Глава седьмая
Действие в этой главе будет происходить в основном в Англии и Канаде, однако начать ее нам придется все же во Франции, для чего нам следует вернуться на обед, данный вечером 25 июня 1903 года Полем Ланжевеном в честь Мари Кюри, защитившей днем докторскую диссертацию. Там мы сможем познакомиться с одним из гостей, попавшим на этот вечер, что называется, прямо с корабля на бал. Он действительно только что приплыл из Канады во Францию. Хотя его присутствие здесь не только не случайно, но и глубоко символично, поскольку он один из тех ученых, которые после выдающихся открытий французских физиков сам встал под знамена радиоактивности и призвал под них новых сподвижников.
Гость Ланжевена и вместе с тем гость супругов Кюри — ибо для знакомства с ними он прибыл во Францию — Эрнест Резерфорд, глава физиков, работавших тогда в университете Мак-Гилла в Монреале, потом глава физиков, работавших в Манчестерском университете, а потом глава физиков, работавших в Кавендишской лаборатории в Кембридже, а потом глава физиков всего мира, работающих над проблемами атомного ядра.
Но в тот вечер 1903 года он еще не был столь знаменит, хотя его работы в области радиоактивности, проводившиеся параллельно с супругами Кюри, вызвали большой интерес у ученых и журналистов, и последние даже осаждали его лабораторию, «помещая в прессе фантастические отчеты и сочиняя басни, пока им не запретили доступ в священную обитель», — это слова одного из близких друзей Резерфорда.
Но прежде чем рассказать, чем же вызвал молодой физик такой интерес журналистов, падких в основном на сенсации, и глубокое уважение ученых, ненавидящих сенсации, стоит выяснить сначала, как шотландец, родившийся в Новой Зеландии и начавший работать в Англии, оказался в Канаде.
Произошло это следующим образом.
В 1842 году колесных дел мастер Джордж Резерфорд, дед Эрнеста, решил покинуть Шотландию. Несмотря на то что его профессия в то время весьма ценилась, колесных мастеров было, вероятно, больше, чем кебов и телег, во всяком случае больше, чем работы, и поэтому семью Резерфордов нередко посещала нужда. И вот в один прекрасный день, прочтя рекламу новозеландской компании, сулившей чуть ли не золотые горы тому, кто решится поехать обживать английскую колонию, затерявшуюся в Тихом океане, Джордж собрал свои пожитки, погрузил их на одну из телег, для которых изготовил в своей жизни столько колес, посадил туда жену и сына и отправился в гавань, чтобы погрузить все вышеперечисленное на борт маленького парусника «Фиби Данбар».
Через полгода то, что осталось от суденышка после бури в Бискайском заливе, бросило якорь в одной из бухт Южного острова Новозеландского архипелага. Взору измученных переселенцев, шесть месяцев болтавшихся по воле волн и уже не надеявшихся когда-нибудь куда-нибудь доплыть, предстал сущий рай: заросли огромных зеленых папоротников, голубое небо и полное отсутствие цивилизации. Все было бы прекрасно в этом эмигрантском раю, если бы здесь были кому-нибудь нужны колеса и мастера по их изготовлению; но нужда и в том и в другом оказалась значительно меньше, чем обещала реклама, и Джорджу не пришлось передать сыну по наследству фамильное ремесло: Джеймс Резерфорд, отец Эрнеста, стал фермером.
Вскоре новоиспеченный фермер женился на местной учительнице, тоже шотландке и тоже эмигрантке; 30 августа 1871 года у них родился ребенок, нареченный Эрнестом.
Так же как и его отец, изменивший семейному ремеслу, Эрнест не стал фермером; но если Джеймса вынудили к этому обстоятельства, поскольку в маленьком местечке Брайтуотер в то время никому особо не нужны были кебы, фиакры, дилижансы, фаэтоны, кареты и прочие колесные средства передвижения — некуда было передвигаться, то сын Джеймса не стал фермером по иным причинам. Можно сказать, что это произошло в силу объективных обстоятельств, если под рубрику «обстоятельства» попадают необычайные способности мальчика в математике.
Они проявились уже в начальной школе, которую он окончил с отличием. И потом не раз в его дневнике появлялись записи учителей, отмечавших сообразительность, прекрасную реакцию, легкость, с какой он решал самые трудные задачи. Ярко выраженные математические наклонности юного Эрнеста могут показаться несколько противоречащими его более зрелым склонностям: физик Резерфорд был известен как величайший мастер эксперимента, легко выявляющий суть исследуемых явлений, не прибегая при этом к особым математическим ухищрениям. Академик П. Л. Капица, который в молодые годы работал у Резерфорда и на которого мне еще не раз придется ссылаться, вспоминал особое качество своего учителя: «Резерфорд был экспериментатором и в этом отношении напоминает Фарадея. Он мало пользовался формулами и мало прибегал к математике. Иной раз, пытаясь вывести при своих докладах формулу, он путался и тогда просто писал результат, замечая: если все вывести правильно, то так и получится».
Думается, не следует относить такую метаморфозу к изменению способностей ученого — изменился его подход к исследуемым процессам; став зрелым исследователем, математическим абстракциям он предпочитал конкретное «видение явления, над которым работал, хотя бы оно и происходило в неизмеримо малом ядре атома», — это опять слова Капицы.
Тем не менее в школе он получил следующий отзыв: «Очень быстро соображающий и многообещающий математик», вместе с тем Резерфорд нередко получал высокие баллы по физике, химии, по литературе, латинскому и французскому языкам. Последнее обстоятельство — я имею в виду хорошее знание французского языка — очень помогло ему в дальнейшем: благодаря ему он смог поехать работать в Канаду, где, как известно, французский наравне с английским один из двух официальных языков; благодаря ему он смог осуществить свое сокровенное желание и поехать в Париж, чтобы познакомиться с супругами Кюри, чьи работы были так близки его собственным. И в его воспоминаниях об обеде 25 июня есть даже слова о том, что беседа была очень оживленной. Не следует думать, что таким образом я неуклюже намекаю на пользу изучения в школе иностранных языков; но подобный вывод напрашивается сам собой.
В детстве Эрнеста легко найти еще один источник его будущих успехов — страсть к конструированию различных механизмов; он даже смастерил сам себе фотоаппарат. Любил он также разбирать и собирать часы, но здесь преуспел не больше каждого из нас — в результате нередко оставалась лишняя деталь, которую некуда было пристроить. Когда это случалось, он бросал часы и отправлялся играть в футбол, говорят, великий физик в юности был неплохим форвардом.
Окончив школу с прекрасными отметками, он получил премию на продолжение образования, что позволило ему в 1890 году поступить в Кентерберийский университет; родители не могли ему помочь деньгами — у него было еще одиннадцать братьев и сестер.
В университете Эрнест стал одним из инициаторов создания научного студенческого общества. Он тогда учился на втором курсе, увлекался естествознанием и, имея право, как и каждый член общества, сделать доклад на любую интересующую его тему, решил избрать для публичного дебюта тему «Эволюция материи». Трудно сказать, какими соображениями руководствовался двадцатилетний студент, берясь за такую трудную задачу, но еще менее ясно, откуда почерпнул он те идеи, которые высказал в своем докладе.
Заявил он, не больше не меньше, что все атомы построены из одних и тех же составных частей. Мало сказать, что это было невежественно по тем временам — атомистическая теория англичанина Джона Дальтона, царившая в физике, непоколебимо утверждала неделимость атома; мало сказать, что это было дерзко по тем меркам — гипотеза другого английского физика, Проута, о том, что атомы всех элементов построены из одних и тех же атомов водорода, была поначалу задушена на корню, и горе тому, кто пытался стать на ее защиту; такая мысль двадцатилетнего Резерфорда казалась просто смешной и неуважительной по отношению к кружку, именующему себя как-никак научным.
И что же? Пришлось Эрнесту на следующем заседании принести извинения своим товарищам за то, что он под видом научного доклада рассказывал явную белиберду. Мне бы очень хотелось увидеть выражение лиц сих молодых людей через двенадцать лет, когда они узнали, что их бывший однокашник экспериментально доказал ту бредовую идею, за которую когда-то перед ними извинялся.
Было бы неправильным, разумеется, утверждать, что Резерфорд уже тогда ясно осознавал, о чем говорил; скорее всего, то была фантазия молодого студента, но фантазия, основанная не на буйстве воображения или склонности к розыгрышам, а на какой-то необъяснимой интуиции.
Словом, поначалу Резерфорд явно скомпрометировал себя в глазах общественности, и если бы он не обратился затем к опытам, в которых показал себя искуснейшим экспериментатором, то неизвестно еще, завоевал ли бы он впоследствии столь почетное положение в университете и получил ли бы возможность после защиты диплома отправиться через океан на родину предков.
Произошел этот поворот вскоре после того, как студент Резерфорд прочел статью немецкого физика Генриха Герца об открытии электромагнитных волн.
Открытие Герца, взволновавшее всех физиков, произошло сравнительно недавно, в 1887 году, и сравнительно случайно. И это обстоятельство — кажущийся случайный его характер — дает мне повод ненадолго отвлечься от основной нити повествования и рассказать о том, как это произошло. Данная история имеет отношение не только к теме нашей книги, но и к самому Резерфорду, который весьма преуспел в практическом развитии достижений Герца, и если бы знаменитый Дж. Дж. Томсон не соблазнил в 1896 году своего юного ученика Резерфорда заняться лучами Рентгена, то неизвестно еще, каких высот достиг бы Эрнест в создании современной радиотехники. Во всяком случае, сам Томсон как-то признался, что успехи Резерфорда по радиотелеграфии «были так велики, что я с тех пор чувствовал себя виноватым в том, что убедил его посвятить себя новой области физики, возникшей после открытия рентгеновских лучей».
Но Томсону не пришлось бы сожалеть о содеянном, если бы Резерфорд еще студентом не прочел статью об открытии электромагнитного излучения, и тут мы снова возвращаемся к Генриху Герцу.
В тот год, когда Герц сделал свое главное открытие — у него есть и другие замечательные работы, — ему шел тридцатый год. До этого момента жизнь его складывалась, как он считал, не совсем удачно, хотя внешне все выглядело весьма благопристойно. Он был сыном преуспевающего адвоката из Гамбурга, родители его очень любили, и он их очень любил. С детства, как и Резерфорд, он обнаружил необычную склонность к математике, а также и к языкам. Кроме того, Генрих прекрасно рисовал, лепил, был искусен в работах по дереву и металлу, вообще имел, как говорят, золотые руки. Его увлечение классической литературой и искусством сказалось, кстати, позже в манере писать научные статьи; недаром их считают образцовыми по языку — они ясны и точны в научном аспекте и вместе с тем изысканны по форме.
Несмотря на явные способности, Генрих был чрезмерно скромен в их оценке, считал себя ни на что путное в науке не годным и решил поэтому после окончания средней школы идти учиться на инженера-строителя; почему-то ему казалось, что для этой профессии его таланта хватит. Но вскоре, к счастью, поняв, что заблуждается в своем призвании, решил заняться математикой и естественными науками.
В 1880 году Герц окончил университет с отличием и три года проработал в Физическом институте при университете под руководством такого выдающегося учителя, как Герман Гельмгольц.
В 1883 году Герца пригласили доцентом в университет города Киля. И вот здесь и начались его нравственные мучения. По долгу службы он должен был читать курс теоретической физики, но не чувствовал в себе склонности к теории. Его влекла экспериментаторская деятельность, но ею по долгу службы он заниматься не мог.
Внутренняя неуверенность сказалась на научной работе: за два года он выполнил и опубликовал всего несколько случайных теоретических работ.
Но, к счастью для него и для физики, случилось так, что освободилась вакансия ординарного профессора в Высшей технической школе в Карлсруэ, и Герц получил приглашение занять эту должность. И вот там наконец он почувствовал себя в своей тарелке — у него была собственная экспериментальная лаборатория. Правда, ему все же приходилось читать лекции и демонстрировать опыты, и он даже по старой боязни назвал их как-то «страхо-лекциями» и всегда боялся, что демонстрация какого-нибудь явления непременно сорвется и опозорит профессора.
Но когда он приходил в лабораторию, он был счастлив; здесь он мог позволить себе свободу творчества, здесь он занимался тем, что его в данный момент интересовало более всего.
А интересовали его более всего быстрые электрические колебания. То, что удавалось тогда получить даже при самых невероятных ухищрениях, не было достаточно быстрым, и никто даже не знал, можно ли вообще достичь, скажем, ста миллионов колебаний в секунду — той частоты, что сегодня используется в каждом радиопередатчике. И вот здесь Герцу и пришел на помощь случай.
У него на столе стоял виток проволоки, имевший маленький искровой промежуток. Разряжая лейденскую банку, Герц вызывал в нем проскок искры и тем самым получал желанные электрические колебания. Как-то раз рядом с этим контуром случайно был оставлен второй виток, никак с ним не связанный. И вот, разряжая лейденскую банку через один виток, Герц вдруг с изумлением увидел, что искры проскакивают и на втором контуре. Вначале Герц посчитал это каким-то случайным явлением, но вскоре, повторив его не один раз и на разных проводниках, он понял, что открыл электрические волны. Тогда он еще не понял, правда, что только что держал в руках первый передатчик электрических колебаний и первый их приемник и что через некоторое время из его открытия вырастет целая огромная область техники — радиотехника, а потом и телевидение.
Но Герц оказался внимательным, настойчивым и проницательным исследователем и вскоре смог понять, что к чему. Он сумел определить длину образующейся волны и ее скорость в воздухе; он обнаружил, что настройка передатчика и приемника улучшает прием; он открыл факт затухания колебаний — то есть он заложил фундамент современной радиотехники.
После этого, всего за год с небольшим, он опубликовал еще две работы, относящиеся к этой же области, а вслед за ними и четвертую статью, которая произвела большое впечатление на многих, и в том числе на Резерфорда. В ней Герц существенно видоизменил опыт, приблизив условия приема электромагнитных волн к практическим требованиям еще не родившейся области техники: ученый поставил приемник и передатчик в разных концах конференц-зала института на расстоянии 15 метров один от другого, и передатчик, стоящий у одной стены, посылал волны в зал, а приемник, стоящий у другой стены, обитой предварительно листами цинка, которому отводилась роль зеркала, принимал эти волны. И по усилению и ослаблению приема в разных местах зала Герц ясно доказал, что электромагнитные колебания имеют волновую природу.
Словом, из случайного наблюдения Генрих Герц вывел целую новую главу физики, которая послужила отправной точкой многих других великих открытий.
Вот эту-то последнюю статью и прочел Резерфорд на заре своей юности, и она увлекла его открывающимися перспективами; к тому же, Эрнест, подобно самому Герцу, предпочитал такие области науки, где можно что-то делать собственными руками.
Он занялся изучением свойств волн Герца — так называли вначале электромагнитные волны. Работал он в студенческой лаборатории, помещавшейся в холодном сарае с цементным полом, ее величали из-за этого пещерой. Тем не менее суровые условия работы не охлаждали энтузиазма, с которым Эрнест взялся за дело: он решил сконструировать беспроволочный телеграф. Его, правда, смущало, что он не знал, как обнаружить приходящую волну. После некоторых исследований, для которых он сам сконструировал приемник, Эрнест обнаружил, что о присутствии волн можно судить по размагничиванию железа. Он вставлял в колебательный контур пучок железных проволок, рядом помещал магнитную иглу, и, когда контур принимал волны и в нем возбуждались высокочастотные колебания, магнитная стрелка отклонялась.
Это было первое открытие двадцатитрехлетнего Резерфорда, и, конечно, он опубликовал его, и, конечно, в маленьком университете оно произвело весьма большое впечатление, и ему даже простили ошибки молодости — фантазии насчет строения атома.
Но, несмотря на то что работа была выполнена студентом, многие физики и инженеры, и среди них Александр Попов и Гульельмо Маркони, отнеслись к ней вполне серьезно и даже использовали ее в своих открытиях в области радио.
Для самого же Резерфорда эти исследования непосредственного значения не имели по причинам, нам уже известным, и Дж. Дж. Томсон даже раскаялся в этом, но косвенная польза от них была несомненная: о Резерфорде узнали сначала в Новой Зеландии, а потом и в Англии. Первое событие имело последствием диплом с отличием и место учителя физики в средней школе, второе принесло ему «Стипендию 1851 года». Это самая крупная стипендия, какую только может получить в Англии молодой ученый; она была учреждена из части доходов от Всемирной выставки 1851 года, происходившей в Лондоне. Присуждали их наиболее талантливым выпускникам провинциальных университетов, чтобы дать им возможность два-три года постажироваться в лучших лабораториях Англии.
Между первым и вторым событиями был разрыв почти в полгода, и эти месяцы Резерфорд пытался преподавать детям физику, как в свое время Ампер. Любопытно, что оба они на этом поприще не преуспели, но по разным причинам: Ампер был вообще малообщительный человек, к тому же со странностями, а Резерфорд, напротив, был полон энтузиазма и старался привить детям свою любовь к физике, но он явно недоучитывал их подготовку и их психологию. Ребят надо было заинтересовать, надо было найти прием, как это сделать; одной собственной увлеченности предметом мало, иногда эти качества даже мешают. Так случилось и с Резерфордом. На его уроках царили шум и беспорядок; увлекшись своим рассказом о таинствах материи, Эрнест напрочь забывал о детях, ну, а те не медлили пользоваться странностью нового учителя. Но даже если он сердился на невнимание — а он, естественно, не мог оставаться равнодушным к явным беспорядкам в классе — и даже если выгонял кого в коридор, ребята вскоре перестали бояться такого наказания. Они убедились, что стоит задать учителю какой-нибудь вопрос, как он увлечется, отвечая, и тогда можно преспокойно вернуться в класс, — в пылу рассказа он ничего не замечает.
Да, дирекция школы, которой Резерфорда рекомендовали как одного из лучших выпускников университета, была явно разочарована. Впрочем, и сам Эрнест был разочарован не меньше своей педагогической деятельностью. Он знал свою слабость, знал, что не умеет заставить себя слушать, но поделать ничего не мог.
В детстве, правда, он придумал неплохой прием для усмирения своих маленьких сестренок, которых мать оставляла на его попечение: он связывал им косы, и они не могли уже разбежаться. Но в школе такой метод не годился, а других, более педагогических, он не знал и поэтому только и ждал повода, чтобы покинуть преподавание.
В дальнейшем Резерфорд считался одним из лучших учителей — не школьных, а как глава физической школы. Вокруг него всегда группировались молодые физики, многие из которых потом, в свою очередь, стали во главе больших научных коллективов. Вероятно, дело все в том, что в лабораторию к Резерфорду приходили люди, уже выбравшие физику среди всех других наук, преданные ей, и им не надо было прививать азы, им надо было помочь найти себя в науке. И вот здесь, в искусстве гораздо более редком, чем умение держать в руках несколько десятков сорванцов, равных Резерфорду не было.
Впрочем, об этом речь еще впереди, для начала нужно, как минимум, чтобы Эрнест покинул наконец Новую Зеландию и отплыл в Англию — через океан, в поисках счастья, как некогда его дед, только в обратном направлении.
Если его предки не оставляли на родине никого из близких, то у Эрнеста здесь оставались родители, братья, сестры и невеста — Мэри Ньютон, за которой ему придется спустя некоторое время вернуться, чтобы обвенчаться и увезти с собой в другое полушарие, в другое общество, в совсем другую жизнь, не похожую на тихое существование в маленьком провинциальном городке, где учителя копают картошку на своем огороде.
Да, да, именно так, именно за этим занятием и застал его почтальон, когда принес телеграмму из Лондона о присуждении ему стипендии. Резерфорд радостно швырнул лопату на землю и закричал матери: «Это последняя картошка, которую я выкапываю!»
Он был прав, но та работа, что ожидала его в жизни, была ненамного легче; я имею в виду тот напряженный темп, ту отдачу, с которой работали большинство первопроходцев в науке. А Резерфорду суждено было стать именно первопроходцем.
Но сначала он был робким стажером.
Он прибыл в Англию, в Кембриджский университет, в 1895 году, накануне великого события, которое изменило всю физику и которое повлияло на его судьбу, — накануне открытия Рентгена. Вместе с тем то был год значительных реформ в научной жизни Кембриджа. В 1895 году был наконец отменен запрет, не разрешавший выпускникам других университетов работать в знаменитом научном центре. Инициатором этого прогрессивного акта был Дж. Дж. Томсон, руководитель знаменитой Кавендишской физической лаборатории.
Она была построена сравнительно недавно, в 1874 году, на деньги известного английского ученого Генри Кавендиша, жившего в XVIII веке. Этот Кавендиш был странным человеком. Мало того, что он избегал людей, никого не принимал и даже слугам запрещал попадаться на глаза; мало того, что питался он один в пустом зале, куда ему подавали прежде, чем он входил, а посуду забирали после его ухода; мало того, что работал он в полном одиночестве в своей частной лаборатории, оборудованной тут же у него во дворце — а у него был собственный дворец; мало всего этого — он еще и не публиковал большинства своих исследований, словно не желая встречаться с читателями даже заочно. Не знаю, как он, но наука много потеряла от его чудачеств: большинство его открытий были обнаружены уже много лет спустя после его смерти при разборе бумаг. И поэтому некоторые явления физики и химии, открытые им для себя, но сокрытые от людей, пришлось открывать еще раз, независимо от Кавендиша, другим исследователям. И только потом они с удивлением узнали, что повторяли то, что было уже сделано.
Может быть, желая искупить некоторую вину эксцентричного и эгоистичного Кавендиша перед наукой, его наследники предоставили средства для строительства физической лаборатории Кембриджского университета. Но, в конце концов, не так уж и важно, какими соображениями они руководствовались, важно, что лаборатория была построена и хорошо оснащена, и в 1874 году красивое готическое трехэтажное здание приняло первых исследователей. Через десять лет после открытия директором лаборатории стал Джозеф Джон Томсон, выдающийся английский физик, открывший электрон, которого его ученики и коллеги, чтобы не путать с другим великим Томсоном, лордом Кельвином, и с его собственным сыном, не столь великим Джорджем Томсоном, называли ласково Джи-Джи.
С приходом Джи-Джи — позволим и мы себе иногда его так называть — в Кавендишской лаборатории закипела новая жизнь. Директор решил заняться широким кругом физических проблем, поскольку сам имел многочисленные интересы в физике. А для этого нужны были помощники, и отсюда вытекало второе его начинание: он добился отмены консервативного наследия своих предшественников и пригласил в лабораторию иногородних, как теперь мы говорим, и иностранных ученых. Вот в числе этих первых «чужаков» и появился в чопорном Кембридже Эрнест Резерфорд (Крайстчерчер, Новая Зеландия); одновременно был принят на работу и Поль Ланжевен (Париж, Франция), впоследствии один из близких друзей Эрнеста. Кстати, вот почему Резерфорд попал к нему на обед в Париже спустя восемь лет.
Когда Резерфорд впервые предстал перед директором, тот, несмотря на разницу в возрасте и положении, очень внимательно и дружески расспросил его о научных склонностях и планах. Узнав, что в университете он увлекался электромагнитными колебаниями и даже привез с собой сконструированный им самим передатчик, Томсон тактично предложил для начала продолжить свои работы в данной области. Это было разумное предложение: оно давало возможность новичку в науке и новичку в Кембридже постепенно освоиться и на первых порах показать себя с лучшей стороны, что было немаловажно для творческого самочувствия двадцатичетырехлетнего стажера.
Резерфорд, ободренный столь чутким отношением Джи-Джи, вначале решил продолжить изучение электромагнитных волн и особенности их распространения. Очень быстро, уже на следующий год, он добился выдающихся по тем временам практических результатов — установил радиосвязь между Кавендишской лабораторией и университетской обсерваторией, расположенной в трех километрах. Петр Леонидович Капица пишет в своих воспоминаниях, что это был рекорд дальности и, «продолжай он эти работы, он ушел бы очень далеко». Но, как рассказывал потом сам Эрнест, его не манили практические перспективы; чтобы развивать свое достижение, надо было усовершенствовать приемник, передатчик, другую аппаратуру, а это было ему не по душе.
Ученый мир был взбудоражен открытием Рентгена, и Резерфорд не хотел оставаться в стороне от самых новых исследований. К тому же Томсон сделал ему весьма лестное предложение работать под личным руководством директора лаборатории. Поэтому Эрнест свернул свои радиоработы, передатчик подарил итальянскому инженеру Маркони, который, кстати, использовал его в дальнейшем, и приступил к штурму самых высоких вершин физики, чтобы постепенно, одну за другой, покорить их, взойти туда первым и получить таким образом право дать им свое имя.
Но начало было скромным: Резерфорд совместно с Томсоном принялся за изучение ионизации газов, и воздуха в том числе, лучами Рентгена. За несколько месяцев 1896 года они достигли весьма приличных успехов, и не случись тут еще открытия Беккереля, и не увлекись Резерфорд новой темой, и не оставь из-за этого ионизацию, может, он стал бы соучастником эпохального открытия, сделанного через год его учителем, — открытия электрона.
Но обнаружение урановых лучей вселило смятение в его душу, и он оставил рентгеновские лучи, чтобы заняться новым загадочным феноменом. Было бы несправедливо обвинять молодого ученого в легкомыслии, этаком порхании от темы к теме; дело в том, что в лучах Беккереля Резерфорд поначалу усмотрел нечто общее с лучами Рентгена, и, поскольку в изучении последних он уже немало преуспел, было вполне логично приступить к их взаимному сравнению.
Первое исследование подтвердило его гипотезу: урановые лучи также ионизировали воздух. Но дальше пошли неожиданности: излучение урана сильно отличалось от рентгеновского. Почти год возился Эрнест со своей работой, первой самостоятельной работой, и в результате должен был признать, что ошибся в исходной посылке.
Резерфорд не очень огорчился, обнаружив, что лучи Рентгена и лучи Беккереля имеют разную природу; он резонно решил поискать смысл в полученном отрицательном ответе — почему у них разная природа, чем они отличаются друг от друга.
И когда Эрнест поступил вот таким единственно разумным образом, он очень быстро пришел к открытию, пролившему свет на природу радиоактивности. Экспериментируя с лучами Беккереля, исследуя их поведение в магнитном поле, он обнаружил, что они состоят как минимум из двух различных компонентов. Одно излучение легко поглощалось даже листом бумаги, другое обладало большей проницаемостью, оно проходило сквозь алюминиевую фольгу. Чтобы не путаться в названиях этих составных частей, он назвал их очень просто — первыми двумя буквами греческого алфавита: альфа-лучи и бета-лучи. А когда через четыре года физик Виллард обнаружил в излучении радия еще и третью составляющую — лучи, похожие на рентгеновские, — он, по примеру Резерфорда, назвал их следующей буквой — гамма-лучами.
Вероятно, всем нам памятна картинка, приведенная в учебниках физики: маленький свинцовый ящик с отверстием, из которого вырывается наружу радиоактивное излучение и под действием магнита делится на три траектории; первая сильно загибается в одну сторону — это альфа-лучи, другая отклоняется в противоположную сторону, но меньше — это бета-лучи, а третья, средняя, проходит между ними, никуда не отклоняясь, — это гамма-лучи. Сейчас это основы физики; пользуясь все тем же греческим алфавитом, можно сказать, что это альфа и омега физики, но тогда все было внове, и это было открытие, первое серьезное открытие двадцатипятилетнего Резерфорда. Первое и далеко не последнее. Ему еще предстояло обнаружить много новых земель в океане физических явлений; но для этого надо было сначала ему самому пересечь Атлантический океан.
Случилось это так. В 1897 году в Мак-Гиллском университете в Монреале, в Канаде, открылась вакантная должность профессора физики. Ректор университета Петерсон написал письмо Дж. Дж. Томсону с просьбой порекомендовать кого-нибудь из своих учеников или коллег. Томсон, поразмыслив, написал, что он рекомендует некоего Резерфорда, который хоть и недавно работает в Кембридже, но, вероятно, известен господину Петерсону своими прекрасными исследованиями лучей Рентгена и Беккереля. Свое письмо он закончил так: «У меня никогда не было молодого ученого с таким энтузиазмом и способностями к оригинальным исследованиям, как господин Резерфорд; я уверен, что, если он будет избран, он создаст выдающуюся школу физики в Монреале… Я считал бы счастливым то учреждение, которое закрепило бы за собой Резерфорда в качестве профессора физики».
Здесь удивительны два момента. Прежде всего редкая проницательность Томсона, угадавшего не только талант своего ученика, но его способность создать «выдающуюся школу физики»; именно это Резерфорд и сделал в Монреале. Но более удивительно поведение другого корреспондента: вместо того чтобы сообщить в Кембридж «добро», мистер Петерсон решил сам приехать в Англию, чтобы лично познакомиться с протеже Томсона. Что это: недоверие? Но тогда зачем обращаться с просьбой? Смущение молодостью Резерфорда? Ректор университета должен помнить, в каком возрасте становились профессорами великие физики. А может быть, вот в чем дело: Мак-Гиллский университет — дальняя провинция, туда даже научные журналы доходят, когда статья уже успеет устареть, ни одного мало-мальски крупного ученого там нет, не то что в европейских или американских университетах, и вот ректор решает воспользоваться поводом знакомства с Резерфордом, чтобы заодно ознакомиться с постановкой научной работы в Кембридже, закупить новые книги для библиотеки и новые приборы для лаборатории. Я думаю, эта версия наиболее вероятна.
Итак, Петерсон летом 1898 года приезжает в Кембридж. Томсон уже лично знакомит его с Резерфордом, а Петерсон заочно знакомит Резерфорда с будущим местом работы.
Мак-Гиллский университет, или просто Мак-Гилл, как называли его ученые, был одним из самых старых и лучших университетов Канады, что, впрочем, не мешало ему быть — по европейским меркам — довольно молодым и довольно средним университетом. Свое название он получил, как и Кавендишская лаборатория, по имени человека, основавшего его. Звали этого филантропа Мак-Гилл, он был, как и предки Резерфорда, шотландец, и, как и они, бедный шотландец, и, как и они, покинул родину, чтобы попытать счастья за океаном. Только отправился он не в Новую Зеландию, а в Канаду, тоже достаточно малонаселенную страну, но с более суровым климатом. Двадцать лет пытался Мак-Гилл осуществить мечту, ради которой бросил родные края, — разбогатеть. Чего он только ни делал для этого: охотился на диких зверей, скупал у эскимосов и индейцев пушнину, забирался в места, где до него никто не ходил, — и все-таки своего добился, разбогател. Но, к сожалению, он так много времени и сил потратил на достижение своей цели, что воспользоваться плодами достигнутого просто не успел — умер. Но поскольку умер он все же богатым человеком, то перед смертью сделал то, что, как он слышал, делают все богатые люди: написал завещание. Точнее, он продиктовал его, поскольку сам не мог этого сделать; не по слабости — по неграмотности. И каково же было удивление его родных, когда они узнали, что их Мак-Гилл, за всю свою долгую жизнь так и не научившийся писать, сорок тысяч английских фунтов пожертвовал на строительство колледжа в Монреале. Первого колледжа, других там не было.
Сорок тысяч фунтов стерлингов не бог весть какие деньги, если речь идет о строительстве, поэтому колледж, когда его построили в начале XIX века, оказался весьма скромным зданием. Но главное — начать. После этого были собраны дополнительные частные пожертвования, и худо-бедно монреальский университет, объединивший несколько сооруженных на эти деньги колледжей, начал существовать. И получил имя Мак-Гиллского — в честь первого человека, подумавшего о развитии образования и науки в Монреале.
Но недаром говорят, что примеры заразительны. Еще один шотландец канадского происхождения — или канадец шотландского происхождения, как угодно, — Макдональд, которому повезло больше, чем его соотечественнику, и который был поэтому намного богаче его, тоже решил пожертвовать часть своего капитала на просветительские нужды, — правда, еще при своей жизни. У него были другие возможности и, как следствие, другой размах: он отвалил четыре миллиона долларов не вообще университету, а на строительство физического факультета, физической и химической лабораторий. Он лично следил за ходом строительных работ и проследил также, чтобы им, когда они были построены, не забыли присвоить его имя.
Таким образом, шотландцу Резерфорду предлагали работать в университете, носящем имя шотландца Мак-Гилла, на кафедре физики, носящей имя шотландца Макдональда.
Не думаю, чтобы в согласии, которым он ответил на личное предложение ректора, патриотические чувства сыграли главную роль, хотя они и могли иметь место; скорее всего, решающими оказались два фактора: научная самостоятельность — а у Резерфорда уже появились собственные идеи; и материальная независимость — а у него давно была невеста. Вот, собственно, на что рассчитывал новоиспеченный профессор. А на что рассчитывал университет, ясно из письма Эрнеста Мэри Ньютон: от него ожидают, что он «создаст исследовательскую школу, чтобы сбить с янки спесь». Янки, как известно, прозвище американцев; вероятно, канадцам очень хотелось не отстать от своих преуспевающих соседей хотя бы по части науки.
На какое-то время это и впрямь удалось им, и заслуга здесь несомненно принадлежит Резерфорду, в сентябре 1898 года отплывшему из Англии в Канаду, чтобы провести там девять лет своей жизни — если не самые плодотворные, то очень плодотворные, обогатившие науку и принесшие самому ученому мировую известность.
Это был отважный шаг: бросить одну из лучших в мире лабораторий, находящихся в центре научных интересов, и отправиться за тридевять земель — на пустое место, где нет ни предшественников, ни сподвижников, ни традиций, ни даже новых приборов. Комментируя решимость Резерфорда, академик Капица писал: «Мне кажется, это особенно поучительно для молодых ученых. Часто приходится слышать от молодых, начинающих ученых жалобы на то, что они не могут работать, потому что нет подходящих условий, нет подходящей лаборатории, нет того, нет другого. А теперь представьте себе молодого ученого, попадающего на другой конец света от своей родины, совершенно изолированного от всего научного мира, куда в те времена и журналы приходили с опозданием больше месяца. Но этот человек полон идей, полон энтузиазма, и в этом далеком уголке мира он создает самые передовые, самые революционные, самые ведущие взгляды в науке того времени… Он привлекает этим молодых ученых всего мира, и к нему начинают уже съезжаться ученики».
Первым был американец Р. Оуэнс; правда, ему не нужно было никуда ехать, он уже год, как работал в Мак-Гиллском университете профессором электротехники. Он был так же молод, как Резерфорд, ему было всего двадцать восемь, и два молодых профессора быстро подружились. Вероятно, Оуэнс сразу же почувствовал в Резерфорде то качество, о котором говорит Капица, потому что не успел Эрнест, что называется, распаковать чемоданы, как профессор электротехники возжелал бросить исследования в области электротехники и взяться за радиоактивность и потребовал от Эрнеста немедленного совета — чем заняться. Ответ был таким же лаконичным, как и вопрос: торием.
Почему Резерфорд назвал этот элемент? Интуиция, вероятно: ведь об открытии Мари Кюри, обнаружившей радиоактивность тория, в Канаде еще не знали. И тем не менее Резерфорд безошибочно угадал среди многих других элементов тот, что мог, подобно урану, испускать альфа- и бета-лучи.
Вскоре Оуэнс подтвердил: торий действительно радиоактивен. Но он не успел стать автором этого открытия, из Парижа вскоре дошла весть, что Кюри уже обнаружили радиоактивность тория. Однако Оуэнс не бросил, огорчившись, изучение нового элемента.
Было нечто мистическое в том, как торий вел себя; он то усиливал свою радиоактивность, то ослаблял, то вовсе она исчезала, чтобы тут же вновь обнаружиться; словом, или торий капризничал, или капризничали измерительные приборы. Проверили приборы — и Оуэнс и Резерфорд были по этой части большими мастаками, — нет, не в приборах дело. Вскоре Оуэнс вроде бы нашел причину, но она не объясняла сути явления. Он обнаружил, по его словам, «нечто, что не было ни торием, ни альфа-, ни бета-частицами и что улетало, если на него подуть». Получалось, что на радиоактивность элемента влияет сквозняк. Однако каким смешным ни казалось такое предположение, оно подтверждалось как будто экспериментами. Оуэнс соорудил плотный ящик, помещал туда кусочек окиси тория и ждал пятнадцать минут, пока успокоятся даже слабые воздушные перемещения, — только тогда радиоактивность была нормальной. Но стоило подуть в ящик, и все шло насмарку, и снова надо было выжидать четверть часа, чтобы успокоился капризный элемент. Так и не выяснив, в чем здесь дело, Оуэнс к весне свернул исследования и уехал в Англию навестить профессора Дж. Дж. Томсона.
Резерфорд остался один и смог наконец спокойно поразмыслить над чудесами, происходившими в пресловутом ящике. Размышления привели его к идее перестроить этот ящик таким образом, чтобы можно было исследовать воздух, уносивший радиоактивность тория. Через несколько месяцев Эрнест наконец разобрался, в чем тут дело. Оказалось, что в воздухе содержались два вещества, имеющие временную радиоактивность. Одно из них было явно газом, оно проходило сквозь бумажный пакетик, в который была завернута окись тория, но Резерфорду не удавалось его непосредственно нащупать — газ не имел ни запаха, ни вкуса, через какое-то время исчезал вовсе, и поэтому, чтобы не ставить точек над «и», Резерфорд назвал таинственное вещество эманацией тория, от латинского слова «эмано» — истекать.
Так Резерфорд открыл инертный газ, получивший позже название «радон» и занимающий свое прочное место в таблице Менделеева в клеточке под номером 86.
Другое вещество было еще непонятнее. Его можно было обнаружить по радиоактивности в самых укромных уголках ящика, куда непосредственно лучи тория не могли попасть, но куда вполне могла залететь эманация. Вещество это не было пылью, ибо воздухом не удавалось его сдуть; оно не было конденсатом эманации, то есть ее росой, так как пламя не удаляло его с тех предметов, на которые оно садилось; его нельзя было смыть ни горячей, ни холодной водой, а также ни крепкими щелочами, ни крепкими кислотами; но оно совершенно легко, за секунды, растворялось в разбавленной серной или соляной кислоте и вновь возникало на дне чашки после испарения кислоты, словно легендарная птица Феникс.
Ясно было одно: это вещество как-то связано с эманацией тория и, может быть, даже является продуктом ее распада, но четких фактов Резерфорд пока не имел, а о таком понятии, как изотопы, наука еще не знала, поэтому Эрнест еще не понял, что здесь происходит обычный, по нашим представлениям, радиоактивный распад тория с выделением радиоактивного изотопа радона, который в свою очередь распадается с образованием нового изотопа, то есть процесс, знакомый сегодня каждому школьнику. Но не знаю, помнит ли каждый школьник, что именно Резерфорд все же докопался до сути этих непонятных превращений, впервые введя понятие «радиоактивный распад».
Но это было чуть позже, через несколько лет. Сейчас же, в сентябре 1899 года, он сделал то, что на его месте сделал бы любой ученый: написал статью о том, что наблюдал, точнее — две статьи: одну об эманации тория, другую — о радиоактивности, возбуждаемой этой самой эманацией, и отправил их в Англию в научный журнал. После чего снова взял в руки перо, но уже чтобы написать не статью, а письмо, и не в Англию, а в Новую Зеландию, и не редактору журнала, а Мэри Ньютон. В нем он сделал два важных признания: первое — в том, что в ближайший же отпуск он собирается приехать домой и сделать ей наконец официальное предложение стать миссис Резерфорд, а второе — что он хорошо поработал и совершил серьезное открытие. «В прошлый четверг, — написал он Мэри, — я послал еще одну большую статью в журнал, очень хорошую статью. Хотя это только мое мнение, в ней тысячи новых фактов, о которых никто даже не подозревает. И этого достаточно, чтобы сказать, что дело идет об очень серьезном научном открытии».
Он еще даже сам не подозревал, насколько оно серьезно; он только догадывался, что это первая ступень, ведущая к более важным обобщениям. Но для этого ему недоставало еще одного звена, только тогда замкнется цепь интуитивных догадок о радиоактивных превращениях веществ, догадок, ведущих свое начало от той первой, высказанной еще на студенческом обществе, за которую он потом извинялся.
И пока он раздумывал о странностях тория и готовился к поездке домой, в столице Англии, в одной частной химической лаборатории, ковалось то недостающее звено, которого так не хватало Резерфорду.
Лаборатория эта принадлежала сэру Вильяму Круксу, знакомому нам по его знаменитым трубкам. Крукс слыл большим оригиналом. Оригинальность его проявлялась и во внешности — он носил длинные навощенные усы и их кончики тщательно закручивал, — и в образе жизни: исследовательскую лабораторию построил прямо у себя в особняке и занимался наукой, не выходя из дому.
В конце 1899 года, то есть тогда, когда Резерфорд отправил в Англию свои статьи по радиоактивности, Крукс также заинтересовался данной проблемой. Он на время свернул частную консультативную химическую практику, которой занимался не для заработка — он был состоятельным человеком, — а из любви к химии, поручил помощникам следить за изданием еженедельного химического журнала, который выпускал также не корысти ради, и всерьез засел в своей лаборатории.
Из того, что он прочел о радиоактивности, он понял, что ее обнаружить можно либо с помощью электроскопа, либо с помощью фотографических пластинок. В первом приборе он не очень разбирался, а в фотографии был докой и поэтому остановил свой выбор на втором методе, более сложном, но, как всякая знакомая дорога, в конечном счете более коротком. Итак, вооружившись урановым препаратом, фотопластинками и терпением, он решил попытаться выделить радий, как это делали на континенте супруги Кюри. Правда, его технология выделения несколько отличалась от технологии Кюри. Как, впрочем, оказались отличными и результаты: когда он приготовил наконец желанный азотнокислый уранил, оказалось, что тот никакого воздействия на фотопластинки не производит.
Пришлось начать все сначала, но уже с оглядкой. Через некоторое время Крукс обнаружил, в чем загвоздка: радиоактивность, оказывается, уходила в раствор, где вроде бы не было урана; а в той порции, где он вроде бы был, не было радиоактивности. Что это означало? Это означало, решил Крукс, что в той смеси веществ, которую он обычно выбрасывал, находится какое-то новое, неизвестное вещество, похожее на уран, но вместе с тем не уран и не похожее на другие радиоактивные элементы — полоний и радий. Поразмыслив, как бы назвать незнакомца, Крукс окрестил его весьма просто и остроумно — уран-Х. Сейчас мы знаем, что Крукс выделил изотоп тория — торий-234, образующийся в результате альфа-распада урана-238.
В мае 1900 года Крукс доложил о своей странной находке Королевскому обществу. Сначала ему даже не очень поверили. Но вскоре данные Крукса подтвердил не кто иной, как сам Беккерель; на заседании Парижской Академии наук он доложил об аналогичных результатах. Но сам термин «изотоп» все еще не был никем произнесен, так как о самом понятии изотопии еще не было речи лет десять, пока не накопились в достаточном количестве новые факты. А до тех пор по страницам научных журналов кочевали различные мистеры Иксы: радий А, радий В, радий С, и т. д. и т. п.
Резерфорд в это время наслаждался прелестями тихой сельской жизни в Новой Зеландии, помогал родителям по хозяйству, готовился увезти Мэри Ньютон… нет, теперь уже Мэри Резерфорд.
А по волнам Атлантического океана плыл еще один участник предстоящего открытия; его путь лежал также в Канаду, ехал он из Англии, где год назад окончил Оксфордский университет с дипломом химика. Звали его Фредерик Содди, и направлялся он в Монреаль, чтобы получить там интересующую его работу. Но ему не повезло: он обнаружил, что работа, ради которой он покинул Англию, уплыла от него, пока он плыл к ней. Однако ему настолько понравился Мак-Гиллский университет, и в особенности химическая лаборатория, которой досталась часть из четырех миллионов Макдональда, что он решил остаться здесь на любой должности, какую предложат. Ему предложили быть руководителем лабораторного практикума по химии, и он согласился.
Ну, а дальше события развивались самым естественным образом. Резерфорд осенью возвращается в Монреаль и находит там в химической лаборатории нового сотрудника, жаждущего исследовательской работы, а у себя на столе — последние научные журналы, призывавшие к этой самой работе. И происходит неизбежное: физик Резерфорд предлагает химику Содди сотрудничество, так как проблема, которую предстоит решить, и физическая и химическая одновременно, и вместе с тем, как писал о ней Содди, она не подчинена «ни физике, ни химии в том виде, как понимались эти науки до появления радиоактивности».
Кстати, Содди, как оказалось, был ученым с сильно развитым поэтическим восприятием мира и даже таких сложных процессов, как радиоактивность. Вот как он писал о радии в своей книге: «Он черпает свои запасы энергии из неизвестного до наших дней источника и подчиняется еще не открытым законам. Есть что-то возвышенное в его отчужденности от окружающей среды и в его безразличии к ней. Он как будто ведет свою родословную от миров, лежащих вне нас, питаемый тем же неугасимым огнем, движимый тем же лежащим вне нашего контроля механизмом, который поддерживает свет солнца в небесах в бесконечные периоды времени». Прекрасно сказано — и точно, и образно.
Но этот отрывок взят из популярной книги Фредерика; в статье, которую они с Резерфордом отправили в журнал, эти же идеи выражались совсем иным языком — сухим и бесстрастным, как и положено в серьезной статье. Статья эта, названная «Причина и природа радиоактивности», произвела революцию в науке. В ней впервые высказывалась мысль о том, что радиоактивность — не что иное, как переход одних элементов в другие, сопровождаемый испусканием либо альфа-лучей, либо бета-лучей. Свои выводы ученые сделали из четких экспериментов с веществом, которое они обнаружили при исследовании радиоактивного распада тория и которое назвали, по примеру Крукса, торием-Х. При тщательном исследовании оказалось, что эманация тория получается не из самого тория, а из этого нового промежуточного тория-Х, который каждые четыре дня вдвое уменьшает свою радиоактивность. Как теперь мы понимаем, ученые имели дело с радиоактивным изотопом радия — радием-226.
Так впервые в лексиконе науки появились новые понятия: самопроизвольный распад элементов, период полураспада. Многие ученые, воспитанные на старых представлениях о неделимости атомов, не могли принять новые концепции. Даже такой великий физик, как лорд Кельвин, до самой своей смерти отказывался признать радиоактивный распад атомов. Но факты, неумолимые факты, добытые в изящных и точных экспериментах Резерфордом и Содди, неумолимо свидетельствовали: атом делим.
Свои исследования того периода Резерфорд суммировал в капитальном труде «Радиоактивные вещества и их излучения». Впервые эта книга вышла в 1904 году, но с тех пор много раз переиздавалась в разных странах мира и пополнялась новыми главами, написанными самим автором или вместе с учениками. Когда она вышла впервые, лорд Релей, один из ведущих английских физиков, написал о ней: «Книга Резерфорда не имеет себе равных в качестве авторитетного изложения известных свойств радиоактивных тел. Большей частью этих знаний мы обязаны самому автору. Его изумительная энергия на этом поприще заслужила всеобщее восхищение. В течение нескольких лет едва ли проходил месяц без его личного вклада или вклада его учеников, которых он увлек этой проблемой». Могу перевести эту качественную оценку Релея на язык цифр: пятьдесят научных статей за неполные девять лет, и каких статей — основополагающих.
Нет просто возможности рассказать обо всех них, хотя они стоят того, поскольку большей частью это описание экспериментов, а тут Резерфорд — волшебник, за действиями которого просто интересно наблюдать. Расскажу только об одном открытии, сделанном в Монреале, — не потому что оно венчает великий канадский период его жизни, а потому, что имеет непосредственное отношение к тому вроде бы случайному открытию, о котором я должен поведать в этой книге и которое было сделано в следующий великий период его жизни — манчестерский.
Итак, перед тем как распрощаться с гостеприимным Мак-Гиллским университетом, много сделавшим для славы Резерфорда, который в свою очередь много сделал для славы Мак-Гиллского университета, давайте посмотрим, как Эрнест показал, что из себя представляют открытые им альфа-лучи. Это исследование носит принципиальный характер, так как важно было понять, что же уносится из атома при его радиоактивном распаде.
Я уж приводил высказывание ученика Резерфорда академика П. Л. Капицы об экспериментальном мастерстве своего учителя. В опыте, который он поставил для изучения альфа-частиц, это качество проявилось в полной мере. Петр Леонидович, рассказывая о Резерфорде, привел любопытное наблюдение. По его мнению, физики делятся на два типа исследователей. «Одни — это тип скорее немецкой школы, экспериментатор исходит из известных теоретических предположений и старается их проверить на опыте». Я прерву здесь рассказ Капицы, чтобы пояснить его мысль и напомнить о работах Рентгена; до того, как он открыл свои лучи, что было незапланированной находкой, он занимался как раз методичной работой с катодными лучами, проверяя правильность существовавших относительно них теоретических воззрений. Но послушаем дальше Петра Леонидовича: «Другой же тип ученого, скорее английской школы, исходит не из теории, а из самого явления — изучает его и смотрит, может ли это явление быть объяснено существующими теориями. Тут изучение явления, анализ его являются основным мотивом для эксперимента. И если такое деление возможно, Резерфорд был ярким представителем этого второго направления в экспериментальной физике. Главное для Резерфорда было — разобраться, понять явление. Эксперимент должен быть так построен, чтобы было ясно, в чем состоит явление».
Сейчас представиться случай убедиться, насколько точно подметил эту черту Резерфорда Капица. В чем суть опыта, который собирался поставить Эрнест? В том, чтобы понять, что из себя представляют альфа-лучи. Поскольку они вылетают из радиоактивных химических элементов, которые вследствие этого меняют свою природу, логично предположить, что альфа-лучи — это тоже какой-то химический элемент, достаточно легкий, чтобы иметь возможность вылететь. Но каждый элемент обладает определенной массой. И, следовательно, если точно измерить массу вылетающих частиц и их заряд, то можно судить о происхождении альфа-лучей.
Опыт ставится самым бесхитростным образом, чтобы наблюдать только то, что нужно в данном конкретном случае: заряд и массу. Резерфорд взял обычный электроскоп — сосуд с двумя золотыми листочками, расходящимися при получении заряда и опадающих, когда их разряжают. В дне электроскопа сделал щели для альфа-лучей; от щелей в коробку, расположенную под электроскопом, спускались двадцать металлических пластинок; между ними зазор в один миллиметр; на дне коробки радий — источник альфа-лучей. Вот и все. Да, еще одна маленькая деталь: чтобы удалять эманацию, образующуюся при распаде радия, через прибор продувается водород. Вот теперь всё.
Что же происходит?
Радий испускает альфа-лучи. Они идут параллельным пучком между двадцатью пластинками и ионизируют воздух в сосуде. Ионы попадают на листочки электроскопа, предварительно заряженные, и разряжают их. Листочки начинают опадать, сходиться, и по измерению угла между ними и по скорости схождения ученый судит об интенсивности альфа-лучей. Это первая часть опыта.
Теперь вторая. Резерфорд помещает пластинки в магнитное поле. Опадание листочков тут же замедляется. Что это значит? Это значит, что магнитное поле отклоняет альфа-частицы и они не могут все попасть в узкие щели. Резерфорд увеличивает ток. Листочки вовсе замирают. Значит, теперь альфа-частицы вообще не могут попасть в электроскоп, они отбрасываются на пластины. Следовательно, альфа-лучи — это заряженные быстрые частицы.
Следующий вопрос: как они заряжены — положительно или отрицательно? В магнитном поле и те и другие отклоняются одинаково, но в разные стороны. И Резерфорд вносит в эксперимент маленькую остроумную деталь: он перекрывает узкие щели наполовину. И теперь при включении магнитного поля становится совершенно ясно, в какую сторону отклоняются альфа-лучи: если листочки опадают, значит, лучи проскакивают мимо экранчиков, если электроскоп неподвижен, значит, лучи отклонились именно в ту сторону, где их ожидает преграда. Так Резерфорд очень просто убедился, что альфа-частицы имеют положительный заряд.
Оставалось выяснить последнее — их скорость и отношение заряда к массе. И вновь это было сделано очень просто: Резерфорд подсоединил электрические провода к пластинкам и смотрел, как альфа-лучи отклоняются электрическим полем. А потом поменял местами полюса батареи, то есть как бы перезарядил пластинки, и вновь посмотрел, что изменилось. После этого осталось сделать несложные расчеты, которые привели к следующим выводам: масса альфа-частицы больше, чем масса атома водорода; заряд их положителен, и по величине вроде бы эквивалентен заряду примерно двух электронов. Это могло означать, что альфа-лучи не что иное, как атомы гелия, второго за водородом элемента, у которого отняты два электрона.
Конечно, выводы были пока не окончательны, но на их основании можно было выдвинуть гипотезу. Что Резерфорд и сделал в 1903 году. Конечно, гипотеза требует еще доказательств и точных расчетов, которые в то время Резерфорд сделать не мог, но через несколько лет он вернулся к альфа-частицам и столь же изящным и простым экспериментом доказал, что альфа-частицы — действительно дважды ионизированные атомы гелия.
Но это произошло позже, в 1909 году, после того, как Резерфорд вернулся в Англию.
Казалось, зачем бы ему покидать Монреаль, где так славно работалось, где он был обеспечен материально — и лично и в научном отношении. Но, вероятно, тоска по крупному научному центру, где происходит кипение идей, споры, в которых рождаются истины, где его окружали бы не только ученики и сподвижники, но и ученые, у которых есть чему самому поучиться, наверное, эти чувства, подавляемые почти девять лет, вырвались наружу, когда он получил конкретное предложение вернуться в Европу.
Это предложение он получил в начале 1907 года от руководства Манчестерского университета в связи с тем, что профессор физики Артур Шустер подал по возрасту в отставку. Он сам первый предложил своим преемником Резерфорда. Его предложение не вызвало никаких возражений, поскольку незадолго до этого Резерфорд был избран членом Королевского общества и награжден медалью Румфорда. Таким образом, во главе манчестерских физиков должен был встать ученый, известный не только превосходными исследованиями и открытиями, но и получивший официальное признание — для чиновников от науки последнее соображение иногда оказывается даже важнее, чем первое, вспомним хотя бы историю с Рентгеном.
Словом, в данном случае все сложилось как нельзя лучше, к удовольствию обеих сторон: Резерфорда с нетерпением ждали в Манчестере, а он с нетерпением ждал середины мая, когда океанский пароход «Императрица Ирландии» заберет его с семьей из канадского порта Квебек.
Приехав в Манчестер, Эрнест убедился, что лаборатория, в которой ему предстояло работать, не столь шикарна, как макдональдовская, но все же достаточно хороша. И он, чувствуя прилив новых сил, взялся за новые исследования. Но не успел он за них как следует взяться, как осенью 1908 года был официально уведомлен, что ему присуждена Нобелевская премия по химии за исследования радиоактивных элементов и что ему надлежит прибыть в Стокгольм не позднее 10 декабря для торжественного получения награды.
В этом событии, несомненно заслуженном и несомненно радостном для всех ученых, был один забавный аспект: физик получил премию по разделу химии. Резерфорд, человек остроумный, не смог пройти мимо этого казуса и в своем тосте на банкете после торжественной церемонии сказал, посмеиваясь: «Я имел дело со многими разнообразными превращениями с разными периодами, но самым быстрым из всех оказалось мое собственное превращение в один момент из физика в химика».
Резерфорду было тридцать семь лет, когда он стал нобелевским лауреатом; довольно редкий случай — обычно ученых венчали столь высокой наградой много позже. И когда он приехал в Стокгольм и предстал перед торжественным собранием, даже не верилось, что этот молодой, румяный, спортивного вида человек — великий физик. Вот как описывает его внешность академик Капица, правда, это относится к чуть более позднему периоду: «Наружностью он был довольно плотный, роста выше среднего, глаза у него были голубые, всегда очень веселые, лицо очень выразительное. Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, вполголоса он говорить не мог… Во всей его манере общения с людьми сразу, с первого слова, бросались в глаза его искренность и непосредственность».
Его внешность и моложавость явно не соответствовали тому, чтó он уже успел сделать в физике, и, рассказывают, в связи с этим произошел даже один забавный эпизод. Перед отъездом в Стокгольм к Резерфорду в лабораторию пришел его предшественник профессор Шустер в сопровождении японского министра просвещения, барона Кикучи. Барон, несмотря на министерский портфель, был физиком, и причем довольно известным, и поэтому хорошо знал работы Резерфорда и очень хотел с ним познакомиться лично. Шустер выполнил желание Кикучи — представил ему Резерфорда и они поговорили о том о сем некоторое время. Однако японец не поверил, что ученый, с которым он беседует, тот самый Резерфорд. Восточная сдержанность не позволила ему высказать недоумение в присутствии хозяина лаборатории, но, когда они с Шустером вышли на улицу, он все-таки не выдержал. «Я полагаю, — улыбаясь, спросил он, — что Резерфорд, которого вы мне представили, сын знаменитого профессора Резерфорда?»
То, что Резерфорд получил высшую международную научную награду молодым, оказалось полезным не только для него лично, но и для всей физики. Такая премия — всегда мощный стимул в работе, но если она приходит к ученому на склоне лет, когда и силы уже не те, и восприятие нового притупилось, и обязанностей слишком много, стимулировать, по существу, уже нечего. А когда ученый получает символ международного признания в расцвете лет, он с удвоенной энергией берется за работу, так как чувствует себя в какой-то мере должником науки, получившим аванс.
Это хорошо видно по Резерфорду. Вернувшись из Стокгольма, он немедленно продолжил свои исследования и еще по меньшей мере один раз доказал, что не зря носит звание лауреата Нобелевской премии: его новое открытие оказалось, может быть, даже важнее, нежели открытие радиоактивных превращений.
Произошло это все довольно неожиданно.
В Манчестерской лаборатории, когда туда приехал Резерфорд, уже работал двадцатипятилетний немецкий физик Ганс Гейгер, впоследствии изобретатель известного счетчика Гейгера, индикатора радиоактивности. Гейгер ненамного опередил своего шефа — он только недавно защитил докторскую диссертацию и был назначен в Манчестер научным сотрудником. Резерфорд тут же нашел ему дело — поручил разработать метод подсчета альфа-частиц, вылетающих из радия.
Один из возможных методов был известен Резерфорду еще по работам Крукса: тот заметил, что экран из сернистого цинка светится, когда на него падают альфа-лучи. Резерфорд, повторив этот эксперимент, обнаружил, что свечение экрана представляет собой сумму отдельных маленьких вспышек, и предположил, что каждая такая вспышка, называемая сцинтилляцией, есть результат удара альфа-частицы об экран. А раз так, то по количеству вспышек, если бы их удалось подсчитать, можно судить о количестве альфа-частиц.
Вскоре этот метод усовершенствовал немецкий физик Эрих Регенерер из Берлинского университета. Он сконструировал изящный прибор. На стекло с одной стороны наносился тонкий слой сернистого цинка, а на другую сторону наводился окуляр микроскопа; и, когда перед стеклом помещали источник альфа-лучей, в поле зрения микроскопа были хорошо видны отдельные вспышки света, и можно было даже довольно точно подсчитать их количество в единицу времени.
Когда Резерфорд узнал об этом, он тут же попросил Гейгера сделать такой же счетчик у них в лаборатории; и когда он был сделан, то очень им понравился, хотя требовал колоссального напряжения при подсчете. Шутка сказать: в одну секунду из миллиграмма радия вылетает 130 тысяч альфа-частиц.
Конечно, не все их нужно уловить глазом, счет ведется на определенной площади, но напряжение все равно очень велико. Ганс Гейгер, которому больше других приходилось заниматься этой изнурительной работой и который даже стал своеобразным миллионером — за время работы в Манчестере он насчитал в общей сложности миллион альфа-частиц, — вспоминает, как это было обставлено. «В памяти возникает мрачный погреб, в котором Резерфорд устанавливал свои чувствительные приборы для изучения альфа-частиц. Тот, кто спускался туда по двум ступенькам, прежде всего слышал в темноте голос профессора, предупреждавшего, что помещение пересекает на высоте головы горячий трубопровод, и, кроме того, необходимо осторожно, чтобы не упасть, перешагнуть две водопроводные трубы. После этого наконец в слабом свете вошедший различал самого Резерфорда, сидящего у прибора». Вот в этом темном подвале, подолгу не выходя, чтобы глаза не теряли способность видеть в темноте все слабые вспышки, и работали Гейгер и Резерфорд.
В начале 1909 года к ним присоединился еще один исследователь — студент последнего курса Эрнест Марсден, которому суждено было сыграть в развитии атомной физики некоторую роль. Поначалу, его роль выражалась в том, что он попросил «папу» — так ученики любовно называли своего учителя, — чтобы он дал ему какое-нибудь самостоятельное исследование, но попроще. «Папа» задумался: что бы такое дать «мальчику» — так он, тоже любовно, называл своих учеников, чтобы и увлечь его работой, и вместе с тем не отпугнуть трудностью.
Сам он в то время интересовался рассеянием альфа-частиц — явлением, которое он впервые увидел еще в Монреале. Суть его заключалась в том, что альфа-частицы, проходя сквозь вещество, иногда немного отклонялись от своего прямолинейного пути. Это показалось тогда Резерфорду странным; было неясно, как альфа-частицы, летящие с огромной скоростью, успевают повзаимодействовать с отдельными атомами. Отклонения были, правда, небольшие — доли градуса, — но все равно, что-то же заставляло несущиеся стремглав частицы чуть сворачивать в сторону.
В то время в физике господствовало представление об атоме как о сферическом облаке, состоящем из положительных зарядов, в которое вкраплены отрицательно заряженные электроны. Эту модель разработал Дж. Дж. Томсон; иногда ее называли «пудинг с изюмом»; изюм — электроны, а рис, если это рисовый пудинг, — положительные заряды.
Так вот, рассеивание альфа-частиц как-то не вязалось с «пудингом». Если атом — равномерная смесь положительных и отрицательных зарядов, альфа-частицы должны бы легко пронизывать ее, никуда не отклоняясь. То есть складывалась ситуация, напоминающая басню Крылова «Слон и Моська»: масса электрона слишком мала, чтобы даже при столкновении оказать хоть малейшее влияние на альфа-частицу; по расчетам, нужно не меньше ста тысяч ударов, чтобы ее замедлить.
Но поскольку факты небольшого рассеивания все же существовали, они не давали Резерфорду покоя, как каждое необъяснимое явление, и он время от времени возвращался к нему, пытаясь подсчитать количественно, на какую величину отклоняются альфа-частицы. Он немало помучил Гейгера этими подсчетами; и по ним получалось, что некоторое небольшое рассеяние все же есть, и для него даже удалось установить закономерность.
И вот тут появляется Эрнест Марсден и ждет, чтобы его пристроили к какому-нибудь несложному исследованию. И «папе» приходит в голову счастливая, как вскоре оказалось, мысль: засадить «мальчика» считать отклонения альфа-частиц на большие углы — вдруг они тоже происходят. При этом он предупредил Марсдена, чтобы тот не рассчитывал увидеть что-нибудь интересное; по-видимому, частицы будут спокойно проходить сквозь золотую фольгу толщиной всего в пять стотысячных сантиметра, в крайнем случае немного отклоняться, как это уже не раз видели они с Гейгером в газах.
Марсден, довольный, что получил возможность приобщиться к высокой науке, причем на участке, на котором работает сам Резерфорд, отправился с Гейгером в знаменитый подвал, чтобы заняться делом.
Сначала они соорудили нехитрую установку, слегка видоизменив предыдущую схему. Раньше Гейгер ставил экран за исследуемым объектом, чтобы увидеть по вспышкам, насколько далеко от центра окуляра рассеиваются частицы. А здесь Марсден предложил поставить экран под углом к фольге, и не позади нее, а перед ней, а трубу микроскопа поместить, как и раньше, за экраном. А чтобы альфа-частицы не бились прямо об экран, между радиоактивным источником и экраном поставить толстую свинцовую пластину. Тогда в микроскопе будут видны только те частицы, которые отскочат от поверхности фольги — если они вообще отскочат. Но скорее всего этого не случится, потому что коль скоро сам Резерфорд не верит в такую возможность, то, значит, ее и быть не может. Но попробовать надо — чтобы не упрекать себя потом, что не убедились в справедливости предположения всеми возможными способами.
Итак, Марсден уселся за микроскоп, подержал немного глаза закрытыми, чтобы привыкнуть к темноте, потом прильнул к окуляру. То, что он увидел, поразило его: на экране вспыхивали сцинтилляции.
Сначала он решил, что это просто рябит в глазах от напряжения. Подождал немного, снова посмотрел: да нет, искры периодически вспыхивали. Что же получалось — альфа-частицы отскакивают от поверхности металла? Не веря глазам своим, Марсден позвал Гейгера. Тот уселся за микроскоп и увидел то же самое. Значит, это не мираж, не воспаленное воображение, это какой-то непонятный факт.
Побежали к «профу» — как называл Резерфорда Гейгер; его строгое немецкое воспитание не позволяло пользоваться фамильярным «папой». Резерфорд послушал их и сказал, что этого не может быть, что это «неправдоподобно, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил вас самих». Это его подлинные слова, и они показывают, во-первых, как образно он видел предмет исследования, а во-вторых, как силен был гипноз атомной модели Томсона — она и впрямь не позволяла его сотрудникам видеть то, что они увидели.
Тем не менее факт оставался фактом, и Резерфорд тут же и сам в этом убедился. Отдельные альфа-частицы отскакивали от металлической фольги, словно на что-то натыкаясь. Тогда Марсден, по совету Резерфорда, продолжил опыт, увеличив толщину металла; вместо одной тонкой фольги взял две, потом три, потом целую пачку. Нужно было убедиться, происходит ли отскакивание частиц и в глубине металла, не есть ли это только поверхностный эффект. Толщина одной фольги соответствовала, согласно модели Томсона, двум тысячам атомов. Когда Марсден сложил пачкой пять пластинок, атомов стало десять тысяч. И все равно процесс отскока продолжался в глубине вещества, и, чем толще становилась пачка, тем больше частиц отлетало назад, и когда Марсден и Гейгер подсчитали их количество, то оказалось, что, хотя оно составляет небольшую долю по сравнению с проскочившими частицами — одна на восемь тысяч, — все же растет прямо пропорционально толщине пачки.
Это могло означать только одно: альфа-частица на что-то наталкивалась при своем полете, какое-то мощное электрическое поле, заряженное так же, как и она, положительно, отшвыривало ее в сторону. Но в «пудинге с изюмом» не было таких сил, и, значит… и, значит, «пудинг с изюмом» надо было убирать с праздничного стола физики: старая модель Томсона не вязалась с новыми фактами.
Резерфорд не сразу пришел к такому революционному выводу, но довольно быстро. Уже через три недели он сделал первые расчеты, ниспровергающие томсоновскую модель. Тем временем Марсден и Гейгер оформили свои наблюдения в виде статьи, и летом 1909 года она была зачитана перед членами Королевского общества в Лондоне, и, как отмечали старожилы, Марсден был самым молодым автором, представшим перед маститыми учеными Англии. Это была не единственная радость, которую принесла ему его неожиданная находка: он закончил Манчестерский университет с высшим отличием, и его вклад в науку был оценен степенью бакалавра физических наук.
К зиме 1910 года Гейгер описал свои эксперименты по рассеянию альфа-частиц, проходящих сквозь фольгу, и отправил статью в печать. Все в этой статье было хорошо, и все вязалось с прежним представлением об атоме, кроме некоторых «сумасшедших» частиц, вытворяющих то, что им совершенно не положено; по расчетам Гейгера выходило, что вероятность их отклонения на 90° была такой ничтожной, что ее нельзя было принимать в расчет. И все же, поскольку верны были и эксперименты Марсдена, то ее надо было принимать в расчет. Как все это примирить, ни Марсден, ни Гейгер не знали, но это уже знал их учитель.
С февраля по декабрь 1910 года он засадил всех своих сотрудников за эксперименты: ему нужны точные цифры, как можно больше цифр, только расчеты могут рассеять сомнения. К декабрю их накопилось достаточно, и Резерфорд смог взяться за вывод формулы, увязывающей эксперимент Марсдена со строением атома. Сопоставив два очевидных факта — свободный пролет альфа-частиц сквозь атомы вещества и редкие отклонения в сторону, — Резерфорд пришел к совершенно новой, идущей вразрез со всеми канонами физики модели атома.
По его подсчетам выходило, что атом представляет собой не равномерно заполненную сферу, а маленькое подобие Солнечной системы; в центре массивное положительное ядро, а вокруг вращаются отрицательные электроны, которые удерживаются на своей орбите благодаря центробежной силе, уравновешивающей силу притяжения. Новая модель прекрасно примиряла казавшиеся непримиримыми опыты Гейгера и Марсдена. Становилось ясно, почему большая часть альфа-частиц проскакивает атом, как будто он пустой. Он и был, по существу, пустой, так как радиус ядра получался равным одной десятитысячной радиуса среднего атома. И становилось ясным, почему меньшая их часть меняет свой путь: это происходит в тех редких случаях, когда частица пролетает вблизи ядра и либо сталкивается с ним, либо отклоняется его сильным электрическим полем.
К февралю Резерфорд закончил расчеты; март ушел на то, чтобы дать возможность Гейгеру еще раз их тщательно проверить и увязать со своими опытами; и в апреле все было кончено: все сходилось, все было «зер гут», как сказал Гейгер, и «о'кей», как сказал Резерфорд.
Статья Резерфорда, направленная в этом же месяце в «Философский журнал», орган Королевского общества, произвела такое ошеломляющее впечатление на редакторов и на руководство Королевского общества, что ее решили, вопреки всем традициям, печатать немедленно, тут же, вставив в уже почти готовый номер. Для этого даже пришлось снять менее значительную статью; кому-то не повезло.
Но физике и науке в целом повезло очень: уже в майском номере журнала появилась статья профессора Резерфорда, возвестившая о рождении новой планетарной модели атома — будущей основы всей атомной физики.
Любопытно, что сравнительно незадолго до этого, всего тридцать лет назад, Генрих Герц написал в письме к родителям, что ему попалась в руки научная книга, изданная в конце XVII века, и вот тогда ученому было что делать, не то что теперь, в конце XIX века. «Мне иногда действительно жаль, — писал он, — что я не жил тогда, когда еще столь многое не было открыто; правда, и теперь еще имеется много неизвестного, однако я не верю, что сейчас может быть легко найдено что-нибудь такое, что может подействовать столь преобразующе на все мировоззрение, как в то время, когда телескоп и микроскоп были еще только изобретены!» Мало того, что сам Герц своими открытиями вскоре опроверг собственное пессимистическое утверждение; если бы он дожил до открытия Резерфорда, он мог бы убедиться еще раз, что физикам было что делать в конце XIX и начале XX века.
Конечно же, новую модель приняли не сразу и не все, и дело здесь не только в том, что она шла вразрез с принятыми понятиями — ученые привыкли к периодическому крушению идолов, — но она была еще чревата и внутренними противоречиями, которые сам Резерфорд не смог объяснить. Он и не мог этого сразу сделать — еще не приехал к нему ученик из Дании Нильс Бор, который устранит эти противоречия; еще не появились работы француза Луи де Бройля, примирившего волну с квантом; еще не взялись за расчеты немецкие физики Эрвин Шредингер и Вернер Гейзенберг, придавшие окончательный блеск атомной модели Резерфорда — Бора — так она стала называться после того, как ученик дополнил работу учителя. И хотя учитель поначалу не понял того, что предложил ученик, он все же нашел в себе мужество сначала признаться в этом, а потом разобраться в новом открытии Бора.
Нильс Бор, крупнейший физик нашего века, вспоминает, как отреагировал его бывший учитель на новый квантовый вариант планетарной модели атома: «Резерфорд не сказал, что это глупо, но он никак не мог понять, каким образом электрон, начиная прыжок с одной орбиты на другую, знает, какой квант нужно ему испускать».
Примерно так же отнеслись некоторые крупные физики и к открытию самого Резерфорда. Новые знания всегда трудно уложить в прокрустово ложе старых представлений. Но, в отличие от многих своих современников, Резерфорд все же легко усваивал новые идеи и, главное, не мешал своим многочисленным ученикам разрабатывать их.
Я вновь хочу процитировать несколько отрывков из воспоминаний академика Капицы — кто более него знает эту сторону характера Резерфорда. Вот что пишет Петр Леонидович: «По отношению к своим ученикам Резерфорд проявлял исключительную заботу. Его взгляд на учеников, схематизируя, такой — он говорил:
— Если у меня работает молодой ученый и после двух лет работы приходит ко мне и спрашивает, что же мне делать дальше, я ему советую бросить работу в области науки, ибо, если человек после двух лет работы не знает, что ему делать дальше, из него не может выйти ученый.
По существу, он так резко никогда не ставил вопрос и под тем или иным предлогом всегда находил своим неудавшимся ученикам место либо где-нибудь в промышленной лаборатории, либо место в какой-нибудь школе или университете.
Но если человек проявлял инициативу, индивидуальность, то Резерфорд оказывал такому человеку всяческую поддержку и внимание».
Кстати, сам Капица почувствовал это прежде всего на себе. «Приехав работать к нему в лабораторию, — вспоминает он, — я сразу был поражен этой заботливостью. Резерфорд не позволял работать дольше шести часов вечера в лаборатории, а по выходным дням не позволял работать совсем. Я протестовал, но он сказал:
— Совершенно достаточно работать до шести часов, остальное время вам надо думать. Плохи люди, которые слишком много работают и слишком мало думают.
…Я помню, еще в начале своей работы в Кембридже я пришел к Резерфорду и сказал:
— У вас работает X, он работает над безнадежной идеей и напрасно тратит время, приборы и т. п.
— Я знаю это, — отвечал Резерфорд. — Я знаю, что он работает над абсолютно безнадежной проблемой, но зато эта проблема его собственная, и если работа у него не выйдет, то она его научит самостоятельно мыслить и приведет к другой проблеме, которая уже не будет безнадежной.
…Резерфорд прекрасно понимал значение, которое для него самого имели ученики. Для него дело было не только в том, что поднималась научная производительность лаборатории. Он говорил:
— Ученики заставляют меня самого оставаться молодым».
И это глубокая правда. Именно молодость духа позволила Резерфорду принять в конце концов новые квантовые концепции Нильса Бора, достроившего его атом. Он не говорил, подобно лорду Кельвину, что этого не может быть, потому что он в это не верит; поначалу только призадумался, а потом поверил и принял. И радовался успеху своего ученика, как своему собственному.
Заслуги Резерфорда перед физикой огромны. Я рассказал лишь о некоторых его открытиях, связанных с темой нашей книги: либо они продолжали работы Беккереля, либо были связаны с некоей неожиданной случайностью. Но даже в случайно обнаруженном факте, который иной физик мог бы просто принять за ошибку опыта или нерадивость студента, Резерфорд сразу же увидел новый смысл, меняющий представление о строении атома.
Ведь интересно, что мысль о планетарном строении атома уже высказывалась до него, и не один раз. Не далее как в 1901 году французский физик Жан Перрен опубликовал статью, которая прямо так и называлась: «Ядерно-планетарная структура атома». Два года спустя японский физик Нагаока поддержал Перрена, приведя некоторые дополнения к его концепции. Но все эти представления были умозрительными, авторы не могли подтвердить их экспериментами, и поэтому они оставались лишь забавными гипотезами. А Резерфорд увидел в опыте Марсдена конкретную структуру атома. Он словно зримо ощутил ядро и электронные орбиты и в следующем эксперименте доказал, что его видение совершенно осязаемо. Вот почему физики столь высоко ценят вклад Резерфорда, вот почему память о нем не угасает со временем, и до сих пор в Монреале, в Манчестере, в Кембридже, где он работал последние годы жизни, заведуя Кавендишской лабораторией, о нем живы и воспоминания, и легенды.
В Кембридже каждый покажет вам площадку, где по воскресеньям Резерфорд обычно играл в гольф с друзьями; Тринити-колледж, где он обедал воскресными вечерами в окружении многих знаменитых физиков, приезжавших к нему в гости; каждый расскажет о знаменитой его фразе по поводу коллег с гуманитарных факультетов, которые слишком гордятся тем, что не знают, что происходит между тем моментом, когда они нажимают кнопку дверного звонка, и моментом, когда звонок начинает звенеть.
Точно так же, как и каждому, кто приезжает в Лондон, даже если он не ученый, показывают знаменитое Вестминстерское аббатство — собор святого Павла в центре города, а в нем — простую, скромную могилу Резерфорда, похороненного рядом с учеными, которыми Англия по праву гордится, — рядом с Ньютоном, Фарадеем, Дарвином, Гершелем, Кельвином; это высшая почесть для ученого, которого уже не стало в живых.
Но Резерфорд и при жизни получил, кажется, все знаки отличия, включая рыцарское звание и звание лорда. При этом он всегда оставался скромным, приветливым человеком, ненавидящим чины и относящимся к людям так, как они этого заслуживали на самом деле. Когда один из коллег как-то назвал Резерфорда лордом — что было вполне уместно, ибо дело происходило в палате лордов, — Резерфорд ужасно разозлился. Он мог бы вполне сказать про себя словами Фарадея: «Я просто Резерфорд». И это гораздо больше.
Его влияние на физику и физиков огромно. Не только своими исследованиями, но и просто дружбой и вниманием он вдохновлял многих на самоотверженный труд.
Его поддержка или хвалебный отзыв значили в науке не меньше, чем иная академическая медаль.
И поэтому, когда он назвал камеру, построенную его давним другом Чарльзом Вильсоном, «самым оригинальным и удивительным инструментом в истории науки», эти слова приводят сегодня даже чаще, чем ссылку на то, что за свою камеру Вильсон был удостоен Нобелевской премии.
При этом непременно вспоминают, что к открытию Вильсон пришел в какой-то мере, пусть даже в очень малой, случайно — наблюдая образование туманов на склонах Шотландских гор.
Но об этом — в следующей главе.
