Страница:
Они вернулись к тому, на чем остановились. 9 ноября 1917 года - ровно через два месяца после начала работы - бронзовую камеру снова наполнил воздух. Сухой и чистый. С удвоенной бдительностью были подсчитаны сцинцилляций. А на следующий день воздух был заменен азотом - тоже очищенным. И с той же бдительностью снова были подсчитаны длиннопробежные частицы. Как и ожидал Резерфорд, с чистым азотом эффект увеличился примерно на 25 процентов: как раз настолько, насколько в чистом азоте больше атомов азота, чем в воздухе. Виновник происходящего вновь с очевидностью подтвердил свою вину.
Но что же происходило с азотной мишенью под альфа-об- стрелом, если в итоге камеру покидали какие-то далеко летящие частицы?
В тот день, 9 ноября, когда Резерфорд окончательно уверился, что источник загадочных сцинцилляций - некое альфа- азотное взаимодействие, он записал в своем лабораторном дне- внике:
Установить, вызываются ли эти сцинцилляций N, Не, Н или Li?
В лаконичном перечислении вслед за азотом трех легчайших атомов - гелия, водорода, лития и содержался ответ на вопрос, какие события могут иметь место в камере при альфа-бомбардировке азотной мишени. Что с того, что ответ был дан в форме нового вопроса. В сущности, в науке все ответы - это новые вопросы, требующие ответа. Замечание двух-месячной давности «не может быть С (углерод)» было сделано в утвердительной форме, но разве оно выиграло от этого? Сразу видно, как далеко продвинулась мысль Резерфорда от того сентябрьского рубежа…
Его мысленному взору открылась уже вполне предметная картина атомных превращений. Она, эта невидимая и невиданная картина искусственной трансмутации стабильного элемента, отчетливо представилась ему, как рождение в процессе альфа-азотного взаимодействия хорошо известных легких атомов, которых, однако, ни один химик никогда из азота не получал.
Пока речь шла только об атомах меньших, чем атом азотный (чья масса 14 и заряд ядра +7). Пока Резерфорд рассуждал лишь по принципу: обломки меньше целого. О более сложных ядерных реакциях он тогда не думал. И понятно, что он рассчитывал зарегистрировать с помощью сцинцилляций прежде всего наиболее подвижные обломки - «меньшие половинки» раскалывающихся атомов азота. Именно они могли оказаться длиннопробежными частицами, мучившими его воображение.
Столь малых атомов тогда известно было три: водород с массой 1 (заряд ядра +1), гелий с массой 4 (заряд +2), литий с массой 7 (заряд +3). Эти-то три варианта и перечислил Резерфорд, делая свою памятную запись 9 ноября.
А позднее ему пришел в голову еще и четвертый вариант, по тем временам подчеркнуто необычайный. Он подумал: не видно причин, почему бы в ходе трансмутации не могли рождаться легкие атомы с еще неведомыми комбинациями массы и заряда. Сегодня мы сказали бы - «новые изотопы». Но тогда этот термин звучал еще непривычно. Резерфорд не воспользовался им, записывая в дневнике свою отважную мысль:
А не предположить ли, что длиннопробежные сцинтилляции в молекулярном азоте возникают благодаря появлению атома с зарядом е=+1 и массой т=2 (назовем его X)?
Так, попутно, он предсказал существование тяжелого водорода, открытого лишь полтора десятилетия спустя. Но, пожалуй, еще знаменательней, что он, таким образом, попутно провозгласил принципиальную возможность создания в лаборатории новых элементов. Этакой программой не смели задаваться даже безрассуднейшие из былых алхимиков!
А какое головокружение вызвала бы у них перспектива добывать из воздуха металл подороже золота? Между тем именно эта сверхалхимическая перспектива заключалась в третьем из четырех резерфордовских вариантов превращения азота: Li (литий) в 10-х годах продавался по более высокой цене, чем золото наивысшей пробы.
В этой попутной полушутке, кроме достоверного указания на тогдашнюю дороговизну лития, есть и другая правда: в тот последний год войны, в Манчестере, на втором этаже обезлюдевшей и давно притихшей лаборатории действительно приоткрылось головокружительное будущее ядерной физики. Бор сказал, что тогда-то и родилось то дитя, которое Резерфорд позже любил называть «современной алхимией».
Бор был, кажется, первым, кому Резерфорд поспешил сообщить, что дитя ожидается. В декабре 17-го года в Копенгаген пришло письмо из Манчестера: …Время от времени я выискиваю лишние полдня, чтобы заняться кой-какими из моих собственных экспериментов, и полагаю, что получил результаты, которые в конечном счете окажутся чрезвычайно важными. Я так хотел бы потолковать здесь об этих вещах с вами. Мне приходится детектировать и подсчитывать легкие атомы, приводимые в движение альфа-частицами, и я думаю, что эти данные бросают яркий свет на характер и распределение сил поблизости от ядра. Этим же методом я пытаюсь также раздробить атом. В одном случае результаты выглядят многообещающими, но потребуется уйма труда, чтобы увериться в них. Кэй помогает мне, и он стал теперь экспертом счета сцинцилляций…
Раздробить атом!
Если похоже на правду, что еще в сентябре Резерфорд почувствовал, как приближается пора великих дел, то вот она и наступила.
Однако здесь об этом почти нечего рассказать.
Великие дела надолго обернулись изнурительными сеансами тихой работы, поровну поделенной между шефом и ассистентом.
Для этих экспериментов надобны два работника: один - чтобы перемещать источник радиации и регулировать действие опытной установки, второй - чтобы считать сцинцилляций. Перед началом счета наблюдатель должен предоставить своим глазам получасовой отдых в темном помещении, а пока длится работа, не должен подвергать их никакому световому воздействию, разве что очень слабому. Опыты проводились в большой затемненной комнате с маленькой темной каморкой, в которую наблюдатель скрывался, когда возникала необходимость включить свет для наладки экспериментального устройства. Было найдено практически, что всего удобней вести счет в течение одной минуты, а потом в течение такого зке интервала времени отдыхать… Как правило, через час зрение переутомляется и результаты становятся ошибочными или недостоверными. Крайне нежелательно заниматься счетом сцинцилляций больше часа подряд, и предпочтительно делать это лишь несколько раз в неделю.
При благоприятных обстоятельствах такие эксперименты оказываются довольно надежными и тогда, когда их проводят изо дня в день. Данные, которые получал мой ассистент м-р В. Кэй, и те, что получал я сам, всегда находились в отличном согласии при самых различных условиях.
Вот и все великие дела. От 15 отсчетов в минуту до 40 отсчетов в минуту… Не больше сорока - иначе начнутся ошибки… Изо дня в день… При самых различных условиях… И уже не сослаться ни на нервы, ни на очки, ибо «для этих экспериментов надобны два работника».
И как десять лет назад:
- Дэдди, а что вы там все время считаете с Биллом Кэем?
- Светлячков, Эйлин, все тех же светлячков!
- А зачем?
Впрочем, Эйлин было уже семнадцать. И уже не так простодушно, как прежде, выражала она теперь свое наследственное, резерфордовское любопытство. Но и для него всеобще-всегдашнее «а зачем?» едва ли звучало теперь только наивно или только досаждающе. Мир за стенами лаборатории не давал забыть о себе.
Война продолжалась. Четвертый год. И жизнь полна была неиссякающих страхов и несбывающихся надежд. И еще меньше, чем когда бы то ни было прежде, мог выручить человечество какой-нибудь милосердный румфордов суп. Но еще в миллион раз меньше нужна была людям, более смертным, чем когда-либо, праздная трансмутация какого-то там азота.
Быть может, всего нужнее было то, что происходило тогда в России? Как раз в те месяцы и дни! Народная революция…
Выход из войны… Мир без аннексий и контрибуций… Обещанье свободы, равенства и братства… Фанатическая вера в возможность справедливого общества… Вступление в экспериментальную эру истории… Может, это-то и было нужнее всего?
Так хотелось бы знать, в какой мере действительно склонялся к подобному образу мыслей великий новозеландский плебей и потомок шотландских простолюдинов. Всегда чуждавшийся политики, религии и философии, он вовсе не был безучастен к ходу современной истории. «Мы живем в интересные времена!» - написал он когда-то Мэри и мог бы повторять это постоянно. Шумные, хотя и ни к чему не обязывающие споры о политической злобе дня были обычны на лабораторных чаепитиях под его председательством. Обо всем он умел мыслить непредубежденно. В этом была его сила. Но мемуаристы не отметили его явных политических симпатий или партийных пристрастий. По-видимому, у него не бывало ни того, ни другого. Единственное, чего он требовал - молча и вслух - от любых политиков, это разумности намерений и обдуманности действий. В разумность и обдуманность автоматически включались справедливость и человечность.
Его кембриджский ученик Маркус Олифант рассказывал, что иногда Резерфорда обвиняли в коммунизме, иногда - в консерватизме. Но и то и другое делалось без сколько-нибудь серьезных оснований. По мнению Олифанта, вернее всего было бы отнести сэра Эрнста к разряду либералов.
Ни письмами, ни публичными речами Резерфорда нельзя надежно удостоверить и характер его отношения к революционным событиям в России. Нечего процитировать. Однако есть устное свидетельство Петра Леонидовича Капицы: он полагает, что Резерфорд с самого начала отнесся к русской революции с интересом глубоким и сочувственным. Хотя они познакомились позже, в начале 20-х годов, это свидетельство можно принять за показание очевидца. И не стоит возражать, что в данном случае Капица - свидетель необъективный. Это тот случай, когда необъективность только усиливает достоверность свидетельства. Явившийся в Англию из молодой революционной России, Капица навсегда уязвленно запомнил бы любое проявление резерфордовской неприязни или академического равнодушия к своей стране.
И еще один довод Капицы. Пожалуй, самый неотразимый, потому что он - в образе Резерфорда:
Да ведь, кроме всего прочего, он очень любил, когда затевалось что-то новое. В любых масштабах. Исторический эксперимент был ему так же интересен и по душе, как эксперимент физический.
Отчего же, однако, автору жизнеописания нечего процитировать? Не оттого ли, что даже в тех чрезвычайных исторических обстоятельствах Резерфорд все-таки продолжал оставаться самим собой? Другими словами, не оттого ли, что даже сильнейшие из его социальных переживаний всегда оказывались не более чем гуманными треволнениями нормально-честного человека и, даже когда речь заходила об «историческом эксперименте», не могли сравниться по глубине с его радостями-горестями исследователя природы?
Словом, ничто за стенами его лаборатории и ничто за пределами его науки, как и раньше, не умело надолго обретать власть над ним. Ненадолго - умело, а надолго - нет.
Она была резко переменчивой в том году - 1918-м. То кружили голову надежды на скорый мир, то угнетал душу призрак бессрочности войны. Все зависело для него, англичанина, от событий на западном фронте - во Франции. Немцы то прорывали фронт и грозили Парижу (как в марте и июле), то откатывались назад и мечтали о передышке (как в апреле и августе). Но никто по обе стороны фронта не знал, что это были последние конвульсии войны. Верховное командование союзников рассчитывало на победу только в следующем году.
И даже в конце октября, когда исполнилась годовщина выхода из войны России, когда уже прекратили военные действия Турция и Болгария, когда уже рухнула под ударами революции империя Габсбургов, когда между германским канцлером Максом Баденским и американским президентом Вудро Вильсоном шел уже тайный обмен телеграммами об условиях перемирия, - даже в те финальные дни война продолжала с прежней бесцеремонностью расточать время и сосредоточенность людей, чьи усилия надобны были не ей, не войне, а миру и будущему.
Она продолжала перемалывать самую крупную соль земли.
И профессору Резерфорду она напомнила в те финальные дни, что никто не освобождал его от обязанностей эксперта и офицера связи Ви-Ай-Ар. В конце октября, под занавес, назначен был в Париже военно-технический конгресс стран Антанты все по той ше субмаринной проблеме.
Меньше всего на свете ему хотелось тогда отправляться в Париж. Вдвойне досадно было прерывать работу, когда возникла иллюзия, что удастся строго количественно определить природу длиннопробежных частиц, рождавшихся в азоте.
Он пытался использовать для этого магнитное поле. Предварительные опыты с водородом обнадежили. Да и с воздухом - тоже. Можно было наглядно убедиться, что число сцинцилляций сокращалось, когда бронзовую камеру помещали меж полюсов сильного магнита: поле заметно отклоняло иные из длиннопробежных частиц, и они не попадали на экран. Эффект сокращения доходил до 30 процентов. Однако эти количественные наблюдения были пока еще так зыбки, что больше походили на впечатления, чем на измерения. Слишком мала была статистика сцинцилляций.
Его-то самого даже эта малая статистика только лишний раз укрепила в убеждении, что атомы азота расщепляются и к экрану летят их легкие осколки: либо Н-частицы, либо неизвестные Х-атомы с массой 2. Но истинно-доказательной силы у тех опытов с магнитным полем все же не было. Они не выдерживали его собственной критики. Конечно, он надеялся: выдержат! Принципиальных трудностей тут не виделось, одни технические. Нужно было время. Нужен был труд.
А его опять отрывали…
Военные боты шли через Ла-Манш с такими предосторожностями, точно совершали рискованнейшую операцию. Все надели спасательные пояса. По сторонам виден был конвой эсминцев. Над головами плыл воздушный эскорт - дирижабли.
И Резерфорд невольно отвлекся от мыслей о событиях в бронзовой камере. Он с удивлением думал о том, как властно тренирует человеческое сознание жизнь.
Он вспоминал свои вынужденные морские вояжи в начале войны. Он плыл тогда не на военных судах, а на беззащитных пароходах, и не через узенький канал, а через просторы трех океанов, и не один, а с женой и дочерью, и не полтора часа, а в общей сложности месяца полтора. И не было ни конвоя, ни эскорта, ни спасательных поясов. Но и особого страха не было. А теперь был всеобщий страх. Привычный и неустранимый. И даже рейс через пролив уже не мыслился без пробковых гусениц на груди. Он думал об унижающей - обесчеловечивающей - силе страха. Надо как-то поубавить этой беды на земле!..
А Париж обрадовал его. Он сразу перестал жалеть, что поехал. У французов было отличное настроение. «Все действительно выглядит так, как если бы война приблизилась к своему концу», - написал он матери в Нью-Плимут. На площади Согласия толпы парижан теснились у свалки трофейного оружия, и он постоял в их гуще. Но в голову почему-то лезли совсем неуместные мысли о «старой гильотине, которая когда-то поработала здесь». Рассказывая обо всем этом матери, он добавил: «Мы живем в очень волнующие времена…» И предрек: мир наступит к рождеству. Письмо было датировано 3 ноября - до рождества оставалось недель семь. Однако когда в истории назревают кризисы, даже самые беспечные из оптимистов перестают поспевать за нею. Сэр Эрнст ошибся в семь раз: ровно через неделю - 11 ноября 1918 года - в Компьенском лесу под Парижем неандертальцы заключили, наконец, перемирие.
Известие об этом, тотчас распространившееся по земному шару, застало Резерфорда уже в Манчестере, вновь погруженного в работу после возвращения из Франции. И конечно, он снова был выбит из рабочей колеи. Но уж на этот раз почти недельное безделье, круглосуточная взбудораженность и неумолчное праздноговоренье были его последней и желаннейшей жертвой войне.
В конце той первой недели мира он однажды окинул мгновенным взглядом несчастные годы, разом отошедшие в прошлое: так что же - удалось войне оставить Физику в дураках или нет?
Вообще-то говоря, разумеется, удалось, как удавалось ей все разрушительное. Он просмотрел публикации манчестерцев и подсчитал: за четыре предвоенных года - 1910 - 1913-й - его мальчики напечатали около 200 работ, а за военное четырехлетие - 1915 -1918-й - около 40. Да и почти все эти сорок работ затеяны были раньше и только завершались по инерции в эти годы. А иные просто задержались в свое время публикацией. И его личная статистика оказалась столь же безотрадной: 30 и 6. Да и те ли шесть, о каких ему мечталось!
И все-таки…
И все-таки ему хотелось защитить перед самим собой даже эти бесплодные по видимости годы: трижды дороги деревца, выращенные там, где не растет живое. А одному из них предстояло вымахать в могучее древо. Беспримерно могучее. Только что в Париже он так говорил своим друзьям о возможном расщеплении атома:
Если оно окажется правдой, то важность этого в конечном счете далеко превзойдет значение всех последствий войны.
Но как раз о выращивании этого многообещающего деревца он пока ни строчки не опубликовал. Еще нечего было публиковать. Следовало работать и работать. Год назад написал он Бору - «потребуется уйма труда». И, в сущности, мало что изменилось за год: уйма труда требовалась и сейчас.
В те дни наткнулся он на новую неожиданность: нередко сцинцилляции появлялись парами - дублями. Они выглядели одновременными. И наводили на мысль, что иные из ядер при столкновении с альфа-частицей разрушаются на две части - равные или почти равные: парные сцинцилляции были одинаковой яркости. Они возникали и в опытах с водородом, а не только с азотом. Так уж не разрушались ли надвое водородные ядра? Или, быть может, разламывались пополам сами альфа-частицы?
Он решительно не знал, что думать: новое ли явление открылось ему или новую помеху подстроили условия эксперимента? «…Это был, очевидно, вопрос великой важности», - написал он позднее. Надо было работать.
Он знал: когда размышления кончаются присказкой «нужно работать», все идет правильно. С одним не желал он теперь мириться: с безлюдьем в лаборатории. Этот застоявшийся духовный вакуум показался ему в те первые дни мира совсем уж непереносимым. Но что он мог предпринять? Надо было терпеливо ждать возвращения уцелевших. В его власти было лишь напомнить им письмами о Манчестере, о себе, о своей вере в них.
И в первое же мирное воскресенье - 17 ноября - он отправил первое такое письмо. Нетрудно догадаться, кому оно было адресовано:
Дорогой Бор! …Я хочу, чтобы вы были здесь и мы обсудили бы некоторые мои данные по столкновению ядер. Мне думается, я получил кое-какие поразительные результаты, но это будет тяжким и долгим делом - раздобыться надежными доказательствами моих выводов.
Слово «надежными» он подчеркнул (чего обычно в письмах не делал). Он выдал всю глубину своих чаяний.
И тут же, точно прося снисхождения за малость содеянного в годы войны, впервые в жизни - без шуточек и притворства - сослался, как на нечто само собой разумеющееся, на свою наступающую старость: «трудное это занятие для старых глаз - подсчитывать слабые сцинцилляции…»
Бор сумел приехать лишь через восемь месяцев - в июле 1919 года, когда Резерфорд уже прощался с Манчестером. Но ответное письмо из Копенгагена пришло тотчас - взволнованное, многоречивое. Однако на этот раз сэр Эрнст только порадовался словоохотливости датчанина - в ней выразились вся живая впечатлительность и вся искренняя отзывчивость «хрупкого мальчика». И вся его духовная непорочность.
Копенгаген, 24 ноября 1918 …Мне не нужно говорить вам, как часто в эти дни мы переносились мысленно к нашим друзьям в Англии…
Здесь все уверены, что больше никогда не будет в Европе войны таких масштабов; все народы столь многое извлекли из этого ужасающего урока… Все свободомыслящие люди в мире, кажется, должны были понять гнилость принципов, на которых строилась до сих пор международная политика… Наше время определенно может рассматриваться как начало новой эры в истории.
Как страстно желал бы я быть сейчас в Англии, чтобы иметь возможность потолковать с вами обо всем на свете. Я помню, как если бы это было вчера, все те случаи, когда я сиживал в вашем кабинете и вы развивали передо мной ваши взгляды на различные фазы взлетов и падений, сквозь которые шла война, и как своей непоколебимой верой в ее счастливый конец вы всегда умели утешить меня, как бы ни падал я духом по временам… Очень скоро я напишу и расскажу вам о своей работе. Я чувствую, какое счастье вы должны испытывать оттого, что сможете теперь снова безотлучно трудиться в лаборатории, как в былые дни… У меня отняло больше времени, чем я ожидал, завершение второй части моей работы… Теперь через несколько дней она будет готова для печати, но я боюсь, что, к вашему неудовольствию, она стала слишком длинной (в два раза длиннее, чем часть I); единственное мое оправданье, что я действительно старался многое в нее вложить… …Я горю желанием услышать побольше о том, как продвигаются вперед важные исследования, о которых вы рассказали мне.
«Старые глаза» продолжали подсчитывать слабые сцинцилляции.
Важные исследования продвигались вперед.
Но какое странное это было продвижение! Всего более походило оно на вращение белки в колесе. За все четверть века научных исканий Резерфорда - за два года Крайстчерча, за три года Кембриджа, за девять лет Монреаля и, наконец, за одиннадцать с лишним лет Манчестера - не попадал он еще ни разу в такую безысходно-рабскую зависимость от уровня техники лабораторного экспериментирования.
Задача слишком обогнала время, чтобы можно было с такой же убедительностью решать ее количественно, как и качественно. (Оттого-то и стала она в конце концов торжеством его чистой интуиции.) Не давалось в руки определение заряда и массы предполагаемых осколков азотных ядер. Никак не давалось. Ни по отклонению частиц в магнитном поле, вкупе с длиной их пробега, ни иным каким-нибудь способом определить эти величины не удавалось. Ничтожно мал был поток длиннопробежных осколков.
А мал он был из неэффективности альфа-бомбардировки газов.
А неэффективной она была из-за слабости естественных источников радиации.
А иных источников не было, так как физики еще не научились искусственно ускорять атомные частицы, превращая их в микроснаряды нужной энергии.
А физики этому еще не научились, ибо…
Надо ли дальше вязать этот А-чулок? Может быть, стоит лишь напомнить, что физики тогда вообще не знали еще никаких элементарных атомных частиц, кроме электрона. Они вовсе еще не уверились, что Н-частица - водородное ядро - служит обязательной деталькой в устройстве каждого атома.
И Резерфорд еще не придумал для этой детальки знаменитейшее слово «протон». Пожалуй, одного этого довольно, чтобы сам собой обрисовался уровень тогдашних возможностей в атомных лабораториях.
Из-за малости этих возможностей много недель и еще больше нервов отняла у Резерфорда история со сдвоенными сцин- цилляциями. Она его помучила на финише исследования так же, как на старте - история с опровержением Н-радиоактивности.
Одновременные вспышки появлялись упрямо - с досадной навязчивостью. Так это выглядело. Вернее, стало выглядеть с той минуты, как Резерфорд обратил на них встревоженное внимание и недоверчиво подумал, уж не разламываются ли пополам альфа-частицы или водородные ядра. Наверняка он спрашивал Вильяма Кэя, а не приходилось ли ему и Марсдену наблюдать двойные сцинцилляции в давних, предвоенных опытах с альфа-рассеянием на водороде. И конечно, Кэй отвечал утвердительно, добавляя нечто в том смысле, что мало ли какие бывали совпадения.
Разумеется, спокойная мысль о случайных совпадениях совершенно независимых вспышек была первым объяснением дублей, какое пришло в голову и Резерфорду. Но он сделал маленький расчет и увидел, что по теории вероятностей можно было ожидать появления примерно трех дублей на 60 сцинцилляции, а наблюдалось их много больше - иногда до десяти. Однако, что 60 отсчетов, или 120, или 240 в такого рода опытах1 Нужна была громадная статистика, чтобы обоснованно подтвердить и отбросить мысль о случайных совпадениях. Он помнил, как Гейгер и Марсден статистически обосновали его ядерно-планетарную модель: они зарегистрировали миллион сцинцилляции… Но подсчитывать совпадающие вспышки было еще несравненно труднее, чем одиночные. По крайней мере - «для старых глаз».
Да и что означала одновременность вспышек в этих проклятых дублях? Все делалось визуально. А предел временной чувствительности нормального глаза не превышает 0,1 секунды. Когда интервал между двумя сцинцилляциями бывал меньше, они и казались одновременными. Это соображение входило в вероятностные расчеты Резерфорда, но экспериментально уменьшить столь грубую неточность в самом определении дублей он не мог. А по атомным масштабам эта неточность была размером с вечность. …Можно по сходству назвать «атомным годом» время полного оборота электрона вокруг ядра. Тогда для водородного атома с диаметром порядка 10~8 сантиметра и при скорости электрона, близкой к скорости света - 300 сантиметров в секунду, длительность атомного го-да будет иметь порядок 10~18 секунды. За одну десятую секунды проходит 1017 атомных лет. А вся геологическая история нашей планеты - меньше 1010 земных годов.
Стало быть, одна десятая секунды - промежуток, равный по атомным масштабам 10 миллионам геологических историй Земли. Это ли не модель вечности! Иначе говоря, между двумя сцинцилляциями в дубле могло быть в миллиарды раз меньше общего - меньше одновременности и какой бы то ни было взаимной связи, - чем между простудой Адама и насморком у любого из пап римских… (Простор для суесловия тут необозримый.) Но ведь одновременность могла оказаться и реальной! Он сам накликал это подозрение. И умозрительно отвергнуть его без экспериментальной разведки он уже не мог, как не мог годом раньше просто так отшвырнуть проблему Н-радиоактивности. Утешало одно утешение, старое, как сама наука: отрицательный результат в познании тоже результат, и крайне важный.
Но что же происходило с азотной мишенью под альфа-об- стрелом, если в итоге камеру покидали какие-то далеко летящие частицы?
В тот день, 9 ноября, когда Резерфорд окончательно уверился, что источник загадочных сцинцилляций - некое альфа- азотное взаимодействие, он записал в своем лабораторном дне- внике:
Установить, вызываются ли эти сцинцилляций N, Не, Н или Li?
В лаконичном перечислении вслед за азотом трех легчайших атомов - гелия, водорода, лития и содержался ответ на вопрос, какие события могут иметь место в камере при альфа-бомбардировке азотной мишени. Что с того, что ответ был дан в форме нового вопроса. В сущности, в науке все ответы - это новые вопросы, требующие ответа. Замечание двух-месячной давности «не может быть С (углерод)» было сделано в утвердительной форме, но разве оно выиграло от этого? Сразу видно, как далеко продвинулась мысль Резерфорда от того сентябрьского рубежа…
Его мысленному взору открылась уже вполне предметная картина атомных превращений. Она, эта невидимая и невиданная картина искусственной трансмутации стабильного элемента, отчетливо представилась ему, как рождение в процессе альфа-азотного взаимодействия хорошо известных легких атомов, которых, однако, ни один химик никогда из азота не получал.
Пока речь шла только об атомах меньших, чем атом азотный (чья масса 14 и заряд ядра +7). Пока Резерфорд рассуждал лишь по принципу: обломки меньше целого. О более сложных ядерных реакциях он тогда не думал. И понятно, что он рассчитывал зарегистрировать с помощью сцинцилляций прежде всего наиболее подвижные обломки - «меньшие половинки» раскалывающихся атомов азота. Именно они могли оказаться длиннопробежными частицами, мучившими его воображение.
Столь малых атомов тогда известно было три: водород с массой 1 (заряд ядра +1), гелий с массой 4 (заряд +2), литий с массой 7 (заряд +3). Эти-то три варианта и перечислил Резерфорд, делая свою памятную запись 9 ноября.
А позднее ему пришел в голову еще и четвертый вариант, по тем временам подчеркнуто необычайный. Он подумал: не видно причин, почему бы в ходе трансмутации не могли рождаться легкие атомы с еще неведомыми комбинациями массы и заряда. Сегодня мы сказали бы - «новые изотопы». Но тогда этот термин звучал еще непривычно. Резерфорд не воспользовался им, записывая в дневнике свою отважную мысль:
А не предположить ли, что длиннопробежные сцинтилляции в молекулярном азоте возникают благодаря появлению атома с зарядом е=+1 и массой т=2 (назовем его X)?
Так, попутно, он предсказал существование тяжелого водорода, открытого лишь полтора десятилетия спустя. Но, пожалуй, еще знаменательней, что он, таким образом, попутно провозгласил принципиальную возможность создания в лаборатории новых элементов. Этакой программой не смели задаваться даже безрассуднейшие из былых алхимиков!
А какое головокружение вызвала бы у них перспектива добывать из воздуха металл подороже золота? Между тем именно эта сверхалхимическая перспектива заключалась в третьем из четырех резерфордовских вариантов превращения азота: Li (литий) в 10-х годах продавался по более высокой цене, чем золото наивысшей пробы.
В этой попутной полушутке, кроме достоверного указания на тогдашнюю дороговизну лития, есть и другая правда: в тот последний год войны, в Манчестере, на втором этаже обезлюдевшей и давно притихшей лаборатории действительно приоткрылось головокружительное будущее ядерной физики. Бор сказал, что тогда-то и родилось то дитя, которое Резерфорд позже любил называть «современной алхимией».
Бор был, кажется, первым, кому Резерфорд поспешил сообщить, что дитя ожидается. В декабре 17-го года в Копенгаген пришло письмо из Манчестера: …Время от времени я выискиваю лишние полдня, чтобы заняться кой-какими из моих собственных экспериментов, и полагаю, что получил результаты, которые в конечном счете окажутся чрезвычайно важными. Я так хотел бы потолковать здесь об этих вещах с вами. Мне приходится детектировать и подсчитывать легкие атомы, приводимые в движение альфа-частицами, и я думаю, что эти данные бросают яркий свет на характер и распределение сил поблизости от ядра. Этим же методом я пытаюсь также раздробить атом. В одном случае результаты выглядят многообещающими, но потребуется уйма труда, чтобы увериться в них. Кэй помогает мне, и он стал теперь экспертом счета сцинцилляций…
Раздробить атом!
Если похоже на правду, что еще в сентябре Резерфорд почувствовал, как приближается пора великих дел, то вот она и наступила.
Однако здесь об этом почти нечего рассказать.
Великие дела надолго обернулись изнурительными сеансами тихой работы, поровну поделенной между шефом и ассистентом.
Для этих экспериментов надобны два работника: один - чтобы перемещать источник радиации и регулировать действие опытной установки, второй - чтобы считать сцинцилляций. Перед началом счета наблюдатель должен предоставить своим глазам получасовой отдых в темном помещении, а пока длится работа, не должен подвергать их никакому световому воздействию, разве что очень слабому. Опыты проводились в большой затемненной комнате с маленькой темной каморкой, в которую наблюдатель скрывался, когда возникала необходимость включить свет для наладки экспериментального устройства. Было найдено практически, что всего удобней вести счет в течение одной минуты, а потом в течение такого зке интервала времени отдыхать… Как правило, через час зрение переутомляется и результаты становятся ошибочными или недостоверными. Крайне нежелательно заниматься счетом сцинцилляций больше часа подряд, и предпочтительно делать это лишь несколько раз в неделю.
При благоприятных обстоятельствах такие эксперименты оказываются довольно надежными и тогда, когда их проводят изо дня в день. Данные, которые получал мой ассистент м-р В. Кэй, и те, что получал я сам, всегда находились в отличном согласии при самых различных условиях.
Вот и все великие дела. От 15 отсчетов в минуту до 40 отсчетов в минуту… Не больше сорока - иначе начнутся ошибки… Изо дня в день… При самых различных условиях… И уже не сослаться ни на нервы, ни на очки, ибо «для этих экспериментов надобны два работника».
И как десять лет назад:
- Дэдди, а что вы там все время считаете с Биллом Кэем?
- Светлячков, Эйлин, все тех же светлячков!
- А зачем?
Впрочем, Эйлин было уже семнадцать. И уже не так простодушно, как прежде, выражала она теперь свое наследственное, резерфордовское любопытство. Но и для него всеобще-всегдашнее «а зачем?» едва ли звучало теперь только наивно или только досаждающе. Мир за стенами лаборатории не давал забыть о себе.
Война продолжалась. Четвертый год. И жизнь полна была неиссякающих страхов и несбывающихся надежд. И еще меньше, чем когда бы то ни было прежде, мог выручить человечество какой-нибудь милосердный румфордов суп. Но еще в миллион раз меньше нужна была людям, более смертным, чем когда-либо, праздная трансмутация какого-то там азота.
Быть может, всего нужнее было то, что происходило тогда в России? Как раз в те месяцы и дни! Народная революция…
Выход из войны… Мир без аннексий и контрибуций… Обещанье свободы, равенства и братства… Фанатическая вера в возможность справедливого общества… Вступление в экспериментальную эру истории… Может, это-то и было нужнее всего?
Так хотелось бы знать, в какой мере действительно склонялся к подобному образу мыслей великий новозеландский плебей и потомок шотландских простолюдинов. Всегда чуждавшийся политики, религии и философии, он вовсе не был безучастен к ходу современной истории. «Мы живем в интересные времена!» - написал он когда-то Мэри и мог бы повторять это постоянно. Шумные, хотя и ни к чему не обязывающие споры о политической злобе дня были обычны на лабораторных чаепитиях под его председательством. Обо всем он умел мыслить непредубежденно. В этом была его сила. Но мемуаристы не отметили его явных политических симпатий или партийных пристрастий. По-видимому, у него не бывало ни того, ни другого. Единственное, чего он требовал - молча и вслух - от любых политиков, это разумности намерений и обдуманности действий. В разумность и обдуманность автоматически включались справедливость и человечность.
Его кембриджский ученик Маркус Олифант рассказывал, что иногда Резерфорда обвиняли в коммунизме, иногда - в консерватизме. Но и то и другое делалось без сколько-нибудь серьезных оснований. По мнению Олифанта, вернее всего было бы отнести сэра Эрнста к разряду либералов.
Ни письмами, ни публичными речами Резерфорда нельзя надежно удостоверить и характер его отношения к революционным событиям в России. Нечего процитировать. Однако есть устное свидетельство Петра Леонидовича Капицы: он полагает, что Резерфорд с самого начала отнесся к русской революции с интересом глубоким и сочувственным. Хотя они познакомились позже, в начале 20-х годов, это свидетельство можно принять за показание очевидца. И не стоит возражать, что в данном случае Капица - свидетель необъективный. Это тот случай, когда необъективность только усиливает достоверность свидетельства. Явившийся в Англию из молодой революционной России, Капица навсегда уязвленно запомнил бы любое проявление резерфордовской неприязни или академического равнодушия к своей стране.
И еще один довод Капицы. Пожалуй, самый неотразимый, потому что он - в образе Резерфорда:
Да ведь, кроме всего прочего, он очень любил, когда затевалось что-то новое. В любых масштабах. Исторический эксперимент был ему так же интересен и по душе, как эксперимент физический.
Отчего же, однако, автору жизнеописания нечего процитировать? Не оттого ли, что даже в тех чрезвычайных исторических обстоятельствах Резерфорд все-таки продолжал оставаться самим собой? Другими словами, не оттого ли, что даже сильнейшие из его социальных переживаний всегда оказывались не более чем гуманными треволнениями нормально-честного человека и, даже когда речь заходила об «историческом эксперименте», не могли сравниться по глубине с его радостями-горестями исследователя природы?
Словом, ничто за стенами его лаборатории и ничто за пределами его науки, как и раньше, не умело надолго обретать власть над ним. Ненадолго - умело, а надолго - нет.
23
Исследовательские радости-горести приходили-уходили, не справляясь со сводками исторической погоды.Она была резко переменчивой в том году - 1918-м. То кружили голову надежды на скорый мир, то угнетал душу призрак бессрочности войны. Все зависело для него, англичанина, от событий на западном фронте - во Франции. Немцы то прорывали фронт и грозили Парижу (как в марте и июле), то откатывались назад и мечтали о передышке (как в апреле и августе). Но никто по обе стороны фронта не знал, что это были последние конвульсии войны. Верховное командование союзников рассчитывало на победу только в следующем году.
И даже в конце октября, когда исполнилась годовщина выхода из войны России, когда уже прекратили военные действия Турция и Болгария, когда уже рухнула под ударами революции империя Габсбургов, когда между германским канцлером Максом Баденским и американским президентом Вудро Вильсоном шел уже тайный обмен телеграммами об условиях перемирия, - даже в те финальные дни война продолжала с прежней бесцеремонностью расточать время и сосредоточенность людей, чьи усилия надобны были не ей, не войне, а миру и будущему.
Она продолжала перемалывать самую крупную соль земли.
И профессору Резерфорду она напомнила в те финальные дни, что никто не освобождал его от обязанностей эксперта и офицера связи Ви-Ай-Ар. В конце октября, под занавес, назначен был в Париже военно-технический конгресс стран Антанты все по той ше субмаринной проблеме.
Меньше всего на свете ему хотелось тогда отправляться в Париж. Вдвойне досадно было прерывать работу, когда возникла иллюзия, что удастся строго количественно определить природу длиннопробежных частиц, рождавшихся в азоте.
Он пытался использовать для этого магнитное поле. Предварительные опыты с водородом обнадежили. Да и с воздухом - тоже. Можно было наглядно убедиться, что число сцинцилляций сокращалось, когда бронзовую камеру помещали меж полюсов сильного магнита: поле заметно отклоняло иные из длиннопробежных частиц, и они не попадали на экран. Эффект сокращения доходил до 30 процентов. Однако эти количественные наблюдения были пока еще так зыбки, что больше походили на впечатления, чем на измерения. Слишком мала была статистика сцинцилляций.
Его-то самого даже эта малая статистика только лишний раз укрепила в убеждении, что атомы азота расщепляются и к экрану летят их легкие осколки: либо Н-частицы, либо неизвестные Х-атомы с массой 2. Но истинно-доказательной силы у тех опытов с магнитным полем все же не было. Они не выдерживали его собственной критики. Конечно, он надеялся: выдержат! Принципиальных трудностей тут не виделось, одни технические. Нужно было время. Нужен был труд.
А его опять отрывали…
Военные боты шли через Ла-Манш с такими предосторожностями, точно совершали рискованнейшую операцию. Все надели спасательные пояса. По сторонам виден был конвой эсминцев. Над головами плыл воздушный эскорт - дирижабли.
И Резерфорд невольно отвлекся от мыслей о событиях в бронзовой камере. Он с удивлением думал о том, как властно тренирует человеческое сознание жизнь.
Он вспоминал свои вынужденные морские вояжи в начале войны. Он плыл тогда не на военных судах, а на беззащитных пароходах, и не через узенький канал, а через просторы трех океанов, и не один, а с женой и дочерью, и не полтора часа, а в общей сложности месяца полтора. И не было ни конвоя, ни эскорта, ни спасательных поясов. Но и особого страха не было. А теперь был всеобщий страх. Привычный и неустранимый. И даже рейс через пролив уже не мыслился без пробковых гусениц на груди. Он думал об унижающей - обесчеловечивающей - силе страха. Надо как-то поубавить этой беды на земле!..
А Париж обрадовал его. Он сразу перестал жалеть, что поехал. У французов было отличное настроение. «Все действительно выглядит так, как если бы война приблизилась к своему концу», - написал он матери в Нью-Плимут. На площади Согласия толпы парижан теснились у свалки трофейного оружия, и он постоял в их гуще. Но в голову почему-то лезли совсем неуместные мысли о «старой гильотине, которая когда-то поработала здесь». Рассказывая обо всем этом матери, он добавил: «Мы живем в очень волнующие времена…» И предрек: мир наступит к рождеству. Письмо было датировано 3 ноября - до рождества оставалось недель семь. Однако когда в истории назревают кризисы, даже самые беспечные из оптимистов перестают поспевать за нею. Сэр Эрнст ошибся в семь раз: ровно через неделю - 11 ноября 1918 года - в Компьенском лесу под Парижем неандертальцы заключили, наконец, перемирие.
Известие об этом, тотчас распространившееся по земному шару, застало Резерфорда уже в Манчестере, вновь погруженного в работу после возвращения из Франции. И конечно, он снова был выбит из рабочей колеи. Но уж на этот раз почти недельное безделье, круглосуточная взбудораженность и неумолчное праздноговоренье были его последней и желаннейшей жертвой войне.
В конце той первой недели мира он однажды окинул мгновенным взглядом несчастные годы, разом отошедшие в прошлое: так что же - удалось войне оставить Физику в дураках или нет?
Вообще-то говоря, разумеется, удалось, как удавалось ей все разрушительное. Он просмотрел публикации манчестерцев и подсчитал: за четыре предвоенных года - 1910 - 1913-й - его мальчики напечатали около 200 работ, а за военное четырехлетие - 1915 -1918-й - около 40. Да и почти все эти сорок работ затеяны были раньше и только завершались по инерции в эти годы. А иные просто задержались в свое время публикацией. И его личная статистика оказалась столь же безотрадной: 30 и 6. Да и те ли шесть, о каких ему мечталось!
И все-таки…
И все-таки ему хотелось защитить перед самим собой даже эти бесплодные по видимости годы: трижды дороги деревца, выращенные там, где не растет живое. А одному из них предстояло вымахать в могучее древо. Беспримерно могучее. Только что в Париже он так говорил своим друзьям о возможном расщеплении атома:
Если оно окажется правдой, то важность этого в конечном счете далеко превзойдет значение всех последствий войны.
Но как раз о выращивании этого многообещающего деревца он пока ни строчки не опубликовал. Еще нечего было публиковать. Следовало работать и работать. Год назад написал он Бору - «потребуется уйма труда». И, в сущности, мало что изменилось за год: уйма труда требовалась и сейчас.
В те дни наткнулся он на новую неожиданность: нередко сцинцилляции появлялись парами - дублями. Они выглядели одновременными. И наводили на мысль, что иные из ядер при столкновении с альфа-частицей разрушаются на две части - равные или почти равные: парные сцинцилляции были одинаковой яркости. Они возникали и в опытах с водородом, а не только с азотом. Так уж не разрушались ли надвое водородные ядра? Или, быть может, разламывались пополам сами альфа-частицы?
Он решительно не знал, что думать: новое ли явление открылось ему или новую помеху подстроили условия эксперимента? «…Это был, очевидно, вопрос великой важности», - написал он позднее. Надо было работать.
Он знал: когда размышления кончаются присказкой «нужно работать», все идет правильно. С одним не желал он теперь мириться: с безлюдьем в лаборатории. Этот застоявшийся духовный вакуум показался ему в те первые дни мира совсем уж непереносимым. Но что он мог предпринять? Надо было терпеливо ждать возвращения уцелевших. В его власти было лишь напомнить им письмами о Манчестере, о себе, о своей вере в них.
И в первое же мирное воскресенье - 17 ноября - он отправил первое такое письмо. Нетрудно догадаться, кому оно было адресовано:
Дорогой Бор! …Я хочу, чтобы вы были здесь и мы обсудили бы некоторые мои данные по столкновению ядер. Мне думается, я получил кое-какие поразительные результаты, но это будет тяжким и долгим делом - раздобыться надежными доказательствами моих выводов.
Слово «надежными» он подчеркнул (чего обычно в письмах не делал). Он выдал всю глубину своих чаяний.
И тут же, точно прося снисхождения за малость содеянного в годы войны, впервые в жизни - без шуточек и притворства - сослался, как на нечто само собой разумеющееся, на свою наступающую старость: «трудное это занятие для старых глаз - подсчитывать слабые сцинцилляции…»
Бор сумел приехать лишь через восемь месяцев - в июле 1919 года, когда Резерфорд уже прощался с Манчестером. Но ответное письмо из Копенгагена пришло тотчас - взволнованное, многоречивое. Однако на этот раз сэр Эрнст только порадовался словоохотливости датчанина - в ней выразились вся живая впечатлительность и вся искренняя отзывчивость «хрупкого мальчика». И вся его духовная непорочность.
Копенгаген, 24 ноября 1918 …Мне не нужно говорить вам, как часто в эти дни мы переносились мысленно к нашим друзьям в Англии…
Здесь все уверены, что больше никогда не будет в Европе войны таких масштабов; все народы столь многое извлекли из этого ужасающего урока… Все свободомыслящие люди в мире, кажется, должны были понять гнилость принципов, на которых строилась до сих пор международная политика… Наше время определенно может рассматриваться как начало новой эры в истории.
Как страстно желал бы я быть сейчас в Англии, чтобы иметь возможность потолковать с вами обо всем на свете. Я помню, как если бы это было вчера, все те случаи, когда я сиживал в вашем кабинете и вы развивали передо мной ваши взгляды на различные фазы взлетов и падений, сквозь которые шла война, и как своей непоколебимой верой в ее счастливый конец вы всегда умели утешить меня, как бы ни падал я духом по временам… Очень скоро я напишу и расскажу вам о своей работе. Я чувствую, какое счастье вы должны испытывать оттого, что сможете теперь снова безотлучно трудиться в лаборатории, как в былые дни… У меня отняло больше времени, чем я ожидал, завершение второй части моей работы… Теперь через несколько дней она будет готова для печати, но я боюсь, что, к вашему неудовольствию, она стала слишком длинной (в два раза длиннее, чем часть I); единственное мое оправданье, что я действительно старался многое в нее вложить… …Я горю желанием услышать побольше о том, как продвигаются вперед важные исследования, о которых вы рассказали мне.
«Старые глаза» продолжали подсчитывать слабые сцинцилляции.
Важные исследования продвигались вперед.
Но какое странное это было продвижение! Всего более походило оно на вращение белки в колесе. За все четверть века научных исканий Резерфорда - за два года Крайстчерча, за три года Кембриджа, за девять лет Монреаля и, наконец, за одиннадцать с лишним лет Манчестера - не попадал он еще ни разу в такую безысходно-рабскую зависимость от уровня техники лабораторного экспериментирования.
Задача слишком обогнала время, чтобы можно было с такой же убедительностью решать ее количественно, как и качественно. (Оттого-то и стала она в конце концов торжеством его чистой интуиции.) Не давалось в руки определение заряда и массы предполагаемых осколков азотных ядер. Никак не давалось. Ни по отклонению частиц в магнитном поле, вкупе с длиной их пробега, ни иным каким-нибудь способом определить эти величины не удавалось. Ничтожно мал был поток длиннопробежных осколков.
А мал он был из неэффективности альфа-бомбардировки газов.
А неэффективной она была из-за слабости естественных источников радиации.
А иных источников не было, так как физики еще не научились искусственно ускорять атомные частицы, превращая их в микроснаряды нужной энергии.
А физики этому еще не научились, ибо…
Надо ли дальше вязать этот А-чулок? Может быть, стоит лишь напомнить, что физики тогда вообще не знали еще никаких элементарных атомных частиц, кроме электрона. Они вовсе еще не уверились, что Н-частица - водородное ядро - служит обязательной деталькой в устройстве каждого атома.
И Резерфорд еще не придумал для этой детальки знаменитейшее слово «протон». Пожалуй, одного этого довольно, чтобы сам собой обрисовался уровень тогдашних возможностей в атомных лабораториях.
Из-за малости этих возможностей много недель и еще больше нервов отняла у Резерфорда история со сдвоенными сцин- цилляциями. Она его помучила на финише исследования так же, как на старте - история с опровержением Н-радиоактивности.
Одновременные вспышки появлялись упрямо - с досадной навязчивостью. Так это выглядело. Вернее, стало выглядеть с той минуты, как Резерфорд обратил на них встревоженное внимание и недоверчиво подумал, уж не разламываются ли пополам альфа-частицы или водородные ядра. Наверняка он спрашивал Вильяма Кэя, а не приходилось ли ему и Марсдену наблюдать двойные сцинцилляции в давних, предвоенных опытах с альфа-рассеянием на водороде. И конечно, Кэй отвечал утвердительно, добавляя нечто в том смысле, что мало ли какие бывали совпадения.
Разумеется, спокойная мысль о случайных совпадениях совершенно независимых вспышек была первым объяснением дублей, какое пришло в голову и Резерфорду. Но он сделал маленький расчет и увидел, что по теории вероятностей можно было ожидать появления примерно трех дублей на 60 сцинцилляции, а наблюдалось их много больше - иногда до десяти. Однако, что 60 отсчетов, или 120, или 240 в такого рода опытах1 Нужна была громадная статистика, чтобы обоснованно подтвердить и отбросить мысль о случайных совпадениях. Он помнил, как Гейгер и Марсден статистически обосновали его ядерно-планетарную модель: они зарегистрировали миллион сцинцилляции… Но подсчитывать совпадающие вспышки было еще несравненно труднее, чем одиночные. По крайней мере - «для старых глаз».
Да и что означала одновременность вспышек в этих проклятых дублях? Все делалось визуально. А предел временной чувствительности нормального глаза не превышает 0,1 секунды. Когда интервал между двумя сцинцилляциями бывал меньше, они и казались одновременными. Это соображение входило в вероятностные расчеты Резерфорда, но экспериментально уменьшить столь грубую неточность в самом определении дублей он не мог. А по атомным масштабам эта неточность была размером с вечность. …Можно по сходству назвать «атомным годом» время полного оборота электрона вокруг ядра. Тогда для водородного атома с диаметром порядка 10~8 сантиметра и при скорости электрона, близкой к скорости света - 300 сантиметров в секунду, длительность атомного го-да будет иметь порядок 10~18 секунды. За одну десятую секунды проходит 1017 атомных лет. А вся геологическая история нашей планеты - меньше 1010 земных годов.
Стало быть, одна десятая секунды - промежуток, равный по атомным масштабам 10 миллионам геологических историй Земли. Это ли не модель вечности! Иначе говоря, между двумя сцинцилляциями в дубле могло быть в миллиарды раз меньше общего - меньше одновременности и какой бы то ни было взаимной связи, - чем между простудой Адама и насморком у любого из пап римских… (Простор для суесловия тут необозримый.) Но ведь одновременность могла оказаться и реальной! Он сам накликал это подозрение. И умозрительно отвергнуть его без экспериментальной разведки он уже не мог, как не мог годом раньше просто так отшвырнуть проблему Н-радиоактивности. Утешало одно утешение, старое, как сама наука: отрицательный результат в познании тоже результат, и крайне важный.