Даниил Данин - Нильс Бор Страница 24

Незадолго до переезда Бора в Манчестер Резерфорд получил в дар от правительства Австрии изрядное количество свинца, извлеченного из иоахимстальскои урановой руды. У присланного свинца было одно драгоценное свойство: он содержал излучающую примесь — радий-D. И Резерфорд предложил Хевеши химически отделить этот радий от плебейского металла. В обычной для него манере Папа добавил, что молодому венгру представляется случай доказать, «стоит ли он съеденной им соли».

Скоро выяснилось: очевидно, не стоит. Разделить свинец и радий-D Хевеши не смог! Никакими ухищрениями не смог. Химия обоих элементов оказалась достоверно одной и той же. Но столь же достоверно это были элементы разного атомного веса — 207 и 210. И стало быть, место им было в разных клеточках Периодической системы Менделеева. А по химическим свойствам получалось, что в одной и той же.

Хевеши мог утешиться: он был не единственным, кто обнаружил, что «ничего не стоит». Так, при решении сходной задачи друг Резерфорда — известный американский радиохимик Бертрам Болтвуд — не сумел разделить два других радиоактивных элемента — ионий и торий. А это были элементы тоже заведомо разного веса: 230 и 232. Еще более известный Отто Ган едва не потерял веры в себя по вине третьей химически неразличимой пары — радия-226 и мезотория-228. «Нет, я неумелый химик!» — воскликнул он, не помнивший случая, когда бы ему пришлось отступиться перед аналитическими трудностями.

В таком блистательном сообществе неудачников молодой Дьердь Хевеши мог не чувствовать себя униженным. От этого, однако, проблема только обострялась до крайности: если дело было не в мастерстве химиков, то, стало быть, в устройстве природы!

Открылась вопиющая химическая ересь.

В прочно установленной Периодической таблице элементы располагались по ясному принципу: в порядке возрастания их атомного веса. Любого различия в весе было достаточно, чтобы проявились различия в химическом поведении. А теперь обнаружилось, что это не так. Нечто неизвестное позволяло атомам обладать совершенно одинаковыми химическими свойствами, но разной массой. Принцип Менделеева оказался под ударом.

Могла ли справиться с этой ересью планетарная модель?

У Хевеши не было нужного ответа. Зато в награду за лабораторную неудачу ему пришла на ум великолепная практическая идея: если радий-D и свинец не поддаются разделению, надо использовать это, а не сердиться на природу. Радий-D — излучатель электронов. И он всегда сообщает о своем присутствии чутким физическим приборам. У него словно есть фонарик, которым он может светить во тьме химических реакций. А у свинца такого фонарика нет. Но стоит примешать к обычному свинцу крупицу радия-D, и свинец тоже как бы засветится: всюду, куда он попадет, попадет и радий-D, выдавая его своим излучением. Это была идея трассирующей пули. Идея метода меченых атомов! Со временем она принесла Хевеши Нобелевскую премию, а тогда бессонно занимала его живое воображение. Гораздо больше, чем сама открывшаяся ересь.

И у Резерфорда не нашлось решения возникшей проблемы. Он вообще полагал, что для этого еще слишком мало экспериментального материала. С тем и уехал. И, путешествуя по весенним Пиренеям, напрасным теоретическим построениям не предавался. И уж конечно, не думал, что в это время в Манчестере ими займется тихий датчанин Бор, которому пока надлежало лишь набираться лабораторного ума-разума.

А у Бора было преимущество неведения: он просто не знал, что поиски ответа преждевременны. И нашел, едва начав искать.

А когда начал? Да с той минуты, как Хевеши заговорил о своей неудаче. А когда кончил? Да в ту минуту, как Хевеши договорил.

Потом роли переменились. Это был обмен монологами. Сперва удивленно молчал датчанин. Затем удивленно молчал венгр. Оба не ожидали того, что услышали один от другого. Бор — непредвиденных фактов. Хевеши — их непредвиденного истолкования. Сколько длилась эта сцена — неизвестно. Но все вместе стало превосходной историей без истории — без членения на частности. И потому ее нельзя восстановить. И Хевеши и Бор независимо друг от друга вспоминали в беседах с историками, что все произошло сразу. Это — через пятьдесят лет. когда память обоих уже не различала в гуле былого шума подробностей.

Семидесятисемилетний Бор: …Хевеши рассказал мне, что существует больше радиоактивных элементов, чем мест в Периодической таблице. Я об этом ничего не знал. Но мне стало тотчас абсолютно ясно, что это значило…

Семидесятисемилетний Хевеши: …Бору это было совершенно ясно с самого начала.

У них, как у сообщников, появилась до возвращения Папы неиссякающая тема для обсуждения: возможности внутренней структуры планетарного атома.

Датчанин извлек тогда из неизвестности физические истины такой простоты, что сегодня кажется непостижимым: отчего же другим они не дались в руки еще раньше? (Вечное недоумение, сопутствующее всей истории науки и всякий раз обреченное оставаться без ответа.)

…Если существуют химически абсолютно неразличимые элементы разного атомного веса, значит, менделеевский принцип Периодической системы нуждается в пересмотре: не от различий в весе зависят различия в химических свойствах атомов. Провозгласить это надо без всяких уловок.

А разве возможны были уловки?

Сколько угодно. Разум дьявольски изобретателен. Так, одну уловку придумал Дж. Дж. Из двух химически неразличимых элементов, сказал он, более тяжелый вовсе не элемент, а соединение более легкого с атомами водорода! Кажется, он не решился выступить с этой идеей в печати. Но она стала известна. И вызывала улыбки химиков: отличить водородистое соединение от чистого элемента они уж как-нибудь да сумели бы…

Для истинного понимания возникшей химической ереси только одно и надо было: довериться ей. Довериться природе непредвзято, как в детстве, когда даже в сказках видится естественный ход вещей. Бор доверился раньше других.

«Труден первый шаг…»

Если не атомный вес определяет химические свойства элементов, то что же? Сейчас рассудим. Все прояснится само собой. (Приоткрытый рот. Отсутствующие глаза.)

…Согласно планетарной модели масса атома — вся в его ядре. Это оно весит. Электроны-планеты не в счет, так они легки. Атом радия-210 тяжелее свинца-207 потому, что ядро у него массивнее. А химия — та же. Стало быть, не ядра диктуют атомам их химическое поведение. Но если не ядра, то электроны! Больше в атомах ничего нет. Значит, у химически неразличимых атомов должны быть неразличимо одинаковы электронные структуры. Однако всякий атом нейтрален: электронов в нем ровно столько, сколько способно удержать вокруг себя положительно заряженное ядро. И следовательно, ядра радия-210 и свинца-207 хоть и разной массы, но равного заряда.