Jaume Navarro - Квантовая модель атома. Нильс Бор. Квантовый загранпаспорт.

Очевидно, что не все приняли эту модель. В 1913 году не было ни празднований, ни семинаров, посвященных атому Бора, эта новость не попала в популярные газеты и журналы. Дело в том, что несмотря на прогностическую способность и математическую точность, атом Бора противоречил многим постулатам физики того времени. Почему электроны могут быть только на определенных орбитах? Почему провозглашалось невозможным нахождение электрона на полпути между двумя орбитами? Каков механизм, обязывающий электроны вести себя таким образом? Какие ограничения мешают им двигаться куда угодно внутри атома? Если сравнить это с Солнечной системой, хотя и нет никакой планеты между Землей и Венерой или между Венерой и Меркурием, законы Ньютона подобной возможности априори не исключают. Отсутствие такой планеты — чистая случайность, результат того, как расположились существующие планеты вокруг Солнца. Но Бор говорил, что электроны не могут занимать другие орбиты кроме установленных квантовым отношением. Нет смысла задаваться вопросом о переходе с одной орбиты на другую: электроны находятся либо на одной, либо на другой, и никогда — между ними двумя!

Сам Резерфорд, получив рукопись, прежде чем отправить ее на публикацию, сообщил Бору:

«В твоей гипотезе мне видится серьезная трудность, которая, несомненно, не скрылась и от тебя. Как электрон решает, какую частоту он будет излучать, чтобы перейти из одного стационарного состояния в другое? Как будто (...] электрон знает изначально, на каком уровне он остановится».

Бор утверждал в своей статье, что мы должны забыть о вопросе процесса перехода с одной орбиты на другую. Этот вопрос не имел смысла, потому что предполагал наличие непрерывности физики, а Бор, как Планк и Эйнштейн, был уверен в том, что природа, по крайней мере на атомном уровне, действует скачкообразно. Именно поэтому большинство физиков, сначала в Англии, а затем в Германии (в Гёттингене и Мюнхене), приписали теорию Бора к чисто нумерологическим случайностям. Несмотря на то что числа совпадали, игнорирование вопроса о процессе перехода могло означать только интеллектуальную лень. Физика не должна довольствоваться числовыми совпадениями и обязана представлять механические процессы, вызывающие эти явления. Изменение в направлении мысли, которого требовал Бор, которому аплодировал Эйнштейн и которое невольно задал Планк, казалось, идет против самой физики и исследования материальных причин физических явлений.

Осенью 1913 года у Бора была очень нестабильная нагрузка, поскольку он вел вводный курс физики для студентов-медиков. Кроме того, как уже было сказано, единственную кафедру в Дании по этой дисциплине недавно предоставили Кнудсену, так что было маловероятно, разве что только по чистой случайности, что эта кафедра освободится в ближайшем будущем. Бор не впал в отчаяние и предложил Копенгагенскому университету создать новую кафедру теоретической физики. Это предложение было несколько абсурдным. В XIX веке во всех университетах мира обычно присутствовало по одной кафедре на дисциплину (одна для физики, другая для химии и так далее). Преподавателю, занимающему кафедру, ассистировали ряд помощников и лекторов; и если те желали развиваться, им приходилось ждать, пока глава кафедры этого или другого университета уйдет на пенсию и освободит место.

Но науки нестатичны, и часто университетская система должна адаптироваться (встречая иногда большое сопротивление) к возникновению новых дисциплин и их ответвлений. Именно это произошло в Германии во второй половине XIX века, когда были созданы несколько новых кафедр для промежуточной между математикой и физикой дисциплины — теоретической физики. Тогда 27-летний Бор решил, что настал момент основать новую кафедру в Копенгагенском университете и возглавить ее: настолько он был уверен в себе. К тому же у него имелись рекомендательные письма многих копенгагенских преподавателей и всемирно известных лиц, таких как его наставник в Манчестере Эрнест Резерфорд.

Этой кафедры пришлось дожидаться, но тут появился другой вариант — временная должность лектора в Манчестерском университете, которую Резерфорд предложил ему на 1914-1915 учебный год. Так Бор вернулся в тот город, где он задумал свою атомную теорию, но... в неудачный момент. Эрцгерцог Франц Фердинанд, наследник трона Австро-Венгрии, был убит в Сараево 28 июня 1914 года. В результате началось то, чего многие уже давно боялись,— масштабная война, охватившая почти все европейские державы. Формально Дания соблюдала нейтралитет, так что Бор смог занять новую должность, предложенную в Манчестере. Но обстановка в университете омрачилась.

Надеясь, что конфликт продлится только несколько недель, многие молодые люди ушли на фронт, и университеты опустели. Вести о потерях в боях оказались неожиданностью, и вскоре стало понятно, что война продлится намного дольше, чем все думали. Молодых британских ученых отозвали с полей сражений домой и привлекли к сотрудничеству с Комитетом научных и промышленных исследований (Board of Invention and Research) для разработки нового оружия и улучшения военной логистики. Комитет возглавил Томсон, он же координировал все работы. Резерфорд занимался исследованиями методов обнаружения ужасных немецких U-Boats, первых подводных лодок, и в итоге достиг успеха с помощью эха звуковых волн (сонара). Будучи иностранцем, Бор не мог работать над военными проблемами, поэтому он сосредоточился на собственных исследованиях и попытался улучшить свою модель атома. Как ни парадоксально, война обеспечила ему и его супруге Маргрет один из самых спокойных периодов в их жизни.

Нильс Бор с супругой Маргрет Норлунд на мотоцикле, около 1930 года.

Снимок, сделанный в Института теоретической физики в Копенгагене (ныне Институт Нильса Бора). Слева направо: Георгий Гамов, Чарльз Лауритсен, Нильс Бор, Эббе Расмуссен, Чандрасекхара Раман и Оскар Клейн.

Весной 1916 года Бор получил новость, что датское правительство утвердило создание кафедры теоретической физики в Копенгагенском университете, и чета решила вернуться на родину. Поскольку это было королевское назначение, требовалось пройти собеседование с королем. Это официальное мероприятие в некотором роде походило на его первую встречу с Томсоном за несколько лет до этого. Король заговорил с Бором о своей страсти к футболу. «Так вы же еще и известный футболист», — сказал монарх, но Бор сразу ответил, что знаменитый футболист — его брат Харальд. Очевидно, что протоколом не были предусмотрены такие ответы, и встреча быстро завершилась. Снова стремление Бора к абсолютной точности поставило его в неловкое положение.