Правдивые истории о великих физических открытиях XX столетия
НИЛЬС БОР
Великий датский физик Нильс Бор был заядлым альпинистом. Он вскарабкался на все холмы своей Дании, облазил все вершины в Западной Европе. В конце концов его занесло на Кавказские горы.
Как-то, спускаясь с очередного покоренного Кавказского хребта, он очень устал и ему смертельно захотелось пить. Как назло, ручей с живительной водой никак не попадался, но зато случайно Бор вышел к горному аулу и попросил стакан воды у девушки, которая пасла стадо баранов недалеко от аула. «Генацвале, какой стакан воды, – сказала местная красавица Сулико, – для дорогого гостя я не пожалею самого ценного, что есть в моем доме». И она пошла в свой дом и, согласно местной традиции, вынесла на своих плечах самое дорогое, что было в ее доме: любимую корову своей семьи. Сулико спустила корову с плеч перед Нильсом Бором, подоила ее и подала Бору стакан замечательного молока от горной коровы. Хотя Бор просил не молоко, а воду, потому что он знал, что от молока у него бывает расстройство желудка, великий физик не мог отказать красавице Сулико и выпил стакан молока. Тут же у него началось расстройство желудка, и он вынужден был быстро отбежать за ближайшую скалу.
И вот, сидя за скалой и глядя вверх на горные склоны, Бор заметил горных козлов, прыгающих по горным тропам. И гениальный мозг великого физика осенила гениальная идея: Бор отождествил горные тропы с электронными орбитами, а козлов, скачущих с тропы на тропу, – с электронами, переходящими скачкообразно с орбиты на орбиту. Так родилось великое открытие квантовых электронных переходов в атомах!
Закончив свое наблюдение горных вершин, Бор бросился в аул, отыскал Сулико и попросил немедленно найти какую-нибудь ручку, чтобы записать гениальную идею. Хотя ручка в горном ауле была явлением еще более редким, чем хорошая дойная корова, самоотверженная Сулико сумела отыскать ручку, да еще и не простую, а с надписью Inventor, что на грузинском означает «Изобрэтатэль». Нильс Бор тут же записал гениальную идею в походный дневник и, вернувшись в Данию, немедленно опубликовал основополагающую статью о квантовых переходах, за которую он впоследствии получил Нобелевскую премию по физике и миллион шведских крон. А через какое-то время немного повзрослевшая и еще больше похорошевшая красавица Сулико получает письмо из Дании, а в конверте она находит чек на 450 тысяч шведских крон и короткую записку на чеке: «Компенсация за ручку Inventor». А чуть пониже короткой записки она находит еще и приписку: «Должно было быть 500 тысяч, но 50 тысяч пришлось потратить на излечение моего желудка, расстроенного молоком горной коровы».
ЭРВИН ШРЕДИНГЕР
Знаменитому немецкому физику Эрвину Шредингеру, бежавшему из Германии после прихода к власти нацистов, в поисках места на университетской кафедре пришлось поездить по всему свету. Он жил и работал в Англии, Америке, Австрии, даже Польше. И вот как-то он добрался и до далеких Кавказских гор. Будучи человеком разносторонним: физиком, философом и большим поклонником женщин, Шредингер, натюрлих, не мог позволить себе упустить возможность покорения величественного Эльбруса, перед тем как подать заявку на профессорскую позицию на кафедру физики в Тбилисском университете. К этому времени Шредингер уже получил Нобелевскую премию по физике за открытие своего уравнения Шредингера, которое никто из физиков не понимал, но все широко им пользовались, поэтому он считал, что его шансы получить позицию в Тбилисском университете достаточно высоки, и мог позволить себе расслабиться. Но, спускаясь с Эльбруса, он немного заблудился и оказался рядом с высокогорным аулом. К счастью, неподалеку пасла стадо баранов девушка необычайной красоты по имени Сулико. Потрясенный красотой девушки и количеством баранов в ее стаде, Шредингер приблизился к ней и спросил, где проходит тропа на спуск. На что Сулико сказала: «Генацвале, как можно отпустить дорогого гостя, не накормив его настоящим кавказским шашлыком!» – и пригласила физика в свой симпатичный аул, заметно похорошевший с момента получения аулом чека на 450 тысяч шведских крон от физика Бора. И немедленно самые ловкие джигиты аула отправились на охоту и изловили замечательного барана, из которого они же немедленно приготовили шашлык для Шредингера. И тут Шредингер задумался о знаменитом принципе неопределенности физиков Копенгагенской школы во главе с Бором, которые договорились до того, что провозгласили электрон одновременно и существующим, и несуществующим, а если и существующим, то как бы даже размазанным в пространстве. И тогда Шредингер мысленно представил себе только что разделанного барана в виде электрона, и сказал: «Бэ-э-э», а потом добавил: «В смысле, вот, например, баран, натюрлих, не может одновременно существовать и как баран, и как шашлык: или он баран и пасется в горах, или он шашлык – и я его поедаю!» Так родился знаменитый принцип шредингеровского барана (по ошибке вошедший в историю под именем шредингеровского кота), опровергающий принцип неопределенности. И хотя Шредингер не получил вторую Нобелевскую премию за открытие принципа кота-барана, но прославился он именно этим принципом, и если бы не принцип, то имя Шредингера было бы всеми давно забыто, за исключением малого числа физиков, все еще пользующихся его уравнением.
А через какое-то время в горный аул приходит письмо на имя девушки Сулико, проштемпелеванное почтамтами Флориды, Кембриджа, Вены и Вроцлава. И Сулико, окруженная самыми красивыми женщинами, самыми смелыми джигитами и самыми почтенными старцами, вскрывает конверт и находит в конверте чек на 250 тысяч шведских крон и короткую записку на чеке: «Компенсация за шашлык». А чуть пониже записки она находит еще и короткую приписку: «Должно было бы быть 500 тысяч шведских крон, но премию пришлось поделить с Полем Дираком, так что сумма сократилась, натюрлих, в два раза».
ПОЛЬ ДИРАК
А тем временем знаменитый английский физик Поль Дирак, известный своей рассеянностью и полным отсутствием внимания к прекрасному женскому полу, вышел на традиционную прогулку в пригороде Кембриджа, где он жил и работал в Кембриджском университете. Дирак не любил занятия спортом, но был известен своим пристрастием к длинным прогулкам, в ходе которых он обдумывал важные физические теории. На этот раз он обдумывал гипотезу под названием Lamb Shift («смещение Лэмба»), которая пыталась объяснить разницу между теорией самого Дирака и результатом эксперимента по определению энергии электронных уровней в атоме водорода. Прогулка получалась очень долгой, но Дирак не смотрел на часы, а производил в уме вычисления разницы энергий электрона на S- и P-орбитах атома водорода.
Через какое-то, довольно продолжительное, время ему удалось вычислить эту разницу, которая, кстати, оказалась ничтожно малой, и он наконец остановился. К своему удивлению, он обнаружил, что находится в окружении многочисленных баранов, которые внимательно и серьезно на него глядели. Вначале Дирак решил, что вследствие напряженной работы над гипотезой у него произошел сдвиг на почве баранов (lamb shift).
Но оглядевшись вокруг, он заметил также и девушку удивительной красоты, необычайно эффектно смотревшуюся на фоне окружающих диких скал и баранов. «Где я?» – спросил Дирак. «На Кавказе, генацвале», – ответила красавица Сулико. Дирак невольно сравнил Сулико со своей женой – и поразился их абсолютной несхожести. Стройная, высокая, смуглая, стремительная, черноглазая красавица Сулико была совершенным антиподом маленькой, неторопливой, округлой, голубоглазой блондинке – супруге Дирака (которую он к тому же обычно представлял друзьям не как свою жену, а как сестру теоретика Вигнера). И тогда в голове Дирака родилась совершенно гениальная идея: а не могут ли элементарные частицы, подобно людям, быть полной противоположностью друг другу? Иными словами, не может ли у электрона быть античастица под названием, к примеру, позитрон?
Но пытливый ум Дирака на этом не остановился. Он живо представил себе, как бы отреагировала его супруга, если бы нашла его в обществе прекрасной Сулико, и концепция взаимной аннигиляции противоположных частиц была рождена! Сулико терпеливо дожидалась, пока Дирак сделает в уме свои гениальные открытия, а когда он наконец закончил их делать, она предложила Дираку ручку, чтобы их записать. С недавних пор предусмотрительная Сулико, собираясь на выпас, вместе с кувшином молока, хлебной лепешкой и козьим сыром всегда брала с собой несколько функционирующих ручек. Дирак записал гениальное открытие об античастицах, а окончив запись, спросил, что делает и где живет Сулико.
«Я пасу баранов, – ответила красавица, – а живу тут рядом, в ауле». «В ауле! – воскликнул Дирак. – Я с детства мечтал об аулах, а также о баулах, есаулах, саксаулах и аксакалах! Давай жить вместе в ауле и вместе выпасать твоих баранов!» Но умная Сулико понимала, что, если Дирак останется жить с ней в ауле, никто не узнает о замечательном открытии и некому будет получить за него Нобелевскую премию. Поэтому она посадила Дирака на лучшего барана в своем стаде, подробно объяснила дорогу к Кембриджу, причем баран понял, и отправила Дирака домой.
И кстати, именно после этого приключения к многочисленным анекдотам о Дираке добавилась история о том, что он был заядлым альпинистом и даже покорил вершину Эльбруса. Вернувшись в свой Кембриджский университет, Дирак первым делом подарил барана девочке Мэри, потому что ее оригинальный барашек из известной песенки к этому времени издох, а затем опубликовал гениальную работу об античастицах и аннигиляции. Довольно быстро Дирак получил за нее Нобелевскую премию, которую ему, правда, пришлось разделить со Шредингером.
А через некоторое время красавица Сулико получает конверт из Кембриджа. Открыв его, она находит чек на 225 тысяч шведских крон, а внизу маленькую записку: «Компенсация за твою красоту». А еще ниже она также видит и небольшую приписку: «Могло бы быть и все 500 тысяч, но, во-первых, пришлось разделить премию со Шредингером, а во-вторых, 25 тысяч ушло на прокорм барана на пути из Кавказа в Кембридж».
ПЕТР ЛЕОНИДОВИЧ КАПИЦА И ЛЕВ ДАВЫДОВИЧ ЛАНДАУ
Однажды два выдающихся советских физика, Петр Леонидович Капица и Лев Давыдович Ландау, отдыхали в сухумском санатории на Черном море. Устав от безделья и ленивого пляжного образа жизни, они решили перейти через горный перевал, отделяющий Черноморское побережье от Северного Кавказа. Переход был несложный и проходил по широкой тропе, проторенной многочисленными горными туристами, направляющимися как раз в противоположную сторону, от покоренных Северокавказских вершин на отдых к Черному морю.
По дороге, вдохновленные красивыми видами горных водопадов, физики активно обсуждали проблемы текучести и настолько этим увлеклись, что сбились с тропы и оказались на ложном перевале. Тропа вначале круто пошла вверх, а затем совсем исчезла. Физики карабкались вверх по скалам, ориентируясь по солнцу, и неожиданно вышли к леднику. Солнце стало спускаться за горизонт, в горах сильно похолодало. Физики продолжали путь уже по наитию, и в конце концов им чудом удалось спуститься с ледниковых вершин к покрытым травой возвышенностям. Оба жутко замерзли и поэтому очень обрадовались, неожиданно повстречав стадо баранов. Стадо, сопровождаемое изумительной красоты девушкой в национальных кавказских одеждах, возвращалось с горного выпаса.
«Как нам поскорее пройти к человеческому жилью и хоть как-то согреться?» – вскричали физики. «Нет проблем, – ответила прекрасная Сулико, – но не нужны ли вам случайно ручки, чтобы записать ваши гениальные идеи?» И с надеждой добавила: «У меня как раз есть две замечательные и полностью функционирующие ручки фирмы Inventor. Но замерзшим физикам было не до гениальных идей, и поэтому Сулико быстро привела их к своему аулу. Узнав, что аул посетили два замечательных физика, все население вышло встречать дорогих гостей. Пока джигиты аула готовили шашлык, старейшины угощали гостей крепчайшей чачей, чтобы гости поскорее согрелись. И чача помогла!
Отогревшийся Капица, запивая шашлык чачей, заметил: «Ландау, еще никогда мясо не поглощалось мной так легко и свободно, почти как чача, как будто бы оно само находится в полутекучем состоянии». И добавил: «А не связана ли такая повышенная текучесть с жуткой холодиной, испытанной нами на леднике?» Оба задумались, и Капица воскликнул: «А если экстраполировать температуру на леднике к температуре жидкого гелия, то этот шашлык перешел бы не только в полутекучее, но и в сверхтекучее состояние!» Ландау ничего не оставалось, как согласиться с данными опыта выдающегося экспериментатора Капицы, но из чисто научного интереса он спросил ближайшего джигита: «Из мяса какого барана приготовлен этот замечательный шашлык?» На что огорченный джигит ответил: «Обижаешь, генацвале», – и объяснил, что для дорогих гостей шашлык был приготовлен не из какого-нибудь там заурядного барана, а из очень ценного и редко встречающегося в природе кавказского БИЗОНА, выращенного на специальной ФЕРМЕ. И тут уже Ландау осенила гениальная идея – и модель сверхтекучести для БОЗОННЫХ и ФЕРМИОННЫХ жидкостей была рождена! Так, благодаря счастливой случайности, на глазах у изумленных горцев далекого кавказского аула было экспериментально показано и теоретически объяснено явление сверхтекучести.
Капица и Ландау вернулись в свой сухумский санаторий, а для жителей аула началась пора нетерпеливого ожидания очередного конверта из европейской столицы. И конверт не заставил себя долго ждать! Довольно скоро в аул прибыл большой пакет, адресованный Сулико, с обратным адресом Отделения физики Академии наук СССР. Для торжественного открытия конверта абсолютно все жители аула собрались на просторном пастбище аула; более того, были приглашены гости из всех окрестных аулов, так что в результате на пастбище собрался полный кагал всех аулов.
Сулико открыла конверт и осторожно извлекла огромного размера грамоту, которая гласила: «От Академии наук СССР: жителям горного аула за выдающийся вклад в развитие советской физики». А после этого из глубины пакета она извлекла небольшую бумагу размером с обычный чек, но которая при внимательном рассмотрении оказалась билетом лотереи ДОСААФ, внизу которого была небольшая записка: «Компенсация за чачу». А еще ниже она нашла и короткую приписку: «Весь гонорар за Нобелевские премии был перечислен в Фонд Мира». А затем Сулико также извлекла и несколько маленьких плакатов с загадочными надписями, которые никто из жителей аула так и не смог расшифровать: «Вступайте в члены ДОСААФ!» и «Покупайте билеты денежно-вещевой лотереи!», и «Будь готов к труду и обороне!», и даже «Летайте самолетами Аэрофлота»! Хотя жители аула и были немножко разочарованы содержимым пакета, но своего разочарования показывать не стали, наоборот, послали самых бравых своих джигитов укрепить грамоту на самой высокой скале, так, чтобы была она видна всем пасущимся баранам своего и соседних аулов.
АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН
Гениальный физик Альберт Эйнштейн приобрел неслыханную для физиков мировую популярность благодаря созданию своей специальной теории относительности. Однако Нобелевскую премию по физике он получил не за теорию относительности, а за ранее открытый закон фотоэлектрического эффекта. Но и за это открытие свой Нобелевский гонорар ему пришлось отдать первой жене Милеве Марич, и не потому, что она, по слухам, помогла ему в работе над фотоэлектрическим эффектом, а просто потому, что немецкие физики плохо разбирались в юридических тонкостях и не заключали перед браком prenaptial agreement. Конечно, если бы он послушался свою еврейскую маму, которая с самого начала была категорически против брака с гойкой из далекой Сербии, все могло бы сложиться иначе… Но, как бы то ни было, гонорара за Нобелевскую премию Эйнштейн не получил, а профессорского жалованья в Принстоне ему едва хватало на поддержку членов семьи от двух браков, на времяпрепровождение с интересными женщинами и на тяжелую и неблагодарную работу над созданием общей теории относительности.
И вот как-то Альберт Эйнштейн получает письмо со странным обратным адресом на конверте: деревня Каракерт, Армения. Вначале выдающийся физик решил, что это письмо очередного сторонника мира в поддержку пацифистского Манифеста, написанного им самим в соавторстве с его другом, философом Бертраном Расселом, и хотел выбросить письмо в корзину, но что-то его остановило. Он открыл конверт и извлек из него две бумаги, одна из которых оказалось коротким письмом, а вторая – чеком на 1 миллион шведских крон, выписанным на его, Альберта Эйнштейна, имя. Необычайно заинтригованный, Эйнштейн начал читать письмо.
А в письме было написано следующее: «Уважаемый герр профессор Эйнштейн! Мы, жители армянской деревни Каракерт, расположенной неподалеку от великой горы Арарат, всегда очень интересовались вопросами современной физики. Мы узнали много интересного и поучительного об этой науке от сотрудников Академии наук Армении, которых к нам каждый год присылает наш любимый райком для помощи в сельскохозяйственных работах по стрижке баранов. Но одного мы не могли понять, почему все великие открытия физики XX века совершаются в каком-то далеком эльбрусском ауле, жители которого понятия не имеют о физике, а не у нас в деревне Каракерт у подножия вершины Арарат, где каждый жених, чтобы получить согласие родителей невесты, должен вывести у них на глазах уравнение Шредингера! Но вот недавно наши старейшины ознакомились с Вашей теорией относительности и все поняли! В то время как для независимого наблюдателя, находящегося на горе Эльбрус, все великие открытия ошибочно кажутся сделанными в богом забытом кавказском ауле, для другого независимого наблюдателя, сидящего на горе Арарат, великие открытия – совершенно справедливо – видятся изобретенными в деревне Каракерт под вершиной Арарат! Поэтому мы дали объявление в армянское радио, и общими усилиями нам удалось собрать немножко денег, чтобы восстановить справедливость и вручить Вам гонорар от имени всего армянского народа за выдающееся открытие специальной теории относительности».
Прочитав письмо, Альберт Эйнштейн так обрадовался и вдохновился, что тут же вывел три новых уравнения своей общей теории относительности, каждое из которых, как обычно, противоречило предыдущему.
Александр ТРЕГУБ
