Вячеслав Шестаков - Русские в британских университетах. Опыт интеллектуальной истории и культурного обмена

Первым директором лаборатории был Джеймс Клерк Максвелл, который занимался проблемами электромагнетизма. Он разработал программу работы лаборатории, связанную с определением электрических стандартов. После смерти Максвелла в 1879 году его место занял лорд Рали (Rayleigh). Продолжая исследования электрических стандартов, он открыл в лаборатории новые направления, связанные с оптикой, спектографией и гравитацией.

Рали ушел на пенсию в 1884 году, и на посту директора лаборатории его заменил 28-летний физик Джозеф Джеймс Томсон. Время показало, что университет сделал правильный выбор, поставив во главе лаборатории молодого ученого. Томсон положил начало научным открытиям в лаборатории, и традиции, заложенные им, получили дальнейшее успешное развитие.

Томсон получил образование к Манчестере, но в 1876 году получил место преподавателя математики в Тринити-колледже. Здесь он остался на всю дальнейшую жизнь. В 1884 году он получил степень профессора и стал заниматься экспериментальными работами в лаборатории Кавендиша, которую он возглавил в 1885 году. 30 апреля 1897 года 40-летний профессор объявил об открытии частицы атома, которую он назвал «корпускулой» и которая сегодня известна как электрон. Он продемонстрировал, что в лучах катода возникает световое излучение, которое в 1000 раз превосходит свечение одного атома. Томсон приходил к выводу, что атомы содержат более мелкие частицы – «корпускулы». Это открытие принесло Томсону в 1906 году Нобелевскую премию.

Начиная с 1910 года, в лаборатории Кавендиша появляется новый сотрудник – Френсис Астон. До этого он занимался исследованиями в области физики и химии в Бирмингеме. В Кембридже Астон занялся исследованиями газов, обнаружив при фотографировании неона новый, доселе неизвестный газ, который получил название мета-неон.

Очень скоро лаборатория Кавендиша приобретает значение международного центра по исследованию физики. Сюда приезжает работать француз Поль Ланжевен, новозеландец Эрнест Резерфорд. Когда в 1918 году Томсона избирают мастером Тринити-колледжа (он остается в этой должности вплоть до своей смерти в 1940 году), лабораторию Кавендиша возглавляет Эрнест Резерфорд. Под его руководством лаборатория становится мировым центром в изучении радиоактивности. Резерфорд обладал научными знаниями, организационным талантом и большим общественным весом. Все это вместе взятое делало его прекрасным руководителем довольно большого коллектива исследователей (более 30 человек) разных национальностей и разных научных специализаций. Д. Уилсон, оценивая его роль в развитии новейших аспектов физики, пишет книгу с весьма определенным заголовком: «Резерфорд. Просто гений» [22] Wilson D. Rutherford. Simple Genius. London, 1983. .

Резерфорд родился в Новой Зеландии в 1871 году в большой семье, состоявшей из 12 человек. Его дед эмигрировал из Шотландии в Новую Зеландию в 1842 году, а отец владел мельницей. Эрнест получил образование в колледже, где он проявил незаурядные способности в области литературы, физики и химии. В 1889 году он поступил в Кентербери-колледж, который был отделением университета Новой Зеландии. Здесь он получил сначала степень бакалавра, а затем и мастера. В колледже Резерфорд уделял много внимания изучению электромагнитных волн, открытых Герцем.

В 1895 году Резерфорд получает стипендию для учебы в Англии и поступает в качестве студента в Тринити-колледж. Он немедленно начинает работать в лаборатории Кавендиша под началом Д. Томсона. В лаборатории Резерфорд проводит несколько исследований с электромагнитными волнами. Но работа в Кембридже прерывается приглашением в Канаду, где ему предложили профессорский пост по физике. Поэтому Резерфорд, только что женившись, едет в 1898 году в Канаду и работает там до 1907 года, пока не освобождается профессорское место в Манчестере. В Манчестере Резерфорд интенсивно работает. Вместе с Нильсом Бором он создает модель атома. Здесь он работает также над изучением альфа-частиц.

В 1919 года, завершая большой круг, потребовавший от него более 20 лет, Резерфорд возвращается в Кембридж на пост директора лаборатории Кавендиша. При Резерфорде в лаборатории работало созвездие блестящих умов и экспериментаторов. Джон Хиндри в своей книге «Физика в Кембридже 30-х годов» пишет: «Резерфорд доминировал в лаборатории физически и интеллектуально, но рядом с ним работало много других профессоров. Сэр Д. Д. Томсон, бывший директор лаборатории и мастер Тринити-колледжа, продолжал свои эксперименты над плазмой. Ральф Фоули, который в 1932 году был приглашен заведующим факультета математики, и Джеффри Тейлор, профессор Королевского общества, имели комнату в лаборатории, хотя формально они не были ее членами, тогда как С. T. Р. Уилсон, будучи членом Кавендиша, предпочитал работать в лаборатории солярной физики. Помимо этих профессоров, в лаборатории было много выдающихся сотрудников. Это был Петр Капица, который получил звание профессора Королевского общества в 1933 году, когда была открыта его новая лаборатория Монда. Ф. Астон продолжал свою работу над спектроскопией и в 1932 году опубликовал результаты своих исследований изотопов и атомных весов. Чарли Эвис работал с рентгеновскими и гамма-лучами в содружестве с молодым математиком Невиллом Моттом, который пытался интерпретировать полученные результаты. Джеймс Чедвик, который был помощником Резерфорда по научным исследования, руководил работой студентов и работал над открытием нейтрона. Джон Кокрофт, который отвечал за оборудования лаборатории Капицы, находил время для расщепления атомов» [23] Hendry J. Cambridge Physics in the Thirties. Bristol, 1984. P. 68. .

Лаборатория широко открывала двери для иностранных исследователей, в числе которых оказался и Петр Капица, который принес в лабораторию новый дух коллективных исследований и создал систему регулярных дискуссий, получивших название «клуба Капицы». Вместе со своими коллегами, в числе которых были Кокрофт и Уолтон, Капица занимался проблемами, которые помогли решить проблему расщепления атома.

Капица должен был возглавить новую, только что построенную специально для его исследований лабораторию Монда, когда Сталин запретил ему возвратиться из Москвы в Кембридж. Так успешно начатые им исследования были прерваны. (Об этой истории рассказывается в специальном разделе книги, посвященном Капице).

Тем не менее, лаборатория Кавендиша продолжала исследования в области атомной физики, обнаруживая все более мелкие частицы атома. За открытием электрона последовало открытие протона, нейтрона. На повестке дня стало расщепление атома путем бомбардировки его сверхскоростными частицами. В 1931 году Резерфорд становится лордом. Его лаборатория, помимо исследований в области спектрографии, кристаллографии и атомной физики, становится и центром теоретической физики. Этими проблемами занимается группа ученых, возглавляемых Ральфом Фоули и Полем Дираком. В лабораторию приезжают для работы известные теоретики физики, такие, как Нильс Бор, возглавляющий Институт теоретической физики в Копенгагене, Вернер Гейзенберг, Эдвин Шредингер, Георгий Гамов. Эти физики основывали новые принципы и методы исследования, основанные на волновой теории.