Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях

Золотой стандарт

О происхождении магнитного поля Земли ученые спорили еще в XVI веке.

Во время Второй мировой войны два выдающихся британских физика Эдвард Буллард и Патрик Блэкетт участвовали в разработке мер по предотвращению угроз, которые несли флоту союзников немецкие магнитные мины. В ходе этой работы они задумались о природе геомагнетизма. Когда война окончилась, оба вернулись в Кембридж и продолжили размышлять над этой проблемой.

Блэкетт был известнее и как теоретик, и как блестящий экспериментатор. В 1948 году он стал нобелевским лауреатом. Его биография весьма необычна: родившись в семье моряка, Блэкетт в 13 лет стал курсантом Военно-морских сил Великобритании и успел поучаствовать во многих сражениях Первой мировой войны. Потом его вместе с небольшой группой других молодых офицеров отправили на полгода в Кембридж: там Блэкетт проявил исключительные способности, особенно во всем, что касалось техники, — к примеру, разработал вспомогательное приспособление для корабельных орудий, которым стал пользовался весь британский флот. Как-то из любопытства Блэкетт решил посетить Кавендишскую лабораторию — просто посмотреть, что такое настоящая физическая лаборатория. Потрясенный увиденным, он ушел со службы и (уже вполне взрослым человеком) поступил в университет. Там он заинтересовался политикой. После войны симпатии к Советскому Союзу не позволили ему стать участником британского ядерного проекта, хотя он и принимал участие в Манхэттенском проекте Соединенных Штатов. В старости Блэкетт — к тому времени лорд Блэкетт Челси — заседал в палате лордов. Скончался выдающийся английский ученый в 1974 году.

Догадка Блэкетта, родившаяся в спорах с Буллардом, состояла в том, что геомагнетизм — следствие вращения Земли, поскольку на самом деле всякое массивное вращающееся тело должно порождать магнитное поле. Гипотеза эта обещала связать гравитацию с электромагнитными явлениями (а это делало ее вдвойне привлекательной) — а такая связь, по убеждению Эйнштейна, просто обязана была существовать. Блэкетт взялся зарегистрировать эффект в эксперименте с вращающимся немагнитным телом. Поскольку требовалось измерять гораздо меньшие магнитные поля, чем позволяла техника тех времен, Блэкетт разработал и сконструировал магнетометр с беспрецедентной чувствительностью. Университетская лаборатория для эксперимента не годилась: разнообразное оборудование создавало слишком сильные помехи, поэтому Блэкетт построил для своего прибора деревянное укрытие, скрепленное медными гвоздями, в поле рядом с радиообсерваторией Джодрелл-Бэнк (в графстве Чешир), которой руководил его приятель Бернард Лавелл. В своем деревянном укрытии Блэкетт установил бетонный блок с полостью в центре, покоящийся на подушке из мягкой резины, а в полости подвесил вращающееся тело. Благодаря его связям военных времен и тому обстоятельству, что страна ценила его заслуги, он сумел выпросить (на время) у Банка Англии достаточно золота, чтобы отлить из него цилиндр ю-сантиме-трового диаметра и весом более 15 килограммов.

Блэкетт проделал измерения, но вращающийся цилиндр не создал вокруг себя никакого магнитного поля. Теория, следовало заключить, неверна. Впрочем, с технической точки зрения опыт был поставлен превосходно, и благодаря ему появился, к примеру, способ узнать, содержатся ли магнетики в отдельном минерале. А это, в свою очередь, открыло новую главу в геофизике: если измерять у камней остаточную намагниченность, то можно проследить, как двигалась земная кора на протяжении целых эпох.

Идею о пластичности коры высказал еще в XIX веке Джордж Дарвин, сын Чарльза Дарвина, который из-за этого поссорился с главой викторианской физики — Уильямом Томсоном, лордом Кельвином. Дарвин-старший подбадривал Дарвина-младшего: “Ура внутренностям Земли, — писал он сыну, — и их тягучести, и Луне, и всем телам небесным, и сыну моему Джорджу”. Последствиями опыта Блэкетта, поставленного в шалаше рядом с обсерваторией Джодрелл-Бэнк, Чарльз Дарвин наверняка остался бы доволен.

Lowell Bernard, P.M.SBlackett: A Biographical Memoir (Royal Society, London, 1976); см. также: Wood Robert Muir, The Dark Side of the Earth (Allen and Unwin, London, 1985).

Пределы погрешности

Петр Леонидович Капица — русский физик, который сформировался как ученый в Кавендишской лаборатории, когда там еще царствовал Резерфорд. Капица прибыл в Кембридж совсем юношей: он только что окончил учебу в Москве и искал возможности поговорить с Резерфордом — для себя он уже решил, что будет работать у этого великого человека.

Резерфорд отказался рассматривать кандидатуру Капицы, так как в лаборатории и так уже было слишком много сотрудников. Внезапно юный русский спросил его: “Сколько у вас аспирантов?” — “Около тридцати”, — был ответ. Тогда Капица поинтересовался: “А какая обычно точность у ваших экспериментов?” — “Два-три процента”. Капица просиял: “Вот и славно! Еще один аспирант вполне укладывается в пределы погрешности, и никто ничего даже не заметит”.

Резерфорд ничего не смог возразить на столь остроумную просьбу. Вскоре Капица сделался его любимцем, он просто очаровал Резерфорда. Будучи штатным сотрудником Кавендишской лаборатории, Капица провел важные исследования по физике низких температур.

В 1934 году он, как обычно, поехал к семье в Россию. Обратно в Англию его уже не выпустили. Воззвания западных коллег и политиков к советскому правительству ничего не изменили. Капице заявили, что его долг — служить Советскому Союзу, а вовсе не Англии или международному сообществу, и организовали лабораторию в Москве. Резерфорд в конце концов признал свое поражение и отправил все оборудование Капицы в Москву.

Капица отличился тем, что в России решительно выступал в защиту своих коллег, которые вступали в конфликт со сталинским режимом, и, вероятно, многих из них спас от гибели в ГУЛАГе. Сталин явно питал слабость к этому смелому и решительному человеку, и оберегал его от коварного главы НКВД, Берии, который желал с ним расправиться. Тем не менее пять лет Капица провел под домашним арестом, занимаясь в меру возможностей наукой в лаборатории, которую соорудил своими силами в сарае и где ему помогал сын. Только в старости Капице разрешили выехать за границу, чтобы получить запоздалую Нобелевскую премию и заглянуть из сентиментальности в Кембридж.

История о первой встрече Резерфорда с Капицей рассказывается во многих источниках. Версия, изложенная здесь, позаимствована из книги: Badash Lawrence, Kapitza, Rutherford and the Kremlin (Yale University Press, New Haven and London, 1985).

Ученость и чванливость в одном флаконе

Сэмюэль Пьерпонт Лэнгли (1831–1906) — видный американский физик, который, однако, был чуть менее велик, чем считал сам. Профессор физики в Питтсбурге и директор Аллегенской обсерватории, Лэнгли прославился напыщенностью и чрезмерным самомнением в сочетании с непоколебимой верой в свою правоту. Вот что о нем вспоминает сэр Артур Шустер, профессор физики Манчестерского университета, который сам сделал много важного в науке, в особенности в области спектроскопии:

То, что Лэнгли изобрел болометр (прибор для измерения излучаемого тепла) и был первопроходцем в деле создания летательных аппаратов, — довольно серьезные заслуги, способные перевесить все недостатки, происходящие от раздутого чувства собственного достоинства и отягчаемые полным отсутствием чувства юмора. Впервые я встретил Лэнгли во время полного солнечного затмения в августе 1878 года, когда он устроил площадку для наблюдений на вершине пика Пайка, чтобы измерить, если представится возможность, тепловое излучение солнечной короны. К несчастью, его мучила горная болезнь, и Лэнгли вынужден был спуститься с вершины за день до затмения.

На следующий год Лэнгли посетил Англию и сообщил мне, что хотел бы познакомиться с Клерком Максвеллом. Я заверил его, что Максвелл тоже заинтересован в знакомстве, поскольку при мне весьма лестно отзывался о предложенном Лэнгли методе устранения “уравнения личности” (т. е. субъективность) из астрономических наблюдений. Как раз тогда Клерк Максвелл редактировал рукописи Кавендиша и педантично повторял всякий описанный там эксперимент. Особенно его заинтересовал метод, который Кавендиш придумал для оценки отношения силы двух токов: их предлагалось пропускать сквозь тело и сравнивать сжатие мускулов, происходящее в момент замыкания телом цепи. “Каждый сам себе гальванометр” — так сформулировал эту идею Максвелл. Когда Лэнгли приехал, я отвел его в комнату, где, опустив руки в ванны с водой, сквозь которые шел ток, стоял Максвелл в одной рубашке. Обрадованный тем, что опыт давал неожиданно точные результаты, он попытался убедить Лэнгли снять пиджак и испробовать все на себе. Для напыщенного и самодовольного Лэнгли это было уже слишком: не скрывая раздражения, он вышел из лаборатории, повернулся ко мне и произнес: “Когда английский ученый приезжает в Соединенные Штаты, мы обходимся с ним почтительней” Я объяснил, что будь у него хоть чуть-чуть больше терпения, а еще — и почтения к Максвеллу, ему бы у нас очень понравилось.

Лэнгли как экспериментатор заслуживает наивысших похвал, однако его теоретические работы оставляли желать лучшего, смущала и его излишняя самоуверенность. Как-то, отправляя ассистента повторно измерить так называемую солнечную постоянную (величина, выражающая совокупное излучение Солнца в некоторых единицах), Лэнгли напутствовал его так: ’’Помните, что чем ближе ваш результат будет к 3, тем лучшего я буду о вас мнения”. Кстати, уже давно показано, что солнечная постоянная совсем не равна трем.