Резерфорд

Данин Даниил Семенович

Если бы в событиях, происходивших тогда на первом этаже Кавендиша, молодой Резерфорд принимал прямое участие, здесь следовало бы все описать подробно. Но хотя он и сыграл существенную роль в открытии электрона, была она все же только косвенной. А потому нам достаточно лишь в двух словах обрисовать идею экспериментов Дж. Дж. Томсона.

…Заряженные частицы, летящие в пустоте, можно отклонять от прямолинейного пути двумя способами: действием электрического поля и действием поля магнитного. Чем больше заряд и меньше масса частицы, тем заметнее отклонение в обоих случаях. Другими словами, оно всякий раз зависит от отношения массы частицы к ее заряду. Из серий экспериментов с разными ионами, несущими одинаковые заряды, можно узнать, насколько одни обломки молекул массивнее других.

Обломки

молекул… Следовало ожидать, что они будут соизмеримы с атомами. Самый легкий из них — атом водорода. Таков же и самый легкий из положительных ионов. Но в опытах с частицами, заряженными отрицательно, обнаружилось нечто неожиданное. Настолько неожиданное, что смущенный Томсон стал на разные лады проверять отношение массы этих частиц к их заряду. Когда-то в молодости изучавший катодные лучи, он теперь снова к ним обратился. Рассматривая их как поток отрицательно заряженных телец, он захотел узнать, а каково там отношение массы к заряду. Он вспомнил и об отрицательно заряженных тельцах, испускаемых горячими металлами. Словом, он повел исследование разными методами в разных направлениях и был сполна вознагражден необычайностью открывшегося.

Всякий раз он убеждался, что частицы, несущие отрицательный заряд, по меньшей мере в 1000 раз легче легчайшего атома. Впоследствии, уже в XX веке, было установлено, что масса электрона примерно в 1837 раз меньше массы водородного ядра — протона. Дж. Дж. Томсон прекрасно сознавал, что его измерения недостаточно точны. Он мог поручиться только за порядок полученных величин — 10, 100, 1000… Но для начала этого было довольно. Этого было довольно, чтобы изумиться. Изумиться и понять, что в природе есть материальные сущности столь малые, что атомы по сравнению с ними гиганты.

Дабы отличить их от обычных ионов, Дж. Дж. назвал этих крошечных носителей отрицательного электричества «корпускулами». Уже существовавшее для обозначения единичного заряда слово «электрон» заменило «корпускулу» чуть позднее.

Драма идей в науке вечно нова и вместе с тем поразительно однообразна. Результат исследований Томсона был оценен по достоинству вовсе не сразу. И не сразу было понято, что произошло первое открытие элементарной частицы материи. В «Воспоминаниях и размышлениях» Томсона есть интересное признание:

Я сделал первое сообщение о существовании этих корпускул на вечернем заседании Королевского института в очередную пятницу 30 апреля 1897 года… Много времени спустя один выдающийся физик, присутствовавший на моем докладе в Королевском институте, рассказал мне, что подумал тогда, будто я всем им нарочно морочу голову. [2] Я не был этим удивлен, ибо и сам пришел к такому объяснению своих экспериментов с большой неохотой; и лишь убедившись, что от данных опыта никуда не скрыться, я объявил о моей вере в существование тел меньших, чем атомы.

2

По-английски это звучит еще выразительней: pulling theiг lags — «дергаю их за ноги».

Так вот что показалось вначале неправдоподобным и Томсону и многим его современникам: существование тел меньших, чем атомы! Трудно было бы выразиться яснее и проще. В такой ничем не осложненной форме смысл сомнений был доступен любому воображению. И любое воображение поражал. Дисциплинированное воображение физиков еще больше, чем простых смертных. Они-то, физики, точно знали, как неточно их знание самой атомной структуры вещества. А теперь им предлагалось поверить в реальность нового, субатомного мира..! Может быть, всего замечательней, что среди упорно неверующих был тот, с кого началась эта «третья беда»: Вильгельм Конрад Рентген. (До 1907 года — в течение десяти лет — он не признавал существования электрона.)

А молодой Эрнст Резерфорд? А другие кавендишевцы? Перед ними такой дилеммы — верить или не верить — вообще не возникало. В конце концов каждый из них вложил свою лепту в историческое открытие Дж. Дж. Еще начинающие исследователи, все они были тогда уже крупнейшими в мире специалистами «по ионам в газах». А каждый шаг вперед требовал детального знания повадок и обычаев «веселых

малышей». Оттого-то в биографии Томсона Рэлей-младший так писал об открытии электрона:

«Оно было проведено самим Дж. Дж. Томсоном на базе… работы Резерфорда по изучению скорости ионов».

Нам достаточно этого признания. Подробности не существенны — они не были принципиальны.

8

Итак, годы 1895-й, 1896-й, 1897-й…

Рентгеновы лучи; радиоактивность; электрон…

XIX век кончался в атмосфере многообещающих научных новостей. В этой атмосфере окреп и созрел исследовательский дар молодого новозеландца, сумевшего так счастливо очутиться в самом центре революционных событий.

Не стоит утверждать, будто он отчетливо сознавал, какая глубокая революция зреет в физике. Да и кто в ту пору отчетливо сознавал это?! Десятки раз уже цитировались беззаботные слова старого лорда Кельвина о чистом небе над головою физиков и его пророческое добавление, что горизонт омрачают лишь два облачка: загадочность опыта Майкельсона и неразрешенность проблемы единого закона теплового излучения. С годами первое облачко принесло очистительную грозу теории относительности, а второе разразилось бурей теории квантов. О третьем облачке — нерасшифрованности атома — не было и речи. Лорд Кельвин его не заметил, потому что это облачко только-только собиралось. У самой проблемы не было еще ясных очертаний.

Но в Кавендишевской лаборатории уже тянуло и этим градовым ветерком. И Резерфорд был из тех, кто ходил тогда по земле с ощущением, что ветер истории крепчает. Он шагал по средневековому Кембриджу, волнуемый предчувствиями, гораздо более глубокими, чем те, какие одолевали его в Новой Зеландии, когда он рвался за океан.

Не прошло еще и двух лет, как появился он впервые на Фри Скул лэйн, а словно в далекое прошлое отошли те дни, когда его охватывало яростное желание станцевать военный танец маори на груди наглейшего из высокомерных кембриджских ассистентов. Теперь они были почтительны и услужливы. Он, этот провинциал из глухой колонии, оказался не так прост, как им почудилось вначале. Обманчивой оказалась внешность цивилизованного скотовода. Вдвойне обманчивой — ибо он не предпринимал ничего, чтобы выглядеть по-иному и прослыть интеллектуалом. Он не подражал кембриджским снобам. Не придумывал себя. Между тем многие местные знаменитости искали его общества — он чем-то импонировал им, что-то они в нем прозревали. Иным из них, может быть, всего только и хотелось заполучить на вечерок эту новозеландскую достопримечательность. А он был общителен и легок на подъем. Но «играть в него» нельзя было. Отлично понимая своим трезвым фермерским умом пользу светских связей и влиятельного покровительства, он, однако, высвобождался из этих связей и уходил от этого покровительства, едва только становилось ему не по себе. Тут заговаривали глубинные свойства его натуры, чуждые расчетливости: его гений, его интуиция, бескорыстие его честолюбивых помыслов. Когда ему не пришлась по вкусу болтовня у историка Браунинга, он постарался скорей от него улизнуть. Когда философ Мак-Тэггарт не сумел обольстить его своим гегельянством, он не стал притворяться заинтересованным. Когда астроном Болл начал сверх меры преувеличивать возможности его магнитного детектора, он не поддался соблазну и устранился от роли болловского протеже. Словом, был он сам по себе — недвоящийся, неделимый. И видимая простота его была на самом деле довольно мудреной. (Сродни простоте неделимого атома, оказавшегося при ближайшем рассмотрении сложным миром. И, как атом, он излучал энергию по своим нетривиальным законам.)

Он работал. Это было его главное занятие. Работал легко и неутомимо. Верил, что природа устроена просто. И полагал, что надо искать простые способы разоблачения этой осложненной подробностями простоты. Он был полон собственных замыслов и не годился на роль рабочей лошади, на которой выезжают другие. Когда Томсон предложил ему совместное исследование электропроводности газов, кое-кому подумалось, что Дж. Дж. довольно ловко выбрал молодого новозеландца в напарники своему Эверетту. Но в этом ревнивом предположении была только язвительность и не было проницательности. Дж. Дж. искал не еще одного лабораторного помощника, а партнера — партнера, достойного темы! И скоро всем стало ясно: лучшего выбора он, пожалуй, сделать не мог…