Глава 1
Время перемен
(1918–1923)
 |
| Эрнст Резерфорд |
Рассказывают, что однажды в конце первой мировой войны Эрнест Резерфорд, тогда уже прославленный своими работами в области атомных исследований, не явился на одно из заседаний британского комитета экспертов, посвященное новым средствам борьбы с неприятельскими подводными лодками. Когда ему указали на это, энергичный новозеландец резко возразил: «Выражайтесь, пожалуйста, поосторожней! Я был занят экспериментами, из которых следует, что атом можно искусственно разделить. А такая перспектива значительно важнее, чем война».
В июне 1919 г., когда в Версале и Париже занимались формулировками мирных договоров, чтобы положить конец кровавой войне, Резерфорд опубликовал в «Философикэл мэгэзин» некоторые материалы о своих экспериментах. Из них был очевиден его успех в осуществлении вековой мечты человечества. В результате бомбардировки азота альфа-частицами Резерфорду удавалось превращать его в кислород или водород.
Возможность превращения одного вещества в другое, чего так долго добивались алхимики, стала фактом. Но эти предтечи современной науки думали не только о материальном существе проблемы, но и о ее последствиях. «Не допускайте в ваши мастерские силу и ее рыцарей, предупреждали они грядущие поколения ученых, — ибо эти люди употребляют во зло священные тайны, ставя их на службу насилию».
Широко известные резерфордовские описания процесса превращения атома азота не содержали в себе подобного предупреждения. Это нарушило бы так называемые «высокие принципы» двадцатого века. Философские рассуждения современного ученого о моральных последствиях его открытия были бы признаны неуместными, даже если бы они появились на страницах философского журнала. Так повелось еще с семнадцатого века, когда научные академии определили, чтобы на их заседаниях не допускалось никаких дискуссий о политических, моральных или теологических проблемах. Но уже к 1919 г. положение в корне изменилось. Только что закончившаяся война с ее орудиями истребления, созданными на основе научных открытий, отчетливо показала роковую связь между лабораториями в далеком тылу и залитыми кровью полями сражений. Берлинский автор Альфред Дёблин, впоследствии изгнанный Гитлером чуть ли не на край света, в октябре 1919 г. писал: «Решающие наступления против рода человеческого ныне начинаются с чертежных досок и из лабораторий».
Лаборатории Резерфорда также коснулась война. Его «ребят» (так называл он своих ассистентов и студентов, любивших его, как отца) почти всех призвали на военную службу. Наиболее талантливый из его коллег Мосли погиб в Дарданелльской операции в 1915 г. Радиевый источник, которым Резерфорд пользовался в атомных экспериментах, был конфискован. По иронии судьбы этот источник рассматривался как собственность вражеского государства.
Еще перед войной Венский радиевый институт предоставил во временное пользование высокоуважаемому британскому коллеге Резерфорду 250 килограммов драгоценного вещества. Это был жест, который довоенная Австрия легко могла себе позволить: единственные разрабатывающиеся в Европе месторождения урановой руды находились в Богемии, в районе Иоахимсталя, который тогда еще входил в состав двуединой императорской и королевской монархии. Резерфорд никогда безропотно не соглашался с конфискацией радия, предоставленного ему в пользование Австрией. Также не был он удовлетворен временным разрешением властей пользоваться этим драгоценным металлом. Человек с прямым характером и высокими принципами, он настаивал на своем праве возвратить драгоценный металл, данный взаймы ему лично, коллегам на Дунае по окончании военных действий или уплатить его стоимость. Твердая позиция Резерфорда в конце концов победила. В 1921 г., 14 апреля, он писал своему старому коллеге Стефану Мейеру в охваченную инфляцией Вену: «Я был весьма обеспокоен Вашим сообщением о финансовом положении Венского радиевого института и приложил все усилия к тому, чтобы собрать некоторую сумму денег и купить хотя бы небольшое количество радия, который Венская академия столь великодушно предоставила мне и который оказался так полезен в моих исследованиях».
Мейер предупредил, что стоимость радия на мировом рынке «чудовищно высока». Это не испугало Резерфорда. Он собрал несколько сот фунтов стерлингов, которые помогли Венскому радиевому институту преодолеть трудности худших лет инфляции.
Резерфорд даже во время войны поддерживал контакт, в основном письменно, через нейтральные страны с учениками и друзьями в Германии и Австро-Венгрии и, в частности, со своим старым и верным ассистентом Гансом Гейгером, изобретателем «счетчика Гейгера» — незаменимого прибора для измерений невидимых радиоактивных излучений. Интернациональная семья физиков держалась более сплоченно, чем писатели и прочие интеллигенты, бомбардировавшие друг друга злобными манифестами. Физики, перед войной годами работавшие в тесном общении (письменном или непосредственном, бок о бок в лабораториях), не смогли сделаться врагами по команде сверху. Они помогали друг другу при первой же возможности. Так, например, Нернст и Рубенс, немецкие учителя Джемса Чэдвика, помогли своему ученику, впоследствии лауреату Нобелевской премии, устроить небольшую лабораторию в лагере в Рухлебене под Берлином, куда он был интернирован с начала войны. Здесь он вместе с другими пленниками провел много интересных экспериментов. В мае 1918 г., когда ожесточенные бои на севере Франции ежедневно уносили так много человеческих жизней, он писал Резерфорду:
«Мы сейчас работаем, или, вернее, собираемся работать над образованием карбонилхлорида под воздействием света… В течение нескольких последних месяцев я посетил Рубенса, Нернста и Варбурга. Они старались помочь нам и предлагали ссудить нас всем, чем могли. И, действительно, помогли аппаратурой».
Как только пограничные режимы стали менее строгими, физики немедленно возобновили контакт, чтобы обменяться информацией о достигнутом за годы войны. Письма и телеграммы должны были облегчить этот обмен. Телеграфные служащие в Копенгагене часто оказывались в затруднении, каким образом правильно передать сообщения, полные совершенно им непонятных математических формул, из института профессора Нильса Бора в Англию, Францию, Голландию, Германию, Соединенные Штаты и Японию.
В это время в области атомных исследований существовало три главных центра притяжения. Из Кембриджа Резерфорд, подобно монарху, острому на язык и легко возбудимому, правил тем царством мельчайших, мыслимых размеров частиц, первооткрывателем которого он был.
Копенгаген устами Нильса Бора декретировал законы пугающе новой и загадочной области микрокосма. Тем временем геттингенский триумвират — Макс Борн, Джемс Франк и Давид Гильберт тотчас же анализировали каждое новое открытие, сделанное в Англии, и, как предполагалось, правильно объясненное в Дании. Множество увлекательных проблем, открывавшихся в мире атомов, не могло больше разрешаться путем переписки. Начиналась эра конгрессов и конференций. Стоило Бору только заикнуться о том, что он собирается выступить в Геттингене с лекциями о своих работах, как физики начинали собираться в путь.
Новости об интересных экспериментах и достигнутых результатах приходили даже из таких стран, в которых до войны физические исследования или не проводились вовсе или проводились в малых масштабах. Индия и Япония, Соединенные Штаты и революционная Россия — все стремились обменяться научной информацией.
В эти годы наиболее серьезные усилия были сделаны Советским Союзом для установления контакта с учеными Запада. Большевистское государство не только желало, чтобы его физики учились у зарубежных. Оно также заботилось о том, чтобы их собственные публикации переводились на английский, французский и немецкий языки.
Планк, Эйнштейн, супруги Кюри, Резерфорд и Бор один за другим нанесли ряд сокрушительных ударов по зданию физики, которое на рубеже столетий выглядело таким прочным.
Среди послевоенных треволнений, революций и инфляции люди вряд ли имели время, терпение да и просто возможность оценить значение наиболее глубокой, наиболее значительной из всех революций в науке — коренного изменения нашего представления о мире. Планк потряс утвердившуюся в течение тысячелетий веру в то, что в природе невозможны внезапные скачки. Эйнштейн доказал относительность таких незыблемых понятий, как пространство и время. Он определил материю как «застывшую» энергию. Супруги Кюри, Резерфорд и Бор доказывали, что неделимое можно разделить, и что твердое тело, если строго его рассматривать, не является стабильным, а постоянно изменяется.
Альфа-частицы профессора Резерфорда могли бы в то время разрушить не только атомы азота, но также и многие человеческие представления о мире. Они могли бы воскресить забытый много столетий назад страх конца света. Но в те дни подобные открытия имели мало общего с повседневной жизнью. Представления, сложившиеся в результате сложнейших экспериментов физиков об истинном характере мира, были, по общему мнению, исключительно личным делом этих физиков. Даже сами ученые, казалось, не ожидали никаких практических последствий от своих открытий. Резерфорд, например, утверждал, что человечество никогда не сможет использовать энергию, дремлющую в атоме. Этого ошибочного мнения Резерфорд твердо придерживался до самой смерти.
Немецкий физик, лауреат Нобелевской премии Вальтер Нернст в 1921 г. писал: «Можно сказать, что мы живем на острове, сделанном из пироксилина». Правда, тут же он добавил в утешение: «Но, благодарение богу, мы пока еще не нашли спички, которая подожгла бы его».
Это была удивительная и волнующая эпоха, о которой один из поколения самых молодых, американец Роберт Оппенгеймер, позднее писал:
«Квантовая теория возникла на рубеже столетий. Это было героическое время — время кропотливой работы в лабораториях, время решающих экспериментов и смелых действий, многочисленных фальстартов и неподтвердившихся догадок. Это было время важных сообщений и спешных конференций, дебатов, критики и блестящих математических импровизаций. Это было время созидания».
Крупный немецкий физик Паскуаль Иордан вспоминает: «Каждый был полон такого напряжения, что почти захватывало дыхание. Лед был сломан…
Становилось все более и более ясным, что мы натолкнулись на совершенно новую и глубоко запрятанную область тайн природы. Стало очевидным, что для разрешения противоречий потребуются совершенно новые методы мышления, находящиеся за пределами прежних физических представлений».
Молодые физики из всех стран света учились в Мюнхене под руководством Зоммерфельда. Они порой даже в кафе пытались разрешить свои проблемы. Мраморные столики покрывались наспех написанными математическими формулами. Официанты кафе «Лютц» в Хофгартене, часто посещаемом мюнхенскими физиками, имели строгие указания не стирать со столиков написанное без специального на то разрешения. В тех случаях, когда проблема не разрешалась к моменту закрытия кафе на ночь, дальнейшие вычисления производились в следующий вечер. Однако довольно часто случалось, что кое-кто набирался смелости и бегло набрасывал решение, не дожидаясь следующей встречи; особенно нетерпеливыми оказывались юные физики.
Глава 2
Прекрасные годы
(1923–1932)
Огромкую перемену в научных взглядах на природу можно сравнить только с переворотом в мировоззрении, произведенным Коперником.
Подобно всем действительно важным научным открытиям, эта перемена произошла в той области познания, где внешне царило глубокое спокойствие. Наиболее радикальный в двадцатом веке переворот рождался в идиллической обстановке: живописный парк в Копенгагене, тихая боковая улочка в Берне, берег острова Гельголанд, лужайки и река в Кембридже, текущая в тени деревьев, Хофгартен в Мюнхене, умиротворяющее соседство Пантеона в Париже и мягкие склоны Цюрихберга, окаймленные высокими шелестящими деревьями.
 |
| Геттингенский университет |
В двадцатых годах Геттинген был подлинным центром неустанной научной деятельности физиков. Сюда приезжали знаменитые гости из других университетов. Их бывало так много, особенно в летние месяцы, что это дало повод датскому физику Эренфесту заметить: «Право, нам следовало бы во избежание наплыва наших иностранных коллег в разгаре сезона самим наносить визиты в другие научные учреждения».
В 1920–1930 гг. Геттинген все еще оставался таким же тихим и уютным городком, каким был в середине девятнадцатого столетия. Правда, здесь была уже создана первая в Германии экспериментальная организация по транспортным двигателям и аэронавтике, а в конце войны установлена первая крупная в Европе аэродинамическая труба для исследований. Но эти лаборатории находились за пределами старых городских стен и поэтому не изменили облика города. Полудеревянные домики с бесхитростной резьбой по дереву, закопченные дымом, высокая готическая башня Якобкирхе, профессорские виллы на Вильгельм-Веберштрассе, увитые глициниями и клематисом, совсем как на картине Шпицвера, дымные студенческие таверны, классически ясный Большой зал с его белыми колоннами, производящими впечатление чего-то античного и успокаивающего, — все это удалось сохранить во время мировой войны.
Вместо сигналов времени с радиостанции Науен еще многие годы рожок ночного сторожа продолжал возвещать конец дня. Большинство жителей еще предпочитало расхаживать пешком по Геттингену — расстояния в городе были настолько невелики, что вряд ли имело смысл пользоваться автомашиной или мотоциклом. Лишь после окончания войны студенты и профессора обзавелись велосипедами, однако это новшество не у всех пользовалось популярностью. Разве могло оно заменить неторопливые прогулки перед лекциями или после них, прогулки, во время которых так часто рождались интересные идеи? Случайные встречи на уличном перекрестке или прогулки вдоль живописной городской стены нередко оказывались более плодотворными, чем формальные семинары или заседания в комиссиях.
Старинный университет Георгии Августы даже и после 1918 г. оставался не просто географическим центром города. После крушения старого политического режима почитание, доходившее до набожности, которым при Империи пользовались высшие должностные лица и армейские офицеры, было перенесено теперь на деканов и профессоров факультетов. Знаки отличия, которые они получали, премии, степени и членства в иностранных научных обществах, воздававшиеся им почести, все это компенсировало тщеславным геттингенским горожанам ордена и титулы «добрых старых времен». Уважение, хотя и в меньшей степени, распространялось также и на студентов старших курсов. Когда студенты, например, затевали споры на улицах до поздней ночи, горожане относились к этому весьма терпимо. Хозяйки пансионов на Фридлендервег, Николаусбюргервег или Дюстерер Эйхенвег поколениями студентов были приучены давать им взаймы деньги; при этом терпение хозяек зачастую граничило с самопожертвованием.
С отставными профессорами обходились, как с принцами крови, их окружали всеобщим почтением. Большинство из них состояло, а часто и председательствовало в научных корпорациях. Когда почтенные господа совершали по улицам города (носившим подчас их имена) неторопливые прогулки, их всюду приветствовали. Иногда здесь же на улице им приходилось консультировать то молодого ученого, сидящего у открытого окна и готовящегося к очередной лекции, то молодого преподавателя, недавно прибывшего по приглашению из какого-нибудь университета. Казалось, не было внешних причин, способных помешать неуклонному прогрессу науки и накоплению знаний.
Никогда раньше не было у университетских деятелей столько оснований считать себя ведущей силой общества, как именно в эти «прекрасные годы» здесь, в Геттингене.
Прославленные филологи, философы, теологи, биологи и профессора права вносили свои вклады в упрочение всемирной славы Георгии Августы. Но прежде всего геттингенский университет своей славой был обязан математикам. Почти до середины девятнадцатого столетия здесь преподавал Карл Фридрих Гаусс. Он сделал Геттинген центром этой наиболее абстрактной из всех наук. С 1886 г. почетное кресло Фридриха Гаусса занял Феликс Клейн, укрепивший и еще более усиливший славу Геттингена. Этот высокий, с блестящими проницательными глазами, всегда уверенный в себе человек был великим мыслителем, смелым, неутомимым и вдохновенным организатором.
 |
| Феликс Клейн |
В течение почти тридцати лет, с 1886 по 1913 гг., Клейн работал в Геттингене. Путешествие в Америку в 1893 г. побудило его сделать попытку уничтожить разграничение между чистой наукой и ее различными прикладными применениями, которое в те времена неукоснительно поддерживалось в Европе. Он всячески старался доказать, что «математике следует находиться в тесной связи с практической деятельностью». Поэтому Клейн способствовал дальнейшему расширению многочисленных астрономических, физических, технических и механических институтов в Геттингене. Вокруг них постепенно вырастала частно-предпринимательская промышленность по производству научной измерительной аппаратуры и оптических прецизионных приборов.
Так старинный городок превращался в колыбель самой новейшей техники.
Клейн не колебался приглашать в Геттинген людей, совершенно не схожих с ним во взглядах, например Гильберта и Минковского. Эти люди, не желая идти на какие-либо компромиссы, решительно отвергали всякую специализацию и всякие попытки придать математике практическую применимость. Гильберт, например, сосредоточенный исключительно на самых «высоких материях», не испытывал ничего, кроме презрения, к «техникам». Однажды, когда Гильберт замещал больного Клейна на ежегодном конгрессе инженеров в Ганновере, его предупредили, что ему следует в лекции высказаться против идеи о несовместимости науки и техники. Помня об этом предупреждении, он, однако, провозгласил на своем излюбленном грубоватом восточно-прусском диалекте: «Приходится слышать разговоры о враждебности между учеными и инженерами. Я не верю в это. Я действительно твердо убежден в том, что это неправда. Ничего подобного и не может иметь места, потому что ни те, ни другие не имеют ничего общего между собой». Много подобных анекдотов о Гильберте, чья прямота доходила до грубости, рассказывалось в Геттингене. К своей деятельности в области математики он относился с несгибаемой честностью. Его лекции привлекали студентов отовсюду.
Когда он, возвышаясь над кафедрой с огромной логарифмической линейкой в руках, развивал еще не разрешенные математические проблемы, то все, кто слушал его, чувствовали, что принимают непосредственное участие в процессе рождения новых идей. Была только одна математическая проблема, так называемая «последняя теорема Ферма», от решения которой Гильберт умышленно воздерживался, хотя, разрешив ее, он мог бы приобрести целое состояние — сотню тысяч золотых марок. Эту сумму ученые, граждане города Дармштадта, еще в XVII в. завещали любому, кто сумеет найти правильное решение.
Поскольку такого человека не находилось, распорядители фонда имели право направить эту сумму на любой предмет. И они предоставили возможность знаменитым математикам и физикам ежегодно выступать с лекциями в Геттингене. Анри Пуанкаре, Г. А. Лоренц, Арнольд Зоммерфельд, Планк, Дебай, Нернст, Нильс Бор и Смолуховский были среди тех, кто на эти средства приглашался в Геттинген. «Это просто счастье, что я, вероятно, являюсь единственным человеком, который может разгрызть орешек, — говорил каждый раз Гильберт, когда ежегодно оказывалось, что представленные дилетантами и профессиональными математиками решения проблемы, как обычно, не отвечали требованиям. И я должен крепко позаботиться о том, чтобы не убить курицу, которая несет нам такие великолепные золотые яйца».
Каждый четверг точно в три часа пополудни четыре «жреца» Математического института: Клейн, Рунге, Минковский и Гильберт собирались на веранде, выходящей в сад гильбертовского дома. Там стояла большая черная доска. Обсуждение новых формул часто начиналось именно в это время и именно здесь. Оно не прекращалось и в то время, когда участники бродили среди деревьев или по открытым полям в любую погоду, добираясь даже до дальнего отеля на холмах.
Здесь за чашкой кофе прославленный квартет обсуждал всевозможные вопросы, касавшиеся их личной жизни, любимого университета и вообще всего мира. Часто эти беседы прерывались громким смехом, который давал передышку их умам, достигавшим границ недоступного.
Одним из многочисленных новшеств, которыми изобретательный талант Клейна обогатил Геттинген, было создание математического читального зала в здании аудиториума. Здесь имелись не только ведущая периодическая литература мира по математике и физике, но и различные руководства, учебники, конспекты и полные машинописные тексты читаемых лекций. Преподаватели и студенты могли в полном спокойствии работать здесь между лекциями и, что зачастую оказывалось еще более важным, спорить по изучаемым предметам. Дебаты между физиками и математиками никогда не прекращались.
Благодаря влиянию Гильберта в Геттинген в 1921 г. был приглашен один из наиболее талантливых физиков-теоретиков «новой школы» — Макс Борн. Ему в то время исполнился тридцать один год, однако он не был новичком для Георгии Августы. Сын широко известного биолога из Бреслау, он получил высшее образование в Геттингене, блестяще окончив в 1907 г. Математический институт. Занятия и путешествия приводили его то в Кембридж, то в Бреслау, то в Берлин, то в Франкфурт. Появление Макса Борна во Втором физическом институте на Бунзенштрассе — в кирпичном здании невыразимо убогого вида, похожем на прусские кавалерийские казармы, ознаменовало начало короткого, но продуктивного золотого века геттингенской атомной физики. Вскоре после прибытия в Геттинген Борну помогла небольшая бюрократическая ошибка, одна из тех шуточек судьбы, которые могут приводить к неожиданным результатам. Хотя кафедра экспериментальной физики и существовала уже в то время в Геттингене, тем не менее возглавлявший ее профессор Пол занимался в основном преподаванием и поэтому имел слишком мало времени для исследований. Новый глава института, проверяя однажды бумаги, обнаружил, что в бюджете предусмотрена вторая кафедра. Ему объяснили, что это просто канцелярская ошибка.
Борн отказался признать это и настоял на букве закона. Благодаря этому он смог вызвать в Геттинген Джемса Франка, в то время уже широко известного научными открытиями, одно из которых принесло ему впоследствии Нобелевскую премию.
Гильберт, Борн и Франк — люди высокого таланта, неистощимого трудолюбия и пламенной страсти — начиная с 1921 г. вместе работали в Геттингене. Каждый из них имел свои особенности. Борн, например, отличался большой разносторонностью. Он обладал столь разнообразными талантами, что отлично мог бы стать первоклассным пианистом или писателем. Перед поступлением в университет отец дал ему следующий совет: «Ты обязательно должен перепробовать все курсы прежде, чем решить, какому из них посвятить себя». В университете в Бреслау он записал своего сына одновременно на лекции по праву, литературе, психологии, политической экономии и астрономии.
Франк подобно Борну происходил из еврейской семьи, давно осевшей в Германии. Впоследствии он никогда не мог забыть своего родного Гамбурга. Несмотря на сердечность и теплоту, которые делали его весьма популярным среди студентов, он всегда оставался гамбургским аристократом и держался от людей на расстоянии. «Выдающийся человек», — говорили о нем тогда. Позднее его называли «святым» не только за необыкновенную доброту, но и за его почти религиозное служение физике. О своих переживаниях он говорил на языке средневековой мистики: «Единственным критерием, по которому я могу судить о действительной важности новой идеи, является чувство ужаса, которое охватывает меня».
Почти в каждом столетии какая-нибудь область человеческого мышления и созидательной деятельности приобретает неотразимую привлекательность для одаренных умов. В одни годы неутомимые искатели нового испытывают особый интерес к архитектуре. В другие они посвящают себя живописи или музыке, теологии или философии.
Внезапно (никто не знает, как это случается) наиболее чуткие души улавливают, где только что поднята новая целина, и нетерпеливо устремляются туда, чтобы не только принять это новое, но и приобщиться к числу его основоположников и властителей.
В годы после первой мировой войны такую магнетическую силу приобрела атомная физика. Поскольку в этой области оказалось много нового и неопределенного, учителя и ученики здесь сплотились гораздо теснее, чем при изучении других научных дисциплин. Прежние заслуги ценились не очень высоко. Старость и молодость становились равноправными товарищами в этом походе внутрь материи. И та, и другая одинаково гордились своими успехами и проявляли одинаковые скромность и смущение перед лицом неведомого.
Профессора не делали секрета из своих ошибок и сомнений. Они знакомили учеников с частной корреспонденцией, в которой обсуждали с иностранными коллегами нерешенные проблемы. Всем этим они вдохновляли молодежь на новые поиски.
Джемс Франк, обладавший к тому времени Нобелевской премией, проводя сложнейшие вычисления и утеряв путь дальнейших выкладок, мог, например, отвернуться от доски и спросить у одного из своих студентов: «Может быть, Вам удалось увидеть следующий шаг?».
В течение семестра кульминационным пунктом каждой недели бывали «Семинары о материи», проводившиеся в институте Борном, Франком и Гильбертом. Для Гильберта стало почти традицией открывать работу семинара фразой: «Итак, господа, подобно Вам я хотел бы, чтобы мне сказали точно, что такое атом?». И каждый раз студенты старались просветить профессора. За проблему энергично принимались сызнова и пытались найти новое решение. Но каждый раз, когда кто-нибудь из молодых гениев начинал искать спасение в доступных лишь избранным высотах усложненных математических толкований, Гильберт прерывал его: «Я совершенно не могу Вас понять, молодой человек. Не угодно ли Вам будет рассказать все снова?» Таким образом, каждый был вынужден высказываться с максимальной ясностью и строить прочные мосты через провалы в знаниях, а не перепрыгивать через них путем поспешных умозаключений.
Такие дебаты все больше и больше концентрировались вокруг основных проблем познания. Уничтожалось ли благодаря открытиям атомной физики всякое различие между субъектом и объектом? Могли ли две взаимоисключающие теоремы, относящиеся к одному и тому же предмету, рассматриваться как правильные с некоторой высшей точки зрения? Прав ли тот, кто отрицает, что в основе физики лежит неразрывная связь между причиной и следствием? Могут ли в таком случае существовать законы природы? Возможны ли научные предвидения?
Подобные вопросы могли обсуждаться без конца. В зимний семестр 1926 г. среди талантливой молодежи выделялся один стройный, довольно изящный студент — американец. Часто во время выступлений он мог под влиянием минуты так импровизировать, что никому уже не удавалось вставить хотя бы слово. Сначала его выслушивали с захватывающим интересом. Но затем его чрезмерная болтливость и красноречие стали вызывать раздражение. Менее чем через 20 лет этот вундеркинд стал всемирно известен: Юлиус Роберт Оппенгеймер впервые был представлен публике газетами в августе 1945 г. как «отец атомной бомбы».
 |
| Робрет Оппенгеймер |
Оппенгеймер в числе многих молодых американцев приехал в те годы в Старый Свет изучать физику. Они иногда называли себя «рыцарями Колумба наоборот», так как приплывали в направлении, обратном тому, которым плыл Колумб, Они, так же как и Колумб, искали «новый континент», а затем возвращались в свою страну, где все еще преподавали «старомодные физики»» и привозили с собой совершенно невероятные новости и сказочные открытия, которые подобно золоту, захваченному в XVI в. испанскими мореплавателями, должны были принести их родной стране огромное, но весьма беспокойное преимущество.
Почти все молодые американцы, приезжавшие в Европу, не испытывали нужды в деньгах. Эти ученые-туристы с противоположного берега Атлантики вносили своеобразную струю в жизнь университетских городов Европы, обнищавших в результате войны. Часто эти туристы привозили с собой доллары, которые они ухитрялись доставать в филантропических организациях для своих временных европейских «альма матер». В частности, обнищавшие немецкие научные институты в значительной мере пользовались таким видом американской помощи. Что делал бы тайный советник Зоммерфельд из Мюнхена, если бы его скудные ресурсы не пополнялись время от времени из Фонда Рокфеллера? Когда Уиклифф Роуз, распорядитель фонда, пожертвованного нефтяным магнатом, путешествовал по Европе, университеты принимали его, как владыку. От размеров суммы, проставленной на выписанном им чеке, зависело выполнение многих научных программ предстоящего года и судьбы многих молодых ученых.
Американские математики и физики особенно любили Геттинген.
Профессор Чарльз Майкельсон, прибывший сюда с визитом еще до Первой мировой войны, работал здесь в течение семестра, а Милликэн и Ленгмюр, эти великие старейшины американской физики и химии, учились в Геттингене.
В девятнадцатом и двадцатых годах десятки американцев занимались на факультете естественных наук Георгии Августы. Они привозили с собой в Геттинген нечто от привольного духа американских университетских городков. Их ежегодные «благодарственные» обеды повсеместно пользовались широкой популярностью. Наиболее памятным был обед под председательством К. Т. Комптона в 1926 г. Американцы показывали немецким коллегам, как надо есть индюшку и сахарную кукурузу и, в свою очередь, учились пить пиво, петь и маршировать. Почти все американцы, ставшие впоследствии широко известными учеными-атомниками, перебывали в Геттингене между 1924 и 1932 годами. В их число входили Кондон; стремительный Норберт Винер; Брод, постоянно погруженный в размышления; скромный Рихтмайер; бодрый Поулинг — один из учеников Зоммерфельда, часто приезжавшего из Мюнхена, и, наконец, удивительный «Оппи», который в Геттингене занимался не только изучением физики, но и отдавал дань своим увлечениям философией, психологией и литературой. Особенно он зачитывался дантовским «Адом» и во время долгих вечерних прогулок вдоль железной дороги обсуждал со своими коллегами вопрос о том, почему Данте поместил ищущего истину Вергилия в ад, а не в рай.
Однажды вечером Пауль Дирак, отличавшийся тихим нравом, отозвал Оппенгеймера в сторону и мягко упрекнул его: «Я слышал, — сказал он, что вы пишете стихи так же хорошо, как и работаете над физикой. Каким образом можете вы совмещать два подобных предмета? Ведь в науке стараются говорить так, чтобы каждому было понятно нечто ранее неизвестное. А в поэзии дело обстоит как раз наоборот».
Оппенгеймер и Дирак жили на Гейзмарер-Ландштрассе в прекрасной гранитной вилле с фасадом, обращенным к Астрономической обсерватории, где некогда работал Карл Фридрих Гаусс. Для геттингенских семей, стоящих на достаточно высоких ступенях социальной лестницы, уже установилась традиция принимать студентов в качестве «платящих гостей». Гости вносили в провинциальный пансион дыхание внешнего мира и получали взамен какую-то долю домашнего уюта, которым они вначале пренебрегали, но вскоре начинали ценить по достоинству. Между теми, кто сдавал комнаты, и теми, кто их снимал, зачастую возникала длительная дружба, а иногда дело заканчивалось и браком. Поразительное количество профессорских жен на всех пяти континентах ведут свой род из маленького Геттингена.
В этих семействах иностранные студенты очень быстро овладевали немецким языком. Часто за время учебы они писали по-немецки даже статьи для научных изданий. В разговоре, однако, они подчас делали уморительные ошибки. Молодой англичанин астрофизик Робертсон однажды пожелал узнать точный вес письма, которое он собирался послать за границу. Он вваливается в лавочку и запыхавшись спрашивает у девушки за прилавком: «Haben Sie eine Wiege? Ich mochte etwas wagen» («Есть у вас детская колыбелька? Я хочу сделать нечто рискованное»).
Девушка вспыхивает от смущения и пристально смотрит на него, а он поспешно поправляется: «Haben Sie eine Waage? Ich mochte etwas wiegen» («Есть ли у вас весы? Я хочу кое-что взвесить»).
Американские студенты никогда не могли ужиться с бюрократическими формальностями, процветавшими в германских университетах. Даже Оппенгеймер споткнулся на этом. Весной 1927 г. он обратился за разрешением держать экзамен на докторскую степень. Ко всеобщему удивлению в просьбе ему было решительно отказано прусским министром высшего образования, в ведении которого находился геттингенский университет. На запрос декана факультета о причине отказа из Берлина от министерского советника фон Роттенбурга пришел следующий ответ:
«Просьба герра Оппенгеймера совершенно не соответствует установленным правилам. Естественно, что Министерство должно было отказать в ней».
Оппи, по-видимому, забыл о правилах, согласно которым вместе с просьбой о разрешении вступить в Георгию Августу он должен был представить подробное описание своей деятельности. Поэтому его поступление в высшее учебное заведение не было законно оформлено и, следовательно, он никогда не числился в университете вообще.
Профессора, обучавшие будущего «отца атомной бомбы», вынуждены были писать умоляющие письма в ректорский совет и в министерство. Макс Борн заявил, что докторская работа Оппенгеймера является выдающейся и что ее следует опубликовать в одном из выпусков геттингенских диссертаций. В посланной властям петиции о разрешении оформить задним числом зачисление Оппенгеймера в университет был приведен довод о том, что «экономические обстоятельства делают невозможным для герра Оппенгеймерз оставаться в Геттингене после окончания летнего семестра».
Насколько справедлив был такой аргумент в действительности? Отец Оппенгеймера — нью-йоркский бизнесмен — в юности переселился из Германии в Соединенные Штаты и там составил себе состояние.
Следовательно, Оппи нуждался не столько в деньгах, сколько в терпении. Ожидание следующего семестра в Геттингене он рассматривал просто как потерю времени. Однако в те годы подобные невинные обманы еще не делались предметом разбирательства в Комиссии по расследованию. Петиция прошла все инстанции, не встречая возражений.
Роберт Оппенгеимер держал устный экзамен 11 мая 1927 г. По всем предметам, за исключением физической химии, он получил отметки «отлично» или «очень хорошо». Его письменная работа, по словам Макса Борна, была свидетельством высоких научных достижений и выделялась на общем фоне обычных диссертаций. Борн заявил, что «единственный дефект, который можно найти в работе, состоит в том, что ее трудно читать. Но этот формальный недостаток так мало значит по сравнению с содержанием, что я предлагаю особо отметить этот труд».
Известный ученый Курт Гиршфельд, находившийся в то время в Геттингене, рассказывает, какими эксцентричными порой были юные математики и физики. Однажды ему пришлось видеть, как один из членов борновского «детского сада», шествовавший погруженным в свои мысли, неожиданно споткнулся и упал. Гиршфельд подбежал и пытался помочь ему встать на ноги. Но упавший студент все еще лежа на земле, сердито отклонил его усилия: «Оставьте меня в покое, слышите! Я занят!». Возможно, его только что осенило какое-нибудь новое блестящее решение.
Фриц Хоутерманс, ныне профессор физики швейцарского университета, рассказывает, как однажды в полночь он был разбужен одним из приятелей — студентом, ломившимся в окно его комнаты, расположенной на первом этаже дома на Николаусбургштрассе. Ночной гость заявил, что его только что осенила великолепная идея, которая может устранить некоторые неразрешимые противоречия в новых теориях.
Далекий от мысли выгнать незваного гостя, сонный хозяин, надев халат и туфли, сейчас же открыл дверь. И оба они до рассвета работали над вновь выведенными уравнениями.
В те волнующие годы не было ничего необычного в том, что подобные «умственные всплески» даже у очень молодых людей могли вызвать немалый переполох в международных профессиональных кругах, а в некоторых случаях и принести их авторам славу чуть ли не в течение одной ночи.
Так, например, Вернер Гейзенберг, сын профессора истории церкви, последний год обучался в школе в самый разгар мюнхенских революционных событий и состоял в антикоммунистическом отряде, составленном из школьников. Чтобы доставить продовольствие своей голодающей в блокированном городе семье, ему пришлось дважды с риском для жизни проскальзывать между линиями расположения «белых» и «красных». Неся сторожевую службу на крыше духовной семинарии, он читал Платона и был захвачен атомистическими теориями древних греков. Но мнение, утверждавшееся в платоновском «Тимее», что атомы являются просто независимыми тельцами, удовлетворяло его столь же мало, как рисунок в учебнике по физике, где атомы изображались с крючками и глазами. Такое критическое отношение, выражавшееся в отказе поддаваться давлению любого авторитета, не оставляло Гейзенберга даже тогда, когда его наставник Зоммерфельд пригласил его с собой в Геттинген на цикл лекций Бора. Далекий от того, чтобы ограничиваться почтительным выслушиванием великого человека из Копенгагена, юноша, которому в ту пору только что исполнилось 19 лет, неоднократно «скрещивал мечи» с ним во время долгих прогулок.
Следствием этих восхищавших Гейзенберга бесед было решение изучать физику. Вскоре его имя уже можно было прочесть в одной из зоммерфельдовских публикаций, где о нем говорилось как о сотруднике.
В 23 года он работал ассистентом у Борна, в 24 читал лекции по теоретической физике в Копенгагене, а в 26 стал профессором в Лейпциге. Когда ему исполнилось 33 года, он получил Нобелевскую премию за теоретические исследования фундаментальной важности, опубликованные в предшествующие годы. И это в том возрасте, когда большинство студентов-медиков и правоведов только еще заканчивают свою практику! Гейзенберг считал себя удачливым человеком, и это было совершенно верно. Блестящие достижения его ума: определение «принципа неопределенности» или обоснование идеи «матричного исчисления», впоследствии развитой им с помощью Борна и студента Паскуаля Иордана, — все это, казалось, просто свалилось ему с неба.
Тощий и долговязый Дирак, сын шведа и англичанки, достиг блестящих успехов в области физики, когда был еще моложе Гейзенберга. Даже посвященный человек не всегда мог уследить за его умозаключениями. В дни отлучек из Кембриджа его часто можно было видеть работающим в одном из классных помещений Второго физического института в Геттингене. Как бы в экстазе он мысленно беседовал с рядами символов на исписанной мелом доске. Даже в присутствии другого лица Дирак почти никогда не сопровождал свои математические выкладки словами.
Устная речь, по-видимому, не смогла бы выразить того, что ему хотелось сказать. Физики часто любили говорить, что Дирак настолько молчалив, что произносит законченную фразу лишь один раз в каждый високосный год.
Эта небольшая группа молодежи в возрасте от 20 до 30 лет вдохновлялась яркими талантами и прежде всего такими, как Энрико Ферми, Пат Блэкетт, в прошлом английский морской офицер, который фотографировал и интерпретировал удивительный мир атомных явлений.
Там был и Вольфганг Паули из Вены, который однажды, шутки ради, танцевал посреди Амалиен-штрассе в Мюнхене по случаю того, что его осенило что-то новое. Все они, конечно, понимали, что заняты работой далеко идущего значения и важности. Но они и представить себе даже не могли, что их несколько таинственные занятия так скоро и так глубоко повлияют на судьбы человечества и их собственные жизни.
Молодой австриец Хоутерманс в то время, конечно, и не подозревал, чго некоторые идеи, выдвинутые им теплым летним днем во время прогулки под Геттингеном с приятелем, студентом Аткинсоном, четверть века спустя приведут к взрыву первой водородной бомбы, этого современного «абсолютного» оружия. Желая заполнить чем-то время, два старшекурсника занялись, чуть ли даже не в шутку, неразрешенной проблемой об истинном источнике неистощимой энергии Солнца, которое изливало свой свет прямо на их головы. Не могло, конечно, и речи быть об обычном процессе горения, так как материя Солнца давно израсходовалась бы в процессе выделения такого колоссального количества тепла в течение многих миллионов лет. Со времени появления формулы Эйнштейна о взаимосвязанности материи и энергии стала расти догадка о том, что, по всей вероятности, в основе деятельности гигантской небесной лаборатории лежат процессы атомных превращений. Аткинсону приходилось участвовать в резерфордовских превращениях атома в Кембридже. Он высказал своему компаньону мысль о том, что все сделанное в кавендишской[1] лаборатории осуществимо также и здесь.
Так началась работа Аткинсона и Хоутерманса над их теорией термоядерных реакций внутри Солнца, позднее получившей значительную известность. Исходным в этой теории было предположение о том, что происхождение солнечной энергии следует приписывать слиянию атомов легких элементов. Дальнейшее развитие этой идеи привело прямо к водородным бомбам, которые сейчас угрожают человечеству.
Конечно, в то время ни один из этих двух юных атомников и не помышлял о таких зловещих обстоятельствах. Хоутерманс рассказывает:
«В тот же вечер я пошел гулять с прелестной девушкой. Когда стемнело и одна за другой стали появляться звезды во всем их великолепии, моя спутница воскликнула: «Как прекрасно они сверкают! Не правда ли?». Я выпятил трудь и произнес важно: «Со вчерашнего дня я знаю, почему они сверкают». Казалось, такое заявление ее не тронуло. Возможно, она не поверила ему. В тот момент она, вероятно, не испытывала ни малейшего интереса к каким бы то ни было проблемам».
---------------------------------------------------------------
[1] Лаборатория имени Кавендиша в Кембридже — Прим. перев.
Комментариев нет:
Отправить комментарий