Татьяна Гнедина - Открытие Джи - Джи
Он двенадцать лет возглавлял крупнейшую Манчестерскую лабораторию, где были сделаны величайшие открытия, связанные со строением атома.
Однако здесь нет места для рассказа о волнующих событиях зарождавшейся атомной физики. Великий ученый промелькнул перед нами лишь в самом начале своей научной деятельности, когда он начал вместе с Джи-Джи исследовать электрический разряд в газах. Он прикоснулся тогда к процессам ионизации атомов, при которых они теряют электроны, оставаясь химически неизменными. Но впоследствии он проник в материю еще глубже, чем Томсон, он заставил атомы «изменять свое лицо», превращаясь в другие химические элементы. И если сравнить это с ботаникой, столь любимой Джи-Джи, то превращения, открытые Томсоном, напоминают выращивание цветов только одной породы: ирисов различных оттенков, крокусов с измененными лепестками. А исследования, проведенные Резерфордом, позволяют превратить розу в ирис или крокус — в ромашку.
Быть может, следовало бы отбросить неуместные для такого серьезного случая шутки и перечислить все научные заслуги Резерфорда? Но великому ученому, приглашенному на должность директора Кавендишевской лаборатории, не требуется «характеристика-рекомендация». В том, 1919 году мощный, громогласный Резерфорд был полон сил и неутомимой энергии. На свое приглашение Джи-Джи получает ответное письмо:
«Сейвилл-клуб, 107, Пиккадилли. 7 марта 1919 года
Мой дорогой профессор!
…Решив стать кандидатом на Ваш пост, я раздумываю о том, что никакие преимущества этой должности не смогли бы послужить для меня компенсацией даже за маленький ущерб, какой мог бы быть нанесен нашей долгой, непрерывной дружбе…»
И Джи-Джи сохранил за собой две маленькие комнаты в Кавендишевской лаборатории, оставшись там со своим верным Эбенизером Эвереттом…
Джи-Джи наблюдает солнечное затмение
Однажды в лондонском клубе «Атенеум» к Томсону подошел Сандерсон, один из секретарей министерства иностранных дел. Сандерсон заявил, что министерство озабочено проникновением в Англию идей эйнштейновской теории относительности, которые, по мнению руководителей церкви, оказывают вредное влияние на умы верующих.
— Не могли бы вы помочь нам, сэр Джозеф?
— Признаться, я не вижу связи между теорией относительности и религией, — сказал Томсон. — Не могли бы вы, лорд Сандерсон, выразиться яснее?
Чиновник пожал плечами.
— К сожалению, обстоятельства вынуждают нас принимать меры. Архиепископ Дэвидсон сделал официальное заявление о том, что он, как глава англиканской церкви, обеспокоен рядом книг, в которых теория относительности связывается с представлением о вселенной.
«Ь- Я никогда не интересовался теорией относительности, — заметил Томсон. Сандерсон кивнул.
— Но теперь, сэр Джозеф, мы хотим, чтобы вы поинтересовались ею и просмотрели наш документ, который мы составили по поводу идей Эйнштейна.
— Я просмотрю ваш документ, — вздохнув, ответил Томсон. — Но, право, милейший, электрическое строение материи и материальное представление о вселенной следуют не только из теории относительности, но и из наших, английских уравнений Максвелла!
Сандерсон, теперь уже нехотя, вынул из портфеля документ и отдал его Томсону.
Меморандум Сандерсона и архиепископа остался у Джи-Джи навсегда. По поводу теории относительности его больше не тревожили.
Однако вскоре беспокойство охватило всю научную общественность. Приближалась весна 1919 года — года полного затмения Солнца. Его ожидали с особым нетерпением: ведь наблюдения должны были или доказать, или опровергнуть общую теорию относительности!
Суть дела в нескольких словах состояла в следующем. В соответствии с эйнштейновской теорией луч света, проходя около такой огромной массы, как Солнце, должен изогнуться, испытывая притяжение. Но в обычных условиях солнечное излучение своей яркостью затмевает любые световые лучи от других источников (звезд, например), которые проходят вблизи Солнца. Во время затмения, когда Солнце будет заслонено Луной, искривление луча от какой-либо звезды можно было бы заметить…
Группа английских астрономов прибыла в Африку для наблюдения солнечного затмения.
Королевское научное общество Англии в полном составе во главе с Томсоном в условленный час ожидало телеграммы о подтверждении или опровержении эйнштейновской гипотезы.
Томсон сохранял официальное спокойствие, скрывая свое волнение. Но ему, с юности мечтавшему убедиться во взаимопревращении любых форм энергии, страстно хотелось торжества дерзкой эйнштейновской теории. И хотя он заявлял о том, что «не интересовался» этой теорией, потому что считал себя в известной степени первооткрывателем этих идей, он помнил сейчас только о том, что впервые в истории науки может подтвердиться тождество между светом и массой…
Члены Королевского общества невозмутимо сидели в своих креслах. В высоком узком коридоре молча курили свои трубки хладнокровные англичане. Старые ученые соблюдали вековую традицию: в зале Королевского общества не курят. И ожидали нарушения всех традиций: масса должна была притянуть к себе луч света. И втайне надеялись на невозможность этого.
Но вот на кафедру, держа в руках телеграмму, вышел Джи-Джи. Он прочел известие от экспедиции.
Английские астрономы, наблюдавшие солнечное затмение, подтвердили истинность общей теории относительности Эйнштейна: световой луч, проходящий вблизи Солнца, испытал притяжение этой гигантской массы и… изогнулся!
Глубокая тишина была нарушена громом рукоплесканий и возгласов. Хранители традиций ликовали по поводу нарушения еще одной традиции природы!
Газеты вышли с фотографией изогнутого светового луча. Люди, не знавшие, что такое теория относительности, ринулись в библиотеки.
Председатель Королевского общества Великобритании Джозеф Джон Томсон послал поздравление Альберту Эйнштейну.
Странное открытие Джорджа Томсона
Вслед за теорией относительности в физике стали происходить странные события.
Еще до войны были проделаны опыты немецкого физика Лауэ, которые показали, что рентгеновые лучи представляют собой не частицы, как полагал Брэгг-старший, а электромагнитные волны, как считал приятель Джорджа — Брэгг-младший. Опыты Лауэ состояли в том, что на кристаллы различных веществ направляли пучок рентгеновых лучей и наблюдали на экране их распределение. Картина, полученная на экране, имела вид концентрических черных колец.
А дальше Джордж Томсон сделал то же самое с пучком электронов: он направил их на кристалл коллодия. Полученная им на экране картина не отличалась от дифракции рентгеновых лучей и свидетельствовала о странном, но, увы, бесспорном факте: электроны вели себя не как частицы, а как волны.
Таким образом, сделано было открытие весьма просто. И Джордж заметил при этом, что ему кажется странным: почему никто до него не догадался проделать этот опыт? Однако при всей будничности выполненного им исследования, странность его заключалась совсем не в том, что раньше никто не догадался его осуществить. Странность состояла в том, что те самые «корпускулы», которые открыл его отец, оказались не частицами — а волнами.
Как же расценил это событие сам Томсон-старший?
Конечно, он гордился успехами сына, получившего Нобелевскую премию за свое открытие. Джордж Томсон умел ясно видеть логическую цепь развития научных событий, знал, где главное звено в данный момент: как точно наметил он направление своего решающего эксперимента, доказавшего существование электронных волн! Открытия Томсонов — отца и сына — обогатили физику величайшими знаниями и глубокими противоречиями. В самом деле, можно ли сочетать в одном явлении и Ньютонову классическую физику с ее четким представлением о массе и размере частицы, и волновую механику, утверждающую, что тело не находится в определенной точке, а «размазано» в пространстве? Как понять совместимость этих исключающих друг друга взглядов на природу? В этой книге нет места для уравнений квантовой механики. Да и не нужно излагать здесь то, что можно прочесть в превосходных научных трудах, посвященных этим проблемам. Французский физик де Бройль опубликовал уравнение, в котором доказывалось, что электрон является одновременно и частицей и волной. А длину волны электрона можно даже подсчитать.
Это было настоящим бедствием для классической физики и подрывало ее основной фундамент: смазывалось различие между частицей и распространяющейся в пространстве волной. Идеи де Бройля вели к новой волновой механике Шреденгера, к квантовой механике Гейзенберга. Это все предстояло пережить поколению Джорджа Томсона, но, увы, не Джи-Джи, который хотя и продолжал здравствовать в своих двух комнатах Кавендишевской лаборатории, но волновую механику не принимал.
