Время вспять, или Физик, физик, где ты был
Шрифт:
Было бы несправедливо обвинить его в равнодушии к впечатлению, которое он производит на других. Добавлю еще, что его голос и особенно его смех не проходят незамеченными даже в переполненном зале. В связи с Рамзеем добавлю пару слов о двух других учениках Раби: Ниренберге (Nierenberg) и Каше (Kusch), тоже громогласных. Ниренберг объяснил мне, что виноваты в этом довоенные насосы, столь шумные, что в лаборатории Раби надо было орать, чтобы быть услышанным. Теперь появилось новое поколение бесшумных насосов, а с ними и новое поколение физиков-джентльменов, которые говорят негромко.
Насосы помогут перейти к анекдоту (подлинному) о Каше. В день, когда он узнал о присвоении ему Нобелевской премии (мягко выражаясь, неожиданной) за сверхточное измерение гиромагнитного отношения электрона, в его кабинет ворвался аспирант с
Николас Бломберген (Nicholaas Bloembergen), уроженец Голландии, не участвовал в открытии ЯМР, но начиная с 1947 года сотрудничал с Парселлом и Паундом и внес важный вклад в знаменитую статью, известную в ЯМР под сокращенным заглавием БПП (Бломберген, Парселл, Паунд). Эта статья играла ведущую роль в развитии ЯМР фактически до выхода в свет в 1961 году моей монографии «Ядерный магнетизм», которая значительно расширила, обобщила и обновила БПП, а также исправила несколько ошибок. (Надо помнить, что сказал Ньютон: «Карлик, стоя на плечах гиганта, видит дальше, чем гигант». Я же в конце своей карьеры однажды сказал: «Я тот карлик, на чьих плечах стоят все эти молодые гиганты».) Одаренный находчивым и плодотворным умом, Бломберген, более чем кто-либо другой, постоянно движим духом соревнования, который создает вокруг него чувство напряжения, и который в 1981 году привел его, неожиданно для многих, к «четверти» Нобелевской премии, не за ЯМР, а за работы по нелинейной оптике.
Я закончу Робертом Вивианом Паундом (Robert Vivian Pound), с которым подружился по приезде в Гарвард и с которым дружу уже более тридцати пяти лет, правда, эта дружба прерыпается время от времени бурями различной силы. Родившийся в 1919 году в Канаде, но, ставший теперь гражданином США, Паунд — пример того, что американцы зовут «рано начавший» (early starter) со всеми преимуществами и некоторыми из слабостей молниеносного старта. (Я для них, наоборот, «поздно начавший» (late beginner).) Настоящий волшебник электроники, во время войны Паунд участвовал в деятельности знаменитой «Лаборатории излучения» (Radiation Laboratory) MIT и изобрел несколько приборов, которые быстро принесли ему известность. Сразу по окончании войны он участвовал с Парселлом и Торри в открытии ЯМР, где его искусство в обнаружении слабых сигналов сыграло важную роль. Здесь же произошла первая неудача в его карьере (но это моя догадка, он никогда мне этого не доверял). Он прекрасно понимал все значение их открытия, которое «тянет на Нобелевскую», на треть которой он вполне мог рассчитывать. Но пару недель спустя другая группа, возглавляемая Блохом и тоже состоящая из трех, объявляет о том же открытии. Нобелевскую шестерым не дают, и лишь руководители — Парселл и Блох — поделили эту награду в 1952 году. (О другом травмирующем случае его карьеры я расскажу в другой главе.)
Однако Паунд не падает духом и после участия в БПП изобретает новый детектор ЯМР, очень простой и эффективный, известный в литературе под названием «Коробка Паунда» (Pound box), с помощью которого он первым обнаруживает влияние квадрупольного момента ядра на ЯМР. Наконец, вместе с Парселлом он вводит понятие «отрицательной спиновой температуры», о которой будет речь дальше. Добавлю еще, что он очень хорош собой (вернее, был тридцать пять лет тому назад), с чисто британской элегантностью, которую он поддерживает частыми поездками в Алглию. У него трудный характер, у меня тоже, но только за известным порогом. Когда переступался этот порог, возникали бури, о которых я говорил. Он часто меня упрекал: «Вы не слушаете, что я говорю, а только ждете, чтобы я замолчал, чтобы сказать то же самое». В этом была доля правды, но виной была его сложная и порой канительная манера выражаться, из которой было нелегко извлечь содержание. Я отвечал, что он должен быть доволен тем, что, по крайней мере, я его не перебиваю.
Мы с Паундом работали вместе над этой задачей. Вот в чем дело. Когда
Эффекты постоянного магнитного поля, как и изотропной сверхтонкой структуры, были известны раньше. Но никто не знал лучше меня, как может отличаться сверхтонкое взаимодействие в веществе, находящемся в конденсированном состоянии, от его вида в свободном атоме, и никто не знал лучше Паунда, что ядра имеют квадрупольные моменты, которые взаимодействуют с градиентами электрических полей в материи. Наконец, никто не изучал действия переменных полей. В нескольких письмах в «Physical Rеview» и затем в обширной статье, опубликованной в 1953 году, мы дали полную теорию возмущенных угловых корреляций, которая, несмотря на прошедшие тридцать пять лет, мало отличается от ее сегодняшней формы. В частности, мы объяснили, почему возмущение корреляций значительно слабее в жидких радиоактивных источниках, чем в твердых. Это такое же явление, как и «сужение благодаря движению», хорошо известное в ЯМР. В жидкостях возмущающие внеядерные поля колеблются очень быстро, гораздо быстрее, чем в твердых телах, и их возмущающее влияние на ориентацию ядерного спина, усредняется почти до нуля.
Во время этой работы я нашел несколько слабостей, неточностей и даже просто ошибок в БПП, вполне естественных для пионерской статьи, и воспользовался нашей работой, чтобы представить теорию ядерной релаксации в более сжатой и более элегантной форме, которая нашла впоследствии свое окончательное выражение в монографии «Принципы ядерного магнетизма». Одновременно я размышлял о более общей проблеме квантовой статистики — о переходе от уравнения Шредингера, которое орудует амплитудами вероятности, к уравнению Больцмана (или его обобщению, так называемому «основному» уравнению), которое оперирует самими вероятностями.
Паунд уверял, что с тех пор, как люди занимаются квантовой статистикой, они не могли не поставить себе этой задачи и, наверное, уже решили бы ее, если такое решение существует. Мне не хотелось терять времени на библиографические поиски, и я послушался его. Напрасно, как оказалось, но я виноват сам. Альфред Редфилд и Феликс Блох изучили эту проблему независимо друг от друга и пришли к одинаковому заключению, к которому, наверное пришел бы и я, если бы взялся за это дело. После моего мертворожденного доклада в Мэриленде я больше не попадался на такого рода советы. Во всяком случае, приехав в Гарвард как господин «Сверхтонкая структура», я вернулся домой как господин «Возмущенные угловые корреляции».
Вначале наша теория была исключительно вспомогательным средством для физиков-ядерщиков, изучавших мультиполярность излучений и значения ядерных спинов, учитывая поправки, обусловленные влиянием внеядерных полей, но со временем она стала орудием физиков твердого тела, интересующихся свойствами самой среды, окружающей ядро. Когда я вернулся во Францию, два молодых физика из КАЭ — Пьер Леман и Антуан Левек — изучали угловые корреляции в жидких источниках. Я посоветовал им капнуть глицерина в их источник и посмотреть, что произойдет. Они решили, что я сошел с ума (как могла капля глицерина повлиять на ядерное явление?!), и …были ошеломлены исчезновением корреляции. Объяснение было простым: глицерин увеличивал вязкость жидкости и замедлял скорость колебаний внеядерных полей, делая их более эффективными для разрушения корреляции. (Пьер Леман, с которым мы припоминали это недавно, т. е. тридцать пять лет спустя, не отрицает результата, но уверяет, что они читали нашу статью и вполне ожидали то, что произошло. Я же, конечно, предпочитаю свой вариант истории.)