Даниил Данин - Нильс Бор

• Название: Нильс Бор
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1978

Эта книга — краткий очерк жизни и творчества Нильса Бора — великого датского физика-мыслителя, создателя квантовой теории атома и одного из основоположников механики микромира. Современная научная мысль обязана ему глубокими руководящими идеями и новым стилем научного мышления. Он явился вдохновителем и главой интернациональной школы физиков-теоретиков. Замечательной была общественная деятельность ученого-гуманиста — первого поборника международного контроля над использованием ядерной энергии, борца против политики «атомного шантажа»

Книга основана на опубликованных ранее материалах, обнаруженных автором в Архиве Н. Бора и в Архиве источников и истории квантовой физики в Копенгагене.

---

Встретились однолетки-чужестранцы на британской земле. А Бор часто потом повторял, что в Англии это совсем непросто — сблизиться с англичанами. Он юмористически объяснял, какая мысль прежде других приходит в голову британцам: «Вот прибыл этот чужеземец — сейчас начнется…» А что начнется? Смешно: разговоры. Их пугало это, точно сами они были молчальниками! Кембриджский опыт уже научил его не обманываться вежливостью английских улыбок. И он уже заметил, как наступал перелом.

— Потом до них доходило, что я не более жажду разговаривать с ними, чем они со мной. Тогда в отношениях появлялась дружественность… — рассказывал Бор историкам.

Между венгром и датчанином неоткуда было взяться на чужой стороне такому психологическому барьеру. Сблизило их и другое.

Хевеши тоже прошел искус Кембриджа. На свой везучий лад — даже не заезжая туда. Он работал в Карлсруэ у выдающегося химика Габера, когда тому померещилось открытие, позже оказавшееся иллюзорным. Предполагаемый эффект требовал лабораторной техники, химикам незнакомой: замера испускания электронов. Молодой венгр отправился зимой 11-го года в Англию. И тотчас встал перед дилеммой — Томсон или Резерфорд?

Потом он объяснил историкам, почему выбрал Резерфорда: «Томсону не нравились идеи, родившиеся не в его голове».

Едва окунувшись в манчестерскую атмосферу, Хевеши без раскаяния изменил Габеру и не вернулся в Германию. Он приобщился к науке, где кончалась традиционная химия и начиналась нетрадиционная физика. Радиоактивность сделалась его пожизненной привязанностью. А планетарный атом — символом веры.

Новообращенные всегда энтузиасты. Они готовы проповедовать. Головы их полны вопросов, а сердца доверия. И весь апрель 12-го года, до самого возвращения Резерфорда, прошел для Бора под знаком Хевеши. Не Гейгера и Марсдена, а Хевеши. И не от опытных физиков, а от начинающего радиохимика узнал он неожиданные для него вещи стимулирующей новизны и непонятности.

Незадолго до переезда Бора в Манчестер Резерфорд получил в дар от правительства Австрии изрядное количество свинца, извлеченного из иоахимстальскои урановой руды. У присланного свинца было одно драгоценное свойство: он содержал излучающую примесь — радий-D. И Резерфорд предложил Хевеши химически отделить этот радий от плебейского металла. В обычной для него манере Папа добавил, что молодому венгру представляется случай доказать, «стоит ли он съеденной им соли».

Скоро выяснилось: очевидно, не стоит. Разделить свинец и радий-D Хевеши не смог! Никакими ухищрениями не смог. Химия обоих элементов оказалась достоверно одной и той же. Но столь же достоверно это были элементы разного атомного веса — 207 и 210. И стало быть, место им было в разных клеточках Периодической системы Менделеева. А по химическим свойствам получалось, что в одной и той же.

Хевеши мог утешиться: он был не единственным, кто обнаружил, что «ничего не стоит». Так, при решении сходной задачи друг Резерфорда — известный американский радиохимик Бертрам Болтвуд — не сумел разделить два других радиоактивных элемента — ионий и торий. А это были элементы тоже заведомо разного веса: 230 и 232. Еще более известный Отто Ган едва не потерял веры в себя по вине третьей химически неразличимой пары — радия-226 и мезотория-228. «Нет, я неумелый химик!» — воскликнул он, не помнивший случая, когда бы ему пришлось отступиться перед аналитическими трудностями.

В таком блистательном сообществе неудачников молодой Дьердь Хевеши мог не чувствовать себя униженным. От этого, однако, проблема только обострялась до крайности: если дело было не в мастерстве химиков, то, стало быть, в устройстве природы!

Открылась вопиющая химическая ересь.

В прочно установленной Периодической таблице элементы располагались по ясному принципу: в порядке возрастания их атомного веса. Любого различия в весе было достаточно, чтобы проявились различия в химическом поведении. А теперь обнаружилось, что это не так. Нечто неизвестное позволяло атомам обладать совершенно одинаковыми химическими свойствами, но разной массой. Принцип Менделеева оказался под ударом.

Могла ли справиться с этой ересью планетарная модель?

У Хевеши не было нужного ответа. Зато в награду за лабораторную неудачу ему пришла на ум великолепная практическая идея: если радий-D и свинец не поддаются разделению, надо использовать это, а не сердиться на природу. Радий-D — излучатель электронов. И он всегда сообщает о своем присутствии чутким физическим приборам. У него словно есть фонарик, которым он может светить во тьме химических реакций. А у свинца такого фонарика нет. Но стоит примешать к обычному свинцу крупицу радия-D, и свинец тоже как бы засветится: всюду, куда он попадет, попадет и радий-D, выдавая его своим излучением. Это была идея трассирующей пули. Идея метода меченых атомов! Со временем она принесла Хевеши Нобелевскую премию, а тогда бессонно занимала его живое воображение. Гораздо больше, чем сама открывшаяся ересь.

И у Резерфорда не нашлось решения возникшей проблемы. Он вообще полагал, что для этого еще слишком мало экспериментального материала. С тем и уехал. И, путешествуя по весенним Пиренеям, напрасным теоретическим построениям не предавался. И уж конечно, не думал, что в это время в Манчестере ими займется тихий датчанин Бор, которому пока надлежало лишь набираться лабораторного ума-разума.

А у Бора было преимущество неведения: он просто не знал, что поиски ответа преждевременны. И нашел, едва начав искать.

А когда начал? Да с той минуты, как Хевеши заговорил о своей неудаче. А когда кончил? Да в ту минуту, как Хевеши договорил.

Потом роли переменились. Это был обмен монологами. Сперва удивленно молчал датчанин. Затем удивленно молчал венгр. Оба не ожидали того, что услышали один от другого. Бор — непредвиденных фактов. Хевеши — их непредвиденного истолкования. Сколько длилась эта сцена — неизвестно. Но все вместе стало превосходной историей без истории — без членения на частности. И потому ее нельзя восстановить. И Хевеши и Бор независимо друг от друга вспоминали в беседах с историками, что все произошло сразу. Это — через пятьдесят лет. когда память обоих уже не различала в гуле былого шума подробностей.

Семидесятисемилетний Бор: …Хевеши рассказал мне, что существует больше радиоактивных элементов, чем мест в Периодической таблице. Я об этом ничего не знал. Но мне стало тотчас абсолютно ясно, что это значило…

Семидесятисемилетний Хевеши: …Бору это было совершенно ясно с самого начала.

У них, как у сообщников, появилась до возвращения Папы неиссякающая тема для обсуждения: возможности внутренней структуры планетарного атома.

Датчанин извлек тогда из неизвестности физические истины такой простоты, что сегодня кажется непостижимым: отчего же другим они не дались в руки еще раньше? (Вечное недоумение, сопутствующее всей истории науки и всякий раз обреченное оставаться без ответа.)

…Если существуют химически абсолютно неразличимые элементы разного атомного веса, значит, менделеевский принцип Периодической системы нуждается в пересмотре: не от различий в весе зависят различия в химических свойствах атомов. Провозгласить это надо без всяких уловок.

А разве возможны были уловки?

Сколько угодно. Разум дьявольски изобретателен. Так, одну уловку придумал Дж. Дж. Из двух химически неразличимых элементов, сказал он, более тяжелый вовсе не элемент, а соединение более легкого с атомами водорода! Кажется, он не решился выступить с этой идеей в печати. Но она стала известна. И вызывала улыбки химиков: отличить водородистое соединение от чистого элемента они уж как-нибудь да сумели бы…

Для истинного понимания возникшей химической ереси только одно и надо было: довериться ей. Довериться природе непредвзято, как в детстве, когда даже в сказках видится естественный ход вещей. Бор доверился раньше других.

«Труден первый шаг…»

Если не атомный вес определяет химические свойства элементов, то что же? Сейчас рассудим. Все прояснится само собой. (Приоткрытый рот. Отсутствующие глаза.)

…Согласно планетарной модели масса атома — вся в его ядре. Это оно весит. Электроны-планеты не в счет, так они легки. Атом радия-210 тяжелее свинца-207 потому, что ядро у него массивнее. А химия — та же. Стало быть, не ядра диктуют атомам их химическое поведение. Но если не ядра, то электроны! Больше в атомах ничего нет. Значит, у химически неразличимых атомов должны быть неразличимо одинаковы электронные структуры. Однако всякий атом нейтрален: электронов в нем ровно столько, сколько способно удержать вокруг себя положительно заряженное ядро. И следовательно, ядра радия-210 и свинца-207 хоть и разной массы, но равного заряда.

Логика хороша своей неумолимостью. Во мгновение ока откристаллизовалась прозрачная закономерность: химическое поведение атомов зависит от величины заряда атомного ядра!