Нильс Бор
Шрифт:
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!
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
Логика хороша своей неумолимостью. Во мгновение ока откристаллизовалась прозрачная закономерность: химическое поведение атомов зависит от величины заряда атомного ядра!
Все-таки зависит от ядра?.. Да, но не от его массивности, как думали до тех пор все, а от его заряженности, как не думал до тех пор никто. А это меняло самый принцип построения Периодической, таблицы: элементы следовало располагать в порядке возрастания ядерного заряда. А заряд не может быть дробным. От элемента к элементу он может увеличиваться только скачком — не меньше чем на единицу. У первого элемента, водорода, заряд ядра и вправду наименьший; +1, а у второго, гелия: + 2. Это хорошо известно. Может быть, так оно и идет до конца таблицы — до самого урана?
Периодическая система была гениальным обобщением-догадкой Менделеева: он ведь ничего не знал об устройстве атомов. Что же угадал он в природе? Почему между любыми двумя соседними клеточками в его таблице уже нельзя безнаказанно втиснуть других клеточек? Отчего элементы образуют прерывистую последовательность?
Теперь это становилось ясно.
Многое теперь легко объяснялось бы, будь справедливо это предположение: Атомный номер элемента в Периодической системе просто равен Заряду ядра! Но тут уж для безупречного логического вывода экспериментальных данных было и впрямь недостаточно. Мало ли какая усложняющая хитрость могла понадобиться природе… Однако Бор по своей натурфилософии (прав ли он был или не прав) склонялся скорее к вере в простоту природы, чем в ее расточительное хитроумие. И он решился утверждать, что во всей таблице, как и в ее начале, ядерный заряд увеличивается от клеточки к клеточке ровно на единицу, а не как-нибудь иначе.
Бор объяснил Хевеши — и этим поверг его в изумление еще больше, чем прежде, — какими химическими свойствами будет обладать элемент, рождающийся при альфа-распаде радиоактивного атома. Такой атом теряет альфа-частицу, имеющую заряд +2. Поэтому у нового атома заряд ядра будет на две единицы меньше. Где место для новорожденного в системе Менделеева? Очевидно, на две клеточки левее — ближе к началу таблицы. Это смещение и укажет на свойства нового элемента. Пораженный Хевеши, прикинув в уме все известные радиохимикам случаи альфа-распада, мог на ходу проверить, что арифметика датчанина всюду работает безошибочно.
Эта арифметика и убеждает, что Бор уже тогда — в апреле 12-го года — открыл закон Атомного номера. И попутно объяснил закон Радиоактивного смещения.
На пальцах открыл и объяснил. В разговорах с новым другом. Но тут ведь содержалась еще одна конструктивная идея, для понимания планетарной модели фундаментальная: если химическими процессами в мире заведуют атомные электроны, то радиоактивными превращениями — атомные ядра.
Снова кажетея: да разве это не было ясно всем?
Откуда же еще могли излучаться тяжелые альфа-частицы, кроме как из ядра?! Однако существовал и бета-распад: излучение легких электронов. И разве не естественно было думать, что они-то уж приходят не из глубин атома? Так многие и думали: это электроны из тех, что вращаются вокруг ядра. Но одно смущало: бета-распад, как и альфа-распад, изменял химию элемента навсегда!