Резерфорд

Сегодня никто не позволил бы себе ничего подобного. И научные тексты выигрывают в лаконизме. Но кое-что и утрачивают. Исчезают малейшие следы живой истории исследования. До конца улетучивается психологическая атмосфера открытия. Наука-то при этом ничего не теряет. Но человеческая летопись познания становится неуютной без такого тепла околичностей.

Итак, были опыты, опыты, опыты, а потом — слова, слова, слова. И среди них, казалось бы, совсем не нужное упоминание о трехнедельных рождественских каникулах на рубеже 1901–1902 годов. Но на этих-то каникулах и прилетели первые птицы. Повторилась история открытия самой радиоактивности: тогда были непогода, спрятанная пластинка с урановой солью, ожидание солнечных дней; а пока Беккерель ждал, уран работал, впервые подавая весть о своей радиации. Нечто очень похожее случилось и в Монреале: птицы прилетели, когда на палубе никого не было; Резерфорд и Содди заслуженно отдыхали, а торий тем временем работал. Даже не один, а два тория работали на них!

Выяснилось, что на первый вопрос намеченной программы природа не дает столь ясного, ответа, какого можно было ожидать. Ответ получался не однозначный. Да, там, где присутствовал торий, всегда появлялась эманация. Но однажды Содди удалось отделить от тория некую примесь, которая тоже обладала эманационной способностью. Понимаете, тория в том новом веществе уже наверняка не было, а эманация выделялась! Напрашивался вывод: так вот она, субстанция, порождающая радиоактивный газ. Дело не в тории, а в этой примеси! Однако и торий, очищенный от нее, продолжал как ни в чем не бывало испускать эманацию.

Многократно повторенный опыт давал все тот же двойственный результат. Ошибки не было. Сегодня в схожей ситуации ее и не пытался бы искать ни один исследователь: ничего сверхобычного — атомы тория, излучая альфа-частицы, превращаются в атомы другого элемента, а эти последние, в свой черед испуская альфа-частицы, превращаются в эманацию. И ясно, что она всегда будет появляться даже в идеально очищенном от примеси тории, ибо эта примесь — вовсе не загрязнение, а нечто непрерывно рождающееся в ториевом препарате. [4] Но оттого-то мы сегодня такие спокойно сведущие, что Резерфорд и Содди, обмениваясь маорийскими ругательствами и оксфордскими шпильками, в конце концов поняли это для нас.

4

Со временем было установлено, что между торием и эманацией лежат четыре промежуточных элемента. Она рождается не во втором, а в пятом поколении!

Существование непредвиденной примеси в ториевых соединениях выяснилось задолго до рождества. И наши монреальцы тотчас заметили, что освобождаемый от этой субстанции торий утрачивает вместе с нею и почти всю свою радиоактивность! В первоначальную программу из пяти пунктов вторглось еще одно незапланированное осложнение. И без того загадочный торий явно превращался в головоломку.

В точности неизвестно, как это случилось, но именно в те дни Резерфорд и Содди узнали, что годом раньше столкнулся с такой же неожиданностью Вильям Крукс. Только он имел дело с ураном. То, что Резерфорд пропустил его работу и ничего не слышал о ней, легко объяснимо: она была опубликована летом 1900 года, когда он об руку с Мэри спускался по заснеженным ступеням крайстчерчского собора. А потом в горячке работы не было ни времени, ни охоты рыться в прошлогодних журналах. Но теперь, хоть и с опозданием, однако поразительно вовремя монреальцы узнали, что Круксу удалось совершенно нечаянно химически отделить от урана его радиоактивность!

Сэр Вильям описывал, как это произошло. Ему понадобился в качестве эталона активности чистый урановый препарат. Многоопытный химик, он, разумеется, не верил в химическую стерильность купленной в магазине урановой соли. Ои решил сам ее очистить. Когда все было сделано наилучшим образом, он предложил чистейшему уранилу самосфотографироваться. Пластинка осталась белой! Зато отделенная от урана примесь исправно ее зачернила. Тогда старый спирит, веривший в любые чудеса, кроме химических, взялся за эту примесь. Он освободил ее от малейших следов уранила и обследовал ее химические свойства. Это не был радий, и это не был полоний. Перед ним лежало новое вещество. Оно-то, по-видимому, и несло всю ответственность за радиоактивность урана.

Вильям Крукс назвал его двойным именем — в честь урана и в честь своего столкновения с неизвестным: уран-Х.

Это открытие было сразу замечено в Париже. Удивленный Беккерель тотчас повторил исследование Крукса. Хоть и с меньшей доказательностью, он получил те же результаты, что и сэр Вильям. Так летом 1900 года в лаборатории Беккереля появился совершенно необычайный уран — лишенный радиоактивности. По старому педантическому обыкновению Беккерель не выбросил, а сохранил аккуратно задатированные неактивные образцы. Долгие месяцы французского академика томило простое сомнение: если существует неизлучающий уран, то почему же никто из физиков или химиков ни разу не встретил его в природных урановых соединениях? Быть может, уран способен со временем восстанавливать свою радиоактивность? Замечательно, что такой очевидный ответ вовсе не радовал Беккереля и он, по-видимому, не спешил с его экспериментальной проверкой. Отчего же не радовал?

Рассказ об этом не должен казаться излишеством в жизнеописании Резерфорда. Когда история поворотных открытий излагается с похвальной краткостью без осложняющих деталей, возникает картина исканий столь же ясная и образцово логичная, как сама истина, добытая в этих исканиях. И начинает казаться: господи, да отчего же к такому элементарному открытию нужно было идти годы?! Зачем тут нужен был чейто гений, когда любому разумному человеку должно было прийти в голову то же самое? Наглядный пример такой вдохновляющей краткости в рассказах о том, «как было дело», легенда о падающем яблоке и законе всемирного тяготения. Пущенная гулять по свету остроумцем XVIII века Фонтенелем, она не нанесла ущерба репутации Ньютона, но, возвысив его чутье, превратила в пустяки работу его мысли.

Маленькая история с Беккерелем здесь очень нужна: она показывает, что даже вполне созревшие яблоки сами не падают с древа познания.

Мысль об уране, восстанавливающем свою утраченную активность, не могла обрадовать Беккереля по причине весьма уважительной. Эта мысль не укладывалась в его концепцию. У него давно сложилось убеждение, что источник урановой радиации — запасенная в уране энергия. Она не пополняется откуда-то извне. Уран не передаточная станция, а кладезь энергии. И если кладезь иссяк, как представить себе восстановление его мощи? Очень не хотелось подвергать испытанию ясную общую схему.

Однако день испытания должен был прийти. И когда однажды Беккерель вытащил свои неактивные образцы, он легко убедился: они ожили! Уран испускал радиацию с прежней интенсивностью. Зато погасла и больше ничего не излучала активная примесь — круксовский уран-Х.

Беккерель тотчас написал о случившемся сэру Вильяму. А затем направил в «Доклады» Парижской академии статью о своих наблюдениях и выводах. Практически у него в руках было решительно все, чтобы дать, наконец, теорию радиоактивного распада. Однако ему не удалось это сделать. Мысль пошла по ложному, хотя на первый взгляд и самому логичному, пути. Беккерель рассудил так: уран потерял радиоактивность в результате химических реакций; стало быть, источник радиации ушел из него вместе с какими-то молекулами; если теперь способность испускать лучи вернулась к урану, то, значит, и это итог неких молекулярных химических превращений.

Девять десятых исследователей на месте Беккереля наверняка рассудили бы точно так же. Но недаром полустолетием позже и по другому поводу Нильс Бор произнес свою удивительную фразу о физических теориях, недостаточно безумных, чтобы оказаться истинными.

Выводы Беккереля сразу вызвали резкую критику со стороны супругов Кюри. Для Марии они были еще менее приемлемы, чем для Пьера. (Стоит напомнить: она ведь никогда не сомневалась, что в радиоактивных процессах подают о себе весть важные события, происходящие в недрах атомов.)

…Обо всем этом Резерфорд и Содди решительно ничего не знали, когда им самим удалось отделить от тория непонятное вещество, унесшее с собою всю ториеву радиоактивность. Но прошлогодняя работа Вильяма Крукса приободрила их в тот критический момент исследования. Они тотчас решили, что их непонятное вещество — двойник урана-Х. Не мудрствуя лукаво, они присвоили ему и сходное имя — торий-Х.

До рождественских каникул оставалось около месяца, когда они закончили описание своих экспериментов. Пять пунктов программы можно было считать предварительно исчерпанными. А один вопрос выглядел решенным окончательно: ему посвящалась предпоследняя главка — «О химической природе эманации». Этот радиоактивный газ подобен гелию, аргону, криптону. Он принадлежит к семейству химически инертных элементов. Другие варианты истолкования ее свойств критики не выдерживали. А затем шла пространная информация о тории-Х — последняя главка, превращавшая всю статью в абсурдно построенное повествование.