Время вспять, или Физик, физик, где ты был - Анатоль Абрагам

Я принялся за работу с энтузиазмом и через несколько дней принес Прайсу результаты гораздо более полной теории. Прайсу понравилась изящность. Меньше ему понравились мои численные результаты. Я получил анизотропию «один к двум», т. е. меньшую единицы, а значит обратную той, которая наблюдалась на опыте. Изящность теории облегчила проверку, ошибки не было. У Блини, Прайса и у всех остальных — у меня в Кларендоне, у Пенроуза, Гортера и их сотрудников в Лейдене — оказалась в руках задача первой величины. Разгадку тайны задерживала еще внезапная болезнь Пенроуза в Лейдене, которая унесла его в мир иной несколько недель спустя. Открытие сверхтонкой структуры принадлежало Пенроузу, все данные его опытов были его частным сообщением Блини, и в течение долгих недель, пока он боролся со смертью, не было и речи о том, чтобы делать новые опыты в Кларендоне или публиковать мои странные результаты.

После кончины Пенроуза появилась краткая заметка в «Nature», подписанная им, а за ней другая, подписанная Прайсом и мною, подчеркивающая вопиющее расхождение между теорией и экспериментом. Расчет обменной константы J, предложенный мне Прайсом, канул в Лету, а создание удовлетворительной теории сверхтонкой структуры, которой пока не существовало, стало моей проблемой, подхода к решению которой никто не знал. После смерти Пенроуза его опыты были усовершенствованы и проведены на других солях меди, а также на соли кобальта. Повсюду та же таинственная анизотропия! Во всех этих солях все магнитные свойства, кроме сверхтонкой структуры, прекрасно объяснялись теорией кристаллического поля Ван Флека, параметры которой нельзя было изменять, потому что она прекрасно объясняла все остальные свойства. Я был одержим этим противоречием; думал о нем за письменным столом, за едой, нежась на солнце в «Parson's Pleasure».

Именно в этом противоречии и нашлось, наконец, решение. Какое свойство электронной оболочки могло так сильно изменить сверхтонкую структуру, не влияя на остальные магнитные свойства иона? Я пришел к ответу: электроны, находящиеся ближе других к ядру, так называемые S-электроны, были ответственны за эффект. Достаточно было добавить к общепринятой электронной конфигурации «щепотку» так называемой S-конфигурации, в которой один S-электрон извлекался с глубоко лежащей орбиты и переводился на внешнюю орбиту, как это приводило к желаемой анизотропии сверхтонкой структуры, не затрагивая других свойств иона. Практически достаточно было добавить один изотропный член к выражению для подсчитанной сверхтонкой структуры, член, полученный эмпирически, но один и тот же для всех солей меди, чтобы согласовать теорию с экспериментом. С помощью вычислительных средств, находящихся в моем распоряжении, я не мог подсчитать поправку теоретически, но смог показать, что порядок ее величины был вполне приемлемым.

Экспериментальным результатом, который окончательно подтвердил правоту моей гипотезы, было открытие Блини большой и изотропной сверхтонкой структуры в солях двухвалентного марганца, которая в отсутствие моих S-электронов должна была равняться нулю. Я опубликовал свою гипотезу в письме редактору «Physical Review» (тогда еще не было отдельного журнала для писем), которое сразу установило мой престиж во всем мире среди «парамагнитных резонаторов».*

Темой моей диссертации была теория парамагнитного резонанса в группе железа. Вместе с Прайсом мы извлекли из нее достаточно материала для трех объемистых статей в «Proceedings of the Royal Society», которые цитируются еще и сегодня, почти сорок лет спустя. «Из перезрелой куколки выпорхнула, наконец, бабочка». Я стал господином «Сверхтонкая структура», тем, кто проник в ее тайны. Не ахти какие тайны, да ведь «и кулик не велик, а все-таки птица».

В 1950 году в Амстердаме состоялась большая международная конференция по радиоспектроскопии. Присутствовали почти все звезды: Ван Флек, Парселл, (один из открывших ЯМР — ядерный магнитный резонанс), Рамзей (специалист по молекулярным пучкам), Гортер, Блини и многие другие. Но как отлична была для меня эта конференция от Бирмингемской три года назад! Мой доклад заинтересовал присутствующих и вызвал много вопросов. После того как я оставил Оксфорд, мои работы были расширены Стивенсом (Stevens) и Элиотом (Elliott) на группу редкоземельных элементов.

Вернувшись в Сакле, вместе с Горовицем, который был лучшим математиком, чем я, мы показали, что мои S-конфигурации можно было вывести вариационным методом.

В Оксфорде на защите диссертации сидят только два экзаменатора: местный и внешний, приглашенный из другого университета, чаще всего из Кембриджа. Ни в коем случае руководитель диссертации не может быть экзаменатором (некоторые руководители, в том числе Прайс, отказывались даже прочесть диссертацию в законченном виде). Это дает экзаменаторам полную свободу вернуть автору для переработки диссертацию, которая по принятой терминологии «непригодна для публикации» (not fit for publication), не страшась обидеть коллегу, сидящего рядом с ними на экзамене.

Другим правилом, бывшим в силе в мое время (неписанным, как все, что важно, в Англии), являлась обязанность для кандидата точно обрисовать на одной или двух страницах, что именно в диссертации принадлежит ему. Писанными правилами были только: обязанность хранить свое имя в книгах колледжа известное число семестров, т. е. платить колледжу установленную плату, за это время представить три экземпляра диссертации и убедить жюри в том, что диссертация «годна для публикации». Это давало кандидату разрешение «молить» (leave to supplicate) о получении докторской степени, за присуждение которой снова надо было кое-что платить.

Я уже сказал пару слов о торжественной выдаче дипломов. Прибавлю еще деталь из фольклора о «прогулке прокторов» (Proctors walk). Во время церемонии прокторы прогуливаются в своих мантиях взад и вперед между рядами, и каждый присутствующий может запротестовать и остановить выдачу кандидату диплома, дернув проходящего мимо проктора за его широчайший рукав (plucking the proctor's sleeve). Этот старинный обычай возник из желания помешать студентам, которые были должны местным торговцам, улизнуть из Оксфорда не рассчитавшись.

Моим местным экзаменатором был мой друг Блини, который задал мне убийственный вопрос: «Какого цвета разные туттоновые соли?» (Это теоретику-то!) Я знал все про их уровни энергии и волновые функции, но цвета их не помнил («слона-то я и не приметил»). С внешним экзаменатором было еще хуже. Я написал в диссертации, что «всем известно, как ненадежны функции Хартри — Фока для вычисления сверхтонких структур». Откуда мне было знать, что в качестве приглашенного экзаменатора мне пришлют профессора Хартри из Кембриджа?! Он захотел узнать, чем же нехороши его функции. Я объяснил, что, будучи задуманы как наилучшие функции для подсчета уровней энергии, они не могли быть безупречными для сверхтонких структур. «Какие же функции лучше для этого?» — спросил он. — «Таких нет». Этот ответ его удовлетворил, и моя диссертация была признана «годной для публикации».