«Эврика» 1962. НЕИЗБЕЖНОСТЬ СТРАННОГО МИРА

Вильгельм Конрад Рентген

В жизни физического института Мюнхенского универ- ситета были годы, когда слово «электрон» там>не разрешалось произносить.

Некогда Лютер в гневной проповеди сказал о Копернике:

— Какой-то дурак хочет извратить все искусство астрономии...

Хотя идут века, церковь не очень меняется. Да и с чего бы: она делает вид, что владеет «вечными истинами». И если бы в 'наш век электрон попал за «извращение всего искусства классической физики» под церковный запрет, кто удивился бы этому? Но тогда и рассказывать про такой невероятный случай не стоило бы: он не был бы невероятным.

Нет, на сей раз единомышленники Лютера или папы римского были ни при чем. Запрет исходил от Рентгена!

Да-да, от Вильгельма Конрада Рентгена. Это представляется тем более непостижимым, что открытое им излучение порождали именно электроны, тормозившиеся в веществе. Но самое поразительное в рентгеновском запрете — не сомнения великого физика, а то, что этот запрет длился годы — даже целое десятилетие. И какое десятилетие!

Разные периоды в жизни науки, как тела с разными скоростями, обладают «собственным временем». Надо вспомнить, что на рубеже прошлого века и нынешнего каждый год делал эпоху в истории физики. Рентгеновские лучи... Радиоактивность... Радио... Кванты... Теория относительности... И в ряду этих свершений — открытие электрона.

То была заслуга выдающегося ученого с добрым именем, которого многие современники — и близкие и далекие — чаще всего называли просто Джи-Джи . Джозеф Джон Томсон открыл электрон. (Кстати сказать, он был первым, кто в Англии глубоко оценил способности новозеландского юноши — будущего первооткрывателя атомного ядра — Эрнеста Резер- форда, прибывшего в 1895 году из-за океана в старинный университетский Кембридж, где Томсон был профессором и руководителем Кавендишевской лаборатории.)

Академик Капица советует своим сотрудникам не лазить по библиотечным полкам в поисках путей для решения новых проблем. Надо самому постараться найти верный путь, а потом уж изучать литературу вопроса. Такие наставления редко слышат ученики от своих учителей. Капица слышал их от Резерфорда, Резерфорд — от Томсона.

Это «закон самостоятельности». Он помог Джи-Джи в 1897 году поставить опыт бесспорный и простой: в установке, отдаленно напоминающей современную туманную камеру Вильсона, незримые электрические заряды, запеленатые в зримые капельки тумана, падали редким облаком, влекомые вниз полем тяготения. Томсон уже мог как бы считать электроны!

Тогда они еще представлялись физикам заряженными шариками. И в то великолепное десятилетие экспериментаторы разных стран разными способами независимо друг от друга определили и отношение заряда каждого шарика к его массе и самый заряд. У всех получились хоть и разные, но очень похожие величины. Можно ли было еще сомневаться в существовании электрона? Ученые вычислили и его возможный, конечно, не строгий, радиус: примерно 3-10~13 — три десятитриллионных дольки сантиметра! Физики оценили вероятные размеры самой малой «вещи», с какою дотоле приходилось иметь дело исследователям природы.

С тех пор прошло уже больше половины нашего проницательнейшего XX века, а величины заряда меньшей, чем у электрона, обнаружить не удалось. И меньшей массы покоя — тоже.

Разумеется, частицы света — фотоны — не в счет. У них, не умеющих, как мы помним, существовать в покое, совсем нет того неприкосновенного запаса массы, который у других частиц материи сохраняется во всех переделках — движутся они или покоятся... У электрона такой неприкосновенный запас есть, как есть он у протонов, нейтронов, мезонов. И вот за шестьдесят лет нашего века физики не обнаружили ни одной разновидности первооснов материи, из числа тех, что имеют массу покоя, у которых эта масса была бы меньше, чем у электрона.

Он самый легкий.

Тогда, на рубеже двух веков, физики еще не подозревали, что со временем будут открыты десятки других элементарных частиц. Даже термина такого не было в научном словаре. Электрон не назывался элементарной частицей, а только атомом электричества или единичным зарядом. И он оказался первым представителем еще неведомого, меньше чем атомного, мира — первым его глашатаем, голос которого явственно услышали физики. И случилось так, что самое малое было открыто самым первым!

Однако можно ли этому удивляться? Малость электронов позволила им сделаться самым массовым изделием экономной природы — предметом первой необходимости в ее деятельном обиходе. Легкость электронов определила их неутомимую подвижность, а заряженность при этакой малости массы наделила их неутомимой активностью. И то и другое помогло им стать обязательными участниками едва ли не всех физических событий, протекающих в макро- и микромирах.

Природа не окружила электроны никакими внешними оградами—не спрятала их в глубинах атомов, в недрах атомных ядер. Они всегда назойливо маячили прямо перед глазами экспериментаторов. Только их малость маскировала дробимость электричества; да ведь и до сих пор в языке науки и техники существуют образы, напоминающие о той давней поре, когда об электричестве говорили как о некоей непрерывной жидкости — «течет ток», «каскады усиления», «растекание зарядов»... Но еще Франклин, ловивший молнии на громоотводы, разоблачил в 1750 году эту маскировку. «Электрическая материя состоит из чрезвычайно тонких частиц»,— сказал он уверенно. Тогда же, два века назад, Ломоносов пришел к такого же рода атомистическому пророчеству, размышляя о природе теплоты.

Когда Джи-Джи Томсон доказал сущестйование атомов электричества, о>н назвал их «корпаслями» (примерно так звучало по-английски знакомое >нам — «корпускулы»). Но это было уже лишнее слово: шестью годами раньше физик Джон- стон Сто'Ней заблаговременно окрестил единичный заряд электроном. И слово «электрон» сразу и навсегда вошло в интернациональный словарь науки, точно физики всего мира только и ждали того часа, когда оно будет, наконец, произнесено, и вот — дождались!

...А Вильгельм Конрад Рентген, человек, сделавший великое открытие, исследователь, который, по словам eto ученика и сотрудника академика Абрама Федоровича Иоффе, «больше чем кто-нибудь из современников способствовал созданию новой физики нашего столетия — физики элементарных процессов и электронных явлений», не верил в реальность самого электрона. Упорно не верил — не верил вопреки очевидности, вопреки убежденности большинства своих выдающихся коллег по науке, вопреки неотразимым доводам собственных учеников.

Даже в обычной и вечной борьбе старого и нового, полной самых неожиданных происшествий, рентгеновский многолетний запрет на электрон — случай из ряда вон выходящий.

Как же найти для него объяснение?

Можно бы собрать коллекцию —«причуды гениев». Шиллер работал, опустив ноги в таз с водой. Толстой не признавал Шекспира. Вермеер скрывал, что он художник... Может быть, неверие в электроны было просто чудачеством Рентгена? Но тогда этим стоило бы интересоваться только биографам ученого, а не нам, увлеченным прежде всего биографией первой элементарной частицы.

Отпечаток личности Рентгена, конечно, лежит на мюнхенской истории с электроном. Тут чувствуются непреклонность сильного характера, его независимость и даже суровость.

Рентген не умел изменять своим принципам — научным так же, как и моральным. На исходе первой мировой вой- яы, когда Германия голодала, друзья из Голландии присылали стареющему ученому масло и сахар. Но он считал недостойным личное благополучие среди всеобщего бедствия и, теряя силы от недоеда&ия, все-таки сдавал голландские посылки для общественного распределения. Только когда дело стало совсем плохо и ему грозила смерть, он согласился на добавочный паек. Для себя и для других у него были одни и те же законы поведения. Он признавал научную ценность лишь за СОЛЙДНЫМЙ работами, вполне доведенными до конца. И потому свои собственные неоконченные труды завещал сжечь после его смерти. Воля Рентгена была приведена в исполнение. В огне этой жесткой суровости сгорели и незавершенные работы Иоффе, начатые вместе с учителем.

Нет, чудачества были чужды этому последовательному и строгому человеку. Примириться с электроном ему мешала Не вздорность натуры, но научное миропонимание. А черты характера, какйе придавали железную цельность и немного пугающую красоту его нравственному облику, только наложили на это миропонимание печать аскетической нетерпимости. Оттого-то непризнание стало запретом.

Правда, у Рентгена была одна сугубо личная причина относиться с недоверием к электрону: среди приверженцев томсоновского открытия был известный в своевремя, уже упоминавшийся на этих страницах, физик Ленард. Рентген не Мог и не хотел ему доверять. Ленард мечтал, чтобы лучи назывались ленардовскими, а не рентгеновскими  . У него было для этого лишь одно основание — он тоже мог открыть их в своих опытах. И это было верно: мог... Но не открыл! Не услышал и не понял тихого голоса природы. Можно легко представить себе, что значило для неподкупно честного Рентгена обвинение едва Ли не в плагиате. Имя Ленарда стало для него синонимом всего дурного и нечистого в науке. Эта тень пала и на электрон... А что касается Ленарда, Рентген не ошибся в оценке этого своего соотечественника. Много лет спустя Ленард стал обыкновеннейшим фашистом — это он устраивал травлю Эйнштейна и называл теорию относительности «еврейскими штучками». Подлость, видимо, не бывает случайной и одинокой. Ленард старался не зря: в 30-х и 40-х годах в фашистской литературе по физике (да-да, существовала такая литература!) рентгеновские лучи все-таки были переименованы в «лучи Ленарда». Рентгена уже не было а живых, иначе он сказал бы: «это следовало предвидеть...»

Рентгеновский запрет на электрон трагичен. Все дело в том, что физическое миропонимание Рентгена не годилось для той эпохи в истории физики, которую он сам невольно зачинал. Его открытие принадлежало будущему, а научные принципы — прошлому. Выпускнику Петербургского технологического института Иоффе не было и двадцати трех лет, когда он, преданный новым идеям в физике, появился в Мюнхене и, став учеником Рентгена, со всей молодой решительностью нарушил' запрет: он начал в ежедневных разговорах с учителем «бороться за электрон». Он оспаривал убеждение Рентгена, что атом электричества — «недоказанная гипотеза, применяемая часто без достаточных оснований и без нужды».

Без нужды! — вот что было, пожалуй, главным, — без нужды! В представлении ученых старой школы физическая картина мира могла быть нарисована или дорисована без такой подробности, как электрон. Во всяком случае, она еще могла без него обойтись. Нам сейчас нелегко это понять. Но попробуем.

Две с лишним тысячи лет назад о подобных вещах уже спорили герои Платона в его знаменитых «Диалогах».

— Если .мы хотим заниматься астрономией, — говорил Тимей, — то нам незачем интересоваться небесными телами!

Нелепость? Нет, скорее мудрость. Вынужденная мудрость! Это был отказ от исканий, которые ни к чему не могли привести. Наблюдению поддавалось только движение небесных тел, а не они сами, далекие и недостижимые. Ограничение задачи было утешением в беспомощности. Но это ограничение сделало астрономию наукой, с веками все более точно постигавшей законы перемещения небесных светил. Как само человечество, истинная наука всегда ставила и ставит перед собой только принципиально достижимые цели.

Законы небесной механики не требовали никаких сведений о внутреннем устройстве самих движущихся тел. Силам, действующим между ними, совершенно безразлично, есть ли на Марсе марсиане, а на Луне вулканы. Даже сама природа сил притяжения не существенна для описания перемещений планет и звезд. Знать бы только, по какому закону изменяется величина этих сил! Помните ньютоновское: «Я гипотез не строю»?

Могущество классической механики кажется чудом: она в высокой степени точно вычисляла возможные движения масс во времени и пространстве, решительно ничего не зная ни о массах, ни о времени, ни о пространстве. Она интересовалась лишь количествами первого, второго и третьего — граммами, секундами, сантиметрами. Это было чудо абстракции, подобное чуду алгебры, которая пишет в своих уравнениях всяческие «а» и «Ь», «х» и «у», нимало не заботясь о том, сапоги ли это или звезды, отвлеченные числа или человеческие судьбы. «Рыжеволосый мальчик в две секунды выпил три океана, сколько океанов выпьет он за полчаса?» — математик только улыбнется, услышав эту бессмысленную задачу («почему рыжеволосый?»), IHO тотчас решит ее безошибочно.

Возможно ли это: безошибочно решить бессмыслицу? Возможно, потому что бессмыслица тут физическая, но как раз Ъб этом-то математику и не. спрашивают, ее спрашивают лишь о связи количеств, а числам нет дела до того, что стоит за ними. Как рыжеволосый мальчик умудрился выхлебать Атлантику за две трети секунды и зачем ему это понадобилось, математик не знает и знать не обязан! Не его это забота и не для ответов на такие вопросы создавался могучий аппарат его науки.