.
Вот что Бор почуял: в одной катастрофе повинна другая!
И еще: он не устрашился ни первой, ни второй, а уловил самую суть научных катастроф. Они прекрасны, потому что, разрушая, созидают. Сегодня можно сказать: они — как направленные взрывы, только бы верно понять их направленность.
Спасти планетарную модель — значило объяснить устойчивость атомных размеров. Или: устойчивость электронного роя в атоме.
Все с охотой или огорчением повторяли, что каждому электрону на периферии атома классические законы предуготовили одну судьбу — падение на ядро. Но никто не добавлял: может быть, эти законы теряют в атомном мире свою применимость? Поверив в экспериментальную доказанность планетарной модели, Бор отважился на эту простую и мятежную мысль.
Само существование природы было за него. Из атомных миров слагался большой зримый мир, доказывая своим бытием, что у атомов есть конечные устойчивые размеры. Надо было найти объяснение космически громадному и детски простенькому факту глобального масштаба, что у вещества Вселенной есть уже бог знает какая долгая история. И конца ее не предвидится — вещество мира вовсе не собирается сморщиться, сжаться, исчезнуть, точнее — превратиться в кашу из одних атомных ядер. И все это лишь по причине несговорчивости классических законов физики, которые ни в чем не виноваты, ибо не из атомного опыта природы были извлечены.
Законы классики вообще не давали никаких указаний на возможные размеры атомов: эти законы разрешали электронам, как планетам, вращаться на любых расстояниях от ядра, в том числе и на сколь угодно близких. Но очевидно, среди любых расстояний было наименьшее допустимое. Оно–то и должно было задавать устойчивый размер реального — необреченного — атома.
Помочь найти такой наименьший — разрешенный при родой — радиус электронного роя классическая механика не умела. Молодой Бор и не стал выпытывать у классических формул того, чего они сказать не могли. Весной 12–го года в Манчестере им овладело теоретическое предчувствие (если предчувствие может быть теоретическим), что должна обнаружиться глубокая связь между двумя «минимальностями» в природе:
— существованием минимальной величины для физического действия и
— существованием минимальных размеров для электронного роя в атомах.
Короче, Нильс Бор вступил на квантовый путь объяснения классически необъяснимого. Теперь в согласии с недавним пророчеством Лоренца ему надо было стать «мыслителем в уединенном уголке мира» и там «дойти до решения».
…Была жизнь затворника в летнем Манчестере. Были дни одиноких раздумий в зимнем Копенгагене. Наконец, уединение сам для себя создавал ищущий разум, даже когда вокруг клубился шум университетских коридоров.
Это заблуждение, будто шумы извне мешают больше всего остального сосредоточенно думать: от них не так уж трудно человеку отгородиться невниманием. Главная помеха сосредоточенности — шумы нашей внутренней жизни. Труднее трудного отделываться сознанию от того, что оно само порождает, как неумолчный фон своей активности… То, как умел уходить в себя, а вернее, уходить от себя Нильс Бор, поражало современников.
Однажды он выступал перед берлинскими физиками с рассказом о своих квантовых идеях. Его друг, известный геттингенский экспериментатор Джеймс Франк, вспомнил в интервью историкам, как Бор отыскивал ответы на трудные вопросы дотошных слушателей:
— …Порою он усаживался неподвижно с выражением совершеннейшего и безнадежного идиотизма на пустом лице. Глаза его становились бессмысленными, фигура обмякшей, безвольно повисали руки, и он делался до такой степени неузнаваемым, что вы не рискнули бы даже сказать, будто где–то уже встречали этого человека прежде. Впору было решить, что перед вами клинический недоумок, да еще без малейших признаков жизни. Но вдруг он весь озарялся изнутри. Вы видели, как вспыхивает в нем искра, и потом он произносил: «Так, теперь я это понимаю…»
То не было случайным наблюдением. Много лет спустя другой физик, Отто Фриш, стал свидетелем точно такой же сцены на коллоквиуме в Копенгагене. А еще позднее Эйнштейн писал о постоянной «загипнотизированности» Бора.
Но даже при таком сверхмастерстве сосредоточенности Бору понадобился почти год, чтобы на вопрос: «Отчего не исчезает вещественный мир, сотканный из планетарных атомов?» суметь однажды ответить: «Теперь я это понимаю…»
Мысль не сразу вышла на кратчайшую дорогу от идеи–догадки до стройной теории. А когда вышла, все было сделано меньше чем за месяц. Как часто бывает, Помог случай, который потому и случай, что ни запланировать, ни подстроить его нельзя.
Прошло уже полгода, как Бор вернулся из Англии на родину. Как–то в начале февраля 13–го года он рассказывал о муках своих квантовых исканий бывшему однокашнику по университету Хансу Хансену, ставшему спектроскопистом. Он уверял былого приятеля, что близок к объяснению «свойств материи, зависящих от системы электронов в атоме». И перечислил важнейшие из таких свойств — устойчивость вещества, химическое поведение, магнетизм…
— А спектры? — с надеждой спросил Хансен. — Как твоя теория объясняет спектральные формулы?
— Спектральные формулы?!
Даже через пятьдесят лет Бор живо помнил и вопрос Хансена и свое недоумение. Рассказывая о том разговоре историкам, он с улыбкой честно признался: «Я ничего не знал ни о каких спектральных формулах»!
Хансен мог только развести руками:
— Тебе необходимо посмотреть эти формулы. Ты увидишь, с какой замечательной простотой они описывают спектры.
— Я посмотрю… — смущенно пообещал приятелю Бор, не подозревая, что в будущем ему придется рассказывать о случившемся как о поворотном событии в истории познания природы.
В тот же день он разыскал в литературе давно известную всем теоретикам (всем, кроме него!) коротенькую формулу Бальмера для водородного спектра. И только взглянув на нее, сразу осознал: вот оно — то, что дает естественное объяснение устойчивости планетарного атома!
Ученик, ассистент и младший друг Бора, бельгийский физик–теоретик Леон Розенфельд удостоверил:
«Он говорил мне не раз: — Как только я увидел формулу Бальмера, все немедленно прояснилось передо мной!»
У Бориса Пастернака есть строки: «Однажды Гегель ненароком и, вероятно, наугад назвал историка пророком, предсказывающим назад». Историкам показалось сначала трудно объяснимым, почему Бору самому не пришло в голову обратить внимание на атомные спектры?
Да и вправду… Он ведь сразу, еще весной 12–го года, набрел на идею, что структура системы электронов в атомах управляется квантом действия. А раз так, то немедленно должна была явиться мысль о квантах излучения. А если о квантах излучения, то значит и о спектрах…
Столь проста эта схема размышлений, что она, конечно, искушала Бора. «Ничего не зная ни о каких спект ральных формулах», он тем не'менее отлично знал, что атомы разных элементов испускают разные наборы спектральных линий — разные наборы цветных сигналов. Школьным было сравнение: спектры — это визитные карточки атомов. И он понимал, что каким–то образом устройство атомов в них отражается. Но ему думалось, что прямой связи с проблемой устойчивости тут нет. Он очень поэтично объяснил историкам, что его останавливало:
— Спектры воспринимались так же, как прекрасные узоры на крыльях бабочек: их красотою можно было восхищаться, но никто не думал, что регулярность в их окраске способна навести на след фундаментальных биологических законов.
Регулярность в окраске спектральных линий водорода и описывала формула Бальмера. Перефразируя Бора, можно сказать, что никто не думал, будто эта формула способна навести на след фундаментальных физических законов.
Сам школьный учитель Иоганн Якоб Бальмер не думал этого, когда в год рождения Бора — в 1885–м — опубликовал свою формулу. Она явилась результатом долготерпения и веры в упорядоченность природы: должно же было разноцветное свечение водородной субстанции подчиняться какому–то правилу?! Были известны длины световых волн — или частоты электромагнитных колебаний — для частокола спектральных линий этого легчайшего газа. Бальмер пустился в числовую игру и получил свою формулу, ничего не ведая о механизмах излучения. А есть рассказ, по которому он вообще не думал ни о какой физике. Просто он однажды похвастался, что может найти формулу для закономерной связи любых четырех чисел, и его друг дал ему на испытание длины волн красной, зеленой, синей и фиолетовой линий водорода. Бальмер испытание выдержал. И почти двадцать восемь лет — до начала 1913 года — блестящий итог его «игры в числа» оставался физически нерасшифрованным.
Никто даже не видел, что за прозрачно–простой арифметикой бальмеровского правила призывно зияют атомные глубины.
Там, в этом правиле, из одной величины — переменной — вычиталась другая величина — постоянная, и при этом значение переменной величины зависело от смены целых чисел. Только и всего!
Стоило подставить в формулу число 3, и после вычитания получалась частота световых колебаний для красной линии спектра. А число 4 тем же способом давало частоту зеленой линии. Число 5 — синей. Число 6 — фиолетовой. А для других целых чисел линии уходили в ульт·» рафиолетовый конец спектра, глазом неразличимый.
Какая же физика отражалась в этой арифметике бальмеровской спектральной серии?
Тысячи глаз смотрели на коротенькую формулу и не прозревали. Среди смотревших и непрозревавших бывали физики высокого класса. Кажется, Бор до конца своих дней не узнал об одной истории, случившейся за семь лет до его памятной встречи с Хансеном.
…1906 год. Пасхальные каникулы. Весна в Мозельской долине. Придорожный винный погребок. На велосипедах подкатывают двое из Аахена. Старшему — под сорок, младшему — двадцать с небольшим. Они расхваливают мозельвейн. Хозяин предлагает им оптовую сделку. Старший просит в ответ книгу для гостей. А младший навсегда запоминает появившуюся там запись: «Как только я сумею объяснить формулу Бальмера, я приеду к Вам за вином!»