Д. Шенберг

Резерфорд и Кавендиш

О Резерфорде так много написано и сказано людьми, которые знали его намного лучше, чем я, что мне трудно что-либо к этому добавить или сказать что-то новое. Однако я учился в Кембридже именно в то волнующее время великих открытий 30-х годов, когда Кокрофт и Уолтон впервые осуществили расщепление атомов ускоренными протонами, Чадвик открыл нейтрон, Блэкетт - позитрон, а Резерфорд как благожелательный отец семейства руководил всеми этими работами. Быть может, мои воспоминания о тех временах позволят понять атмосферу тех захватывающих дней, как ее воспринимали учащиеся и начинающие молодые исследователи. Я надеюсь, что мои воспоминания не слишком повторят то, о чем рассказывал Дэвонс, который был на два года младше меня, но, подобно тому, как в физике повышается доверие к результатам, которые получены повторно, так и мне, я надеюсь, простительно будет небольшое повторение.

Когда я был студентом старших курсов, меня необычайно вдохновляло то, что учили нас именно те люди, которые совершали великие открытия и которые сами руководствовались простым и прямым резерфордовским подходом к физике. Из лекций Кокрофта по электродинамике, Блэкетта - по оптике, Капицы - по магнетизму и самого Резерфорда - по атомной физике я начал понимать, что означало широко известное ре-зерфордовское разделение наук на физику и "коллекционирование марок". Это различие почти неуловимо, и следовало себе четко представлять,, что "коллекционирование марок" может иной раз перерасти в физику, если какой-то общий принцип можно проиллюстрировать на основе тщательно подобранных фактов. Это произошло, например, когда у Мозли возникла мысль провести систематическое исследование рентгеновских спектров элементов, и Резерфорд предугадал, что это не просто "собирание марок", а может привести к фундаментальным следствиям. Так оно и оказалось. Хотя Резерфорд был удостоен Нобелевской премии по химии, он относил ее скорее к области "коллекционирования марок" и даже любил иронизировать над ней. Так, однажды он представил Дебая перед его лекцией следующими словами: "Хотя он и химик, но все-таки неплохой парень".

Лекции самого Резерфорда для студентов вряд ли можно было назвать блестящими. У меня сложилось впечатление, что он рассматривал эти лекции как некую скучную обязанность. Но он преображался и становился самим собой, когда в начале каждого академического года читал вступительную лекцию в Кавендишском физическом обществе и с истинным энтузиазмом обобщал проведенные за предыдущий год исследования или же говорил нам о намеченных планах. У нас могло сложиться шовинистическое представление, что физика в Кавендише - это единственно стоящая наука; впрочем, в то время, это, по-видимому, было почти справедливо.

В принятой в Кембридже системе образования основную роль играла (да и теперь играет) работа в колледже под руководством преподавателя. Эта работа проходит в тесном личном контакте с преподавателем, который курирует одновременно лишь одного или двух студентов. Обычно в качестве руководителей выступали исследователи или сотрудники университета. Я работал в Тринити-колледж, который славился своими физическими традициями. Директором Тринити-колледж тогда был Дж. Дж. Томсон, а его членами - Резерфорд, Фаулер, Тейлор, Капица, Астон, Эллис, Фезер. Моим научным руководителем был Эллис. Он учил меня отделять главное от деталей, а также делать логические выводы из наблюдаемых фактов. Правда, у меня иногда складывалось впечатление, что он считал, что физика состоит лишь из изучения b-лучей.

Одним из наиболее привлекательных аспектов изучения физики в те дни было то, что работа проводилась в очень небольших масштабах. Насчитывалось 20 или 30 студентов-физиков третьего (последнего) курса и около 40 сотрудников и молодых исследователей. Поэтому отношения складывались дружеские, скорее даже семейные, отнюдь не формальные. Всегда можно было обратиться к лектору за более полным разъяснением того, что было непонятно, и получить исчерпывающий ответ. Не могу удержаться, чтоб не вспомнить случай, когда я совершенно запутался на одной из лекций Капицы. У него была (и, полагаю, осталась до сих пор) привычка говорить одно, а на доске писать совершенно другое. Тем более, что вообще трудно было понять, что он сказал, когда говорил по-английски. На мою просьбу разрешить очевидное противоречие в моих лекционных записях Капица сделал весьма характерное для него замечание, которое я часто повторяю моим студентам: "Если я все изложу так ясно, что это не будет вызывать никаких сомнений, то для вас не останется никакой пищи для размышления и вы вряд ли что-нибудь запомните".

Практические занятия в последний год обучения проводились под руководством Блэкетта и Ди во всевозможных закоулках кавендишского чердака. Традиция была такова, что все мы должны были делать все сами, совершенно в резерфордовском стиле "из воска и веревочек". Но в то же время в исследовательской лаборатории эта традиция начинала уступать дорогу современному инженерному эксперименту с внедрением автоматики. Блэкетт, мне кажется, был приверженцем обоих направлений. Он любил выжимать все возможное из простого самодельного прибора и учил меня, насколько важнее понимать то, что мы наблюдаем, нежели идти по пути наименьшего сопротивления и верить в злых духов, когда что-то не ладится. Но в то же время он уже тогда разрабатывал полностью автоматический метод получения фотографий в камере Вильсона и с большим энтузиазмом обсуждал со студентами инженерные проблемы. Кстати, с помощью этого прибора он впервые наблюдал треки позитронов, причем с большой скромностью приписал это открытие Андерсону. Я думаю, что сделали они это одновременно.

В то время теоретическая физика, в частности квантовая теория, в основном преподавалась за пределами Кавендиша, на математическом факультете. Я думаю, что тот факт, что в Кавендише не занимались теоретической физикой, частично объясняется скептическим отношением Резерфорда к теории. Эллис вспоминает о том, как Резерфорд возмутился, когда Эддингтон впервые объявил, что обратная величина константы тонкой структуры должна быть точно целым числом. (Сначала Эддингтон сказал, что эта величина должна равняться 136, а потом для лучшего согласия с экспериментальными данными принял ее равной 137; после этого его шутливо называли "Профессор Добавь одну" *.

* Созвучие фамилии Eddington со словами Adding one (добавить одну). - Прим. ред.

Реакция Резерфорда на это заявление Эддингтона была следующей: "Как можно получить ответ на такой вопрос просто из головы, когда для измерения этой величины мне потребуется минимум шесть месяцев напряженной работы". Но отношение к теории постепенно менялось; возможно, это происходило под влиянием зятя Резерфорда - Фаулера, а когда я уже учился на последнем курсе, Мотт читал в Кавендише курс квантовой теории. Помню, что нелегко было понять эти лекции, несмотря на то, что Мотт сопровождал трудные места очаровательной улыбкой.

Традиционным началом исследовательской работы в Кавендише была практическая работа по вакуумной технике, проходившая в течение нескольких недель в другой части чердака под руководством Чадвика. Оборудование, которым мы пользовались, было чрезвычайно примитивным. Припоминаю лишь ручной насос Флеша и самодельный диффузионный насос. В основном работа состояла в отыскивании утечек в небрежно сделанном стеклянном приборе. Стояло очень жаркое лето, и было легко прийти в отчаяние, но периодически приходил Чадвик и в довольно мрачном стиле взбадривал нас. Он говорил нам, что когда он был интернирован во время первой мировой войны и находился в Рулебене, то стеклянные трубки соединял с помощью свечки, так что нам еще чрезвычайно повезло, что в лаборатории имеется газ.

Когда наступило время выбрать себе тему научной работы, я нарушил традицию заниматься ядерной физикой. По своему неведению, мне казалось, что все великие открытия там уже сделаны и что в ядерной физике в будущем упор будет делаться на все более сложные измерения с помощью электронных приборов, в которых я абсолютно ничего не понимал. В то время на заднем дворе строилось новое прекрасное лабораторное здание, предназначенное для работ Капицы по сильным магнитным полям и низким температурам. Над дверями в виде эмблемы лаборатории был изображен загадочный крокодил, символизирующий Резерфорда. Я до сих пор не могу до конца понять смысла этой эмблемы. Мои родители - выходцы из России, н поэтому Капица мне представлялся романтичной фигурой, а тематика его исследований (как раз тогда она стала называться физикой твердого тела) казалась мне особенно привлекательной и загадочной. Возможно это было вызвано его лекциями. Мне казалось, что я смогу сделать что-либо действительно новое скорее в этой области, нежели в ядерной физике. Итак, в 1932 г. я начал работать в Мондовской лаборатории Королевского общества, которая была вскоре очень торжественно официально открыта ректором университета Стенлп Болдуином.

Хотя новая лаборатория Капицы размещалась в отдельном помещении, она была все же неотъемлемой частью Кавендиша, поэтому я был свидетелем того, что происходило непосредственно под руководством Резерфорда. Фактически Мондовская лаборатория и высоковольтная лаборатория Кокрофта и Уолтона были предтечами перехода от "воска и веревочек" к современной технике, но там все равно еще оставалось многое от атмосферы старины. Никакого административного персонала практически не было, если не считать секретаря Резерфорда (довольно грубого человека по фамилии Хейлз, который, кроме того, ассистировал на его лекциях). Кстати, мне кажется, что именно Капица первый начал ломать традиции, взяв впервые в истории Кавендиша в качестве секретаря довольно привлекательную девушку мисс Стэббингс. После возвращения Капицы в Советский Союз в 1934 г. она заменила Хейлза в качестве секретаря Резерфорда, занимаясь всем, начиная от бухгалтерии и кончая библиотекой. Не думаю, чтобы административная работа, проводившаяся одной секретаршей, была менее эффективной, чем сейчас, хотя сейчас у нас раз в двадцать больше административных сотрудников, а количество студентов и научных работников увеличилось только в четыре раза. Все возрастающая поддержка науки правительством привела к необычайному росту бюрократического аппарата.

Одной из главных фигур в лаборатории молодые исследователи считали Фрэда Линкольна - заведующего лабораторным хозяйством, который ревностно охранял склады и славился своей скупостью. С большой неохотой он расставался с несколькими метрами проволоки, при этом обычно предпочитал отыскивать необходимое в ящике с отходами, нежели выдать новое. Студенты его побаивались и обращались к нему лишь в самых крайних случаях. Я помню, как один из моих друзей, который тогда пытался разделить изотопы лития, потратил зря почти целый год, и только потому, что не осмеливался обратиться к Линкольну за новой порцией металлического лития. А в результате оказалось, что Линкольн по ошибке вместо лития выдал ему натрий. У меня с Линкольном были довольно дружеские отношения, ибо Капица все предусмотрел, и в Мондовской лаборатории были собственные склады и запасы, так что обращаться к Линкольну мне приходилось лишь в самых крайних случаях. Другой значительной фигурой в Кавендише был стеклодув Феликс Нидергас, который, подобно всем стеклодувам, покрывал свою профессию облаком таинственности и любил прихвастнуть, но студентам он очень помогал и не отказывался обучать их своему ремеслу у себя на дому, поблизости от Кавендиша.

Как я уже сказал, Резерфорд руководил всей работой, как добродушный (хотя иногда и гневный) отец семейства. Хотя моя работа протекала за пределами его собственных исследований, он всегда проявлял большой интерес к работе Капицы и всячески поддерживал ее. Он частенько захаживал к нам и спрашивал, как идут дела. Обычно мы заранее знали о его посещении, потому что его могучий голос слышался издалека, когда он был еще за несколько комнат от нас, и у нас всегда было время собраться с мыслями. Сотрудники, работавшие с гейгеровскими счетчиками, очень чувствительными к шуму, привесили к ним табличку: "Говорите тише", и это выглядело так, будто надпись специально предназначалась для Резерфорда. Существует версия, что данное Капицей Резерфорду прозвище "крокодил" связано с крокодилом - персонажем детской книжки о Питере Пэне. Этот злой крокодил проглотил будильник, и дети перестали пугаться его, так как теперь его приход заранее был слышен по тиканию часов.

Во время своих кратких посещений Резерфорд всегда особенно интересовался, есть ли результаты. И совершенно непостижимым образом попадал всегда в точку и сразу же подходил к самому существу вопроса. Хотя он относительно мало знал о моей работе, он мгновенно улавливал все недостатки и спрашивал: "Почему вы не измерили это" или "Объясните мне в основных чертах, как вы собираетесь преодолеть это затруднение?"

Когда Капица вернулся в Советский Союз, Резерфорд назначил руководителем Мондовской лаборатории Кокрофта и по прежнему постоянно проявлял доброжелательный и полезнып интерес к ее работе. Помню, я был очень возбужден, когда моя работа по сверхпроводимости дала первые результаты. Бо ясь возможной конкуренции, я просил Резерфорда содействовать быстрой публикации работы. "Вы, молодые люди, всегда нетерпеливы", - сказал он, но приложил все свое влияние и работа была опубликована через месяц.

В одной из своих лекций, посвященных достижениям ядерной физики, Резерфорд сказал: "Я простой человек и люблю простые теории". Я убедился в этом сам, когда он и Кокрофт экзаменовали меня на степень доктора философии. В моей диссертации много говорилось в связи с теорией металлов о k-векторах и k-пространстве, но я фактически нигде не объяснял, что означает буква k, и Резерфорд внезапно сказал: "А теперь объясните человеческим языком, что такое k?" Другой заданный им вопрос тоже очень типичен: "Как бы вы измерили магнитное поле Солнца и какова его величина, по вашему мнению?" Я с облегчением увидел, что он вполне удовлетворен моим туманным объяснением, что это, мол, можно выяснить с помощью эффекта Зеемана и что если этот метод окажется подходящим, то, по-видимому, поле будет равно нескольким тысячам гаусс.

Каждое лето делалась традиционная групповая фотография сотрудников Кавендишской лаборатории. Резерфорд сам рассаживал всех. У каждого из нас хранятся эти фотографии, как воспоминание о "старом добром времени", когда мы были еще совсем молодыми.