Самая большая ошибка Эйнштейна

А потом, в 1912–1913 годах, датский ученый Нильс Бор выяснил еще более тонкие подробности насчет атомных миниатюрных «солнечных систем». Резерфорд походил на типичного крепкого новозеландского фермера. Бор очень отличался от него внешне. У него была огромная голова и необычайно большие зубы. Когда они с братом еще пребывали в младенческом возрасте, какой-то прохожий (по семейной легенде) вслух посочувствовал его матери, которую судьба наделила столь уродливыми детьми. Однако впоследствии Бор прекрасно играл в футбол. На защите его диссертации сотрудники факультета Копенгагенского университета не без смущения осознали, что многие из присутствующих – это попросту другие футболисты, явившиеся поддержать своего выдающегося товарища по команде. Брат Нильса, еще более одаренный спортсмен, стал звездой национальной олимпийской сборной. По некоторым сведениям, когда Нильс получил Нобелевскую премию, в одной спортивной газете появился заголовок: «Брату футбольной знаменитости присуждена премия по физике».

Нильс Бор на отдыхе в Норвегии, (1933 г.)

Бор очень плохо говорил – обычно он что-то медленно мямлил. Но он был добрейшим человеком, с глубоким творческим умом и всегда наслаждался общением с друзьями, разделявшими его способность смотреть на жизнь с неожиданной стороны. В ту пору, когда Нильс Бор начал заниматься орбитами электронов, он учился вместе с Эрнестом Резерфордом и жил в манчестерском пансионе. Студенты, обитавшие там, заподозрили, что их хозяйка использует недоеденное в воскресенье жаркое, пуская его в блюда, подаваемые несколько дней или даже недель спустя, что делает эти блюда совершенно несъедобными. Один из студентов, венгр Дьёрдь де Хевеши, после некоторых раздумий решил сбрызнуть остатки их воскресной трапезы радиоактивным маркером из лаборатории Резерфорда. Пару дней спустя они тайком притащили в пансион прибор, действующий по принципу счетчика Гейгера, и убедились, что их подозрения справедливы. Бор и де Хевеши стали друзьями на всю жизнь (кстати, спустя годы де Хевеши удостоился Нобелевской премии как раз за работу с радиоактивными маркерами).

Занимаясь изучением строения атомов, Бор сделал открытия, которые не укладывались в рамки традиционной «рациональной» физики. Выяснилось, что электроны все-таки не могут вести себя как «планеты миниатюрной солнечной системы», которые воображал Резерфорд. Если электрон начнет вращаться вокруг ядра, он вскоре свалится на него, и в конечном счете все атомы схлопнутся. Но поскольку мы, и наша планета, и основная часть Вселенной состоим из атомов, которые отнюдь не схлопнулись (ведь наши тела пока не съежились в кучку сверхплотных частиц праха), должно происходить что-то еще – что-то такое, что удерживает носящиеся вокруг ядра электроны в состоянии относительной стабильности.

Но и эту странную особенность орбит электронов можно было, подобно открытому Резерфордом ядру, объяснить в более или менее привычных и традиционных понятиях. Бор предположил, что электроны вращаются по фиксированному набору возможных орбит и не в состоянии произвольным образом «соскальзывать» ближе к центру – ядру. В своих перемещениях такого рода они ограничены крошечными «скачками» от одной конкретной орбиты к другой. Это как если бы Нептун мог внезапно очутиться несущимся вокруг Солнца где-нибудь рядом с Землей (или, скажем, рядом с Марсом или другой планетой), однако никогда не мог бы оказаться в других участках Солнечной системы. Подобные перемещения (как и концепцию Резерфорда) поначалу многим было нелегко понять, но когда ученые все-таки приняли эту идею, оказалось, что картину происходящих явлений можно описать в мельчайших деталях: «внутреннего предела» детализации не возникнет. Перемещения электронов назвали квантовыми скачками: термин подчеркивает, что они происходят дискретно (то есть что электроны могут перемещаться лишь на некоторые фиксированные расстояния).

* * *

Да, это создавало натяжки в (уже классическом) представлении, которое некогда предложил Эйнштейн, однако все же не нарушало его. Собственно, Эйнштейна можно считать главным игроком во многих из этих первых научных достижений по части сверхмалых объектов, игроком настолько важным, что даже Нобелевскую премию ему присудили не за его «крупномасштабные» исследования (не за специальную и общую теории относительности), а за работу 1905 года, где он показал, каким образом свет может одновременно являться и потоком частиц, и волной (эту идею назовут корпускулярно-волновым дуализмом). Представив свет как поток частиц (их назвали фотонами), легко объяснить, почему свет выбивает электроны из металлов (то есть фотоэффект). Широким кругам общественности эта идея казалась просто еще одним свидетельством его гениальности, но для Эйнштейна она стала вполне ожидаемой и естественной: Вселенная устроена упорядоченно, и человеческому рассудку вполне по силам выявить ее упорядоченность.