Георгий Гамов - Приключения Мистера Томпкинса

— Почему у меня нет партнера для игр и забав? — прокричал он вслед электрону.

— Потому, что это нечетный атом, а вы валентный электро-о-н, — донеслось в ответ. С этими словами электрон повернул и устремился в толпу пляшущих электронов.

— Валентные электроны живут в одиночку или находят себе компаньонов в других атомах, — пропищал высоким фальцетом другой электрон, проносясь мимо мистера Томпкинса.

насмешливо пропел третий.

— Вижу, вы здесь новичок, сын мой, и очень одиноки, — раздался над мистером Томпкинсом дружеский голос, и, возведя глаза горе, наш герой увидел плотную фигуру монаха в коричневой сутане.

— Я отец Паулини, — продолжал монах, двигаясь по траектории вместе с мистером Томпкинсом, — и моя миссия в этой жизни состоит в том, чтобы наблюдать за моралью и социальным поведением электронов в атомах и повсюду. Мой долг — следить за тем, чтобы все эти беззаботные и игривые электроны были надлежащим образом распределены по различным квантовым кельям этого прекрасного атомного строения, воздвигнутого нашим великим архитектором Нильсом Бором. Дабы поддерживать порядок и сохранять свойства, я никогда не разрешаю находиться на одной и той же траектории более чем двум электронам. Стоит им собраться втроем, как хлопот не оберешься. Поэтому электроны всегда сгруппированы в пары с противоположным «спином», и если такая пара поселяется в келье, то третьему электрону не разрешается нарушать их покой. Это хорошее правило, и я могу добавить, что до сих пор ни один электрон не нарушил введеного мной распорядка.

— Может быть, это очень хорошее правило, — возразил мистер Томпкинс,

— но в данный момент я терплю из-за него большие неудобства.

— Вижу, сын мой, — улыбнулся монах, — но вам просто не повезло. Угораздило же вас стать валентным электроном в атоме с нечетным атомным номером. Атом натрия, которому вы принадлежите, обязан иметь из-за электрического заряда своего ядра (той большой темной массы, которую вы видите в центре) одиннадцать электронов. К величайшему сожалению для вас, одиннадцать — число нечетное, что само по себе не такая уж редкость, если принять во внимание, что ровно половина всех целых чисел нечетна и только другая половина четна. Так что вам придется как появившемуся последним по крайней мере какое-то время побыть одному.

— Вы хотите сказать, что позднее у меня, возможно, появится шанс обзавестись партнером? — с надеждой спросил мистер Томпкинс. — Например, выбить с орбиты кого-нибудь из электронов-первопоселенцев?

— Это делается не так, — возразил монах, грозя мистеру Томгасинсу коротким толстым пальцем, — но всегда есть шанс, что какой-нибудь из электронов, обращающихся по внутренним орбитам, будет выброшен внешним возмущением и оставит после себя не занятое место, или вакансию. Но на вашем месте я не стал бы на это особенно рассчитывать.

— Электроны сказали мне, что было бы лучше, если бы я проник в атом хлора, — сказал мистер Томпкинс, несколько обескураженный словами отца Паулини. — Можете ли вы посоветовать мне, как это лучше сделать?

— Молодой человек, молодой человек! — с сожалением покачал головой монах. — Ну что вам так не терпится найти компаньона? Почему вы не можете по достоинству оценить прелесть одиночества и насладиться этой ниспосланной небом возможностью созерцать с миром собственную душу? Почему четные электроны так сильно льнут к мирской жизни? Но если вы настаиваете на приобретении компаньона, я помогу вам осуществить ваше желание. Взглянув в том направлении, куда я указываю, вы увидите приближающийся к нам атом хлора, и даже со столь большого расстояния вы можете легко различить свободное место, где вас, несомненно, ожидает самый теплый прием. Это свободное место находится во внешней группе электронов, так называемой М-оболочке, которая состоит из восьми электронов, разбитых на четыре пары. Но, как вы видите, четыре электрона вращаются вокруг своих осей в одном направлении и только три — в другом, поэтому одно место остается вакантным. Внутренние оболочки, называемые К— и Z-оболочками, полностью заполнены, и атом будет рад заполучить вас и заполнить свою внешнюю оболочку. Как только два атома сблизятся, вы должны просто перепрыгнуть с одного атома на другой, как это обычно делают валентные электроны. Да будет мир с вами, сын мой!

С этими словами внушительная фигура электронного пастыря внезапно растворилась в разреженном воздухе.

Ободренный мистер Томпкинс собрался с силами и совершил головоломный прыжок на орбиту пролетавшего мимо атома хлора. К своему удивлению, он приземлился на атоме хлора не без изящества и сразу же оказался в дружеском окружении электронов М-оболочки атома хлора.

— Добро пожаловать! Рады, что вы присоединились к нам! — обратился к нему новый партнер с противоположным спином, изящно скользя вдоль орбиты. — Теперь никто не может сказать, что наше сообщество неполно. Теперь мы можем великолепно повеселиться все вместе!

Мистер Томпкинс не мог не согласиться, что было действительно весело (веселье било через край!), но тут ему в голову закралась одна беспокойная мысль. — А как я объясню все это Мод, когда снова увижу ее?

Впрочем, чувство вины у мистера Томпкинса вскоре рассеялось.

— Мод вряд ли стала бы возражать, — решил он, — ведь в конце концов это лишь электроны.

— Почему покинутый вами атом не улетает прочь? — спросил у мистера Томпкинса с недовольной гримасой его компаньон. — Он все еще надеется на ваше возвращение?

Действительно, потеряв свой валентный электрон, атом натрия накрепко прилепился к атому хлора, как бы в надежде, что мистер Томпкинс передумает и снова вернется на свою орбиту, по которой он мчался в полном одиночестве.

— Нет, как вам это нравится! — сердито пробормотал мистер Томпкинс, хмуро глядя на атом, который поначалу принял его так холодно. — Не атом, а какая-то собака на сене!

— О, они всегда ведут себя так, эти атомы с нечетными номерами, — заметил более опытный член М-оболочки. — Насколько я понимаю, вашего возвращения жаждет не столько сообщество электронов атома натрия, сколько само ядро этого атома. Между центральным ядром и его электронным эскортом всегда существуют некоторые разногласия. Ядро хочет иметь вокруг себя столько электронов, сколько оно может удержать своим электрическим зарядом, в то время как сами электроны предпочитают быть в таком количестве, которое позволяет им до конца заполнять оболочки. Существует лишь несколько видов атомов, так называемые редкие газы , или, как называют их немецкие физики, благородные газы , в которых жажда власти со стороны атомного ядра и стремления подданных-электронов находятся в полной гармонии. Например, такие атомы, как гелий, неон и аргон очень довольны царящим в них согласием между ядром и электронами и никогда не изгоняют своих электронов и не приглашают новых. Они химически инертны и держатся в стороне от всех остальных атомов. Но во всех остальных атомах электронные сообщества всегда готовы обменяться своими членами. В атоме натрия, вашем прежнем обиталище, свита ядра насчитывает на один электрон больше, чем необходимо для гармонии в оболочках. С другой стороны, в нашем атоме нормальная численность электронного населения недостаточна для полной гармонии, поэтому мы очень рады вашему прибытию, несмотря на то, что ваше присутствие перегружает наше ядро. Но покуда вы остаетесь с нами, наш атом перестает быть нейтральным и получает дополнительный электрический заряд. Поэтому атом натрия, который вы покинули, прилип к нашему атому, удерживаемый силой электрического притяжения. Однажды мне довелось слышать нашего первосвященника отца Паулини, и он сказал, что атомные сообщества с лишними или недостающими электронами называются соответственно отрицательными и положительными ионами . Отец Паулини использовал также термин молекула для обозначения групп из двух или более атомов, удерживаемых вместе электрической силой. В частности, комбинацию из одного атома натрия и одного атома хлора отец Паулини назвал молекулой поваренной соли , хотя я решительно не понимаю, что бы это могло означать.