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).

---

Казалось бы, уж гут-то он должен был зарычать. И выразить свое несогласие. Или согласие. Но он не зарычал и теперь. И по-прежнему неизвестным оставалось — согласен он или не согласен?

Суть в том, что он сам этого ие знал.

Он не знал этого и тогда, когда осенью 27-го года в Брюсселе на 5-м Сольвеевском конгрессе развернулась историческая дискуссия о физическом понимании квантовомеханических закономерностей.

Уже стало ясно, что Соотношение неопределенностей узаконило вероятностное толкование всех событий в микромире: где неустранимые неопределенности — там торжество случайности и господство законов статистики. И уже стало ясно, что классическая однозначная причинность должна уступить место иной — многозначной причинности. Все-таки причинности, а не произволу, ибо вероятностные закономерности нисколько не хуже других. Но уже прозвучало шутливое слово Эйнштейна о квантовой механике: «Я не могу допустить, что господь бог играет в кости!» Однако вместе с тем уже многократно подтвердилась истинность выводов и предсказаний новой механики. И Вор с неопровержимой убедительностью доказывал ее внутреннюю непротиворечивость и логическую состоятельность. Крупнейшие физики современности вели той осенью в Брюсселе ожесточенную дискуссию о квантовой революции. И стало очевидно, что в существе своем это философский спор.

Столкнулись разные философии природы, которые в последующие годы напрасно клеймили всяческими «измами» (хорошими и дурными). Просто одна из них была традиционной натурфилософией, а другая — новаторской. На стороне первой стояли Эйнштейн, Лоренц, Ланжевен, де Бройль, Шредингер… На стороне второй — Бор, Борн, Гейзенберг, Паули, Дирак…

А Резерфорд?

Ему самому неведомо было, с кем он…

К огорчению автора его жизнеописания, сэр Эрнст не был с новаторами. Но, к радости автора его жизнеописания, сэр Эрнст не был и с традиционалистами. Конечно, он имел в запасе вполне удовлетворительное оправдание — «я не теоретик». Оно всегда было к его услугам. Однако он слишком хорошо знал по долгому своему опыту, что теория и эксперимент — сиамские близнецы с общей кровеносной системой, и поэтому разрешал себе пользоваться этим оправданьем разве что для красного словца. Так, посмеиваясь, он однажды сказал о теоретиках-квантовиках, не различая правых и виноватых:

Они играют в свои символы, а мы в Кавендише добываем неподдельные твердые факты природы.

Эта формула психологически помогала ему держаться над схваткой. Но легковерно было бы принимать ее слишком всерьез.

Тогда ведь пришлось бы допустить, будто он не замечал, что и на Фри Скул лэйн, буквально под его окнами и у него за стеной, шла азартная игра в символы. Дарвин, Фаулер, Дирак, а чуть позже Хартрн и Мотт — словом, все, кого Бор называл впоследствии «сильнейшей кембриджской группой», — тоже ведь могли сказать о себе: «мы в Кавендише». А между тем добыванием «неподдельных фактов» природы они вовсе не занимались. Так, может, он только терпел их игры — по великодушию? Нет, он отлично знал, чем они увлечены, и, поощрял их искания с обычной океанской и пророческой своей широтой. И это не пустая фраза: всех своих кавендишевских квантовиков он часто и надолго то отпускал, то сам посылал в Копенгаген. Необычным было лишь то, что он не торопил их требованиями скорейших результатов и не устраивал им грозных инспекций. Он сознавал, что руководить их поисками не мог бы. Но единственный директорский вывод, который он делал из этого, заключался в предоставлении им обеспеченной свободы исканий. Позиции над схваткой это не противоречило.

Короче, он сделал все, чтобы не помешать Кавендишу с течением лет самому превратиться в один из эпицентров квантового потрясения основ. Можно даже сказать сильнее: непреднамеренно он делал все, чтобы это однажды случилось.

И это случилось. В 1928 году.

В 1928 году П. А. М. Дирак, и без того уже внесший свой глубоко оригинальный вклад в развитие методов новой науки, сумел обручить ее со специальным принципом относительности Эйнштейна. Квантовая механика распространила свои права на случаи движения микрокентавров со скоростями, близкими к световой. Появилось так называемое релятивистское уравнение Дирака, вскоре ставшее не менее знаменитым, чем волновые функции Шредингера или матрицы Гейзенберга. Ко всем странностям, уже обнаружившимся на микроуровне бытия материи, прибавились новые, раскрытые гением невозмутимососредоточенного кембриджского теоретика.

Нильс Бор писал, что «Дирак с ранней юности отличался уникальной мощью своего логического мышления». И бдительность его логики нельзя было усыпить. Однажды на физической конференции в Копенгагене японский теоретик Нишина испещрял доску выводом многочленной формулы, уже известной слушателям по розданной им рукописи. Дирак заметил, что у третьего члена на доске стоит «—», а в рукописи «+». Нишина дал разъяснение: «Надо как в рукописи, а при выводе на доске я где-то в одном месте ошибся». «В нечетном числе мест!» — тотчас поправил его Дирак. И возразить было нечего, ибо нечетное повторение ошибки в знаке дает тот же итог, что и одна ошибка.

Подумать только, что эта рыцарская неподкупность логики могла достаться не теоретической физике, а электротехнике! Так случилось бы почти наверняка, если бы молодой Дирак, получив высшее образование в Бристоле, сразу нашел работу по специальности. К счастью, он работы не нашел, и это привело его в Кембридж, где он стал «математическим физиком», учеником Ральфа Фаулера, и в один прекрасный день — слушателем Вернера Гейзенберга.

Самым впечатляющим подвигом рыцарской логики Дирака стал его вывод из собственного релятивистского уравнения, что в природе может существовать положительно заряженный двойник электрона — его античастица.

Между прочим, формально тут все как раз и сводилось к игре знаков «+» и «—» перед квадратным корнем в эйнштейновском выражении для энергии частицы. Математически — и только математически! — предсказывалось бытие доселе неведомой крупицы вещества. Это выглядело по тем временам еще поразительней, чем предсказание Плутона. В астрономических прогнозах работала старая, веками испытанная классическая механика. А тут заявляла непомерные претензии наука, родившаяся-то всего три года назад и у стольких авторитетов находившаяся покуда что на серьезнейшем подозрении. («Пикассо-физика»!)

Как отнесся к дираковскому предсказанию Резерфорд?

Об этом до сих пор ничего не рассказали мемуаристы, и Дирак пока еще воспоминаний ие публиковал. Но вот в чем нельзя усомниться: Резерфорд, безусловно, должен был вспомнить, как шестью годами раньше, в мае 1922 года, у него у самого был случай поговорить о возможном существовании положительного электрона.

Он тогда читал очередную кельвиновскую лекцию инженерам-электрикам, и ему захотелось объяснить им, отчего носителю единичного положительного заряда — водородному ядру — было отказано в чести именоваться положительным электроном, а придумано было для него новое слово — протон:

Следовало принять априори, что позитивный электрон должен был бы быть двойником отрицательного электрона и иметь ту же самую малую массу. Не было, однако, ни малейших намеков на существование такого двойника.

Но поскольку можно было возразить, что носитель положительного электричества с массой гораздо меньшей, чем у ядра водорода, быть может, будет еще открыт, казалось нежелательным ставить под сомнение эту возможность присвоением имени позитивного электрона водородному ядру.

Ну, а так как крестным отцом протона, обсуждавшим эту дилемму, был он сам, Резерфорд, то однозначно ясно, что видение позитрона посещало его задолго до теоретического предсказания Дирака. И настолько реальным было это видение, что вот ведь даже имя было зарезервировано для него в ожидании дня, когда оно явится во плоти.

Поэтому легко представить, что остаться равнодушным к «игре в символы» на этот раз сэру Эрнсту было много труднее, чем когда-либо прежде. Воображению рисуется вспышка его бурного одобрения. И воображать эту вспышку тем интересней, что о Дираке известно: он сам пребывал в сильнейшем смущении оттого, что, безусловно доверяя своей логике, должен был утверждать возможное существование не только антиэлектронов, но и антипротонов, антиатомов, а там и антимиров…

Резерфорд мог шумно радоваться, что его вещное чувство реальности теперь вправе было опереться на бесплотный минус в формуле смятенного теоретика. (Вот только радовался ли он этому в действительности, к сожалению, неизвестно.)

В том же 28-м году случилось в Кавендише еще и другое событие, уже наверняка понудившее Резерфорда оставить, наконец, позицию над схваткой.

Квантовая механика прорыла туннель к атомному ядру.