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).

---

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 классической 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 — всетаки 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 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 Кавендишевской лаборатории под руководством самого первооткрывателя электрона — Дж. Дж. Томсона. 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!

Не правда ли, круг замкнулся… Даше будущий спаситель резерфордовского обреченного атома шил 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:

22 янв. 1887 г.

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 светящихся тел.

А между тем само существование атомов еще представлялось 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.