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.

---

Теперь день и ночь перед его мысленным взором маячили заряженные частицы, летящие через вещество. Альфа-частицы.

В этом было нечто почти принудительное для школы Резерфорда. Трудно вообразить его ученика, хотя бы однажды не повозившегося с «веселыми малышами», как нежно называл их сам Папа. У него были глубокие основания для такой нежности: это ведь они, альфа-лучи, сказали ему первое слово об атомном ядре. Они оказались тонким инструментом для прощупывания недр материи. И его мальчикам всегда предоставлялся случай поработать с этим инструментом. В эксперименте или в теории — все равно.

Незадолго до появления Бора в Манчестере таким случаем воспользовался штатный математик лаборатории — двадцатипятилетний Чарлз Гальтон Дарвин (внук «настоящего Чарлза Дарвина», как выразился Нильс в письме к Харальду). Он пришел в университет Виктории тоже из Кембриджа, но двумя годами раньше. Для Бора он стал одним из тех манчестерцев, «с которыми можно поговорить». Той весной Дарвин закончил работу «Теория поглощения и рассеяния альфа-лучей». Бор увидел ее уже в напечатанном виде 1 июня, когда раскрыл свежий номер Philosophical Magazine со своей собственной маленькой теоретической заметкой — единственной, написанной в Кембридже… Похоже, тогда-то, 1 июня, его воображением и завладели альфа-частицы…

Не они сами, а их полет сквозь вещество — тернистый путь сквозь скопления атомов. Потому тернистый, что первоначальная энергия движения частицы постепенно истощается в ее взаимодействиях со встречными атомными электронами и атомными ядрами. И она затеривается в веществе, как выдохшийся бегун в толпе. Картина этого процесса должна была правдиво отражать и свойства летящей частицы, и характер препятствий на ее пути: структуру атомов! Такая картина — двойной портрет. И черты второго лица — атома — всего существенней.

Так уж оно получалось тут, в Манчестере: любой исследовательский шаг выводил на магистральную дорогу атомного века.

Двойной портрет, нарисованный Дарвином, не произвел на Бора впечатления достоверного. Дарвин надеялся, что его теория позволит судить о границах атомов — об их размерах. Но получилось у него нечто неправдоподобное: чем тяжелее были атомы, тем меньше оказывались их диаметры. Это противоречило духу модели Резерфорда — от увеличения числа планет-электронов атом мог только расширяться, а никак не сморщиваться. Короче: теория, исходившая из планетарной модели, с требованиями самой модели не считалась. И эта логическая несообразность никого особенно не смутила.

Не заметил ее сам автор — «здешний юный математик», как с оттенком взрослой снисходительности представил его Бор в одном письме. Но Дарвин был всего на полтора года моложе, и потому интонация неоспоримого старшинства звучала в устах Бора не очень-то оправданно. Однако была она непреднамеренной: просто он продолжал жить с ощущением старшинства своей мысли. (Ему ведь казалось, что и Хевеши, ровесник, был младше него!)

Приближенное согласие с некоторыми экспериментами у Дарвина все-таки наблюдалось. Очевидно, одного этого было достаточно Резерфорду для милостивого суда. А молодому Бору — нет. И в письме к Харальду он тогда ничем не смягчил своего приговора теории дарвиновского внука как ни симпатичен был ему этот длинноногий британец, широко думающий и добросердечный.

«…Мне сдается, что его теория совершенно неудовлетворительна по основной концепции…»

Эта критичность без снисходительности была не только возрастной. Не относился ли Бор к идеям планетарной модели уже ревнивей, чем сам Резерфорд?!

И вот: «…я тружусь день и ночь».

Затворяясь попеременно то в своей холостяцкой квартирке, то в лабораторном кабинетике, он трудился над собственным вариантом двойного портрета. В сущности, он хотел установить одно: раз летящую альфа-частицу тормозят атомы вещества, как тут сказывается планетарность их строения?

Он взглянул на атомные электроны глазами звездочета. Легчайше подвижные, они реально представились ему на планетных орбитах вокруг ядра, и он увидел, как пролетающая мимо заряженная частица искажает эти орбиты. Или возмущает — на языке астрономов. И в отличие от Дарвина он увидел, как на орбитальное вращение электронов накладываются их вынужденные колебания под мимолетным, но серьезным воздействием внешней силы. И понял, как подсчитать энергетические траты альфа-частицы на такое попутное одаривание атомных электронов дополнительным движением.

То, что назвал он своей небольшой идеей, помогло ему понять именно это. Ему подумалось: да ведь и свет, пронизывая вещество, растрачивает свою энергию похожим образом — те же атомные электроны одалживаются энергией у набегающих электромагнитных волн. Надо было лишь сделать эту параллель математически продуктивной. Потом в обещанной короткой статье он объяснил:

«…намеченная здесь теория торможения движущихся в веществе заряженных частиц во многом подобна обычной теории рассеяния света».

Суммарно: он отважился сопоставить, как нечто схожее между собой, поток альфа-частиц разных энергий и пучок световых лучей разной частоты колебаний. Он сопоставил частицы и волны…

А на дворе стояло лето 1912 года, и до рождения квантовой механики оставалось еще полтора десятилетия. И при желании нынешний историк физики может увидеть в той боровской параллели ранний намек на допустимость странного представления о «частицах-волнах». Прав ли будет историк? Возможно. Но не бесспорно.

А психологически бесспорно вот что: с апреля он жил в непроходящем ПРИСТУПЕ ПОСТИЖЕНИЯ. Его бил озноб понимания — лихорадка сосредоточенности. В уединении его мысль, как неустанный радар, обшаривала тьму атомного пространства. И были повороты луча, при которых его проницательности открывалось больше, чем он сам мог тогда освоить…

Он вовсе не из ложной или истинной скромности, сообщая в письмах о своей идее — теории — статье, прибавлял эпитеты: небольшая — маленькая — короткая. Такими они действительно виделись ему. Он знал, что его вариант двойного портрета, хоть и будет достоверней дарвиновского, натуры все равно не исчерпает. Да и работа не все время шла по восходящей. Математические выкладки иногда заводили в тупик. И на исходе пятой недели своего затворничества, 5 июля, он написал Маргарет о «взлетах и падениях» за письменным столом. Правда, лишь затем написал, чтобы тут же с улыбкой уверить ее:

«Все-таки положение с этими крошечными атомами, пожалуй, не выглядит слишком уж безнадежным».

Маленькая теория разрасталась. Короткая статья становилась длинной. И, как обычно, он вползал в цейтнот. К середине июля он почувствовал, что не успевает:

«…Я полагаю, мне удалось прояснить кое-какие вопросы; но, понимаешь, разработка их давалась и дается не так быстро, как я имел глупость рассчитывать. Надеюсь, однако, что еще до отъезда у меня будет готова часть статьи и я смогу показать ее Резерфорду…»

Хотя он и надеялся, но в голосе его не было уверенности. А писал он все это Харальду 17 июля, в точности зная, что ровно через неделю, 24-го, отбудет из Манчестера домой, дабы еще через неделю — 1 августа 1912 года — навсегда «сочетаться узами брака» с Маргарет Норлунд, ставшей для него за время их двухлетней помолвки и почти годовой разлуки всепросветляющей необходимостью жизни.

Может быть, он все-таки успел бы до отъезда сделать намеченное, когда бы по дороге не задал самому себе еще одной задачи. Сверхтрудоемкой.

Даже в предотъездной спешке («Я так занят, так занят», — писал он 17-го) длился неостановимый приступ творчества. И 19-го в поспешном тексте почтовой открытки он дал понять Харальду, что главной заботой его мысли стало еще нечто новое — «оно выросло на почве все той же моей небольшой идеи». Однако скромные эпитеты тут уж не годились:

«ВОЗМОЖНО, МНЕ ОТКРЫЛОСЬ НЕЧТО СУЩЕСТВЕННОЕ В СТРУКТУРЕ АТОМА… КУСОЧЕК РЕАЛЬНОСТИ».

Он принялся за дело, прервав на середине беловик статьи о торможении. Он не мог трезво соблюсти очередность. Немыслимо было покинуть Манчестер хотя бы на время, не вручив Резерфорду письменного изложения новых догадок: они относились к наиглавнейшей из проблем — к загадке устойчивости планетарного атома.

И — чем черт не шутит! — может быть, обещали ее раскрытие.

В те предотъездные дни начала расти на его столе рядом с обычной рукописью довольно необычная. Такое впечатление, будто ему хотелось каждый пункт волновавшей его программы исчерпать на одном листе бумаги. Как художнику рисунок: нельзя же делать его «с продолжением» и вылезать за край листа. Но ему не хватало листа. И он подклеивал снизу другой… На столе вытягивалась единая тематическая полоса — взлетная дорожка для его мысли.

Семь полос разной длины составили Памятную записку, предназначавшуюся единственному читателю. Самой длинной оказалась четвертая полоса: о строении молекул. Самой глубинной — вторая: об атомных размерах.