альфа-лучей?.. Марсден и Лентсберри пытались исключить все мыслимые помехи. И - безрезультатно!
«Итак, мой мальчик, на что же мы жалуемся?»
Резерфорд слушал молча и потом молча обдумывал услышанное, не решаясь слишком поспешно выносить свое суждение. В самом деле: на что же жаловался Марсден? На невезение? На ускользающую неисправность в установке? На собственную слепоту? Или, может быть, сам того не подозревая, приносил он бессмысленнейшую из жалоб - жалобу на нечто еще неизведанное в устройстве природы?
Последнее было вполне вероятно. И означало, что длиннопробежные водородные ядра - Н-частицы высоких энергий - умеют рождаться на свет каким-то непонятным и до сей поры не наблюдавшимся способом. Было отчего прийти в смятение и проникнуться острейшим интересом к капризам мареденовских приборов!
Сэр Эрнст наверняка пожалел, что Мэри и Эйлин уже собирают чемоданы в долгую дорогу.
Теперь оставалось лишь утешать Марсдена: уверять его, что ни он, ни Лентсберри тут, по-видимому, ни в чем не виноваты; что опыты надо, безусловно, продолжать, и притом с удвоенной бдительностью и удвоенным упорством. Но только не нужно маниакально преследовать одну, да еще, быть может, ложную цель - избавление от непрошеных Н-частиц любою ценой. Конечно, мысль, что водородные ядра выбиваются альфа-частицами из глубин водородных атомов, похвальна в своей разумности. Однако она вдобавок и тривиальна. А вдруг водородные ядра рождаются в этих опытах вовсе не из атомов водорода, а?..
- Не из атомов водорода? Так откуда же?
- Вот это-то и надо установить…
Резерфорд уплыл в Австралию. Марсден продолжал работать.
Длиннопробежные Н-частицы не уставали появляться в воздухе. И однажды Марсден вздрогнул от простой догадки: не возникают ли Н-частицы так же, как альфа-частицы? Так же и там же!
Иными словами, не рождаются ли в недрах радиоактивных атомов, кроме ядер гелия, ядра водорода?!
Соблазнительная идея окрыляла. Подвергнуть бы ее всестороннему экспериментальному испытанию… Но в этот-то момент пришла обезоруживающая новость: «Война!»
Сразу потускнели многие соблазнительные идеи.
И не один захватывающий воображение рассказ о событиях в мире природы оборвался на полуслове.
Почти полвека спустя Марсден вспоминал: …Разразилась война, и поспешно было сделано детальное описание экспериментов для опубликования в форме журнальной статьи, которая заканчивалась словами:
«Есть сильное подозрение, что Н-частицы испускаются самими радиоактивными атомами…»
Подозрение - не больше. (Хоть и сильное.) Это было в духе резерфордовских традиций - не объявлять состоявшимся открытием нечто не доказанное с полной несомненностью. А доказывать уже некогда было.
И все пошло уже не так, как должно.
Статья Марсдена - Лентсберри появилась в «Philosophical magazine» лишь следующим летом - в августе. И тут угадывается воля Резерфорда, возвращения которого рукопись этой статьи дожидалась среди прочих деловых бумаг на его директорском столе. Когда в начале января 15-го года сэр Эрнст благополучно добрался, наконец, до Манчестера и тотчас почувствовал, что без него в лаборатории успела похозяйничать война, очевидный след ее разрушительных происков увидел он и на рукописи Марсдена - Лентсберри.
Нет, не в торопливости стиля была беда. Ему подумалось о поле, брошенном второпях накануне жатвы. Второпях, когда еще столько надо было сделать ради хорошего урожая…
Разумеется, его огорошила марсденовская мысль о новом типе радиоактивности - «Н-радиоактивности». Но тут же он услышал трезвый голос почти двадцатилетнего опыта изучения беккерелевой радиации: это невероятно. Даже гораздо более слабый поток водородных ядер был бы давно замечен среди радиоактивных лучей, если бы он реально существовал!
Однако слово было сказано. И окончательный приговор мог вынести только эксперимент. И только в итоге критических опытов эта маловероятная гипотеза могла смениться истинным пониманием происходящего. Короче - следовало, несмотря ни на что, поскорее довести до конца марсденовское исследование. А с публикацией статьи, способной вызвать пока лишь кривотолки, спешить не имело смысла.
Кажется, это был первый и единственный случай, когда Резерфорд не ускорял, а задерживал опубликование итогов работы, сделанной в его лаборатории. Кажется, это был первый и единственный случай, когда он остро, хоть и молча, желал того, чего исследователь не вправе желать ни остро, ни молча: иных итогов!
Каких? Покуда это знала лишь его интуиция…
Конечно, решил он, надо, чтобы начатое довел до конца сам Марсден. Но где раздобудет Веллингтонский колледж радиоактивные препараты? И на какие средства? Нужно заставить раскошелиться Королевское общество. И 14 января 15-го года, через семь дней после возвращения домой, он написал в Лондон слезницу - впрочем, довольно требовательную: …Марсден в Веллингтоне практически не будет располагать радиоактивными материалами…А я думаю, вы знаете, что я держусь очень высокого мнения о способностях Марсдена… И полагаю, что было бы крайне желательно выручить из беды колониальный университет, который пребывает в состоянии хронической нищеты. Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете о сем предмете…
Время было самым неподходящим для штатского протекционизма. И просто удивительно, как это Резерфорд со своим чувством реальности не подумал, что в действительности совершенно не важно, получит ли Марсден радий или не получит, ибо не избежать ему, двадцатишестилетнему, военной мобилизации.
Однако еще прежде, чем это и вправду произошло и корабль доставил Марсдена во Францию, на западный фронт, стало известно, что радия у него все равно не будет. И тогда Резсрфорд написал ему дружески-отеческое письмо, содержавшее вопрос, крайне необычный в его, Резерфордовых, властных устах. Марсден вспоминал об этом так: …Он спрашивал меня, не буду ли я «возражать», если он сам продолжит мои эксперименты, поскольку у меня нет нужных для дела лабораторных средств.
Незатухающая дрожь вечного резерфордовского нетерпения ощущалась в том письме. Нет, Марсден-то не возражал! Но возражали Дом победы и модель океана в подвале Манчестерской лаборатории. Чувство реальности снова изменило сэру Эрнсту. Ничего он не смог тогда продолжить сам.
К лету 15-го года он окончательно убедился, что обстоятельства сильнее его, вытащил из стола рукопись своих мальчиков и отправил ее в редакцию «Philosophical magazine». Видится сквозь годы усталый жест: не пропадать же, черт побери, добру!
По причине военного времени работа Марсдена - Лентсберри прошла незамеченной. Идея Н-радиоактивности никого, по-видимому, не взволновала. Только Резерфорду она по-прежнему не давала покоя. Но еще больше томила его совсем другая догадка, пока лишь бунтовавшая в его подсознании и в слова еще не облачившаяся.
А время шло. Точнее, оно судорожно перемещалось, припадочное время войны. И стоило обнаружиться впереди просвету, как сэр Эрнст призывал Вильяма Кэя:
- Ну, наконец-то мы займемся всерьез марсденовской чертовщиной! Теперь дело пойдет…
Но не успевали они наладить установку, как просвет затягивало. И Вильям Кэй уже привык не очень спешить на радостный зов шефа: постоянные испытания оптимизма на протяжении двух с лишним лет даром не прошли. Наверное, и в субботу 8 сентября 1917 года Кэй не прибавил шагу против обычного.
Скорее наоборот: ведь ко всему прочему действительно была суббота.
Приходилось возвращаться к тому, с чего начались недоумения Марсдена. Обнажая парадоксальность наблюдавшегося, можно сказать: надо было установить, откуда появляются водородные ядра, если на пути альфа-частиц атомов водорода вообще нет.
Но прежде следовало повторить наблюдения Марсдена - Лентсберри и самому воочию увидеть слабенькие сцинцилляции от неведомых длиннопробежных частиц, рождавшихся в воздухе. Следовало ощутить явление во плоти, то есть недоверчиво прищуриться собственным глазом. Пусть обутым в очки, но собственным. Важно было иметь дело с природой, а не со словами: ничто так не возбуждало мысль Резерфорда, как долгие бдения за лабораторным столом.
Ему повезло на помощника. Впрочем, как всегда, как всегда!..
Вильям Кэй заслуженно слыл Королем ассистентов (так писал о нем Норман Фезер), хотя был еще сравнительно молод.
Но всего существенней, что этому королю была по душе роль верноподданного Папы. Он любил профессора и любил с ним работать. Он был из тех искусников, которым восторженное удивление окружающих легко внушает мысль, что они незаменимы.
Часто это вовс^ не иллюзия.
Один из мемуаристов осторожно высказал предположение, что резерфордовские лекции по физике пользовались у манчестерских студентов успехом прежде всего благодаря блистательным демонстрациям Кэя. Кажется, самому Резерфорду только поэтому и нравилось читать в университете Виктории физику.
А Кэю бывало сладостно, когда профессор, увлеченный ходом показательного эксперимента, вдруг замолкал и обращался к нему, стюарду, с просьбой тут же с кафедры рассказать студентам, как он ставит опыт и чего добивается. Ни один профессор на памяти Кэя не оказывал демонстратору такой чести и не вел себя так непринужденно, благодарно и дружески-ободряюще. И успех Резерфорда перед манчестерскими первокурсниками сам Вильям Кэй приписывал только достоинствам шефа и делал это примерно в таких выражениях: …Папа не считал, что студентов надо кормить с ложки. Он доверял их умственным способностям. Да и вообще в каждом видел человека. Они платили ему любовью и стремлением быть лучше в его глазах.
Этим же и за то же самое постоянно платил профессору его ассистент. Человек спортивного склада, веселый, неутомимый, не прячущий свою добрую силу, Кэй был чем-то похож на самого Резерфорда. Может быть, еще и поэтому им хорошо работалось вместе. (Тремя десятилетиями позже, вскоре после второй мировой войны, когда Резерфорда давно уже не было в живых, Манчестерский университет удостоил уходившего на пенсию состарившегося лабораторного служителя почетной степени - не то бакалавра, не то магистра. Андраде уверяет, что к тому времени это был единственный случай такого рода. Он забыл, что еще раньше подобной же чести удостоился в Кембридже томсоновский бессменный оруженосец Эбенизер Эверетт. И заслуги Вильяма Кэя в качестве многолетнего оруженосца Резерфорда послужили не последним доводом в пользу великодушного решения университета Виктории.) Можно не сомневаться: в сентябре 17-го года Кэй сразу ускорил шаг, едва почуял, что на этот раз шеф вознамерился идти до конца, какие бы помехи ни подстраивали ему обстоятельства военного времени. …Все детали давно придуманной Резерфордом экспериментальной установки столь же давно были заготовлены Кэем. Испытаны и подогнаны. Не заняло много времени снова - в который раз! - все собрать воедино. Обескураживающая простота этой лабораторной установки скоро стала легендарной. …Прямоугольная бронзовая камера. Совсем небольшая: длина - 18, высота - 6, ширина - 2 сантиметра. Наверху, в потолке камеры, два отросточка с кранами для накачивания и откачивания газов. Внизу, в полу камеры, линейка, оседланная ползунком. На ползунке стоечка с маленьким диском. На диске ровный слой радия-С. Это источник альфа-лучей.
В боковой узкой стенке камеры крошечное окошко: 10 миллиметров на 3 миллиметра. Его можно закрывать снаружи, как шторкой, металлическими листками. По своей поглощающей способности они равнозначны толстым слоям воздуха. Даже самые удачливые из альфа-частиц - влетевшие в окошко - пробиться сквозь шторку не могут.
А за окошком со шторкой, как ставня, сцинцилляционный экран: покрытая тонким слоем сернистого цинка прозрачная пластиночка. На нее в упор нацелен микроскоп. Быстрые частицы, чья длина пробега больше, чем у альфа-частиц, прорываются к экрану и вызывают мгновенные вспышки на нем. Слабые, но в микроскоп различимые…
Трудно было бы вообразить себе что-нибудь менее похожее на колдовской антураж алхимических лабораторий, каким запечатлели его старинные гравюры. Однако еще труднее было бы заподозрить хоть какую-нибудь связь между фантастической проблемой алхимического превращения элементов и безобидным экспериментированием на тему, какой запечатлела ее уже знакомая нам надпись на титульном листе резерфордовой лабораторной книжки: «Длина пробега быстрых атомов в воздухе и других газах…»
Резерфорд начал прозревать эту связь на третий день работы. Так полагает Норман Фезер. 11 сентября, когда бронзовая камера была наполнена воздухом, сэр Эрнст увидел, наконец, своими глазами марсденовские сцинцилляции. Они в самом деле сразу напомнили ему вспышки от быстролетящих ядер водорода. И он тут же отметил в дневнике это сходство. Но только сходство: у него не было достаточных оснований утверждать, что 56 слабых сцинцилляции, сосчитанных им в течение 7 минут, действительно вызывались Н-частицами. Исследование лишь начиналось. И все, что он мог в тот день сказать уверенно, сводилось к од- ному: число 56 - вдвое больше допустимого, если думать, что виновницы вспышек - водородные ядра из водяных паров в воздухе.
Вдвое больше!.. Семиминутный сеанс наблюдения был, конечно, не единственным в тот день. Они с Кэем сменяли друг друга у микроскопа. Варьировали условия эксперимента. Расхождение не исчезало. Оно было объективного происхождения, как и установил Марсден. И вот, размышляя о природе избыточных сцинцилляции, Резерфорд под той же датой, 11 сентября, сделал в лабораторной книжке очень странную запись:
«Не может быть С (углерод)».
Ход его мысли безусловной расшифровке, конечно, не поддается. Возможны разные толкования.
Наверное, он подумал о лобовых столкновениях альфа-частиц с атомами углерода. После водорода и гелия это наиболее легкие атомы, какие могут встретиться альфа-снаряду в воздухе, ибо в атмосфере всегда присутствует углекислый газ - СО2. И Резсрфорд на минуту задался вопросом: а не ядра ли С, испытавшие альфа-удары, пробиваются к экрану и порождают избыточные сцинцилляции? Но, прикинув в уме вероятность таких событий, он это предположение отверг: «Не может быть С (углерод)».
Вот и все. Однако Норман Фезер увидел в упоминании об углероде нечто несравненно более содержательное. Он, державший в руках подлинник той записной книжки сэра Эрнста, написал: …В свете его будущих умозаключений нам становится понятно, что Резерфорд отметил - и в известной степени уже корректно истолковал - первое свидетельство в пользу искусственного расщепления устойчивых элементов в лаборатории.
Иными словами, Фрезер хочет сказать, что Резерфорд упомянул об углероде как о возможном продукте превращения азота или кислорода воздуха в результате взаимодействия их атомов с альфа-частицами. И хотя он, Резерфорд, такую возможность сразу отмел («не может быть С»), бесценна последствиями была самая мысль о допустимости искусственных трансмутаций, высказанная уже не абстрактно, а за работой в лаборатории… Так можно понять Фезера.
Он свою догадку никак не обосновал. Поэтому ее трудно защищать. Но и трудно оспаривать. А главное, ее вовсе и не хочется оспаривать. Напротив, напротив! И даже хочется заметить, как приятно, что столь рискованную гипотезу позволил себе высказать не легкомысленный литератор, а многодумный физик.
И поскольку это так, отчего же не согласиться, что уже на третий день работы Резерфорд разрешил своей интуиции выйти из безгласного подполья. Иными словами, уже на третий день он увидел, что сулит ему финиш.
Гиблой осенью, посреди длящейся в мире войны, он понял, что впереди его снова ждут великие дела!..
А как же мареденовская идея Н-радиоактивности?
Ее ведь следовало либо опровергнуть, либо подтвердить.
Больше того: с проверки истинности этой идеи, казалось бы, и нужно было начинать. Во всяком случае, так поступило бы подавляющее большинство исследователей. А Резерфорд только через месяц - в октябре - вспомнил, что такой проверкой надо бы все-таки заняться. Для вящей убедительности. Для порядка.
Он к разряду большинства, да к тому же подавляющего, никак не принадлежал, и с годами все смелей доверялся своему инстинкту. Своему нюху. Своему предчувствию. На общепонятную и общепринятую логику у него наслаивалась собственная, отнюдь не логичная, внутренняя логика, ревизии не подлежавшая. Признак и привилегия гения.
Он попросту не верил в идею Н-радиоактивности. Не верил с первого дня. И до такой степени, что внутренне - для себя!. - вообще не нуждался в экспериментальной разведке этого явления.
Первые же опыты с воздухом понудили его подвергнуть альфа-бомбардировке поочередно каждый из легких газов, составляющих атмосферу. По общепонятной логике надо было посмотреть, а не ответствен ли один из этих газов, целиком или больше других, за появление загадочных сцинцилляций?
И на протяжении сентября в бронзовой камере побывали гелий, азот, кислород, углекислота. 28 сентября - на исходе третьей недели работы - он сумел уже сделать важный вывод: решающую роль в происходящем играли атомы азота. Количество сцинцилляций при их обстреле бывало в два с лишним раза больше, чем при бомбардировке Не, О, СО2…
Высунулся краешек истины, как говаривал Эйнштейн. Так ухватиться бы за этот краешек и тянуть изо всех сил! Но как раз в этот момент Резерфорд сказал Кэю, что надо на время оставить эксперименты с азотом и приняться за опыты с пустой камерой.
С пустой? Да.
Это был экономнейший способ проверки «сильного подозрения» Марсдена - Лентсберри Коли странные сцинцилляций появятся на экране, даже когда альфа-снаряды будут лететь через пустоту, значит какие-то длиннопробежные частицы испускаются самим радиоактивным источником вместе с альфа-части- цами. И если это водородные ядра, то придется признать, что Н-радиоактивность существует Но уж если никаких загадочных сцинцилляций не будет обнаруживаться, значит никакой Н-радиоактивности нет! И можно спокойно продолжить работу с бомбардировкой азота, считая, что в тылу не осталось очага смуты.
В безличную логику исследования прокрались мотивы психологические. Не только ради порядка, но и тайной тревоги ради («а что, если я был все же слеп!»), и тайной гордыни ради («нет, я не мог быть слеп!»), сделал он тогда внезапный шаг назад - к истокам темы. И случилось то, на что он совсем не рассчитывал: в момент определившегося успеха все исследование вдруг повисло на волоске.
Дело в том, что опыты с пустотой оказались нерезультативными. Хотя альфа-снаряды и летели через пустое пространство, не сталкиваясь ни с какими легкими атомами, сцннцилляции на экране от длиннопробежных частиц никогда не исчезали полностью. И обнаружилось, что нельзя однозначно решить, откуда эти частицы берутся. То ли откуда-то со стороны они налетают, то ли не удается избавиться от водородных загрязнений в источнике радиации, то ли - чего не бывает на свете! - Н-радиоактивность все-таки существует…
Перед Резерфордом возникли те же трудности, какие летом и осенью 14-го года не успел преодолеть Марсден. Не помогали ни его собственная, резерфордовская, изобретательность, ни искусность Короля ассистентов: проходили дни, а решение проблемы Н-радиоактивности ни на дюйм не приближалось к определенному итогу.
Это грозило бедой. Раз уж проверка спорной гипотезы началась, надо было довести ее до конца. По общепонятной логике обязательно до конца. Ведь стоило на мгновенье допустить, что Марсден прав, как теряла смысл последующая возня с азотом. В общем было яснее ясного, что отступиться от цели из-за трудностей - значило проявить малодушие.
Общепонятная логика, как всегда, имела в запасе и общепонятные этические аргументы. Высокие и неоспоримые: малодушие - это всегда плохо. Оттого-то все исследование вдруг закачалось на волоске. И отступаться было грешно, и не отступиться было грешно. Первое было грехом против нормальных правил поисков истины. Второе - против собственного чутья этой истины.
Волосок оборвался бы, и открытие искусственного превращения элементов отложилось бы на неопределенный срок, если бы Резерфорд в той критической ситуации отдал предпочтение правилам. …Физикам-атомникам тогда еще мало знакомо было явление радиационного фона. Во всех опытах с атомно-ядерными излучениями этот фон создает неизбежные помехи. Космические лучи… Радиоактивность земной коры и атмосферы… Спонтанные микропроцессы в ьеществе приборов… Радиация лезет отовсюду, равнодушная к заботам экспериментаторов. И она не предупреждает о своем прибытии. И родословной своей не сообщает. Сегодня этот фон специально изучают. Придумывают от него защиту. Вводят на него поправки. А в ранние времена ядерной физики он действовал в лабораториях бесконтрольно. Путал карты. Порождал иллюзии. И как Мефистофель - оставался неуличенным.
Количественно оценить роль этого фона в опытах Марсдена - Лентсберри и Резерфорда - Кэя, наверное, дело тяжкое; надо повторить их работы на музейной аппаратуре Манчестера или Кембриджа, подвергнув результаты современной критике.
Такое повторение великих исследований в натуре могло бы послужить экспериментальным методом истории науки. Во многих случаях, а не только в этом, оно позволило бы понять всю меру чудовищной грубости опытных данных, из которых с тончайшей проницательностью добывали классики истинное знание повадок природы.
Одно очевидно: от непрошеных сцинцилляций Резерфорд в тех опытах никогда не смог бы отделаться. И просто не наступил бы день, когда он получил бы право заявить: прямыми опытами доказано отсутствие Н-радиоактивности. Неустранимый фон все время работал бы против него, превращая исследование в сказку про белого бычка. Короче: подчинение правилам загоняло дело в тупик.
Это надо было почувствовать. И возможно раньше.
Он почувствовал. И довольно рано. Раньше, чем рутине неудач удалось посеять в Кэе унынье, а в нем - глухую досаду.
Во второй раз он пренебрег логикой. После месяца бесплодных мучений отступился. И снова сказал себе, что решительно не верит в Н-радиоактивность. Не верит - и все. Этого достаточно.
Как сказал Эйнштейн в одном письме: «Если не грешить против разума, вообще ни к чему нельзя прийти».
Оно замешалось в дело уже в самый канун войны, когда Резерфорд беззаботно готовился к путешествию на памятный нам Австралийский конгресс Би-Эй, собираясь потом погостить еще на родине и не рассчитывая вернуться в Манчестер раньше января следующего года. Перед столь долгим отсутствием ему, естественно, захотелось обговорить со своими мальчиками перспективы их исследований. И вот, когда черед дошел до Марсдена, выяснилось, что будущий профессор Веллингтонского колледжа пребывает в подавленном настроении из-за непонятных капризов его экспериментальной установки.
В утешение он услышал вопрос: а разве не так начинаются превосходнейшие открытия? И сентенцию, что лучше неудач только катастрофы.
Вообще-то говоря, как раз с Марсденом шеф тогда вовсе и не намеревался вести деловые разговоры: «счастливые дни Манчестера» для Марсдена подходили к концу - одной ногой он, в сущности, был уже в Веллингтоне. И Папе хотелось лишь обнять его на прощанье… Но пришлось поплотнее усесться возле марсденовской установки. * Это предложение англичан было со временем почему-то забыто. И сейчас для «резерфордовой единицы длины» принято наименование «ферми» - в честь младшего современника Резерфорда - великого итальянца Энрико Ферми.
Это была установка для изучения рассеяния альфа-частиц в газах.
Покончив недавно с рассеянием на водороде, Марсден проверял теперь теоретические расчеты для других легких ядер.
Случайно или намеренно - Фезер уверяет, что совершенно случайно, - он начал с обыкновенного воздуха: азот+кислород +.-. Впрочем, остальными составляющими в газовой смеси, именуемой воздухом, можно было пренебречь по малости их процентного содержания. Чтобы дело двигалось быстрее, Марсден взял себе в помощники молодого В. Лентсберри. Однако дело не только не двигалось быстро, но глупейшим образом застряло на мертвой точке. Регистрируемые данные не вызывали доверия.
Обнаружились вдруг сцинцилляции от каких-то длинно- пробежных частиц. Столь длиннопробежных и в таком числе, что их появление в воздухе не согласовывалось с выкладками Дарвина.
Судя по всему, это были водородные ядра.
Но откуда могли они взяться в заметных количествах? Из водяных паров в воздухе? Из молекул других водородсодержащих примесей? Из стенок баумбаховых ампулок с источником альфа-лучей?.. Марсден и Лентсберри пытались исключить все мыслимые помехи. И - безрезультатно!
«Итак, мой мальчик, на что же мы жалуемся?»
Резерфорд слушал молча и потом молча обдумывал услышанное, не решаясь слишком поспешно выносить свое суждение. В самом деле: на что же жаловался Марсден? На невезение? На ускользающую неисправность в установке? На собственную слепоту? Или, может быть, сам того не подозревая, приносил он бессмысленнейшую из жалоб - жалобу на нечто еще неизведанное в устройстве природы?
Последнее было вполне вероятно. И означало, что длиннопробежные водородные ядра - Н-частицы высоких энергий - умеют рождаться на свет каким-то непонятным и до сей поры не наблюдавшимся способом. Было отчего прийти в смятение и проникнуться острейшим интересом к капризам мареденовских приборов!
Сэр Эрнст наверняка пожалел, что Мэри и Эйлин уже собирают чемоданы в долгую дорогу.
Теперь оставалось лишь утешать Марсдена: уверять его, что ни он, ни Лентсберри тут, по-видимому, ни в чем не виноваты; что опыты надо, безусловно, продолжать, и притом с удвоенной бдительностью и удвоенным упорством. Но только не нужно маниакально преследовать одну, да еще, быть может, ложную цель - избавление от непрошеных Н-частиц любою ценой. Конечно, мысль, что водородные ядра выбиваются альфа-частицами из глубин водородных атомов, похвальна в своей разумности. Однако она вдобавок и тривиальна. А вдруг водородные ядра рождаются в этих опытах вовсе не из атомов водорода, а?..
- Не из атомов водорода? Так откуда же?
- Вот это-то и надо установить…
Резерфорд уплыл в Австралию. Марсден продолжал работать.
Длиннопробежные Н-частицы не уставали появляться в воздухе. И однажды Марсден вздрогнул от простой догадки: не возникают ли Н-частицы так же, как альфа-частицы? Так же и там же!
Иными словами, не рождаются ли в недрах радиоактивных атомов, кроме ядер гелия, ядра водорода?!
Соблазнительная идея окрыляла. Подвергнуть бы ее всестороннему экспериментальному испытанию… Но в этот-то момент пришла обезоруживающая новость: «Война!»
Сразу потускнели многие соблазнительные идеи.
И не один захватывающий воображение рассказ о событиях в мире природы оборвался на полуслове.
Почти полвека спустя Марсден вспоминал: …Разразилась война, и поспешно было сделано детальное описание экспериментов для опубликования в форме журнальной статьи, которая заканчивалась словами:
«Есть сильное подозрение, что Н-частицы испускаются самими радиоактивными атомами…»
Подозрение - не больше. (Хоть и сильное.) Это было в духе резерфордовских традиций - не объявлять состоявшимся открытием нечто не доказанное с полной несомненностью. А доказывать уже некогда было.
И все пошло уже не так, как должно.
Статья Марсдена - Лентсберри появилась в «Philosophical magazine» лишь следующим летом - в августе. И тут угадывается воля Резерфорда, возвращения которого рукопись этой статьи дожидалась среди прочих деловых бумаг на его директорском столе. Когда в начале января 15-го года сэр Эрнст благополучно добрался, наконец, до Манчестера и тотчас почувствовал, что без него в лаборатории успела похозяйничать война, очевидный след ее разрушительных происков увидел он и на рукописи Марсдена - Лентсберри.
Нет, не в торопливости стиля была беда. Ему подумалось о поле, брошенном второпях накануне жатвы. Второпях, когда еще столько надо было сделать ради хорошего урожая…
Разумеется, его огорошила марсденовская мысль о новом типе радиоактивности - «Н-радиоактивности». Но тут же он услышал трезвый голос почти двадцатилетнего опыта изучения беккерелевой радиации: это невероятно. Даже гораздо более слабый поток водородных ядер был бы давно замечен среди радиоактивных лучей, если бы он реально существовал!
Однако слово было сказано. И окончательный приговор мог вынести только эксперимент. И только в итоге критических опытов эта маловероятная гипотеза могла смениться истинным пониманием происходящего. Короче - следовало, несмотря ни на что, поскорее довести до конца марсденовское исследование. А с публикацией статьи, способной вызвать пока лишь кривотолки, спешить не имело смысла.
Кажется, это был первый и единственный случай, когда Резерфорд не ускорял, а задерживал опубликование итогов работы, сделанной в его лаборатории. Кажется, это был первый и единственный случай, когда он остро, хоть и молча, желал того, чего исследователь не вправе желать ни остро, ни молча: иных итогов!
Каких? Покуда это знала лишь его интуиция…
Конечно, решил он, надо, чтобы начатое довел до конца сам Марсден. Но где раздобудет Веллингтонский колледж радиоактивные препараты? И на какие средства? Нужно заставить раскошелиться Королевское общество. И 14 января 15-го года, через семь дней после возвращения домой, он написал в Лондон слезницу - впрочем, довольно требовательную: …Марсден в Веллингтоне практически не будет располагать радиоактивными материалами…А я думаю, вы знаете, что я держусь очень высокого мнения о способностях Марсдена… И полагаю, что было бы крайне желательно выручить из беды колониальный университет, который пребывает в состоянии хронической нищеты. Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете о сем предмете…
Время было самым неподходящим для штатского протекционизма. И просто удивительно, как это Резерфорд со своим чувством реальности не подумал, что в действительности совершенно не важно, получит ли Марсден радий или не получит, ибо не избежать ему, двадцатишестилетнему, военной мобилизации.
Однако еще прежде, чем это и вправду произошло и корабль доставил Марсдена во Францию, на западный фронт, стало известно, что радия у него все равно не будет. И тогда Резсрфорд написал ему дружески-отеческое письмо, содержавшее вопрос, крайне необычный в его, Резерфордовых, властных устах. Марсден вспоминал об этом так: …Он спрашивал меня, не буду ли я «возражать», если он сам продолжит мои эксперименты, поскольку у меня нет нужных для дела лабораторных средств.
Незатухающая дрожь вечного резерфордовского нетерпения ощущалась в том письме. Нет, Марсден-то не возражал! Но возражали Дом победы и модель океана в подвале Манчестерской лаборатории. Чувство реальности снова изменило сэру Эрнсту. Ничего он не смог тогда продолжить сам.
К лету 15-го года он окончательно убедился, что обстоятельства сильнее его, вытащил из стола рукопись своих мальчиков и отправил ее в редакцию «Philosophical magazine». Видится сквозь годы усталый жест: не пропадать же, черт побери, добру!
По причине военного времени работа Марсдена - Лентсберри прошла незамеченной. Идея Н-радиоактивности никого, по-видимому, не взволновала. Только Резерфорду она по-прежнему не давала покоя. Но еще больше томила его совсем другая догадка, пока лишь бунтовавшая в его подсознании и в слова еще не облачившаяся.
А время шло. Точнее, оно судорожно перемещалось, припадочное время войны. И стоило обнаружиться впереди просвету, как сэр Эрнст призывал Вильяма Кэя:
- Ну, наконец-то мы займемся всерьез марсденовской чертовщиной! Теперь дело пойдет…
Но не успевали они наладить установку, как просвет затягивало. И Вильям Кэй уже привык не очень спешить на радостный зов шефа: постоянные испытания оптимизма на протяжении двух с лишним лет даром не прошли. Наверное, и в субботу 8 сентября 1917 года Кэй не прибавил шагу против обычного.
Скорее наоборот: ведь ко всему прочему действительно была суббота.
22
В ту субботу закончилась предыстория и началась история последнего великого резерфордовского открытия. История оказалась хоть и сложнее, но короче во времени. Это потому, что вся она явилась демонстрацией нескудеющей силы физическо- го чутья Резерфорда - уже так хорошо знакомой нам сверхъестественной интуиции новозеландца, всегда сокращавшей для него пути исканий. (Условимся, что интуиция - это способность добывать истинный или лучший ответ без явного перебора логически мыслимых вариантов. А сверхъестественной назвал интуицию Резерфорда Дж. Пэйджет Томсон. Сам выдающийся исследователь и сын Дж. Дж., он знал, о чем говорил.) Итак, что же надо было установить?Приходилось возвращаться к тому, с чего начались недоумения Марсдена. Обнажая парадоксальность наблюдавшегося, можно сказать: надо было установить, откуда появляются водородные ядра, если на пути альфа-частиц атомов водорода вообще нет.
Но прежде следовало повторить наблюдения Марсдена - Лентсберри и самому воочию увидеть слабенькие сцинцилляции от неведомых длиннопробежных частиц, рождавшихся в воздухе. Следовало ощутить явление во плоти, то есть недоверчиво прищуриться собственным глазом. Пусть обутым в очки, но собственным. Важно было иметь дело с природой, а не со словами: ничто так не возбуждало мысль Резерфорда, как долгие бдения за лабораторным столом.
Ему повезло на помощника. Впрочем, как всегда, как всегда!..
Вильям Кэй заслуженно слыл Королем ассистентов (так писал о нем Норман Фезер), хотя был еще сравнительно молод.
Но всего существенней, что этому королю была по душе роль верноподданного Папы. Он любил профессора и любил с ним работать. Он был из тех искусников, которым восторженное удивление окружающих легко внушает мысль, что они незаменимы.
Часто это вовс^ не иллюзия.
Один из мемуаристов осторожно высказал предположение, что резерфордовские лекции по физике пользовались у манчестерских студентов успехом прежде всего благодаря блистательным демонстрациям Кэя. Кажется, самому Резерфорду только поэтому и нравилось читать в университете Виктории физику.
А Кэю бывало сладостно, когда профессор, увлеченный ходом показательного эксперимента, вдруг замолкал и обращался к нему, стюарду, с просьбой тут же с кафедры рассказать студентам, как он ставит опыт и чего добивается. Ни один профессор на памяти Кэя не оказывал демонстратору такой чести и не вел себя так непринужденно, благодарно и дружески-ободряюще. И успех Резерфорда перед манчестерскими первокурсниками сам Вильям Кэй приписывал только достоинствам шефа и делал это примерно в таких выражениях: …Папа не считал, что студентов надо кормить с ложки. Он доверял их умственным способностям. Да и вообще в каждом видел человека. Они платили ему любовью и стремлением быть лучше в его глазах.
Этим же и за то же самое постоянно платил профессору его ассистент. Человек спортивного склада, веселый, неутомимый, не прячущий свою добрую силу, Кэй был чем-то похож на самого Резерфорда. Может быть, еще и поэтому им хорошо работалось вместе. (Тремя десятилетиями позже, вскоре после второй мировой войны, когда Резерфорда давно уже не было в живых, Манчестерский университет удостоил уходившего на пенсию состарившегося лабораторного служителя почетной степени - не то бакалавра, не то магистра. Андраде уверяет, что к тому времени это был единственный случай такого рода. Он забыл, что еще раньше подобной же чести удостоился в Кембридже томсоновский бессменный оруженосец Эбенизер Эверетт. И заслуги Вильяма Кэя в качестве многолетнего оруженосца Резерфорда послужили не последним доводом в пользу великодушного решения университета Виктории.) Можно не сомневаться: в сентябре 17-го года Кэй сразу ускорил шаг, едва почуял, что на этот раз шеф вознамерился идти до конца, какие бы помехи ни подстраивали ему обстоятельства военного времени. …Все детали давно придуманной Резерфордом экспериментальной установки столь же давно были заготовлены Кэем. Испытаны и подогнаны. Не заняло много времени снова - в который раз! - все собрать воедино. Обескураживающая простота этой лабораторной установки скоро стала легендарной. …Прямоугольная бронзовая камера. Совсем небольшая: длина - 18, высота - 6, ширина - 2 сантиметра. Наверху, в потолке камеры, два отросточка с кранами для накачивания и откачивания газов. Внизу, в полу камеры, линейка, оседланная ползунком. На ползунке стоечка с маленьким диском. На диске ровный слой радия-С. Это источник альфа-лучей.
В боковой узкой стенке камеры крошечное окошко: 10 миллиметров на 3 миллиметра. Его можно закрывать снаружи, как шторкой, металлическими листками. По своей поглощающей способности они равнозначны толстым слоям воздуха. Даже самые удачливые из альфа-частиц - влетевшие в окошко - пробиться сквозь шторку не могут.
А за окошком со шторкой, как ставня, сцинцилляционный экран: покрытая тонким слоем сернистого цинка прозрачная пластиночка. На нее в упор нацелен микроскоп. Быстрые частицы, чья длина пробега больше, чем у альфа-частиц, прорываются к экрану и вызывают мгновенные вспышки на нем. Слабые, но в микроскоп различимые…
Трудно было бы вообразить себе что-нибудь менее похожее на колдовской антураж алхимических лабораторий, каким запечатлели его старинные гравюры. Однако еще труднее было бы заподозрить хоть какую-нибудь связь между фантастической проблемой алхимического превращения элементов и безобидным экспериментированием на тему, какой запечатлела ее уже знакомая нам надпись на титульном листе резерфордовой лабораторной книжки: «Длина пробега быстрых атомов в воздухе и других газах…»
Резерфорд начал прозревать эту связь на третий день работы. Так полагает Норман Фезер. 11 сентября, когда бронзовая камера была наполнена воздухом, сэр Эрнст увидел, наконец, своими глазами марсденовские сцинцилляции. Они в самом деле сразу напомнили ему вспышки от быстролетящих ядер водорода. И он тут же отметил в дневнике это сходство. Но только сходство: у него не было достаточных оснований утверждать, что 56 слабых сцинцилляции, сосчитанных им в течение 7 минут, действительно вызывались Н-частицами. Исследование лишь начиналось. И все, что он мог в тот день сказать уверенно, сводилось к од- ному: число 56 - вдвое больше допустимого, если думать, что виновницы вспышек - водородные ядра из водяных паров в воздухе.
Вдвое больше!.. Семиминутный сеанс наблюдения был, конечно, не единственным в тот день. Они с Кэем сменяли друг друга у микроскопа. Варьировали условия эксперимента. Расхождение не исчезало. Оно было объективного происхождения, как и установил Марсден. И вот, размышляя о природе избыточных сцинцилляции, Резерфорд под той же датой, 11 сентября, сделал в лабораторной книжке очень странную запись:
«Не может быть С (углерод)».
Ход его мысли безусловной расшифровке, конечно, не поддается. Возможны разные толкования.
Наверное, он подумал о лобовых столкновениях альфа-частиц с атомами углерода. После водорода и гелия это наиболее легкие атомы, какие могут встретиться альфа-снаряду в воздухе, ибо в атмосфере всегда присутствует углекислый газ - СО2. И Резсрфорд на минуту задался вопросом: а не ядра ли С, испытавшие альфа-удары, пробиваются к экрану и порождают избыточные сцинцилляции? Но, прикинув в уме вероятность таких событий, он это предположение отверг: «Не может быть С (углерод)».
Вот и все. Однако Норман Фезер увидел в упоминании об углероде нечто несравненно более содержательное. Он, державший в руках подлинник той записной книжки сэра Эрнста, написал: …В свете его будущих умозаключений нам становится понятно, что Резерфорд отметил - и в известной степени уже корректно истолковал - первое свидетельство в пользу искусственного расщепления устойчивых элементов в лаборатории.
Иными словами, Фрезер хочет сказать, что Резерфорд упомянул об углероде как о возможном продукте превращения азота или кислорода воздуха в результате взаимодействия их атомов с альфа-частицами. И хотя он, Резерфорд, такую возможность сразу отмел («не может быть С»), бесценна последствиями была самая мысль о допустимости искусственных трансмутаций, высказанная уже не абстрактно, а за работой в лаборатории… Так можно понять Фезера.
Он свою догадку никак не обосновал. Поэтому ее трудно защищать. Но и трудно оспаривать. А главное, ее вовсе и не хочется оспаривать. Напротив, напротив! И даже хочется заметить, как приятно, что столь рискованную гипотезу позволил себе высказать не легкомысленный литератор, а многодумный физик.
И поскольку это так, отчего же не согласиться, что уже на третий день работы Резерфорд разрешил своей интуиции выйти из безгласного подполья. Иными словами, уже на третий день он увидел, что сулит ему финиш.
Гиблой осенью, посреди длящейся в мире войны, он понял, что впереди его снова ждут великие дела!..
А как же мареденовская идея Н-радиоактивности?
Ее ведь следовало либо опровергнуть, либо подтвердить.
Больше того: с проверки истинности этой идеи, казалось бы, и нужно было начинать. Во всяком случае, так поступило бы подавляющее большинство исследователей. А Резерфорд только через месяц - в октябре - вспомнил, что такой проверкой надо бы все-таки заняться. Для вящей убедительности. Для порядка.
Он к разряду большинства, да к тому же подавляющего, никак не принадлежал, и с годами все смелей доверялся своему инстинкту. Своему нюху. Своему предчувствию. На общепонятную и общепринятую логику у него наслаивалась собственная, отнюдь не логичная, внутренняя логика, ревизии не подлежавшая. Признак и привилегия гения.
Он попросту не верил в идею Н-радиоактивности. Не верил с первого дня. И до такой степени, что внутренне - для себя!. - вообще не нуждался в экспериментальной разведке этого явления.
Первые же опыты с воздухом понудили его подвергнуть альфа-бомбардировке поочередно каждый из легких газов, составляющих атмосферу. По общепонятной логике надо было посмотреть, а не ответствен ли один из этих газов, целиком или больше других, за появление загадочных сцинцилляций?
И на протяжении сентября в бронзовой камере побывали гелий, азот, кислород, углекислота. 28 сентября - на исходе третьей недели работы - он сумел уже сделать важный вывод: решающую роль в происходящем играли атомы азота. Количество сцинцилляций при их обстреле бывало в два с лишним раза больше, чем при бомбардировке Не, О, СО2…
Высунулся краешек истины, как говаривал Эйнштейн. Так ухватиться бы за этот краешек и тянуть изо всех сил! Но как раз в этот момент Резерфорд сказал Кэю, что надо на время оставить эксперименты с азотом и приняться за опыты с пустой камерой.
С пустой? Да.
Это был экономнейший способ проверки «сильного подозрения» Марсдена - Лентсберри Коли странные сцинцилляций появятся на экране, даже когда альфа-снаряды будут лететь через пустоту, значит какие-то длиннопробежные частицы испускаются самим радиоактивным источником вместе с альфа-части- цами. И если это водородные ядра, то придется признать, что Н-радиоактивность существует Но уж если никаких загадочных сцинцилляций не будет обнаруживаться, значит никакой Н-радиоактивности нет! И можно спокойно продолжить работу с бомбардировкой азота, считая, что в тылу не осталось очага смуты.
В безличную логику исследования прокрались мотивы психологические. Не только ради порядка, но и тайной тревоги ради («а что, если я был все же слеп!»), и тайной гордыни ради («нет, я не мог быть слеп!»), сделал он тогда внезапный шаг назад - к истокам темы. И случилось то, на что он совсем не рассчитывал: в момент определившегося успеха все исследование вдруг повисло на волоске.
Дело в том, что опыты с пустотой оказались нерезультативными. Хотя альфа-снаряды и летели через пустое пространство, не сталкиваясь ни с какими легкими атомами, сцннцилляции на экране от длиннопробежных частиц никогда не исчезали полностью. И обнаружилось, что нельзя однозначно решить, откуда эти частицы берутся. То ли откуда-то со стороны они налетают, то ли не удается избавиться от водородных загрязнений в источнике радиации, то ли - чего не бывает на свете! - Н-радиоактивность все-таки существует…
Перед Резерфордом возникли те же трудности, какие летом и осенью 14-го года не успел преодолеть Марсден. Не помогали ни его собственная, резерфордовская, изобретательность, ни искусность Короля ассистентов: проходили дни, а решение проблемы Н-радиоактивности ни на дюйм не приближалось к определенному итогу.
Это грозило бедой. Раз уж проверка спорной гипотезы началась, надо было довести ее до конца. По общепонятной логике обязательно до конца. Ведь стоило на мгновенье допустить, что Марсден прав, как теряла смысл последующая возня с азотом. В общем было яснее ясного, что отступиться от цели из-за трудностей - значило проявить малодушие.
Общепонятная логика, как всегда, имела в запасе и общепонятные этические аргументы. Высокие и неоспоримые: малодушие - это всегда плохо. Оттого-то все исследование вдруг закачалось на волоске. И отступаться было грешно, и не отступиться было грешно. Первое было грехом против нормальных правил поисков истины. Второе - против собственного чутья этой истины.
Волосок оборвался бы, и открытие искусственного превращения элементов отложилось бы на неопределенный срок, если бы Резерфорд в той критической ситуации отдал предпочтение правилам. …Физикам-атомникам тогда еще мало знакомо было явление радиационного фона. Во всех опытах с атомно-ядерными излучениями этот фон создает неизбежные помехи. Космические лучи… Радиоактивность земной коры и атмосферы… Спонтанные микропроцессы в ьеществе приборов… Радиация лезет отовсюду, равнодушная к заботам экспериментаторов. И она не предупреждает о своем прибытии. И родословной своей не сообщает. Сегодня этот фон специально изучают. Придумывают от него защиту. Вводят на него поправки. А в ранние времена ядерной физики он действовал в лабораториях бесконтрольно. Путал карты. Порождал иллюзии. И как Мефистофель - оставался неуличенным.
Количественно оценить роль этого фона в опытах Марсдена - Лентсберри и Резерфорда - Кэя, наверное, дело тяжкое; надо повторить их работы на музейной аппаратуре Манчестера или Кембриджа, подвергнув результаты современной критике.
Такое повторение великих исследований в натуре могло бы послужить экспериментальным методом истории науки. Во многих случаях, а не только в этом, оно позволило бы понять всю меру чудовищной грубости опытных данных, из которых с тончайшей проницательностью добывали классики истинное знание повадок природы.
Одно очевидно: от непрошеных сцинцилляций Резерфорд в тех опытах никогда не смог бы отделаться. И просто не наступил бы день, когда он получил бы право заявить: прямыми опытами доказано отсутствие Н-радиоактивности. Неустранимый фон все время работал бы против него, превращая исследование в сказку про белого бычка. Короче: подчинение правилам загоняло дело в тупик.
Это надо было почувствовать. И возможно раньше.
Он почувствовал. И довольно рано. Раньше, чем рутине неудач удалось посеять в Кэе унынье, а в нем - глухую досаду.
Во второй раз он пренебрег логикой. После месяца бесплодных мучений отступился. И снова сказал себе, что решительно не верит в Н-радиоактивность. Не верит - и все. Этого достаточно.
Как сказал Эйнштейн в одном письме: «Если не грешить против разума, вообще ни к чему нельзя прийти».