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).

---

…Все хорошее когда-нибудь приходит к концу, и мы вернулись назад, в Кембридж. Первое, что сделал я после многомесячного отсутствия, это отправился навестить моего старого друга Си-Ти-Ара. Я застал его за полировкой все той же большой соединительной муфты из матового стекла.

Не раз приводилась эта притча для характеристики «туманного Вильсона». Но при взгляде издалека — с точки зрения истории — чудится в ней что-то символическое и для всей жизни Кавендиша в те дни, недели и месяцы 1925–1926 годов.

Разумеется, лаборатория жила по-прежнему деятельной жизнью. Но была эта жизнь не более чем штилем в сравнении с бурями, шумевшими тогда на континенте: теперь уже не в Париже, а в Геттингене, и Цюрихе, и Копенгагене — главных эпицентрах длившегося и неудержимо нараставшего потрясения основ теоретического познания микромира. (Да и мира вообще!) Вот там счет времени действительно шел на дни, недели и месяцы. И уж оттуда никак нельзя было в ту пору безнаказанно отлучиться на полгода: отлучился — вернулся, а обжитого дома твоей мысли нет и в помине — он снесен, как дом твоего детства, и незнакомые чужие идеи по-хозяйски расхаживают на опустевшем месте, как цыплята в брайтуотеровском загоне.

Да, так уж получилось, что пока Резерфорд на полгода отлучался из Европы, в Европе родилась долгожданная механика микромира. Он словно обеспечивал себе алиби в будущем громком процессе об этом преступлении против законов классики.

Алиби выглядело полным. 29 июля 1925 года, когда редакция немецкого журнала «Zeitschrift für Physik» получила работу молодого геттингенского теоретика Вернера Гейзенберга с первым изложением его знаменитой матричной механики, профессор Резерфорд находился на борту парохода «Асканиус» в водах южной Атлантики и пятый день блаженно отдыхал от своих профессорских обязанностей.

Гейзенберг был ровно на тридцать лет моложе Резерфорда, и молва о планетарном атоме с лестницей разрешенных уровней энергии стала достоянием его разума еще в отрочестве. Может быть, поэтому в отличие от Резерфорда его не смущало, «откуда знает электрон, где он должен остановиться», когда атом, испуская квант, скачком переходит из одного устойчивого состояния в другое. Непостижимые и незаконные с точки зрения классической, эти квантовые скачки были приняты начинающим теоретиком как некая бесспорная и простейшая реальность природы. И он построил механику квантовой прерывности в явлениях микромира. И был он, по словам его геттингенского учителя Макса Борна, так талантлив и так невежествен, что даже выдумал для воплощения своих физических идей особый математический аппарат, не зная, что таковой давно существует в высшей алгебре под именем матричного исчисления. В общем для резерфордовского атома Гейзенберг нашел количественные законы движения по боровской лестнице дозволенных уровней энергии.

И вот что сверх всего особенно замечательно: хотя в построениях своих он исходил из квантовых скачков Бора, а о непрерывных волнах материи де Бройля и не думал, не веря в их реальность, действующими лицами в его механике все равно оказались на поверку странные микрокентавры — непонятные частицы-волны. И новый непоправимый ущерб нанесен был старой классической иллюзии — рисовать события в микромире так, точно на микробильярде сталкиваются и взаимодействуют аккуратненькие шарики-частицы… Тут уж решительно и бесповоротно предъявляла свои права наступающая эпоха непредставимых представлений о ходе вещей в атомном мире.

Интересно, что Резерфорд уплывал в Антиподы, быть может все-таки успев напоследок ознакомиться с построениями Гейзенберга, хотя тогда они еще даже не дошли до редакции «Zeitschrift für Physik». Дело в том, что как раз незадолго до отъезда Резерфорда — в середине июля 25-го года — Гейзенберг появился на Фри Скул лэйн.

Посетить Кавендишевскую лабораторию его пригласил, очевидно, Ральф Фаулер. Минувшей зимой они часто встречались в Копенгагене, на семинарах у Бора, где оба ходили в учениках и где не прекращались отчаянные споры о новых теориях. Двадцатичетырехлетний Гейзенберг прочитал в Кавендише несколько лекций. И достойно внимания, что среди его кембриджских слушателей был двадцатитрехлетний Поль Адриен Морис Дирак. А был ли среди них сам кавендишевский профессор — сэр Эрнст? Судя по всему — нет. Однако трудно допустить, что ему не были сообщены новости, привезенные геттингенцем. Если никто другой, то уж Ральф Фаулер наверняка порассказал ему о них — хотя бы домашними вечерами в Ньюнхэм-коттедже на улице Королевы.

Тем не менее ни в тогдашних речах Резерфорда, ни в его письмах (во всяком случае, тех, что опубликованы Ивом, Бором и другими мемуаристами), не найти ни слов одобрения, ни слов хулы по адресу новых идей.

Молчал он о них и в Антиподах.

Повторилось то же, что имело место два года назад, когда появились волны материи де Бройля: Резерфорд словно бы не пустил новейшие теоретизирования в свой духовный мир. Между тем ведь на этот раз новые идеи получили благословение Бора!

Видно, не просто ему было пойти на полный разрыв с наглядностью физического знания…

Да, ему это было совсем не просто. Однажды во время застольного спора в обеденной зале Королевского общества выдающийся астрофизик Артур Эддингтон с философической необязательностью сказал, что, быть может, электроны это только наша «умозрительная концепция», а реально они, возможно, и не существуют. Резерфорд в негодовании поднялся из-за стола, и весь вид его, по словам очевидца, как бы говорил: «Вы оскорбили женщину, которую я люблю!» Он вскричал: «Электроны не существуют?! Ах, вот как! Отчего же я вижу их так же ясно, как эту ложку перед собой?» При такой рельефности внутреннего зрения разрыв с наглядностью был не только не прост, но неизбывно тягостен.

А пока он отмалчивался от новых идей, они все уверенней демонстрировали свою силу. И стало быть, истинность. И как раз на время его отлучки — на вторую половину 25-го года — пришлись все знаменательные даты в истории возникновения и развития гейзенберговского варианта квантовой механики. А вдобавок тогда же начал созревать и другой знаменитый вариант этой механики, принадлежавший цюрихскому теоретику Эрвину Шредингеру.

В Цюрихе дело тоже шло стремительно, и уже 18 марта 26-го года редакция немецких «Анналов физики» получила первое законченное изложение основ волновой теории микромира, исходившей не из квантовых скачков Бора, а из дебройлевских волн материи.

Резерфорд отмолчался и от этой теории.

Волновая механика как бы противостояла матричной: она хотела быть механикой непрерывности в явлениях микродействительности. Шредингер мечтал все свести к волнам и вообще избавиться от частиц. Но на поверку обнаружилось, что действующими лицами и в его построениях являются те же странные микрокентавры — волны-частицы.

Однако поначалу две механики враждовали. Шредингер в дискуссии с Бором называл «проклятыми» квантовые скачки: он полагал, что такие нарушения непрерывности антифизичны и невозможны. Гейзенберг в письме к Паули называл «ужасной» физическую суть волновой теории: он полагал, что она пренебрегает всем своеобразным — неклассическим — в бытии микромира. Означали же эти полемические резкости обоих равноправных основателей квантовой механики лишь одно: рождение ее не было идиллическим — оно явилось истинной драмой идей.

А Резерфорд оставался в стороне от этой драмы.

Он продолжал отмалчиваться и тогда, когда в том же 26-м году Шредингером была доказана полная эквивалентность матричной и волновой механик, выразивших одну и ту же правду природы на разных математических языках. Правда эта состояла в полной симметрии волновых и корпускулярных свойств у элементарных атомных частиц.

Он не стал менее безучастным к происходящему и тогда, когда в том же 26-м году Макс Борн выдвинул вероятностное толкование законов микромира. А это толкование неизбежно приводило к небывалому утверждению, что статистические закономерности могут господствовать и господствуют не только в жизни больших скоплений микрочастиц, но и в поведении каждого электрона, протона, атома.

Он не изменил своему равнодушию и тогда, когда в следующем, 1927 году Гейзенберг открыл Соотношение неопределенностей, ставшее основным законом квантовой механики. А этот закон показывал, что для частицы-волны бессмысленно ожидать одновременной полной определенности в ее местоположении и в величине ее скорости. Это значило, что в микромире нет классических траекторий! Точные орбиты электронов в планетарном атоме превращались в иллюзию. Отныне можно было говорить лишь о вероятности пребывания электрона здесь или там…

Казалось бы, уж тут-то он должен был зарычать. И выразить свое несогласие. Или согласие. Но он не зарычал и теперь. И по-прежнему неизвестным оставалось — согласен он или не согласен?