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).

---

Новогоднее послание Рентгена произвело в Кембридже впечатление столь же сильное, что и в Париже. И первая реакция Томсона была не оригинальна: надо прежде всего сполна испытать «совсем особого рода удовольствие», какое испытал вюрцбургский профессор. Эбенизер Эверетт получил ясное задание. Один пункт в этом задании носил характер отнюдь не физический: следовало раздобыть лягушку с прибрежных низин на Кеме.

Вскоре рентгеновский снимок этой счастливой лягушки пересек два океана и лег на дощатый стол в Пунгареху, свидетельствуя перед лицом мастера Джемса и учительницы Марты, что сын их Эрнст занимается в Кавендише необычайными вещами.

А в Кавендише, потешившись прекрасными анатомическими снимками, сразу приступили к изучению физики рентгеновых лучей. Эрнст на маорийский лад объяснял Мэри: «Теперь едва ли не каждый профессор в Европе уже ступил на тропу войны!» В этом соревновании исследовательское чутье Дж. Дж. и одна его старая научная привязанность повели Кавендишевскую лабораторию по самому многообещающему пути.

В старости, подводя итоги, Дж. Дж. с улыбкой вспоминал, что в его сознательной жизни не было такого периода, когда бы он с большей или меньшей страстью не предавался изучению электрических явлений в газах. Это было как наваждение. И в те же дни, когда Анри Беккерель, внимая «голосу крови», весь отдавался своей наследственной приверженности к фосфоресценции, Дж. Дж. почувствовал, что не сможет спокойно жить, пока не узнает, окажут ли Х-лучи какое-нибудь влияние на электрические свойства вещества в газообразном состоянии.

28 января 1896 года он впервые подверг рентгеновскому облучению сосуд с газом. И вместе с рисёрч-стьюдентом МакКлелландом наблюдал желанный эффект: нейтральный газ под действием Х-лучей становился на короткое время проводником электричества.

Собственно, больше ничего и не случилось. Сущая малость.

Но эта малость была настолько важна, что кембриджец Эпплтои впоследствии сравнивал происшедшее с прорывом фронта. В подтверждение своей правоты он ссылался на мнение Резерфорда. А Резерфорд говорил, что то было началом «периода пионерского продвижения вперед по необжитой и плодородной стране, когда день за днем поднимались целинные земли, когда открытие за открытием следовали стремительной чередой».

Томсон повел в этот поход лучшие силы Кавендишевской лаборатории и прежде всего своих молодых, полных энтузиазма докторантов. И хотя он видел, как много времени отнимает у Резерфорда магнитный детектор, и знал, что новозеландцу в его ночных экспериментах приходится прибегать к помощи Таунсенда и Мак-Клелланда, и понимал, что вдобавок свободные часы уходят у иего на репетиторство, он все-таки уже в марте предложил ему совместную работу по новой теме.

Он спешил. Он был увлечен неожиданно открывшимися перспективами. И верил, что Резерфордово уменье идти «прямо к самому сердцу проблемы» поможет и ему, Томсону, быстрее добраться до сути дела. А влекла его забрезжившая надежда раскрыть, наконец, физический механизм электропроводности газов.

Благодаря Х-лучам эта надежда стала реальной. Появился легкий и безотказный способ простым облучением делать газ проводником электричества и снимать эту проводимость, прекращая облучение. Таково было исходное утверждение, с которого начиналась первая совместная работа Томсона и Резерфорда.

Позже эту работу стали называть эпохальной. На пятнадцати страницах журнальной статьи была экспериментально и теоретически обрисована правдоподобная картина процессов, происходящих в газе, когда он становится проводником электричества. Даже сегодня авторитеты признают, что та картина была «во всех существенных деталях совершенно корректной».

Но что же тут могло быть эпохального? О каком пионерском походе по какой незнаемой земле мог говорить Резерфорд. любивший иронию больше торжественного пафоса? Электропроводность газов… Разве не была это всего лишь частная физическая проблема — одна из тысяч?

Внешне так оно, конечно, и выглядело. Но в сердце этой проблемы лежало устройство молекул и атомов. Вот куда вел открывшийся путь! А потому и любые громкие слова были тут уместны. И легко понять, почему в октябре 96-го года Эрнст шутливо предупредил Мэри, чтобы она не удивлялась, если однажды утром узнает из каблограммы какую-нибудь оглушительную новость.

Картина электропроводности представилась Томсону и Резерфорду в очень простой схеме.

…В нейтральном газе появляются носители зарядов — положительных и отрицательных. Они появляются обязательно в равных количествах. Под влиянием электрического поля положительные движутся к отрицательному электроду, отрицательные — к положительному. Прибор регистрирует возникновение тока. Прежде нейтральный газ становится проводником. Противоположно заряженные носители, встречаясь в пути, могут взаимно нейтрализоваться.

Томсон дал убедительную ч несложную математическую теорию этих физических событий. Резерфорд с такой же убедительностью и простотой обосновал эту картину экспериментально. Дж. Дж. не обманулся в своих ожиданиях. «Резерфорд разработал весьма остроумные методы измерения… и получил очень ценные результаты…» — рассказывал позже Томсон.

Измерению подлежало все, что можно было измерить: начиная с силы тока и кончая скоростью движения заряженных частиц. На опыте можно было наблюдать зависимость хода событий от времени, от интенсивности облучения, от природы газа… Всякое изменение условий требовало новой серии опытов, И с каждой серией связывалось одно и то же ожидание: окажется ли и в этом случае справедливой теория? Не обнаружится ли вдруг, что в облученном водороде происходит одно, а в парах ртути — другое? Сомнений было больше, чем можно здесь перечислить без риска погрузиться с головой в томящее однообразие подобных лабораторных исследований — нескончаемых и равномерно напряженных, как путь по кочковатой тропе через необозримое болото… (Со стороны — монотонная скука. Но для идущего дорога полна незнаемого. И потому каждый шаг — испытание зоркости и силы.)

Всю весну и лето 96-го года, до самого Ливерпуля, Резерфорд делил свое время и озабоченность между третьим и первым этажами Кавендиша. В маленькой комнате наверху его ждал магнитный детектор. В профессорском кабинете Томсона — рентгеновские трубки.

Теперь эта тихая комната с трехстворчатым окном, где он впервые встретился со «стариком Томсоном», перестала быть уединенной. Верный Эверетт безуспешно оберегал обитель шефа от вторжений рисёрч-стьюдентов. Он пытался, как рассказывает Рэлей-младший, заключить с молодыми учеными соглашение, по которому лаборатория Дж. Дж. получила бы статут «частной комнаты». Из этого ничего не вышло. Рисёрчстьюденты являлись в кабинет профессора, когда им заблагорассудится. То приходили советоваться, то приходили спорить. Чаще всего советоваться и значило — спорить. Томсону до старости было еще далеко, и он в те годы не предпочитал одиночества, как то случилось впоследствии. Когда вопрос ставил его в тупик, он признавался без обиняков: «Я не знаю, как на это ответить». И ответ начинали искать сообща. Дуэльная атмосфера внезапно разгоравшихся дискуссий всем напоминала студенческие годы. И молодила даже молодых.

Резерфорд не любил усаживаться за стол для долгих научных говорений. Кембриджцы открыли в нем черту, которой еще не заметили новозеландцы: нетерпеливость. Он словно начал торопить себя и события. Он спорил на ходу. Спорил, не прерывая возни с экспериментальной установкой. И только постороннему могла почудиться невежливость в том, как отвечал он Томсону, не поднимая головы и словно защищая свои суждения широкой спиной и крутыми плечами. Что-то заставляло с безусловным доверием относиться к его суждениям. Однако вовсе не всегда бывал он прав. И в ту молодую пору с ним еще легко было не соглашаться: он умел не настаивать на своих заблуждениях только оттого, что это были его заблуждения. И даже если его союзником в споре оказывался Томсон, а противником, скажем, Таунсенд, он без труда становился на точку зрения последнего, как только обнаруживалось, что на стороне Таунсенда авторитет фактов.

Рэлей-младший вспоминал, как наивны и неверны были первоначальные представления Томсона и Резерфорда о переносчиках зарядов в облученном газе. Один из ранних опытов направил их мысль по ложному пути.

В трубке с газом они поместили между электродами тампон из стеклянной ваты. Для молекул газа он не был препоной. А для заряженных частиц, возникающих при облучении? Еще ничего не зная достоверного об их происхождении и размерах, Томсон и Резерфорд решили проверить, пройдут ли эти частицы через столь тонкий фильтр. Не прошли!

Дж. Дж. и Резерфорд сделали поспешный, хотя на первый взгляд и единственно логичный вывод: значит, переносчики зарядов сравнимы по величине с частичками пыли и табачного дыма, которые тоже застревают в канальцах этого фильтра. Таунсенду с самого начала такое предположение показалось невероятным. Он выдвинул другое объяснение: носители зарядов так малы, что свободно движутся через пустоты в вате, но в отличие от нейтральных молекул они прилипают к стенкам узкого лабиринта… Возник спор. И длился он не один день.