Неизбежность странного мира

Это правда. Но правда чисто педагогическая, правда учебника. А у меня не было ни малейшего желания притворяться наставником и преподавателем. Да и нет у меня никаких прав на такую высокую роль. То компетенция ученых и учителей. Хотелось совсем другого — хотелось в вольном рассказе приоткрыть перед читателем, далеким от современной науки о «первоосновах материи», уголок (хотя бы только уголок!) того бурного моря, по которому плывет ищущая мысль современных исследователей — физиков-теоретиков и физиков-экспериментаторов. А цельность моря — в мешанине волн и течений.

Вот единственное существенное оправдание, которое есть в запасе у автора.

А теперь на очереди — электрон. И вместе с ним удивительные идеи квантовой механики, механики микромира.

Пожалуй, еще более удивительные, еще более странные идеи, чем те, с какими нас невольно заставил познакомиться фотон. Но вместе со «странностями» теории относительности они, эти идеи, — главное в физическом миропонимании современного человека.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

Глава первая

Рентген не признает электрона. — Нелепость или мудрость? — «Теперь я знаю, как выглядит атом!» — Через полчаса после рождения ядра. — Это было невероятно… — Великая трезвость Резерфорда. — У физиков не было выбора. — Спасение «обреченного атома». — «Отчего у вас голос зеленый?» — Отчаяние великих. — Единство природы.

1

В жизни физического института Мюнхенского университета 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[7]. Джозеф Джон Томсон открыл электрон. (Кстати сказать, он был первым, кто в Англии глубоко оценил способности новозеландского юноши — будущего первооткрывателя атомного ядра — Эрнеста Резерфорда, 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.