Даниил Данин - Нильс Бор

• Название: Нильс Бор
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1978

Эта книга — краткий очерк жизни и творчества Нильса Бора — великого датского физика-мыслителя, создателя квантовой теории атома и одного из основоположников механики микромира. Современная научная мысль обязана ему глубокими руководящими идеями и новым стилем научного мышления. Он явился вдохновителем и главой интернациональной школы физиков-теоретиков. Замечательной была общественная деятельность ученого-гуманиста — первого поборника международного контроля над использованием ядерной энергии, борца против политики «атомного шантажа»

Книга основана на опубликованных ранее материалах, обнаруженных автором в Архиве Н. Бора и в Архиве источников и истории квантовой физики в Копенгагене.

---

«Д-р ЛАНДАУ — из Ленинграда».

Доктору было двадцать два. Но этим никого нельзя было удивить на Блегдамсвсй. Равно как и отчаянной юношеской худобой, детски непорочной свежестью лица, воинственной категоричностью научного правдолюбия.

Бескомпромиссность исследовательской этики стала логикой поведения редкостно одаренного юноши. И это роднило его, пожалуй, всего более с Вольфгангом Паули. Он тоже мог показаться дурно воспитанным, хотя — видит бог! — его родители, папа-инженер и мама-врач, делали в своем бакинском доме все, чтобы сын их рос хорошим мальчиком. И Лев Ландау рос хорошим мальчиком. Но пылкая трезвость — это неверно, будто трезвости принудительно сопутствует холодность, — темпераментная требовательность его мышления устанавливала собственную шкалу ценностей. И по этой логически выверенной шкале такие добродетели, как смирение перед авторитетом или почтительность к возрасту, никакой ценой не обладали. К восемнадцати годам он уже осознал себя самостоятельным исследователем в самой современной области знания (шел 26-й год!). А к моменту появления в Копенгагене весной 30-го года был уже автором примерно десяти печатных работ. И полагал, что в сфере квантовой механики ему ведомо все существенное, сделанное другими. Да не просто ведомо, а пережито его мыслью — наново пересоздано его стремительным воображением.

…Он из тех, кто никогда не вчитывается в детали чужой работы. Он проглядывает ее, чтобы схватить суть намерений автора, а потом усаживается и воспроизводит полученные результаты своим собственным путем.

Так впоследствии говорил историку Дж. Хэйлброну Рудольф Пайерлс. И говорил не понаслышке: 8 апреля 30-го года, он, двадцатитрехлетний ассистент Паули, тоже приехал в Копенгаген из Цюриха, где в январе трудился вместе с Ландау над их первой совместной статьей.

По-иному, чем это делали другие, они пытались распространить власть квантово-механических представлений на электродинамику. И он воочию видел, как осваивал Ландау новости физики.

Хэйлброн: Ферми, насколько я понимаю, бывало, работал так же… Но в Ландау жил еще и дух мятежа…

Пайерлс: О да! …Когда он был юн, ему нравилось руководствоваться крайностями во всем, не только в физике.

Чуть опоздавший родиться, чтобы вовремя созреть к эпохе бури и натиска в квантовой революции, он все-таки сразу стал совершенно своим на Блегдамсвей.

Совсем коротко — проездом — он побывал тогда на эйнштейновском семинаре в Берлине. Зная антиборовскую позицию Эйнштейна, он страстно захотел внушить ему веру в полноту основ квантовой механики. Приготовился к атаке. Однако то ли не нашел подходящей минуты, то ли просто не решился. Второе верней. И это был едва ли не единственный случай, когда его агрессивность отступила перед чувством глубокого пиетета.15

В других случаях она не отступала… Вскоре, в том же году, он очутился — тоже ненадолго — в Бристоле, где познакомился с недавним докладом Поля Дирака в Ливерпуле. Воспылав несогласием, он тотчас отправил из Бристоля телеграмму Бору (9 сентября 30-го года) с кратчайшей рецензией по-немецки: «Квач» — вздор и болтовня. Меж тем мало кого он ставил столь же высоко, как Дирака. Про Геттинген Ландау скаламбурил: «У Бор-на я!» К счастью, это было непереводимо на другие языки, и только Георгий Гамов мог расхохотаться всей непочтительности такого каламбура. Впрочем, вполне в копенгагенском духе Ландау не щадил и самого себя. Он говаривал, что сознает, отчего его называют коротко — Дау; это от французской транскрипции его фамилии: «Л'ан Дау», что значит просто «осел Дау». Так ведь и Бор без тени немецко-профессорского самопочтения говаривал о себе: «Я не боялся показаться глупым…» Та же непринужденность.

Словом, в Копенгагене Дау почувствовал себя как дома. И, как дома, не робел перед главой семьи.

Маргарет Бор: Нильс оценил и полюбил его с первого дня. И понял его нрав… Вы знаете, он бывал невыносим, не давал говорить Нильсу, высмеивал старших, походил на взлохмаченного мальчишку… Это про таких говорится: анфан террибль («несносный ребенок»)… Но как он был талантлив! Я его тоже очень полюбила и знала, как он любил Нильса…16

Однако, хотя Бор и оценил Ландау с первого дня, и радовался приобщению такого ученика к своей школе, с апреля 30-го года прошло десять месяцев, прежде чем научная необходимость действительно свела его с Ландау лицом к лицу.

В начале мая Бор уехал в Англию: 8-го он читал в лондонском Химическом обществе Фарадеевскую лекцию. Поездка была недолгой. Но долгим оказалось последующее превращение прочитанной лекции в обширную статью «Химия и квантовая теория строения атома».

Мысли уводили его теперь, пожалуй впервые, от электронных оболочек атома в непонятную структуру атомного ядра. Точно в туннельном эффекте Гамова, его любопытство начало просачиваться туда под барьером обескураживающих противоречий. Но раздумывал он не об альфа-лучах, а о другом типе радиоактивного распада, когда ядра покидают бета-лучи — быстрые электроны.

Была у бета-распада черта, ставящая в тупик: ядра одного и того же элемента — одинаковые ядра! — выбрасывали бета-электроны самых разных энергий. Этот непрерывный спектр бета-излучения открыл еще в 1914 году молодой резерфордовец Джеймс Чэдвик. Никто не понимал, в чем тут дело. Тождественные ядра в тождественных условиях должны были бы расставаться с одним и тем же количеством энергии. А получалось, что бета-электроны уносят сколько им заблагорассудится. И в то же время ядра, остающиеся после бета-распада, сохраняют одинаковую энергию. Как же свести в балансе энергии концы с концами?

Вот об этой-то проблеме заговорил Бор в своей Фарадеевской лекции. И сказал: «В атомной теории, несмотря на весь ее новейший прогресс, мы должны еще быть готовы к новым сюрпризам».

Предчувствие и на этот раз его не обмануло: один теоретический сюрприз действительно назревал. Его готовил в Цюрихе Вольфганг Паули, три года назад после конгресса в Комо получивший там профессуру.

Впрочем, Бор и сам заготовил сюрприз. Тем более неожиданный, что не слишком новый, однажды уже экспериментально отвергнутый физикой микромира. Потому-то психологически кажется труднообъяснимым, как он мог решиться вновь нарушить верность принципу сохранения энергии?! А именно на это он решился в Фарадеевской лекции: раз энергетический баланс наглядно не сходится при бета-распаде, значит, ядра устроены так, что в один прекрасный день «могут заставить нас отказаться от самой идеи сохранения энергии».

Его лондонские слушатели убеждались, что он, сорокапятилетний, в общем совсем не постарел: классические традиции физического мышления по-прежнему не властвовали над ним.

А пока та лекция мученически принимала форму статьи, Паули нащупал путь иного решения проблемы. История повторялась зеркально: за принцип сохранения снова заступился он. Но его сюрприз был еще неожиданней, потому что вводил в игру новую, еще никем не наблюдавшуюся частицу.

В главном его рассуждение выглядело простей простого. Нарушение закона сохранения при бета-распаде только видимость. Эксперимент показывает, какую энергию уносят из распадающихся ядер электроны, но, может быть, не они одни ее уносят? Довольно предположить, что вместе с электроном ядро покидает еще какая-то частица и энергия распада делится между ними двумя. Эта энергия для тождественных ядер всегда одинакова, но на долю электронов приходится из нее то мало, то много. Вот и видимость произвола. А если бы удалось поймать и вторую частицу, баланс энергии сошелся бы точно!

Невидимка Паули, конечно, должна была быть незаряженной, чтобы не искажать заряда атомного ядра. И очень легкой, чтобы ничтожно влиять на его массу. А нейтральных частиц физика тогда вообще не знала. Паули только помнил, что десятилетием раньше Резерфорд предсказал существование тяжелого нейтрона. Однако и нейтрон не был еще открыт. Это имя оставалось вакантным. И Паули решил присвоить его своей легкой невидимке.

Бор продолжал работать над текстом лондонской лекции, когда Паули после долгих колебаний отважился поставить свою красивую и рискованную гипотезу на суд знатоков радиоактивности.

Открытое письмо группе радиоактивных, собравшихся в Тюбингене

Цюрих, 4 декабря 1930 г.

Дорогие радиоактивные дамы и господа!

…Я предпринял отчаянную попытку спасти закон сохранения энергии… (Далее уже без острословия излагалась эта попытка. — Д. Д.)

Я признаю, что мой выход может показаться на первый взгляд маловероятным, потому что нейтроны, если они существуют, пожалуй, давно были бы уже обнаружены. Однако, не рискнув, не выиграешь. Серьезность положения с непрерывным бета-спектром хорошо проиллюстрировал г-н Дебай, который недавно сказал мне в Брюсселе: «О… об этом лучше не думать вовсе, как о новых налогах». Поэтому необходимо серьезно обсудить любой путь к спасению… Я сам, к сожалению, не смогу появиться в Тюбингене, так как предстоящий в Цюрихе бал в ночь с 6 на 7 декабря лишает меня этой возможности…