Нильс Бор - Даниил Данин

Было видно: устойчивость достигалась сама собой. Обнаруживая воочию существование прерывистой череды стационарных состояний атома, спектры показывали, что есть среди этих состояний одно особое: состояние с НАИМЕНЬШЕЙ энергией. Оно — как первый этаж в современном небоскребе на бетонных сваях, придуманных Ле Корбюзье: все этажи похожи, но первый есть первый, ниже — земля. Среди орбит электрона есть первая. Ниже — ядро. И, к великому недоумению классической физики, ниже электрону уже нельзя поселиться. Так между О и 1 уже не поместить никакого целого числа. С этой нижней орбиты электрону некуда падать. И потому он может вращаться на ней БЕССРОЧНО.

Это и было то состояние атома, какое Бор искал с самого начала: естественное или ОСНОВНОЕ! Радиус первой электронной орбиты и задавал нормальный размер атома.

…Узоры на крыльях бабочек все-таки навели на след фундаментальных закономерностей природы. В подоплеке несомненной устойчивости окружающего мира проявились квантовые черты с их непонятной пунктирностью. Словно азбукой Морзе — точками и тире — сообщали о себе глубины материи.

К уже привычной дробности вещества (Левкипп и Демократ) и к еще непривычной зернистости излучения (Планк и Эйнштейн) теперь прибавилась прерывистость в физических процессах: квантовые скачки по энергетической лестнице в атоме. У них были начало и конец, но не наблюдалось истории — никакого членения на подробности!

Может быть, потому Бор и не написал Резерфорду сразу, что тотчас почувствовал, какое ОГРОМНОЕ И НЕПРЕДВИДЕННОЕ РАСШИРЕНИЕ НАШЕГО ПОНИМАНИЯ ВЕЩЕЙ скрывалось за этой новостью? Перед столь полным разрывом с классической философией природы смутился бы и Эйнштейн. Впрочем, сослагательное «бы» можно опустить: к тому времени это уже произошло в его жизни, хотя в феврале 13-го года не было известно никому.

…Пройдет восемь месяцев, и Дьердь Хевеши в двух письмах перескажет откровенное признание Эйнштейна по этому поводу. В письме Бору: «Он рассказал мне» ЧТО МНОГО лет назад у него были очень похожие идеи, но де нашлось мужества их развить». В письме Резерфорду: «Он сказал мне, что однажды пришел к подобным идеям, но не осмелился их опубликовать».

Эйнштейн поделится этим признаньем с Хевеши в сентябре — через два месяца после опубликования первой части Трилогии Бора. И добавит («его большие глаза стали еще больше»): «…Это одно из величайших открытий».

А в феврале Бору еще нужно было самому набираться мужества и осмеливаться. Надо было пройти весь путь от руководящей идеи до количественной теории. Он ведь не натурфилософией занимался, а физикой. Как говаривал Менделеев: «Сказать все можно, а ты поди — демонстрируй…»

Демонстрировать — значило рассчитать хотя бы атом водорода: ядро плюс один электрон. Дать формулу энергетических уровней. Таблицу теоретических частот. Диаметры орбит. Размер атома в основном состоянии. И надо было убедиться, что найденные числа (числа, а не слова!) хорошо сходятся с экспериментальными данными.

Раз электрон на орбитах не излучает, он и впрямь подобен планете. Бор допустил: на орбитах еще верна обычная механика. Но раз излучение происходит порциями, в переходах между орбитами действительна квантовая теория.

В дело шли старые законы Кеплера и новый закон Планка. Маргарет села за машинку. Работа продолжалась три недели.

Подробности никем не рассказаны. Но вот деталь: начиная с 13 февраля и до 6 марта он не написал ни одного письма.

Расспрашивая его о тех днях, Томас Кун изумлялся неправдоподобной быстроте, с какою все было сделано. И уверял Бора, что такие вещи возможны, только если у исследователя еще перед началом работы «все части целого уже в руках». А Бор мягко возражал:

— Да, но это было не так. Понимаете ли, прежде всего, мы работали очень быстро. А главное состояло в том, что вела вперед общая идея…

В этом-то разговоре, чтобы уж сполна объяснить стремительность того успеха, он и произнес слова об откровении. Снизойдя на минуту (а больше и не надо!), оно ушло, оставив свою тень-заместительницу — долго непреходящее вдохновение.

…Были часы, когда даже Маргарет — «ах, я ничего не понимала в физике!» — могла легко оценить его результаты. Она разделила его торжество, когда он вывел формулу для диаметра электронных орбит и подучил размер водородного атома, равный примерно 10^(-8) см. Одна стомиллионная сантиметра — физики давно уже были знакомы с этой величиной по косвенным оценкам. Теперь она возникла прямо из теории атома! Или другое число: 109 000 — для константы Ридберга, входившей во все спектральные формулы. Ее экспериментальное значение было равно 109 675. Могло ли не произвести сильнейшего впечатления такое наглядное согласие теории с опытом!

Труднее поддавались столь же простому пониманию его логические радости. Была среди них одна, бесконечно важная для него. Он не доверился бы своим руководящим идеям, если б они оставляли пропасть между микро — и макромирами. Природа такой пропасти не знала: большой мир осязаемых и зримых вещей был построен из невидимых атомов. И не существовало пограничного рва с уведомлением: «по сю сторону — квантовый мир, по ту сторону — классический». Первый должен был естественно переходить во второй. На тогдашнем языке Бора это называлось «соображениями аналогии» между квантами и классической механикой, а позже стало называться «Принципом соответствия».

Бор легко нашел этот принцип в формулах своей теории. В самом деле, лестница разрешенных уровней энергии в атоме обладала замечательным свойством: чем выше она поднималась, тем ниже становились ступеньки. Так выглядит всякая высокая лестница при взгляде снизу: ступеньки сходят на нет и сливаются в вышине — там их уже не пересчитать. Но атомная лестница не просто выглядела так, а была в действительности такой: по мере удаления от ядра разрешенные уровни все меньше отличались от соседних. И в конце концов сливались в пологий пандус. Квантовые скачки делались все неприметней, и переход из одного стационарного состояния в другое становился неотличимым от непрерывного. Из-под власти квантовых законов электрон постепенно поступал в распоряжение классической физики.

Так естественное единство микро — и макромиров, сохраняясь невредимым, получало понятное объяснение. И возникало столь же естественное единство новых и старых физических представлений. Все получалось верно: разрыв и единство сосуществовали. Бор-философ и Бор-физик испытывали чувство равного удовлетворения.

…Первое письмо после трехнедельного марафона он написал тотчас же, едва Маргарет поставила точку под перебеленным текстом.