Чтение онлайн

Сам Резерфорд вскоре занялся военными вопросами, в особенности задачей обнаружения подводных лодок с помощью звука, так что обучение студентов почти полностью перешло к Эвансу, Маковеру и мне. Несмотря на загруженность, Резерфорд не только находил время продолжать свои собственные исследования, которые ещё до окончания войны уже привели к столь грандиозным результатам, но и с присущей ему благожелательностью не переставал следить за работами своих сотрудников. Если говорить о проблеме строения атома, то она получила новый толчок в 1914 г., когда были опубликованы знаменитые опыты Франка и Герца по возбуждению атомов электронными соударениями.

С одной стороны, эти эксперименты, выполненные с парами ртути, представляли собой наиболее яркое доказательство скачкообразности энергетических переходов в атомных процессах; с другой стороны, значение энергии ионизации атомов ртути, очевидно определяемое этими экспериментами, оказалось вдвое меньше, чем это следовало ожидать на основании интерпретации спектра ртути. Поэтому возникало подозрение, что наблюдаемая ионизация не имеет прямого отношения к электронным соударениям, а обязана побочному фотоэффекту на электродах, вызываемому излучением атомов ртути при переходе из первого возбуждённого состояния в основное. По инициативе Резерфорда Маковер и я решили поставить эксперименты, чтобы выяснить этот вопрос; было задумано сложное устройство из кварцевого стекла с многочисленными электродами и сетками; эту конструкцию мы осуществляли с помощью опытного немецкого стеклодува, который в свое время изготовлял тонкие трубки с -препаратами для исследований Резерфорда по образованию гелия.

Придерживаясь широких гуманистических взглядов, Резерфорд пытался получить разрешение для этого стеклодува продолжать работу в Англии и в военное время, но слабости этого человека, довольно обычные для представителей этой профессии, проявившиеся в конце концов в резких ультрапатриотических высказываниях, привели к тому, что он был интернирован английскими властями. Таким образом, когда наш чрезвычайно сложный аппарат вышел из строя из-за того, что загорелась его подставка, нам уже никто не мог помочь реставрировать его; к тому же вскоре после этого Маковер ушёл добровольцем в армию, и эти эксперименты были оставлены. Едва ли следует добавлять, что эта проблема была совершенно независимо от нас разрешена (причём были получены те самые результаты, которые ожидались) блестящими работами Дэвиса и Готье, выполненными в 1918 г. в Нью-Йорке. Я вспомнил о наших безуспешных попытках лишь для того, чтобы обрисовать трудности, которые возникали в то время во время работы в Манчестерской лаборатории; эти трудности были весьма сходны с теми, которые должны были преодолевать тогда в домашнем хозяйстве женщины.

По-прежнему непоколебимый оптимизм Резерфорда чрезвычайно ободряюще действовал на всех тех, кто его окружал, и мне вспоминается, как во время серьёзных военных неудач он повторял старое изречение, приписываемое Наполеону, о том, что с англичанами невозможно воевать, потому что они настолько глупы, что не понимают, когда нужно сдаваться (they were too stupid to understand, when they had lost). Для меня было приятным и поучительным раз в месяц присутствовать на беседах в группе близких друзей Резерфорда; в неё входили философ Александер, историк Тоут, антрополог Элиот Смит и химик Хаим Вейцман, которого высоко ценил Резерфорд и который тридцать лет спустя стал первым президентом государства Израиль.

Страшным потрясением для всех нас было трагическое известие о безвременной гибели Мозли в 1915 г. во время Галлипольской операции; его смерть вызвала скорбь у физиков всех стран мира; что касается Резерфорда, который в свое время пытался перевести Мозли с фронта в менее опасное место, то он принял её очень близко к сердцу.

Летом 1916 г. вместе с женой я покинул Манчестер и вернулся в Данию, где я был приглашён на только что открывшееся место профессора теоретической физики в Копенгагенском университете. Несмотря на всё возрастающие трудности с почтовой связью, я поддерживал непрерывную переписку с Резерфордом. Со своей стороны, я писал о продвижении моей работы по обобщению квантовой теории атомного строения, которая в это время получила стимулы для дальнейшего развития благодаря успехам в классификации стационарных состояний, о которых речь шла выше. В связи с этим Резерфорд интересовался тем, какие новости я почерпнул на континенте, в частности из моих первых встреч с Зоммерфельдом и Эренфестом. В своих письмах Резерфорд давал также живое описание, как, несмотря на возрастающие трудности и тяготы различных обязанностей, он боролся за продолжение своих исследований в различных направлениях. Так, осенью 1919 г. Резерфорд писал о том, что его крайне заинтересовали некоторые удивительные результаты по поглощению жёстких -лучей, создаваемых высоковольтными трубками, которые как раз в это время стали ему доступны.

В последующие годы Резерфорда всё более и более занимала возможность ядерного расщепления с помощью быстрых -частиц, и уже в письме от 9 декабря 1916 г. он писал: «Время от времени мне удаётся урвать свободные полдня, чтобы провести некоторые из моих собственных экспериментов, и я думаю, что получил результаты, которые в конце концов окажутся чрезвычайно важными. Мне очень хотелось бы обсудить все эти вещи вместе с вами здесь. Я обнаруживаю и подсчитываю лёгкие атомы, приводимые в движение -частицами, и эти результаты, как мне кажется, проливают яркий свет на характер и распределение сил вблизи ядра. Я также пытаюсь этим же методом взломать атом. В одном из опытов результаты представляются обнадёживающими, но потребуется уйма работы, чтобы их подтвердить. Кей помогает мне и в настоящее время является специалистом по подсчётам». Годом позже, 17 ноября 1918 г., Резерфорд в очень характерной для него манере рассказывает о дальнейших успехах: «Я хотел, чтобы вы были здесь и мы обсудили бы значение некоторых моих результатов по соударению ядер. Я получил некоторые, как мне кажется, довольно удивительные результаты, но потребуется тяжёлый и продолжительный труд, чтобы представить надёжные доказательства моих выводов. Подсчёт слабых сцинтилляций — нелёгкая задача для старых глаз, но всё же с помощью Кея я проделал за прошедшие четыре года чрезвычайно большую работу в свободное время».

В знаменитой работе Резерфорда, опубликованной в 1919 г. в «Philosophical Magazine», содержащей описание его фундаментального открытия — управляемого ядерного расщепления, упоминается посещение Манчестера в ноябре 1918 г. старым сотрудником Резерфорда Эрнестом Марсденом, который после перемирия был демобилизован во Франции из армии. Обладая большим опытом сцинтилляционных экспериментов, полученным им в прежние дни пребывания в Манчестере, когда вместе с Гейгером он ставил эксперименты, которые привели Резерфорда к открытию атомного ядра, Марсден помог выяснить некоторые очевидные аномалии в статистическом распределении протонов больших скоростей, высвобождаемых при бомбардировке азота -частицами. Из Манчестера Марсден вернулся в Новую Зеландию, чтобы приступить к своим университетским обязанностям, но продолжал сохранять тесную связь с Резерфордом в течение многих лет.

В июле 1919 г., когда после заключения перемирия стало возможным свободное передвижение, я отправился в Манчестер навестить Резерфорда и узнать поподробнее о его новом крупнейшем открытии — открытии управляемых, или так называемых искусственных, ядерных превращений, которыми он положил начало тому, что любил называть «современной алхимией», и которое с течением времени привело к столь ужасающим последствиям, дав в руки человека господство над силами природы. В это время Резерфорд был почти что один в своей лаборатории, и, как он и написал в своих письмах, единственным помощником в его фундаментальных исследованиях, если не считать кратковременного пребывания Марсдена, был его преданный помощник Уильям Кей, который своей добротой и готовностью оказать помощь снискал любовь всех работавших за все эти годы в лаборатории. Во время моего визита Резерфорд рассказал мне также, что он должен принять важное решение в связи с предложением занять должность профессора Кавендишской лаборатории в Кембридже; эта должность оставалась свободной после отставки Дж. Дж. Томсона. Конечно, Резерфорду было нелегко решиться расстаться с Манчестером, где он долго и плодотворно работал, но он, разумеется, не мог не принять приглашения занять место в непревзойдённой плеяде кавендишских профессоров.

VII

С первых же дней своего пребывания в Кавендишской лаборатории Резерфорд собрал вокруг себя многочисленную и блестящую группу исследователей. Наиболее заметной фигурой среди них был Астон, который в течение ряда лет работал с Дж. Дж. Томсоном и уже во время войны начал развивать масс-спектроскопические методы; его методы впоследствии позволили обнаружить существование изотопов почти у всех элементов. Этот результат, который ещё раз давал убедительное подтверждение правильности атомной модели Резерфорда, не был совсем неожиданным. Уже в прежние годы в Манчестере было выяснено, что очевидные отступления от правильной последовательности атомных весов элементов, расположенных соответственно их химическим свойствам, указывают на то, что даже у устойчивых элементов не следует ожидать однозначной связи зарядов ядер с их массой. В письмах ко мне в январе и феврале 1920 г. Резерфорд выражал свое удовлетворение работами Астона, в особенности открытием изотопов хлора, которые так наглядно демонстрировали статистический характер отклонений химических атомных весов от целочисленных значений. Он не без юмора комментировал также оживлённые дискуссии в Кавендишской лаборатории, посвящённые относительным достоинствам различных моделей атома, которые появлялись в связи с открытием Астона.

Чрезвычайно существенное значение для продолжения собственных исследовательских работ Резерфорда, касающихся строения и расщепления атомных ядер, а также руководства обширной лабораторией имело то, что с самого начала его деятельности к нему присоединился Джеймс Чэдвик, работавший в старой манчестерской группе и вернувшийся после длительного пребывания под арестом в Германии: он работал вместе с Гейгером в Берлине, и там его застало начало войны. Среди сотрудников Резерфорда в первые годы его работы в Кембридже были также Блэккет и Эллис, оба отказавшиеся от военной карьеры; к занятиям физикой Эллиса привлек Чэдвик, с которым он подружился, находясь под арестом у немцев. Дальнейшим пополнением кавендишской группы было прибытие, несколькими годами позже, Капицы, который привез с собой разнообразные остроумные проекты, в частности проект создания магнитного поля неслыханной в то время величины. В своей работе он с самого начала получал помощь Джона Кокрофта, обладавшего незаурядным сочетанием понимания научных и инженерных вопросов и ставшего впоследствии выдающимся сотрудником Резерфорда.

Сначала руководство теоретической деятельностью Кавендишской лаборатории возглавляли Чарльз Дарвин (математические способности которого оказались весьма полезными в манчестерские годы) вместе с Ральфом Фаулером. Их содружество в это время позволило сделать ценный вклад в статистическую термодинамику и её приложения к астрофизическим проблемам. После отъезда Дарвина в Эдинбург главным теоретическим консультантом и наставником вплоть до второй мировой войны был Фаулер, который стал зятем Резерфорда. Фаулер не только с энтузиазмом и энергией принимал участие в работе Кавендишской лаборатории, в скором времени он нашёл многочисленных одарённых учеников, на которых благотворно сказывалось его влияние. Лучшими из них были Леннард-Джонс и Хартри; оба они вложили свою долю, каждый в своем направлении, в развитие атомной и молекулярной физики. Особенно следует отметить Дирака, который с юношеских лет выделялся необыкновенной силой своей логики.