Нильс Бор - Даниил Данин

А ему все нужнее был хотя бы лабораторный угол. И спорящие голоса. Возражения, критика, скептицизм единомышленников. Ему хотелось углубляться в свою модель: доискиваться понимания ее основ.

Почему она, в сущности, работает, если в ней явно сочетается непримиримое: классическая непрерывность (вращение на орбитах) и неклассическая прерывистость (квантовые скачки)? Вместе с другими — но без веселости! — Бор посмеялся прекрасной шутке Вильямса Брэгга-старшего, когда тот сказал об его теории: она предлагает физикам пользоваться по понедельникам, средам и пятницам классическими законами, а по вторникам, четвергам и субботам — квантовыми. Он сам сознавал эту непоследовательность тревожней, чем кто бы то ни было, и не упускал случая настойчиво говорить о ней вслух. Да вот только подходящих случаев было в Копенгагене мало, а достойных оппонентов еще меньше.

Теперь уже все происходившее в физике микромира бросало вызов его теории атома. Ее силе и ее несовершенству. На счастье, сила и несовершенство верно угаданных научных построений проявляются не одновременно. Сперва — сила. Потом — несовершенство. Из-за такой очередности новые теории успевают оснаститься доверием. Но избежать второго этапа нельзя. Чем раньше он приходит, тем лучше. Для науки. А для ее создателей?

За письменным столом на Сент-Якобсгеде, в стороне от университетской рутины, 14-й год начался для Бора тоже не слишком обнадеживающе.

…Он принял сразу три брошенных ему вызова.

Два из них пришли от Резерфорда еще до Нового года. 11 декабря 13-го он предложил Бору испытание истинности его модели.

Прусская академия прислала тогда главе манчестерской лаборатории ноябрьскую статью профессора Иоганнеса Штарка из Аахена с описанием прежде неизвестного атомного эффекта. Для Бора это был тот самый Штарк, чья книга почти год назад навела его на след формулы Бальмера.

(…Впоследствии этот Штарк стал «тем самым» уже для всех, однако по совсем иной — зловещей — причине. Поближе к старости бывший аахенский профессор превратился в фашиста и сделался фигурой столь же отталкивающей, как и его печально известный коллега по нацистской деятельности в науке — гейдельбергский профессор Филипп Ленард. Оба, впрочем, были германскими шовинистами еще и тогда — накануне первой мировой войны. Но кто же в ту пору мог предугадать, сколько человеческой крови будет пролито и сколько бесчеловечных низостей будет совершено под идиотски-ликующий припев: «Германия, Германия превыше всего…»?!

Превыше всего! Превыше всего!

Мыслимо ли было вообразить, что такая узколобая вера сможет угнездиться в просвещенных головах?! Жаль, что безучастная природа открывает порою кое-что важное и недостойным. Жаль, что осенью 13-го года она открыла Штарку одно из тех явлений, какие надолго вводят имя первооткрывателя в историю естествознания. Жаль, но ничего не попишешь…)

Штарк увидел: внешнее электрическое поле что-то делает с излучающими атомами, и обычные линии в спектрах водорода и гелия расщепляются — каждая на несколько новых. На языке спектроскопистов: возникают мультиплеты. Или тонкая структура.

Вообще-то говоря, мультиплеты тонкой структуры не были для физиков новостью. За семнадцать лет до Штар-ка, в 1896 году, голландец Питер Зееман уже наблюдал похожее расщепление линий, когда атомы излучали в магнитном поле. Уже известны были даже не один, а два эффекта Зеемана — нормальный и аномальный. И Бора не удивило, когда в декабрьском письме Резерфорда он прочел:

«…Думаю, сейчас это задача как раз для Вас — написать что-нибудь об эффекте Зеемана и об электрическом аффекте, если только их можно привести в согласие с Вашей теорией».

Бор сам назвал эти строки «вызовом Резерфорда». Вызов был сдвоенным: два разных механизма — действие магнитного поля и действие поля электрического. Но так прозрачно проста была боровская модель, что в принципе все легко приводилось в согласие с нею. Напрашивалась очевидная схема…

Если спектральные линии расщепляются, значит, внешние силы перестраивают лестницу-разрешенных уровней энергии в атоме. Это естественно. Этого следовало ожидать! Появляются новые — более мелкие — ступеньки. Расширяется набор возможных квантовых скачков — изменяется набор испускаемых квантов. Надо было только рассчитать, отчего и как это получается. А в углублении теории, казалось, не возникало еще никакой нужды.

Правда, логическая, добросовестность заставила Бора подумать: а может быть, лестница уровней остается прежней, да зато что-то происходит в процессе квантовых скачков? Может быть, порции излучения «в дороге» хитро меняют свою частоту — свой цвет? Это уже опасно искажало его простую теорию. Но он был готов и на это. Без догматизма. Очевидной схемы требовал, по его мысли, эффект Штарка. Опасной — эффект Зеемана.

…Он снова работал стремительно. В памяти ожила строка из сентябрьской открытки Зоммерфелъда: «Не собираетесь ли Вы приложить свою атомную модель к Зееман-эффекту? Я хотел бы потрудиться над этим». Так не был ли Зоммерфельд уже в пути? Двойной призыв Резерфорда пробудил дух соревнования.

Меж тем Бор вдобавок сам бросил перчатку своей теории. Этот третий вызов был сродни первым двум. В спектрах водорода давно наблюдали узкие дублеты. Удовлетворительного объяснения этой третьей загадки пока тоже не смог предложить никто…

Philosophical Magazine опубликовал новую большую работу Бора уже в мартовском номере 14-го года. И такая расторопность редакции свидетельствовала, что он — даже еще до профессор, — вошел для англичан в когорту вполне достопочтенных. Однако ничего большего за этим в не стояло. Он сам сознавал, что добился немногого. Механизм тонкой структуры от его модели ускользнул.

Даже с очевидной схемой для. эффекта Штарка он справиться не сумел. Да, каждый уровень энергии сам превращался в маленькую лесенку с двумя, тремя, пятью ступеньками (а то и больше!). Но его-то теория умела пересчитывать только главные ступени и замечала только перескоки с излучением обычных линий; В его теории квантовалась — принимала прерывистый ряд значений — лишь одна величина. А оказалось, что для пересчета всех возможностей атома этого, по-видимому, мало. Какая-то еще физическая величина должна была изменяться в атоме пунктирно. Какая — он не знал. Следовало, наверное, ввести еще одно квантовое число — для независимого пересчета энергетических ступенек на маленьких лесенках тонкой структуры. Как его ввести — он не ведал. А с его опасной схемой для эффекта Зеемана дело обстояло и того хуже. Вычурная идея искажения квантов в магнитном поле только затемняла представление о них…