Новый золотой листок, тонкий, вибрирующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 54

365

Тот факт, что мне не представилось возможности упомянуть о нем в моих трудах, объясняется тем, что я сосредоточил свои усилия на отвлеченной теории, в то время как Резерфорд сумел достичь глубоких познаний путем довольно простых размышлений и использования сравнительно несложных экспериментальных средств.

А все, что он сказал о знакомстве с Резерфордом, сводилось к одной фразе: «Личная встреча была мимолетной...» Но единственное число в этой фразе было ошибкой памяти:

они встречались по меньшей мере дважды.

Вторая, более поздняя встреча, в гитлеровские времена, — в лондонском Альберт-холле на антифашистском митинге, когда Резерфорд представлял его десятитысячной аудитории, как своего доброго друга, — должна была особенно запомниться Эйнштейну. Она была овеяна трагизмом истории — не физики, а человечества. Вероятно, именно эта мимолетная встреча и вспомнилась Эйнштейну в разговоре с Зелигом. А об осеннем Брюсселе 1911 года он в ту минуту забыл. Просто забыл. Так бывает со стариками.

Конечно, это кажется малоправдоподобным. Ведь Сольвеев-ский конгресс длился четыре дня, и четыре дня не прекращались споры. И все сидели за одним большим столом. И слово «атом» мелькало в речах немногим реже, чем слово «квант». И когда фотограф делал групповой снимок участников конгресса, они — Эйнштейн и Резерфорд — стояли совсем рядом, разделенные только тучной фигурой голландца Камерлинг-Оннеса. В общем у обоих было достаточно оснований — больших и пустячных — ту первую встречу не забывать. Зелигу стоило лишь обмолвиться словом, и Эйнштейн вспомнил бы о ней. Но так как этого не случилось, становится содержательным вопрос: почему он о ней забыл?

Все дело в том, что Резерфорд тогда молчал.

Его словно не было на конгрессе. Шла дискуссия, а он молчал. И молчали о нем. Во всяком случае, во время обсуждения принципиального доклада Планка никто не произнес его имени и никто не услышал его голоса. Зато часто звучало имя Томсона, хотя самого Дж. Дж. не было на конгрессе. И еще чаще раздавались ссылки на томсоновскую атомную модель.

Ссылаться на какую-нибудь атомную модель приходилось волей-неволей. Рассуждая о возможном механизме излучения и поглощения квантов энергии, нельзя же было не думать об устройстве самих излучающих и поглощающих микросистем. Председательствовавший Лоренц говорил: «...Модель атома, предложенная сэром Дж. Дж. Томсоном, ...имеет преимуще-

366

ства, которых нельзя не признать». Но он не сравнивал эту модель с резерфордовской. Он даже не упоминал об атомном ядре. И никто не упоминал — ни Мария Кюри, ни Бриллюэн, ни Вин, ни Пуанкаре, ни Планк, ни Эйнштейн, спорившие с Лоренцом и друг с другом. А маленький Арнольд Зоммер-фельд — блестящий теоретик из Мюнхена, впоследствии так много сделавший для квантового понимания атома Резерфор-да, — сказал тогда в Брюсселе, что вообще предпочитает не иметь дела ни с какими «частными моделями атомов».

Словом, вся дискуссия шла так, точно полгода назад в майском номере «Philosophical magazine» не появлялось никакой статьи о принципиально новых чертах в атомной структуре. И хотя все полны были почтения к ее автору и сам автор громоздко восседал за столом конгресса, кажется, никто из выступавших не сделал уступки даже простой вежливости и не обронил ни слова о том, «как выглядит атом» по Резерфорду.

А он сидел, слушал и — отмалчивался.

Ему нечего было сказать — нечем было помочь преодолению противоречия, над которым бились его высокие коллеги.

С точки зрения классики планетарный атом был, как выразился полувеком позже Л. Ландау, не меньшей катастрофой, чем планковский квант действия. Резерфорд сознавал это. Совершив прыжок, запрещенный Максвеллом, он моста через пропасть не навел. И сам предупредил об этом коллег. Он только обещал, что в будущем мост появится. В начале его статьи были строки:

Вопрос об устойчивости предлагаемого атома на этой стадии не следует подвергать рассмотрению, ибо устойчивость окажется, очевидно, зависящей от тонких деталей структуры атома и движения составляющих его заряженных частей.

Пока об этих спасительных тонкостях он не имел решительно никакого представления. Его атом оставался обреченным. И ему не нужно было спрашивать у высоких коллег, отчего они игнорируют его модель. Конгресс напоминал консилиум у постели тяжко пострадавшего пациента. Пациентом была классическая физика. Заговорить в ту минуту о планетарном атоме значило не помочь больному, а нанести ему в присутствии замученных профессоров еще одно увечье!

Так или иначе, на дискуссии по докладу Планка он сам о ядерной модели атома ничего не сказал. А ход дискуссии удовлетворения ему не доставил. Его извечная жажда ясности не утолялась тем, что он слышал. Почти все пытались хитроумно примирить скачкообразные квантовые процессы с класси-

** •

367

ческой непрерывностью, то есть пытались спасти пациента насильственными средствами. А Резерфорд чувствовал — и тому есть убедительное доказательство в его переписке, — что надо оставить классическую физику в покое. Ее не надо спасать — в своей сфере она вне опасности. Просто микромир не ее сфера. И потому она не может объяснить квантов. И устойчивости его атома — тоже. Он уже наверняка чувствовал, что представления о квантах и его незаконнорожденная атомная модель должны будут прийти на выручку друг другу. Однако, как это произойдет, не знал и не предвидел.

И хотя он понимал, отчего молчание окружало его планетарный атом, это не утешало. Понимать и прощать — все-таки не одно и то же. Втайне он был уязвлен. С шумным непризнанием ему уже приходилось сталкиваться. Но с молчаливым игнорированием — нет. Он вернулся с Сольвеевского конгресса в сложном умонастроении. И оно развеялось не сразу. Скрытая досада и подавленное раздражение еще дают себя знать в письме, которое написал он Вильяму Брэггу в Лиддс спустя полтора месяца — 20 декабря 1911 года. В нескольких строках, замечательно проникновенных и в то же время мстительно несправедливых, он «свел счеты» с консилиумом европейских знаменитостей:

Я~был' весьма поражен в Брюсселе тем фактом, что континентальные физики, кажется, ни в малейшей степени не заинтересованы в том, чтобы формировать физические представления на базе теории Планка. Они вполне довольствуются объяснением всего на основе неких частных предположений и не утруждают свои головы размышлениями о реальных причинах вещей. Мне думается, я могу сказать, что английская точка зрения более физична и более предпочтительна.

Чудовищно невежливый выпад, если вспомнить, что среди «континентальных физиков» были и Эйнштейн, и Планк, и Лоренц! А кто был выразителем «английской точки зрения»? Ньютон, Фарадей, Максвелл? Но едва ли он оглядывался в прошлое. Тогда он сказал бы себе отрезвляюще, что и континентальная Европа иногда знавала физиков, утруждавших свои головы размышлениями о реальных причинах вещей. И он не рискнул бы объявить это привилегией британцев. «Английская точка зрения» означала просто «резерфордовская». Он противопоставлял себя остальным сольвеевцам. В глубине души он не мог простить им заговор молчания вокруг атомного ядра и планетарного атома. (Хотя вслух и не признался бы в этом.)

Однако же как проницателен он был, когда потребовал уже

368

тогда формировать новые представления на базе теории квантов!

К картине тогдашнего всеобщего непонимания того, что случилось в физике весной 1911 года, нужно добавить один штрих. Маленький и, пожалуй, самый неожиданный, он сразу делает эту картину завершенной.

Той весной в Копенгагене защитил диссертацию по теории движения электронов в металле двадцатипятилетний Нильс Генрик Давид Бор. Не могло быть ничего естественней его желания поработать в Кавендишевекой лаборатории под руководством самого первооткрывателя электрона — Дж. Дж. Том-сона. И летом молодой датчанин отправился в Кембридж. Там он и трудился, когда в Брюсселе заседал 1-й конгресс Сольвея. В октябре ему исполнялось двадцать шесть. Конечно, молодость плюс безвестность лишили его права участвовать в консилиуме знаменитостей. И ко благу! Иначе в недалеком будущем Резерфорд, вероятно, вовсе не захотел бы видеть его среди своих манчестерских мальчиков: он неминуемо попал бы в разряд «континентальных физиков, не утруждающих свои головы»... Неминуемо. Ибо он тоже разговаривал бы только о томсоновской модели. Это засвидетельствовал сам Бор.

Именно тогда — вскоре после возвращения Резерфорда'из Брюсселя — Бор впервые увидел его на традиционном ежегодном обеде кавендишевцев. Резерфорд был многоречив, обед — многолюден. Бор — застенчив. Познакомиться им не удалось. Но главное произошло: «На меня произвели глубокое впечатление обаяние и сила его личности», — много лет спустя вспоминал Бор. А затем, уже в декабре 1911 года. семейные обстоятельства привели датчанина в Манчестер — там жил коллега его недавно умершего отца, профессора физиологии. И тот манчестерский физиолог оказался другом Резерфорда. Очевидно, в его доме и состоялось историческое знакомство сорокалетнего Резерфорда и двадцатишестилетнего Бора.

В беседе, во время которой Резерфорд с характерным своим энтузиазмом говорил о новых перспективах,, открывшихся перед физикой, он доброжелательно согласился принять меня в группу сотрудников своей лаборатории, когда ранней весной 1912 года я закончу мои занятия в Кембридже...

А что же мешало Бору перебраться в Манчестер раньше? Какими занятиями был он увлечен в Кембридже? «...Я был глубоко захвачен томсоновскими оригинальными мыслями об электронной структуре атомов».

Томсоновскими!

24 Д. Данин

369

Не правда ли, круг замкнулся... Даже будущий спаситель резерфордовского обреченного атома жил еще вчерашним днем и этого атома в 1911 году не заметил.

...Надо ли теперь объяснять, почему не пришли журналисты? Почему никто не догадался спросить: «А как вам удалось понять устройство атома?» И хотя, по мнению Чадвика, нуклеарная теория атомной структуры сразу же «была опубликована в удивительно законченной форме» и хотя она представляла собой «величайший из вкладов Резерфорда в физику», на этот раз он львом сезона не стал.

15

И все-таки можно не сомневаться, что три человека далеко за пределами Манчестера были всерьез захвачены происшедшим: Петр Николаевич Лебедев — в Москве, Жан Перрен — в Париже, Нагаока — в Токио.

За 24 года до Резерфорда Лебедев записал в своем дневнике:

22янв.1887г.

Каждый атом... представляет собой полную солнечную систему, то есть состоит из различных атомопланет, вращающихся с разными скоростями вокруг центральной планеты или каким-либо другим образом двигающихся характерно периодически. Периоды движения весьма кратковременны (по нашим понятиям)...

Эта запись оставалась неизвестной в течение семидесяти с лишним лет, пока не была опубликована В. Болховитиновым в первом томе альманаха «Пути в незнаемое» (Москва, 1960). Разумеется, юный Лебедев — ему было двадцать лет — мог доверить свое прозрение только личному дневнику: оно было слишком преждевременно, никак не мотивировано и с равным успехом могло оказаться чистейшей фантазией.

Впрочем, в словах «характерно периодически» можно увидеть тень невысказанной мотивировки. Русский юноша учился тогда в Страсбургском университете у известного Августа Кундта. Крайне невероятно, чтобы там обсуждались проблемы возможного строения атомов. Но там обсуждались проблемы оптики. И студент задумался над механизмом испускания электромагнитных волн. Он решил, что дело объясняется периодическими движениями составных частей атомов светя-•щихся тел.

А между тем само существование атомов еще представля-

370

лось проблематичным. Каждая наука проходит стадию некой религиозности, когда за недостаточной достоверностью знания ученые вынуждены заменять доказательства и опровержения верой или неверием. Эту стадию, затянувшуюся на две тысячи лет, еще переживала атомистика. Но даже верующие в атомы почитали их неделимыми. А неверующих могла только насмешить попытка понять устройство несуществующего. Тем необычайней была запись в лебедевском дневнике.

Она выглядит вдвойне необычайно оттого, что в ней была графически предугадана резерфордовская модель!

Весна 1911 года оказалась предпоследней в жизни Лебедева. Это была тяжелая весна для всей русской науки. Веселилась реакция. Талантливая профессура покидала Московский университет. Ушел и Лебедев. Жить ему оставалось меньше года. Но, словно на прощание, судьба послала ему минуты глубокого самоудовлетворения, когда он узнал о планетарном атоме Резерфорда. А он узнал о нем сразу. И его частная лаборатория, созданная на благотворительные средства в одном из арбатско-пречистенских переулков Москвы, стала весной 11-го года почти уникальным местом на земле: там заметили рождение атомного ядра! Там, в «подвале Лебедева», на физическом коллоквиуме шел — уже в середине мая 1911 года! — разговор о резерфордовской структуре атома.

В середине мая... Это устанавливается однозначно. Вот свидетельство одного из молодых университетских физиков того времени — ныне старого профессора Константина Павловича Яковлева:

Незадолго до моего отъезда из Москвы шел этот разговор. И помню, с каким великим удивлением говорилось о том, что атом Резерфорда представляет собой пустое пространство: диаметр всего атома — порядка 10—⁸ сантиметра, а размер центрального заряженного тела — порядка 10—¹² — 10—¹³, то есть в десятки тысяч раз меньше! Это поражало и казалось недоступным пониманию. Возможно, мы всего и не понимали. Но открытие атомного ядра было в Москве замечено, «очень замечено...

«Незадолго до моего отъезда...» — что это значит и почему важно? Двадцатишестилетний Яковлев был тогда ассистентом профессора А. П. Соколова, крайне удрученного университетскими бедами. После ухода Лебедева Соколов сказал: «Брошу все и хоть на время уеду за границу!» И Яковлеву посоветовал: «Уезжайте тоже!» Ассистент возразил, что у него нет на это денег. И тогда Соколов предложил:

Вот что, я устрою вам командировку от университета по всей форме — поезжайте к Резерфорду, в Ман-

24*

371

честер, изучите тамошний практикум по радиоактивности, а потом мы создадим похожий в Москве...

Во второй половине мая русский физик Константин Таков-лев (почему-то англичане так прочли его фамилию в предваряющем письме) уже появился в Манчестере. Поэтому его слова о памятном коллоквиуме — «незадолго до моего отъезда» — ясно показывают, когда состоялось первое знакомство московских физиков с планетарным атомом.

На первый взгляд кажется, что свидетельство К. П. Яковлева резко противоречит одному неопровержимому историческому факту: в последней коротенькой статье П. Н. Лебедева «Успехи физики в 1911 году» нет ни слова о планетарном атоме. Но суть в том, что эта статья, написанная для широкой публики и напечатанная в новогоднем номере «Русских ведомостей», была посвящена только бесспорным и понятным успехам 11-го года. Так, в ней не упоминалось открытие сверхпроводимости, хотя целый абзац был отдан работам криогенной лаборатории Каммерлинг-Оннеса. Планетарный атом к категории бесспорных и понятных истин никак не принадлежал.

А в это время в Париже и Токио... Впрочем, повременим минуту — у нас уже не будет повода возвращаться к воспоминаниям Константина Павловича Яковлева о манчестерской лаборатории (потому что он проработал там полгода и уехал в Москву в ноябре, когда Резерфорд вернулся с Сольвеев-ского конгресса). А в этих устных воспоминаниях есть выразительные черты. И жаль было бы не передать их хоть и не в стенографическом, но почти дословном пересказе:

— ...Тотчас выяснилось, что мой английский язык плох, и на первую встречу с Резерфордом меня сопровождал химик Комайко, работавший тогда в университете Виктории. Резерфорд был приветлив и доброжелателен. Его лицо привлекало открытостью и, как у многих англичан, какой-то негородской свежестью. Он был высок и чуть тучноват. Я попробовал заговорить по-немецки, но он тотчас прервал меня: «Онли инглиш, онли инглиш!» («Только по-английски!») Говорили, что он очень любил приезжавших из России, считая их превосходными и неутомимыми работниками. Так он относился к Антонову, который к тому времени уже уехал из Манчестера. Вся лаборатория работала непрерывно и напряженно, как сам Резерфорд. В Московском университете мы часто тратили время на долгие разговоры и споры. Там, в Манчестере, это было бы невозможно. Вы кончали одно дело и немедленно

372

должны были приниматься за следующее. С 9 утра до 5 вечера все трудились с полной нагрузкой. За весь летний семестр 11-го года я только один раз видел, как Резерфорд, придя в лабораторию, сразу же ушел. Он ушел, небрежно сунув под мышку красную мантию доктора. Ганс Гейгер объяснил мне: «Проф отправился оппонировать на защите диссертации».

...Меня поразили внешняя простота и непритязательность резерфордовской лаборатории. Начиная с самого здания — двухэтажного, кирпичного, вытянутого в длину. Стены- его были не оштукатурены. Изнутри их выложили чуть поблескивающим отделочным кирпичом. Удивили асфальтовые полы. И это после новизны и комфортабельности недавно воздвигнутого физического корпуса в Москве, на Моховой, открытого, если не ошибаюсь, в 903-м году. И лабораторное оборудование у нас в Москве сияло и блестело — приборы, выписанные из Германии, все еще выглядели как с иголочки. А в Манчестере я увидел экспериментальные установки, в которых ионизационными камерами часто служили консервные банки с фирменными надписями отнюдь не физического содержания. Скоро я понял, отчего это так. Если Резерфорд хотел провести какой-нибудь опыт и получить нужные результаты, он требовал, чтобы дело было сделано сегодня же. Или в худшем случае — завтра. Из чего и как будет собрана необходимая установка, его не интересовало. А уж внешний ее вид был ему и вовсе безразличен.

...У него была отдельная большая комната — кабинет-лаборатория, где обычно, кроме него самого,. работал кто-нибудь из сотрудников, ему помогавший. В эту комнату входили не без трепета. — по пустякам не совались. Хотя он был со всеми удивительно прост и держался безо всякого важничанья и генеральства, все знали, что он не выносил праздности. Знали, что и по другим поводам он бывал резок и очень строг. Рассказывали, как один молодой исследователь, сделав первую работу, пришел поблагодарить его за помощь. А потом спросил, чем бы ему заняться теперь, ибо собственных планов у него Не было. Резерфорд вспылил: «Займитесь, пожалуй, коммерческой деятельностью, а здесь вам делать нечего!»

...Когда в студенческом практикуме я осваивался под руководством Гейгера и Марсдена с визуальным счетом альфа-частиц, там любили спрашивать: «Ну, сколько вы частиц проморгали?» И это не было остротой. В ожидании очередной частицы следовало удерживаться от моргания. А когда она появлялась, глаз смаргивал сам. Считали, давая передышку

а

373

то левому, то правому глазу. Утомительнейшая работа. Но все сознавали ее важность. Я помнил, как Петр Николаевич Лебедев однажды сказал по поводу идеи бомбардировать атом альфа-частицами: «Резерфорд — это человек, который без колебаний берет быка за рога!» В том разговоре, кроме меня, участвовали Лазарев, Кравеп, Эйсмарх.

— Никого уже нет в живых... — добавил Яковлев, рассказывая обо всем этом в декабре 1964 года. — Я один остался. Но ничего, можете процитировать лебедевскую фразу без опаски. Мне она помнится совершенно точно. И она совершенно точно выражала тогдашнее всеобщее восхищение силой Ре-зерфорда...

А что было в Париже и Токио?

В Париже испытывал сложные чувства Жан Перрен.

За десять лет до Реэерфорда, в 1901 году, он тоже пришел к мысли, что атом выглядит, как солнечная микросистема. Время было уже иным, чем в студенческие годы Лебедева. Религиозная эра в истории атомистики подошла к концу. И появился электрон, как несомненно существующая деталька любого атома. Электроны занимали воображение Жана Пер-рена — он работал в молодости с катодными лучами. Прозрачно-ясной представилась ему атомная модель: отрицательно заряженные электроны вращаются по эллиптическим орбитам вокруг положительного ядра, как планеты вокруг Солнца. Их движением управляет закон Кулона — близнец закона Ньютона. И статью свою с изложением этой гипотезы Перрен назвал пророчески: «Нуклеарно-планетарная структура атома».

Они были погодками, Перрен и Резерфорд. Младший работал в Монреале над проблемой радиоактивного распада, когда старший опубликовал в Париже свою гадательную статью. Ее напечатало «Научное обозрение» — журнал, за которым вовсе не следили ученые вне Франции. Возможно, в Мак-Гил-ле его даже не выписывали. Короче — Резерфорд а модели Жана Перрена ничего не знал. Предметом научных дискуссий она не стала по той же причине, по какой через десять лет встречена была молчанием модель Резерфорда: электродинамика Максвелла — Лоренца не могла объяснить устойчивость такого атома. И Перрен не защищал свою догадку. Экспериментальной основы у нее не было. И рождение ее не стоило ему ни малейших мук. С очевидной ее несостоятельностью он легко примирился. И даже во время его встречи с Резерфордом летом 1903 года в парижском доме Ланжевена разговоров о планетарном атоме не было. Позднее — тоже...

374

И вдруг — «Philosophical magazine», и там планетарный атом, рожденный не игрой ума, а необходимостью! Легко вообразить взволнованность Перрена. Смешались воедино чувство глубокого удовлетворения, устоявшийся скептицизм и минутная ревность. Трезвый научный скептицизм взял верх над всем прочим: осенью на 1-м конгрессе Сольвея Жан Перрен, судя по всему, ничего не сказал ни о своем, ни о резерфордовском варианте планетарного атома! Промолчал, как весь консилиум.

А в Токио совсем особое чувство испытал доктор Нагао-ка — виднейший японский физик того времени.

За восемь лет до Резерфорда и он придумал ядерную модель. Но ему привиделся атом, подобный не солнечной системе, а Сатурну с его кольцами. Он писал, что атом, «очевидно, можно представить себе приближенно, если заменить эти кольца отрицательными электронами, а притягивающий центр — положительно заряженной частицей».

Его работа была впервые опубликована в 1903 году — в «Трудах Токийского физико-математического общества». Когда бы на этом дело и кончилось, стало бы само собой понятно, почему до начала 1911 года Резерфорд ничего не слышал о «сатурнианском атоме». Однако в 1904 году статью Нагаока напечатал все тот же «Philosophical magazine». А уж за этим-то изданием бдительно следили в Канаде. Вероятней всего, Резерфорд, не большой любитель бесцельного научного чтения, просто решил не тратить времени на ознакомленье с работой, заведомо лишенной экспериментальной основы и опытных подтверждений. Пролистал статью и забыл о ней. Да и никто не пленился микро-Сатурном: у гипотезы Нагаока была та же судьба, что у модели Перрена.

Но 11 марта 1911 года, в ответ на сомнения Резерфорда по поводу знака заряда атомной сердцевины, Вильям Брэгг послал ему из Лиддса почтовую открытку с короткой информацией: «Кэмпбелл рассказал мне, что Нагаока однажды пытался ввести большой положительный центр в свой атом, чтобы'объяснить оптические эффекты». Марсден полагает, что

Blog

Новый золотой листок, тонкий, вибри­рующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа

Содержание

Новый золотой листок, тонкий, вибрирующий, не хотел прилаживаться к стерженьку старого элек-|| троскопа