ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ 4 страница. Лэмб без дальних слов понял, зачем его высокому коллеге понадобился этот рецидив студенчества: с вероятностью

Лэмб без дальних слов понял, зачем его высокому коллеге понадобился этот рецидив студенчества: с вероятностью, равной единице, можно было утверждать, что изучение рассеяния альфа–частиц надолго становится главной страстью профессора Резерфорда. Разумеется, у профессора Резерфорда всегда был выход: в нужный момент привлечь к делу лабораторного математика Бэйтмена. Но все знали: он любил сам откристаллизовывать свои идеи в математические формулы. А отныне это делалось невозможным без уменья уверенно оперировать аппаратом теории вероятностей.

(Так, почти сорок лет спустя, когда экспериментальные методы ядерной физики революционизировались новейшей радиотехникой, академик Игорь Васильевич Курчатов решил прослушать курс радиоэлектроники. Это тоже было нетривиальное зрелище: бородатый глава советских атомников за учебным столом! А ведь и у него всегда был в запасе выход: в нужную минуту поманить пальцем специалиста. Но все знали: он предпочитал сам понимать и оценивать, что чего стоит…)

Не столь уж существенно – сыграла ли проблема избавления от ненужных частиц хоть какую–нибудь реальную роль в решении Резерфорда стать лэмбовским студентом. Может быть, и не сыграла. Но существенно, что именно тогда – в самом преддверии открытия атомного ядра – он такое решение принял. Он вооружался для исторического похода.

…И вот – в очередной раз:

– Guten Tag, Ганс! Good morning, Эрни! Что нового, мальчики?

Особых новостей не было. Их не было уже, в сущности, с конца прошлого года – с тех пор, как мальчикам удалось успешно отделаться от непрошеных альфа–частиц. И ничего, кроме однообразных подробностей о рассеянии на малые углы, он и не ожидал услышать. Не ожидал и не услышал. Но на этот раз у него самого была в запасе кой–какая новость.

Собственно, она была у него в запасе и вчера и позавчера. Только он не решался заговорить о ней. И едва ли она заслуживала названия новости. Не потому, что была стара, а потому, что была несуразна.

Вчера, как и позавчера, он долго стоял возле экспериментальной установки. Смотрел. Сосал потухшую трубку. Молчал. Думал. Изредка усмехался. Ни Гейгер, ни Марсден наверняка не могли бы догадаться, чем заняты были его мысли. Он думал о том, что их давно уже перестало заботить: о тех непрошеных, ненужных, мешавших альфа–частицах, что путали им статистику. И чем больше он думал об этом, тем менее пригодным казался ему эпитет – «ненужные».

Сквозь толпу логических возражений бесконтрольным путем пробивалась дикая идея: а что, если эти редкие альфа–частицы отклоняются стенками трубки не на малые углы, но просто отражаются от стекла? Как свет от зеркала, как бильярдный шар от борта: «угол падения равен углу отражения».

Просто? А как вообразить, что происходит при этом? Он пытался представить себе пулю, летящую со скоростью 15 тысяч километров в секунду: она врезается в мишень и – отскакивает от мишени! Однако – спокойствие! – а что, если бы физику в самом деле довелось убедиться в реальности такого фантастического события? Пришлось бы перестать усмехаться? Ошеломленный, он должен был бы задуматься над происходящим. Чудес не бывает, и физик понял бы, что чудом отскочившая пуля принесла ему своим поведением бесценную информацию о беспримерной стойкости и странном устройстве вещества мишени. Он обеими руками ухватился бы за немыслимый факт…

Это было как наваждение. Первое, что следовало сделать: попробовать от него избавиться. Для этого не было иного пути, кроме экспериментального. И Резерфорд решился.

Появившись в тот очередной раз у своих мальчиков и спросив по инерции «что нового?», он едва ли слушал их ответы. Поглядывая то на одного, то на другого, он мысленно взвешивал: «Нет, пожалуй, неразумно отвлекать Ганса на такие бредовые опыты. И бестактно. Можно положиться и на Эрни – он хороший мальчик. Не выйдет – так все тотчас и забудется».

(Это воображаемое размышление Резерфорда психологически оправдано: становится понятным его решение – поручить эксперимент, столь важный для него в ту пору, не многоопытному доктору Гейгеру, а всего только лаборанту!)

Так, еще не обретя даже низшего ученого звания, Эрнст Марсден дождался своего звездного часа. Выглядело это, разумеется, совершенно буднично. Марсден вспоминал:

…Он повернулся ко мне и сказал:

– Посмотрите–ка, не сможете ли вы получить некий эффект прямого отражения альфа–частиц от металлической поверхности?

Я не думаю, чтобы он ожидал чего–нибудь подобного, но это было одно из тех «предчувствий», когда появляется надежда, что, быть может, кое–что все–таки удастся наблюдать и, уж во всяком случае, удастся прощупать разведкой ту территорию, что соседствует с «землей Тома Тиддлера». (Иносказание, означающее «золотое дно». – Д. Д.) Резерфорд всегда был готов идти навстречу неожиданному и использовать его в своих целях, но он знал также, когда в таких экскурсиях нужно остановиться. Конечно, я был достаточно сведущ, чтобы ясно сознавать: даже если ожидается отрицательный результат, с моей стороны было бы непростительным грехом прозевать хоть намек на эффект положительный.

Оттого–то в один из февральских вечеров 1909 года, сидя за банкетной трапезой в Уитуортс–холле и наслаждаясь застольными панегириками своих высоких коллег, виновник торжества Резерфорд все ловил себя на тайном желании – удрать отсюда ненадолго, ворваться в затемненную комнату Марсдена и в ответ на жадное «Ну как дела, мой мальчик?» услышать короткое – «да!». Или столь же короткое – «нет».

…Марсден ответил – «да!». Но не в тот вечер.

Однажды днем он остановил шефа на лестнице и сказал:

– Вы были правы, профессор…

Радость Марсдена была сложного психологического состава.

Прежде всего он не впал в непростительный грех. Шеф убедился, что ему по плечу большие дела. В среднем всего одна из 8000 альфа–частиц переживала загадочное событие – отскакивала от мишени обратно. Пришлось придумать новую установку – с более мощным источником радиации, чем прежний альфа–провод. Помог Гейгер. Впрочем, неважно, как были обойдены разные трудности. Важно, что много времени на это не ушло. Шеф не успел испытать досаду.

Но еще радостней было другое: ему, двадцатилетнему, удалось за несколько дней и ночей вывести из статистики отражений количественный закон: эффект возрастал с ростом атомного веса мишени. Но не как у Гейгера – не как при рассеянии на малые углы, а гораздо быстрее. Там рассеяние росло, как атомный вес в степени?, а здесь – в степени 3/2.

Кружилась голова – уже слышался голос будущего лектора: «Итак, переходим к закону Марсдена…» Смущало лишь одно исключение из закона – серебряная мишень отражала неподобающе много частиц. Отчего? Он не знал. Тщеславие искушало: наверное, просто ошибка. Выкинуть серебро из таблицы – и все. Выкинуть?! Он был резерфордовцем – он не мог поддаться такой провокации. Он подчеркнуто обратил внимание шефа на странную аномалию. Чем черт не шутит – может, тут–то и зарыта собака!.. К счастью, там не было зарыто ничего, кроме доверчивой неопытности. Но зато он выдержал нравственный экзамен перед самим собой.

Вскоре аномалия разъяснилась. В поисках серебра для мишени Марсден одолжился монетой у молодого рисёрч–стыодента из России – Георгия Антонова. Тот сказал, что русское разменное серебро химически беспримесней британского. Это было верно. Но Антонов не подумал, что его экзотическая монета, прошедшая через множество любопытствующих рук и звеневшая на всех лабораторных столах, могла сделаться в Манчестере радиоактивной. И Марсден об этом не подумал. А монета сама излучала! Повторилась старая история, уже многократно знакомая Резерфорду.

Но все это – и радость первооткрытия, и кружение головы, и победу над тщеславием – знавали молодые и немолодые физики во все времена во всех лабораториях. А была в марсденовском ликовании еще и особая черта – редкостная, клановая. Она отчасти объясняет стремительность успехов резерфордовской школы.

Другой манчестерский юнец той поры, Гарольд Робинзон, рассказал, как однажды под вечер, уходя из лаборатории, Резерфорд ненароком бросил идею одной экспериментальной работы. Для нее нужны были источник радиации, свинцовые мишени, магнитный спектрограф и свободные руки. Уже в дверях Резерфорд добавил, что как–нибудь в будущем они обязательно проведут заманчивый опыт. И ушел. Едва затихли в коридоре его шаги, как Робинзон побежал к коллегам за подходящим излучателем – «только до утра, клянусь честью!». Пригодную для дела установку, оставшуюся от других опытов и, к счастью, не до конца демонтированную, нетрудно было привести в порядок. Мишени лежали под рукой. Впереди маячил долгий вечер. И в запасе была ночь!.. Когда наступило утро, Робинзон уже владел первой серией фотографий желанных магнитных спектров. Теперь ему казалось, что часы идут дурацки медленно и никогда не пробьют девять!..

Через тридцать с лишним лет он говорил:

Я еще живо помню то нетерпение, с каким ждал его прихода; и с тех пор пребываю в совершенной уверенности, что мне точно известны чувства фокстерьера, поймавшего мышь, который приносит ее в дом и кладет на ковер в гостиной, как жертвоприношение своему домашнему богу.

«Фокстерьер» был ростом выше шефа – 190 сантиметров. Был он осмотрителен в движеньях и сдержан в словах. И другими свойствами своего мягкого характера отнюдь не походил на Резерфорда. Так, может быть, его поступок был просто актом угодничества перед шефом? Да нет, для такого скверного подозрения нет ни малейшего основания; по свидетельству Андраде, Робинзон чрезвычайно нравился Резерфорду и был одним из близких его друзей–учеников. Иные чувства двигали молодым манчестерцем. Прекраснодушно прозвучит; «Ему хотелось доставить удовольствие учителю». А между тем это так.

Именно так! И ничего сверх этого! И Робинзон прямо говорил, что так оно и было. Больше того: он утверждал, что стремление «сделать приятное шефу» отличало не его одного. Это было непреходящим поветрием в лаборатории и вовсе не последней причиной успешного течения дел. Это действовала обратная психологическая связь между Резерфордом и его мальчиками. Он привораживал и стимулировал их своим нетерпеливым энтузиазмом. И возвышал своей верой в них. И, обладая талантом отзывчивости, как резонансное устройство широкого диапазона, умел громогласно радоваться их успехам. Равно маленьким и большим. Было дьявольски приятно сделать ему приятное. Увидеть, как внезапно озарится его лицо. Почувствовать его дружескую руку на своем плече. Услышать потом в коридоре тобою вызванное – «Вперед, со–олдаты Христа!». И ощутить, что он очень доволен твоим пребыванием на земле.

Вот еще и это редкостное – клановое – чувство питало радость Марсдена в тот памятный февральский день 1909 года. Догадывался ли Резерфорд, почему он так быстро получил подтверждение своей дикой идеи? (Догадываются ли иные хмуро–величественные лабораторные вожди, бдительно охраняющие свое достоинство и экономящие свои добрые чувства, отчего их сотрудники не слишком торопятся в будущее?)

Итак, не фантазия: атомы оказались способными на чудо отражения альфа–частиц. Но, пожалуй, всего удивительней было удивление самого Резерфорда перед этим воочию открывшимся фактом. Ведь он же, а не кто–то другой, мысленно допустил возможность таких событий! Однако, когда химера превратилась в реальность, он попросту ахнул. Это ему принадлежал образ пули, отскакивающей от мишени. Только он еще резче высказывал это сравнение: он говорил Иву, что отскоки альфа–частиц от тончайшего золотого листка произвели на него такое же впечатление, как если бы он увидел, что пуля, которой выстрелили в лист бумаги, возвращается обратно к ружью. И замечательно, что с годами то первое впечатление не тускнело в его памяти, а все усиливалось. За год до смерти, в одной из последних своих лекций, вспоминая минувшее, он рассказал:

Я должен признаться по секрету, что не верил, будто это возможно… Это было, пожалуй, самым невероятным событием, какое я когда–либо переживал в моей жизни. Это было почти столь же неправдоподобно, как если бы вы произвели выстрел по обрывку папиросной бумаги 15–дюймовым снарядом, а он вернулся бы назад и угодил в вас.

Было сказано: «Любовь – удивленья мгновенная дань». Не того же ли происхожденья многие великие открытия? И не было ли уменье ошеломленно удивляться повадкам природы существенной чертой резерфордовского гения? А стал он к той поре столь искусным мастером такого удивленья, что сумел сам для себя заказать противный здравому смыслу и заведомо поражающий воображение эксперимент! Но в сфере науки удивленье не сразу приносит лучшие свои дары. Нужны время и воля на сбор дани. И нужно еще многое, чем он сполна обладал…

Итак, не фантазия… Но все же необходимо было довести до безупречной достоверности начатое Марсденом исследование. Гейгер из консультанта превратился в участника работы. (Кстати, в той же лекции 1936 года, то есть 27 лет спустя, Резерфорд сделал Гейгера, а не Марсдена первым вестником неправдоподобного события. «…Гейгер вошел ко мне в страшном возбуждении сказал: „Нам удалось наблюдать альфа–частицы, возвращающиеся назад!..“» Это была маленькая аберрация памяти.) На первом этапе Марсден работал один. А когда они стали трудиться вдвоем, работа пошла вдвое быстрее. И весной Резерфорд однажды сказал, что они должны подготовить статью для «Трудов Королевского общества».

17 мая он сам препроводил ее в редакцию. 17 июня она была зачитана в Барлингтон–хаузе. А затем увидела свет. И любопытно, что ни в том году, ни в следующем, 1910–м, никто из теоретиков – ни Эйнштейн, ни Планк, ни Лоренц, ни Рэлей, ни Дж. Дж., не говоря уже о звездах меньшей величины, – не обратил на эту публикацию никакого внимания. Одни были поглощены собственными идеями и замыслами, другие не умели изумляться слишком простым вещам, третьи не почувствовали, что время атома наконец–то пришло!

А Резерфорд?

Если бы впоследствии, весной 1911 года, журналисты догадались задать ему вопрос: «Как вам удалось понять устройство атома?», он ответил бы им прозрачными ньютоновскими словами: «Я думал об этом».

Около двух лет он думал об этом постоянно – всюду и всегда. Постоянно. Всюду. Всегда.

Но весной 1911 года журналисты не догадались задать свой традиционный вопрос. И как мы еще увидим, случилось это не по их вине. А позже подробности словно утратили значение и для оглядывающихся назад из далекого далека время сжалось в пружину, вдруг выбрасывающую великие открытия: виток к витку – не различить витков! А тут еще кажущаяся простота проблемы и действительная простота ее решения. И гипнотизирующая везучесть Резерфорда. В его биографии, написанной Робин Мак–Коун, два года превратились почти в две недели, а физическая головоломка – в тригонометрическую задачку. И даже у серьезнейшего Нормана Фезера появился «пустой год», когда в Манчестере перестали разгадывать неразгаданное, точно Резерфорд был из тех, кто останавливается на полпути.

А он просто два года «думал об этом». Всюду. Всегда.

Он думал об этом на палубе океанского парохода, снова – в который раз! – пересекая осеннюю Атлантику. И потом в Канаде – в холодном Виннипеге, где некогда из филантропических побуждений встречал эшелоны русских духоборов. Там назначен был очередной конгресс Британской ассоциации. Председательствовал Дж. Дж. А он, Резерфорд, был президентом секции физики и математики. Говорили о разном, но он думал о своем. И ему трудно было вынашивать эти мысли в одиночестве.

Да, он совершенно не годился для участи, о которой мечтал Эйнштейн: он не мог бы служить молчаливым смотрителем на уединенном маяке. Правда, Петр Леонидович Капица вспоминает: «Иногда только по отдельным намекам, прорывавшимся в разговоре с ним, можно было уловить, что он нечто пробовал, но у него не вышло. Он не любил говорить о проектах своих работ и охотнее говорил только о том, что уже сделано и дало результаты». Однако по всему складу его натуры, чуждой сдержанности, это не могло даваться ему легко. И намеки прорывались. И в Виннипеге, осенью 1909 года, его мысли об атоме тоже вдруг выплеснулись наружу в форме для него необычной – философической! В президентском послании к своей секции, рассказывая об опытах Гейгера – Марсдена, зачем–то обронил он туманно–многозначительную фразу:

Старое, и в большинстве случаев, несомненно, верное изречение, согласно которому два тела не могут занимать одно и то же пространство, больше не имеет силы для атомов материи при движении с достаточно высокой скоростью.

Это означало, что альфа–частицы, пронизывая вещество, летят не мимо встречных атомов, а сквозь них, временно оккупируя в полете уже занятое материей пространство. Так он выразил идею не сплошного, а как бы сквозного атома. Вероятно, это и был его первый существенный шаг в размышлениях о структуре атомных микросистем.

Обдумывал он этот шаг и в Монреале, куда отправился из Виннипега, чтобы повидаться с давними друзьями. И затем в Соединенных Штатах, где вместе с Альбертом Майкельсоном и знаменитым итальянским математиком Вико Вольтерра читал лекции для слушателей университета Кларка.

Потом – снова Атлантика и те же раздумья.

И дома, в Манчестере, думал он все о том же – то сосредоточенно, то рассеянно, но неотвязно. Гейгер и Марсден занимались уже другими вещами. И как прежде, другими проблемами занимались все его мальчики того времени – Антонов, Болтвуд, Бэйтмен, Гринвуд, Даффилд, Ивенс, Киношита, Маковер, Принг, Росси, Расс, Ройдс, Стэнсфилд, Туомиковский, Уилсон и «девочка» – мисс Уайт. Перечень проблем, составленный два года назад, не иссякал. И были десятки вопросов, решаемых каждодневно: он, Папа и Проф, должен был заниматься всем одновременно. И с утра до вечера громыхал он цепями опутывающих жизнь обязанностей. Но все равно – он неотступно думал о своем.

Он думал об этом, читая в конце ноября странно обставленную устроителями воскресную лекцию о «Взвешивании атома»: в начале исполнялись песни Шуберта, в конце – соль–мажорный квартет Гайдна. Физика атома была начинкой в музыкальном пирожке. «Нет указаний на эффективные последствия такого обхождения с атомом», – пошутил Ив. Указаний нет, но лектор был доволен: песни Шуберта напомнили ему пунгарехские вечера и мать за стареньким фортепьяно, а Гайдн – воскресную скрипку отца. Под музыку и воспоминания детства думалось не суетно – покойно и хорошо. Так, может быть, и не бесплодны были те часы?

Его мысль никогда не искала опоры в литературных источниках. Она предпочитала иметь дело прямо с природой. Он мог бы и сейчас повторить свои слова пятнадцатилетней давности: «Я не собираюсь становиться книжным червем, и это позволит мне держаться в хорошей форме». А еще важнее, что он умел забывать прочитанное и не тяготиться грузом устойчивых заблуждений. Но в то воскресенье немецкие песни и немецкая музыка могли вернуть его мысль к немецкой статье, читанной шесть лет назад еще в Монреале.

Тогда, в 1903 году, Филипп Ленард, не вызывавший у него симпатий, уже придумал теорию «пустого атома». Ленарду хотелось объяснить прохождение катодных лучей через слои металла, и он вполне резонно представил себе, что большая часть атомного пространства свободна от вещества. Остановись он на этом, его идея выдержала бы критику, хоть и не была бы еще конструктивной. Но он совершенно произвольно наполнил свой пустой атом роем вымышленных крупиц материи – динамид, каждая из которых каким–то образом составлена из заряда «+» и заряда «–». Этих динамид никто не мог обнаружить на опыте. И с ними нечего было делать для истолкования рассеяния альфа–частиц даже на малые углы. А уж для прямого отражения альфа–снарядов эти динамиды вовсе не годились из–за малости своей и нейтральности. И не. нужно припомнившуюся бесполезную конструкцию немца следовало снова забыть – теперь уже навсегда. Предстояло не придумывать атом, а наконец–то понять его!

И это было тоже шагом вперед – право обоснованно отвергнуть чужие спекуляции.

Он думал об этом в Кембридже, где побывал незадолго до рождества. На торжественном обеде в честь 25–летия директорства Дж. Дж. среди юбилейных речей старых кавендишевцев звучал и его благодарный голос. В такие минуты о несогласиях не говорят. И конечно, он не мог сказать учителю, что в последние месяцы часто ведет молчаливую полемику с ним.

Здесь, в этих стенах, одиннадцать лет назад родился на глазах Резерфорда томсоновский атом – первая атомная модель, сконструированная из недавно открытых электронов–корпускул. Тогда, в 98–м году, эта модель была еще совсем примитивна. В согласии с нею атом напоминал шарообразный кекс с изюмом: изюминками были электроны, а тестом – само атомное пространство. Ему приписано было похвальное свойство – нейтрализовать отрицательный заряд электронов, иначе атом не получился бы электрически нейтральным. По Томсону, электроны были вкраплены в «сферу с однородной положительной электризацией». Но существовала в физике теорема Ирншоу, заранее осуждавшая, как совершенно неустойчивую, любую систему из неподвижных зарядов: силы их электрического взаимодействия неизбежно развалили бы такую систему. И с 1904 года в улучшенной томсоновской модели электроны стали двигаться внутри положительной сферы.

Однако и это не делало атом Томсона правдоподобным. Его призрачная сфера оставалась загадочной. Вещественными были электроны. Но, лучше чем кто бы то ни было, Томсон знал, как ничтожна их масса. И положительную сферу нужно было набить примерно двумя тысячами этих частиц, чтобы оправдать массу даже легчайшего из атомов – водородного, чей атомный вес принимался за единицу. А между тем сам Дж. Дж., теоретически рассматривая некоторые явления в газах, показал в 1906 году, что число электронов в атомах «не очень отличается от атомного веса». За два года 2000 превратились в 1. Пришлось решить, что львиная доля массы атома связана с непонятной положительной сферой. В этом не было бы ничего дурного, если бы при этом не получалось, что вещество равномерно размазано по всему объему атома. Он становился похож на облако. И объяснить отражение атомного снаряда – альфа–частицы – от такого атома оказывалось невозможным.

Впрочем, как уверял Рэлей–младший, Томсон и сам без энтузиазма относился к своей модели. И даже в тот праздничный день критика Резерфорда его не огорчила бы. Его огорчило бы другое – то, что, кроме критики, у Резерфорда не было тогда в запасе собственных конструктивных соображений. Еще не было.

Он искал их. И все сводилось к вопросу – как же распределено заряженное вещество в несомненно сквозном атоме?

Он думал об этом в тихие дни рождества (на этот раз – тихие по сравнению с прошлогодними, «нобелевскими»), когда в доме на Уилмслоу–роуд собрались все его рисёрч–стьюденты и шла нескончаемая болтовня обо всякой всячине и он под испытующим взглядом Мэри старался говорить не громче и не дольше остальных. Его подспудные мысли – все о том же! – летели сквозь праздную беседу, как альфа–частицы сквозь атом: только чуть отклоняясь в стороны, совсем незаметно рассеиваясь.

Размышления о моделях Ленарда и Томсона были только эпизодами на его пути. И не очень существенными. В конце концов его мысли приходилось работать так, как если бы никаких атомных моделей до той поры вообще никто не придумывал. Так она и работала.

Прочной опорой для нее служило его собственное неопровержимое умозаключение, что атомы – средоточия сильных электрических полей. В принципе этого было достаточно, чтобы отражение альфа–частиц от атомов не выглядело сверхъестественным событием. Не нужно было даже предполагать, что эти внутриатомные поля сильнее, чем думалось прежде, когда речь шла о рассеянии на малые углы. Сразу напрашивался логичный вывод: отражение – суммарный эффект многих актов рассеяния. Это результат накопления малого отклоняющего действия бесчисленных атомов!.. Разве удивительно, если бегун, ворвавшийся в гущу народа, не желающего уступать ему дорогу, будет – после несчетных столкновений – выброшен из толпы в ту же сторону, откуда прибежал? Случай незаурядный, но возможный. Так ведь и в потоке альфа–частиц лишь одна из восьми тысяч претерпевает такое бедствие. Вот и объяснение чуда, похожее на правду…

Образ бегуна, затолканного толпой и постепенно растерявшего всю свою энергию, действительно годился для той доли альфа–частиц, что поглощались веществом мишени. Утратив первоначальную скорость и захватив блуждающие в металле электроны, эти неудачницы становились обычными атомами гелия. (Оттого–то в радиоактивных минералах искони накапливалась гелиевая примесь.) Хаотическое перемещение могло пригнать такие бывшие альфа–частицы и к той стороне мишени, с какой некогда они ворвались в нее. Но с отраженными альфачастицами дело обстояло иначе: они возвращались обратно, не став «бывшими» – не растратив своей колоссальной энергии.

И все–таки велик был соблазн – объяснить отражение, как результат многократного рассеяния альфа–частицы на малые углы. Среди кривых Гейгера–Марсдена одна показывала прямо, что с возрастанием толщины мишени количество отраженных частиц росло. Значит, им важно было углубляться в мишень – важно было встретить на своем пути побольше атомов. Тогда большая их доля возвращалась назад. (От мишени из двух листков золотой фольги за секунду отражались в среднем две частицы, а при толщине в шесть листков – пять частиц…) Действительно, складывалось впечатление, что эффект накапливается: пронизывая атом за атомом, удачливая частица отклоняется от своего прямого пути все ощутимей, так что атомные поля постепенно даже заворачивают ее обратно и она, описав в полете крутую кривую, появляется с той же стороны мишени, с какой влетела в нее. И чем больше атомов на пути альфа–потока, тем больше таких удачливых частиц.

И однако… Тут брала слово математика.

Теоретически капля воды на пылающей плите может замерзнуть: достаточно такой удачи, чтобы все быстрые молекулы покинули каплю одновременно; оставшиеся – объединятся в льдинку. Вот только вероятность подобной удачи столь мало отлична от нуля, что за все миллиарды лет истории нашей Галактики не появится и шанса на ее претворение в жизнь. Очень вероятно, что альфа–частица, летя сквозь тысячи атомов, в одном будет отклоняться в одну сторону, в другом – в другую, и в итоге рассеется на малый угол. Но вероятность того, что тысячи атомов, один за другим, будут поворачивать ее в угодную нам сторону, н только в эту сторону, такая вероятность почти равна нулю. И юный Марсден вместе со всеми своими потомками никогда не дождался бы этого желанного, но несбыточного события.

А оно сбывалось! Он его наблюдал – порою десятки раз в минуту. И от счета сцинцилляции уставали даже его молодые глаза. Спорить с логикой теории вероятностей было так же бессмысленно, как с лабораторными фактами. Следовало признать, что многократным – постепенным – рассеянием невозможно объяснить акты отражений альфа–частиц.

Что же оставалось?

Сегодня, издалека, все представляется совершенно элементарным. Выбора не было: понятию «многократно» противостоит понятие «однократно»; если что–то не может происходить постепенно, значит оно совершается сразу; над чем тут голову ломать?! Оставалось предположить, что альфа–частицы отражаются назад в единичных актах столкновений с атомами. Оставалось сказать, что в каждом таком событии лишь два героя: одна альфа–частица и один атом. Всякий раз это дуэт. И всякий раз. это дуэль. Атом побеждает. Альфа–частица возвращается вспять. Вот и поднят шлагбаум, чтобы двигаться дальше!

Между тем вскоре после рождественских каникул, в начале 1910 года, Гейгером была написана, а Резерфордом прочитана, одобрена и направлена в Королевское общество статья, где о различии между двумя видами рассеяния – малыми отклоненьями и отраженьями назад – говорилось так:

Сейчас не представляется полезным и обещающим дискутировать предположение, которое может быть сделано для объяснения этого различия.

Оттого–то Норман Фезер решил, что в Манчестере надолго – почти на год – забросили неблагодарную тему. «Резерфорд был поставлен в тупик», – заметил Фезер. И это, конечно, справедливо. Но только это! Нередки случаи, когда исследователи оставляют до лучших времен разработку бесперспективной проблемы: ждут новых опытных данных. Тут был иной случай. Нигде и ни разу Резерфорд не пожаловался, что ему не хватает фактов. А если бы их вправду не хватало, его мальчики не занимались бы другими делами. По крайней мере Марсден и Гейгер. Он сумел бы направить их поиски в нужную сторону. Нет, в тупик попала мысль. И тут надо было только думать, думать и снова думать. И лучших времен тут не предвиделось.

В процитированной фразе Гейгера – Резерфорда замечательна одна деталь: слово «предположение» там было написано в единственном числе. Это не стилистическая случайность. Это точность языка. Это было подчеркнутым указанием, что возможен единственный выход из тупика, да только не стоит о нем пока дискутировать, ибо ничего хорошего он не обещает впереди. Какой же выход? А уже знакомый нам – логически неизбежный: рассматривать всякий акт отражения, как итог столкновения альфа–частицы с каким–нибудь одним атомом мишени.

Так что же – стало быть, уже в начале 1910 года Резерфорд прекрасно видел поднятый шлагбаум? Конечно! Но он видел и другое: поднятый шлагбаум был нарисован на отвесной скале – он открывал дорогу, которой не было.

Оставалось думать.

И он думал.

Он думал – все о том же! – сидя за рулем четырехместного «уолслея–сиддлея», тарахтевшего по весенним дорогам Ланкашира, Дербишира, Чешира… С тех пор, как дошла его «очередь тратить деньги», лучшей игрушки он не мог бы себе завести. Тогда это была еще редкость – маститый профессор за рулем собственного автомобиля.

Но, может быть, устройство атома стало бы известно на три дня раньше если бы в страстную пятницу 1910 года на Уилмслоу–роуд, 17 не была доставлена эта самокатящаяся машина мощностью в 16 лошадиных сил. Три дня пасхи, с утра до вечера, забыв обо всех прочих обязанностях и вожделениях, мальчик с берегов пролива Кука учился управлять своим бензиновым экипажем. И под конец сообщил матери в Пунгареху, что отлично, «без единого происшествия, не задавив даже цыпленка», овладел этим искусством, показавшимся ему совсем легким. А к сведению отца добавил, что автомобиль «гораздо проще держать под контролем, чем лошадь». Для истории физики и атомного века те три дня были потеряны безвозвратно.

Поиск по сайту: