Даниил Данин - Резерфорд

• Название: Резерфорд
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1966

Книга Д.Данина посвящена величайшему физику-экспериментатору двадцатого столетия Эрнесту Резерфорду (1871–1937).

---

И все-таки эти отвлекающие посещения Биккертона тоже бывали хороши! Отрадны: в них сквозила вера профессора в его успехи, они противостояли заведенному ритму лабораторных хлопот. Они подстегивали воображение. В одну из таких минут пришло ему в голову счастливое решение маленькой экспериментальной трудности.

Измеряя магнетизацию игл и спиц при высокочастотном разряде, он вскоре заметил: она пропорциональна не величине объема, а только величине поверхности этих кусочков железа. Стало быть, намагничивался лишь внешний их слой? Надо было это воочию доказать. На столе появилась спиртовка. Над спиртовкой — штатив. На штативе — водяная ванночка. В ванночке — сосуд с азотной кислотой. В сосуде — подвеска с прошедшей намагничивание иглой. А перед всем этим сооружением — зеркальный магнетометр.

Азотная кислота растворяла железо. Равномерно таял намагниченный слой. И зайчик магнетометра, вначале отклонившийся по шкале далеко вправо, медленно отползал обратно, к нулю. Он доползал до нуля, когда диаметр растворяющейся иглы успевал уменьшиться всего на тысячные доли дюйма. Это и была глубина намагничивания…

Этот остроумный способ изучения скин-эффектов (от английского skin — кожа) стал со временем очень распространенным. Молодой Резерфорд додумался до него, по-видимому, без чужой подсказки.

…Можно было бы рассказать, как у ворот колледжа его порою ждала в назначенный час Мэри Ньютон! Они уславливались вместе идти домой. Но он только на минуту выбегал к ней — без плаща, вобрав голову в плечи под ударами зимнего ветра. Жаловался, что не успел окончить серии измерений с новым контуром. Обещал примчаться через час. Приплетался через три.

Но в конце концов и эти засиживания в лаборатории бывали на редкость хороши! Вечерами, в тишине и безлюдье, всего лучше работалось. Сердился мистер Пэйдж: это было нарушением порядка. Но он пренебрегал возражениями мистера Пэйджа. Ассистент профессора мог укорять его в самомнении, высокомерии, бесцеремонности. Ему это было неважно, лишь бы ключ от лаборатории находился в его руках.

…Можно было бы рассказать, как сделался он неисправным абонентом библиотеки Философского института и библиотеки колледжа: в ту зиму у него залежались сверх всякого допустимого срока «Абсолютные измерения» Грэя, «Современные взгляды на электричество» д-ра Лоджа и выпуски лондонского «Philosophical magazine» («Философского журнала») за 1891 год с работами Дж. Дж. Томсона и Дж. Троубриджа. Заокеанские и местные издания сначала пластались раскрытыми на стульях в его дэне. Потом он сложил их стопкой — они отслужили свое. Его неизменным собеседником остался Герц. Впрочем, не только Герц.

Однажды появилось на его столе третье издание исторического «Трактата» Максвелла. Оно вышло в Англии в 1893 году. Кавендишевский профессор Дж. Дж. Томсон снабдил максвелловский трактат объемистым добавлением: «Новые исследования по электричеству и магнетизму». Эрнст был едва ли не первым, кто прикоснулся к этому изданию в Новой Зеландии. По словам Нормана Фезера, оно произвело на молодого Резерфорда громадное впечатление. Может быть, тогда-то, переносясь мыслями в Англию, юноша из Пунгареху и начал впервые мечтать именно о Кавендишевской лаборатории. Может быть, тогда-то ему и захотелось стать учеником и сотрудником именно Дж. Дж., а не какой-нибудь другой британской знаменитости.

…Многое можно было бы рассказать. И стоило бы рассказать, когда бы та первая работа Эрнста Резерфорда явилась важным звеном в истории познания природы. Однако, как это ни огорчительно для автора жизнеописания, в ней не содержалось откровений. Она не возвещала миру о возникновении новых физических представлений. В ней была исследована всего лишь частная — и отнюдь не принципиальная — проблема из неисчерпаемой области электромагнитных явлений. Но разве тогда недостаточно было бы упомянуть о магистерской диссертации Резерфорда вообще лишь в двух строках?

Все дело в том, что одно неоценимое и бесспорно эпохальное открытие в той диссертации все-таки содержалось: в ней Эрнст Резерфорд открыл для физики самого себя!

13

Впоследствии, когда он стал уже всесветно знаменит, в среде европейских физиков возник шутливый проект: хорошо бы поселить их вдвоем, Эйнштейна и Резерфорда, на необитаемом острове; там, в уединении, избавленные от суеты и побочных обязанностей, они вдвоем сумеют быстро распутать или разрубить все гордиевы узлы современной теории и современного эксперимента. Оба они завораживали коллег-современников беспримерной плодотворностью своих усилий и обаянием стиля своего научного мышления.

«Уменье задавать Природе простые и незапутанные вопросы…»

«Способность идти к самому сердцу проблемы…»

Это было сказано о зрелом Резерфорде. В тех же выражениях современники говорили об Эйнштейне. Известный радиофизик Эдвард Эпплтон, которому принадлежат эти слова, уверяет, что никто не будет разочарован, если попытается и в самом раннем исследовании молодого новозеландца обнаружить те же черты.

И вправду: всего удивительней в первой работе Эрнста Резерфорда то, что она… первая! Такое начало и впрямь заставляет вспомнить великие реки, не знающие поры родникового детства: те, что проливаются из глубоких озер, как из переполненной чаши. Нил, Ангара, Св. Лаврентий… Избыточная пышность этого сравнения искупается его точностью.

А гарантия точности надежна: до 7 ноября 1894 года — в тот день он зачитал свою диссертацию на собрании членов Кентерберийского философского института — в его послужном списке физика-экспериментатора не значилось ничего. Ничего! Никаких «робких попыток», «первых шагов», «простительных ошибок», «неумелых опытов». Никаких родничков и ручейков. Сразу — река.

Не странно ли, что проблема магнетизации железа в быстропеременных полях не далась в руки никому из его предшественников? Ни Лоджу, ни Дж. Дж. Томсону, ни Генриху Герцу, не говоря уже об исследователях с менее громкими именами. Все они не пришли ни к каким определенным заключениям, Резерфорд, конечно, изучил их работы, обдумал их мнения. И вынужден был написать в своей диссертации: «Существовавшие экспериментальные данные казались туманными и противоречивыми».

Больше того — он должен был признаться: «Перед началом исследования у меня не было уверенности, становится ли железо магнитным в очень быстро колеблющихся полях или нет».

Может почудиться, что эта неуверенность была чисто психологической: авторитеты молчат, а он, юноша, должен произнести свое «да» или «нет». Однако не в молчании авторитетов было дело. Его смущало нечто неведомое в самом существе явлений. И потому он волновался. Засиживался в лаборатории. Без конца варьировал опыты.

В результате нескончаемых измерений с разными колебательными контурами он услышал, наконец, то, что чаял услышать: многократно подтвержденное «да»! Среди выводов его диссертации есть строки:

В этом исследовании, начавшемся с магнетизации железа при обычных разрядах Лейденской банки, было показано, что железо становится магнитным при частотах, доходящих до 500000 000 колебаний в секунду.

Сегодня мы сказали бы: «500 миллионов герц» или «500 мегагерц». Сегодня это обычное обозначение радиочастот на светящихся шкалах многоламповых приемников. Но в те времена единица частоты колебаний еще не была названа по имени молодого профессора Боннского университета. В те времена самого слова «радио» еще не было в обиходе человечества. И хотя Герц сразу стал популярен до чрезвычайности, мысль о трансляции и приеме электромагнитного излучения еще казалась еретической. Влекущей и еретической!

К таким рубежам науки, как на старт интернационального кросса, первой спешит молодежь. Эрнст Резерфорд еще на четвертом курсе вышел на этот рубеж. У его диссертации была своя маленькая история.

Секретарь студенческого Научного общества Кентерберийского колледжа, избравший равнодействующую между Биккертоном и Куком, сдержал обещание, которое дал в своей «тронной речи». Он прочитал в обществе доклад о работах господина Герца — об электрических волнах и колебаниях. И продемонстрировал неотразимо доказательные опыты господина Герца. И он так сжился с кругом идей немецкого физика, что на кафедре вдруг представился самому себе не студентом-докладчиком, а едва ли не провозвестником этих новых физических истин. Он даже потерял в тот день чувство юмора — в протокольном дневнике Научного общества появилась выведенная его рукой довольно самоуверенная фраза об экспериментах, «выполненных мистером Резерфордом при ассистентуре м-ра Пэйджа и м-ра Эрскина».

Для такого необычного самоощущения была у него, однако, немаловажная причина: томившее его желание как-то продолжить замечательные искания Герца было уже небеспредметным — в голове бродил конструктивный замысел.