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.

---

Как в истории со звездочетом Брэдом, поэт и теоретик искали лучшие слова для выраженья лучших в мире мыслей.

— И что же, находили? — слышится насмешливый голос Паули.

И ответ Бора:

— Лучшие труднее всего выразимы.

В первый же день работы над той статьей о дополнительности они неспроста записали в начальном параграфе необычайное для научного текста утверждение: «…квантовому постулату присуща иррациональность». И когда Бор диктовал эту фразу, Паули ее одобрил. А иррациональность и подразумевала невыразимость с помощью обычной логики. Идея квантового постулата — одна из «лучших мыслей» в физике нашего века — не выводилась из предыдущего опыта познания, а сама начинала цепь новых выводов и догадок. И Бор сказал, что в конце статьи им придется еще раз повторить эти слова об иррациональности.

Разумеется, вспоминал он и о физиках Америки.

В быстрой смене коротких встреч прошли перед ним мастера тонкого и точного эксперимента — Ирвинг Ленгмюр, Роберт Милликен, Альберт Майкельсон, Артур Холли Комптон. Правда, кое в чем их физические взгляды не казались Бору столь же бесспорными, как их лабораторные измерения. Но у каждого случая тут была своя окраска.

Несмотря на разногласия с пылко фантазирующим Ленгмюром, он проникся к нему глубокой симпатией.

А избыточно самовосхищенный Милликен вызвал у него противоположные чувства. А несколько старомодный Майкельсон почему-то счел его, Бора, консерватором, и взаимопонимания между ними не случилось.

Но сложнее всего было с молодым Комптоном, чья звезда начала восходить именно тогда. За полгода до их Чикагской встречи, весной 23-го, появилась важная работа этого трезвого исследователя. Тридцатилетний Комптон прочной статью своей фигуры словно бы прибавлял достоверности собственному открытию. Однако у него были серьезные оппоненты среди соотечественников.

Он изучал: рассеяние рентгеновских лучей электронами убедился: после столкновения с электроном жесткий рентгеновский луч делается мягче — он меняет свою частоту — она становится меньше. Казалось бы, что тут могло вызвать недоверие? Летит высокочастотный квант — очень энергичный. Встречный электрон при столкновении поглощает его энергию. Доля превращается в энергию движения отброшенного электрона. А остальное приобретение электрон сам излучает или отражает в виде нового кванта. И этот новый квант, конечно, менее энергичен, чем первоначальный: по закону сохранения! Вот и все. Однако при непременном условии: если прав Эйнштейн и луч падает на электрон, это реальная частица. А если излучение — только волновой процесс? Тогда простая картина затуманивается. Надо искать хитроумные выходы из затруднений. И опыт начинает расходиться с теорией. Комптоновский эффект являл собою в своей простоте взаправду нечто очень эффектное. Стоило мысленно заменить рентген видимым светом, и новое открытие делалось очень впечатляющим: при отражении от электронов, как от подвижных микрозеркалец, желтый луч должен был бы становиться красным, зеленый — желтым, голубой — зеленым…

Через пять лет после Комптона — в 1928 году — изменение цвета зримых лучей действительно было найдено. Это явление — комбинационное рассеяние света — открыли в кристаллах советские физики Г. Ландсберг и Я. Мандельштам. И одновременно — в жидкостях — индийские физики К. Кришнан и Ч. Раман. Случилось так, что в истории оно утвердилось под коротким обозначением Раман-эффекта (без малейших оснований для такого предпочтения) .

Прелюбопытно, что еще в пору ранних дискуссий вокруг результатов Комптона один скептик сказал ему после шумного заседания: «Вы отличный спорщик, Артур, но правда не на вашей стороне». А был этим скептиком Раман!

…Бор, склонившийся над приборами в Райерсонской лаборатории Комптона, не походил на скептика. В экспериментальных результатах американца он не сомневался. Однако теории его не одобрял. Тогда, на исходе 23-го года, готовый пожертвовать строгостью закона сохранения энергии, Бор в такой теории не нуждался. Он еще полагал, что можно обойтись без признания квантов реальными частицами. Но теперь-то, через четыре года, оглядывая и этот эпизод недавнего прошлого с вершины Принципа дополнительности, он знал, что не на его стороне была правота…

Почти одновременно с его возвращением из-за океана приехал на Блегдамсвей двадцатитрехлетний выпускник Гарвардского университета Джон Слэтер.

Новый, 1924 год он встречал в Копенгагене. И, наверное, ни у кого в институте не было лучшего настроения: его возносило ни с чем не сравнимое чувство исследователя — «я нашел!». И ведь что нашел: ни много ни мало, а физический механизм, соединяющий несоединимое — картину волн и картину частиц в поведении света. И ему хотелось, чтобы рождественские каникулы окончились поскорей: тогда наступит наконец час детального испытания его замысла в дискуссии с Бором. И Крамерсом тоже.

Голос Паули:

Бедный мальчик! Кто же из вас первым испортил ему настроение? Голос Бора:

— Мои соображения он воспринял, кажется, как слишком туманные. Он мыслил очень предметно.

…Хоть Слэтер и мыслил очень предметно, он не сумел бы показать рисунком на доске действие придуманного им механизма. Как и полагается теоретику, он построил математическую модель излучающего атома: каждому испускаемому кванту с его частотой и яркостью соответствовало в атоме «нечто колеблющееся» (осциллятор по-латыни). Да ведь Бор и сам уже создал похожую модель, когда начал рассматривать излучение атома как музыкальный аккорд. Слэтер шел по следу копенгагенцев. Но им владела будоражащая убежденность, что он уже обгоняет их в понимании атомной механики. А меж тем его модель сама не очень поддавалась пониманию.

«Нечто колеблющееся», образно говоря, стало в его воображении чем-то вроде микрорадиостанций для связи атомов между собой. Некие волны — Слэтер называл их призрачными — как бы несли с собою команды, управлявшие квантовым поведением атомных электронов. Среди прочего ему думалось, что теперь рассеется тревога Эйнштейна: случай с его вероятностными законами будет изгнан из теории атома. А Бор теперь увидит, что квантовые скачки доступны нормальному описанию, подобно непрерывным процессам. Трудно взять в толк, откуда бралась эта уверенность. Слэтер не замечал, что питает напрасные иллюзии. Его призрачные волны сами были вероятностного происхождения.

Голос Паули:

— Но ты, разумеется, с удручающей твоей добротой сказал ему, что все это тем не менее оч-чень, оч-чень интересно, не так ли? Ах, жаль, меня тогда не было!

Голос Бора:

— А если тебя не было, откуда ты это знаешь?

Голос Паули:

— Это все знают: когда кто-нибудь долго выкладывает перед тобою вздор, ты всегда говоришь, что это оч-чень, оч-чень интересно. Это лукавит твоя угнетающая деликатность, из-за которой ты подробно отвечаешь даже на письма изобретателей перпетуум мобиле…

Все это было сущей правдой. (Одному автору вечного двигателя Бор отвечал семь раз!)

Однако сущей правдой было и другое: что-то в построении молодого гарвардца глубоко задело воображение Бора. Настолько, что вскоре заставило его вместе с Крамерсом, в свой черед, испытать редкостное чувство — «мы нашли!». Но теперь этого чувства не испытывал Слэтер, хотя куда как лестно было на равных правах с такими соавторами поставить свою подпись под Статьей Трех, когда они закончили все в феврале 24-го года. Слэтер был подавлен. Он ничего не сумел противопоставить критике старших.

…Сорок пять лет спустя Леон Розенфельд, по просьбе автора этой книги, спрашивал уже постаревшего Джона Слэтера о перипетиях былого и потом в небольшом эссе «Люди и идеи в истории атомной теории» (1971) рассказал о психологической стороне происшедшего:

«Обычный для Бора стиль обсуждения проблем в самом общем контексте познания мира не мог произвести большого впечатления па Слэтера с его прагматическим складом ума, а пылкая настойчивость, с какою Бор старался заставить американца пожертвовать описанием квантовых событий (на классический лад. — Д. Д.), попросту оскорбила его повышенное чувство независимости, и в нем поднялось негодование против отеческих уговоров… Но ясно, что у него не было иного пути, кроме единственного — уступить…» Исчезли «команды», будто бы однозначно — классически — управляющие излучением атомов. Больше того: Бор и Крамерс убедили молодого теоретика распроститься и с эйнштейновской идеей квантов-частиц. (Каково им был» потом вспоминать, как они в два голоса приобщили юную душу к собственному греху?!)

А «что-то» глубоко задевшее воображение Бора, сводилось только к ПРИЗРАЧНЫМ волнам ВОЗМОЖНОГО излучения. Казалось, тут не было физики, а [была] «игра в математику». Но такие вероятностные волны выражали для Бора физическое своеобразие глубин материи. Само собой получалось, что квантовым событиям надлежало подчиняться статистическим закономерностям. И обмену энергией в этих взаимодействиях — тоже!