Даниил Данин - Вероятностный мир

— Понимаете ли, это было интересно юноше, которому хотелось вгрызаться в суть вещей.

Но вот, пожалуй, этим–то они и сходствовали между собой.

Может быть, новозеландец, уже сполна доказавший, как глубоко он роет, с первого взгляда ощутил в датчанине ту же страсть — докапываться до глубин. И сразу доверился своему первому впечатлению. Это было в его духе. Так, девятью годами позже он угадал молодого Петра Капицу, приехавшего из революционной России стажироваться в послевоенном Кембридже, и тот на четырнадцать лет стал его любимым сотрудником–учеником.

Резерфорд очень скоро смог убедиться, что он не ошибся в своей — тогда еще молчаливой — оценке Бора. Появившийся в Манчестере на исходе марта 12–го года, датчанин уже к началу мая сделался в глазах Резерфорда знатоком планетарной модели.

Всех занимал вопрос о происхождении элeκтpичeсκи заряженных лучей радиоактивных элементов — альфа и бета. Резерфорд их открыл. Резерфорд дал им название. Резерфорд показал, что они рождаются при распаде неустойчивых атомов. Но допытываться подробностей — что и как происходит с атомами? — нельзя было, пока не существовало правдоподобной атомной модели. И вот появилась планетарная модель: ядро + электроны. Теперь надлежало ясно ответить: из каких частей атома приходят альфа–лучи и бета–лучи?

Не могло быть сомнений, что тяжелые положительно заряженные альфа–частицы вылетают из тяжелых положительно заряженных атомных ядер. А бета–частицы — откуда они? Являя собою обычные электроны, бета–лучи, казалось бы, приходили с периферии атомов — из электронного роя. Не из ядра же, где отрицательных зарядов быть не должно!

Однако самоочевидность такого ответа была обманчивой. Чем же отличался бы тогда радиоактивный бета–распад от привычной ионизации атомов, известной еще со времен Фарадея? Это он, Фарадей, назвал ионами («странниками») такие атомы, которые переставали на время быть нейтральными. Они могли заряжаться положительно, теряя отрицательно заряженные частички. Столкновения, нагревание, химические реакции легко вызывали ионизацию атомов, а потом столь же легко восстанавливалась их нейтральность. Но радиоактивность тут была ни при чем.

Атом, испустивший бета–луч., навсегда превращался в атом другого химического элемента. И никакими воздействиями — ни адским нагреванием, ни дьявольским давлением, ни сильнейшими реактивами — ничего не удавалось изменить в ходе радиоактивного распада. Вот при ионизации электроны наверняка отрывались от электронного роя на периферии атомов. А откуда вылетали они с огромными скоростями при бета–распаде — это представлялось туманным. Но кроме ядра и электронного роя, в планетарной модели ничего третьего не было дано.

Удивительно ли, что в один из майских дней 12–го года молодой радиохимик из Венгрии Дьердь Хевеши — ровесник и приятель Бора — позволил себе задать Резерфорду элементарнейший вопрос: «Альфа–частицы приходят из ядра. Это несомненно. Но откуда приходят бетa–электроны?» Разумеется, Резерфорд не промедлил с ответом. Однако то, что услышал Хевеши, звучало неправдоподобно: автор планетарной модели отсылал его к другому авторитету! «Спросите Бора…» — коротко и кротко проговорил Резерфорд.

Когда через полвека состарившегося Хевеши расспрашивали об этом эпизоде физики–историки, они, знавшие нрав Резерфорда и тогдашнюю трудность проблемы, были поражены не меньше, чем в свое время сам венгр.

Хэйлброн: — Резерфорд действительно верил, что Бор это знал?

Хевеши: —О, да! Он никогда не сказал бы «спросите Бора», если бы не был уверен, что у того и в самом деле есть готовый ответ.

Да, Бор отвечал, что и бета–электроны приходят из атомного ядра! Теряя отрицательный электрон, ядро увеличивает свой положительный заряд на единицу, и можно предсказывать, что при бета–распаде должен рождаться атом химического элемента, соседствующего с прежним в таблице Менделеева. Уже тогда Бор, хоть и смутно, но представлял себе, что атомное ядро — сложная лаборатория, где могут возникать частицы, которые там вовсе не содержатся…

…В Манчестере почувствовали: у них появился теоретик, кажется, опережающий самого «Папу» — Резерфорда — в осмыслении атомных загадок.

А Бор уже приступал к решению труднейшей из этих загадок: почему устойчивы атомы, если они устроены, как Солнечная система? Если классические законы запрещают планетарному атому существовать, то какие же законы выручают атомы из беды? Почти пятьдесят лет спустя Нильс Бор сказал в лекции памяти Резерфорда:

«В раннюю пору моего пребывания в Манчестере, весной 1912 года, я пришел к убеждению, что строение электронного роя в резерфордовском атоме управляется квантом действия (постоянной Планка h )» .

3

Вот что Бор почуял: в одной катастрофе повинна другая!

И еще: он не устрашился ни первой, ни второй, а уловил самую суть научных катастроф. Они прекрасны, потому что, разрушая, созидают. Сегодня можно сказать: они — как направленные взрывы, только бы верно понять их направленность.

Спасти планетарную модель — значило объяснить устойчивость атомных размеров. Или: устойчивость электронного роя в атоме.

Все с охотой или огорчением повторяли, что каждому электрону на периферии атома классические законы предуготовили одну судьбу — падение на ядро. Но никто не добавлял: может быть, эти законы теряют в атомном мире свою применимость? Поверив в экспериментальную доказанность планетарной модели, Бор отважился на эту простую и мятежную мысль.

Само существование природы было за него. Из атомных миров слагался большой зримый мир, доказывая своим бытием, что у атомов есть конечные устойчивые размеры. Надо было найти объяснение космически громадному и детски простенькому факту глобального масштаба, что у вещества Вселенной есть уже бог знает какая долгая история. И конца ее не предвидится — вещество мира вовсе не собирается сморщиться, сжаться, исчезнуть, точнее — превратиться в кашу из одних атомных ядер. И все это лишь по причине несговорчивости классических законов физики, которые ни в чем не виноваты, ибо не из атомного опыта природы были извлечены.

Законы классики вообще не давали никаких указаний на возможные размеры атомов: эти законы разрешали электронам, как планетам, вращаться на любых расстояниях от ядра, в том числе и на сколь угодно близких. Но очевидно, среди любых расстояний было наименьшее допустимое. Оно–то и должно было задавать устойчивый размер реального — необреченного — атома.

Помочь найти такой наименьший — разрешенный при родой — радиус электронного роя классическая механика не умела. Молодой Бор и не стал выпытывать у классических формул того, чего они сказать не могли. Весной 12–го года в Манчестере им овладело теоретическое предчувствие (если предчувствие может быть теоретическим), что должна обнаружиться глубокая связь между двумя «минимальностями» в природе: