Владимир Губайловский - Люди мира. Русское научное зарубежье

Теоретики мечтали об ином море, о котором когда-то сказал их старший коллега Ньютон: «Себе я кажусь ребенком, который нашел пару камешков поглаже и ракушек покрасивее на берегу моря нераскрытых истин». Этим мечтам и посвящен гимн:

Кому не знакомы упомянутые здесь имена и термины, тот может без них обойтись. А вот последняя строчка имеет прямое отношение к Гамову и его первому мировому достижению.

В 1928 году, когда он опубликовал свою знаменитую работу, теоретики пребывали в оцепенении перед океаном микрофизики, поскольку были убеждены — и не без оснований, — что для дальних путешествий в этом океане необходимо построить какой-то совершенно новый, невиданный корабль, а то и подводную лодку. Речь идет именно о теоретиках. С экспериментальной ядерной физики — с открытия радиоактивности — начался ХХ век и заодно новый век в истории физики. Одним из первых следствий этого стало массовое освоение трех начальных букв греческого алфавита — α, β и γ. Три вида радиоактивности, α-, β- и γ-лучи, при всей непонятности своего происхождения стали могущественным инструментом в физике микромира. Благодаря этому инструменту в 1911 году Резерфорд понял, как устроен атом, — что устроен он в основном… из пустоты, отделяющей крошечное ядро, размер которого в сотни тысяч раз меньше атома, от движущихся вокруг электронов. Сразу стало ясно, что устройство атома не подчиняется известным физическим законам. И спустя два года Нильс Бор открыл первые законы новой — атомной — физики.

Ко времени встречи Гамова с его друзьями новая атомная физика была не такой уж и новой. Коллеги Резерфорда и Бора уже установили, что α-частицы — это ядра гелия, β — электроны, а γ — порции света. Но что такое ядро, оставалось загадкой. Почему из некоторых ядер иногда вылетают α-, β- или γ-частицы, а из других ничего никогда не вылетает? Это был только один из не имевших ответа вопросов. Еще хуже было то, что новооткрытые законы атомной физики считались неприменимыми к ядру.

Ученые полагали, что ядра должны содержать электроны — раз они оттуда иногда вылетают, но, согласно квантовым законам, удержать электрон в ядре труднее, чем утаить шило в мешке. Скорость внутриядерных электронов в очень малом ядре должна была быть очень высокой, близкой к скорости света. А для таких скоростей одной квантовой механики было недостаточно. Возникала необходимость учитывать еще и теорию относительности. Но учитывать обе эти теории сразу физики не умели. Поэтому ждали нового Эйнштейна — Бора в одном лице, который, совершив еще один переворот в микрофизике, открыл бы подлинные законы микромира.

Физики на своих старых лодках плавали потихоньку в прибрежных водах, но не смели отправиться в даль и в глубь микромирового океана. Головоломные парадоксы ядерной физики побудили Гамова сделать печатку «череп и кости», где роль костей исполняли две перекрещенные буквы β, чтобы этой печаткой отмечать на полях своих рукописей все упоминания β-электронов. Пребывать в оцепенении на берегу океана нераскрытых истин было ему абсолютно не свойственно. А свойственно было… легкомыслие. Поэтому, расхаживая по берегу и смело пробуя ногой воду, он обнаружил в океане микрофизики некую отмель, по которой можно было — почти аки по суху — зайти довольно далеко. Эта отмель — альфа-распад ядер. И Гамов не упустил возможности, предоставленной природой и подкрепленной Наркомпросом, как называлось тогда советское министерство образования, на деньги которого в июне 1928 года молодой ученый отправился на полгода на стажировку в Германию. Этого времени Гамову хватило, чтобы написать работу, с которой началась теоретическая ядерная физика. Она принесла ему мировую известность и заграничные стипендии, позволившие продлить стажировку на три года.

Чтобы приобщиться к первому мировому результату Гамова, вспомним классическую сказку о лягушке, попавшей в горшок со сметаной. Она не хотела умирать раньше смерти, начала дрыгать лапками, сбила из сметаны твердое масло и с этой подставки выпрыгнула из горшка. Совет «не падать духом и дрыгать лапками» годится на все случаи жизни. Или почти на все: если в горшке нет сметаны, а лягушачьей прыгучести не хватает, чтобы со дна допрыгнуть до верхнего края, — пиши пропало.

Однако дело меняется, если классический горшок заменить на квантовый, то есть уменьшить размеры горшка и лягушки до масштабов атомного ядра. Тогда даже и без сметаны у прыгучей лягушки, если она не падает духом, появляется шанс выбраться наружу. Чем выше она прыгает внутри горшка, тем более вероятно ее освобождение — сказочно-квантовое проникновение «через» стенки горшка на волю. Это странное свойство квантовой физики, названное впоследствии «туннельным эффектом», обнаружили в конце 1927 года московские теоретики Леонид Мандельштам и Михаил Леонтович.

Гамов, можно сказать, уподобил ядро горшку, а в альфа-частице увидел квантовую лягушку. Он не знал, из чего сделаны стенки ядерного горшка, но обнаружил, что и без этого можно выяснить важные закономерности альфа-распада. Таким образом, квантовые законы оказались применимы не только в мире атомов, но и внутри ядра. Это было замечательное достижение — первое проникновение теории вглубь ядра. Подобно Васко да Гаме — первооткрывателю морского пути в Индию, Георгий Гамов открыл теоретикам путь в ядерные недра. Неудивительно, что это открытие понравилось первооткрывателю атомных законов Бору, который и выхлопотал первую несоветскую стипендию для молодого советского теоретика.

Достижение было сразу замечено и на родине. И воспето пролетарским поэтом Демьяном Бедным в главной пролетарской газете «Правда»:

Так автор негодовал от имени буржуя. А от своего имени революционно подытоживал: