Павел Власов - Беседы о рентгеновских лучах (второе издание)

— Да, по части воображения иные ученые мужи не уступят писателям-фантастам. Не потому ли, что не хватает достоверных сведений?

— А если наука и впрямь обгоняет фантастику? Кстати, о фантазии. «Напрасно думают, что она нужна только поэту. Это глупый предрассудок! Даже в математике она нужна… Фантазия есть качество величайшей ценности», — писал В. Ленин.

— В науке — да. Но в популяризации… Не лучше ли отбирать для непосвященных лишь самое достоверное, апробированное, без фантазерства? Факты и еще раз факты!

— Фактологическое изложение не пробуждает воображение, а усыпляет, загромождает память справочными данными, обилие которых создает иллюзию эрудированности.

«Быть может, эти электроны — миры, где пять материков, искусства, знанья, войны, троны и память сорока веков!» — писал В. Брюсов в 1922 году.

«Мир — рвался в опытах Кюри атомной, лопнувшею бомбой на электронные струи невоплощенной гекатомбой…» — писал А. Белый в 1921 году.

Оба автора были образованнейшими людьми своего времени, но прежде всего поэтами. Так что не будем касаться вопроса, как далеко могло увлечь того и другого воображение, насколько оторвалось оно от физической реальности. Нас интересует другое. Электроны — фикция или факт? Странный вопрос! Судя по приведенным цитатам, он был решен более полувека назад. И уж тем более наивно выглядело бы такое сомнение сегодня, когда электроника окружает нас всюду, даже в домашнем, а не только научном обиходе- Примеров великое множество: от электролампочек до квантовых генераторов, от телевизоров до электронных микроскопов, от транзисторов до электронно-вычислительных машин… А рентгеновская радиация — что порождает ее на земле и в небе? Те же электроны!

Между тем сама мысль о них воспринималась некогда как плод разыгравшегося воображения, фантазерства, не приставшего истинному ученому. Мягко выражаясь, как «недоказанная гипотеза, применяемая часто без достаточных оснований и без нужды». На том категорически настаивал не кто иной, как сам В. Ренгген. Человек, который, как выразился один из его учеников и сотрудников, академик А. Иоффе, «больше, чем кто-либо из современников способствовал созданию новой физики нашего столетия — физики элементарных процессов и электронных явлений».

Не признавая понятие «атом электричества», родившееся в 1897 году, первооткрыватель икс-лучей запрещал даже произносить в стенах Мюнхенского физического института это «пустое слово, не заполненное конкретным содержанием». Вето было снято лишь в 1907 году, после многолетней «борьбы за электрон», в которой участвовал и молодой А. Иоффе, смело вступавший в дискуссии с суровым мюнхенским профессором, лауреатом первой из Нобелевских премий, присуждаемых с 1901 года.

«Гипотез не измышляю», — мог бы повторить вслед за И. Ньютоном и В. Рентген, автор единственного серьезного научного предположения (оно, увы, оказалось неверным, но об этом речь впереди). Виртуоз экспериментаторского искусства, великий немецкий физик поклонялся Его Величеству Опыту. Факту, а не фикции (за каковую почитал и «безумную идею» — мысль об «атоме электричества»).

«Опыт без фантазии или воображение без проверки опытом может дать немногое», — считал другой великий физик, маг эксперимента и волшебник теории Э. Резерфорд. «Неистовый новозеландец» заявил это в 1923 году, когда В. Рентгена не стало. Но еще при жизни тот мог воочию убедиться, сколь плодотворны «безумные идеи», рожденные неистовой фантазией настоящего ученого.

В 1911 году появилась дерзкая «умозрительная конструкция» атома, созданная воображением Э. Резерфорда. Как известно, она представляла собой подобие солнечной системы: в центре — ядро, на периферии — электроны, вращающиеся по круговым орбитам, словно планеты около своей звезды. Символично, что в самом термине «планетарная модель» слились понятия микро- и мегамира, как бы олицетворяя единство начал вселенной, которое столь наглядно продемонстрировала нам астрофизика.

Схема потом уточнялась, пересматривалась, видоизменялась, но она сделала свое дело, послужив мощным импульсом для дальнейших поисков. Уже в 1913 году на этом фундаменте построил теорию атома датчанин Н. Бор. Великий физик, который не только не чурался самых фантастических гипотез, но и сам их высказывал и завещал нам такой подход к любой из них: «Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной».

Период «штурм унд дранг» («буря и натиск»), начавшийся в физике еще при жизни В. Рентгена, ознаменовался фейерверком «безумных идей». Одна из них сформулирована в том же 1923 году французским ученым Л. де Бройлем, тогда еще молодым диссертантом. Принята она была, по свидетельству самого автора, «сначала с удивлением, к которому, несомненно, примешивалась какая-то доля скептицизма». «Идеи диссертанта, конечно, вздорны, — честно признавался его научный руководитель П. Ланжевен, — но развиты с таким изяществом и блеском, что я принял диссертацию к защите».

Речь идет об общепризнанном ныне факте. О знаменитом дебройлевском дуализме , единстве противоположных на первый взгляд свойств корпускулярности и волнообразности. Вроде бы и впрямь «две вещи несовместные», они тем не менее мирно сосуществуют рядом. Особенно заметно это парадоксальное сочетание в микромире.

За иллюстрациями ходить недалеко. Достаточно взять нынешние энциклопедии. В статьях о дифракции там нередко сопоставляют два очень похожих, хотя и весьма различных, снимка. На каждом — геометрически правильный узор из светлых и темных пятен, полученный на фотоэмульсии при просвечивании кристалла. В одном случае — пучков электронов, в другом — рентгеновских лучей.

Словом, мельчайшие крупицы материи могут вести себя подобно минимальным порциям энергии, корпускулы — подобно квантам, иначе говоря, вещество подобно радиации. И наоборот.

Сегодня это нечто само собой разумеющееся, а тогда установление такой двойственности произвело эффект разорвавшейся бомбы. То было «наиболее драматическое событие в современной микрофизике», как аттестовал его сам Л. де Бройль. Интересно, что к своей теоретической догадке он пришел, наблюдая за экспериментами с икс-лучами, которыми много лет подряд занимался его старший брат в парижской лаборатории. Есть ли тут связь с открытием В. Рентгена? Очевидно, самая прямая.

По формуле, выведенной Л. де Бройлем, получается: длины волн, которые приписываются электронам, примерно те же, что и у рентгеновской радиации. Как выяснилось, так оно и есть в действительности. Плод воображения, взращенный в кабинетной тиши, оказался надежным результатом науки, проверенным во многих лабораториях, вошел в золотой фонд физики.