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.

---

…Три года назад высокий рост и спокойная серьезность не очень выручали выпускника Колумбийского университета, когда он пустился, подобно гарвардцу Слэтеру, странствовать по европейским центрам атомной физики: все-таки он казался долговязым школяром, не более.

Интерес к спектральным проблемам привел его в Тюбинген. Профессор Альфред Ланде сразу показал двадцатилетнему американцу только что полученное из Гамбурга письмо. Шел январь 25-го года, и это было одно из предварительных сообщений Паули коллегам о новом квантовом числе и Принципе запрета. Ланде сказал, что завтра Паули приедет в Тюбинген сам.

Идея непонятной «двузначности электрона» тотчас завладела мыслями начинающего теоретика. Новое квантовое число, возникающее из-за этой двузначности, заставляло думать о каком-то новом типе вращений в атоме, сверх боровского вращения электрона по орбите и зоммерфельдовскихз поворотов самой орбиты,

«На языке моделей… это можно было наглядно изобра зить только как вращение электрона вокруг своей оси…» рассказывал впоследствии Крониг.

Едва ли он знал, что в 1921 году — тогда ему но было еще, и семнадцати лет — Артур Комптон уже выдвигал гипотезу вращающегося электрона, однако она осталась бесплодной. По спасительному невежеству Крониг ухватился за эту картину. Квантовая идея двузначности превращала электрон в необычный волчок: лишь с двумя разрешенными положениями оси, прямо противоположными. Странно? Но зато обретало наглядный смысл новое квантовое число: оно нумерует эти два возможных состояния электрона. К вечеру того зимнего дня в руках юноши уже была согласная с опытом формула для раздвоения спектральных линий. Это ошеломило Ланде, Он сказал, что завтра они вместе отправятся на вокзал к приходу гамбургского поезда. Паули должен узнать об этом немедленно.

В истории вращающегося электрона встречи на вокзалах почему-то трижды сыграли драматическую роль. Два раза — с участием Бора. Все три раза — с участием Паули. Была в этом нервическая атмосфера безотлагательности.

Крониг: На следующий день мы пошли на вокзал… Отчего-то Паули представлялся мне гораздо более старым. И бородатым. Он не походил на образ, возникший в моем изображении, но я сразу ощутил исходящую от него силу. Это привлекало и тревожило.

Уже на тюбингенском перроне ожидало юношу первое разочарование. В реальность вращающегося электрона Паули не поверил. Но все-таки сказал: «Это очень остроумная выдумка».

А потом, после зимней Германии, была зимняя Дания и второе разочарование. Крамерс и Гейзенберг тоже не поверили в электрон-волчок. И Бор не поверил.

У всех были неодолимые возражения. Частота вращения электрона-шарика получалась такой громадной, что точкам на его поверхности приходилось двигаться со сверхсветовой скоростью. А это запрещала теория относительности. Всплывали и другие контрдоводы. Одно цеплялось за другое, и наглядная картина оказывалась несостоятельной.

Двадцатилетний Крониг сник. Он не осмелился послать свою работу в печать. И его возможная заслуга стала в конце того же 25-го года действительной заслугой других — тоже молодых и тоже талантливых — физиков: голландцев С. Гоудсмита и Г. Уленбека. И это им посчастливилось ввести в теорию микромира термин СПИН (буквально — вращение) взамен бесплотной «двузначности электрона».

Через тридцать с лишним лет профессор Ральф де Л. Крониг поставит эпиграфом к своему мемуарному эссе «Переломные годы» полные печальной раздумчивости слова художника Эжена Фромантена: «…Чье сердце настолько уверено в себе, что между смирением, которое зависит от нас, и забвением, которое приходит только со временем, в нем не промелькнет сожаления?»

А в разговоре Паули и Бора об истории с Кронигом промелькнуло ли, в свой черед, сожаление? Наверняка. Теперь, на берегу Комо, они очень хорошо знали, что, когда Гоудсмит и Уленбек пришли с идеей вращающегося электрона к Эренфесту, тот оставил надежду им и физике. Он сказал: «Это либо чепуха, либо очень важно». По его повелению они написали письмо в журнал Natur-wissenschaften — «Природоведение» — с кратким изложением своей теории. А потом и на них, как на Кронига, навалились сомнения.

— Мы с Гоудсмитом почувствовали, — рассказывал Уленбек, — что, быть может, лучше пока воздержаться от публикаций, но, когда мы заговорили об этом с Эренфестом, он ответил: «Я уже давно отправил ваше письмо в печать. Вы оба достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость!»

Бор и Паули знали, что Крониг был еще моложе. Но не оттого ли они помешали ему рискнуть, что сами были моложе Эренфеста и еще побаивались, как бы чужая глупость не сошла за их собственную? По усредненной психологической модели — да, а в действительности — нет. Когда в 1961 году Ландау спросил у Бора в Москве, чем привораживал Копенгаген в былые годы молодых теоретиков, Бор ответил: «Никакого особого секрета не было, разве только то, что мы не боялись показаться глупыми перед молодежью». На Блегдамсвей это всех уравнивало в рискованности догадок.

Кронигу не посчастливилось по иной причине…

Появление в печати письма Гоудсмита и Уленбека лишь удивило Бора и Паули, но ни в чем не убедило: они прочли уже отвергнутый ими в начале года абсурд. А вскоре — в декабре 25-го — Бор отправился в Лейден на юбилей Лоренца. Поезд шел через Гамбург. Паули явился на перрон: было у него предчувствие, что лейденцы постараются примирить главу копенгагенцев со спином электрона. И под нестройную музыку макромира — зимнюю тоску паровозных гудков да крикливую вокзальную толчею — полнотелый господин с неумолимыми глазами громко требовал от высокого улыбающегося скандинава не уступать: ни за что не поддаваться соблазнам вздорной классической картины, будто в атомах бешено вращаются вокруг собственной несуществующей оси дурацкие бильярдные шарики, наделенные электрическим зарядом… Слова классическая картина звучали гневно в устах толстяка. Мельком уловленные посторонним ухом, они наводили на мысль, что это, наверное, дорожное свиданье двух деятелей из разряда нынешних левых художников — кубистов, супрематистов, дадаистов, — дьявол их разберет!

Голос Бора: — Но на гамбургской платформе, когда я ехал в Лейден, ты был еще сравнительно вежлив.

Голос Паули:

— Сравнительно с чем?

Голос Бора:

— Сравнительно с тем, как ты встретил меня на берлинском вокзале, когда я возвращался из Лейдена.

Паули должен был согласиться, что это правда. Заехав в Берлин после лоренцевских торжеств, Бор наслушался от него непочтительных резкостей за то, что в Лейдене и впрямь совершил отступничество. Но не лейденцы переубедили его. Это нечаянно сделал Эйнштейн… «Что вы думаете о вращающемся электроне?» — спросил он Бора, едва они обменялись рукопожатием (и посетовали, что видятся редко). Бор ответил вопросом: почему собственное вращение электрона может приводить к удвоению ступенек на энергетической лестнице в атоме? И Эйнштейн тотчас эта объяснил с помощью теории относительности. (Неважно как, но убедительно.)

«Его замечание было полным откровением для меня…» — написал впоследствии Кронигу Бор. И добавил, что так пришел конец его сомнениям в гипотезе спина.

Но Паули ничего не желал слушать. И на берлинском вокзале он негодовал, что из-за капитуляции Бора теперь «возникнет в атомной физике новая ересь». И на сей раз сторонние слушатели на платформе могли подумать, что это дорожная встреча двух приверженцев какой-то новой секты.

…Паули понадобились для капитуляции еще два месяца. А суммарно — целый год, считая со дня, когда Крониг впервые изложил ему свою «очень остроумную выдумку»….

Как это ни алогично, юному Кронигу потому и не повезло, что зимой-весной 25-го года он попал: в лучшее место на земле для начинающего теоретика: в эпицентр квантовой революции. Он угодил в силовое поле ее главных участников как раз тогда, когда они жили с ощущением кризиса всех полумер — всех полуклассических подходов к пониманию механики микромира. Даже вечный оптимизм Бора той весной не защитил его от внезапного «чувства грусти и безнадежности», как сказал он сам. И потому той весной позавидовал Паули участи комика в кино. Он написал об этом Кронигу 21 мая 1925 года, и в том его письме была фраза:

«Физика теперь снова загнана в тупик…»

Выход существовал уже единственный: не обходные пути, а разрушение тупика. Или, как вскоре — в июле 25-го — определил это Бор памятными нам словами: РЕШИТЕЛЬНАЯ ЛОМКА ПОНЯТИЙ, ЛЕЖАВШИХ ДО СИХ ПОР В ОСНОВЕ ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ.

Глава третья. ВОТ ТАК ЭТО БЫЛО

Весною 25-го года, когда кончилась его полугодовая стипендия, Вернер Гейзенберг, переполненный ощущением назревшего кризиса, уехал из Копенгагена. И это было лучшее, что он увозил с собою в Геттинтен, где его и обязанности приват-доцента. Из памяти не выходили внезапные появления Бора на дороге его комнаты в пансионе фру Мор, когда там уже все успевали пожелать друг другу спокойной ночи. Спокойных ночей не получалось — Бор произносил с порога: а не попробовать ли нам обдумать еще и такую возможность?..» И казалось, испробовано было все. Теперь за собственным письменным столом в Геттингене Гейзенберг-совершил последнюю попытку пробиться к механике атома путем частных предположений. И увяз в электронных орбитах — «в непролазной трясине громоздких и неразрешимых математических уравнений».