НИЛЬС БОР
Д. ДАНИН
(Продолжение. Начало см. «Наука, и жизнь» № 12, 1970 г., и №№ 1, 2, 5, 1971 г.)
Beсна в Манчестере
ДАТЧАНИН И ВЕНГР
Он приехал, а Резерфорд уехал. Не сразу - через несколько диен. Но надолго - до конца апреля. За рулем своей машины новозеландец отправился на континент. (Сначала в Париж - г деловым визитом в лабораторию Марии Кюри, по том в Пиренеи - с семьей, и Брэггом-старшим, отдохнуть, и развлечься.) Бора, Датчанина, он оставил на попечение своих мальчиков - Ганса Гейгера и Эрнеста Марсдена, - несравненных знатоков эксперимента в области радиоактивности.
Повторилось то, что бывало со всяким, кто появлялся в резерфордовском клане кембриджскому беглецу надлежало прежде всего пройти экспериментальный курс повой атомистики - единственный в своем роде физический практикум.
Бор поселился в Хьюм-Холле, не очень далеко от лаборатории. Отсюда он уже не писал Маргарет об ивах, наполненных ветром. Не писал о живых изгородях, зеленых лугах, и прозрачном небе над головой. И не оттого, что весна была еще слишком ранней - серой, и голой. Просто вокруг ничто не напоминаю о Кембридже - о нестареющей старине, дававшей равные права камням, и травам. Здесь со всех сторон обступал человека продымленный город - индустриальный век. И часто нелегко решалось, что там влачилось в небе под ветром вольные облака или принудительные дымы несчетных фабричных труб? Избыточно красные закаты были угрюмы - без копенгагенской акварельности. Тусклый снежок податливо превращался в черную слякоть. Это не воодушевляло.
Но зато, быть может, радостно ощущалась прямая связь между запросами века, и углублением в природу вещей? Едва ли. Запросы были деловыми, а углубление - бескорыстным. Ощутимым было скорее нечто совсем иное требовательная деловитость века, гнавшего познание вширь, а не вглубь. Бек жаждал экспансии по горизонтали познания все новых практических следствий из прочно установленных истин. И еще никто не думал, что тихая экспансия по вертикали - иголочное проникновение в недра материи - обернется, когда-нибудь технологическими взрывами вулканной мощи.
Все же была в атмосфере Манчестера, и своя привлекательность. Там не очень хотелось обитать, но очень хотелось работать. То, что называется «пульсом жизни», билось там в хорошем ритме.
Неправдоподобно, однако легко объяснимо, что в беседе с историками - через полвека - Бор не мог вспомнить своей квартиры в Хьюм-Холле довольствовался ли он одной комнатенкой или жил в двух? Словно проверяя память, сам задавал себе этот пустячный вопрос и с улыбкой умозаключал теоретически «Я был доктором, и поэтому думаю, что у меня была маленькая спальня плюс рабочий кабинет». Разумные детали поставляла воспоминаниям логика, но сама память молчала. И была права проблема холостяцкого жилья не имела для него в Манчестере никакого значения. В фокусе жизни стояла работа-только она.
И еще один довод привел он в пользу двух комнат «Я был старше других (Гейгера, и Марсдена)» И не заметил, что ошибся. А меж тем ошибся ровно наполовину бакалавр Марсден, и вправду был существенно младше - на четыре года, зато доктор Гейгер был на столько же старше. Но такие ошибки бывают содержательней точности. Вот и тут память сохранила ему ощущение старшинства, потому, что тогдашняя озабоченность его мышления была рангом выше. Выше, и оттого старше.
Знатоки эксперимента учили его лабораторным хитростям - «они с такой добротой показывали мне разные вещи». А мысль его тем временем искала себе дорогу в иных хитросплетениях причин и следствий. Там тщетно было надеяться на помощь механика, и стеклодува. Там вход в лабиринт непонятного был у всех на виду, а выхода не знал никто. Даже сам «Папа» и «Проф», как с почтительной нежностью именовали на обоих этажах лаборатории ее. шефа, каждодневно вдохновлявшего здесь всех, и вся, но именно в ту весну решившего так неурочно для Бора отдохнуть от своей власти.
Впрочем, Резерфорд не увез с собою в Пиренеи резерфордовского духа, которым жила лаборатория. Просто Бору, будто преднамеренно, чтобы испытать его незаурядность, был предоставлен случай стать резерфордовцем без Резерфорда. Вне практикума по радиоактивности он принадлежал себе. Никаких заданий. Ничего обязательного. Полная свобода выбора своего пути в манчестерской проблематике. И он этот выбор сделал еще до возвращения шефа.
Как повелось, все трудились за экспериментальными установками без лишних словопрений шеф не терпел отвлекающей болтовни. Но был час - после полудня, - когда все собирались в физпрактикуме на чаепитие, и выговаривались досыта. Вместе с табачным дымом расползались по углам вязкие дискуссии. В отсутствие Резерфорда - более затяжные, и вязкие, чем под его нетерпеливым председательством.
Бор слушал. Чаще всего отмалчивался. Иногда - от стеснительности, иногда - от неуверенности в своем английском, иногда - оттого, что ему еще нечего было сказать. Разговоры так или иначе вертелись вокруг планетарного атома. Никто не декларировал спасительных идей ни у кого их не было. Но перед мысленным взором недавнего кембриджца все детальней вырисовывалась замечательно абсурдная и потому вдохновляющая картина сочетание классической невозможности резерфордовской модели, и ее реальной плодотворности! Было над чем поломать голову.
Сначала он чувствовал себя одиноким в оживленной разноголосице этих лабораторных чаепитий все ждал, что речь зайдет о проблемах электронной теории и тогда ему тоже удастся наконец выговориться. А заодно найти единомышленников, столь же критически настроенных, как, и он. Однако ожидания эти не оправдывались. Еще он молча мрачнел, когда приходила на его имя почта, а в ней снова и снова не оказывалось письма из редакции «Ученых трудов». Кембриджского Философского общества туда в середине ноября минувшего года перекочевала с томсоновского стола его рукопись. По-видимому, с тем же результатом. Хотя вера в планетарную модель погнала его мысль в новые дали, неудачливая судьба диссертации продолжала угнетать. Но все-таки не, как прежде. Скоро он заметил, что раздумья о ней отодвигаются все дальше.
Те праздные чаи незаметно превратились для него в ежедневные импровизированные семинары по резерфордовскому атому. И он пристрастился к ним. Как в отрочестве - к профессорским квартетам в кабинете отца. Как в юности - к студенческим дискуссиям в копенгагенских кафе. Позднее, летом, когда он уже весь был поглощен теоретическими выкладками, и мог совсем не ходить в лабораторию, это пристрастие все-таки выволакивало его после полудня из уединения в Хьюм-Холле, и он появлялся в стенах физпрактнкума. Не ради чашки однообразного чая - ради живого голоса спорящих коллег. И теперь ему самому все чаще бывало там, что сказать.
Очевидно, на этих-то чаепитиях он вскоре завязал знакомство с Дьердем-Джорджем-Георгом фон Хевеши.
Самое непредвиденное знакомство. По всем признакам - непредвиденное. Со стороны они выглядели не очень-то гармонической парой. Венгерский аристократ, и скандинавский интеллектуал. Похожий на скрипача-виртуоза узколицый южанин и большеголовый северянин, чем-то напоминавший в ту пору пастора-трудягу из отдаленного прихода. Мастер светской беседы, и застенчивый словоискатель. Но главное - химик-экспериментатор с инженерными склонностями, и физик-теоретик с философическим умонастроением. Что могло их свести?
А мгновенное взаимопонимание - нежданный вопрос, нежданный ответ - свело их надолго. На десятилетия. Манчестер сразу одарил Бора тем, чем Кембридж не сумел одарить за полгода другом.
Кроме внешних различий, было между ними сходство. Тоже внешнее, но важное встретились однолетки-чужестранцы на британской земле. Правда, они ощущали это не в равной степени Хевеши приехал к Резерфорду годом раньше, и по темпераменту своему где угодно акклиматизировался быстрее. А Бор часто потом повторял, что в Англии это совсем не просто - сблизиться с англичанами. Он юмористически объяснял, какая мысль прежде других приходит в голову британцам при знакомстве с человеком издалека «Вот прибыл этот иностранец - 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 - не принимать их за выражение истинного интереса к иноземному собеседнику. 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.»
Между венгром, и датчанином на чужой стороне неоткуда было взяться такому психологическому барьеру.
Хевеши тоже прошел искус Кембриджа. На свой везучий лад - даже не заезжая туда. Он работал у знаменитого немецкого химика Габера в Карлсруэ, когда тому померещилось некое открытие, позже оказавшееся иллюзорным. Меж тем предполагаемый эффект потребовал лабораторной техники, химикам незнакомой замера испускания электронов. Молодой венгр с благословения Габера отправился зимой 11-го года в Англию. И тотчас встал перед выбором Томсон или Резерфорд?..
Бору в его рассказе слышалась знакомая пота. Через пятьдесят лет эта же нота прозвучала в обмене репликами между Хевеши, и физиком-историком Джоном Хэйлброном.
Хевеши. Я встретил человека, работавшего у Резерфорда. Кажется, Левинэ. И еще другого - Виммерлин-га. Оба усиленно посоветовали мне не ехать к Дж. Дж., а ехать к Резерфорду.
Xэйлброн. Но почему не к Томсону?
Хевеши. Левинэ полагал, что Резерфорд - это гораздо интересней, чем Дж. Дж.
Хэйлброн. Ничего более позитивного?
Хевеши. Видите ли, деятельность Резерфорда выглядела более живой, если угодно.
А на сходный вопрос Томаса Куна Хевеши ответил еще, и так «Томсону не нравились идеи, родившиеся не в его голове»
Бор в Манчестере 12-го года мог не задавать новому знакомцу никаких наводящих вопросов тогда все это было понятно ему с полуслова. И тут уж наверняка скрывался один из внутренних мотивов их сближения. Негативный. А был, и другой, «более позитивный», наиважнейший.
Едва вкусив общения с Резерфордом, Хевеши без раскаяния изменил Габеру. А заодно и своей инженерной химии взял да, и не вернулся в Карлсруэ! (На современном языке - «попросил в Манчестере научного убежища») Словно бы ничего соблазнительного не заключалось в первом задании, которое дал ему Папа изучить растворимость эманации актиния в разных жидкостях. Рутинная тема? Не совсем так время полураспада этого радиоактивного газа было меньше четырех секунд, а доступные количества - исчезающе малыми. Эфемерная жизнь чего-то почти не существующего! Ему предлагалось стать экспериментатором-ювелиром. И приобщиться к сфере, где кончалась традиционная химия, и начиналась нетрадиционная физика, ведущая в глубь природы вещей. И он обольстился. Радиоактивность сделалась его пожизненной привязанностью. А планетарный атом - символом веры.
Встретились два прозелита.
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 Хеве-ши. Не Гейгера - Марсдена, а Хевеши. И не от многоопытных физиков, а от начинающего радиохимика узнал он неожиданные для него вещи поражающей новизны, и непонятности.
ХИМИЧЕСКАЯ ЕРЕСЬ
Сравнительно незадолго до переезда Бора в Манчестер Резерфорд получил от правительства Австрии не бог весть, какой щедрый, но очень полезный подарок изрядное количество свинца, извлеченного из иоахимстальской урановой руды. Этот свинец не был случайным спутником урана. За геологическую историю Рудных гор он из урана-то постепенно и образовался. Он являл собою последнее звено в цепи радиоактивных превращений этого долгоживущего элемента. У присланного свинца было одно драгоценное свойство он содержал излучающую примесь - радий-D. И Резерфорд, помня, как прекрасно справился Хевеши с эманацией актиния, предложил ему химически выделить радий-D из остальной массы плебейского свинца. В обычной для него манере Папа добавил, что молодому венгру представляется случай доказать, стоит ли он съеденной им соли.
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 утешаться только сомнительным утешением он был не первым, кто обнаружил, что «ничего не стоит». Хронологически, кажется, третьим.
Резерфорд уже приглашал из Коннектикута ради решения сходной задачи своего старого друга, известного Бертрама Болтвуда. И что же? Тот не сумел разделить два других радиоактивных элемента - ионий, и торий. А это были элементы тоже заведомо разного веса 230 и 232.
Не менее известный Отто Хан тогда едва не потерял веры в себя по вине еще одной химически неразличимой пары - радия-226, и мезотория-228. «Нет, я неумелый химик, я не могу разделить их!» - такая фраза в его устах прозвучала тем драматичней и потому поразила Хевеши, что Отто Хан еще не помнил случая, когда бы ему пришлось отступаться перед аналитическими трудностями. По относительной молодости ему казалось, что так оно, и будет всегда. (Почти через тридцать лет, в 1938-м, он сверх убедительно доказал, что его самооценка в общем-то не была завышенной это он открыл годами ускользавшее от всех деление ура-па - основу атомной бомбы и ядерной энергетики.)
В таком блистательном сообществе не*-удачников молодой Дьердь Хевеши мог не чувствовать себя униженным. От этого, однако, проблема не исчезла. Напротив, обострялась до крайности если дело было не в мастерстве химиков, то, стало быть, в устройстве природы!
Открылась химическая ересь.
В давно, и прочно установленной Периодической таблице элементы располагались по ясному принципу в порядке возрастания их атомного веса. Любого различия в весе, казалось, было достаточно, чтобы проявились различия в химическом поведении элементов. А теперь обнаружилось, что это не так. Нечто неизвестное позволяло атомам обладать совершенно одинаковыми химическими свойствами, но разной массой.
Принцип Менделеева оказался под ударом.
И это не все. Химически абсолютно неразличимые атомы могли, оказывается, отличаться разной степенью устойчивости. Одни были подвержены радиоактивному распаду, как радий-D, другие - нет, как свинец. И те, что были радиоактивными, могли распадаться по-разному. Одни излучали тяжелые альфа-частицы (ядра гелия), другие - легкие бета-частицы (электроны). Одни жили долгие годы, другие - считанные секунды. И все это не имело ни малейшего влияния на химические реакции таких схоже-несхожих атомов.
Могла ли справиться с этой ересью планетарная модель атома?
У Хевеши не было нужного ответа. Да он, и не погружался в теоретические гадания. В компенсацию 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. Участвуя в химических превращениях, он всегда сообщает о своем присутствии чутким физическим приборам. У него словно есть фонарик, которым он светит во тьме реакций. А у свинца такого фонарика нет. Но стоит примешать к обычному свинцу хотя бы чуть-чуть 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 заслуженно принесла Хевеши Нобелевскую премию, а тогда бессонно волновала его живое воображение. II этой заманчивой идеей гораздо больше, чем самой открывшейся ересью, были заняты его мысли.
И у Резерфорда не нашлось решения возникшей проблемы. Он вообще полагал, что экспериментального материала еще слишком мало для поисков падежного решения. С тем, и уехал. И, колеся за рулем своей машины по весенним Пиренеям, минутами только досадовал на неуступчивость природы, лишившей его доброй порции чистого радия-D, а напрасным теоретическим построениям не предавался. И уж, конечно, не думал, что в это время в Манчестере ими займется новичок из Кембриджа - тихий Бор, датчанин, которому пока надлежало набираться лабораторного ума-разума.
Впрочем, послушный Бор - так выглядела его самоуглубленность - предался этим мысленным построениям, не отрывая времени от физпрактикума. Тут ведь еще, и вправду не накопилось материала для многосложных выкладок - не над чем было сидеть за столом, истребляя бумагу. (Ландау пошучивал, что это - основное занятие физика-теоретика.) Но Резерфорду ли не было известно, как малость информации иногда оборачивается благом! Пустившуюся в поиски мысль не сбивают с верного пути отвлекающие второстепенности. Вот и тут он мог бы почувствовать, что это был, как раз тот случай, когда не игра формулами, а конструктивное прозрение решало проблему. Не почувствовал. Его фантастическое чутье на сей раз не заговорило.
А у Бора было преимущество неведения он просто не знал, что обоснованные поиски ответа преждевременны. И нашел, едва начав искать.
А когда начал?
Да с той минуты, как Хевеши заговорил о своей злополучной неудаче.
А когда кончил?
Да в ту минуту, как Хевеши дошел до благополучного финала - до счастливой идеи трассирующих атомов. Потом роли переменились. Судя по всему, это был обмен монологами, а не диалог. Сперва воодушевляюще говорил венгр, и удивленно молчал датчанин. Затем вдохновляюще говорил датчанин и удивленно молчал венгр. Оба не ожидали того, что услышали. Бор - непредвиденных фактов. Хевеши - их непредвиденного истолкования. Сколько длился этот дуэт, неизвестно. И как протекал, неизвестно. Но все вместе стало превосходной историей без истории - без членения на частности. И потому ее нельзя восстановить.
II Хевеши, и Бор независимо друг от друга вспоминали впоследствии, что все произошло сразу. «Впоследствии» - это через пятьдесят лет, когда память обоих слышала в гуле былого только никогда не затихающие голоса и уже не различала шума подробностей.
Семидесяти семилетний Бор (о проблеме в целом):
«Хевеши рассказал мне, что существует больше радиоактивных элементов, чем мест для них в Периодической таблице. Я об этом ничего не знал. По для меня стало тотчас абсолютно очевидным, что это означало.»
Семидесятисемилетний Хевеши (об одной из решающих сторон проблемы):
«Бору это было совершенно ясно с самого начала»
Оттого-то Бор, и говорил, что под знаком Хевеши прошел для него почти весь апрель. Теперь у них, как у сообщников, была - по крайней мере до возвращения Папы - неиссякающая тема для обсуждения; возможности внутренней структуры планетарного атома. Сколько бы ни было понято в первую минуту, оно нуждалось в очищающем испытании спором, как проявленная фотопластинка в закреплении фиксажем. А Хевеши, со своей стороны, мог бы признаться, что для него весь апрель 12-го года прошел под знаком Бора.
ВНЕЗАПНОЕ ПОНИМАНИЕ
Проницательность датчанина извлекла 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. А в этом случае тем более удивляющее, что конструктивное прозрение Бора было чисто логическим, и почти не потребовало всегда загадочного вмешательства интуиции.)
...Если существуют химически абсолютно неразличимые элементы разного атомного веса и сомневаться в этом уже нельзя, надо сказать значит, менделеевский принцип Периодической системы нуждается в пересмотре - очевидно, вовсе не от различий в весе зависят различия в химических свойствах атомов. И сказать это надо без всяких уловок.
А разве возможны были уловки?
Сколько угодно. Разум дьявольски изобретателен, когда защищает веру. Всего шесть лет назад, в 1906 году, наделала шума хитрая уловка, придуманная для опровержения другой ереси - радиоактивной радий не элемент, а химическое соединение! Какое? Очень понятно он становится свинцом, постепенно теряя в цепи последовательных превращений пять альфа-частиц - ионов гелия, и потому нетрудно догадаться, что радий - это соединение гелия со свинцом. Не атом, а молекула PbHe5. И придумал эту остроумную уловку великий старик - лорд Кельвин. А теперь для опровержения повой химической ереси уже придумывал такую же уловку другой великий авторитет - начинающий старик Дж. Дж Из двух химически неразличимых элементов более тяжелый - вовсе не элемент, а соединение более легкого с атомами водорода! Кажется, он не решился выступить с этой уловкой в печати. Но вскоре она стала известной. И вызывала улыбки химиков отличить водородистое соединение от чистого элемента они уж, как-нибудь сумели бы.
Для истинного понимания повой ереси только одно, и надо было не разоблачать ее, а довериться ей. Услышать в ней голос природы. Непредвзято, как в детстве, когда во всем удивительном воображение видит естественный ход вещей. Бор доверился раньше других.
«Труден первый шаг.»
Нет, не атомный вес определяет химические свойства элементов! А что же их определяет? Сейчас рассудим. Все прояснится, само собой. (Видится приоткрытый рот. Отсутствующие глаза. «Бедная мать!» - как сказал тот человек в копенгагенском трамвае двадцать лет назад.)
...Согласно планетарной модели, масса атома - вся в его ядре. Это оно весит. Электроны-планеты не в счет, так они легки. И если атом радия-210 на три единицы атомного веса тяжелее свинца-207, то это потому, что ядро у него массивнее. А химия та же. Стало быть, в атомах не ядра диктуют им химическое поведение.
Но если не ядра, то атомные электроны. Больше в атомах ничего нет. И потому другого выбора нет.
Логика хороша своей неумолимостью значит, у химически неразличимых атомов должны быть неразличимо одинаковы электронные структуры вокруг ядер. И по необходимости у них совершенно одинаков суммарный отрицательный заряд электронов. Однако всякий атом нейтрален электронов в нем ровно столько, сколько способно удержать вокруг себя положительно заряженное ядро. И, следовательно, атомные ядра радия-210, и свинца-207, хоть массы у них, и разные, обладают равным зарядом.
И совершенно неизбежно - та же картина у всех химически неразличимых элементов. Будь тогда собеседником Бора Бертрам Болтвуд, датчанин начал бы с пары, измучившей американца с иония-230, и тория-232. А будь Отто Хан - начал бы с пары, измучившей немца с мезотория-228, и радия-226.
Вот главное, что «стало тотчас абсолютно очевидным». Бору, и, что заставило Хевеши с изумлением уставиться на нового друга. В мгновение ока откристаллизовалась прозрачная закономерность химическое поведение атомов однозначно зависит от величины электрического заряда атомного ядра!
Все-таки от ядра. Но не от его массивности, как думали до тех пор все, а от его зараженности, как не думал до тех пор никто. А это меняло самый принцип построения Периодической таблицы элементы следовало располагать один за другим в порядке возрастания ядерного заряда. А заряд не может быть дробным. От элемента к элементу он может увеличиваться не меньше чем на единицу. И, наверное, увеличивается на единицу, а не на две или, скажем, на пять. Уже хорошо было известно из опыта, что у первого элемента, водорода, заряд ядра действительно наименьший 4-1, а у второго, гелия, следующий из возможных 4’2. Может быть, так оно, и идет до конца таблицы, до самого урана? Тогда Атомный номер любого элемента - его порядковый номер в менделеевской таблице - неожиданно приобрел бы глубокий физический смысл он прямо показывал бы величину заряда каждого атомного ядра. И многие, прежде безответные «почему?» получили бы замечательно ясный ответ.
Периодическая система была гениальным обобщением - догадкой Менделеева он ведь ничего не знал об устройстве атомов, и даже не слишком верил в «атомную механику». Как карты в пасьянсе, раскладывал он элементы. И у него вышел труднейший пасьянс. Но почему вышел? Что угадал он в природе? Почему между любыми двумя соседними клеточками в его таблице уже нельзя втиснуть другие клеточки? Почему вообще элементы образуют явно прерывистую последовательность? Что изменяется в них от элемента к элементу скачком? Почему в некоторых местах таблицы нарушение принципа возрастания атомного веса оказалось правильным? Почему аргон (Атомный номер 18), хотя он, и тяжелее, стоит перед калием (Атомный номер 19)?
Словом, многое легко объяснилось бы, будь наверняка справедлив простой закон Атомный номер всюду равен Заряду ядра. Но тут уж для безупречного логического вывода было недостаточно тогдашних экспериментальных данных. Мало ли, какую усложняющуюся хитрость могла придумать природа? Однако Бор по негласной своей натурфилософии (она у каждого есть, и у каждого своя) склонен был больше верить в простодушие природы, чем в ее хитроумие. И он решился сделать второй логический шаг - незаконный - вслед за первым - законным. Тому есть два подтверждения - слабое, и сильное.
Слабое. Вспоминая те времена, он рассказывал:
«Хевеши иногда говорил мне, что я выражаю свои мысли на странный лад. Когда мы обсуждали проблему аргона, я сказал «Это неправильный аргон». Но, конечно, он постепенно понял, что я имел в виду. Я чувствовал, что. аргон действительно должен был бы иметь Атомный номер на единицу меньший, чем у калия.»
Точно на единицу! Это, и вправду можно было только «почувствовать». К тому же тут речь шла о частном казусе в Периодической таблице. И потому это подтверждение слабое.
Сильное. Бор объяснил Хевеши, и этим поверг его в изумление еще большее, чем прежде, - какие химические свойства будут отличать элемент, рождающийся в результате альфа-распада радиоактивного атома.
Этот атом теряет альфа-частицу, чей заряд 4~2. Значит, у нового атома заряд ядра будет на две единицы меньше, чем у первоначального. Где место для новорожденного в Периодической таблице? Очевидно, надо сместиться на два шага назад - на две клеточки влево - ближе к началу таблицы, и там его поместить. Очевидно? Да, но только если верно, что номер клеточки равен заряду ядра. Тогда можно было бы заранее предсказать, что металл радий будет превращаться в инертный газ - эманацию. (Радий - во второй вертикальной группе Менделеева, эманация - в нулевой, а это, как раз и дает смещение на две клеточки влево.) Изумленный Хевеши мог прикинуть в уме все известные ему случаи альфа-распада, и на ходу убедиться, что арифметика датчанина всюду работает безошибочно.
Вот эта арифметика и подтверждает сильнее всего, что Бор уже тогда - в апреле 12-го года - открыл закон Атомного номера. И попутно - закон Радиоактивного смещения
На пальцах открыл. В разговорах с другом.
Но, и это был не весь урожай. Тут ведь содержалась еще одна конструктивная идея, для понимания планетарной модели фундаментальная если химическими процессами в мире заведуют атомные электроны, то радиоактивными превращениями - атомные ядра. И только атомные ядра. (От того-то химически неразличимые элементы могли различаться, как угодно своей радиоактивностью, а то, и вовсе быть устойчивыми.)
Снова кажется да разве это не было ясно всем? Откуда же еще могли излучаться тяжелые альфа-частицы, кроме, как из ядра?! Однако существовал, и бета-распад излучение легких электронов. И разве не естественно было думать, что они-то, уж приходят не из глубин атома? Так многие, и думали бета-лучи - это электроны из числа тех, что вращаются вокруг ядра.
Наиболее проницательных, и умеющих властвовать над искушениями мысли - к их числу принадлежал Резерфорд - кое-что все-таки смущало. И среди прочего - превращение бета-излучающего элемента в новый элемент. Наружные электроны, те легко отрывались от атома, и замещались другими, пришедшими со стороны. На время атом мог становиться заряженным ионом, а потом опять делался нейтральным. Химия его при этом не изменялась. А бета-распад изменял химию навсегда. Что-то отличало бета-электроны от наружных электронов-планет.
Бор понял это «что-то» могло быть только происхождением. Только родословной. Бета-лучи, как, и альфа-лучи, вырываются из атомного ядра. И потому при бета-распаде тоже с неизбежностью рождается новый элемент, ибо тоже меняется ядерный заряд от того, что выбрасывается отрицательный электрон, положительный заряд увеличивается на единицу. И новому элементу принадлежит место на одну клеточку впереди - вправо от первоначального.
Пожалуй, уже уставший изумляться Хевеши мог, и это подтвердить всем своим опытом радиохимика.
Открывался еще один закон Радиоактивного смещения - для бета-распада. И снова попутно. Снова в разговорах с другом. Без долго сидения за письменным столом. И как впечатляюще все связывалось в единую цепь!
Именно о ядерном происхождении бета-электронов Хевеши, и сказал пятьдесят лет спустя «Бору это было совершенно ясно с самого начала.» Он мог бы добавить «Но тут уж я ему не поверил.» Просто не поверил. Без разумного объяснения причин.
Может быть, слишком много так легко снизошедшей ясности заставило его наконец зажмуриться?
«СПРОСИТЕ У БОРА.»
Венгр и датчанин сидели в домашнем кабинете Резерфорда на Уилмслоу роуд. Было воскресенье - послеполуденный час. Хевеши нетрудно было вспомнить эту подробность по будням шеф не приглашал сотрудников в гости, да еще днем. Воскресное приглашение служило знаком дружеской расположенности Резерфорда. И его жены тоже. Это было не менее важно, а случалось гораздо реже Мэри Резерфорд не без труда привечала новых людей. Не удивительно, что ее успел покорить светски обольстительный Хевеши. Но чем взял Бор? Не противоположной ли чертой, то есть совсем не светской застенчивостью, вызывавшей желание матерински покровительствовать ему?
А почему они были приглашены вместе?
Резерфорд недавно вернулся с Пиренейского полуострова и, конечно, сразу же поспешил войти в дела своих мальчиков. О дискуссиях Хевеши - Бор, и теоретических догадках датчанина, разумеется, шла уже молва по лаборатории. Одобрительная - в устах немногих, скептическая - в устах большинства. Естественно, Папа уже нашел случай осведомиться об этих дискуссиях и об этих догадках из первоисточника. Вдвоем ли исповедовались датчанин, и венгр или порознь, сути не меняло тут было налицо соучастие в деле. Вот только греховном или праведном?
Резерфорд не присоединился ни к одобрительным голосам, ни к скептическим. Заговорила его натура великого исследователя властвовать над соблазнами и легкого теоретизирования, и легкой критики. Или, как говаривали римляне, «спешить медленно!» (Он с детства знал этот завет. И всегда спешил, но так, что из-под его пера до сих пор не выходило в свет ни одной слабо обоснованной работы.) За время его путешествия эксперименты не принесли ничего существенно нового для понимания планетарного атома. И он не видел причин менять свое убеждение рано еще делать слишком далеко идущие выводы из его собственной атомной модели! Она сама оставалась еще отчаянной физической ересью. Вот, когда бы логика датчанина теоретически объяснила устойчивость этого классически невозможного, и в то же время неопровержимо существующего атома, тогда. Но пока построения Бора выглядели спасением химической ереси посредством физической ереси - не более того. И Резерфорд не почувствовал удовлетворения.
Бор вспоминал:
«Я сказал ему, что это могло бы стать окончательным подтверждением его модели»
Резерфорд уклонился от такого искушения. И не запел, как то бывало в минуты бесспорных удач его мальчиков «Вперед, христово воинство!..» И не повелел, как обычно «Принимайтесь-ка за статью, мой мальчик, да без промедлений!»
Но втайне он наверняка был изумлен не меньше, чем Хевешн. II, пожалуй, его изумление было даже глубже, он увидел, что этот молодой доктор из Копенгагена знает о планетарном атоме уже больше, чем ведомо ему, Резерфорду. И способен, очевидно, на серьезные идеи покоряющей простоты. И, встречая копенгагенца в лабораторной комнате Гейгера - Марсдена, он теперь пристальней приглядывался к нему, и внимательней вслушивался в его неуверенную английскую речь.
...И вот они оба, Хевеши, и Бор, воскресные гости шефа, слушали в его домашнем кабинете веселые рассказы о Пиренеях, и сами рассказывали обо всякой занятной всячине. Это любил хозяин. Не единой физикой жив человек! Так, Резерфорд признавался, что, хотя глубоко почитал Марию Кюри, все же избегал досужих бесед с нею она всегда говорила только о своих научных заботах. Хевеши собственными ушами слышал это от Резерфорда. И сам в таком грехе повинен не был. Но тут представился случай непринужденно - без третьих лиц, и вязких дискуссий - выяснить наконец то, что неотступно его томило в последние недели. И он не удержался. Отбросив свою виртуозную светскость, и виновато улыбнувшись хозяйке дома, вдруг серьезнейше спросил Резерфорда тоном последней надежды на окончательный ответ:
- Альфа-частицы приходят из ядра. Это, несомненно. Но откуда приходят бета-электроны?
Ответ был незамедлителен. И окончателен. Однако менее всего тот, какого ждал в ту минуту Хевеши. Резерфорд сказал коротко, и кротко:
- Спросите Бора.
Возникла долгая пауза верховный судья в делах радиоактивности отсылал вопрошающего к новому атомному авторитету! Случилось нечто небывалое.
Это происшествие точно так же было воспринято через пятьдесят лет искушенным Эмилио Сэгре, в молодости своей знававшим Резерфорда. Он вежливо удержался от восклицания «Не может быть!» Но, несказанно удивленный, он даже вслух повторил эту фразу в рассказе Хевеши, словно желая убедиться в ее произносимости.
Сэгре. Это оч-чень интересно. Я спросил Резерфорда, а он сказал «Спросите Бора!»
Другой интервьюер Хевеши, Джон Хэйлброн, прямо усомнился в истинном значении резерфордовской реплики, и решил поставить все точки над «1»:
Xэйлброн. Резерфорд действительно верил, что Бор это знал?
Хевеши. О, да! Он никогда не сказал бы «спросите у Бора», если бы не был уверен, что у того в самом деле есть готовый ответ.
...Право же, лучшей минуты Бор еще не переживал со дня появления в Англии. Оказавшийся ненужным Томсону, он мог теперь почувствовать, как нужен Резерфорду. И больше того, будущему атомной физики. Он стоил соли, которую съел!
Своей краткой репликой Резерфорд, в сущности, сам перечеркнул все, что говорил до этого о преждевременности построений Бора. И когда однажды в мае Бор зашел к нему, чтобы с осторожной непреклонностью отказаться от дальнейших экспериментальных занятий, и с толковой обстоятельностью испросить согласия на чисто теоретическую работу в лаборатории, ни в этой осторожности, ни в этой обстоятельности уже не было никакой нужды все решилось с полуслова.
ДОБРОВОЛЬНЫЙ ЗАТВОРНИК
Итак, дела складывались, судя по всему, наилучшим образом. И вдруг - все в том же мае - невеселое признание Харальду. Точно не из весеннего Манчестера, а из осеннего Кембриджа написал он брату:
«Здесь нет вокруг меня никого, кто интересовался бы всерьез такими вещами»
Что же это? Снова кавендишевское одиночество? Или дань минуте? Нетрудно догадаться, о, каких вещах зашла речь.
В мае действительно настигла его неприятная минута - 8-го или 9-го почта доставила наконец письмо из редакции «Ученых записок». Кембриджского философского общества коммерчески, вполне резонно мотивированный отказ публиковать его диссертацию. Рукопись слишком длинна. Издательские расходы слишком велики. Может быть, если текст будет сокращен вдвое (!), вторичное рассмотрение вопроса окажется более благоприятным.
Что он мог возразить? В пору было хоть рассмеяться от полного бессилия, да еще от огорчительного открытия новый удар по его многострадальной диссертации пришелся, как раз в годовщину ее блистательной защиты. Тогда за окнами аудитории № 3 стоял зеленый копенгагенский май, и профессор Кристиансен благодушно сетовал - как жаль, что такая превосходная работа написана не на иностранном языке уж за границей-то ее сразу оценили бы по достоинству. Теперь за окнами лаборатории стоял зеленый манчестерский май - ибо май даже в Манчестере зеленый и весело напоминал, что нет пророка в чужом отечестве, равно, как, и в своем.
Напоминал весело, по смеяться совсем не хотелось. И даже, когда через неделю случай придумал способ все-таки смягчить этот удар из Кембриджа, истинного облегчения Бор испытать уже не мог.
15 мая пришли из Лондона гранки его маленькой заметки для «Философского журнала», разумеется, тоже долгожданные. Настолько долгожданные, что он уже перестал верить в возможность, и этой крошечной публикации - первой за время его стажировки в Англии.
Ее судьба тоже сложилась нелепо. Получалось так, будто все, связанное с его диссертацией, заранее обрекалось на нелепую судьбу. Но мистики тут не было одна неудача закономерно влекла за собой другую.
Он написал эту двухстраничную заметку еще в Кембридже - незадолго до отъезда в Манчестер. Написал словно бы затем, чтоб остался хоть, какой-нибудь печатный след его пребывания в кавендишевской лаборатории. Заметка касалась теории термоэлектрических явлений в металлах, и была полемической. Он спорил с недавней - февральской - статьей О. Ричардсона, кавендишевца резерфордовского поколения:
«так, как его результаты противоречат результатам, полученным мною, я буду признателен, если мне позволят попытаться кратко пояснить причины этого разногласия»
Однако полученные им результаты содержались только в его диссертации. Он в своей заметке вынужден был ссылаться на «стр. 63», «стр. 72», «стр. 35» практически никому не доступного текста. Редактор журнала В. Фрэнсис оскорбительно истолковал его побуждения он решил, что некий датчанин просто защищает свой приоритет. Последовал обмен письмами. Многократный. Объем переписки сразу превысил размер самой заметки. Праведный датчанин в приступе беспомощного негодования -, а негодование беспомощно, когда человеку не остается ничего, кроме, как негодовать, - написал одно из писем в редакцию с резкостью, до такой степени ему несвойственной, что ей впоследствии удивлялись Леон Розенфельд, и Эрик Рюдингер. И все же не раньше, чем Ричардсон снабдил свою новую - апрельскую - статью ссылкой на боровскую диссертацию, Фрэнсис согласился напечатать в «Философском журнале» теоретические соображения Бора.
Долгожданные гранки принесли, конечно, чувство удовлетворения. Но радость все равно была уже отравлена трехмесячными мытарствами этой заметки. И сознанием, что она-то появится в печати, а диссертация - по-прежнему нет. Хорошо бы гранки пришли из Кембриджа, а отказ - из Лондона.
В общем, май окружил его еще неизжитыми - доманчестерскими - заботами. И естественно, он не мог не подумать однажды, а не совершить ли попытки издать свою докторскую работу здесь, в Манчестере? Но кто в университете Викторин взялся бы протежировать критическому сочинению по электронной теории металлов? Резерфорд? Это была не его сфера.
Кто же?
Короткие поиски. Возможно, пробы. И в итоге этот внезапный приступ Кембриджского одиночества среди манчестерских приятелей «Вокруг меня - никого, кто интересовался бы всерьез такими вещами»
Однако не было ли гут еще, и другой подоплеки? Может быть, испросив у Резерфорда разрешения целиком отдаться теоретической работе, он задумал вернуться от теории атома вспять - к нерешенным вопросам своей диссертации?
Да нет, судя по всему, нет. Приступ одиночества -, а он пожаловался Харальду на одиночество 28 мая - длился недолго. И означал не возвращение назад, а прощание с упрямыми иллюзиями последняя ниточка, еще тянувшаяся из Кембриджа, теперь оборвалась. Но тем крепче становилась связь с Манчестером. Тут все сулило быть прочным. И все обещало успех его новым исканиям.
Харальд еще обдумывал после майской жалобы Нильса, как бы поверней утешить брата, а тот уже писал ему 12 июня совсем иное по духу письмо:
«Дела мои идут сейчас не слишком плохо. Несколько дней назад мне пришла в голову одна небольшая идея..., и я начал разрабатывать маленькую теорию, которая, как ни скромна она, быть может, прольет некоторый свет на ряд проблем, связанных со структурой атомов. Думаю вскоре опубликовать короткую статью об этом. Ты легко представишь себе, как это приятно - работать здесь, где есть столько людей, с которыми можно поговорить..., и где находишь знатоков, максимально осведомленных в этих проблемах, я где профессор Резерфорд проявляет такой живой, и действенный интерес ко всему, в чем, по его мнению, что-то есть. У меня так много замыслов, но кое с чем придется повременить.»
Суток вдруг перестало хватать для работы. Пришла та самая пора, когда он стал выходить из дома только ради лабораторных чаепитий.
Искушающе звали к себе загородные просторы - раннее лето на пологих холмах ланкастерской равнины. (Он догадывался, что сейчас они щемяще напомнили бы ему Данию. велосипедные прогулки с тетей Ханной в окрестных полях за бабушкиным Нёрумгором, виссенбьергскую свободу у священника Мёльгора, сельскую тишину в Слагельсё, где ждала его Маргарет.) Однако на сей раз лето было не для него. Впрочем, в прошлом году, когда он готовился к поездке в Англию, оно ведь тоже было не для него. Ему, как футбольному вратарю, яхтсмену, велосипедисту, право же, грозила полная растренированность. Но едва ли кто-нибудь в университете Вик горни поверил бы тогда, что в нем пропадает способный вратарь, и вообще разносторонний спортсмен не так он выглядел в то лето.
Он стал добровольным затворником.
«Небольшая идея», и «маленькая теория» накрепко привязали его к столу в Хьюм-Холле. Началась доподлинно теоретическая работа, то есть безжалостное истребление бумаги. Еще до письма Харальду в те же дни ушли два письма к Маргарет с теми же словами о некоей идее, осенившей его, и с повторяющимся признанием «. я тружусь день, и ночь»
День, и ночь. Он готов был к такому труду, и хотел его.
Продолжение следует.
Читайте в любое время
