Глава 4. Нейтрон

Глава 4. Нейтрон

В будущей квантовой механике должны устанавливаться исключительно «отношения между принципиально наблюдаемыми величинами». Этим прозрачным отречением от классической механики Вернер Гейзенберг возвещает о своем эпохальном труде 29 июля 1925 года в «Журнале физики». Его новая физика основана на математике высокой сложности. Гейзенберг хоть и открыл ее сам, спонтанно, с великолепным физическим чутьем — в своем гельголандском отшельничестве, — но Макс Борн сразу опознал в ней сто лет уже существующую, но мало известную ветвь математики, которая называется «решением матриц». В матрице числа располагаются как в таблице — рядами и колонками, которые по определенным правилам могут быть связаны между собой. Со своим новым ассистентом Паскуалем Йорданом Борн за считанные недели выстраивает из концепции Гейзенберга систематическую теорию квантовой механики.

К математике Гейзенберга, требующей определенного навыка, принадлежит также одно странное правило перемножения, которое предписывает факторам необратимость. При нормальном перемножении двух чисел их последовательность, естественно, не играет роли: 3?4=12 и 4?3=12. В рядах и колонках квантовых матриц тоже, без сомнения, стоят числа. Однако в них закодированы реальные переходы из одного атомарного состояния в другое. Числа, таким образом, выражают физические события, в которых замещаются кванты. И последовательность которых является решающей при атомарном обмене энергии. В универсуме Гейзенберга, таким образом, все зависит от того, в каком порядке два числа перемножаются между собой: «Конкретно говоря, один результат получается, если сперва определять энергию атома, а потом момент времени, относящийся к этой энергии, и совсем другой результат, если наоборот, сначала задать время и лишь потом измерять энергию, которая имеется в распоряжении атома». Если в «старой» квантовой теории еще недавно приходилось с трудом вводить в расчеты постоянную Планка, то теперь при помощи матричной алгебры она оказывается тут как будто сама собой, без внешнего принуждения. Это, пожалуй, самый убедительный бонус сложной математики.

Однако сообществу физиков новая концепция Гейзенберга дается тяжело. В немецкой столице Планк и Эйнштейн, сердечно связанные друг с другом гармонией домашнего музицирования — как сыгранные пианист и скрипач, — совпадают и в оценке приема Гейзенберга. В работе неистового квантового чародея им чудится чудовищный диссонанс. Возможно, любители музыки при чтении статьи Гейзенберга вспомнили о модернистах Шёнберге и Хиндермите, которых хоть и признаёшь, но добровольно слушать никогда не станешь. Ведь это они, два вельможных физика, устроили в начале XX века квантовую революцию. А теперь молодая поросль псевдореволюционеров только портит им настроение. Эйнштейн с присущим ему добродушием посмеивается над историческим деянием Гейзенберга. Мол, тот развел «квантовню», которая разве что в Гёттингене, влюбленном в математику, может сойти за мудрость в последней инстанции. А его, Эйнштейна, пусть уж избавят от этой мудрости. Спасибо, он обойдется и без решения немыслимой гейзенберговской матрицы.

Разумеется, Гейзенберга, который в свои двадцать четыре года уже пользуется мировой известностью, приглашают в апреле 1926 года в Берлин на «коллоквиум по средам» — даже лучше было бы сказать: требуют его приезда, — чтобы он ввел собравшуюся элиту физиков в курс новейшего состояния дел. И даже такому своенравному гостю Эйнштейн не преминул задать жару во время прогулки до его квартиры. Однако Гейзенберг храбро пускается в диалог с самым знаменитым физиком в мире. Тут сталкиваются две личности, научная креативность которых содержит сильную музыкальную компоненту. Оба они своим успехом обязаны не только выдающемуся уму, но и в такой же мере художественной интуиции. Они следовали ей, невзирая на критику коллег. Так Гейзенберг на Гельголанде поддался «эстетическому критерию истины» математических моделей, которые отличались «великой простотой и красотой». Эту формулировку мог бы разделить и Эйнштейн, который постоянно говорил об эстетической компоненте своей работы.

Будучи на двадцать два года старше, Эйнштейн связал пространство и время в единство, которое в присутствии тяжелых объектов оказывается на удивление гибким. Это искривление пространства-времени он и признал за притягательную силу гравитации. Он доказал, что движущиеся часы идут медленнее, чем неподвижные, и каждый комочек материи можно рассматривать как источник энергии. Но в первую очередь он основательно изменил взгляд на большие структуры во Вселенной и сформулировал новые законы движения планет. Младший же нашел первую многообещающую схему вычисления для мира мельчайших частиц. Своему другу Вольфгангу Паули он после возвращения с Гельголанда описал свои важнейшие задачи простыми словами: «Все мои убогие стремления сводятся к тому, чтобы навсегда покончить с понятием орбиты [электрона], которую ну никак нельзя наблюдать, и заменить ее чем-то более подходящим». И он концентрируется после этой первой атаки исключительно на измеримых величинах. Такая установка, однако, является выпадом против глубочайших убеждений Эйнштейна. Чья способность нестандартно мыслить позволяет вообще-то судить о широте его восприятия. Тем не менее он ревниво защищает классическую физику от гёттингенской квантовой механики. Эйнштейн считает ее преходящей, несовершенной моделью атомарного мира и надеется, в конце концов на решение классической чеканки.

Мастер макроскопического пускается в пикировку с мастером микроскопического, причем неясно, кто тут, собственно, кому дает аудиенцию и кто выйдет из диспута победителем. Оба пешехода выстроили лучшие по тому времени теории о вселенски больших и о невообразимо малых структурах — от отклоненного луча света далекой звезды до желтой спектральной линии атома гелия. Сможет ли когда-нибудь Большое объединиться с Малым в единой теории?

Десятилетний Карл Фридрих фон Вайцзеккер явно высокоодаренный мальчик, и он решительно намерен сделать свою детскую страсть к астрономии профессией. В качестве доказательства своей серьезности он преподносит матери в подарок стихотворение собственного сочинения:

Были б деньги для житья

И хороший домик,

Уж тогда бы точно я

Был бы астрономик.

После этого родители выписали отпрыску популярный астрономический журнал, и вскоре обнаружилось, что его интерес — отнюдь не быстрогаснущая падающая звезда. 1927 год он, четырнадцатилетний, проводит со своими родителями вдали от немецкой родины. Отец у него дипломат и работает в Копенгагене, в немецком посольстве. К этому времени Карл Фридрих уже занимается планетарной моделью атома Бора и набрасывает собственные ответы на вопрос, почему в атоме действуют другие законы природы, чем в мире, который он может воспринимать своими органами чувств. Однако обратное падение с высоких орбит воображения в низменность будней для пубертатно своенравного характера сопряжено с великим разочарованием. Все ему кажется «омерзительным»: учителя, соученики-верхогляды. В общем, все люди. Вообще всё. Мать в отчаянии. Она чувствует, что ее сын несчастен, и не знает, как ему помочь.

Вечерние приемы в доме Вайцзеккеров — составная часть дипломатической профессии и даже рутина. Но в первые недели 1927 года к ним приходят друзья и близкие — на проводы. Ибо Вайцзеккеры покидают Данию и отправляются в Женеву. Однажды вечером в гости приходит и Вернер Гейзенберг, который в это время вместе с национальным героем Дании Нильсом Бором как раз возводит несущие опоры новой квантовой механики. Марианна фон Вайцзеккер познакомилась с ним на одном приеме, и его виртуозная игра на фортепьяно привела ее в восторг. Следуя наитию, она сажает Карла Фридриха за стол рядом со знаменитым физиком. Может быть, в надежде, что ее сын найдет этого неизменно жизнерадостного гостя не столь «омерзительным», как весь остальной мир. Начитанный мальчик и без матери знает, что сидит рядом с человеком, только что вышедшим на след законов атомарного мира.

Когда гости разошлись, Карл Фридрих, сияя, говорит матери: «Это был лучший день в моей жизни!». И что астрономия, возможно, не так интересна, как квантовая физика. Вернеру Гейзенбергу тоже понравился вечер, проведенный рядом с сыном посла. Мальчик напомнил ему, должно быть, бойскаутские времена. Как прирожденный вожак и идеальный старший брат, он по-мальчишески парировал не по годам разумные доводы сына дипломата. То, что за этим «лучшим днем в его жизни» уже вскоре последует куда более значительное событие, связанное с Вернером Гейзенбергом, юный Вайцзеккер никак не мог ожидать. Через короткое время после этой первой встречи — семья дипломата как раз возвратилась из Копенгагена в Берлин — от Гейзенберга приходит почтовая карточка. Она адресована не родителям, а Карлу Фридриху. Гейзенберг пишет, что по дороге из Копенгагена в Мюнхен должен делать пересадку в Берлине. Не хочет ли Карл Фридрих встретить его на Штеттинском вокзале и потом проехаться с ним на такси до Ангальтского вокзала. Они смогли бы, таким образом, продолжить прерванный копенгагенский разговор, тем более что у Гейзенберга есть чем поделиться.

Уже несколько недель Гейзенберг ожесточенно спорит с Бором о точной формулировке нового вида теории вероятностей. В то время как он стремится к радикально новому языку, Бор продолжает настаивать на том, что надо примирить классическую физику с квантовой механикой. Но Гейзенберг полон хладнокровной решимости опубликовать свое открытие, даже если это приведет к разрыву с Бором.

Наблюдателю квантовых масштабов, объясняет Гейзенберг юному Вайцзеккеру, принципиально невозможно точно измерить местонахождение частицы и одновременно ее скорость. Чем упорнее этот наблюдатель сосредоточится на локализации электрона, тем менее будет поддаваться измерению его скорость. Для обратного процесса справедливо то же самое. Эта принципиально возникающая неточность при измерениях двух величин — таких, как местоположение и скорость электрона, — никак не связана с неумением физиков или с несовершенством измерительных приборов. Эта неопределенность есть установленная природой граница, которую наблюдатель атомарных событий преодолеть не может.

Чтобы вообще измерить местоположение и скорость частицы, надо направить на нее луч света. Световая энергия вступает в неизбежное взаимодействие с частицей и отталкивает ее, так сказать, в сторонку. Значит, свет хоть и находит точное местонахождение электрона, но вместе с тем изменяет его скорость, которую в это мгновение уже нельзя измерить точно.

Если же изначально отказаться от точной локализации и удовольствоваться лишь нерезкой картинкой местоположения электрона, то наступает и соответственно меньшая неточность при измерении скорости. Неопределенности обеих величин, таким образом, находятся в прямой зависимости одна от другой. Поэтому Гейзенберг назвал этот феномен «соотношением неопределенности», или «соотношением нечеткости». А при умножении обеих нечёткостей в игру вступает как бы сам собой — что математически чрезвычайно приятно — планковский квант действия. То же самое соотношение справедливо и для результатов измерения энергии и времени. Соотношение неопределенности покончило с представлением о том, что на квантовом уровне природы можно что-то предсказать. Единственное, что остается, это лишь вероятности.

Гейзенберг с напряжением ждет, как сообщество физиков откликнется на публикацию его нового принципа. Он только что отослал свою работу в «Журнал физики». Карл Фридрих фон Вайцзеккер в берлинском такси — один из первых, кому Гейзенберг рассказывает об этом.

И без того одаренный четырнадцатилетний подросток, должно быть, чувствовал себя при прощании со своим ментором еще и одаренным щедрыми дарами. В те дни «от Гейзенберга исходило невероятное сияние только что совершённого великого открытия». Вайцзеккер, должно быть, чуть не лопался от гордости, что знает теперь то, о чем не догадывается даже сам Эйнштейн. Он представляет себе, что было бы, если б он встретил сейчас на улице величайшего физика мира. Кстати, он ведь и живет где-то тут, неподалеку: «...хоть я и робкий вообще-то, но с меня бы сталось заговорить с ним и спросить: а что вы думаете, собственно, о соотношении неопределенностей и о Вернере Гейзенберге?».

Вот бы огорошил его физик-теоретик своей новостью, что он теперь подался в практики и конструирует холодильники, избавленные от механических быстроизнашивающихся деталей. В это время увлеченный техникой Эйнштейн действительно бьется над методом, который позволил бы обойтись без ядовитых охладителей — аммиака, метилхлорида и двуокиси серы. Недавно целая семья в Берлине задохнулась во сне оттого, что из дефектного охлаждающего насоса выходил газ. Бывший «батрак патентования» из Швейцарского бюро интеллектуальной собственности в Берне теперь сам подает заявки на патенты — как внутри страны, так и за ее пределами — на свои инновационные холодильники. В этой работе Эйнштейн явно находит желанное отдохновение от нервного участия в создании новой атомной теории. Над набросками которой синхронно работают в Мюнхене, Гёттингене, Берлине, Цюрихе и Копенгагене. Правда, прежний вклад Эйнштейна в теорию внимательно изучается, но копенгагенская трактовка квантовой механики набирает в международном сообществе физиков все больший вес — такой поворот дела не мог понравиться новоиспеченному холодильному технику. Он пишет Максу Борну фразу, которая стала впоследствии крылатой: «Квантовая механика очень даже внушает уважение. Но внутренний голос подсказывает мне, что это Федот, да не тот. Теория дает нам много, но вряд ли приближает к тайне Старика. Я, по крайней мере, убежден, что Старик не играет в кости». Гейзенберг же считает, что ему лучше знать, чем Эйнштейну. Он застукал Бога с поличным на игре в кости и теперь всюду разносит эту неслыханную весть.

Компаньон Эйнштейна по легкомысленным выходкам — родившийся в 1898 году в Будапеште физик Лео Силард. В 1920 году он пошел учиться на инженера в Берлине, но был не очень доволен своим выбором. Его тянет к великим мужам физики — к Планку, Эйнштейну, фон Лауэ, Нернсту и Франку. Силард появляется в знаменитом Физическом коллоквиуме, вольнослушателем посещает семинары и доклады. Поначалу он только вслушивается, вдумывается и держит нос по ветру. Однако о том, что Силард уже вот-вот ввяжется в схватку, первым догадывается Макс Планк, когда тот предстает перед ним осенью 1920 года с просьбой записаться к нему на курс. Естественно, со словами о том, как он взволнован и как его стимулирует великолепная интеллектуальная атмосфера берлинского сообщества физиков. Но, предупреждает он Планка, в процессе обучения его будут интересовать только физические факты: «Теории я уж потом сам как-нибудь разработаю». Этот нахальный новичок из Будапешта и впредь доставит Планку и Франку немало поводов позабавиться.

Но тот не ограничивается хвастливыми высказываниями. Всего лишь год спустя он защищает докторскую диссертацию у нобелевского лауреата Макса фон Лауэ с гениальным ответом на трудную, пятнадцать лет не находившую решения проблему в области термодинамики — эта работа заставляет навострить уши даже архитектора теории относительности.

Следующая цель Силарда — получение второго докторского титула, желательно в экономических науках. Осерчавший ректор университета, однако, не знает такого прусского закона, который разрешал бы присуждение второй докторской степени одному и тому же лицу. Он искренне не понимает, почему учреждение должно дважды подтверждать Силарду в принципе одно и то же, а именно, что тот в состоянии самостоятельно овладевать всяческими знаниями, выносить независимые суждения и обладает достаточной зрелостью, чтобы быть ученым и деятелем в области науки.

И вот Силард пишет в августе 1922 года следующую статью на тему термодинамики. При этом он размышляет об обмене энергии в нервной системе человека. Чтобы в мозгу могла обрабатываться информация, расходуется энергия, при этом возрастает «энтропия», или беспорядок, в форме теплоты. Правда, информация может образовать упорядоченную структуру — например, след памяти в нервных клетках, — однако разупорядочение, возникающее в мозгу при обмене энергии, всегда больше, чем достигнутый порядок. Силард — первый физик, применивший Второе начало термодинамики к обмену информации в нервной системе разумных существ. Тем самым он поднимает его из сферы шумных паровых машин — таких, как локомотивы, паровые молоты и водяные насосы, — и возвращает туда, где оно было найдено: в человеческий мозг. Четыре года спустя Планк и фон Лауэ принимают работу Силарда в качестве диссертации для получения доцентуры.

А Силард и действительно видит смысл своего существования в бурном обмене идеями. Этот неутомимый интеллект постоянно в пути и в поиске новых собеседников. Даже в одной и той же квартире он долго не выдерживает. За двенадцать лет жизни в Берлине он двенадцать раз переезжает. Свои прописки и выписки он наклеивает на внутреннюю сторону крышки чемодана. Одна старая подруга из Будапешта с испугом удивляется тому, как безупречно он приспособил свои беглые маршруты между кафе, мастерскими художников, галереями и институтами к нервному пульсу немецкой метрополии. К кругу его друзей принадлежат художник Эмиль Нольде, писатель Артур Кёстлер, тоже родом из Венгрии, и философ Манес Шпербер.

В институтах и лабораториях он, судя по всему, прижился и всем полюбился со своей почти детской чистосердечностью и со своей пресловутой жизненной ролью. Так Силард регулярно разгуливает по Институту химии волокон кайзера Вильгельма, чтобы поболтать с исследователями, осведомиться о последних разработках, а потом экспромтом предложить какой-нибудь эксперимент и раздавать налево и направо дельные советы. Иной руководитель института мог втайне и обидеться, когда Силард откровенно заявлял ему, что тот своим методом напрасно разбазаривает время и деньги и что лучше бы он делал так, как Силард советовал ему в свой последний приход. Другие недоверчивы к нему, подозревают Силарда в промышленном шпионаже или находят его предложения дерзкими и заносчивыми. Тем не менее этот остроумный и докучливый человек — желанный гость в берлинских исследовательских учреждениях, и вскоре его там приветствуют словами: «А вот и господин генеральный директор!» — что всякий раз доставляет Силарду громадное удовольствие.

Совершенно особая дружба устанавливается в конце концов между ним и Альбертом Эйнштейном. Отношения начинаются в конце 1920 года в Физическом коллоквиуме фон Лауэ, в дискуссиях которого принимает участие и Эйнштейн. Гению коммуникации Силарду с его здоровой самоуверенностью и юношеским избытком энергии ничего не стоит регулярно вовлекать в личные беседы вдвое старшего, преуспевающего физика. Вскоре он становится желанным гостем в квартире Эйнштейна на Хаберландштрассе, где жена Эльза сервирует чай с печеньем. Блестящая диссертация Силарда завоевывает уважение Эйнштейна и содействует укреплению дружбы. Эйнштейну нравится предаваться веселому интеллекту молодого коллеги. Тем более что оба обладают сходным чувством юмора.

В качестве приват-доцента университета Фридриха Вильгельма на Унтер-ден-Линден Лео Силард ведет семинары о «новых представлениях в теоретической физике» и по-прежнему регулярно встречается с Эйнштейном, чтобы «поразмышлять». Весной 1927 года они совместно разработали электромагнитный насос для холодильников. Отрасль электротехники в эти годы относится к ведущим направлениям экономики в крупнейшем промышленном городе Европы. Передовые мировые концерны — такие, как «АЭГ» и «Сименс», — имеют свои центральные резиденции в Берлине и тесно связаны с институтами, учрежденными Обществом кайзера Вильгельма. Поэтому для руководства «АЭГ» не остается тайной, что Эйнштейн и его менее знаменитый коллега по-дилетантски увлечены электротехникой. Почуяв выгоду в сделке с мировой звездой, ремесленнику-самоучке делают предложение.

Эйнштейн не хочет давать свое имя холодильнику. А вот Лео Силард с радостью подписывает с «АЭГ» договор о научном консультировании, чтобы заработать небольшую прибавку к скромным доходам от лекционных гонораров. Вообще, как ему кажется, он больше выгадал от совместной работы со знаменитым коллегой. Ведь Эйнштейн щедро уступает ему львиную долю поступлений от совместных патентов. Правда, на испытательном стенде «АЭГ» насос, разработанный двумя мастеровитыми самоучками, производит такой адский шум, что «домашнему холодильному агрегату Эйнштейна—Силарда» так и не суждено выйти за ворота мастерской. Силард рассказывает, что невыносимый вой агрегата напоминал ему истории о завываниях шотландских привидений. Кто заслышит крик этих мифических бэнши, волшебниц смерти, тому — по народным поверьям — не миновать скорой смерти.

В это же самое время, весной 1927 года, у Макса Борна в Гёттингене защищает диссертацию молодой, многообещающий американец. Изучая химию в Гарварде, он обнаружил в себе любовь к физике и подал заявление на участие в продвинутых семинарах по физике, не пройдя в этой дисциплине даже основного курса. Чтобы продемонстрировать свое знание предмета, он представил список из пятнадцати книг, которые он якобы проштудировал. Предание сохранило реакцию профессора: «Если он [Оппенгеймер] говорит, что прочитал все эти книги, то он врет, но ему можно присуждать степень доктора за одно то, что он знает названия этих книг».

После трех лет Гарварда в Кембридже, Массачусетс, закончив курс с отметкой summa cum laude, Роберт Оппенгеймер хлопочет о стажировке у Эрнеста Резерфорда в английском Кембридже. Его аттестаты и впрямь представляют его как блестящего теоретика. Однако для практика Резерфорда решающее значение имеет скорее экспериментальная хватка ассистента. Поэтому он передает заявление Оппенгеймера Дж. Дж. Томсону, который в итоге и принимает его. Год в Англии складывается для него самым неблагоприятным образом. Разместили его в «подвальной дыре», жалуется он. В лаборатории Томсона он проявляет полную неумелость. Он сам признаётся, немного кокетничая, что оказался «не способен спаять два медных проводка». К этому чувству неполноценности вскоре добавляется эмоциональный кризис, переросший в тяжелую депрессию. Плачевно срывается «обручение», и без того не вполне серьезное, не выдержав инспекции тут же примчавшейся его мамы Эллы.

Оппенгеймер почитает своего кембриджского наставника по физике, впоследствии лауреата Нобелевской премии Патрика Блеккета, и усердно старается ему понравиться. Блеккет отличный экспериментатор, да и выглядит ослепительно — такому человеку, кажется, удается все. Но, как нарочно, именно он взваливает на Оппенгеймера дополнительные часы ненавистной лабораторной работы, доводя его до белого каления. Осенью 1925 года он кладет на письменный стол Блеккета — если верить преданию — яблоко, отравленное лабораторными химикалиями. Его наставник обнаруживает состав преступления и сообщает о случившемся университетской администрации. Папа Юлиус Оппенгеймер пускает в ход все средства, чтобы спасти сына от исключения из университета. В конце концов Роберту назначают испытательный срок, во время которого он должен представлять доказательства регулярных сеансов психотерапии. Один знаменитый психиатр в Лондоне ставит диагноз разновидности шизофрении и классифицирует ее как безнадежный случай. Его лучший друг Фрэнсис Фергюссон видит в Роберте попавшего в переплет вынужденного пациента, который сам умнее или считает себя умнее психоаналитика и потому не позволяет тому более глубоко заглянуть в структуру своей личности. И он стоически сносит сеансы без всякой пользы для себя — а это еще один источник фрустрации. Чтобы вывести сына из мрачного состояния, родители едут с ним на Рождество в Париж. Там сынок запирает свою мать в комнате отеля и смывается, после чего она тащит его к первому попавшемуся психоаналитику. Тот диагностирует — менее помпезно, чем его британский коллега, — типичный для его возраста crise morale в связи с сексуальной фрустрацией и прописывает ему — буднично и по-французски: une femme.

«Отравленное яблоко» можно трактовать и как метафору дефектного, умышленно недоброкачественного или незаконченного лабораторного отчета Оппенгеймера, которым он хлопнул своему наставнику по столу от гнева за нелюбимую практическую работу — порченый «подарок», который должен был застрять у того в горле. Его друг Фрэнсис Фергюссон ничего не хочет знать ни о каких метафорах и убежден, что Оппенгеймер действительно обработал яблоко ядом.

Оппенгеймеру остается только примириться с тем, что физик-экспериментатор из него никудышный. Высокие запросы к самому себе придется поубавить, чтобы не быть несчастным. С тем большей страстью он пускается теперь в новую гёттингенскую квантовую механику. Оппенгеймера притягивает настроение прорыва, преобладающее в среде квантовых физиков. Здесь отношения между профессорами и студентами непринужденнее, чем в других отраслях науки. Любой из молодых одаренных новичков может стремительно сделать себе имя и проснуться однажды утром знаменитым. Вольфганг Паули называет квантовую механику «физикой мальчишек», потому что основной вклад в нее внесли студенты не старше двадцати четырех лет.

А потом Оппенгеймер знакомится в Кембридже с Нильсом Бором, который вовлекает его в разговор о физике и философии. Эта встреча укрепляет его в желании работать в теоретической физике. За несколько месяцев двадцатидвухлетний Оппенгеймер публикует две работы на темы квантовой механики. Когда Макс Борн весной 1926 года посещает Кембридж, Оппенгеймер уже окончательно избавился от зимней депрессии. Руководитель Института теоретической физики в Гёттингене очарован многогранной личностью молодого американца и его подходом к теоретическим вопросам, над которыми Борн сейчас как раз работает. Он приглашает Оппенгеймера в Гёттинген и предлагает ему защищаться у него. Время сомнений в себе и обиды на томсоновскую лабораторию наконец осталось позади.

Господская вилла из гранита, окруженная парком, находится неподалеку от обсерватории, в которой Карл Фридрих Гаусс продолжал дело Кеплера: местожительство Оппенгеймера в Гёттингене на целые миры отдалено от его убогой конуры в Кембридже. Владелец имения врач, потерявший во времена инфляции свое состояние и лишившийся государственной медицинской лицензии. Теперь он сдает комнаты состоятельным студентам, которые живут там на правах членов семьи. Идеальные условия для Роберта Оппенгеймера, чтобы углубить познания в немецком языке в ежедневных беседах. Его удивляет ожесточение, неприкрытый страх перед завтрашним днем и недовольство людей политикой Веймарской республики. Последствия проигранной войны так и не преодолены даже через восемь лет после капитуляции. Хоть весь мир и твердит о «золотых двадцатых», наступивших после 1924 года, по-настоящему благоприятны они лишь для тончайшей прослойки богачей, биржевиков, спекулирующих на кризисе, и художников.

В конце лета 1926 года Роберт Оппенгеймер занимает у Борна место, на котором до него были Вернер Гейзенберг и Паскуаль Йордан. Именно эти трое физиков в прошлом году в этом самом институте и приняли из купели квантовую механику. Оппенгеймер попал в самый центр теоретической физики. Весной 1927 года он знакомится и с Вернером Гейзенбергом, который останавливается в Гёттингене по дороге в Копенгаген. Гейзенберг производит на Оппенгеймера сильное впечатление, походя подсказав ему, как при помощи новой теории атома можно было бы объяснить структуру молекул.

Роберт Оппенгеймер уже владеет латынью, греческим, французским, испанским и немецким. Теперь он изучает итальянский, чтобы читать Данте в подлиннике, причем все это не в ущерб его работе в институте. Его постоянно подстегивает честолюбие, он должен блистать во всех областях. Этот докторант Борна не ограничивает свои разговоры в кафе и за кружкой пива скоростями электронов, ядерными колебаниями и аномалиями спектральных линий. Он чувствует себя в хорошей форме лишь тогда, когда во время размашистых прогулок по центру Гёттингена может прочитать своим запыхавшимся спутникам лекцию о кругах ада, ярусах греха и наказаниях за содомию из дантевской «Божественной комедии». Или цитирует ошеломленным немцам по памяти целые строфы из Гёльдерлина — со своим американским акцентом. Или с особой психологической жестокостью шокирует слушателей мрачными намеками на взгляды Марселя Пруста. Или изображает архетипическую коллизию между матерью и сыном как неотвратимую дилемму человеческой души. Его ровесник, немецкий физик Вальтер Гейтлер сам видел, как Оппенгеймер, сидевший в кафе со знакомыми супружескими парами, внезапно полез под стол и принялся там лаять.

Любовь к дискуссиям у этого отъявленного сноба иной раз принимает неприличные размеры. Из чувства собственного превосходства он взял себе в привычку необоснованно резко критиковать своих сокурсников на семинарах и лекциях Борна. Стоит кому-то сделать у доски ошибку, он без спросу встает, берет кусок мела и поправляет отвечающего. Даже если никакой ошибки нет, этот мучитель Оппенгеймер наверняка знает лучший метод решения. В конце концов студенты написали письменный протест и пригрозили бойкотом мероприятий, если этот «вундеркинд» не уймется. У Борна не хватает решимости открыто приструнить любимого ученика. И тогда он приглашает его к себе в кабинет для разговора о диссертации, оставляет петицию студентов на видном месте и под каким-то предлогом выходит из комнаты. Вернувшись, он находит бледного, молчаливого Оппенгеймера, который отныне больше никогда не выступает в роли ментора.

Насколько красноречивым и многословным бывает Оппенгеймер, если речь заходит о литературе, философии или о его частной коллекции картин, настолько же лаконично и компактно он пишет свои работы по специальности. К концу его девятимесячного пребывания в Гёттингене у него опубликовано семь статей. Для их общей с Борном статьи Оппенгеймер отсылает пять страниц, что на вкус соавтора все же маловато. В статье речь идет о применении квантовой механики на молекулярном уровне — тема, вдохновленная подсказкой Гейзенберга. Макс Борн, обозначенный как первый автор, дополняет трактат, впоследствии ставший известным как «Приближение Борна — Оппенгеймера», собственными замечаниями и теоремой так, что из него получается тридцать страниц. Оппенгеймер втайне считает это декоративными излишествами и разжижением его, оппенгеймерского, концентрата. На разработку диссертации о фотоэлектрическом эффекте в водороде и в рентгеновских лучах у него уходит ровно три недели. На одиннадцатое мая 1927 года назначен экзамен на степень доктора, который он выдерживает с высшей оценкой. Один из экзаменаторов — свежеиспеченный лауреат Нобелевской премии Джеймс Франк, сухо замечает: «Хорошо, что я вовремя вышел. А то он уже начал экзаменовать меня».

В конце 1927 года Вернер Гейзенберг обустраивает себе скромную служебную квартиру в Институте теоретической физики Лейпцигского университета. Адрес — Линнештрассе 5, «на полдороге между кладбищем и психушкой». Наконец-то он принял профессуру, после того как его пытались заманить к себе Колумбийский университет в Нью-Йорке и Государственная высшая техническая школа в Цюрихе. Однако возможность работать в Германии была для него приоритетной. Первым же его «служебным актом» стал сквозняк: он распахивает настежь все двери и окна затхлых помещений института, покупает постельное белье и распоряжается основательно отремонтировать свое будущее жилище. Для полного счастья ему недостает фортепьяно и стола для настольного тенниса, но то и другое можно организовать.

Позади у него остался очень бурный год. На двух важных физических конгрессах — в итальянском Комо и в Брюсселе — верх одержала копенгагенская трактовка квантовой механики. Она зиждется на соотношении неопределённостей Гейзенберга и на принципе дополнительности Бора. Бор утверждает, что при всяком атомарном эксперименте следует рассматривать электрон одновременно и как частицу, и как волновую функцию. В процессе измерения экспериментатор сам делает выбор либо в пользу волны, либо в пользу частицы. При этом, по его мнению, «необходимое решение экспериментатора в пользу одного или другого представления вызывает нарушение, которое и приводит затем к неопределённостям». И они устанавливаются между двумя парами измеренных величин: местоположение—скорость и энергия—время. Ненаблюдаемый сам по себе электрон остается по этому принципу неопределенным.

Но тревожные последствия этой неопределенности механических величин в атомарном мире простираются глубже. Ведь ею серьезно поколеблен священный принцип причинно-следственной связи, который считается необходимым условием научного подхода. Тем самым «закон причинности становится некоторым образом недействительным», — делает вывод Гейзенберг. Если до сих пор можно было, зная настоящее, вычислить будущее — например, рассчитать следующее солнечное затмение, зная траектории движения Земли и Луны вокруг Солнца, — то теперь закон причинности разбивается о границу точности в квантовой механике. Ибо, если недостаточно точно знаешь начальные условия, то и будущие процессы атомарной системы уже непредсказуемы.

Наблюдающий физик неотвратимо вмешивается в атомарные события и изменяет их своими измерениями. Это революционное представление об активной роли наблюдателя и принципиальной невозможности безупречного измерения ставит с ног на голову прежнюю философию физики. С этим соглашаются, конечно, далеко не все исследователи. Противники копенгагенской школы настаивают на физике, которая может предсказать результат эксперимента — независимо от ученого, проводящего эксперимент. Оттого на шестидневном Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в октябре 1927 года дело и выливается в дискуссионный марафон между копенгагенцами и Альбертом Эйнштейном. По коридорам отеля, в котором поселились участники конгресса, курсируют разные версии эйнштейновской мантры «Бог не играет в кости». Он просто не хочет признать, что на уровне атома можно исследовать лишь возможности и вероятности. Уже за завтраком он преподносит Бору и Гейзенбергу мысленный эксперимент, который однозначно должен довести соотношение неопределённостей до абсурда. В течение дня его доводы анализируются, и уже во время совместного ужина Бор может опровергнуть аргументы Эйнштейна. Гейзенберг вспоминает: «Тогда Эйнштейн становился несколько обеспокоенным, однако уже к следующему утру у него был готов новый мысленный эксперимент, сложнее предыдущего, и уж этот точно должен был опровергнуть соотношение неопределённостей. С этой попыткой, конечно, вечером было то же, что и с предыдущей».

Профессор Вернер Гейзенберг в Институте физики Лейпцигского университета пользуется между тем мировой славой. Его принцип неопределенности одержал верх в физическом сообществе как копенгагенская трактовка квантовой механики, тогда как запутанный принцип дополнительности Бора большинство коллег предпочло бы оставить для философских семинаров. На курс Гейзенберга и на его лекции стремятся попасть многие студенты. Как шахматист он в своем институте непобедим. Кроме того, он стремится стать превосходным игроком в настольный теннис. А пока что проигрывает то один, то другой матч, и это, конечно, не дает ему покоя. Ведь и на зеленом столе он должен быть лучшим. В марте 1929 года он отправляется в мировое турне на восемь месяцев, чтобы читать доклады в США, Японии и Индии. Из-за этого ему впервые приходится отказаться от совместного отпуска с его «бойскаутами» в Баварских Альпах. Несмотря на сжатую программу докладов, которая ведет его из Чикаго в Калифорнию и обратно, он находит время, чтобы плавать, ходить под парусом и играть в настольный теннис. Вершиной его спортивных достижений становится альпинистская вылазка в Скалистых горах, о которой он еще долго с восторгом вспоминал.

В середине августа он встречается с Полем Дираком в Сан-Франциско, чтобы вместе с ним сесть на корабль до Иокогамы. Английский физик слывет неразговорчивым и замкнутым даже с коллегами. Тот, кто не разбирается в физике, вообще не имеет шансов с ним познакомиться. Лишь с детьми до десяти лет он легко находит общий язык. В зимний семестр 1926—1927 годов он живет в Гёттингене, на той же самой вилле, что и Оппенгеймер. Чье увлечение Достоевским и Данте ему совсем не по душе. А когда он видит, что Оппенгеймер и сам пишет по-настоящему изысканные стихи, это выводит его из себя. Он не понимает, как можно изучать физику и вместе с тем скользить по тонкому льду поэзии, и брюзжит на Оппенгеймера: «В физике мы стараемся донести до людей неведомое так, чтобы им стало понятно. В поэзии же все как раз наоборот». Когда Оппенгеймер позднее рекомендует своему соседу по вилле несколько книг для прочтения, тот отклоняет их вежливо, но со всей определенностью. Чтение книг, по его словам, разжижает мозги.

В Японии Гейзенберг и Дирак должны вместе ввести новую поросль физиков в курс современного состояния квантовой механики. По пути в Иокогаму через океан, как вспоминает впоследствии Дирак, его спутник, будучи фанатом подвижности, постоянно сдвигал столы к стенкам каюты, чтобы тренироваться в настольный теннис, а вечерами еще предавался танцам на палубе — времяпрепровождение, которое закоренелый затворник и чудак Дирак не мог понять и потому спросил коллегу о его мотивах. «Танцы доставляют огромное удовольствие, если девушки хороши», — отвечает Гейзенберг. После короткого молчания Дирак спрашивает: «Как вы можете знать заранее, что они хороши?». Когда в Японии они проходят однажды мимо впечатляющей пагоды, Поль Дирак становится свидетелем акробатических способностей Гейзенберга. Ему пришлось, замерев, наблюдать, как альпинист, «не проронив ни слова, осторожно взбирался к верхушке пагоды и в триумфальном пренебрежении опасностью разбиться насмерть балансировал на одной ноге на самом острие здания при сильном, порывистом ветре». По возвращении в Лейпциг Гейзенберг уже непобедим и в настольном теннисе.

Тогда как в 1920-е годы одно путеводное открытие квантовой механики следует за другим, а мнимый антагонизм волны и частицы переплавляется под руководством Бора в единство, требующее всего лишь привычки, в лабораториях ядерных физиков-экспериментаторов царит гнетущий застой. Эрнест Резерфорд, первооткрыватель атомного ядра и со времени этого светоносного деяния неутомимый исследователь атомарной пустоты, летом 1920 года вводит в игру новое умозрительное рассуждение о строении атома. За несколько месяцев до того ему удалось первое в истории науки превращение элементов. Целенаправленной атакой на атомное ядро он превратил азот в кислород и при этом открыл протон как универсальный кирпичик ядра. Теперь он уже не склонен рассматривать электрически положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, которые взаимно притягиваются, как единственные кирпичики, а предполагает существование третьей частицы, не имеющей электрического заряда и потому способной двигаться сквозь материю более свободно.

С его помощью Резерфорд хочет объяснить очевидные расхождения между числом массивных протонов в атомном ядре и реальным весом атома. Так, например, у железа 26 протонов, а атомный вес 55. Чем можно объяснить 29 недостающих единиц массы? Самый тяжелый элемент уран содержит 92 протона при атомном весе 235. И такая ошибка по массе есть у каждого из известных элементов. За разницу в 29 у железа и 143 у урана теперь можно сделать ответственными эти гипотетические частицы, предлагает Резерфорд. При условии, что их масса сопоставима с массой протона. Из-за электрической нейтральности этой сомнительной частицы 29 дополнительных таких частиц в ядре атома железа не нарушают электрическую стабильность между 26 положительно заряженными протонами и 26 отрицательно заряженными электронами, но удовлетворительно объясняют атомный вес 55.

Резерфорд пустил по следу нейтральной частицы своего заместителя по руководству лабораторией Джеймса Чедвика, попытки которого изловить эту беглую штучку в Кавендишской лаборатории Кембриджа до сих пор, правда, оставались безуспешными. Но основные свои старания директор и его заместитель вкладывают — воодушевленные успехом превращения азота в кислород — в попытки превратить и другие элементы путем обстрела альфа-частицами. Они верят, что уже близки к прорыву с бериллием, редким легким металлом. Поэтому зимой 1925 года Чедвик прибегает к помощи ассистента Дж. Дж. Томсона, который занимается исследованиями в том же кампусе. Роберт Оппенгеймер в лаборатории Томсона наносит бериллий тончайшим слоем на клейкую пленку, которая затем снова должна быть тщательно удалена. Для всей лаборатории остается тайной, почему гостю из США, обычно тяготящемуся экспериментальной работой, не докучает эта исключительно кропотливая возня с пленкой. Сила Оппенгеймера явно в теории. Но Чедвику в его экспериментах нужен препарат бериллия. И приходится Оппенгеймеру поставлять правой руке Резерфорда эти специальные тончайшие слои.

О застенчивости Чедвика ходят легенды. Вообще-то он хотел изучать математику в Манчестерском университете. Но на собеседование при поступлении он попадает по какой-то бюрократической ошибке не к тому доценту. Увидев, что тот спрашивает его по физике, Чедвик не осмеливается прервать его, исправно отвечает на вопросы и в конце концов безропотно подписывает бумагу о зачислении на курс физики. Так тихий студент-физик поневоле знакомится с полтергейстом по имени Эрнест Резерфорд. После экзамена он отправляется в Берлин к Гансу Гейгеру в физическое имперское учреждение и, по своему обыкновению, ни словом не перечит, когда тот представляет ему Лизу Мейтнер, Отто Гана и Альберта Эйнштейна. Когда начинается мировая война, он не успевает своевременно вернуться в Англию. Вместе с четырьмя тысячами земляков, которым не повезло, будучи гражданами Британии, оказаться не в том месте не в то время, он на всю войну попадает в лагерь для интернированных в Рулебене, предместье Берлина. Лишенные всякой личной жизни «гражданские военнопленные» размещены в переполненных конюшнях на краю ипподрома. Более ста преподавателей — художники, философы, физики, математики и литераторы — сообща создают Лагерный университет и преподают своим сокамерникам — в том числе и под открытым небом. Они ставят спектакли по пьесам Шекспира, читают немецких классиков и дискутируют под профессиональным руководством о Шопенгауэре и Ницше. Горстка высококлассных игроков в гольф пытается сохранить форму, воспользовавшись овальным полем в центре ипподрома, и посвящает желающих в тайны спорта. Джеймс Чедвик тоже регулярно проводит в одной из конюшен курс по электромагнетизму и радиоактивности. Аппаратуру и материалы для него организует Лиза Мейтнер. Поскольку в аптеках Германии продается радиоактивная зубная паста, он уговаривает лагерных охранников купить ее для его экспериментов. Отощавший, с разрушенным здоровьем, он возвращается в 1918 году в Манчестер, и Резерфорд с радостью снова принимает его к себе.

В Парижском институте радия Марии Кюри постоянно скапливаются в больших количествах пустые ампулы. Они были наполнены радоном, который все еще используется для лечения рака. Из-за короткого периода полураспада радона ампулы уже через несколько дней после наполнения не годятся для лечебного применения. Но вот оставшийся в ампулах продукт распада радона — полоний-210 — желанный источник излучения для ядерных исследований. Поскольку гамма-излучение у полония в 100 000 раз меньше, чем у радия, этот чрезвычайно редкий элемент превосходно подходит в качестве источника альфа-лучей для обстрела тех материалов, у которых необходимо исследовать гамма-излучение. Это позволяет провести измерение источника и мишени чисто. Врачи со всего мира посылают Марии Кюри свои ампулы, содержащие полоний, в качестве некоей дани ученой, открывшей полоний. Поэтому Ирен Жолио-Кюри, пошедшая по стопам матери, располагает к началу 1930-х годов самым большим в мире количеством полония.

Мария Кюри и в шестьдесят три года работает в лаборатории по двенадцать—четырнадцать часов в день. Дважды лауреатка Нобелевской премии жалуется на постоянную усталость, борется с катарактой на обоих глазах, и ее постоянно мучает звон в ушах. Облученные руки болят одинаково — что в сухом, что в гнойном состоянии. Она регулярно засиживается за полночь на полу, обложившись книгами, журналами и расстелив диаграммы. За столом ей со всем этим тесно. На коленях у нее лежит блокнот, и когда она делает расчеты, то числительные бормочет по-польски.