Создание атомной бомбы Роудс Ричард

5

Марсиане

Первая в континентальной Европе линия метро появилась не в Париже и не в Берлине, а в Будапеште. Длиной около трех километров, она была открыта в 1896 году и соединяла процветающую венгерскую столицу с северо-западными предместьями. В том же году был перестроен большой дворец Франца-Иосифа I, бывшего в одной из ипостасей монарха двуединой империи королем Венгрии; после этого расширения в здании стало 860 комнат. На противоположном от него берегу широкого Дуная возвышалось великолепное здание парламента, занимавшее несколько гектаров, – шестиэтажная каменная постройка в викторианском стиле с мансардами на крыше, ощетинившаяся неоготическими шпилями, которые окружали вытянутый купол в стиле Возрождения, поддерживаемый ажурными контрфорсами. Дворец находился в холмистой, тихой Буде, а парламент – к востоку от него, в равнинном и оживленном Пеште. «Конные дрожки», вспоминает это время венгерский физик Теодор фон Карман, катали «дам в шелковых платьях и сопровождавших их графов-гусар в красных мундирах и меховых шапках по древним, искалеченным войнами холмам Буды». Однако, добавляет фон Карман, «за этими видами скрывались более глубокие общественные течения»[441].

С холмов Буды открывался вид далеко за Пешт, на огромную Среднедунайскую низменность, обрамленную в 400 километрах к востоку дугой Карпат, перейдя которые тысячу лет назад, мадьяры вторглись в Венгрию. Пешт разрастался внутри колец бульваров, устроенных по венскому образцу; в его конторах шла кипучая банковская и брокерская деятельность, а также весьма прибыльная торговля зерном, фруктами, вином, говядиной, кожей, лесом и промышленное производство, только недавно появившееся в стране, 96 % жителей которой всего лишь пятьюдесятью годами ранее жили в поселениях с населением менее 20 000 человек. В течение этих пятидесяти лет Будапешт, объединивший в себе города Буду, Обуду и Пешт, рос быстрее, чем любой другой город континентальной Европы и поднялся с семнадцатого на восьмое место по численности населения – она составляла почти миллион душ. Бульвары стали оживленнее благодаря многочисленным кофейням, бывшим, по мнению одного венгерского журналиста, «источником подпольной торговли, прелюбодеяния, каламбуров, сплетен и поэзии, местом встреч интеллектуалов и противников угнетения»[442]; в парках и скверах разместилась целая армия бронзовых всадников; и крестьяне, попадавшие в Королевский город на Дунае, с подозрением таращились на целые районы особняков, не уступавших лучшим европейским образцам.

Причиной венгерского бума был экономический рывок, позднее знакомство страны, богатой сельскохозяйственными ресурсами, с организационными механизмами капитализма и индустриализации. Механизмы эти – благодаря более сильному честолюбию и энергичности, но также и из-за отсутствия других желающих, – приводились в действие евреями, которые составляли в 1910 году около 5 % населения Венгрии. Упрямо державшаяся сельских и милитаристских традиций мадьярская знать, которой удавалось до самого 1918 года удерживать 33 % венгерского народа в состоянии неграмотности[443], не желала иметь ничего общего с вульгарной торговлей, хотя охотно пользовалась ее плодами. В результате к 1904 году еврейским семьям принадлежало 37,5 % венгерской пахотной земли[444]; к 1910 году, хотя евреи составляли всего лишь 0,1 % сельскохозяйственных работников и 7,3 % промышленных рабочих, на их долю приходилось 50,6 % венгерских юристов, 53 % коммерсантов, 59,9 % врачей и 80 % финансистов Венгрии[445]. Единственной другой существенной частью среднего класса в Венгрии была огромная армия бюрократов из обедневшего венгерского дворянства, которые соперничали с еврейской буржуазией за политическое влияние. Еврейская коммерческая элита, оказавшись зажата между преимущественно еврейскими же социалистами и радикалами с одной стороны и реакционной бюрократией с другой, причем обе эти группы были настроены к ней враждебно, стала искать спасения в союзе со старой аристократией и монархией. Одним из проявлений этого консервативного союза стал резкий рост числа евреев, возведенных в дворянство, в начале XX века.

Первым со средневековых времен некрещеным евреем, получившим дворянство, стал в 1863 году дед Дьёрдя де Хевеши с материнской стороны, преуспевающий промышленник С. В. Шоссбергер[446]; в 1895 году в дворянство была возведена вся семья де Хевеши. Банкир Макс Нейман, отец блестящего математика Джона фон Неймана, стал дворянином в 1913-м. Случай отца фон Кармана был исключительным. Мор Карман, основатель прославленной школы «Минта», был не состоятельным коммерсантом, а просветителем. В последние десятилетия XIX века он реорганизовал беспорядочную венгерскую школьную систему по германскому образцу, что чрезвычайно ее улучшило, – причем он далеко не случайно отнял управление образованием у господствовавших в нем религиозных учреждений и передал его государству. За это он получил место при дворе: ему было поручено планирование образования молодого эрцгерцога, племянника императора. В результате, как пишет фон Карман:

Однажды в августе 1907 года Франц-Иосиф вызвал его во дворец и сказал, что хотел бы вознаградить его за отличную работу. Он предложил сделать отца «его превосходительством».

Отец слегка поклонился и сказал: «Ваше императорское величество, я очень польщен. Но я предпочел бы что-нибудь, что я смогу оставить своим детям».

Император согласно кивнул и распорядился, чтобы отец был включен в состав потомственного дворянства. Чтобы получить дворянский титул, отцу нужно было иметь землю. К счастью, он владел маленьким виноградником под Будапештом, так что император прибавил к его имени «фон Солоскислак» (что значит «мелкий виноград»). Я оставил в своем имени только «фон», потому что даже для меня, венгра, полный титул оказался почти что непроизносимым[447].

Суммарное число еврейских семейств, возведенных в дворянство до 1900 года, было равно 126; за короткие полтора десятилетия между 1900 годом и началом Первой мировой войны непрочному консервативному альянсу удалось протолкнуть еще 220[448]. В общей сложности это коснулось нескольких тысяч членов этих 346 семей. Таким образом, они оказались вовлечены в систему политических связей, и имевшиеся у них возможности независимых действий были упущены.

Из процветающего, но уязвимого еврейского среднего класса Венгрии вышло семь человек, попавших в число самых великих ученых XX века: если расположить их в хронологическом порядке по датам рождения, это Теодор фон Карман, Дьёрдь де Хевеши, Майкл Полани, Лео Сцилард, Юджин Вигнер, Джон фон Нейман и Эдвард Теллер. Все семеро уехали из Венгрии в молодости; все семеро оказались людьми не только талантливыми, но и необычайно разносторонними и внесли большой вклад в науку и технику; двое из них, де Хевеши и Вигнер, впоследствии стали нобелевскими лауреатами.

Загадка появления столь концентрированного потока талантов из столь далекого, провинциального места чрезвычайно занимала научное сообщество. Говоря об этом «созвездии блистательных выходцев из Венгрии», Отто Фриш вспоминает, что его друг, физик-теоретик Фриц Хоутерманс, выдвинул популярную теорию, утверждающую, что «на самом деле эти люди прилетели с Марса; им, говорил он, было трудно говорить без акцента, который мог их выдать, и поэтому они притворились венграми, которые хорошо известны своей неспособностью говорить без акцента на каком-либо языке – кроме венгерского, а в Венгрии-то никто из [этих] блестящих людей как раз и не жил»[449]. Это забавляло его коллег и было лестно самим венграм, которым нравился налет тайны, придававший их прошлому романтический оттенок. Истина была менее приятной: венгры уехали из своей страны из-за отсутствия возможностей заниматься наукой и под давлением усиливавшегося и в конце концов дошедшего до насильственных форм антисемитизма. Они принесли с собой в большой мир те уроки, которые получили в Венгрии.

Все они с раннего возраста были талантливы, но таланты эти проявлялись и запоминались по-разному. Фон Карман в шесть лет поражал гостей своих родителей, быстро перемножая в уме шестизначные числа[450]. Фон Нейман, также шестилетний, обменивался с отцом шутками на древнегреческом и обладал фотографической памятью: он мог рассказывать наизусть целые главы из прочитанных книг[451]. Эдвард Теллер, как когда-то Эйнштейн, необычайно поздно научился – или решил начать – говорить[452]. Его дед предупреждал родителей мальчика, что тот может оказаться неполноценным, но, когда Теллер наконец заговорил в трехлетнем возрасте, он заговорил сразу законченными предложениями.

Фон Неймана также занимала загадка происхождения его самого и его соотечественников. Его друг и биограф, польский математик Станислав Улам, вспоминает, как они обсуждали примитивную сельскую местность в холмах, расположенных по обе стороны от Карпат, охватывающую части Венгрии, Чехословакии и Польши и густо усеянную обедневшими православными деревнями. «Джонни говорил, что все знаменитые еврейские ученые, художники и писатели, эмигрировавшие из Венгрии накануне Первой мировой войны, происходили, прямо или косвенно, из этих мелких карпатских поселений, из которых их семьи перебирались в Будапешт, как только улучшалось их материальное положение»[453]. Для людей, за плечами которых были такие последовательные перемещения, прогресс мог стать метафизической верой. «Мальчиком, – пишет Теллер, – я обожал научную фантастику. Я читал Жюля Верна. Его слова уносили меня в восхитительный мир. Возможности усовершенствования человека казались безграничными. Достижения науки были фантастическими и приносили благо»[454].

Задолго до того, как Лео Сцилард познакомился с романами Герберта Уэллса, он восхищался другим вдохновенным исследователем прошлого и будущего человечества. В зрелом возрасте Сцилард считал, что его «болезненная страсть к истине» и «стремление “спасать мир”» происходили прежде всего из историй, которые рассказывала ему мать. Но, если не считать их, говорил он, «наиболее серьезное в моей жизни влияние оказала одна книга, которую я прочитал в десять лет. Это было классическое произведение венгерской литературы, которое преподают в школе, – “Трагедия человека”[455]»[456].

Эта длинная драматическая поэма, главными героями которой выступают Адам, Ева и Люцифер, была написана склонным к идеализму, но разочарованным молодым венгерским аристократом Имре Мадачем в годы, последовавшие за крахом венгерской революции 1848 года. Один современный критик назвал эту работу «самой опасно пессимистической поэмой XIX века»[457]. В ней Люцифер проводит Адама по истории человечества, приблизительно так же, как духи Рождества ведут Эбенезера Скруджа, последовательно предлагая Адаму роли разных исторических персонажей – египетского фараона, Мильтиада, рыцаря Танкреда, Кеплера. Пессимизм поэмы заключен в ее драматической стратегии. Люцифер демонстрирует Адаму бессмысленность веры человека в прогресс не на воображаемых опытах, как в «Фаусте» или «Пер Гюнте», а на реальных исторических событиях. Фараон освобождает своих рабов, и они поносят его за то, что он оставил их без главенствующего бога; Мильтиад возвращается из Марафона и подвергается нападению кровожадной толпы граждан, подкупленных его врагами; Кеплер торгует гороскопами, чтобы содержать в роскоши свою неверную жену. Адам разумно заключает, что человек никогда не достигнет своих высочайших идеалов, но все равно должен к ним стремиться – этот вывод Сцилард продолжал поддерживать еще в 1945 году. «В книге [Мадача], – говорил он тогда, – дьявол показывает Адаму историю человечества, [заканчивающуюся] смертью Солнца. В живых остается только несколько эскимосов, и они больше всего беспокоятся о том, что эскимосов слишком много, а тюленей слишком мало [в последней сцене перед тем, как Адам снова возвращается к началу]. Идея заключается в том, что после того, как предсказание сделано, и оно пессимистично, все равно остается, хоть и довольно слабая, надежда»[458].

Такая небезоговорочная вера Сциларда в прогресс и его либеральные политические ценности отличали его от его венгерских товарищей. Он считал, что члены этой группы оформились под влиянием особой атмосферы Будапешта начала века, «общества, в котором экономическая безопасность считалась само собой разумеющейся», как перефразирует его слова историк, и «высоко ценились интеллектуальные достижения»[459]. Фон Карман, учившийся в «Минте» (в которую попали потом и Сцилард с Теллером) в мирные 1890-е годы, был от нее в восторге. «Мой отец [бывший основателем этой школы], – писал он, – был убежденным сторонником преподавания всех предметов – латыни, математики и истории – методом демонстрации их связи с повседневной жизнью». В начале изучения латыни ученики ходили по городу, копируя надписи со статуй и из музеев; в начале изучения математики – искали цифры производства пшеницы в Венгрии и составляли по ним таблицы и графики. «Мы никогда не заучивали правил из учебников. Вместо этого мы пытались вывести их самостоятельно»[460]. Что может быть лучше для предварительной подготовки ученого?

Ставший впоследствии одним из ведущих физиков-теоретиков XX века невысокий и подтянутый Юджин Вигнер, отец которого заведовал кожевенной мастерской, поступил в лютеранскую гимназию в 1913 году; Джон фон Нейман – годом позже. «У нас было два года физики, два последних класса, – вспоминает Вигнер. – И это было очень интересно. Там были просто великолепные учителя по всем предметам, но учитель математики был совершенно фантастическим. Он давал частные уроки Джону фон Нейману. Он давал ему частные уроки, потому что понимал, что тот станет великим математиком»[461].

Фон Нейман подружился с Вигнером. Они гуляли вместе, разговаривая о математике. Хотя сам Вигнер обладал исключительным математическим талантом, ему казалось, что он уступает этому вундеркинду из семьи банкира. В течение всей жизни фон Неймана его блестящие дарования впечатляли его коллег. Теллер вспоминает, как кто-то предложил усеченный силлогизм, который гласил: а) Джонни может доказать что угодно и б) любое доказательство Джонни истинно[462]. В Принстоне, в котором в 1933 году фон Нейман стал в двадцать девять лет самым молодым сотрудником вновь созданного Института перспективных исследований, ходила шутка, что венгерский математик – на самом деле полубог, который так тщательно и подробно изучил людей, что смог идеально притвориться одним из них[463]. Эта история намекает на некоторую расчетливую холодность, скрывавшуюся под маской добродушия, которую научился носить фон Нейман; даже Вигнеру казалось[464], что их дружбе недостает сердечности. Тем не менее Вигнер считал его единственным из всей компании настоящим гением[465].

Эти воспоминания о первых днях учебы в гимназии резко контрастируют с теми бурными переживаниями, которые испытал Теллер. Отчасти это были различия личного характера. Математика, которую преподавали в «Минте» в первый год, была Теллеру скучна, и он быстро умудрился настроить против себя учителя математики, бывшего к тому же директором школы, когда усовершенствовал одно из доказательств. Директору такие выступления на уроках не нравились. «Так вы, Теллер, гений? Я не люблю гениев»[466]. Но каковы бы ни были личные проблемы Теллера, еще школьником, в одиннадцать лет, ему пришлось непосредственно столкнуться с революцией и контрреволюцией, с бунтами и жестоким кровопролитием, со страхом за свою жизнь. То, что обычно лишь подразумевалось в жизни «марсиан» старше его, на его глазах стало явью. «Мне кажется, отец впервые произвел на меня столь глубокое впечатление, – рассказывал он своим биографам. – Он сказал, что на нас надвигается антисемитизм. Идея антисемитизма была мне в новинку, и то, что отец так серьезно к этому относился, заставило меня задуматься»[467].

Фон Карман сначала изучал в Будапештском университете механику и инженерное дело, а в 1906 году перебрался в Гёттинген; де Хевеши попытался учиться в Будапеште в 1903 году, но уже в 1904-м поступил в берлинскую Высшую техническую школу, а затем работал с Фрицем Габером и, еще позднее, с Эрнестом Резерфордом; Сцилард учился в Будапеште в Технологическом институте, затем служил в армии и решился уехать под влиянием смуты, которая началась после окончания войны. В отличие от них Вигнер, фон Нейман и в особенности Теллер пережили крах венгерского общества подростками – Теллер был тогда в нежном возрасте полового созревания – на собственном опыте.

«Революция налетела как ураган, – вспоминает один из свидетелей Венгерской октябрьской революции 1918 года. – Никто ее не подготавливал, никто ее не организовывал; она неудержимо разразилась сама по себе»[468]. Однако были события, ей предшествовавшие: всеобщая забастовка полумиллиона рабочих Будапешта и других промышленных центров Венгрии в январе 1918 года; еще одна всеобщая забастовка сходной силы в июне. Осенью того же года в Будапеште собрались массы солдат, студентов и рабочих. Эта первая краткая революция началась с антимилитаристских и националистических требований. К концу октября, когда был сформирован Национальный совет Венгрии под руководством графа Михая Каройи («Даже революцию мы не можем устроить без графа», – шутили в Будапеште), возникли ожидания реальных демократических реформ: Совет выпустил манифест, призывавший к независимости Венгрии, прекращению войны, свободе печати, введению тайного голосования и предоставлению женщинам избирательных прав.

Двуединая Австро-Венгерская монархия развалилась в ноябре. Австрийский романист Роберт Музиль дал лучшее объяснение ее гибели в форме сухой эпитафии: Es ist passiert [469] («Это случилось»). 31 октября Венгрия обрела новое правительство, и улицы Будапешта заполнили торжествующие толпы – они размахивали хризантемами, которые стали символом революции, приветствуя проезжающие по городу грузовики с солдатами и рабочими.

Однако победа давалась нелегко. Революция затронула почти только один Будапешт. Новое правительство не могло договориться ни о каком решении, лучшем, чем расчленение страны. За основанием Венгерской Республики 16 ноября 1918 года тут же, 20 ноября, последовало создание Венгерской коммунистической партии солдатами, которые возвращались из русских лагерей для военнопленных, набравшись в них радикальных идей. 21 марта 1919 года, всего через четыре месяца после образования Венгерской Республики, она бескровно превратилась в Венгерскую Советскую Республику, которую возглавил бывший военнопленный, ученик Ленина, журналист еврейского происхождения, родившийся в Трансильванских Карпатах, – Бела Кун. Артур Кестлер, бывший тогда в Будапеште четырнадцатилетним мальчиком, впервые услышал «вдохновляющие звуки “Марсельезы” и “Интернационала”, заливавшие музыкальный город на Дунае горячим, мелодичным потоком в течение всех ста дней Коммуны»[470].

Дней было чуть больше ста – 133. Это были дни неразберихи, надежды, страха, смехотворной неуклюжести и до некоторой степени насилия. К концу войны в Будапешт вернулся фон Карман: он занимался работами по аэронавтике для военно-воздушных сил Австро-Венгрии, участвуя в разработке одного из ранних прототипов вертолета. Вернулся и де Хевеши. В течение краткого периода существования республики фон Карман участвовал в реорганизации и модернизации университета и даже служил заместителем министра образования при режиме Белы Куна. Ему больше запомнилась его наивность, чем жестокость: «Насколько я помню, в течение ста дней правления большевиков никакого террора в Будапеште не было, хотя мне и приходилось слышать о некоторых садистских эксцессах»[471]. Зимой 1918/19 года университет, нуждавшийся в квалифицированных физиках, принял де Хевеши на должность лектора по экспериментальной физике. В марте замминистра фон Карман назначил его на вновь созданную должность профессора физической химии, но де Хевеши нашел условия работы при коммунистической власти неудовлетворительными и в мае уехал в Данию к Бору. Старые друзья договорились, что он поступит на работу в новый копенгагенский институт Бора, как только тот будет построен.

Артур Кестлер вспоминает, что еды не хватало, особенно если пытаться покупать ее по выпущенным правительством продуктовым карточкам и на почти совершенно обесценившиеся бумажные деньги. Однако на те же деньги почему-то можно было купить огромное количество ванильного мороженого, которое спонсировала Коммуна, и поэтому семья Кестлера ела его на завтрак, обед и ужин. Этот курьез, по словам Кестлера, «был типичен для той беззаботности, того дилетантства, даже того сюрреализма, с которыми управлялась Коммуна». Все это, считал Кестлер, «было довольно трогательно – по меньшей мере по сравнению с безумием и дикостью, которым суждено было охватить Европу в следующие годы»[472].

Фон Неймана и Теллера Венгерская Советская Республика коснулась гораздо более суровым образом. Они не были ни горячими ее сторонниками, как Кестлер, ни – пока еще – членами интеллектуальной элиты, как де Хевеши и фон Карман. Они были детьми коммерсантов – Макс Теллер был преуспевающим адвокатом. Макс фон Нейман забрал семью и бежал в Вену. «Мы покинули Венгрию, – много лет спустя рассказывал его сын, – вскоре после того, как коммунисты захватили власть… По сути дела, мы уехали, как только это стало возможным, то есть дней через тридцать или сорок, и вернулись приблизительно через два месяца после поражения коммунистов»[473]. В Вене старший фон Нейман присоединился к группе венгерских финансистов[474], работавших вместе с консервативной аристократией над свержением Коммуны.

Поскольку у Теллеров не было состояния, которое помогло бы им, они поневоле остались в Будапеште, лицом к лицу со своими страхами. Они совершали вылазки в деревню, выменивая у крестьян продукты. Теллер слышал о трупах, висящих на фонарях[475], но сам ничего такого не видел – так же, как фон Карман не был свидетелем «садистских эксцессов». Чтобы решить проблему перенаселения города, Коммуна обобществила все жилье. И к Кестлерам, и к Теллерам в один прекрасный день постучались солдаты, которым было поручено реквизировать буржуазные излишки жилой площади и мебели. Кестлерам, занимавшим две обшарпанные комнаты в пансионе, было позволено их сохранить. В то же время Артур обнаружил, что рабочие бывают разными и интересными людьми. К Теллерам подселили двоих солдат[476], которые спали на диванах в двух комнатах конторы Макса Теллера, примыкавшей к квартире. Солдаты вели себя вежливо; иногда они делились едой; они мочились в фикус; но, поскольку они пытались найти спрятанные деньги (которые были надежно укрыты в обложках книг по юриспруденции Макса Теллера) или просто потому, что Теллеры в целом не чувствовали себя в безопасности, их чуждое присутствие наводило на семью ужас.

Однако самый большой ужас в конце концов вселил в родителей Эдварда Теллера вовсе не венгерский коммунизм. Вожди Коммуны и многие из ее должностных лиц были евреями – что было неизбежно, поскольку вся образовавшаяся к тому времени в Венгрии интеллигенция была еврейской. Макс Теллер предупреждал сына о приближении антисемитизма. Мать Теллера выражала свой страх более живо. «Я дрожу от страха при виде того, что делает мой народ, – сказала она гувернантке сына в дни расцвета Коммуны. – Когда все это закончится, наступит ужасное возмездие»[477].

Летом 1919 года, когда положение Коммуны стало неустойчивым, одиннадцатилетнего Эдварда и его старшую сестру Эмми отправили от греха подальше к родителям матери в Румынию. Вернулись они осенью; к тому времени адмирал Миклош Хорти въехал в Будапешт на белом коне во главе новой национальной армии и установил первый в Европе жестокий фашистский режим. В результате красного террора было казнено в общей сложности около пятисот человек[478]. Масштабы белого террора режима Хорти были на порядок больше: по меньшей мере 5000 жертв[479], многие из которых были убиты с особой жестокостью; тайные камеры пыток; выборочный, но непрестанный антисемитизм, вынудивший десятки тысяч евреев покинуть страну. Наблюдатель того времени, социалист, в равной степени осуждающий обе крайности, писал, что у него нет «ни малейшего желания оправдывать зверства пролетарской диктатуры; отрицать ее жестокость нельзя, хотя связанный с нею террор чаще выражался в виде оскорблений и угроз, нежели реальных действий. Однако радикальное различие между террором красным и террором белым не подлежит никакому сомнению»[480]. Макс фон Нейман, сочувствовавший новому режиму, снова привез свою семью в Венгрию.

В 1920 году режим Хорти ввел в действие закон о numerus clausus[481], ограничивавший возможности поступления в университеты. Закон этот требовал, чтобы «относительное число поступающих как можно точнее соответствовало удельной численности населения различных рас или национальностей»[482]. Это правило, ограничивавшее число еврейских студентов пятью процентами, было намеренно антисемитским. Хотя фон Нейман был принят в Будапештский университет и мог продолжать в нем учиться, в семнадцать лет, в 1921 году, он предпочел уехать из Венгрии в Берлин. Там он попал в сферу влияния Фрица Габера и сперва учился на инженера-химика; в 1925 году он получил диплом по этой специальности в Цюрихском политехническом институте. Годом позже он получил в Будапеште докторскую степень summa cum laude[483], в 1927-м стал приват-доцентом Берлинского университета; в 1929-м, когда ему было двадцать пять, получил приглашение читать лекции в Принстоне. К 1931 году он уже был в Принстоне профессором математики, а в 1933-м получил там пожизненную должность в Институте перспективных исследований.

Самому фон Нейману лично не пришлось испытать в Венгрии каких-либо проявлений насилия, лишь общие потрясения и беспокойство, которое ощущали его родители. Тем не менее он чувствовал, что эти события оставили в нем свой след. После обсуждения карпатских деревень в качестве исходной точки происхождения талантливых венгерских эмигрантов его разговор со Станиславом Уламом перешел на более зловещие темы. «Историкам-“науковедам”, – пишет Улам, – еще предстоит выявить и объяснить условия, ставшие своеобразными катализаторами появления в тех краях столь многих блистательных личностей. Их имена изобилуют в анналах математики и физики современности. Джонни говорил, что здесь имело место совпадение каких-то культурных факторов, о которых он не мог судить точно – возможно, внешнее давление на все общество этой части Центральной Европы, ощущение крайней незащищенности, жившей в каждом отдельном человеке, необходимость сопроводить свое вымирание чем-то необычным, чтобы не уйти бесследно»[484][485].

В худшие годы правления Хорти Теллер был слишком молод, чтобы уехать из Венгрии. Именно в этом подростковом возрасте, по словам самого Теллера, пересказанным впоследствии журналом Time, Макс Теллер «вбивал сыну в голову два суровых урока: 1) когда он вырастет, ему нужно будет эмигрировать в какую-нибудь более благополучную страну и 2) ему, представителю непопулярного меньшинства, придется превосходить средний уровень, чтобы только держаться наравне с другими»[486]. Теллер добавил к этому свой собственный урок. «Я любил науку, – сказал он в одном интервью. – Но, кроме того, она давала возможность спастись из обреченного общества»[487]. В автобиографии фон Кармана есть не менее яркое высказывание о роли науки в его эмоциональной жизни. После краха Венгерской Советской Республики он спрятался в доме одного состоятельного друга, а затем сумел вернуться в Германию. «Я был рад выбраться из Венгрии, – пишет он о своих мыслях того времени. – Мне казалось, что с меня достаточно политики и государственных переворотов… Внезапно меня охватило ощущение, что долговечной может быть только наука»[488].

Идея о том, что наука может стать убежищем от мира, распространено среди тех, кто ею занимается. По словам Абрахама Пайса, Эйнштейн «однажды сказал, что продал науке свою душу и тело в попытке убежать от “я” и “мы” к “оно”»[489]. Но наука, дающая возможность убежать от знакомого мира рождения, детства и языка, когда этот мир становится смертельно угрожающим, – наука, дающая выход, культуру, которую можно унести с собой, международное братство и единственную устойчивую уверенность, – должна для этого стать предметом еще более безнадежной и, следовательно, еще более тотальной зависимости. Хаим Вейцман до некоторой степени описывает ее тотальность в еще более суровом мире российской черты оседлости, когда пишет, что «приобретение знаний было для нас в равной мере нормальным процессом образования и накоплением оружия в арсенале, при помощи которого мы надеялись впоследствии выжить во враждебном мире»[490]. С болью вспоминает он, что «каждое решение в жизни человека было судьбоносным»[491].

Жизнь Теллера в Венгрии до того, как в 1926 году он семнадцатилетним юношей уехал в Высшую техническую школу Карлсруэ, была гораздо менее суровой, чем жизнь Вейцмана в черте оседлости. Однако внутренние травмы нельзя точно измерить внешними обстоятельствами, и мало что способно породить столь глубокий гнев и столь ужасное, сохраняющееся на всю жизнь ощущение тревоги, как неспособность отца защитить собственных детей.

«В последние несколько лет, – писал Нильс Бор немецкому физику-теоретику Арнольду Зоммерфельду в апреле 1922 года в Мюнхене, – я часто чувствовал чрезвычайно острое научное одиночество; мне казалось, что мои попытки систематической разработки принципов квантовой теории, в которые я вкладывал все свои способности, находили очень мало понимания»[492]. В продолжение всей войны Бор напряженно старался развивать последствия тех «радикальных изменений», которые он внес в физику, куда бы они ни вели. Они привели его к отчаянию. Какими бы поразительными ни были предвоенные достижения Бора, слишком многие из европейских физиков старших поколений по-прежнему считали их безосновательной, импровизированной гипотезой, а саму идею квантового атома – отвратительной. Кроме того, работе мешала война.

Однако он не оставлял усилий, на ощупь пробираясь во тьме. «Лишь редкая, поразительная интуиция, – пишет итальянский физик Эмилио Сегре, – позволила Бору не заблудиться в этом лабиринте»[493]. Он скрупулезно следовал правилу, которое он назвал принципом соответствия. Как однажды объяснял Роберт Оппенгеймер, «Бор помнил, что физика есть физика и что значительную часть ее описал Ньютон, а другую большую часть – Максвелл». Поэтому Бор предположил, что «в тех ситуациях, в которых речь идет о действиях большого по сравнению с квантовым масштаба» его квантовые правила должны «приближаться к классическим правилам Ньютона и Максвелла»[494]. Это соответствие между надежной старой и неизведанной новой физикой позволило ему установить внешний предел, стену, держась за которую он мог продвигаться вперед.

Бор построил свой Институт теоретической физики при поддержке Копенгагенского университета и датских частных промышленных компаний; он вселился в него 18 января 1921 года, более чем на год позже, чем предполагалось: архитектурные планы доставляли ему такие же мучения, как и письма. Городские власти Копенгагена выделили под институт участок на краю обширного Фелледпарка, в котором находятся футбольные поля и ежегодно проходит карнавал в честь Дня конституции Дании. Само здание было скромным, со стенами, покрытыми серой штукатуркой, и красной черепичной крышей. Оно было не больше многих частных домов, четырехэтажным, хотя снаружи казалось, что этажей в нем всего три: нижний этаж был полуподвальным, а верхний, сперва служивший Бору квартирой, уходил под своды крыши. Позднее, когда у Бора было уже пять сыновей, он построил себе отдельный дом по соседству, а в квартире на верхнем этаже института стали останавливаться приезжие студенты и коллеги. В институте были лекционная аудитория, библиотека, лаборатории и пользовавшийся большой популярностью теннисный стол, на котором Бор часто играл в пинг-понг. «Он обладал быстрой и точной реакцией, – говорит Отто Фриш, – а также огромной силой воли и выносливостью. В некотором смысле эти же качества отличали и его научную работу»[495].

В 1922 году, когда Бор получил Нобелевскую премию, что сделало его датским национальным героем, он одержал вторую из своих великих теоретических побед: он объяснил строение атома, лежащее в основе повторяющихся закономерностей периодической системы элементов. Это объяснение неразрывно связало химию с физикой; теперь оно неизменно приводится в любом учебнике начального курса химии. Вокруг атомного ядра, предположил Бор, расположены последовательные электронные оболочки – их можно представить себе в виде вложенных друг в друга сфер, – и на каждой оболочке может находиться лишь определенное число электронов и не более. Разные элементы обладают сходными химическими свойствами, потому что содержат равные количества электронов на самых внешних оболочках, и именно эти электроны могут быть использованы для образования химических связей. Например, барий, щелочноземельный металл, пятьдесят шестой элемент периодической системы с атомным весом 137,34, имеет последовательно расположенные электронные оболочки, содержащие 2, 8, 18, 18, 8 и 2 электрона. Другой щелочноземельный металл, радий, восемьдесят восьмой элемент с атомным весом 226, имеет электронные оболочки, заполненные 2, 8, 18, 32, 18, 8 и 2 электронами. Поскольку на внешней оболочке обоих элементов имеется по два валентных электрона, барий и радий имеют схожие химические свойства, несмотря на значительные различия их атомных весов и атомных номеров. «Мне казалось чудом, – говорил Эйнштейн, – что колеблющейся и полной противоречий основы [квантовой гипотезы Бора] оказалось достаточно, чтобы позволить Бору – человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем – найти главные законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии… Это наивысшая музыкальность в области мысли»[496][497].

В подтверждение этого чуда Бор предсказал осенью 1922 года, что элемент номер 72, когда он будет открыт, окажется элементом не редкоземельным, подобным элементам с 57 по 71, как ожидали химики, но металлом с валентностью 4, похожим на цирконий. Дьёрдь де Хевеши, уже работавший в это время в институте Бора, и недавно приехавший молодой голландец Дирк Костер взялись за поиски такого элемента в содержащих цирконий минералах методами рентгеновской спектроскопии. К началу декабря, когда Бор с Маргрете уехали в Стокгольм на церемонию вручения Нобелевской премии, их поиски еще не были закончены. Они позвонили ему в Стокгольм вечером накануне нобелевской лекции, в самый последний момент: им удалось совершенно несомненным образом выделить элемент номер 72, и его химические свойства оказались почти идентичны свойствам циркония. Они назвали новый элемент гафнием от слова «Гафния», древнеримского названия Копенгагена. На следующий день Бор с гордостью объявил о его открытии в заключение своей лекции.

Несмотря на такие успехи, квантовая теория нуждалась в более солидном основании, нежели интуитивные догадки Бора. Одним из первых свой вклад в это дело внес Арнольд Зоммерфельд, работавший в Мюнхене; после войны в работу включились самые талантливые из молодых людей, пытавшихся найти точку роста физики. Бор вспоминал этот период как время «уникального сотрудничества целого поколения физиков-теоретиков из множества разных стран», «незабываемый опыт»[498]. Он больше не был одинок.

В начале лета 1922 года Зоммерфельд привез с собой в Гёттинген послушать лекции, которые читал бывший там в это время Бор, самого многообещающего из своих студентов, двадцатилетнего баварца Вернера Гейзенберга. «Картина первой лекции неизгладимо запечатлелась в моей памяти, – писал Гейзенберг пятьдесят лет спустя, все еще помня эти события до мельчайших подробностей. – Зал был переполнен. Датский физик, в котором уже по фигуре можно было узнать скандинава, стоял на возвышении чуть склонив голову, дружески и несколько смущенно улыбаясь, а в широко распахнутые окна лилось яркое солнце геттингенского лета. Бор говорил довольно тихим голосом, с мягким датским акцентом, и когда он разъяснял отдельные положения своей теории, то выбирал слова осторожно, гораздо осмотрительнее, чем мы привыкли слышать от Зоммерфельда, и почти за каждым тщательно сформулированным предложением угадывались длительные мыслительные ряды, лишь начала которых высказывались, а концы терялись в полумраке чрезвычайно волновавшей меня философской позиции. Содержание лекции казалось и новым, и вместе с тем не новым»[499][500].

Тем не менее Гейзенберг резко возразил на одно из утверждений Бора. Бор уже знал, что на смышленых студентов, не боящихся поспорить с профессором, стоит обращать внимание. «…после дискуссии [Бор] подошел ко мне и спросил, не можем ли мы во второй половине дня прогуляться вместе по Хайнбергу[501], чтобы обстоятельно обсудить поставленные мною вопросы, – вспоминает Гейзенберг. – Эта прогулка оказала сильнейшее воздействие на мое последующее научное развитие, или даже, вернее сказать, все мое научное развитие, собственно, и началось с этой прогулки»[502][503]. Это воспоминание об обращении в новую веру. Бор предложил Гейзенбергу перебраться в Копенгаген, чтобы они могли работать вместе. «Внезапно стало казаться, что будущее преисполнено надежд»[504]. На следующий вечер за ужином к Бору внезапно подошли два молодых человека в форме гёттингенской полиции. Один из них положил руку ему на плечо: «Вы арестованы по обвинению в похищении малолетних детей!»[505] Этот добродушный розыгрыш был устроен студентами. «Малолетним ребенком», за которого они вступились, был Гейзенберг, выглядевший со своими веснушками и щеткой жестких рыжих волос совсем мальчишкой.

Гейзенберг был человеком спортивным, бодрым и энергичным – «сияющим», как говорит один из его близких друзей. «В те дни он выглядел даже моложе своих лет, потому что состоял в Молодежном движении… и часто носил, даже взрослым мужчиной, рубашку с расстегнутым воротником и прогулочные шорты»[506]. Юные немцы, участвовавшие в Молодежном движении, ходили в походы, жгли костры, пели народные песни и разговаривали о рыцарстве, Святом Граале и службе отечеству. Многие из них были идеалистами, но среди них уже расцветали ядовитые цветы антисемитизма и тоталитарной идеологии. Когда на Пасху 1924 года Гейзенберг наконец добрался до Копенгагена, Бор повел его в поход по северу Зеландии и расспросил обо всем этом. «…в газетах время от времени приходится читать и о темных антисемитских течениях в Германии, явно разжигаемых демагогами», – как вспоминает Гейзенберг, интересовался Бор. – «Не сталкивались ли Вы с чем-либо подобным?» «Да, в Мюнхене такие группы играют определенную роль», – ответил Гейзенберг. – «Они связаны со старыми офицерами, которые никак не могут смириться с поражением в последней войне. Но мы, надо сказать, не принимаем эти группы слишком всерьез»[507][508].

В рамках того «уникального сотрудничества», о котором любил говорить Бор, они с новыми силами взялись за квантовую теорию. По-видимому, Гейзенбергу вначале не нравилось представлять неизмеримые события. Например, еще студентом он был неприятно поражен, когда прочитал в «Тимее» Платона, что у атомов есть геометрические формы: «Меня крайне обеспокоило, что такой способный к критической остроте мысли философ, как Платон, опускается до спекуляций подобного рода»[509][510]. Орбиты электронов по Бору, считал Гейзенберг, были столь же фантастичны, и его коллеги по Гёттингену, Макс Борн и Вольфганг Паули, были с ним согласны. Заглянуть внутрь атома невозможно. Измерению поддается только свет, исходящий из атома, частоты и амплитуды, соответствующие спектральным линиям. Гейзенберг решил полностью отбросить все модели и сосредоточиться только на поиске численных закономерностей.

Он вернулся в Гёттинген работать под руководством Борна в должности приват-доцента. К концу мая 1925 года обострилась его сенная лихорадка; он взял у Борна двухнедельный отпуск и уехал на Гельголанд, крошечный, открытый частым штормам остров в сорока километрах от германского побережья Северного моря, на котором было очень мало пыльцы. Там он гулял и совершал длинные заплывы в холодном море… «Несколько дней оказалось достаточно, чтобы отбросить математический балласт, всегда неизбежно накапливающийся в подобных случаях, и найти простую математическую формулировку моего вопроса»[511]. Еще через несколько дней он смог представить себе очертания системы, которая была ему нужна. Система эта требовала странной алгебры, которую он создавал постепенно, по ходу дела: перемножение чисел в одном порядке часто давало в ней произведение, отличное от результата перемножения тех же чисел в обратном порядке. Он опасался, что его система, возможно, ведет к нарушению основополагающих физических законов сохранения энергии, и работал до трех часов ночи, проверяя свои цифры, нервничая и ошибаясь. К этому моменту он уже видел, что достиг «математической непротиворечивости и согласованности». И, как это часто бывает с великими физическими открытиями, работа эта вдохновляла, но в то же время приносила сильное психологическое беспокойство:

В первый момент я до глубины души испугался. У меня было ощущение, что я гляжу сквозь поверхность атомных явлений на лежащее глубоко под нею основание поразительной внутренней красоты, и у меня почти кружилась голова от мысли, что я могу теперь проследить всю полноту математических структур, которые там, в глубине, развернула передо мной природа. Я был так взволнован, что не мог и думать о сне. Поэтому я вышел в уже начинавшихся рассветных сумерках из дома и направился к южной оконечности острова, где одиноко выступавшая в море скала-башня всегда дразнила во мне охоту взобраться на нее. Мне удалось это сделать без особых трудностей, и я дождался на ее вершине восхода солнца[512][513].

Когда Гейзенберг вернулся в Гёттинген, Макс Борн узнал в его странной математике матричную алгебру, математическую систему для представления массивов чисел и операций с ними в матрицах – сетках, – разработанную в 1850-х годах; в 1904 году ее расширил учитель Борна Давид Гилберт. За три месяца напряженной работы Борн, Гейзенберг и их коллега Паскуаль Йордан создали, по словам Гейзенберга, согласованную математическую систему. Это была «…весьма совершенная, внутренне связанная математическая постройка, в отношении которой можно было надеяться, что она действительно удовлетворяет разнообразным экспериментальным данным атомной физики»[514][515].

Новую систему назвали квантовой механикой. Она соответствовала экспериментальным данным с высокой точностью. Ценой героических усилий Паули смог применить ее к атому водорода и последовательно получить те же результаты – формулу Бальмера, постоянную Ридберга, – которые Бор в 1913 году вывел из несистематических предположений. Бор был в восторге. Развитие новой системы продолжалось в Копенгагене, в Гёттингене, в Мюнхене, в Кембридже.

Дуга Карпат, изгибаясь к северо-западу, начинает образовывать северную границу Чехословакии. Задолго до ее окончания эта дуга сворачивает к Австрийским Альпам, но приграничный горный регион, Судеты, продолжается вглубь Чехословакии. Приблизительно в сотне километров от Праги он поворачивает на юг и образует расположенный между Чехословакией и Германией невысокий хребет, который называют по-немецки Эрцгебирге – Рудные горы. Добыча железной руды в Рудных горах началась еще в Средние века. В 1516 году в долине Святого Иоахима (Иоахимсталь) было найдено богатое серебряное месторождение; эта территория принадлежала графу фон Шлику, и он немедленно присвоил рудник. В 1519 году по его распоряжению из добытого серебра были отчеканены первые монеты. Их название, «иоахимсталер», сократилось впоследствии до «талер» а где-то до 1600 года оно превратилось в английском языке в слово «доллар». Таким образом, американский доллар ведет свое происхождение от серебра из Иоахимсталя.

В старинных, изрытых пещерами рудниках Иоахимсталя, укрепленных прокопченными деревянными балками, находили и другие необычные руды, в том числе черный, смолистый, тяжелый, бугристый минерал, который называли смоляной обманкой. В 1789 году немецкий аптекарь и химик-самоучка Мартин Генрих Клапрот, ставший первым профессором Берлинского университета, открывшегося в 1810 году, сумел выделить из образца смоляной обманки из Иоахимсталя сероватое металлическое вещество. Он стал искать для этого материала подходящее название. За восемь лет до этого сэр Уильям Гершель, родившийся в Германии английский астроном, открыл новую планету и назвал ее Ураном в честь первого верховного бога греческой мифологии, сына и мужа Геи, отца титанов и циклопов, оскопленного собственным сыном Кроносом при помощи Геи, кровь из раны которого, упав на землю, породила трех мстительных эриний. В честь открытия Гершеля Клапрот и назвал свой новый металл ураном. Он – в форме диуранатов натрия и аммония – оказался прекрасной красящей добавкой к керамической глазури; в концентрации 0,006 % он давал золотисто-желтую окраску, а при увеличении концентрации последовательно переходил к оранжевому, коричневому, зеленому и черному цвету. Добыча урана для керамической промышленности, в довольно скромных масштабах, продолжалась с тех пор в Иоахимстале вплоть до современной эпохи. Именно из урановой смолки из Иоахимсталя Мария и Пьер Кюри с большим трудом выделили образцы новых элементов, которые они назвали радием и полонием. После этого радиоактивность руды из Рудных гор придавала дополнительный блеск многочисленным водным курортам этих мест, в число которых входят Карлсбад и Мариенбад[516]: теперь они могли заявлять, что их воды не только происходят из естественных горячих источников, но и содержат бодрящую радиоактивность.

Летом 1921 года в Иоахимсталь приехал в качестве геологоразведчика-любителя богатый семнадцатилетний американский студент, недавно закончивший в Нью-Йорке Школу этической культуры. Юный Роберт Оппенгеймер начал коллекционировать минералы еще до Первой мировой войны, когда его дед, живший в немецком городе Ханау, подарил приехавшему в гости мальчику скромную коллекцию для начинающих. По его словам, именно тогда у него возник интерес к науке. «Сначала, конечно, это был интерес коллекционера, – впоследствии говорил он в одном из своих интервью, – но постепенно начал появляться и интерес ученого – не к историческим аспектам того, как появились камни и минералы, а настоящее увлечение кристаллами, их строением, двойным лучепреломлением, тем, что можно увидеть в поляризованном свете, то есть всеми обычными вещами». Дед был «бизнесменом-неудачником, который родился, по сути дела, в хибаре в почти что средневековой немецкой деревне, но обладал любовью к учению»[517]. Отец Оппенгеймера уехал из Ханау в Америку в 1898 году, когда ему было семнадцать лет, со временем стал владельцем компании, занимавшейся импортом текстиля, и преуспел, импортируя подкладочную ткань для мужских костюмов в то время, когда готовое платье стало заменять в Соединенных Штатах сшитое на заказ. Оппенгеймеры – Юлиус, его красивая и хрупкая жена Элла из Балтимора, получившая художественное образование, Роберт, родившийся 22 апреля 1904 года, и его брат и верный помощник Фрэнк, родившийся на восемь лет позже, – могли позволить себе проводить лето в Европе и часто пользовались этой возможностью.

Юлиус и Элла Оппенгеймер, нерелигиозные евреи, были людьми, исполненными чувства собственного достоинства и довольно осторожными. У них была просторная квартира с видом на Гудзон на Риверсайд-драйв, около 88-й улицы, и летняя дача в районе Бей-Шор на Лонг-Айленде. Они носили безупречную, сшитую по мерке одежду, занимались самосовершенствованием и ограждали себя и своих детей от реальных и воображаемых опасностей. О бывшем у Эллы Оппенгеймер врожденном увечье правой руки, которую она всегда скрывала в перчатке-протезе, никогда не говорили вслух – даже мальчики со своими друзьями, когда родители их не слышали. Элла была любящей матерью, но строго соблюдала формальности: только ее муж осмеливался повышать голос в ее присутствии. По словам одного из друзей Роберта[518], Юлиус Оппенгеймер был человеком разговорчивым и великим спорщиком, другой говорит, что он «был отчаянно любезным, очень старался понравиться»[519], но был в душе человеком добрым. Он состоял в основанном просветителем Феликсом Адлером из Колумбийского университета Обществе этической культуры, филиалом которого была школа Роберта. Это общество декларировало, что «человек должен принимать на себя ответственность за направление своей жизни и судьбы»: именно человек, а не Бог. Роберт Оппенгеймер вспоминал, что был «мальчиком приторным, отвратительно благовоспитанным». Детство, говорил он, «не подготовило меня к тому факту, что мир полон вещей жестоких и неприятных. Оно не научило меня быть нормальным, здоровым мерзавцем»[520]. Он был хрупким ребенком и часто болел. Поэтому – или потому, что средний сын в семье умер вскоре после рождения, – мать не хотела отпускать его бегать по улицам. Он сидел дома, коллекционировал минералы и в десятилетнем возрасте уже писал стихи, хотя все еще продолжал играть в кубики.

В то время он уже готовился к занятиям наукой. Одной из его игрушек был профессиональный микроскоп. В третьем классе он ставил опыты, в четвертом начал вести лабораторные журналы, а в пятом приступил к изучению физики, хотя в течение многих лет его больше интересовала химия. Куратор отдела кристаллов Американского музея естественной истории согласился его учить. В двенадцать лет он прочел лекцию членам Нью-йоркского минералогического клуба, удивление которых быстро сменилось восторгом: из предшествовавшей переписки с ним у членов клуба создалось впечатление, что он должен быть взрослым.

Когда ему было четырнадцать, родители отправили его в лагерь – чтобы он побыл наконец на свежем воздухе и, возможно, завел себе друзей. Он бродил по тропам лагеря «Кёниг» в поисках камней, и единственным другом, с которым он общался, была книга Джордж Элиот; его вдохновляла идея Элиот о том, что делами людей управляют причины и следствия. Он был стеснительным, нескладным, невыносимо претенциозным и высокомерным и не умел давать отпор. Родителям он писал, что рад был попасть в лагерь, потому что там он учился жизни. Оппенгеймеры срочно приехали за ним. Когда директор лагеря стал наказывать за непристойные шутки, другие мальчики, прозвавшие Оппенгеймера Милашкой, выяснили, что виноват в этом он. Они затащили его в лагерный ледник, раздели догола, побили – «пытали»[521], как говорит его друг, – раскрасили его гениталии и ягодицы зеленой краской и оставили его, голого, там на ночь. «Он все еще был маленьким мальчиком, – вспоминает его пятнадцатилетнего другая подруга детства, которая нравилась ему, сама того не зная, – очень хрупким, очень розовощеким, очень стеснительным и, конечно, очень талантливым. Очень скоро все признавали, что он отличался от остальных и значительно их превосходил. В том, что касается учебы, ему удавалось все… Кроме того, физически он был не то чтобы неуклюжим – скорее неразвитым, не в поведении, но в том, как он двигался, ходил, сидел. В нем было нечто удивительно детское»[522].

В феврале 1921 года он закончил Школу этической культуры лучшим из своего потока: ему было поручено произнести прощальную речь от имени учеников. В апреле он заболел аппендицитом и перенес операцию. Оправившись после нее, он поехал с семьей в Европу – именно тогда и произошла вылазка в Иоахимсталь. Где-то по пути он «слег с серьезным, почти смертельным случаем окопной дизентерии». В сентябре он должен был поступать в Гарвард, но «в это время лежал больной – в Европе, собственно говоря»[523]. Дизентерия сменилась сильным колитом, который не позволял ему подняться с постели в течение нескольких месяцев. Зиму он провел в квартире родителей в Нью-Йорке.

Чтобы закрепить выздоровление Роберта и несколько закалить его, отец договорился с его любимым учителем английского из Школы этической культуры, мягким и участливым выпускником Гарварда Гербертом Смитом, что на лето тот поедет с Робертом на Запад. Роберту было восемнадцать, его лицо по-прежнему было мальчишеским, но в ярких серо-голубых глазах светилась уверенность. Он был чуть выше 180 сантиметров ростом и отличался чрезвычайно худым сложением; никогда в жизни он не весил больше 57 килограммов, а в периоды болезни или сильных волнений мог доходить до 52. Смит отвез его на Лос-Пифиос, ранчо для туристов, расположенное в горах Сангре-де-Кристо к северо-востоку от Санта-Фе, и там Роберт ел, колол дрова и учился ездить верхом и справляться с дождем и непогодой.

Главным событием лета был конный поход. Маршрут начинался в деревне Фрихолес, расположенной в отвесном, изрезанном пещерными поселениями каньоне Фрихолес, который находится на противоположном от хребта Сангре-де-Кристо берегу Рио-Гранде, и поднимался по ущельям и террасам плато Пахарито до альпийских лугов Валье-Гранде огромной кальдеры Хемес на высоте трех тысяч метров. Кальдера Хемес – это чаша вулканического кратера около двадцати километров в поперечнике, внутри которой, на тысячу метров ниже края, расположены травянистые луга. Окаменевшие выходы лавы делят эту чашу на несколько высокогорных долин. Этот кратер, возникший миллион лет назад, – один из крупнейших в мире; его можно увидеть даже с Луны. В шести километрах к северу от каньона Фрихолес проходит еще один, параллельный ему каньон, имя которого происходит от испанского названия тополей, покрывающих его склоны: Лос-Аламос. Юный Роберт Оппенгеймер впервые попал в эти места летом 1922 года.

Как это бывало с полуинвалидами, приезжавшими с Востока в дни освоения Дикого Запада, встреча Оппенгеймера с дикой природой, освободившая его от чрезмерных ограничений цивилизации, стала поворотным моментом его морального излечения. Из болезненного и, возможно, склонного к ипохондрии мальчика он превратился за это энергичное лето в молодого человека, уверенного в своих силах. Он приехал в Гарвард загорелым и подтянутым, в хорошей – по меньшей мере физической – форме.

В Гарварде он воображал себя готом, вторгшимся в Рим[524]. «Он занимался интеллектуальным грабежом»[525], – говорит один из его однокурсников. Он регулярно записывался на шесть курсов, по которым нужно было сдавать экзамены, – хотя требовалось всего пять – и еще на четыре факультативных[526]. И курсы эти не были легкими. Его основной специальностью была химия, но в течение года он мог пройти четыре семестра химии, два семестра французской литературы, два математики, один философии и три физики – и это только те предметы, которые он сдавал. Кроме того, он еще читал самостоятельно, изучал иностранные языки, иногда ходил по выходным на девятиметровой яхте, которую подарил ему отец, или отправлялся с друзьями в двухдневные походы, писал рассказы и стихи, когда чувствовал вдохновение, но в целом избегал внеклассных занятий и клубов. Не увлекался он и личной жизнью; он все еще оставался настолько незрелым, что лишь восхищался женщинами старшего возраста с почтительного расстояния. Позднее он считал, что «хотя я любил работать, я очень разбрасывался и справлялся лишь чудом»[527]. Результатом этого чуда была зачетная книжка со множеством отличных оценок, лишь изредка перемежавшихся хорошими; через три года он окончил курс, получив диплом summa cum laude.

В этом неустанном трудолюбии, хотя и прикрытом традиционной для Гарварда вялостью, было нечто лихорадочное. Оппенгеймер еще не нашел своего места – возможно, эти поиски даются американцам труднее, чем европейцам вроде Сциларда или Теллера, которые, как кажется, с самой ранней молодости были цельными личностями? – и в Гарварде ему тоже не удалось его найти. Гарвард, говорил он, был «самым увлекательным периодом всей моей жизни. Там я действительно мог учиться. Мне там очень нравилось. Я почти ожил»[528]. За интеллектуальным восторгом скрывалась боль.

Он всегда старался – иногда весьма изобретательно – скрывать свои чувства, но в более поздний период своей жизни откровенно рассказывал о себе группе деликатных друзей, и эти откровения, несомненно, касаются того, что происходило с ним начиная со студенческих лет. «До сих пор, – говорил он этой группе в 1963 году, – и еще в большей степени в годы моего почти бесконечно растянувшегося взросления почти все, что я делал или отказывался делать, будь то статья по физике или лекция или то, как я читал книги, как я разговаривал с друзьями, как я любил, – почти все вызывало во мне очень сильное чувство отторжения, чувство чего-то неправильного»[529]. Его друзья по Гарварду почти не видели проявлений этой стороны его личности – в конце концов, атмосфера американского университета не располагает к откровенности, – но он намекал на них в своих письмах к Герберту Смиту:

Вы любезно спрашиваете, чем я занимаюсь. Помимо занятий, описанных в отвратительной записке от прошлой недели, я тружусь и пишу бесконечные сочинения, заметки, стихи, рассказы и прочую чушь; я хожу читать в математическую библиотеку и в философскую библиотеку и делю свое время между герром [Бертраном] Расселом и созерцанием прекрасной и очаровательной дамы, пишущей работу о Спинозе – восхитительно ироничная ситуация, не правда ли? Я произвожу нечто зловонное в трех разных лабораториях, слушаю сплетни Алларда о Расине, пою чаем несколько заблудших душ и веду с ними ученые разговоры, уезжаю на выходные, чтобы перегонять низкопробную энергию в смех и усталость, читаю по-гречески, совершаю оплошности, ищу в своем столе письма и мечтаю о смерти. Вуаля[530].

Преувеличенное стремление к смерти отчасти можно приписать стремлению Оппенгеймера покрасоваться перед своим наставником, но часть его вызвана подлинным страданием – которое, учитывая его вероятную тяжесть, он переносил весьма достойно и отважно.

Оба ближайших друга Оппенгеймера студенческих лет, Фрэнсис Фергюссон и Пол Хорган, соглашаются, что он был склонен к причудливым преувеличениям, часто видел в разных вещах больше, чем в них на самом деле содержалось[531]. Поскольку эта тенденция в конце концов испортила всю его жизнь, ее стоит рассмотреть повнимательнее. Оппенгеймер уже не был перепуганным мальчиком, но все еще оставался встревоженным и неуверенным молодым человеком. Он просеивал информацию, знания, эпохи, системы, языки, сокровенные и прикладные практики, примеряя их к своему духу. Преувеличение ясно показывало, что он понимает, как плохо они ему подходят (и в то же время, к его же собственному вреду, было источником его стеснительности). Возможно, в этом и заключалась социальная функция этого преувеличения. Глубже было еще хуже. Глубже лежала ненависть к самому себе, «очень сильное чувство отторжения, чувство чего-то неправильного». У него еще не было ничего своего, ничего оригинального, и все то, что он приобрел в результате обучения, казалось ему украденным, а сам он – вором, готом, разграбляющим Рим. Он был в восторге от награбленной добычи, но презирал грабителя. Он проводил такое же четкое различие между коллекционером и творцом, как Гарри Мозли в своем завещании. В то же время, на этом этапе своей жизни он, по-видимому, имел в своем распоряжении только умственные средства управления ею, и отказаться от них он не мог.

Он пытался писать стихи и рассказы. Его студенческие письма – это скорее письма литератора, чем ученого. Он и в дальнейшем сохранил свои литературные навыки, и они верно ему служили, но приобрел он их прежде всего в надежде, что они смогут открыть ему путь к самопознанию. В то же время он надеялся, что литературные занятия помогут ему стать более человечным. Он прочитал только что вышедшую «Бесплодную землю»[532], узнал в ней свою собственную «мировую скорбь» и стал искать сурового утешения в индуистской философии. Он превзошел трехтомные «Принципы математики»[533] Бертрана Рассела и Альфреда Норта Уайтхеда, обсуждая прочитанное с самим недавно приехавшим Уайтхедом – он был единственным студентом, не испугавшимся его семинара, – и гордился этим достижением до конца жизни. Важнее всего было то, что он открыл для себя физику, лежащую в основе химии, так же как раньше он обнаружил кристаллы, четко проявляющиеся в сложившейся веками путанице камней: «Мне открылось, что то, что мне нравится в химии, очень близко к физике; разумеется, когда изучаешь физическую химию и начинаешь встречать идеи, касающиеся термодинамической и статистической механики, о них хочется узнать побольше… Мне это казалось очень странной картиной – я никогда не изучал элементарного курса физики»[534].

Он работал в лаборатории Перси Бриджмена, ставшего много лет спустя нобелевским лауреатом; «у этого человека, – говорит Оппенгеймер, – хотелось учиться»[535]. Он многое узнал о физике, но знания эти были беспорядочными. Он получил диплом химика и безрассудно предположил, что Резерфорд с радостью примет его в Кембридж, куда тот вернулся из Манчестера в 1919 году, чтобы сменить стареющего Дж. Дж. Томсона на посту директора Кавендишской лаборатории. «Однако Резерфорду я был не нужен, – впоследствии рассказывал Оппенгеймер историку. – Он был невысокого мнения о Бриджмене, а моя квалификация выглядела странно и не внушала особого доверия – особенно человеку вроде Резерфорда с его здравым смыслом… Не знаю даже, почему я уехал из Гарварда, но у меня было ощущение, что [Кембридж] ближе к центру событий»[536]. Рекомендательное письмо Бриджмена, хоть и благожелательно составленное, тоже не помогло убедить Резерфорда. Гарвардский физик писал, что Оппенгеймер обладает «совершенно чудесной способностью к освоению нового» и «часто проявлял в своих решениях высокую степень оригинальности подходов и высокие математические способности». Однако «его слабая сторона связана с экспериментальной работой. Он обладает скорее аналитическим, нежели физическим, складом ума, и, работая в лаборатории, не чувствует себя в своей тарелке». Бриджмен честно написал, что считает Опенгеймера «своего рода лотереей». С другой стороны, «если у него будет получаться хоть что-нибудь, я полагаю, что он добьется огромных успехов»[537]. Проведя еще одно целебное лето в Нью-Мексико с Полом Хорганом и старыми знакомыми по лету 1921 года, Оппенгеймер отправился в Кембридж, чтобы каким бы то ни было способом взять штурмом центр событий.

Дж. Дж. Томсон еще работал в Кембридже и взял Оппенгеймера к себе. «Мне тут приходится довольно нелегко, – писал Оппенгеймер в Оксфорд Фрэнсису Фергюссону 1 ноября. – Работать в лаборатории ужасно скучно, и эта работа получается у меня настолько плохо, что я не могу ощутить, что чему-нибудь учусь… Лекции отвратительны». Однако он считал, что «если бы в Гарварде использовались здешние академические стандарты, там уже назавтра не осталось бы ни одного человека»[538]. Он работал в углу большой подвальной комнаты в Кавендишской лаборатории (ее называли «Гаражом»); в другом углу работал Томсон. Оппенгеймер бился над изготовлением тонких бериллиевых пленок для эксперимента, который он, по-видимому, так и не довел до конца: впоследствии эти пленки использовал Джеймс Чедвик, переехавший из Манчестера и бывший теперь заместителем Резерфорда по исследовательской части. «Вся эта работа в лаборатории была, честно говоря, притворством, – вспоминал Оппенгеймер, – но благодаря ей я попал в лабораторию, в которой слышал разговоры и многое узнал о том, что кого интересовало»[539].

Послевоенная работа над квантовой теорией тогда только начиналась. Она чрезвычайно заинтересовала Оппенгеймера. Он хотел в ней участвовать. Он боялся опоздать. До сих пор любое учение давалось ему легко. В Кембридже он зашел в тупик.

Этот тупик был не в меньшей, если не в большей степени эмоциональным, нежели интеллектуальным. «Уныние маленького мальчика, с которым никто не хочет играть»[540] – так описывал он это состояние три года спустя, уже преодолев его. Он столкнулся с тем же молчаливым обращением со стороны британцев, что и Нильс Бор, но у него не было дорого доставшейся Бору уверенности в себе. Герберт Смит чувствовал приближение катастрофы. «Как дела у Роберта? – писал он Фергюссону. – Кажется ли ему холодная Англия таким же социальным и климатическим адом, каким она казалась Вам? Или же его радует ее экзотика? Мне, к слову, кажется, что возможность знакомить его с людьми следует использовать скорее с большой осторожностью, чем с царственной расточительностью. Вполне вероятно, что и то, что Вы оказались там на [два года] раньше, и Ваша социальная приспособляемость могут привести его в отчаяние. И я боюсь, что тогда он не вцепится Вам в горло… а просто перестанет считать, что его жизнь стоит того, чтобы ее продолжать»[541]. В декабре Оппенгеймер написал Смиту, что он не работает над «созданием себе подходящей карьеры… На самом деле я занят гораздо более трудным делом превращения себя в нечто, подходящее для карьеры»[542]. В действительности все было еще хуже. Как он говорил впоследствии, он был «готов прикончить самого себя. Это стремление было хроническим»[543]. На Рождество, встретившись в Париже с Фергюссоном, он жаловался ему на безнадежность лабораторной работы и отчаяние в любовной жизни. Затем, в противоположность предсказанию Смита, он действительно вцепился Фергюссону в горло и попытался его задушить. Фергюссон легко отразил это нападение. Вернувшись в Кембридж, Оппенгеймер попытался объясниться в письме. Он писал, что посылает Фергюссону «шумное» стихотворение. «Как и в Париже, я не упоминал, возможно, самого интересного, ужасной истины о превосходстве; но, как Вы знаете, именно эта истина в сочетании с моей неспособностью спаять вместе две медные проволоки, вероятно, и доводит меня до безумия»[544].

Ужасная истина о превосходстве больше не ускользала от него. Приближаясь к точке психологического кризиса, он в то же время прилагал все усилия, чтобы охватить как можно больше, глубоко понимая, что его разум должен помочь ему справиться. Он «проделывал огромную работу, – говорил один из его друзей, – размышлял, читал, обсуждал, но при этом в нем было ясно заметно огромное внутреннее беспокойство и тревога»[545]. Важную перемену принесло произошедшее в этом же году знакомство с Бором. «Когда Резерфорд представил меня Бору, тот спросил, над чем я работаю. Я рассказал ему, и он спросил: “И как у вас дела?” Я ответил: “Мне приходится трудно”. Он сказал: “Это трудности математические или физические?” Я сказал: “Не знаю”. Он сказал: “Это плохо”»[546]. Но что-то в Боре – по меньшей мере его отеческая теплота, то, что Ч. П. Сноу называл его простой и подлинной добротой, его лишенная приторности «приятность»[547] – помогло Оппенгеймеру принять решение: «В этот момент я совершенно забыл о бериллии и пленках и решил попытаться стать физиком-теоретиком»[548].

Не вполне ясно, ускорило ли наступление кризиса это решение или помогло с ним справиться. В Кембридже Оппенгеймер ходил к психиатру. Кто-то написал о его проблемах его родителям, и они поспешили приехать – так же, как много лет назад они приехали в лагерь «Кёниг». Они заставили сына сменить психиатра. Нового специалиста он нашел на Харли-стрит[549] в Лондоне. После нескольких сеансов тот диагностировал «раннее слабоумие» – этим термином раньше называли шизофрению. Это заболевание характеризуется возникновением в раннем возрасте, нарушениями мыслительного процесса, странными действиями, склонностью пациента жить в своем внутреннем мире, неспособностью поддерживать нормальные межличностные отношения и чрезвычайно неблагоприятным прогнозом. Учитывая неопределенность симптоматики, а также интеллектуальное ослепление и глубокое душевное смятение Оппенгеймера, ошибку психиатра достаточно легко понять. Однажды Фергюссон встретил Оппенгеймера на Харли-стрит и спросил его, как прошла встреча с психиатром. «Он сказал… что этот тип слишком глуп, чтобы разобраться в том, что с ним происходит, и что сам он знает о своих проблемах больше, чем [доктор], – и, вероятно, так оно и было»[550].

Разрешение кризиса началось еще до посещений Харли-стрит, весной, во время десятидневной поездки на Корсику с двумя американскими друзьями. Что именно случилось там с Оппенгеймером, остается загадкой, но загадка эта была для него так важна, что он особо подчеркивал ее – в завораживающем и неполном рассказе – в беседе с одним из самых сочувственных своих биографов, Ньюэлом Фарр Дэвисом. Корсика, писал Оппенгеймер своему брату Фрэнку вскоре после поездки, была «отличным местом со всеми достоинствами, от вина до ледников и от лангустов до бригантин»[551]. Позднее, в разговоре с Дэвисом, он подчеркивал, что, хотя американское правительство собрало за многие годы сотни страниц информации о нем, в этих записях на самом деле не было почти ничего по-настоящему важного. Чтобы проиллюстрировать это обстоятельство, сказал он, можно вспомнить Корсику. «[Кембриджский] психиатр был прелюдией к тому, что началось для меня на Корсике. Вы спрашиваете, расскажу ли я вам всю эту историю, или же вам придется раскапывать ее самостоятельно. Но о ней знают немногие, и они ничего не расскажут. Раскопать вам ничего не удастся. Вам достаточно знать, что это было не просто романом, и даже совсем не романом, а настоящей любовью»[552]. Это было, сказал он, «великим событием в моей жизни, великой и неизгладимой ее частью»[553].

Будь то роман или любовь, в этом году Оппенгеймер нашел в Кембридже свое призвание: дело явно пошло на поправку. Наука спасла его от эмоциональной катастрофы, как спасала она Теллера от катастрофы социальной. В 1926 году, ближе к закату Веймарской республики, он переехал в Гёттинген, старинный средневековый город в Нижней Саксонии, то есть в Центральной Германии, университет которого был основан английским королем Георгом II. Физический факультет университета, недавно устроившийся в университетском здании на Бунзенштрассе, построенном на средства Фонда Рокфеллера, возглавлял Макс Борн. Юджин Вигнер приехал в Гёттинген, чтобы работать с Борном, так же как и Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули и, хотя и менее охотно, итальянец Энрико Ферми. Все они впоследствии стали нобелевскими лауреатами. Получивший Нобелевскую премию в 1925 году Джеймс Франк, перебравшийся туда из Института Габера, входившего в число Институтов кайзера Вильгельма, руководил лабораторными занятиями. С университетом сотрудничали математики Рихард Курант, Герман Вейль и Джон фон Нейман. Эдвард Теллер появился позже, приехав на должность ассистента.

Город был очень мил, по крайней мере на взгляд приезжих американцев. Можно было выпить frisches Bier[554] в построенной в XV веке пивной Zum Schwarzen Bren («У черного медведя») или посидеть за хрустящими, нежными венскими шницелями в Junkernschnke, «Юнкерском зале», ресторане, история которого также насчитывала четыреста лет. Он занимал трехэтажное здание с витражами и разукрашенными фахверками на углу улиц Босоногой и Еврейской, так что Оппенгеймер, вероятно, там бывал: ему должно было понравиться это сочетание. Когда аспирант защищал в Гёттингене свою диссертацию, его товарищи заставляли его поцеловать «гусятницу Лизу» – красивую бронзовую статую девушки под сенью увитой бронзовыми цветами беседки, которая украшает фонтан на площади, расположенной перед средневековой мэрией города. Чтобы добраться до губ Gnseliesel, нужно было забраться в фонтан, что, собственно, и было истинной целью этого ритуала – своего рода профессиональным крещением, которое должно было прийтись Оппенгеймеру по душе.

Горожане все еще ощущали на себе последствия войны и инфляции. Оппенгеймер и другие американские студенты жили в обнесенном стеной особняке гёттингенского врача, который потерял все свое состояние и был вынужден брать постояльцев. «Хотя общество [в университете] было чрезвычайно богатым и теплым и готовым прийти мне на помощь, – говорит Оппенгеймер, – вокруг него царило очень мрачное германское настроение… озлобленное, гнетущее и, я бы сказал, раздраженное и рассерженное, в котором были все те ингредиенты, которые привели впоследствии к крупнейшей катастрофе. И я очень хорошо это чувствовал»[555]. В Гёттингене он впервые осознал масштабы разорения Германии. Позднее Теллер обобщил свой собственный опыт проигранных войн и их последствий: «Войны не только создают невероятные страдания, но и порождают глубокую ненависть, которая может сохраняться на протяжении нескольких поколений»[556].

Когда Оппенгеймер приехал в Гёттинген, две его статьи, «О квантовой теории колебательно-вращательных полос» (On the quantum theory of vibration-rotation bands) и «О квантовой теории задачи двух тел» (On the quantum theory of the problem of the two bodies), уже были приняты к публикации в журнале Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, что помогло ему проложить себе дорогу. Теперь, когда он нашел свое призвание, статьи быстро множились. Речь шла уже не об ученических работах, а о заметных достижениях. Его особый вклад, вполне соответствовавший изменениям в его мышлении, касался расширения квантовой теории за пределы той узкой области, в которой она возникла. Его диссертация «О квантовой теории непрерывных спектров» (On the quantum theory of continuous spectra) была напечатана по-немецки в престижном журнале Zeitschrift fr Physik. Борн утвердил ее «с отличием», что было чрезвычайно высокой оценкой. Оппенгеймер и Борн вместе разработали квантовую теорию молекул, и это важное достижение надолго сохранило свое значение. Если считать диссертацию, Оппенгеймер опубликовал между 1926 и 1929 годами шестнадцать статей. Они создали ему надежную репутацию физика-теоретика, признанного во всем мире.

Он вернулся домой с гораздо большей уверенностью в себе. Ему предложили работу в Гарварде, а также в молодом, энергичном Калифорнийском технологическом институте в Пасадине. Его же особенно интересовал Калифорнийский университет в Беркли, потому что он, как говорил впоследствии Оппенгеймер, был «пустыней»[557] – в том смысле, что теоретическую физику там вообще не преподавали. В результате он решил, что будет работать и в Беркли, и в Калтехе[558]: осенью и зимой он должен был читать лекции под Сан-Франциско, а весной – в Пасадине. Но сначала он получил грант Национального совета по научным исследованиям и вернулся в Европу, чтобы совершенствоваться в математике, сначала с Паулем Эренфестом в Лейдене, а затем с Паули, который раотал теперь в Цюрихе. Паули обладал еще более аналитическим и критическим умом, чем Оппенгеймер, и еще более утонченным физическим чутьем. После Эренфеста Оппенгеймер хотел поработать в Копенгагене с Бором. Эренфест был против: по словам Оппенгеймера, «широта и расплывчатость» взглядов Бора не обеспечивали должной строгости. «Я действительно видел копию письма, которое [Эренфест] написал Паули. Было ясно, что он отправляет меня к нему на исправление»[559].

Перед отъездом из Соединенных Штатов в Лейден Оппенгеймер побывал вместе с Фрэнком в Сангре-де-Кристо. Братья нашли там, на высокогорном лугу, хижину и участок земли, которые им понравились, – «дом, два с половиной гектара земли и ручей»[560] – так скупо описывал их находку Роберт. Дом был построен из грубо обтесанных бревен, пропитанных смолой; там не было даже уборной. Пока Роберт был в Европе, его отец договорился о долговременном кредите и отложил триста долларов на «восстановление», как говорил Оппенгеймер. Лето, проведенное в горах, помогло восстановлению и самого известного молодого теоретика.

В конце лета того же 1927 года фашистское правительство Бенито Муссолини созвало в Комо, на юго-западном конце похожего на фьорд озера Комо в озерном краю на севере Италии, Международный физический конгресс. Конгресс был посвящен столетней годовщине смерти Алессандро Вольты, родившегося в Комо итальянского физика, который изобрел электрическую батарею; в его честь названа вольтом стандартная единица измерения электрического потенциала. В Комо приехали все, кроме Эйнштейна, который не хотел предоставлять фашизму возможность использовать его репутацию[561]. Все приехали туда потому, что квантовая теория находилась под угрозой, и Нильс Бор должен был выступить в ее защиту.

Речь шла о старой проблеме, вновь возникшей в новом, более угрожающем виде. В 1905 году Эйнштейн продемонстрировал в своей работе по фотоэлектрическому эффекту, что свет иногда ведет себя так, как если бы он состоял не из волн, а из частиц. В начале 1926 года красноречивый, высокообразованный венский теоретик Эрвин Шрёдингер снова перевернул все с ног на голову: он опубликовал волновую теорию материи, продемонстрировав, что на атомном уровне материя ведет себя так, как будто бы она состояла из волн. Теория Шрёдингера была изящной, понятной и абсолютно непротиворечивой. Его уравнения позволяли получить те же квантованные энергетические уровни атома Бора, но на основе гармоник «волн» вибрирующей материи, а не перескакивающих электронов. Вскоре после этого Шрёдингер доказал, что «волновая механика» математически эквивалентна квантовой механике. «…следовательно, – говорит Гейзенберг, – речь идет о двух различных математических формулировках того же самого положения вещей»[562][563]. Это обрадовало приверженцев квантовой механики, потому что давало новое подтверждение их правоты, а также в связи с большей простотой математических расчетов Шрёдингера.

Однако Шрёдингер, бывший сторонником старой классической физики, заявил, что его волновая механика имеет еще большее значение. По сути дела, он утверждал, что она выражает реальность, существующую внутри атома, что там находятся не частицы, а стоячие волны материи, что атом, таким образом, снова становится объектом классической физики с ее непрерывными процессами и абсолютным детерминизмом. В атоме Бора электроны перемещаются между стационарными состояниями квантовыми скачками, которые приводят к испусканию световых фотонов. Шрёдингер предположил, что свет порождают множественные волны материи в процессе, который называют усиливающей интерференцией, в котором пиковые амплитуды волн складываются. «Такая гипотеза, – сухо замечает Гейзенберг, – казалась мне слишком смелой, чтобы быть истинной»[564][565]. В частности, ей противоречила квантовая формула излучения, полученная Планком в 1900 году и абсолютно точно подтвержденная с тех пор на опыте. Однако многие физики-традиционалисты, которым никогда не нравилась квантовая теория, говоря словами Гейзенберга, «…именно это самое толкование Шрёдингера восприняли как избавление»[566][567]. Ближе к концу лета Гейзенберг пришел в Мюнхене на семинар, на котором выступал Шрёдингер. Там он высказал свои возражения. «[Нобелевский лауреат] Вильгельм Вин очень резко ответил, что, хотя ему понятны мои сожаления по поводу того, что теперь с квантовой механикой покончено и о всякой чепухе типа квантовых скачков и тому подобном говорить больше не приходится, но упомянутые мною трудности, без сомнения, будут разрешены Шрёдингером в самое ближайшее время»[568].

Бор пригласил Шрёдингера в Копенгаген. Как рассказывает Гейзенберг, их спор начался прямо на вокзале и продолжался днем и ночью:

Ибо, хотя Бор был человеком заботливым и любезным, в такой дискуссии, касающейся эпистемологических проблем, которым он придавал жизненно важное значение, он мог фанатично настаивать на доведении всех доводов до полной ясности с почти что пугающей неумолимостью. Он не отступал даже после многих часов споров, [пока] Шрёдингер не признал, что [его] интерпретация не полна и не способна объяснить даже закона Планка. Все попытки Шрёдингера как-то обойти этот неприятный вывод медленно, пункт за пунктом, сводились на нет в результате бесконечно кропотливого обсуждения[569].

Шрёдингер простудился и слег. К сожалению, жил он в доме Боров. «Пока госпожа Бор ухаживала за ним и приносила ему чай и пироги, Нильс Бор постоянно сидел на краю его постели, говоря [ему]: “Вы все-таки должны понять, что…”»[570] Шрёдингер был близок к отчаянию. «Если нельзя избавиться от этих проклятых квантовых скачков, – взорвался он в конце концов, – то я жалею, что вообще связался с квантовой теорией». Бор, который всегда любил конфликты, позволяющие обострить понимание, успокаивал своего измученного гостя лестью: «А вот мы, со своей стороны, очень благодарны Вам за то, что Вы сделали, поскольку Ваша волновая механика с ее математической ясностью и простотой представляет огромный прогресс по отношению к прежним формам квантовой механики»[571]. Шрёдингер вернулся домой обескураженным, но не убежденным.

Тогда Бор и Гейзенберг взялись за решение задачи примирения двойственности атомной теории. Бор надеялся сформулировать подход, который позволял бы материи и свету существовать как в виде частиц, так и в виде волн. Гейзенберг последовательно призывал отбросить модели и заниматься только математикой. В конце февраля 1927 года, как говорит Гейзенберг, когда оба они пришли в состояние «…истощения, которое, ввиду разной направленности мысли, вызывало иной раз натянутость отношений», Бор уехал в Норвегию кататься на лыжах. Молодой баварец пытался, используя уравнения квантовой механики, рассчитать что-нибудь, столь простое на вид, как траектория электрона в туманной камере, и обнаружил, что это невозможно. Зайдя в этот тупик, он развернулся в обратную сторону. «Когда уже в один из первых вечеров я столкнулся с совершенно непреодолимыми трудностями, мне пришло в голову, что, возможно, сам вопрос поставлен нами ошибочно»[572].

Однажды поздним вечером, работая под крышей Института Бора, Гейзенберг вспомнил о парадоксе, который предложил ему Эйнштейн в разговоре о значении теории в научной работе. «Только теория решает, что можно наблюдать», – сказал тогда Эйнштейн[573]. Это воспоминание встревожило Гейзенберга; он спустился по лестнице и вышел на улицу – дело было уже посл полуночи – и пошел мимо огромных буков, росших за институтом, к открытым футбольным полям Фелледпарка. Поскольку было начало марта, ночь, вероятно, была холодной, но Гейзенберг любил долгие прогулки; на свежем воздухе ему думалось лучше всего. «Во время этой прогулки под звездами мне пришла в голову очевидная мысль: следует постулировать, что природа допускает возникновение лишь тех экспериментальных ситуаций, которые могут быть описаны в рамках [математического] формализма квантовой механики»[574]. Это смелое утверждение кажется замечательно безосновательным; чтобы его доказать, нужно было бы придать ему непротиворечивую математическую формулировку и проверить на опыте его предсказательную силу. Но оно немедленно привело Гейзенберга к одному поразительному выводу: что на предельно малом атомном масштабе должны существовать фундаментальные пределы точности, с которой могут быть описаны события. Если мы определяем положение частицы – например в результате ее попадания на экран, покрытый сульфидом цинка, как в опытах Резерфорда, – то это изменяет ее скорость, и информацию об этой скорости мы теряем. Если же мы измеряем скорость – например методом рассеяния на такой частице гамма-лучей, – то соударения высокоэнергетических фотонов с частицей изменяют ее траекторию, и точно определить то положение, в котором она находилась, становится невозможно. Одно измерение всегда делает другое измерение неопределенным.

Гейзенберг снова поднялся в свою комнату и взялся за математическую формулировку своей идеи: произведение неопределенностей измерения величин положения и импульса не может быть меньше, чем постоянная Планка[575]. Таким образом, величина h снова возникла в самом сердце физики, определяя основополагающую, неразрешимую дробность Вселенной. Идея, пришедшая той ночью в голову Гейзенбергу, получила название «принцип неопределенности», и она положила конец строгому детерминизму в физике: если атомные явления обладают неустранимой нечеткостью, если получить полную информацию о положении частиц во времени и в пространстве невозможно, то и предсказания их будущего поведения могут быть лишь статистическими. Так, поздней ночью в копенгагенском парке появился ответ на мечту – или дурную шутку – маркиза де Лапласа, французского математика и астронома XVIII века, сказавшего когда-то, что, зная точное положение во времени и пространстве всех частиц во Вселенной на некоторый момент, он смог бы предсказать будущее до бесконечности. Оказалось, что сама природа размывает такое божественное могущество.

Казалось бы, Бору должна была понравиться предложенная Гейзенбергом демократизация внутреннего устройства атома[576]. Вместо этого она его огорчила: он привез из своей поездки на лыжах свою собственную, более грандиозную концепцию, которая опиралась на его изначальное понимание двойственности и неопределенности, на Пауля Мартина Мёллера и Сёрена Кьеркегора. Ему особенно не понравилось, что принцип неопределенности его баварского ученика не основывался на дуализме между частицами и волнами. Он обрушился на Гейзенберга с той же «пугающей неумолимостью», которую до того адресовал Шрёдингеру. К счастью, их спор умерял Оскар Клейн, бывший в это время переписчиком Бора. Однако Гейзенбергу, при всех его талантах, было всего двадцать шесть лет. Он уступил. Он согласился, что принцип неопределенности – лишь частный случай более общей концепции, которую разработал Бор. С этой уступкой Бор разрешил напечатать статью, написанную Гейзенбергом, и принялся за сочинение своего выступления в Комо.

На конгрессе в Комо, проходившем в приятную сентябрьскую погоду, Бор начал с вежливого упоминания о Вольте, «великом гении, почтить память которого мы все собрались», но затем ринулся в бой. Он предложил разработать «некую общую точку зрения», которая помогла бы «согласовать очевидно противоречащие друг другу взгляды, которых придерживаются разные ученые»[577]. Проблема, сказал Бор, заключается в том, что на атомном масштабе действуют квантовые состояния, однако те приборы, которыми мы измеряем эти состояния, – в конечном счете наши органы чувств – работают по классическим законам. Это несоответствие неизбежно налагает ограничения на возможности нашего познания. Эксперимент, демонстрирующий, что свет распространяется в виде фотонов, справедлив в пределах, заданных его условиями. Эксперимент, демонстрирующий, что свет распространяется в виде волн, также справедлив в своих пределах. То же касается и частиц и волн материи. Причина, по которой оба толкования следует считать верными, заключается в том, что «частицы» и «волны» – это слова, абстракции. Мы знаем не частицы и не волны, а то оборудование, которое мы используем в своих опытах, и то, как это оборудование изменяется при использовании в них. Оборудование велико, а внутренняя структура атома мала, и между ними должен быть введен необходимый и ограничивающий переход.

Решение, продолжал Бор, состоит в том, чтобы признать разные и взаимно исключающие результаты равно справедливыми и рассматривать их совместно, чтобы создать составную картину атомной области. Nur die Flle fhrt zur Klarheit: «лишь цельность к ясности ведет». Бора никогда не интересовали пренебрежительные упрощения. Вместо этого он призвал – и это слово многократно появляется в его лекции в Комо – к «отречению»[578], отречению от богоподобного детерминизма классической физики там, где речь идет о внутреннем устройстве атома. Он назвал свою «общую точку зрения» дополнительностью или комплементарностью, от латинского слова complementum, означающего «дополняющее или завершающее». Свет-частица и свет-волна, материя-частица и материя-волна – это взаимоисключающие абстракции, дополняющие друг друга. Их нельзя слить воедино, между ними нельзя выбирать; они должны существовать рядом друг с другом в кажущемся парадоксе и противоречии; но согласие с этим неприятным, не-Аристотелевым условием означает, что физика может познать больше, чем без него. Более того, как показывает в своем ограниченном контексте недавно опубликованный принцип неопределенности Гейзенберга, Вселенная, по-видимому, устроена таким образом настолько глубоко, насколько могут проникнуть человеческие чувства.

Эмилио Сегре, слушавший лекцию Бора в Комо в 1927 году, когда сам он был юным студентом инженерного факультета, просто и ясно излагает принцип дополнительности в истории современной физики, которую он написал, уйдя на покой: «Две величины взаимно дополнительны, если измерение одной из них делает невозможным одновременное точное измерение другой. Аналогичным образом, две концепции взаимно дополнительны, если одна из них налагает ограничения на другую»[579].

Затем Бор аккуратно рассмотрел по очереди все конфликты между классической и квантовой физикой и показал, что дополнительность разрешает их. В заключение он кратко коснулся связи дополнительности с философией. «Затруднения, с которыми мы встречаемся на этом пути, – сказал он, – происходят главным образом оттого, что, так сказать, каждое слово в языке связано с нашими обычными представлениями. В квантовой теории мы встречаемся с этой трудностью с самого начала в вопросе о неизбежности доли иррациональности, присущей квантовому постулату. Однако я надеюсь, что идея дополнительности способна охарактеризовать существующую ситуацию, которая имеет далеко идущую аналогию с общими трудностями образования человеческих понятий, возникающими из разделения субъекта и объекта»[580][581]. Таким образом, он снова вернулся к дилемме лиценциата из «Приключений датского студента» и разрешил ее: «я» мыслящее и «я» действующее – это разные, взаимоисключающие, но взаимно дополнительные абстракции личности.

В следующие годы Бор значительно расширил вселенский охватсвоей «некой общей точки зрения». Она служила ему руководящим принципом не только в вопросах физики, но и в более общих делах общественной жизни. Но она так и не заняла того центрального места в физике, которое он ей прочил. Как и следовало ожидать, значительное меньшинство физиков старшего поколения, присутствовавших в Комо, так с ним и не согласилось. Не был убежден в его правоте и Эйнштейн, когда узнал об этой концепции. В 1926 году он писал Максу Борну, рассуждая о статистической природе квантовой теории: «Квантовая механика производит очень сильное впечатление. Но внутренний голос говорит мне, что это все не то. Из этой теории удается извлечь довольно много, но она вряд ли подводит нас к разгадке секретов Всевышнего. Я, во всяком случае, полностью убежден, что Он не играет в кости»[582][583]. Через месяц после Комо в Брюсселе прошла другая физическая конференция, ежегодный Сольвеевский конгресс, который проводился на средства состоятельного бельгийского промышленника Эрнеста Сольве. В нем Эйнштейн участвовал, так же как и Бор, Макс Планк, Мария Кюри, Хендрик Лоренц, Макс Борн, Пауль Эренфест, Эрвин Шрёдингер, Вольфганг Паули, Вернер Гейзенберг и многие другие. «Все мы жили в одном отеле, – вспоминает Гейзенберг, – и самые острые дискуссии проходили не в конференц-зале, а в ресторане отеля. Бор и Эйнштейн несли главную тяжесть этой борьбы за новое истолкование квантовой теории»[584][585].

Эйнштейн отказывался согласиться с тем, что на атомном уровне нет детерминизма, что тонкая структура Вселенной непознаваема, что всем правит статистика. «“Господь Бог не играет в кости” – это выражение часто можно было услышать от него во время дискуссий, – пишет Гейзенберг. – Эйнштейн не мог поэтому примириться с соотношениями неопределенностей и старался придумать эксперименты, в которых эти соотношения уже не имели бы места». Он упорно отказывался принять принцип неопределенности и пытался придумать случаи, в которых этот принцип оказался бы неверным». За завтраком Эйнштейн предлагал очередной замысловатый мысленный эксперимент, споры о нем продолжались в течение всего дня, «…и, как правило, все заканчивалось тем, что Нильс Бор вечером за ужином был уже в состоянии доказать Эйнштейну, что очередной предложенный им эксперимент тоже не ведет к отмене соотношения неопределенностей. Эйнштейн казался несколько обеспокоенным, но уже на следующее утро у него за завтраком был готов новый мысленный эксперимент, еще более сложный и призванный теперь уж наверняка обнаружить недействительность соотношения неопределенностей»[586]. Так продолжалось в течение нескольких дней, пока наконец Эренфест прямо не сказал Эйнштейну – а они были очень старыми друзьями, – что ему за него стыдно, что Эйнштейн возражает против квантовой теории так иррационально, как возражали против теории относительности его собственные оппоненты. Эйнштейн своего мнения не изменил (и сохранил его – в том, что касалось квантовой теории, – на всю оставшуюся жизнь).

В свою очередь, Бор, хотя и был гибким прагматиком и демократом и никогда не был склонен к абсолютизму, в какой-то момент уже не мог больше слышать о представлениях Эйнштейна относительно божественных склонностей в области азартных игр. В конце концов он одернул Эйнштейна, используя его же собственную терминологию. Бог не играет в кости? «Но все-таки наша задача не может состоять в том, чтобы предписывать Богу, как Он должен править миром»[587].

6

Машины

После войны Кавендишская лаборатория процветала под руководством Резерфорда. Роберт Оппенгеймер так мучился там главным образом потому, что не был экспериментатором; для физиков-экспериментаторов Кавендиш был именно тем центром, который надеялся найти там Оппенгеймер. Ч. П. Сноу учился там немного позже, в начале 1930-х, и его восторженные впечатления выражает вымышленный молодой ученый, герой его первого романа «Поиски»[588], опубликованного в 1934 году:

Вряд ли я когда-нибудь забуду эти собрания по средам в Кавендише. Для меня они были воплощением глубочайшей личной взволнованности наукой; в них была, если хотите, романтика, но не романтика частного научного открытия, которую я вскоре познал. Каждую среду я возвращался домой сырыми вечерами, когда восточный ветер с болот с воем проносился по старым улицам, и я шел, озаренный ощущением, что я их видел, слышал, был рядом с лидерами величайшего движения в мире[589][590].

Лаборатория, более чем когда-либо переполненная народом, начинала заметно ветшать. Марк Олифант вспоминает, что, впервые попав в холл, расположенный перед кабинетом Резерфорда, он заметил «не покрытые коврами дощатые полы, выцветший лак на сосновых дверях и пятна на оштукатуренных стенах, тускло освещенных световыми люками с грязным стеклом». Кроме того, Олифант зафиксировал облик Резерфорда в это время, в конце 1920-х, когда директор Кавендишской лаборатории был на середине шестого десятка: «Меня радушно встретил крупный, довольно румяный человек с редеющими светлыми волосами и большими усами. Он сильно напомнил мне заведующего сельской лавкой и почтовым отделением в маленькой деревне в холмах за Аделаидой, в которой я провел часть своего детства. В присутствии Резерфорда я сразу же почувствовал себя легко и уютно. Он говорил, слегка запинаясь, и время от времени подносил спичку к своей трубке, которая изрыгала дым и пепел не хуже вулкана»[591].

Резерфорд по-прежнему совершал поразительные открытия при помощи простейшего оборудования. Самое важное из них, если не считать открытия ядра, обрело зримые формы в 1919 году, незадолго до его переезда из Манчестера в Кембридж: статью о нем он сдал в печать в апреле. Позже, уже в Кавендишской лаборатории, они с Джеймсом Чедвиком продолжили эту работу. Собственно говоря, в манчестерской статье 1919 года подводились итоги серии исследований, которыми Резерфорд занимался в редкие свободные минуты четырех военных лет, когда он практически в одиночку обеспечивал продолжение работы своей лаборатории и одновременно работал над системами обнаружения подводных лодок по заказу Адмиралтейства. Статья вышла в четырех частях. Первые три части подготавливали почву для четвертой, революционной части под названием «Аномальный эффект в азоте»[592].

В 1915 году Эрнест Марсден, работа которого по изучению рассеяния альфа-частиц привела Резерфорда к открытию атомного ядра, обнаружил столь же плодотворную странность в процессе рутинных экспериментальных исследований в Манчестере. Марсден использовал альфа-частицы – ядра гелия, элемента с атомным весом 4, – вылетающие из маленькой стеклянной трубки с газообразным радоном, для бомбардировки атомов водорода. Для этого он закрепил трубку с радоном внутри герметичного латунного ящика, на одной из стенок которого был установлен сцинтилляционный экран из сульфида цинка, откачал из этого ящика воздух и заполнил его газообразным водородом. Альфа-частицы, испускаемые радоном, отскакивали от атомов водорода (с атомным весом около 1) как стеклянные шарики, передавая атомам водорода свою энергию, в результате чего некоторые из них начинали двигаться в сторону сцинтилляционного экрана. Затем Марсден измерил дальность их полета, вставляя перед экраном листы поглощающей металлической фольги до тех пор, пока сцинтилляция не прекращалась. Как и следовало ожидать, менее массивные атомы водорода разлетались в результате столкновений с более тяжелыми альфа-частицами дальше, чем сами альфа-частицы, – приблизительно в четыре раза дальше, уточняет Резерфорд, – так же, как это происходит с более и менее крупными стеклянными шариками.

Тут все было достаточно понятно. Но затем, рассказывает Резерфорд, Марсден заметил в процессе откачки воздуха из ящика, что сама стеклянная трубка с радоном, «служащая источником -частиц, вызывает сцинтилляции, подобные тем, которые обусловлены водородом»[593]. Он попытался использовать трубку из кварца, затем никелевый диск, покрытый соединением радия, и обнаружил столь же яркие, водородоподобные вспышки. «Марсден пришел к выводу, что водород возникает из самого радиоактивного вещества»[594][595]. Этот вывод, окажись он справедливым, был бы ошеломляющим – до сих пор из распадающихся радиоактивных атомов наблюдалось испускание только ядер гелия, бета-частиц (электронов) и гамма-лучей, – но он не был единственным возможным объяснением происходящего. И Резерфорд, который в конце концов открыл два из трех основных типов радиоактивного излучения и никогда не встречал среди них водорода, не был готов сразу, не глядя, согласиться с ним. В 1915 году Марсден вернулся в Новую Зеландию на преподавательскую работу; Резерфорд продолжил изучение этой странной аномалии. У него было вполне конкретное предположение относительно того, что именно он ищет. «Время от времени мне удается урвать свободные полдня, чтобы провести некоторые из моих собственных экспериментов, – писал он Бору 9 декабря 1917 года, – и я думаю, что получил результаты, которые в конце концов окажутся чрезвычайно важными. Мне очень хотелось бы обсудить все эти вещи вместе с вами здесь. Я обнаруживаю и подсчитываю легкие атомы, приводимые в движение -частицами, и эти результаты, как мне кажется, проливают яркий свет на характер и распределение сил вблизи ядра. Я также пытаюсь этим же методом взломать атом»[596][597].

Его установка была похожа на установку Марсдена: маленький латунный ящик с запорными кранами для ввода и вывода газов и сцинтилляционным экраном, установленным на одной из его стенок. В качестве источника альфа-частиц он использовал конический латунный диск, покрытый соединением радия:

Схема эксперимента Эрнеста Резерфорда: D – источник альфа-частиц, S – сцинтилляционный экран из сульфида цинка, M – микроскоп

Проще всего было объяснить аномальное появление атомов водорода у Марсдена загрязнением: водород – легкий, химически активный элемент, и небольшое его количество содержится в повсеместно присутствующем воздухе. Поэтому перед Резерфордом, по сути дела, стояла задача тщательного исключения. Ему нужно было последовательно выделять все возможные источники атомов водорода в ящике до тех пор, пока он не смог бы убедительно доказать их происхождение. Вначале он продемонстрировал, что они не могли возникать из одних только радиоактивных материалов. Он установил, что их масса и предполагаемая дальность были такими же, как и у атомов водорода, которые вылетали в эксперименте Марсдена в результате бомбардировки газообразного водорода альфа-частицами. Он ввел в откачанный латунный ящик обезвоженный кислород, затем – углекислый газ, и в обоих случаях обнаружил, что атомы водорода, вылетающие из радиоактивного источника, замедляются из-за соударений с атомами этих газов – число сцинтилляционных вспышек на экране уменьшалось.

Тогда он попробовал сухой воздух. Результат оказался неожиданным. Присутствие воздуха не уменьшило числа вспышек, как это было при использовании кислорода и углекислого газа, а увеличило – точнее говоря, удвоило его.

Яркость вновь обнаруженных сцинтилляционных вспышек «…глазу кажется примерно такой же, как яркость H-сцинтилляций»[598][599], – осторожно отмечает Резерфорд около начала революционной части IV своей статьи. Он занялся этими вспышками. Если их вызывал водород, речь по-прежнему могла идти о загрязнении. Сперва он исключил эту возможность. Он показал, что водород, содержащийся в водяном паре (Н₂О), не мог быть их причиной: тщательное высушивание воздуха почти никак не влияло на число вспышек. Атомы водорода, подобно опасным микробам, могут скрываться в пыли: Резерфорд отфильтровал воздух, вводимый в ящик, пропуская его через последовательность длинных ватных пробок, но и это не привело к значительным изменениям.

Поскольку увеличение числа атомов водорода наблюдалось в воздухе, но отсутствовало в кислороде или углекислом газе, Резерфорд заключил, что аномальный эффект «…должен быть вызван азотом или другим газом, присутствующим в атмосферном воздухе»[600]. А поскольку воздух на 78 % состоит из азота, наиболее вероятным кандидатом казался именно этот газ. Он проверил это предположение самым простым способом, сравнив число вспышек, получающееся в присутствии воздуха и чистого азота. Его гипотеза подтвердилась: «В чистом азоте число длиннопробежных сцинтилляций в тех же условиях превышало число сцинтилляций в воздухе». Резерфорд наконец установил, что атомы водорода действительно происходили из азота, а не только из радиоактивного источника. И тогда он сделал следующее потрясающее заявление, как обычно прикрыв его осторожным преуменьшением, характерным для британской науки: «На основе полученных результатов трудно удержаться от заключения, что длиннопробежные атомы, возникающие при столкновениях -частиц с азотом, это не атомы азота, а, по-видимому, атомы водорода или атомы с массой 2. Если это действительно так, то мы должны сделать вывод, что атом азота распадается под действием громадных сил, развивающихся при близком столкновении с быстрой -частицей»[601]. Пресса вскоре перепечатала сообщение об этом открытии в более прямых выражениях. «Сэр Эрнест Резерфорд, – кричали газетные заголовки в 1919 году, – разделил атом».

На самом деле речь шла скорее о превращении, чем о делении, – впервые достигнутом искусственном преобразовании атома. Столкновение альфа-частицы, имеющей атомный вес 4, с атомом азота, имеющим атомный вес 14, приводит к выбиванию ядра водорода (которое Резерфорд вскоре предложил назвать протоном), в результате чего остается новый атом кислорода в виде изотопа ¹⁷О: 4 плюс 14 минус 1 дает 17. Полученного ¹⁷О вряд ли хватило бы для дыхания: лишь приблизительно одной альфа-частице из 300 000 удается преодолеть электрический барьер, окружающий ядро азота, и произвести это алхимическое превращение[602].

Однако благодаря этому открытию появились новые возможности изучения ядра. До сих пор физики ограничивались измерением излучения, отражающегося от него или естественным образом испускаемого ядром при радиоактивном распаде. Теперь они получили возможность заглянуть и внутрь ядра. Вскоре Резерфорд и Чедвик стали перебирать другие легкие ядра, чтобы выяснить, можно ли вызвать и их распад. Оказалось, что для многих из них – бора, фтора, натрия, алюминия, фосфора – это вполне возможно. Однако дальнейшее продвижение по периодической системе натолкнулось на препятствие. Естественные радиоактивные источники, которые использовал Резерфорд, испускали сравнительно медленно движущиеся альфа-частицы, энергия которых была недостаточной для проникновения сквозь все более мощные электрические барьеры более тяжелых ядер. Чедвик и другие сотрудники Кавендишской лаборатории стали поговаривать об изобретении методов разгона частиц до более высоких скоростей. Резерфорд, презиравший сложное оборудование, был против. В любом случае ускорение частиц казалось делом сложным. Развитие новорожденной науки – ядерной физики – на некоторое время приостановилось.

Помимо резерфордовских «мальчиков» в Кавендишской лаборатории работало еще несколько независимых исследователей, наследников Дж. Дж. Томсона. Одним из них, занимавшимся другой, но родственной темой, был стройный, красивый, спортивный, состоятельныйэкспериментатор Фрэнсис Уильям Астон, сын дочери бирмингемского оружейника и торговца металлами из Харборна[603]. В детстве Астон делал из баллончиков для сифонов пироксилиновые бомбочки и запускал сделанные из папиросной бумаги монгольфьеры собственной конструкции. Став взрослым и оставшись на всю жизнь холостяком, он, унаследовав в 1908 году состояние отца, занимался горнолыжным спортом, создавал мотоциклы и участвовал в мотоциклетных гонках, играл на виолончели и совершал комфортабельные кругосветные путешествия. В 1909 году, когда ему было тридцать два года, он побывал в Гонолулу и научился там серфингу, который называл с тех пор лучшим из всех видов спорта[604]. Астон был одним из регулярных партнеров Резерфорда по воскресным играм в гольф на кембриджских холмах Гог-Магог. Именно он объявил в 1913 году на заседании Британской ассоциации о разделении неона на два изотопа методом кропотливой диффузии через трубочную глину.

По образованию Астон был химиком; в физику его привлекло известие об открытии рентгеновских лучей. Дж. Дж. Томсон привел его в Кавендишскую лабораторию в 1910 году, потому что Томсону казалось, что он смог разделить неон на два компонента в анодно-лучевой разрядной трубке, а Астон взял на себя трудоемкую работу по доказательству различий между этими компонентами методом газовой диффузии. Томсон выяснил, что пучки атомов разных типов можно разделить, если воздействовать на разрядную трубку параллельными магнитным и электростатическим полями. Пучки, которые он получал в своих трубках, не были катодными лучами; он работал теперь с «лучами», которые отталкивались от противоположного электрода, от положительно заряженного анода. Эти лучи были пучками атомных ядер, то есть атомов, лишенных электронов – ионизированных. Их можно было получить из газа, закачанного в трубку. Другой метод предполагал покрытие самого анода твердым материалом: в таком случае ионизированные атомы материала вылетали из этого слоя при откачке трубки и подаче напряжения на анод.

Пучок, состоящий из смеси ядер, изгибается в магнитном поле, разделяясь на несколько отдельных пучков ядер разной скорости, по которой можно определить их массу. Электростатическое поле по-разному изгибает такие пучки в зависимости от электрического заряда ядер, что позволяет измерить их атомный номер[605]. «Таким образом, – пишет Дьёрдь де Хевеши, – было доказано присутствие в разрядной трубке широкого спектра разных атомов и групп атомов»[606].

Работая во время войны в Королевском авиаконструкторском институте в Фарнборо, к юго-востоку от Лондона, где он разрабатывал более прочные лаки и ткани для самолетных корпусов, Астон напряженно размышлял о разрядных трубках Томсона. Он хотел получить неоспоримое доказательство существования изотопов неона – Дж. Дж. все еще не был в нем убежден – и предвидел возможность сортировки изотопов и других элементов. Он считал, что решение этой задачи даст анодно-лучевая трубка, но она годилась только для общих наблюдений; ее измерительная точность была безнадежно низкой.

К моменту возвращения Астона в Кембридж в 1918 году он нашел теоретическое решение своей задачи; теперь он приступил к созданию того прецизионного прибора, который он задумал[607]. В нем газ или покрытие заряжались до тех пор, пока их материал не ионизировался до разделения на составляющие его электроны и ядра, после чего ядра вылетали через щель, формировавшую тонкий плоский пучок, похожий на пучок света, суженный щелью спектрографа. После этого пучок проходил через сильное электростатическое поле, и разные ядра распределялись по разным пучкам. Далее разделенные пучки направлялись сквозь магнитное поле; оно распределяло ядра по массе, формируя отдельные пучки разных изотопов. Наконец разделенные таким образом пучки попадали в кассету фотокамеры, и их точное расположение отмечалось на калиброванной фотопленке. Степень разделения пучков магнитным полем – и положение полосок засветки, которые они оставляли на пленке – точно соответствовала массам образующих их ядер.

Астон назвал свой вновь изобретенный прибор масс-спектрографом, так как он позволял распределять элементы и их изотопы по массе практически так же, как спектрограф оптический распределяет свет в зависимости от его частоты. Масс-спектрограф немедленно стал пользоваться громким успехом. «В письмах ко мне в январе и феврале 1920 года, – говорит Бор, – Резерфорд выражал свое удовлетворение работами Астона, в особенности открытием изотопов хлора, которые так наглядно демонстрировали статистический характер отклонений химических атомных весов от целочисленных значений. Он не без юмора комментировал также оживленные дискуссии в Кавендишской лаборатории, посвященные относительным достоинствам различных моделей атома, которые появлялись в связи с открытием Астона»[608][609]. В течение следующих двух десятилетий Астон идентифицировал 212 из 281 встречающихся в природе изотопов. Он обнаружил, что атомные веса всех измеренных им элементов (за одним лишь заметным исключением – водорода) очень близки к целым числам, что было сильным аргументом в пользу теории, утверждавшей, что природные элементы попросту состоят из наборов протонов и электронов, то есть атомов водорода. Химики не получали целочисленных атомных весов природных элементов, потому что они часто представляют собой смеси изотопов с разными атомными весами. Например, как Астон отмечал впоследствии в своих лекциях, он доказал, «что неон несомненно состоит из изотопов 20 и 22, и то, что его атомный вес равен 20,2, связано с тем, что изотопы эти присутствуют в нем в пропорции около 9 к 1»[610]. Это удовлетворило даже Дж. Дж. Томсона.

Но почему же водород был исключением из этого правила? Если элементы состоят из атомов водорода, почему сам атом водорода, их основной конструктивный элемент, причем только он один, весит 1,008 единицы? Почему вес четырех таких атомов, образующих гелий, уменьшается до 4? Почему он не равен 4,032? И почему вес гелия равен не точно 4, а 4,002, а кислорода – не точно 16, а 15,994? Что означают эти чрезвычайно малые и неодинаковые отклонения от целых чисел?

Атомы не распадаются, рассуждал Астон. Их скрепляет нечто чрезвычайно сильное. Этот скрепляющий фактор характеризуется энергией связи. Для создания связи атомы водорода, объединенные в ядро какого-либо элемента, жертвуют частью своей массы. Именно этот дефект массы и обнаружил Астон, сравнивая атом водорода с атомами других элементов с точки зрения выполнения целочисленного правила. Кроме того, утверждал он, ядра бывают более или менее плотно упакованы. В зависимости от плотности их упаковки им требуется большая или меньшая энергия связи, что, в свою очередь, требует большего или меньшего расхода массы – отсюда и берутся небольшие вариации. Разницу между измеренной массой и целочисленным значением он выразил в виде дроби, которую назвал упаковочным коэффициентом; грубо говоря, этот коэффициент равен отношению величины отклонения массы элемента от целого числа к самому этому целому числу. «Высокий упаковочный коэффициент, – предположил Астон, – соответствует неплотной упаковке и, следовательно, низкой устойчивости; низкий коэффициент указывает на обратную ситуацию»[611]. Он построил график упаковочных коэффициентов и показал, что элементы, находящиеся в широкой центральной области периодической системы, например никель, железо, олово, обладают самыми низкими коэффициентами и, следовательно, самой высокой устойчивостью, а элементы, расположенные по краям таблицы, – как самые легкие, например водород, так и самые тяжелые, например уран, – имеют высокие упаковочные коэффициенты и, таким образом, являются самыми нестабильными. Внутри всех элементов, утверждал он, но особенно в элементах с высоким упаковочным коэффициентом, заключена масса, которую можно преобразовать в энергию[612]. Если сравнить гелий с водородом, получится, что у гелия не хватает почти 1 % массы (отношение 4 к 4,032 равно 0,992, то есть 99,2 %). «Если бы мы могли преобразовать [водород] в [гелий], почти 1 % его массы аннигилировал[613] бы. Учитывая уже доказанную на опыте релятивистскую эквивалентность массы и энергии [Астон имеет в виду знаменитую формулу Эйнштейна E = mc²], количество высвобожденной энергии было бы огромным. Так, превращение в гелий водорода, содержащегося в стакане воды, дало бы достаточно энергии для перехода лайнера “Куин Мэри” через Атлантику и обратно на полной скорости»[614].

Далее в своей лекции, прочитанной в 1936 году, Астон рассуждает о возможных социальных последствиях высвобождения такой энергии. Вооружившись необходимыми знаниями, говорит он, «химики-ядерщики, я уверен, смогут синтезировать элементы точно так же, как обычные химики синтезируют химические соединения, и можно не сомневаться, что в некоторых из таких реакций будет происходить высвобождение субатомной энергии». И продолжает:

Некоторые среди нас говорят, что такие исследования должны быть запрещены законом, утверждая, что разрушительная сила человека и без того уже достаточно велика. Наверное, так же самые старые и обезьяноподобные из наших доисторических предков возражали против новинок вроде приготовленной на огне пищи и указывали на ужасные опасности, связанные с только что изобретенным использованием огня. Я лично думаю, что субатомная энергия несомненно окружает нас повсюду, и однажды человек научится извлекать и контролировать ее почти неограниченную мощь. Мы не можем помешать ему в этом, и нам остается лишь надеяться, что люди будут использовать ее не только для уничтожения друг друга[615].

Масс-спектрограф, который Фрэнсис Астон изобрел в 1919 году, не мог высвободить энергию связи атома. Но он позволил определить эту энергию связи и выявить группу элементов, сравнительная нестабильность которых предполагала, что при наличии соответствующих методов именно из них эта энергия может быть получена с наибольшей вероятностью. В 1922 году работа Астона была удостоена Нобелевской премии по химии. Получив премию вместе с Нильсом Бором – «с тех пор Стокгольм навсегда стал городом нашей мечты»[616], – вспоминает его сестра, ездившая на церемонию вместе с ним, – Астон вернулся в Кавендишскую лабораторию и продолжал создавать все более крупные и точные масс-спектрографы. Как правило, он работал с ними по ночам, потому что, как говорит его сестра, его «особенно раздражал всевозможный человеческий шум», вплоть до голосов, приглушенно доносившихся сквозь стены лаборатории. «Он очень любил животных, особенно кошек и котят, и готов был приложить любые усилия, чтобы с ними познакомиться, но не любил громко лающих собак»[617]. Хотя Астон с огромным уважением относился к Эрнесту Резерфорду, громоподобный голос директора Кавендишской лаборатории должен был причинять ему постоянные страдания.

В деле ускорения частиц лидировали Соединенные Штаты. Традиции американской механики, обеспечившие развитие промышленного производства и разнообразившие военные арсеналы, добрались и до научных лабораторий. В 1914 году, во время обсуждения проекта бюджетных ассигнований, один из конгрессменов спрашивал эксперта: «Что такое физик? На заседании палаты меня спросили, какой смысл в профессии физика, и я не смог ответить на этот вопрос»[618]. Но война ясно показала, что такое физик, выявила значение науки для развития технологий, особенно технологий военных, и это немедленно обеспечило науке поддержку как со стороны государства, так и со стороны частных фондов. За двенадцать лет между 1920 и 1932 годами среди американцев появилось больше физиков, чем за предыдущие шестьдесят лет. Они получали лучшее образование, чем их предшественники; по меньшей мере пятьдесят американских физиков учились в Европе благодаря финансированию Национального совета по научным исследованиям или Международного совета по образованию или вновь учрежденным стипендиям Гуггенхайма. К 1932 году в Соединенных Штатах насчитывалось 2500 физиков, в три раза больше, чем в 1919 году. До 1920-х годов журнал Physical Review, бывший для американских физиков тем же, чем был для немцев Zeitschrift fr Physik, считался в Европе изданием отсталым, которое никто не воспринимает всерьез. За следующее десятилетие толщина этого журнала увеличилась более чем вдвое, начиная с 1929 года он стал выходить раз в две недели, и у него появились читатели в Кембридже, Копенгагене, Гёттингене и Берлине, спешившие просмотреть свежий номер, как только он появлялся.

Психометристы[619] настойчиво расспрашивали американских ученых этого, первого современного, поколения, пытаясь выяснить, что это были за люди – точнее, мужчины, так как женщин среди них было очень мало, – и откуда они взялись. В одном из таких исследований выяснилось, что больше всего ученых производили мелкие общеобразовательные университеты Среднего Запада и Тихоокеанского побережья (в то время как Новая Англия удерживала первенство по производству юристов). Согласно полученным данным, половина физиков-экспериментаторов и целых 84 % теоретиков были сыновьями образованных специалистов, в основном инженеров, врачей и преподавателей, хотя некоторые из экспериментаторов были сыновьями фермеров. Ни у кого из шестидесяти четырех ученых, в том числе двадцати двух физиков, охваченных крупнейшим из таких исследований, отец не был чернорабочим, и лишь немногие из отцов физиков были бизнесменами. Почти все физики были либо первенцами, либо старшими сыновьями в семье. Среднее значение коэффициента вербального интеллекта (verbal IQ) у физиков-теоретиков было самым высоким среди всех рассмотренных ученых: оно составляло около 170, что было почти на 20 % выше, чем у экспериментаторов. У теоретиков же оказался и самый высокий коэффициент пространственного интеллекта (spatial IQ), а экспериментаторы заняли по нему второе место[620].

Этот обзор биографических данных шестидесяти четырех человек, в том числе двадцати двух физиков, выбранных из числа «самых выдающихся ученых Соединенных Штатов», позволил получить следующий составной портрет американского ученого в полном расцвете сил:

С большой вероятностью был болезненным ребенком или потерял в раннем возрасте одного из родителей. Обладает чрезвычайно высоким IQ и много читает, начиная с самого детства. Часто чувствовал себя одиноким и «не таким, как все», был застенчив и чуждался одноклассников. Лишь умеренно интересовался девочками и начал встречаться с ними только в университете. Поздно женился… имеет двоих детей и находит в семейной жизни надежное убежище; устойчивость его брака выше средней. Выбрал профессию ученого только на третьем или четвертом курсе университета. На его выбор (почти во всех случаях) повлияла студенческая работа, в которой у него была возможность провести свои собственные исследования, выяснить нечто самостоятельно. Открыв для себя прелести такой работы, он больше уже не думал ни о чем другом. Полностью удовлетворен выбранной профессиональной стезей… Много и интенсивно работает в своей лаборатории, зачастую без выходных. Говорит, что вся его жизнь в работе, имеет мало других развлечений… Кинофильмы кажутся ему скучными. Избегает светских мероприятий и политической деятельности; религия не играет никакой роли ни в его жизни, ни в его мышлении. По-видимому, научные исследования удовлетворяют внутренние потребности его личности лучше, чем любые другие интересы или занятия[621].

Эт описание явно близко к портрету Роберта Оппенгеймера. Члены охваченной этим исследованием группы, как и сообщества американских физиков того времени в целом, происходили преимущественно из протестантских семей; непропорционально малое меньшинство составляли евреи, а католиков не было вовсе.

В психологическом исследовании ученых в Беркли с использованием теста Роршаха и теста тематической апперцепции, а также собеседований было сорок участников, шестеро из которых были физиками, а еще семеро – химиками[622]. Исследование выяснило, что ученые обдумывают свои задачи во многом так же, как художники. Ученые и художники оказались менее схожими по личностным характеристикам, чем по особенностям мышления, но обе эти группы обнаружили сходные отличия от бизнесменов. Резкое и важное отличие состояло в том, что, по словам почти половины ученых, охваченных этим исследованием, в детстве они росли без отца, «так как их отцы рано умерли, работали далеко от дома или держались настолько отчужденно и холодно, что дети их практически не знали»[623]. Те из ученых, которые росли при живых отцах, описывали их словами «жесткий, строгий, отчужденный и эмоционально замкнутый»[624]. Художники из ранее изученной группы также росли без отцов, в группе бизнесменов такого не наблюдалось.

Зачастую лишенных отца, «стеснительных, одиноких, – пишет психометрист Льюис М. Терман, – отстающих в социальном развитии, не интересующихся близкими личными отношениями, групповой деятельностью или политикой»[625], этих чрезвычайно одаренных умственно молодых людей приводило в науку открытие более личное, нежели просто удовольствие от независимых исследований, о котором они регулярно рассказывали. Обычно такими исследованиями по-отечески руководил преподаватель естественных наук[626]. Среди качеств, которыми такой наставник производил впечатление на своих учеников, они ставили на первое место не педагогические таланты, а «мастерство, доброту и профессиональное достоинство»[627]. Одно из исследований двухсот таких наставников приходит к следующему выводу: «По-видимому, успешность таких учителей основывается в основном на их способности взять на себя роль отца своих учеников»[628]. Лишенный отца молодой человек находит суррогатного отца, обладающего талантом, добротой и чувством собственного достоинства, отождествляет себя с ним и начинает подражать ему. На более поздней стадии этого процесса независимый ученый сам стремится к тому, чтобы стать наставником сравнимого масштаба.

Человек, которому суждено было стать основателем американской физики больших машин, приехал в Беркли в 1928 году, за год до Оппенгеймера. Эрнест Орландо Лоуренс[629] был на три года старше молодого теоретика и во многих отношениях являлся его противоположностью, представляя противоположный край составного спектра американских типов. И он, и Оппенгеймер были высокими и голубоглазыми, оба ставили перед собой высокие цели. Но Эрнест Лоуренс был экспериментатором родом из раскиданных в прериях мелких городишек Южной Дакоты. Он был потомком норвежских эмигрантов, сыном школьного инспектора и председателя учительской коллегии. Все свое образование вплоть до докторской степени он получил в Соединенных Штатах – в университетах Южной Дакоты, Миннесоты, Чикаго и, наконец, в Йеле. По словам одного из его учеников, будущего нобелевского лауреата Луиса У. Альвареса, он отличался «почти что отвращением к математической мысли»[630]. Он обладал ребячливым, общительным характером, никогда не употреблял крепких ругательств и научился чувствовать себя в своей тарелке среди столпов общества, бывших завсегдатаями элитарного калифорнийского клуба в Богемской роще. К тому же он был успешным торговцем, сумевшим оплатить обучение в университете за счет продажи алюминиевой посуды по окрестным фермам, и обладал талантом к изобретению замысловатых механизмов. Лоуренс приехал в Беркли из Йеля вместе с родителями и младшим братом на автомобиле Reo Flying Cloud и поселился в преподавательском клубе. Одержимый навязчивым стремлением к величию – как своему, так и физики, – он работал с раннего утра до поздней ночи.

Еще на первом курсе магистратуры, в 1922 году, Лоуренс начал обдумывать возможности достижения высоких энергий. В этом его по-отечески поддерживал его пылкий наставник. Уильям Фрэнсис Грей Суонн, англичанин, попавший в Миннесоту после работы в отделе земного магнетизма частного Института Карнеги в округе Колумбия, затем перешел по мере развития своей научной карьеры в Чикаго, а потом и в Йель, и Лоуренс всюду сопровождал его. После того как Лоуренс получил докторскую степень и приобрел многообещающую репутацию, Суонн убедил Йельский университет позволить ему не тратить традиционные четыре года на работу младшим преподавателем и сразу занять должность доцента физического факультета. В 1926 году Суонн ушел из Йеля, и это стало одной из причин того, что Лоуренс решил перебраться на запад. Кроме того, в Беркли ему обещали должность адъюнкт-профессора, хорошую лабораторию, сколько угодно аспирантов и 3300 долларов в год зарплаты, а Йель ничего подобного не предлагал.

В Беркли, как говорил впоследствии Лоуренс, «как мне казалось, было самое время уточнить мои исследовательские планы, понять, нельзя ли с пользой заняться ядерными исследованиями, потому что передовые работы Резерфорда и его школы ясно показывали, что следующей областью великих свершений в физике явно будет атомное ядро»[631]. Но, как объясняет Луис Альварес, «утомительные методы, которые использовал Резерфорд… отпугивали самых перспективных ядерных физиков. Простые расчеты показывали, что один микроампер ускоренных при помощи электричества легких ядер будет ценнее, чем все мировые запасы радия, – если только ядерным частицам удастся придать энергию порядка миллиона электрон-вольт»[632].

Альфа-частицы или, еще лучше, протоны можно ускорять, если производить их в разрядной трубке, а затем применять к ним электрическое притяжение или отталкивание. Но никто не знал, как сконцентрировать в одном месте на достаточное с практической точки зрения время напряжение в миллионы вольт, по-видимому необходимое для преодоления электрического барьера более тяжелых ядер, без электрических пробоев, которые могут быть вызваны искрами или перегревом. Эта проблема была, по сути дела, проблемой механической, экспериментальной. Неудивительно, что ею заинтересовалось молодое поколение американских физиков-экспериментаторов, выросших в мелких городках и на сельских фермах и с самого детства увлекавшихся радиотехникой. К 1925 году Мерл Тьюв, друг детства и одноклассник Лоуренса по школе в Миннесоте, также пользовавшийся покровительством У. Ф. Г. Суонна, а теперь работавший в Институте Карнеги вместе с тремя другими физиками, сумел добиться кратковременного, но впечатляющего ускорения частиц при помощи высоковольтного трансформатора, погруженного в масло. Разрабатывали новое оборудование и другие, в том числе Роберт Дж. Ван де Грааф в МТИ и Чарльз К. Лауритсен в Калтехе.

Лоуренс занимался более перспективными исследованиями, но не забывал и о задаче получения высоких энергий. Главная идея пришла ему в голову весной 1929 года, за четыре месяца до приезда Оппенгеймера. «В начале своей работы в Беркли, когда он еще был холостяком, – пишет Альварес, – Лоуренс часто проводил вечера в библиотеке, читая все подряд… Хотя в аспирантуре он еле-еле сдал французский и немецкий на требовавшемся уровне и, следовательно, почти не знал ни того ни другого языка, он прилежно, вечер за вечером, перелистывал старые выпуски иностранных изданий»[633]. Такой силой обладало упорство Лоуренса. И оно принесло свои плоды. Просматривая посвященный электротехнике немецкий журнал Archiv fr Elektrotechnik, который редко читали физики, он наткнулся на сообщение норвежского инженера Рольфа Видероэ под названием «О новом принципе выработки повышенных напряжений» (ber ein neues Prinzip zur Herstellung hher Spannungen). Этот заголовок привлек его внимание. Он стал изучать прилагавшиеся к статье фотографии и чертежи. Они казались достаточно ясными, чтобы дать Лоуренсу представление о содержании статьи, и он не стал возиться с расшифровкой ее текста.

Видероэ нашел хитроумное решение задачи высокого напряжения, развив принцип, открытый одним шведским физиком в 1924 году. Он установил друг за другом два металлических цилиндра и откачал из них воздух. Источник питания подавал 25 000 вольт переменного напряжения высокой частоты, быстро меняющего полярность с положительной на отрицательную и наоборот. Таким образом, это напряжение можно было использовать как для отталкивания, так и для притяжения положительно заряженных ионов. Если подать на первый цилиндр отрицательное напряжение в 25 000 вольт и ввести с одного его конца положительные ионы, то на выходе из первого цилиндра во второй они будут ускорены до 25 000 вольт. В этот момент нужно изменить полярность, подать на первый цилиндр положительное напряжение, а на второй – отрицательное, и ионы ускорятся еще больше под действием отталкивания и притяжения. Если добавить еще цилиндров, делая их с каждым разом все большей длины с учетом увеличивающейся скорости ионов, то теоретически можно получать все большее ускорение до тех пор, пока ионы не рассеются слишком далеко от центра и не начнут соударяться со стенками цилиндра. Важное новшество решения Видероэ состояло в том, что оно позволяло получить увеличение ускорения с использованием сравнительно малого напряжения. «Эта новая идея, – говорит Лоуренс, – сразу показалась мне именно тем реальным решением технической задачи ускорения положительных ионов, которого я искал. Я не стал читать статью дальше и рассчитал предположительные параметры линейного ускорителя протонов, позволяющего разгонять их до энергий свыше миллиона [вольт]»[634].

В первый момент результаты расчетов Лоуренса показались ему обескураживающими. Выходило, что труба ускорителя должна быть «несколько метров длиной», то есть, по его мнению, слишком длинной для лаборатории (современные линейные ускорители достигают в длину 3,2 км)[635]. «Соответственно, я задумался, нельзя ли вместо того, чтобы использовать большое число цилиндрических электродов, выстроенных в одну линию, многократно использовать всего два электрода, проводя положительные ионы вперед и назад через эти электроды при помощи магнитного поля подходящей конфигурации»[636]. Конфигурация, о которой он подумал, была спиральной. «Он почти моментально осознал, – писал впоследствии Альварес, – что линейный ускоритель можно “свернуть” в ускоритель спиральный, если поместить его в магнитное поле»[637], потому что силовые линии такого поля будут направлять ионы по нужной траектории. При наличии подаваемых в точно рассчитанные моменты толчков ионы будут лететь по спирали, причем спираль эта будет становиться все шире по мере ускорения частиц, причем удерживать их на нужной траектории будет все труднее. Затем, выполнив простой расчет результатов применения магнитного поля, Лоуренс обнаружил, что спиральный ускоритель обладает еще одним неожиданным достоинством: более медленные частицы совершают в магнитном поле оборот по траектории меньшего радиуса в точности за то же время, за которое частицы более быстрые совершают оборот по своей более длинной траектории. Это означало, что все эти частицы выгодно разгонять вместе, одними и теми же чередующимися толчками.

Лоуренс пришел в восторг и поспешил рассказать о своем открытии всем на свете. В преподавательском клубе он нашел еще не спавшего астронома и привлек его к проверке своих вычислений. На следующий день он поразил одного из своих дипломников, завалив его расчетами спирального ускорения, но не проявив никакого интереса к эксперименту по теме его работы. «Ах, это, – ответил Лоуренс на вопрос студента. – Ну, по этому вопросу вы уже знаете не меньше моего. Продолжайте самостоятельно»[638]. Следующим вечером жена одного из преподавателей, проходя по кампусу, была напугана внезапным воплем пробегавшего мимо молодого экспериментатора: «Я буду знаменитым!»[639]

После этого Лоуренс поехал на восток, на съезд Американского физического общества, и обнаружил там, что лишь немногие из его коллег разделяли его точку зрения. Механикам, не обладавшим его энтузиазмом, казалась неустранимой проблема рассеяния. Мерл Тьюв воспринял его идею скептически. Джесси Бимс, коллега по Йелю и близкий друг Лоуренса, считал, что идея прекрасна, если только ее удастся осуществить. Лоуренс пользовался репутацией человека энергичного, но – то ли потому, что никто его не поддержал, то ли потому, что сама идея казалась ему верной и надежной, но в том, каким получится ее материальное воплощение на лабораторном стенде, он не был уверен, – изготовление своего спирального ускорителя он постоянно откладывал. Он был не первым человеком, замершим в нерешительности на самом пороге будущей славы.

Оппенгеймер приехал на помятом сером «крайслере»[640] летом 1929 года, после очередного отпуска, проведенного с Фрэнком на ранчо в Сангре-де-Кристо. Ранчо называлось теперь Перро-Кальенте («Горячая Собака»), от дословного испанского перевода восклицания «Hot dog!»[641], которое вырвалось у Оппенгеймера, когда он узнал, что этот участок сдается. Оппенгеймер нашел в Лоуренсе «невероятную энергию и жизнелюбие». «Весь день работает, потом убегает на теннис, потом работает еще полночи. Его заинтересованность была такой первобытно живой [и] плодотворной, а моя – в точности противоположной»[642]. Они вместе ездили верхом, причем у Лоуренса были жокейские рейтузы и английское седло – на американском-то Западе! – как считал Оппенгеймер, чтобы подчеркнуть отчуждение от фермы. Когда Лоуренсу удавалось вырваться с работы, они отправлялись на его REO в долгие поездки в Йосемити или в Долину Смерти.

Необходимый импульс придал Лоуренсу Отто Штерн, именитый экспериментатор из Гамбургского университета, защитивший диссертацию в Бреслау, которому был тогда сорок один год; в будущем его ждала Нобелевская премия (хотя в этом отношении Лоуренс его опередил). Как-то после рождественских праздников они ужинали в ресторане в Сан-Франциско, в который можно было попасть после приятной поездки на пароме через еще не перекрытый мостом залив[643]. Когда Лоуренс в очередной раз рассказал свою уже привычную историю о частицах, раскручивающихся до неограниченно высоких энергий в удерживающем их магнитном поле, Штерн, вместо того чтобы вежливо откашляться и сменить тему – как это бывало со многими другими коллегами, – загорелся, на свой германский манер, таким же энтузиазмом, какой испытывал вначале сам Лоуренс. Он велел Лоуренсу немедленно уйти из ресторана и взяться за дело. Лоуренс все же дождался утра, поймал одного из своих аспирантов и вытянул из него обещание принять участие в этом проекте, как только тот закончит подготовку к аспирантским экзаменам.

Получившаяся установка выглядела в видах сверху и сбоку следующим образом:

Два цилиндра ускорителя Видероэ превратились в два латунных электрода в форме половинок разрезанной надвое цилиндрической банки. Они были полностью заключены внутрь вакуумной камеры, а вакуумная камера была установлена между двумя круглыми, плоскими полюсами большого электромагнита.

В пространстве между двумя электродами (коорые стали называть дуантами, а по-английски – dees, то есть «буквами D», которые они напоминали формой), в центральной точке находятся раскаленная нить и патрубок для вывода газообразного водорода, который производят протоны, направляемые в магнитное поле. Два дуанта, на которые поочередно подают напряжение разных знаков, отталкивают и притягивают протоны, летящие по окружности. После прохождения частицами приблизительно сотни ускоряющих витков спирали их пучок выводят, после чего его можно направить на мишень. 2 января 1931 года Лоуренс и его студент М. Стэнли Ливингстон получили в камере размером около 12 сантиметров с использованием напряжения менее 1000 вольт протоны, ускоренные до 80 000 вольт.

Проблема рассеяния разрешилась сама собою при низких ускорениях, когда Ливингстон решил убрать тонкую проволочную сетку, установленную в зазоре между дуантами, чтобы исключить возникновение ускоряющего электрического поля на внутреннюю область дрейфа. Внезапно оказалось, что между краями дуантов электрическое поле действует как линза, фокусируя летящие по спирали частицы и отклоняя их в направлении центральной плоскости. «При этом интенсивность стала в сотню раз выше, чем раньше»[644], – говорит Ливингстон. Этот эффект был слишком слабым, чтобы удерживать более высокоскоростные частицы. Тогда Ливингстон переключил свое внимание на магнитное удержание. Он предположил, что пучок частиц теряет фокусировку на высоких скоростях из-за недостаточно ровных поверхностей магнита, неоднородность которых, в свою очередь, порождает нарушения однородности магнитного поля. Под влиянием этой идеи он стал нарезать листы железной фольги на маленькие клинья, «очень похожие по форме на восклицательные знаки», как они с Лоуренсом писали потом в Physical Review, и, действуя методом проб и ошибок, вставлять эти клинья между поверхностью магнита и вакуумной камерой. Такая подстройка магнитного поля «увеличила коэффициент усиления… с приблизительно 75 до приблизительно 300»[645], – торжествующий курсив добавил Лоуренс. При одновременном использовании электрической и магнитной фокусировки двенадцатисантиметровая установка позволила в феврале 1932 года ускорить протоны до миллиона вольт. К этому времени у нее уже было прозвище, в 1936 году ставшее благодаря Лоуренсу и ее официальным названием, – циклотрон. Даже в сухом научном сообщении в Physical Review от 1 апреля 1932 года Лоуренс не мог сдержать своего восторга от возможностей новой машины:

Если предположить, что коэффициент усиления напряжения равен 500, получение 25 000 000-вольтовых протонов [!] потребует приложения к ускорителям напряжения в 50 000 вольт с длиной волны 14 метров, то есть по 25 000 вольт относительно земли к каждому из ускорителей. Это представляется вполне осуществимым на практике[646].

Магнит такого ускорителя должен был весить восемьдесят тонн, что делало его самой тяжелой из установок, использовавшихся до тех пор в физике. Лоуренс, ставший теперь профессором, уже собирал средства.

Когда Роберт Оппенгеймер старшекурсником был в Европе, он сказал одному своему другу[647], что мечтает основать в Соединенных Штатах великую школу теоретической физики – причем в Беркли, во второй после Нью-Мексико пустыне, которую он решил освоить. Эрнест Лоуренс, по-видимому, мечтал основать великую лабораторию. Оба они стремились к успеху и, каждый по-своему, к наградам, которые приносит успех, но по разным мотивам.

Юношеская претенциозность Оппенгеймера переросла по мере его взросления в Европе и в первое время в Беркли в утонченность, обычно приятную, но иногда все же чрезмерную. Оппенгеймер создал себе эту маску отчасти из отвращения к дурновкусию, вероятно происходившего из бунта против предприимчивости отца и не лишенного элементов ненависти к самому себе с антисемитским оттенком. Где-то в процессе он убедил себя в том, что честолюбие и мирской успех вульгарны; доходы от трастового фонда, составлявшие десять тысяч долларов в год, вполне позволяли ему поддерживать это убеждение. Это дезориентировало его собственные устремления. Позднее американский физик-экспериментатор И. А. Раби задумывался, почему «такие одаренные люди, как Оппенгеймер, не открывают всего того, что стоит открыть». В его ответе на этот вопрос упоминается одно из возможных препятствий:

Кажется, что Оппенгеймер был в некотором смысле чрезмерно образован в областях, выходящих за пределы научной традиции, – например, это касается его интереса к религии, в частности к религии индуистской, который создавал у него ощущение, что тайны Вселенной окружают его почти как туман. Глядя на уже достигнутое, он ясно видел физические аспекты мира, но ближе к границе непознанного он часто ощущал, что таинственного и неизвестного существует больше, чем его было на самом деле… Кто-то может назвать это недостатком веры, но, на мой взгляд, речь шла скорее об уходе от жестких, грубых методов теоретической физики в мистическое царство общей интуиции[648].

Но отвращение Оппенгеймера к тому, что казалось ему вульгарным, от тех «жестких, грубых методов», о которых говорит Раби, видимо, дезориентировало и в другом отношении, что имело более прямые негативные следствия. Его элегантная, по меньшей мере на взгляд стороннего наблюдателя, физика – в его научных статьях практически невозможно разобраться, не будучи математиком, и это не случайно – это, если уподобить ее игре в баскетбол, физика непрямых бросков. Он проводит мяч по краям и углам, играет по всей площадке, но избегает упорного натиска на кольцо. Образцами для подражания были для него два поразительно оригинальных математика[649], Вольфганг Паули и суровый, замкнутый кембриджский математик Поль А. М. Дирак, зять Юджина Вигнера. Оппенгеймер первым описал так называемый туннельный эффект[650], в результате которого частица, имеющая неопределенное положение, как бы перелетает существующий вокруг ядра электрический барьер на крыльях вероятности. С практической точки зрения можно считать, что сначала она существует, потом перестает существовать, а потом, в тот же момент, существует снова, но уже по другую сторону барьера. Однако уравнения для описания туннельного эффекта, которые использовали экспериментаторы, разработал Джордж Гамов, склонный к шутовству русский физик, читавший лекции в Кембридже. В конце 1930-х годов Ханс Бете впервые определил механизмы термоядерной реакции углеродного цикла, благодаря которой горят звезды, – эта работа принесла ему Нобелевскую премию. Оппенгеймер исследовал тонкости невидимых космических границ, моделировал катастрофическое сжатие умирающих звезд[651] и работал над описанием гипотетических звездных объектов – нейтронных звезд и черных дыр, – до открытия которых в реальности оставалось еще лет тридцать или сорок, потому что приборы, необходимые для их обнаружения, радиотелескопы и рентгеновские спутники, еще попросту не были изобретены. Альварес считает, что, если бы Оппенгеймер дожил до их появления, эта его работа тоже была бы удостоена Нобелевской премии. Речь шла об оригинальности, не столько опережающей свое время, сколько выходящей за общие рамки.

Эту психологическую и творческую путаницу отчасти можно почувствовать в кратком эссе о достоинствах дисциплины, которое Оппенгеймер включил в письмо своему брату Фрэнку, написанное в марте 1932 года, когда ему не было еще и двадцати восьми лет. Его стоит привести без сокращений; оно намекает на ту долговременную епитимью, которую он наложил сам на себя в надежде, что она очистит его душу от малейших пятен вульгарности:

Ты всерьез сомневаешься в благотворности дисциплины. То, что ты говоришь, правда: я действительно ценю ее – как, по-моему, и ты, – не только за ее практические плоды, умения. Мне кажется, этой оценке можно дать только метафизические обоснования, но метафизические учения, дающие ответ на твой вопрос, очень разнообразны, да и сами метафизики очень разнородны: Бхагават-гита, Экклезиаст, стоики, начало «Законов», Гуго Сен-Викторский, Фома Аквинский, Хуан де ла Крус, Спиноза. Такое огромное разнообразие говорит о том, что тот факт, что дисциплина благотворна для души, более фундаментальный, чем любые основания ее благотворности, которые можно привести. Я считаю, что именно через дисциплину – хотя и не через одну только дисциплину – мы можем достичь и ясности, и небольшой, но драгоценной свободы от случайностей перерождений, и милосердия, и той отрешенности, которая спасает тот самый мир, от которого она побуждает отстраниться. Я считаю, что именно через дисциплину мы можем научиться беречь то, что существенно для нашего счастья во все более и более неблагоприятных обстоятельствах, и попросту отказываться от того, что в ином случае казалось бы необходимым; что приходим, хотя бы в малой степени, к видению мира, свободному от чудовищных искажений личными желаниями, и благодаря такому видению легче смиряться с земными лишениями и ужасами. Но хотя я полагаю, что дисциплина приносит награду большую, чем достижение ее непосредственной цели, я не хочу, чтобы ты думал, что дисциплина может не иметь цели: по самой своей природе дисциплина предполагает подчинение души некой, возможно мелкой, задаче; и, если мы не хотим, чтобы дисциплина была надуманной, задача эта должна быть реальной. Поэтому я думаю, что мы должны воспринимать все, что требует дисциплины, – учебу и наши обязанности по отношению к людям и обществу, войну и личные невзгоды, даже нужду в средствах к существованию – с глубокой благодарностью, ибо только они позволяют нам достичь даже малейшей отрешенности, и только так мы можем обрести мир[652].

Лоуренс, на несколько порядков менее красноречивый, чем Оппенгеймер, также был человеком яростно целеустремленным, но к каким, спрашивается, целям он стремился? Показателен один абзац из его письма к брату Джону, написанного приблизительно в то же время, что и рассуждение Оппенгеймера: «Интересно было узнать, что у тебя период депрессии. У меня они бывают часто – иногда кажется, что все не так, – но я к ним уже привык. Я готов к приступам тоски и способен переживать их. Конечно, лучше всего их смягчает работа, но иногда в таком состоянии и работать трудно»[653]. То, что работа только «смягчает» депрессию, а не спасает от нее, показывает, какой глубокой бывала его тоска. Лоуренс переносил эти приступы – в некоторой степени маниакально-депрессивные – в тайне; он непрерывно двигался вперед, чтобы не упасть.

Во всех этих эмоциональных неурядицах – Оппенгеймера и Лоуренса, а также Бора и многих других, до и после, – наука становилась точкой опоры: открытия обеспечивали сохранение мира. Психологи, проводившие исследования, в которых испытуемыми были ученые из Беркли, с использованием тестов Роршаха и теста тематической апперцепции, обнаружили, что в основе творческих научных открытий лежала «необычайная восприимчивость к ощущениям – обычно ощущениям чувственным». «Повышенная чувствительность сопровождается в мышлении чрезмерным вниманием к сравнительно неважным или побочным аспектам задач. Это побуждает [ученых] изыскивать и постулировать значение в вещах, обычно невыделяемых. Это склоняет к мышлению высокоиндивидуализированного и даже аутического типа»[654]. Вспомним, как Резерфорд ухватился за в высшей степени невероятную интуитивную идею об обратном рассеянии альфа-частиц, как Гейзенберг вспомнил невнятное замечание Эйнштейна и пришел к выводу, что природа работает только в гармонии с математикой, как Лоуренс маниакально листал малопонятные иностранные журналы:

Если бы такое мышление не существовало в контексте научной работы, оно считалось бы параноидным. Творческое мышление в научной работе требует видения того, что не было увидено раньше, или способами, до этого не приходившими никому в голову; и это требует скачкообразного отхода от «нормальных» точек зрения и рискованного отдаления от реальности. Разница между мышлением параноидного пациента и мышлением ученого происходит из способности и желания последнего проверять свои фантазии или грандиозные концептуализации при помощи систем сдержек и противовесов, установленных наукой, – а также отказываться от схем, истинность которых не подтверждается такими научными проверками. Именно потому, что наука предлагает такую систему правил и законов, регулирующих и ограничивающих параноидное мышление, ученый может без опасений совершать эти параноидные скачки. Без такой структуры опасность подобного нереалистичного, нелогичного и даже фантастического мышления для общего состояния разума и организации личности была бы слишком велика, чтобы ученый мог позволить себе предаваться таким фантазиям[655].

На переднем крае науки, на пороге истинно нового, эта опасность часто бывала почти непреодолимой. Таково было потрясение Резерфорда, обнаружившего отражающиеся обратно альфа-частицы, «несомненно, самое невероятное из событий, произошедших со мной за всю мою жизнь». Такова была «глубокая встревоженность» Гейзенберга, открывшего квантовую механику, доведшая его до головокружения галлюцинация, в которой он заглянул сквозь «поверхность атомных явлений» в «до странного прекрасное нутро». Такова была и необычайно сильная реакция Эйнштейна в ноябре 1915 года, когда он осознал, что общая теория относительности, над разработкой которой он бился в своем одиноком кабинете, дает объяснение аномалий орбиты Меркурия, остававшихся для астрономов загадкой на протяжении более чем пятидесяти лет. Его биограф, физик-теоретик Абрахам Пайс, заключает: «Пожалуй, ни одно из событий в научной деятельности, да и в жизни, не потрясло Эйнштейна сильнее, чем это открытие. С ним говорила сама Природа. Он не мог ошибиться. “В течение нескольких дней я был вне себя от радости”. Позднее он признался Фоккеру, что это открытие вызвало у него учащенное сердцебиение. Еще примечательно то, что он сказал де Хаазу: когда он понял, что расчеты соответствуют необъяснимым ранее результатам астрономических наблюдений, ему показалось, что внутри у него что-то оборвалось…»[656][657]

Вознаграждение за такой эмоциональный риск может быть огромным. Именно в момент открытия – момент величайшей экзистенциальной неустойчивости – внешний мир, сама природа дают ученому глубокое подтверждение его самых сокровенных фантастических убеждений. Грубо привязанный к миру, как задыхающийся левиафан, пойманный на крюк, он находит спасение от глубокого умственного расстройства в самом глубинном подтверждении реальности.

Бору, особенно хорошо понимавшему этот механизм, хватило отваги обратить его действие и использовать его в качестве критерия истинности. Отто Фриш вспоминает разговор, в котором кто-то пытался сменить тему, сказав Бору, что от обсуждаемых вопросов у него кружится голова. Бор ответил на это: «Но, если кто-нибудь утверждает, что может думать о квантовых задачах без головокружения, это говорит только о том, что он ничего в них не понял»[658]. Гораздо позднее, рассказал как-то в своей лекции Оппенгеймер, Бор слушал Паули, говорившего о новой теории, за которую он незадолго до того подвергся критике. «И в конце разговора Бор спросил: “А достаточно ли она безумна? Вот квантовая механика была совершенно безумной”. Паули ответил: “Я надеюсь, что да, но, может быть, это и не вполне так”»[659]. Проявленное Бором понимание того, каким безумным должно быть открытие, объясняет, почему Оппенгеймер иногда оказывался не способен самостоятельно довести исследования до самых сокровенных глубин. Для этого требовалась та прочная – даже грубая – сердцевина личности, которая была у столь разных людей, как Нильс Бор и Эрнест Лоуренс, но Оппенгеймеру не посчастливилось ее иметь. По-видимому, он был предназначен для другой работы: пока что его делом стало построение той школы теоретической физики, о которой он мечтал.

3 июня 1920 года Эрнест Резерфорд читал в лондонском королевском обществе свою бейкеровскую лекцию[660][661]. Этой чести он удостоился уже во второй раз[662]. Он воспользовался этой возможностью для подведения итогов существовавшего на тот момент понимания «ядерной конституции» и обсуждения успешного преобразования атома азота, опубликованного годом раньше; такой возврат к прошлым результатам был обычным делом для подобных публичных церемоний. Но, кроме того, в его лекции была еще одна, нетрадиционная и провидческая, часть – рассуждения о возможности наличия третьего после электронов и протонов основного компонента атома. Он говорил, что «…предполагается возможность существования атома с массой 1 и нулевым зарядом ядра»[663]. Такая атомная конструкция, по его мнению, была вполне возможна. Речь должна была идти, как он предполагал, не о новой элементарной частице, а о сочетании частиц уже существующих, электрона и протона, прочно связанных вместе и образующих единую нейтральную частицу.

«Такой атом, – продолжал Резерфорд со своей обычной проницательностью, – обладал бы весьма своеобразными свойствами. Его внешнее поле было бы практически равно нулю повсюду, за исключением области, прилегающей непосредственно к ядру, благодаря чему он мог бы проходить свободно через вещество. Существование таких атомов, вероятно, трудно было бы обнаружить с помощью спектроскопа, и их невозможно было бы сохранять в герметически закрытом сосуде». Такими могут быть особенности этого атома. А вот какими он может обладать исключительно полезными свойствами: «С другой стороны, они должны легко проникать в недра атома и могут либо соединяться с ядром, либо распасться под действием интенсивного поля ядра…»[664] Если бы такие нейтральные частицы – нейтроны – существовали, они могли бы оказаться самым мощным из всех средств изучения атомного ядра.

Ассистент Резерфорда Джеймс Чедвик[665], присутствовавший на этой лекции, не со всем в ней был согласен. Чедвику было двадцать девять лет. Он учился в Манчестере и приехал оттуда в Кембридж вслед за Резерфордом. Он уже успел добиться многого – в молодости, как пишут двое из его коллег, его достижения «мало чем уступали достижениям Мозли»[666], – но всю Первую мировую войну он провел в немецком лагере для интернированных, который не только подорвал его здоровье, но и смертельно ему наскучил. Теперь он горел желанием заняться новой работой в ядерной физике. Получить нейтральную частицу было бы чудесно, но Чедвику казалось, что Резерфорд сделал вывод о ее существовании на довольно шаткой основе.

Той же зимой он убедился в своей ошибке. Резерфорд пригласил его участвовать в работе по применению результатов, полученных в экспериментах по превращениям азота, к более тяжелым элементам. Чедвик усовершенствовал методику подсчета сцинтилляций, разработав микроскоп большей светосилы и введя более строгую методику. Кроме того, он знал химию и помог устранить возможность загрязнения водородом – Резерфорд все еще беспокоился, что этот фактор может поставить под сомнение результаты, полученные на азоте. «Но, кроме того, я думаю, – говорил Чедвик много лет спустя в мемориальной лекции, – ему нужна была компания, чтобы кто-то разделял с ним скуку подсчетов в темноте – и слушал его энергичное исполнение гимна “Вперед, Христово воинство”»[667].

«До начала экспериментов, – рассказывал Чедвик в одном из интервью, – до начала наблюдений в этих экспериментах нам нужно было привыкнуть к темноте, чтобы наши глаза к ней приспособились, и у нас в комнате стоял большой ящик, в котором мы прятались, пока Кроу, личный помощник и лаборант Резерфорда, готовил установку. То есть он приносил из радиевой комнаты радиоактивный источник, устанавливал его в прибор, откачивал установку или заполнял ее, чем было нужно, устанавливал разные источники и вообще делал все, о чем мы до этого договорились. А мы сидели в темной комнате, в темном ящике, в течение получаса или около того и, естественно, разговаривали». Помимо всего прочего они разговаривали и о бейкеровской лекции Резерфорда. «И вот именно тогда я понял, что эти наблюдения, которые я считал совершенно ошибочными и которые потом и оказались ошибочными, на самом-то деле не имели никакого отношения к его предположению о существовании нейтронов. Он просто прицепил к ним это предположение. Потому что он уже довольно давно об этом думал».

Большинству физиков вполне хватило бы по видимости законченной симметрии системы из двух частиц, отрицательной и положительной, электрона и протона. Вне атома – например, среди лишенной электронов, ионизованной материи, образующей пучок в разрядной трубке, – двух элементарных составляющих атома вполне хватало бы. Но Резерфорда интересовало, как устроены элементы. «Он постоянно задавался вопросом, – продолжает Чедвик, – о том, как построены атомы, как вообще можно… а в то время было принято считать, что атомное ядро состоит из протонов и электронов… как вообще можно собрать большое ядро с большим положительным зарядом. И пришел к выводу, что для этого нужна нейтральная частица»[668].

У всех элементов периодической системы, за исключением только водорода, от самых легких до самых тяжелых, атомный номер – то есть заряд ядра и число протонов в нем – отличается от атомного веса. Атомный номер гелия равен 2, а его атомный вес – 4; атомный номер азота равен 7, а его атомный вес – 14, причем дальше это расхождение все более увеличивается. Для серебра эти значения равны 27 и 107; для бария – 56 и 137; для радия – 88 и 226; для урана – 92 и 235 или 238. Существовавшая в то время теория предполагала, что это различие вызвано присутствием в ядре дополнительных протонов, прочно связанных с электронами, которые нейтрализуют их заряд. Но ядро имеет определенный максимальный размер, точно измеренный в экспериментах, и оказывается, что по мере увеличения атомного номера и атомного веса в ядрах элементов остается все меньше и меньше места для всех этих дополнительных электронов. Эта проблема еще более усугубилась в связи с развитием в 1920-х годах квантовой теории, из которой следовало, что удержание таких легких частиц, как электроны, в такой плотной конфигурации требует огромных энергий, которые должны были бы проявляться при возмущениях ядра – но никогда не проявлялись. Единственным признаком существования электронов в ядре было испускание из него бета-частиц, то есть высокоэнергетических электронов. Этого, однако, было недостаточно с учетом остальных затруднений с размещением электронов внутри ядра.

«Таким образом, – говорит Чедвик в заключение, – именно эти разговоры убедили меня в том, что нейтрон должен существовать. Вопрос был только в том, как, черт побери, можно было это доказать… Вскоре после этого я начал проводить свои собственные опыты, когда у меня появлялась такая возможность. [В Кавендишской лаборатории] было много работы, и свободного времени у меня оставалось мало. Иногда у Резерфорда вновь возникал интерес к этой задаче, но это случалось только иногда»[669].

Характер Чедвика вполне соответствовал задаче обнаружения частицы, которая может проходить сквозь материю, почти не оставляя следов: он был человеком стеснительным, тихим, ответственным и надежным – то есть сам в некотором смысле походил на нейтрон. Резерфорд даже бранил его за то, что он слишком много возился с работавшей в лаборатории молодежью, хотя сам Чедвик считал заботу о молодых сотрудниках и их обучение своей главной обязанностью. «Именно Чедвик, – вспоминает Марк Олифант, – заботился о том, чтобы у студентов было все необходимое им оборудование, хотя имевшиеся в его распоряжении запасы и средства были очень ограниченны»[670]. Хотя при первом знакомстве он казался «хмурым и неулыбчивым», со временем «проявлялась его подлинная натура, добрая, отзывчивая и щедрая»[671]. Как говорит Отто Фриш, он был склонен «скрывать свою доброту за фасадом угрюмости»[672].

Этот фасад был защитным. Джеймс Чедвик был человеком высоким и жилистым, с темными волосами, высоким лбом, тонкими губами и орлиным носом. «Он обладал, – говорят соавторы его биографии, оба бывшие его сотрудниками, – низким голосом и сдержанным чувством юмора, проявлявшимся в характерных усмешках»[673]. Он родился в 1891 году в деревне Бодлингтон, расположенной в графстве Чешир к югу от Манчестера. Еще в его раннем детстве отец перебрался из деревни в Манчестер и открыл там прачечную; Чедвика, по-видимому, вырастила бабушка. В шестнадцать лет – то есть в очень раннем возрасте, даже по меркам английской системы образования, – он участвовал в двух конкурсах на получение стипендии в Манчестерском университете, победил в обоих и поступил в университет с одной из этих стипендий.

Он собирался изучать математику. Вступительные собеседования проводились публично в большом переполненном зале. Чедвик встал не в ту очередь. Уже начав отвечать на вопросы преподавателя, он понял, что его спрашивают по курсу физики. Поскольку ему не хватило смелости объяснить свою ошибку, он решил, что преподаватель физики ему понравился, и он будет изучать физику. На первом курсе он об этом пожалел; его биографы говорят, что «на лекциях по физике было многолюдно и шумно»[674]. На втором курсе он попал на лекцию Резерфорда, который рассказывал о своих ранних экспериментах в Новой Зеландии, и обратился в новую веру. На третьем курсе Резерфорд задал ему исследовательскую задачу. Стеснительность Чедвика снова повредила ему и чуть было не оборвала его карьеру: он нашел в рекомендованной Резерфордом процедуре ошибку, но постеснялся сообщить о ней. Резерфорд решил, что Чедвик ее пропустил. В конце концов это недоразумение разрешилось, и в 1911 году Чедвик окончил Манчестерский университет с отличными оценками.