Страница 22 из 51
Вместе с объяснением рождения спектров автоматически пришло к планетарной модели избавление от призрака неустойчивости вещественного мира.
Обещанное Резерфордом в 11–м году будущее решение проблемы устойчивости теперь логически вытекало из двух постулатов, провозглашенных Бором. Нам они уже знакомы — тут все время шла речь именно о них:
— по первому постулату у атома есть прерывистая последовательность стационарных состояний,
— по второму постулату при переходах между этими состояниями атом излучает кванты энергии. Сразу видно: среди набора возможных стационарных состоянии одно отлично ото всех прочих — оно ниже остальных по уровню энергии. И потому из этого состояния атому спускаться уже некуда. Потеря энергии в таком состоянии атому уже не грозит — он может пребывать в нем сколько угодно!
На языке электронных орбит это значило, что в атоме есть первая разрешенная электрону орбита — ближайшая к ядру. Ниже электрону уже не найти пути для вращения — нет никакого целого числа между 0 и 1.
Двадцать с лишним лет спустя, пародируя английскую балладу «Дом, который построил Джек», физики сочинили в Копенгагене песенку — к 50–летию своего шефа — «Атом, который построил Бор». Этот атом походил на свайные небоскребы, придуманные Ле Корбюзье: все этажи нормально покоятся один на другом, и только первый этаж не покоится на земле — он висит в воздухе, держась на бетонных сваях. Так и первая орбита в атоме проходит высоко над ядром, но пространство между ядром и этой орбитой — нежилое для электрона: там нет никакого разрешенного уровня энергии. На первой орбите электрон может вращаться бессрочно.
Это состояние атома отличается, стало быть, наибольшей устойчивостью. Бор назвал его основным. И тотчас приобрел разумный смысл вопрос о размерах атома. Любая орбита задавала собою его возможные границы — он мог как бы раздуваться. Но самыми нерушимыми и тесными границами были те, что очерчиваются ближайшей к ядру орбитой. Ее радиус и следовало принять за нормальный размер атома.
Бор сумел его вычислить: порядка 10–8 сантиметра.
Стомиллионная доля сантиметра — 1 ангстрем… Физикам и химикам была уже знакома эта величина для атома водорода: ее получали по косвенным оценкам из экспериментальных данных. А теперь ее удалось вывести прямо из атомной структуры! Это произвело сильнейшее впечатление на современников.
И не меньшее впечатление произвело еще одно число: 109 000.
Такое значение Бор получил для спектроскопической константы, входившей во все спектральные формулы. Ее называли константой Ридберга. Опытная ее величина равнялась 109 675.
Согласие теории и эксперимента было поражающим.
Квантовое понимание атома явно заслуживало доверия. И не только доверия… Не только? А на какое же еще одобрение вправе расчитывать научная теория?
Резерфордовец Дьердь Хевеши, прочитав в английском журнале основополагающую работу Бора, тотчас написал ему: «Ваша статья была для меня неисчерпаемым источником наслаждения». И постарался объяснить, почему:
«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые… Эта «интеллектуальная несчастливость» всего более и побуждает нас думать — делать науку».
Тут выразилась яркая психологическая черта, общая у ветеранов квантовой революции в физике. По их воспоминаниям, письмам, устным свидетельствам можно легко почувствовать, как постоянно двигало ими творческое стремление избавиться от «интеллектуальной несчастливости», которую они переживали тем острее, чем что сознавали: в их исканиях должны раскрыться фундаментальные связи между разрозненными фактами…
Хевеши признался, что в те часы, когда он штудировал квантовую теорию атома, его можно было счесть по–настоящему счастливым человеком.
Глава четвертая. Дорога во тьме.
1
Вполне логично говорить, что научное открытие уменьшает область неизвестного. Но не менее логично утверждать, что она при этом увеличивается. По вине самого открытия и увеличивается. Когда человек идет в гору, веред ним все раздвигается горизонт, но и все протяженней становятся земли, лежащие за горизонтом.
Об этом давно замеченном свойстве научного прогресса прекрасно сказал однажды Луи де Бройль:
«В большой аудитории Сорбонны на отличной фреске, созданной Пюви де Шаванном, изображены на обширной поляне фигуры, несколько стилизованные, согласно обычной манере этого художника; они символизируют человечество, наслаждающееся самыми возвышенными духовными радостями: литературой, наукой и искусством; но эту светлую поляну окружает темный лес, который символически указывает нам, что, несмотря на блестящие завоевания мысли, тайны вещей продолжают окружать нас со всех сторон.
Да, мы находимся в центре огромного темного леса. Понемногу мы освобождаем вокруг себя небольшой участок земли и создаем маленькую поляну. И теперь, благодаря успехам науки, мы непрерывно и во все возрастающем темпе раздвигаем ее границы. Однако все время перед нами пребывает эта таинственная опушка леса — непроницаемого и безграничного леса Неведомого».
Когда в феврале 1955 года де Бройль разворачивал эти мысли–ощущения в лекции «По тропам науки», ему было уже далеко за шестьдесят. Он знавал радость глубоких догадок, драматические кризисы, годы бесплодия. В полулитературной, полунаучной аудитории Музея Гиме, возможно, лишь немногие знали о дебройлевской драме идей, которая как раз тогда разыгрывалась — что бывает редко — повторно. Но все со вниманием слушали ветерана квантовой революции, одни чувствуя, другие сознавая его право на возвышенный образ «таинственной опушки леса Неведомого»: была на этой опушке им расчищенная пядь земли.
То, что так велеречиво высказал ученый, суховато выразил писатель:
«Наука всегда оказывается неправой. Она никогда не решит вопроса, не поставив при этом десятка новых».
Узнается почерк Бернарда Шоу: раз уж общепризнанно, что на стороне науки всегда есть доказанная правота, ему нужно было убедить нас в обратном — она всегда не права.
Он подумал о науке в момент ее торжества — в момент открытия, когда она и вправду безоружна перед лицом новых «почему», обращенных ею же самой к чуть поредевшему лесу Неведомого. Нет у нее покуда ответов на эти новые «почему», которых никто и не задавал бы до состоявшегося открытия. И она в очередной раз «оказывается неправой» именно на гребне успеха. И чем масштабней открытие, тем более «неправой» оказывается она: тем больше вопросов приводит оно с собой.
Как с открытиями Планка, Эйнштейна, Резерфорда; это случилось и с квантовой теорией атома.
После хансеновского беспомощного «а я не знаю, так ли это» первые и самые глубокие недоумения высказал Резерфорд. То, что — первые, естественно: конечно, ему Бор послал на одобрение свою рукопись. Ему поспешил сообщить о спасении планетарной модели. Но то, что недоумения Резерфорда были еще и самыми глубокими, может показаться неожиданным: он ведь не числился «чистым теоретиком» и даже любил подтрунивать над такими теоретиками. Он говаривал, что они «ходят хвост трубой», и насмешливо уверял, что «мы, экспериментаторы, заставляем их поджимать хвосты».
Однако планетарная модель была его теоретическим детищем, и можно ли сомневаться, что он сам перепробовал немало путей ее спасения. Безуспешность попыток донельзя обострила его критическое чутье. Ответ на рукопись Бора последовал немедленно. И там были поразившие Бора строки:
«…Мне сдается, что есть серьезный камень преткновения в Вашей гипотезе, и я не сомневаюсь, что Вы полностью сознаете это, а именно: как решает электрон — с какой частотой он должен колебаться, когда происходит переход из одного стационарного состояния в другое? Мне кажется, Вы будете вынуждены допустить, что электрон заранее знает, где он собирается остановиться».