Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности - Манжит Кумар

Всю жизнь братья оставались очень близкими друзьями. Кроме математики и физики, оба любили спорт, особенно футбол. Харальд, игравший лучше, завоевал в составе датской футбольной команды серебряную Олимпийскую медаль за 1908 год (в финальном матче они проиграли Англии). Многие считали его более одаренным, чем брат. Докторскую степень по математике он получил годом раньше Нильса, защитившего диссертацию по физике в мае 1911 года. Их отец, однако, всегда считал старшего сына “самым одаренным членом семьи”10.

На защиту диссертации Бор, как того требовал обычай, пришел во фраке. Его доклад оказался необычно коротким для таких собраний: он занял ровно девяносто минут. Одним из двух экзаменаторов был Кристиан Кристиансен, друг отца. Он отметил, что в Дании, к сожалению, нет физиков, “специализирующихся в области теории металлов, которые могли бы по достоинству оценить работу”11. Тем не менее степень Бору была присуждена, а копии его работы направлены таким знаменитостям, как Макс Планк и Хендрик Лоренц. Не ответил ни один, и стало понятно, что без перевода посылать ее было бессмысленно. Впрочем, вместо того чтобы перевести диссертацию на немецкий или французский (большинство физиков говорило на этих языках свободно), Бор уговорил друга перевести диссертацию на английский.

В отличие от отца, выбравшего Лейпциг, и брата, поехавшего в Геттинген (в этих немецких университетах честолюбивые датчане традиционно завершали свое образование), Нильс Бор отправился в Кембридж. Для него “сердце физики”12 находилось там, где работали Ньютон и Максвелл. Он рассчитывал, что переведенная диссертация станет его визитной карточкой, и надеялся, что ему удастся поработать с сэром Джозефом Джоном Томсоном. Об этом человеке он позднее вспоминал как о “гении, который указал путь всем”13.

В конце сентября 1911 года, после беспечного лета с катанием на яхте и пешими походами, Бор прибыл в Англию. Целый год он будет получать стипендию, учрежденную пивоваренной фирмой “Карлсберг”. “Я почувствовал, как радостно стало у меня на душе, когда, стоя перед лавкой, увидел на ее двери надпись ‘Кембридж’”, — написал Бор своей невесте Маргрет Норлунд14. Рекомендательное письмо и фамилия Бор обеспечили Нильсу теплый прием университетских физиологов, помнивших его покойного отца. Они помогли ему найти небольшую двухкомнатную квартиру на окраине города. Еще какое-то время он был “очень занят устройством, визитами и зваными обедами”15. Но затем настроение Бора испортилось: его, как и других друзей и учеников Джозефа Джона Томсона, огорчали отношения, складывавшиеся с этим человеком.

Томсон, сын книготорговца из Манчестера, был избран третьим по счету руководителем Кавендишской лаборатории. Это произошло в 1884 году, через неделю после того, как ему исполнилось двадцать восемь лет. Это назначение было совершенно невероятным. Во-первых, после Джеймса Клерка Максвелла и лорда Рэлея руководителем столь известной экспериментальной лаборатории стал совсем молодой человек. А во-вторых — один из ассистентов Томсона вспоминал, что тот “настолько не умел работать руками, что я считал необходимым не подпускать его к приборам”16. И хотя Томсон, получивший Нобелевскую премию за открытие электрона, не обладал навыками настоящего экспериментатора, коллеги утверждали, что он “обладал интуитивной способностью разобраться в деталях работы сложных приборов, даже не прикасаясь к ним”17.

Вежливая манера Томсона — хрестоматийного рассеянного профессора в круглых очках и твидовом пиджаке — помогла Бору подавить волнение при первой встрече с ним. Желая произвести впечатление, он вошел в кабинет, держа свою диссертацию и книгу Томсона. Открыв книгу, Бор указал на одно из уравнений и заявил: “Оно неправильно”18. Хотя Томсон не привык, чтобы ему так беспардонно напоминали о его прежних ошибках, он пообещал прочесть диссертацию Бора. Положив ее поверх стопки статей на своем заваленном бумагами столе, он пригласил молодого датчанина на обед в следующее воскресенье.

Неделя проходила за неделей, а диссертация оставалась непрочитанной. Воодушевление, с которым он приехал, проходило, и Бор начал нервничать. “Похоже, — писал он Харальду, — что с Томсоном не так легко иметь дело, как мне показалось сначала”19. Несмотря на это, Бор по-прежнему восхищался пятидесятилетним ученым: “Он прекрасный человек, неправдоподобно умный, обладающий невероятной фантазией (послушал бы ты хоть одну из его популярных лекций) и бесконечно дружелюбный. Но он так занят, у него сразу такое количество дел, он так погружен в работу, что к нему трудно пробиться”20. Бор знал: ему мешает плохой английский. Чтобы преодолеть языковой барьер, он начал со словарем читать “Посмертные записки Пиквикского клуба”.

В начале ноября Бор отправился навестить бывшего студента отца, который теперь был профессором физиологии в Манчестерском университете. Во время этого визита Бора представили Эрнесту Резерфорду, только что вернувшемуся с физического конгресса в Брюсселе21. Харизматичный новозеландец, вспоминал Бор много лет спустя, “говорил с присущим ему энтузиазмом о множестве новых направлений в физической науке”22. Восхищенный “живым рассказом о дискуссиях на Сольвеевском конгрессе”, Бор покинул Манчестер, очарованный Резерфордом как физиком и как человеком23.

Первого мая 1907 года на физическом факультете Манчестерского университета произошла сенсация. Всеобщее внимание привлек новый декан, искавший свой кабинет. “Резерфорд прыгал через три ступеньки. Мы только в страшном сне могли себе представить профессора, таким образом поднимающегося по лестнице”, — вспоминал позднее один из его ассистентов24. Но спустя несколько недель энергия и деловой подход тридцатишестилетнего профессора покорили его новых коллег. Именно тогда Резерфорд начал собирать команду, успехи которой, достигнутые в следующие десять лет, были невероятными. Эта группа сформировалась и благодаря личности Резерфорда, и благодаря его научному чутью и изобретательности. Он не только руководил этой группой. Он был ее сердцем.

Резерфорд, четвертый из двенадцати детей в семье, родился 30 августа 1871 года в Новой Зеландии, в деревянном домишке в поселке Спринг-Грув на севере Южного острова. Его мать была учительницей, отец — строительным рабочим. Джеймс и Марта Резерфорд делали все возможное для достижения их детьми того, что позволят им талант и удача. Шансом для Эрнеста оказались стипендии, благодаря которым он смог продолжать образование. Они в итоге и привели его на другой конец света — в Кембридж.

В октябре 1895 года, когда Резерфорд явился в Кавендишскую лабораторию, чтобы работать под началом Томсона, он вовсе не был тем жизнерадостным и уверенным в себе человеком, каким стал спустя несколько лет. Трансформация началась после того, как он продолжил начатую в Новой Зеландии работу по детектированию “беспроводных” волн (позднее их назвали радиоволнами). Резерфорду потребовалось всего несколько месяцев, чтобы усовершенствовать детектор. Он подумывал о том, чтобы заработать, но вовремя понял, что в научной среде, где патенты были редкостью, попытка использовать разработки ради корысти может повредить репутации. Никогда, даже после того, как Гульельмо Маркони заработал состояние, Резерфорд не сожалел, что забросил свой детектор. А ведь состояние Маркони могло бы принадлежать Резерфорду, если бы открытие, ставшее главной новостью мировой прессы, было сделано с помощью его детектора.

Восьмого ноября 1895 года Вильгельм Рентген обнаружил, что при пропускании тока высокого напряжения через стеклянную вакуумную трубку некое излучение вызывает свечение небольшого бумажного экрана, покрытого платино-цианистым барием. Позднее, когда пятидесятилетнего профессора физики Вюрцбургского университета спрашивали, о чем он думал, когда открыл загадочные лучи, Рентген ответил: “Я не думал, а исследовал”25. Почти шесть недель он раз за разом повторял “один и тот же эксперимент, чтобы окончательно убедиться, что лучи действительно существуют”26. Опыты подтвердили, что источником странного излучения, вызывающего флуоресценцию, была трубка27.

Рентген попросил свою жену Берту положить руку на фотопластинку и направил на нее “X-лучи” — так он назвал неизвестное излучение. Через пятнадцать минут Рентген осмотрел пластинку. Берта испугалась, увидев очертания костей, двух колец и темное пятно на месте руки. Первого января 1896 года Рентген разослал копии своей работы “Новый тип лучей” с фотографиями гирь в ящике и костей руки Берты ведущим физикам Германии и всего мира. Новость об открытии Рентгена и его удивительных фотографиях распространилась молниеносно. Через несколько дней об “X-лучах” узнали все. Фотографии кисти Берты обошли все газеты мира. О таинственных лучах за год было опубликовано сорок девять книг и тысячи научных и научно-популярных статей28.