Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали - Джеймс Поскетт Страница 64

В период после реставрации Мэйдзи многие японские ученые внесли важный вклад в развитие современной физики и химии. Но один из них пошел еще дальше: он изменил наше понимание самой природы материи. Хантаро Нагаока, как и другие японские ученые, с которыми мы познакомились в этой главе, был сыном самурая. Он родился в 1865 г. и получил представление о европейской науке еще в детстве. Его отец поддержал реставрацию Мэйдзи и в 1871 г. по поручению императора отправился в Европу в составе миссии Ивакуры. Миссия преследовала двойную цель. Во-первых, установить дипломатические отношения с другими странами; во-вторых, собрать информацию о европейской науке и промышленности, чтобы, руководствуясь западным примером, запустить программу модернизационных реформ в Японии. Отец Нагаоки был глубоко впечатлен увиденным и привез детям целую библиотеку научных книг, которые купил в Англии. Именно по совету отца в 1882 г. Нагаока поступил на физический факультет Токийского университета{456}.

Далее Нагаока последовал по уже известному нам пути. С 1893 по 1896 г. он учился в Германии и Австрии, где познакомился со многими ведущими физиками Европы. Там же под руководством европейских наставников он осуществил свои первые успешные исследования. Как это было принято в интернациональном мире физики того времени, Нагаока публиковал свои научные статьи на английском, французском, немецком и японском языках. Однако он не желал довольствоваться лишь заимствованием достижений европейской науки. Нагаока хотел доказать, что Япония способна стать лидером научного прогресса, как это было в ранний период Нового времени. «Я не хочу следовать по чужим стопам или посвящать свою жизнь ввозу научных знаний из-за рубежа», – писал он. В частном общении Нагаока еще откровеннее выражал свою смелую националистическую позицию, которая подкрепляла его желание изучать физику. «Нет никаких причин, чтобы европейцы продолжали главенствовать во всем», – написал он в письме к своему другу, физику Айкицу Танакадатэ{457}.

В 1896 г. Нагаока вернулся домой и немедленно получил должность профессора в Токийском университете. Именно в Японии он совершил свой главный научный прорыв. 5 декабря 1903 г. Нагаока представил вниманию Токийского математико-физического общества доклад, в котором описал «действительное устройство химического атома». На протяжении веков ученые ломали голову над природой материи. В XIX в. велись еще более оживленные споры о ее фундаментальной структуре. Нагаока наконец-то положил конец этим спорам и дал рождение новой науке – атомной физике. Опираясь на сложные математические расчеты, он доказал, что атом должен состоять из группы отрицательно заряженных частиц, или электронов, которые вращаются вокруг массивной «положительно заряженной частицы». Нагаока сравнил это с моделью Сатурна: положительно заряженная частица в центре была подобна планете, а вращающиеся вокруг нее электроны – кольцам. Что особенно важно, Нагаока смог показать, что эта «сатурнианская система», как он ее назвал, физически стабильна{458}.

Что вдохновило японского ученого на этот фундаментальный прорыв? С одной стороны, важную роль сыграли знания, которые он приобрел в Европе. В частности, он присутствовал на Первом всемирном физическом конгрессе в Париже в 1900 г., где познакомился с британским физиком Джозефом Джоном Томсоном, открывшим электрон благодаря эксперименту по изучению катодных лучей. С другой стороны, его мышление было во многом сформировано японской наукой. Незадолго до отъезда в Германию он присоединился к Комитету по расследованию землетрясений под руководством Танакадатэ. Полгода Нагаока путешествовал по Японии вместе с Танакадатэ, совершая дальние пешие переходы и карабкаясь по горам, чтобы измерить точное геомагнитное воздействие землетрясения. Нагаока даже был указан как соавтор заключительного отчета Танакадатэ. В конечном счете именно это исследование землетрясения 1891 г. повлияло на последующие размышления Нагаоки о физической природе атома{459}.

Рис. 32. Иллюстрация «сатурнианского атома» из книги Эрнеста Уилсона «Структура атома» (1916), в которой тот ссылался на работу Хантаро Нагаоки. В центре находится положительно заряженное ядро, окруженное орбитами вращающихся электронов

В начале 1905 г. Нагаока опубликовал еще одну статью, в которой описал, что происходит при взаимодействии электромагнитной волны с ядром атома. Удивительно (или, напротив, неудивительно), что за сравнением он обратился к сейсмологии. Нагаока утверждал, что массивная положительно заряженная частица в центре атома подобна «горе или горному хребту». Согласно его гипотезе, при прохождении через центр атома электромагнитная волна рассеивается во многом так же, как сейсмическая волна при прохождении через гору во время землетрясения. В 1905–1906 гг. Нагаока даже опубликовал две статьи, в которых уже прямо сравнил «дисперсию сейсмических волн» с «дисперсией света». Таким образом, объединив идеи из физики и химии и опираясь на опыт, приобретенный в Японии и Европе, на рубеже веков Хантаро Нагаока совершил одно из важнейших открытий в современной физике. Это в очередной раз наглядно демонстрирует нам синтетический характер научного прогресса как продукта соединения различных научных культур и различных научных дисциплин{460}.

Сегодня открытие строения атома обычно приписывают британскому физику Эрнесту Резерфорду. Перед нами один из наиболее показательных примеров того, как неевропейские ученые были вычеркнуты из истории современной науки. Новаторская статья Резерфорда с описанием структуры атома была опубликована в 1911 г. – через несколько лет после того, как Нагаока написал серию статей по той же теме. Более того, сам Резерфорд был прекрасно осведомлен о его исследованиях и не делал из этого секрета. Больше того, он даже встречался с японским коллегой, чтобы обсудить идеи. В сентябре 1910 г. Резерфорд пригласил его в свою лабораторию в Манчестерском университете и рассказал об экспериментальной работе по подтверждению структуры атома. А в феврале 1911 г. Нагаока получил от него письмо, где Резерфорд сообщил о предстоящей публикации своей статьи. «Вы обнаружите, что предполагаемое мною строение атома в чем-то похоже на то, что было предложено вами в вашей статье несколько лет назад», – написал Резерфорд и, как само собой разумеющееся, включил в свою работу ссылку на оригинальную статью от 1904 г., которую написал и опубликовал Нагаока. Эта ссылка в статье Резерфорда вновь раскрывает перед нами скрытую историю современной науки. Эта история не британская и не японская, а общая{461}.

В конце XIX в. японская наука была неотъемлемой частью более широкого научного мира. Почти все японские ученые того периода некоторое время учились в Европе, многие регулярно посещали международные научные конференции и тесно сотрудничали с учеными из других стран – пока не разразилась Первая мировая война. Но, как и в остальных странах мира, этот интернационализм шел рука об руку с национализмом. В Японии взаимосвязь между наукой, национализмом и войнами была особенно тесной. Не в последнюю очередь это объяснялось тем, что большинство японских ученых, получивших образование сразу после реставрации Мэйдзи 1868 г., были выходами из семей самураев. Эти «ученые-самураи» объединили традиционную веру в важность военного могущества с более современным представлением о ценности науки и технологий. «Чтобы обогащать нашу нацию и укреплять нашу армию, мы должны довести до совершенства наши физические и химические науки», – писал еще один бывший самурай, работавший в Токийском университете{462}.

Как и во всем остальном мире, это хрупкое равновесие между интернационализмом и национализмом продлилось недолго. В августе 1914 г. Япония вступила в Первую мировую войну на стороне Антанты и быстро оккупировала многие немецкие колониальные владения в Восточной Азии и Тихоокеанском регионе. Некоторые японские ученые, особенно те, кто учился в Германии, не приветствовали вмешательство Японии в войну, однако продолжили работать на благо родной страны. Айкицу Танакадатэ консультировал японских военных по вопросам проектирования аэропланов, а Дзёкити Такаминэ участвовал в создании специализированного исследовательского института по производству химических веществ военного назначения. В отличие от Османской и Российской империй, в Японии Первая мировая война не вызвала политического кризиса. Напротив, как мы увидим