Резерфорд

В те мартовские вечера и вправду происходила его первая серьезная встреча со следующим великим поколением физиков — чистых теоретиков квантовой эры. Перед ним сидел их будущий лидер, нашедший в его планетарном атоме точку опоры для того, чтобы со временем перевернуть весь мир обжитых представлений о ходе вещей в природе. Еще никто не догадывался, что так далеко зайдет дело и подвергнутся пересмотру даже фундаментальные и, как думалось веками, неприкосновенные основы физического познания. Среди них классическая причинность явлений. Сам датчанин еще не догадывался об этом. В его тогдашней теории электрон на стационарных орбитах двигался вполне классически, а квантовым подданным становился только при перескоках по лестнице разрешенных состояний атома. Как смешно сказал чуть позднее Брэгг, Бор предложил физикам пользоваться по понедельникам, средам и пятницам классическими законами, а по вторникам, четвергам и субботам — квантовыми. Никто еще не знал, произойдет ли переход на полную квантовую неделю. И никто не смог бы предсказать, что этот переход займет полтора десятилетия.

Начинающий лидер, внешне так мало похожий на законоучителя и вождя, сидел тогда в кабинете Резерфорда, защищая и представительствуя только самого себя. А поколение, которому история предназначила под его бессменным водительством совершить громадные дела, еще играло в детские игры под небесами Англии, Германии, Италии, России, Швейцарии… И ничего не ведало о «гадких квантах» (как говаривал Эйнштейн). Забавно подумать, что Вольфгангу Паули минуло тогда всего тринадцать, а Энрико Ферми и Вернеру Гейзенбергу не было и двенадцати. Эугену Вигнеру — одиннадцати, Полю Дираку исполнилось десять, а Лев Ландау только что отпраздновал свое пятилетие… И хотя уже готовы были выйти на сцену старшие — тридцатилетний Макс Борн, двадцатипятилетний Эрвин Шредингер, девятнадцатилетний Луи де Бройль, — датчанин еще ничего не знал о них, как и о всех других будущих участниках начинавшейся драмы. Поколению предстояло быть многоязычным, пестрым по возрасту и прошлым заслугам… Ему предстояло еще сформироваться. Однако знамя именно этого поколения, покуда что нерасшитое, неразвернутое и даже к древку не притороченное знамя, уже привез с собою в Манчестер Нильс Бор.

И Резерфорд с нестареющим своим чутьем тотчас почуял тот ветерок из будущего, под которым заплещется это знамя. Можно бы в шутку сказать, что ветерком из будущего тянуло с лестницы квантованных уровней энергии в атоме. Ветерок из будущего подстегивал электроны, уже наполовину презревшие классические правила поведения и непонятно скачущие с орбиты на орбиту. И что самое удивительное — без всяких видимых причин выбирающие для скачка тот или иной из возможных вариантов. Тот или иной! Тут уже предчувствовался конфликт с классической однозначной причинностью, не допускающей подобных вольностей.

В самом деле, Резерфорд недаром еще до внезапного приезда Бора написал ему, что в гипотезе квантовых скачков электронов есть серьезный камень преткновения: «…как решает электрон, с какой частотой должен он колебаться, когда происходит его переход из одного стационарного состояния в другое?» Ведь и вправду получалось, что электрон вынужден заранее это решать.

В классической теории такой странной проблемы не возникало: электрон излучал, непрерывно колеблясь или вращаясь, и частота излученного им света прямо указывала на частоту его колебаний или вращения. А теперь все зависело от величины скачка электрона — от глубины его безостановочного падения в атоме: случится большой скачок — произойдет большая потеря энергии — большим будет излученный квант — высокой частота испущенного света. А малым окажется скачок — малым будет квант — малой частота. Но откуда знает электрон, сорвавшийся с устойчивой орбиты, где он остановится, на какую нижележащую орбиту сядет? А логика требовала, чтобы он обязательно знал это заранее, ибо уже на старте все определял финиш. Тут сказывалась принципиальная особенность квантов, как простых порций световой энергии: каждый квант — частица света одного цвета. Квант монохроматичен и элементарен по определению: у него нет «внутреннего устройства» — в нем не могут быть намешаны электромагнитные колебания разных частот. И потому уже в момент начала скачка электрон обязан «сделать выбор» — какой квант испускать, иначе говоря — с какой частотой колебаться.

Это выглядело мистически. И неспроста с течением лет пошла гулять по миру философическая молва, будто новая — квантовая — физика признает «свободу воли» электрона. Резерфорд в своем письме словно предугадал эту будущую неприятность.