Резерфорд

А он просто два года «думал об этом». Всюду. Всегда.

Он думал об этом на палубе океанского парохода, снова — в который раз! — пересекая осеннюю Атлантику. И потом в Канаде — в холодном Виннипеге, где некогда из филантропических побуждений встречал эшелоны русских духоборов. Там назначен был очередной конгресс Британской ассоциации. Председательствовал Дж. Дж. А он, Резерфорд, был президентом секции физики и математики. Говорили о разном, но он думал о своем. И ему трудно было вынашивать эти мысли в одиночестве.

Да, он совершенно не годился для участи, о которой мечтал Эйнштейн: он не мог бы служить молчаливым смотрителем на уединенном маяке. Правда, Петр Леонидович Капица вспоминает: «Иногда только по отдельным намекам, прорывавшимся в разговоре с ним, можно было уловить, что он нечто пробовал, но у него не вышло. Он не любил говорить о проектах своих работ и охотнее говорил только о том, что уже сделано и дало результаты». Однако по всему складу его натуры, чуждой сдержанности, это не могло даваться ему легко. И намеки прорывались. И в Виннипеге, осенью 1909 года, его мысли об атоме тоже вдруг выплеснулись наружу в форме для него необычной — философической! В президентском послании к своей секции, рассказывая об опытах Гейгера — Марсдена, зачем-то обронил он туманно-многозначительную фразу:

Это означало, что альфа-частицы, пронизывая вещество, летят не мимо встречных атомов, а сквозь них, временно оккупируя в полете уже занятое материей пространство. Так он выразил идею не сплошного, а как бы сквозного атома. Вероятно, это и был его первый существенный шаг в размышлениях о структуре атомных микросистем.

Обдумывал он этот шаг и в Монреале, куда отправился из Виннипега, чтобы повидаться с давними друзьями. И затем в Соединенных Штатах, где вместе с Альбертом Майкельсоном и знаменитым итальянским математиком Вико Вольтерра читал лекции для слушателей университета Кларка.

Потом — снова Атлантика и те же раздумья.

И дома, в Манчестере, думал он все о том же — то сосредоточенно, то рассеянно, но неотвязно. Гейгер и Марсден занимались уже другими вещами. И как прежде, другими проблемами занимались все его мальчики того времени — Антонов, Болтвуд, Бэйтмен, Гринвуд, Даффилд, Ивенс, Киношита, Маковер, Принг, Росси, Расс, Ройдс, Стэнсфилд, Туомиковский, Уилсон и «девочка» — мисс Уайт. Перечень проблем, составленный два года назад, не иссякал. И были десятки вопросов, решаемых каждодневно: он, Папа и Проф, должен был заниматься всем одновременно. И с утра до вечера громыхал он цепями опутывающих жизнь обязанностей. Но все равно — он неотступно думал о своем.

Он думал об этом, читая в конце ноября странно обставленную устроителями воскресную лекцию о «Взвешивании атома»: в начале исполнялись песни Шуберта, в конце — соль-мажорный квартет Гайдна. Физика атома была начинкой в музыкальном пирожке. «Нет указаний на эффективные последствия такого обхождения с атомом», — пошутил Ив. Указаний нет, но лектор был доволен: песни Шуберта напомнили ему пунгарехские вечера и мать за стареньким фортепьяно, а Гайдн — воскресную скрипку отца. Под музыку и воспоминания детства думалось не суетно — покойно и хорошо. Так, может быть, и не бесплодны были те часы?

Его мысль никогда не искала опоры в литературных источниках. Она предпочитала иметь дело прямо с природой. Он мог бы и сейчас повторить свои слова пятнадцатилетней давности: «Я не собираюсь становиться книжным червем, и это позволит мне держаться в хорошей форме». А еще важнее, что он умел забывать прочитанное и не тяготиться грузом устойчивых заблуждений. Но в то воскресенье немецкие песни и немецкая музыка могли вернуть его мысль к немецкой статье, читанной шесть лет назад еще в Монреале.

Тогда, в 1903 году, Филипп Ленард, не вызывавший у него симпатий, уже придумал теорию «пустого атома». Ленарду хотелось объяснить прохождение катодных лучей через слои металла, и он вполне резонно представил себе, что большая часть атомного пространства свободна от вещества. Остановись он на этом, его идея выдержала бы критику, хоть и не была бы еще конструктивной. Но он совершенно произвольно наполнил свой пустой атом роем вымышленных крупиц материи — динамид, каждая из которых каким-то образом составлена из заряда «+» и заряда «—». Этих динамид никто не мог обнаружить на опыте. И с ними нечего было делать для истолкования рассеяния альфа-частиц даже на малые углы. А уж для прямого отражения альфа-снарядов эти динамиды вовсе не годились из-за малости своей и нейтральности. И не. нужно припомнившуюся бесполезную конструкцию немца следовало снова забыть — теперь уже навсегда. Предстояло не придумывать атом, а наконец-то понять его!

И это было тоже шагом вперед — право обоснованно отвергнуть чужие спекуляции.

Он думал об этом в Кембридже, где побывал незадолго до рождества. На торжественном обеде в честь 25-летия директорства Дж. Дж. среди юбилейных речей старых кавендишевцев звучал и его благодарный голос. В такие минуты о несогласиях не говорят. И конечно, он не мог сказать учителю, что в последние месяцы часто ведет молчаливую полемику с ним.

Здесь, в этих стенах, одиннадцать лет назад родился на глазах Резерфорда томсоновский атом — первая атомная модель, сконструированная из недавно открытых электронов-корпускул. Тогда, в 98-м году, эта модель была еще совсем примитивна. В согласии с нею атом напоминал шарообразный кекс с изюмом: изюминками были электроны, а тестом — само атомное пространство. Ему приписано было похвальное свойство — нейтрализовать отрицательный заряд электронов, иначе атом не получился бы электрически нейтральным. По Томсону, электроны были вкраплены в «сферу с однородной положительной электризацией». Но существовала в физике теорема Ирншоу, заранее осуждавшая, как совершенно неустойчивую, любую систему из неподвижных зарядов: силы их электрического взаимодействия неизбежно развалили бы такую систему. И с 1904 года в улучшенной томсоновской модели электроны стали двигаться внутри положительной сферы.

Однако и это не делало атом Томсона правдоподобным. Его призрачная сфера оставалась загадочной. Вещественными были электроны. Но, лучше чем кто бы то ни было, Томсон знал, как ничтожна их масса. И положительную сферу нужно было набить примерно двумя тысячами этих частиц, чтобы оправдать массу даже легчайшего из атомов — водородного, чей атомный вес принимался за единицу. А между тем сам Дж. Дж., теоретически рассматривая некоторые явления в газах, показал в 1906 году, что число электронов в атомах «не очень отличается от атомного веса». За два года 2000 превратились в 1. Пришлось решить, что львиная доля массы атома связана с непонятной положительной сферой. В этом не было бы ничего дурного, если бы при этом не получалось, что вещество равномерно размазано по всему объему атома. Он становился похож на облако. И объяснить отражение атомного снаряда — альфа-частицы — от такого атома оказывалось невозможным.

Впрочем, как уверял Рэлей-младший, Томсон и сам без энтузиазма относился к своей модели. И даже в тот праздничный день критика Резерфорда его не огорчила бы. Его огорчило бы другое — то, что, кроме критики, у Резерфорда не было тогда в запасе собственных конструктивных соображений. Еще не было.

Он искал их. И все сводилось к вопросу — как же распределено заряженное вещество в несомненно сквозном атоме?

Он думал об этом в тихие дни рождества (на этот раз — тихие по сравнению с прошлогодними, «нобелевскими»), когда в доме на Уилмслоу-роуд собрались все его рисёрч-стьюденты и шла нескончаемая болтовня обо всякой всячине и он под испытующим взглядом Мэри старался говорить не громче и не дольше остальных. Его подспудные мысли — все о том же! — летели сквозь праздную беседу, как альфа-частицы сквозь атом: только чуть отклоняясь в стороны, совсем незаметно рассеиваясь.