Даниил Данин - Неизбежность странного мира

В жизни физического института Мюнхенского университета были годы, когда слово «электрон» там не разрешалось произносить.

Некогда Лютер в гневной проповеди сказал о Копернике:

— Какой-то дурак хочет извратить все искусство астрономии…

Хотя идут века, церковь не очень меняется. Да и с чего бы: она делает вид, что владеет «вечными истинами». И если бы в наш век электрон попал за «извращение всего искусства классической физики» под церковный запрет, кто удивился бы этому? Но тогда и рассказывать про такой невероятный случай не стоило бы: он не был бы невероятным.

Нет, на сей раз единомышленники Лютера или папы римского были ни при чем. Запрет исходил от Рентгена!

Да-да, от Вильгельма Конрада Рентгена. Это представляется тем более непостижимым, что открытое им излучение порождали именно электроны, тормозившиеся в веществе. Но самое поразительное в рентгеновском запрете — не сомнения великого физика, а то, что этот запрет длился годы — даже целое десятилетие. И какое десятилетие!

Разные периоды в жизни науки, как тела с разными скоростями, обладают «собственным временем». Надо вспомнить, что на рубеже прошлого века и нынешнего каждый год делал эпоху в истории физики. Рентгеновские лучи… Радиоактивность… Радио… Кванты… Теория относительности… И в ряду этих свершений — открытие электрона.

То была заслуга выдающегося ученого с добрым именем, которого многие современники — и близкие и далекие — чаще всего называли просто Джи-Джи [7] Или, точнее, Джей-Джей. Но у нас повелось первое произношение, и не хочется его менять. . Джозеф Джон Томсон открыл электрон. (Кстати сказать, он был первым, кто в Англии глубоко оценил способности новозеландского юноши — будущего первооткрывателя атомного ядра — Эрнеста Резерфорда, прибывшего в 1895 году из-за океана в старинный университетский Кембридж, где Томсон был профессором и руководителем Кавендишевской лаборатории.)

Академик Капица советует своим сотрудникам не лазить по библиотечным полкам в поисках путей для решения новых проблем. Надо самому постараться найти верный путь, а потом уж изучать литературу вопроса. Такие наставления редко слышат ученики от своих учителей. Капица слышал их от Резерфорда, Резерфорд — от Томсона.

Это «закон самостоятельности». Он помог Джи-Джи в 1897 году поставить опыт бесспорный и простой: в установке, отдаленно напоминающей современную туманную камеру Вильсона, незримые электрические заряды, запеленатые в зримые капельки тумана, падали редким облаком, влекомые вниз полем тяготения. Томсон уже мог как бы считать электроны!

Тогда они еще представлялись физикам заряженными шариками. И в то великолепное десятилетие экспериментаторы разных стран разными способами независимо друг от друга определили и отношение заряда каждого шарика к его массе и самый заряд. У всех получились хоть и разные, но очень похожие величины. Можно ли было еще сомневаться в существовании электрона? Ученые вычислили и его возможный, конечно, не строгий, радиус: примерно 3·10 -13— три десятитриллионных дольки сантиметра! Физики оценили вероятные размеры самой малой «вещи», с какою дотоле приходилось иметь дело исследователям природы.

С тех пор прошло уже больше половины нашего проницательнейшего XX века, а величины заряда меньшей, чем у электрона, обнаружить не удалось. И меньшей массы покоя — тоже.

Разумеется, частицы света — фотоны — не в счет. У них, не умеющих, как мы помним, существовать в покое, совсем нет того неприкосновенного запаса массы, который у других частиц материи сохраняется во всех переделках — движутся они или покоятся… У электрона такой неприкосновенный запас есть, как есть он у протонов, нейтронов, мезонов. И вот за шестьдесят лет нашего века физики не обнаружили ни одной разновидности первооснов материи, из числа тех, что имеют массу покоя , у которых эта масса была бы меньше, чем у электрона.

Он самый легкий.

Тогда, на рубеже двух веков, физики еще не подозревали, что со временем будут открыты десятки других элементарных частиц. Даже термина такого не было в научном словаре. Электрон не назывался элементарной частицей, а только атомом электричества или единичным зарядом. И он оказался первым представителем еще неведомого, меньше чем атомного, мира — первым его глашатаем, голос которого явственно услышали физики. И случилось так, что самое малое было открыто самым первым!

Однако можно ли этому удивляться? Малость электронов позволила им сделаться самым массовым изделием экономной природы — предметом первой необходимости в ее деятельном обиходе. Легкость электронов определила их неутомимую подвижность, а заряженность при этакой малости массы наделила их неутомимой активностью. И то и другое помогло им стать обязательными участниками едва ли не всех физических событий, протекающих в макро- и микромирах.

Природа не окружила электроны никакими внешними оградами — не спрятала их в глубинах атомов, в недрах атомных ядер. Они всегда назойливо маячили прямо перед глазами экспериментаторов. Только их малость маскировала дробимость электричества; да ведь и до сих пор в языке науки и техники существуют образы, напоминающие о той давней поре, когда об электричестве говорили как о некоей непрерывной жидкости — «течет ток», «каскады усиления», «растекание зарядов»… Но еще Франклин, ловивший молнии на громоотводы, разоблачил в 1750 году эту маскировку. «Электрическая материя состоит из чрезвычайно тонких частиц», — сказал он уверенно. Тогда же, два века назад, Ломоносов пришел к такого же рода атомистическому пророчеству, размышляя о природе теплоты.

Когда Джи-Джи Томсон доказал существование атомов электричества, он назвал их «корпаслями» (примерно так звучало по-английски знакомое нам — «корпускулы»). Но это было уже лишнее слово: шестью годами раньше физик Джонстон Стоней заблаговременно окрестил единичный заряд электроном . И слово «электрон» сразу и навсегда вошло в интернациональный словарь науки, точно физики всего мира только и ждали того часа, когда оно будет, наконец, произнесено, и вот — дождались!

…А Вильгельм Конрад Рентген, человек, сделавший великое открытие, исследователь, который, по словам его ученика и сотрудника академика Абрама Федоровича Иоффе, «больше чем кто-нибудь из современников способствовал созданию новой физики нашего столетия — физики элементарных процессов и электронных явлений», не верил в реальность самого электрона. Упорно не верил — не верил вопреки очевидности, вопреки убежденности большинства своих выдающихся коллег по науке, вопреки неотразимым доводам собственных учеников.