Владимир Кессельман - На кого упало яблоко

• Название: На кого упало яблоко
• Автор: Владимир Кессельман
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-91678-135-9

Каждое открытие в физике — лишь последнее звено в длинной череде исследований, опытов и наблюдений. Ученые часто идут параллельными путями и приходят к одним и тем же выводам одновременно — или почти одновременно. И так уж сложилось, что многие законы носят не имена первооткрывателей, а тех, кто лишь обнародовал то, что прежде открыли другие. Борьба за приоритет сопровождает почти все великие научные достижения, и поэтому, по выражению Роджера Бэкона, «наука смотрит на мир глазами, затуманенными всеми человеческими страстями». Ньютон, Лейбниц, Гук, Гюйгенс, сотни других ученых пылко сражались за публичное признание своего первенства — и эта драматически схватка самолюбий продолжается по сей день…

Владимир Кессельман — популяризатор науки, автор многих книг, живет в Израиле.

Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ, ст. 1, п. 2, пп. 3. Возрастных ограничений нет

---

А Майоране было что сообщить физикам. Как теперь мы знаем благодаря личному свидетельству Ферми и Сегре, Майорана еще до опытов Чедвика пришел к правильной интерпретации эксперимента супругов Кюри. Как пишет Сегре, «когда еще царила неопределенность в интерпретации результатов Кюри… Майорана понял смысл протонов отдачи, увиденных супругами Жолио-Кюри, и с характерной для него иронией заметил, что они открыли „нейтральный протон“, но не узнали его. Майорана тут же стал разрабатывать модель ядра, состоящего из нейтронов и протонов, без электронов, довольно подробно проанализировал силы между протонами и нейтронами и вычислил энергии связи нескольких легких ядер. Как только он рассказал Ферми и кое-кому из своих друзей об этой работе, важное значение ее было понято сразу, и Ферми стал подгонять Майорану с публикацией, но тот счел полученные к тому времени результаты еще слишком неполными. Тогда Ферми попросил разрешения изложить эти результаты на Парижской конференции, сославшись должным образом на идеи Майораны». Но Майорана и этого не разрешил, и «идеи Майораны стали известны намного позже, когда к ним независимо от него пришли другие физики»[148]. Майорана так и не опубликовал свои результаты, но историческая справедливость обязывает нас признать Майорану по крайней мере одним из авторов протон-нейтронной модели ядра и упоминать в связи с этим его имя вместе с именами Иваненко и Гейзенберга.

С конца марта 1938 года жизнь Этторе Майораны — цепь непонятных поступков. Перед отплытием он написал два письма. Первое, которое он оставил в своем номере в гостинице «Болонья», было адресовано родным. В нем он обращался к ним со странной просьбой: «У меня только одно желание — чтобы вы не одевались из-за меня в черное. Если захотите соблюсти принятые обычаи, то носите любой другой знак траура, но не дольше трех дней. После этого можете хранить память обо мне в своем сердце и, если вы на это способны, простить меня». Самим тоном письмо зловеще напоминало записки, которые оставляют самоубийцы. Второе письмо, посланное по почте, подтверждало, что Майорана решил покончить с собой. Оно было адресовано Антонио Каррелли, директору Физического института Неапольского университета, где молодой ученый с января преподавал. «Я принял решение, которое было неизбежно, — писал он Каррелли. — В нем нет ни капли эгоизма; и все же я хорошо понимаю, что мое неожиданное исчезновение доставит неудобства вам и студентам. Поэтому я прошу вас меня простить — прежде всего за то, что пренебрег вашим доверием, искренней дружбой и добротой». Прежде чем Каррелли успел получить это письмо, из Палермо пришла телеграмма от Майораны. В ней он просил не обращать внимания на письмо, отправленное из Неаполя. За телеграммой последовало второе письмо, датированное 26 марта и также посланное из Палермо. «Дорогой Каррелли, — писал Майорана. — Море не приняло меня. Завтра я возвращаюсь в гостиницу „Болонья“. Однако я намерен оставить преподавание. Если вам интересны подробности, я к вашим услугам». Ни Каррелли, ни родные молодого ученого никогда его больше не видели и не получали о нем никаких известий.

Семья Майораны поместила объявление о его исчезновении с фотографией, и начались странные вещи. В июле пришло письмо от настоятеля монастыря Джезу Нуово в Неаполе, который сообщал, что молодой человек, очень похожий на изображенного на фотографии, приходил к нему в конце марта или начале апреля с просьбой принять его в монастыре в качестве гостя. Увидев, что настоятель не решается удовлетворить его просьбу, молодой человек ушел и больше не возвращался. Аббат не помнил точную дату этого визита, так что нельзя было сказать, произошел он до или после поездки в Палермо. Далее было установлено, что 12 апреля молодой человек, похожий на Майорану, просился в монастырь Сан-Паскуале де Портичи. Там ему тоже отказали, и он ушел. Спустя почта сорок лет эти чрезвычайно любопытные, хотя и не вполне доказательные сообщения стали основой теории, выдвинутой писателем Леонардо Шашей. Он предположил, что, устав от мира и ответственности, которую накладывала на него научная деятельность, а возможно, и разочаровавшись в преподавательской работе, явно ему не удававшейся, Майорана искал убежища в религии. И где-то он нашел такое место, где мог жить под чужим именем, посвящая оставшиеся годы молитве и размышлениям.

Последний и, возможно, самый интригующий след ведет в Южную Америку. В 1950 году чилийский физик Карлос Ривера жил в столице Аргентины Буэнос-Айресе и остановился в доме у одной пожилой женщины. Когда она однажды случайно увидела в бумагах Риверы имя Майораны, то сказала своему постояльцу, что ее сын знает человека с такой фамилией. Вскоре Ривера уехал из Буэнос-Айреса и больше ничего не узнал. Удивительно, но ему довелось еще раз наткнуться на следы Майораны в Буэнос-Айресе. Спустя десять лет, в 1960 году, обедая в гостиничном ресторане, он рассеянно писал на салфетке математические формулы. К нему подошел официант и сказал: «Я знаю еще одного человека, который, как и вы, рисует на салфетках формулы. Он иногда к нам заходит. Его зовут Этторе Майорана, и до войны он был крупным физиком у себя на родине в Италии». И снова ниточка никуда не привела. Официант не знал адреса Майораны, и Ривера (опять уехал, не разгадав эту тайну.

Майорана был неординарной личностью, способной, по словам Бруно Понтекорво, вызвать огромный интерес не только у физиков, но и у писателей. О нем написано по крайней мере две книги — одна в 1966 году физиком, его другом Эдоардо Амальди, другая — неким итальянским журналистом, пытавшимся исследовать причины исчезновения Майораны.

Молодой Майорана метеором пронесся по небу итальянской физики в тридцатые годы двадцатого века. Ему не было и тридцати, а его знали и в Оксфорде, и в Геттингене. Но вписаться в университетскую атмосферу тогдашней Италии он не сумел.

Пятьдесят лет спустя новый культурный центр, открытый во дворце бывшего вице-короля Сицилии, получил имя «Майорана». Здесь устраивают ежегодно международные научные конференции.

В лабиринтах реакции деления

В 1938 году немецкие ученые Отто Ган[149] и Фриц Штрассман (1902–1980) сделали удивительное открытие. Они обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами иногда возникают ядра, примерно вдвое более легкие, чем исходное ядро урана. Дальнейшие исследования привели их к заключению, что они получили барий. Информация об этом была опубликована в статье «О доказательстве возникновения щелочноземельных металлов при облучении урана нейтронами и их свойствах».

В начале 1939 года появились два сообщения. Первое, направленное во Французскую академию наук Фредериком Жолио-Кюри, было озаглавлено «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Второе сообщение — его авторами были немецкие физики Отто Фриш и Лиза Мейтнер[150] — опубликовал английский журнал «Nature»; оно называлось: «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». В обоих случаях речь шла о новом, доселе неизвестном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого элемента — урана.

Но каким образом из урана мог получиться барий? Мейтнер выдвинула идею, что урановое ядро под действием нейтронов делится на два новых ядра, и предложила назвать такое явление расщеплением. Она предположила, что два элемента, на которые распадается урановое ядро, — это барий и элемент номер 43, стоящий в периодической таблице над рением (позднее этот элемент получит название «технеций»).

В многочисленных публикациях 1935–1938 годов Ган и Мейтнер исчерпывающе описали химические свойства новых веществ, образовавшихся в результате нейтронной бомбардировки. Это явление характерно необычайно высоким выделением энергии — но не только этим. Вскоре сразу несколько физиков поняли, что стоят на пороге «цепной ядерной реакции». В принципе это довольно распространенное явление. Даже горение обычного куска бумаги представляет собой химическую цепную реакцию. Этот процесс инициируется с помощью горящей спички, но как только бумага разгорелась, процесс продолжается самопроизвольно, за счет выделяющегося тепла, в результате чего пламя не просто поддерживается на одном уровне, но разгорается все сильнее. То есть горение самоусиливается. Точно такая же картина наблюдается и в ходе ядерной цепной реакции. Вначале единичный нейтрон расщепляет ядро урана, и образуются два новых нейтрона, которые вызывают расщепление еще двух ядер; вылетающие при этом четыре новых нейтрона способствуют расщеплению уже четырех ядер и т. д.

С практической точки зрения выделяющаяся в одном акте деления энергия ничтожно мала. Но если одновременно делится большое число ядер урана, то в макроскопических масштабах будет высвобождаться огромная энергия. В результате расщепления всего одного грамма урана выделяется столько же энергии, как при сгорании трех тонн угля или трехсот литров высококачественной нефти. О том, что химическая реакция изменяет вид материи и при этом выделяется или поглощается энергия, было известно давно, но то, что в энергию может превратиться часть материи, было обнаружено впервые. Открытия в области радиоактивности и инициируемые человеком ядерные реакции заставили по-иному взглянуть на следствие формулы Эйнштейна Е=mc2. Оказывается, суммарная масса образующихся продуктов ядерной реакции не равна сумме масс исходных компонентов, а энергетический выход реакции объясняется как раз этим небольшим, но уже фиксируемым изменением массы в ходе реакции (порядка десятых долей процента). «Но на самом деле масса никуда не исчезает. Уравнение Эйнштейна показывает, что она просто проявляет себя в форме энергии, которую с2 увеличивает, в сравнении с массой, почти в 1 166 400 000 000 000 000 раз (в единицах км/час)» [151].