Резерфорд - Даниил Данин

И снова зимняя почта унесла из Монреаля в Англию важные научные новости. И снова вместе с рукописью статьи ушло в Лондон письмо Резерфорда Круксу. Он просил у сэра Вильяма помощи, как сообщник: надо заставить редакцию «Трудов Химического общества» опубликовать эту работу тотчас.

Она действительно появилась в печати уже в апреле. И наверняка произвела бы неотразимое впечатление на физиков всего мира, если бы физики всего мира хоть изредка заглядывали в журналы химиков. (В апреле следующего года — 1903-го — Резерфорду пришлось обратиться в редакцию «Philosophical magazine» с полемическим письмом по поводу ряда неосновательных утверждений Беккереля и Пьера Кюри. Это издание физики всегда читали. В споре с Кюри речь шла о вещественной природе эманации радия и тория. И кроме всего прочего, Резерфорд вынужден был упрекнуть Пьера Кюри за то, что тот, «очевидно, не заметил недавнего сообщения» Резерфорда и Содди о сжижении эманации. А сообщение это было опубликовано в одном известном химическом журнале!)

Но и впрямь — нет худа без добра. Хотя до физиков Европы историческое исследование монреальцев дошло на полгода позже, зато оно досталось им в гораздо более совершенном виде, чем химикам. За это время Резерфорд и Содди успели радикально улучшить свои теоретические представления. Связь между радиоактивностью и трансмутацией предстала в новом свете. И коллеги Резерфорда не подозревали, какое глубокое заблуждение пришлось преодолеть ему вместе с Содди, прежде чем окончательно оформилась теория радиоактивного распада.

Произошло это летом 1902 года.

Они занимались, казалось, чисто литературным трудом: сочиняли для «Philosophical magazine» новый вариант уже опубликованных статей. Теперь подзаголовок второй стал общим громким заглавием обеих: «Причина и природа радиоактивности». Литературная работа не выглядела обременительной, и едва ли оба автора ожидали, что в один прекрасный день на них снизойдет внезапное озарение.

«Был сезон затишья, — пишет Альфред Ромер, — занятия окончились, большинство старых экспериментов было сделано, а новые еще не начаты. Ученые хорошо поработали и теперь отдыхали». Конечно, это было отдыхом: прохлада домашнего кабинета на улице Святого семейства, лениво вытянутые ноги, чистые листы бумаги на столе, макдональдовский табак и трубка Содди (под защитой оправдания — «Но, Мэри, это Фредерик курит!» — можно было и самому тайком потягивать трубку), довольно мирное обсуждение однажды уже написанных фраз, включение в текст новых деталей, никаких споров и — никакой спешки… Откуда снизойти озарению? А оно снизошло. И разумеется, внезапно. Да нет, подозрительна эта вечная внезапность: у нее всегда есть история — она только обнажает скрытую работу мысли, безучастной к каникулам и не дремлющей даже в часы праздности.

Им самим сначала показалось не слишком значительным то, к чему они вдруг пришли. «Взгляд, слегка отличный от прежней точки зрения… в некоторых отношениях предпочтителен», — так написали они в последней главке второй статьи. Но это «слегка» вело к глубоким последствиям.

Он решили: а что, если отбросить предположение, будто новый атом сперва рождается в недрах старого и лишь потом начинает постепенно излучать энергию? Есть иная возможность: излучение сопутствует трансмутации! Испускание луча — сигнал о совершившемся акте превращения атома. Это одновременные события. И потому-то радиоактивное излучение состоит из всплесков радиации. Каждый всплеск — знак того, что один из атомов претерпел превращение.

Многое, казавшееся дотоле непонятным или случайным, получило закономерное объяснение. И прежде всего экспонента затухания радиоактивности.

Вот образец, скажем, тория-X. Это скопление одинаковых атомов. Внутри каждого действуют одни и те же причины, вызывающие в конце концов его превращение в атом эманации. И каждый атом переживает свою судьбу совершенно независимо от других, иначе температура, давление и прочие внешние условия влияли бы на интенсивность излучения. Но если каждый атом претерпевает превращение сам по себе, то для этого процесса решительно неважно, сколько всего атомов участвует в игре. Важна только вероятность превращения. Опыт показывает: за четыре дня радиация тория-X убывает наполовину. Что это значит? Только одно: свойства атомов тория-X таковы, что на протяжении этого времени у каждого второго из них появляется шанс пережить перестройку — «дозреть до трансмутации». Было, допустим, 200 миллиардов атомов. За четыре дня 100 миллиардов претерпят превращение. За следующие четыре дня каждый второй из оставшейся половины, в свой черед, переживет трансмутацию: излучение затухнет еще наполовину… Словом, убывающая геометрическая прогрессия — 200, 100, 50, 25 миллиардов — тут возникает естественно. Каков бы ни был еще неизвестный механизм превращения атомов, статистический закон экспоненты появляется тут по необходимости, сам собой. А почему торию-X требуется четыре дня на то, на что эманации достаточно одной минуты, это уже другой вопрос. Когда-нибудь физика на него ответит. Но не раньше, чем проникнет в самые глубины атомов…

Научные сочинения, как и литературные, обладают порой подтекстом. И когда это случается, из-за глухой стены безлично объективных выкладок и выводов неожиданно доносится человеческий голос самого исследователя. И становится «слышно» его умонастроение. Вот как заканчивалась еще в первом варианте историческая работа Резерфорда и Содди:

…Кажется, нет ничего безрассудного в надежде, что радиоактивность доставит средства получения информации о процессах, совершающихся внутри химического атома.

Эту фразу, со всей ее не до конца подавленной эмоциональностью, они сохранили и в рукописи для «Philosophical magazine». Материал новых умозаключений стократно усилил ее звучание: теперь можно было выкинуть «кажется», настолько очевидно стало, что нет ничего безрассудного в высказанной надежде.

Так произошло открытие естественного превращения элементов.

Так возникла теория радиоактивного распада. Так пришел конец старой атомистике.

Подходит к концу и рассказ о великолепном сотрудничестве Резерфорда и Содди. Но окончание этого рассказа будет, к сожалению, не таким вдохновляющим, как начало. (Впрочем, разве не было и вначале малоприметных, но явственно темных черточек, предвещавших впоследствии дурную погоду?)

Для хроникальной полноты картины осталось досказать немногое.

Совместное научное наследие Резерфорда и Содди не исчерпывается двумя вариантами двух статей о радиоактивных каверзах тория и той маленькой заметкой, что ускользнула от внимания Пьера Кюри. За их двойною подписью появились еще четыре работы. Они не содержали новых великих открытий. Но довольно и того, что в них на расширенном материале подтверждалась «теория дезинтеграции материи». Все тот же «Philosophical magazine» без промедлений опубликовал и эти четыре работы. Две — в апреле, две — в мае 1903 года.