Охотники за частицами - [32]
Да ведь это же совершеннейший абсурд! Это же запрещено теорией относительности Эйнштейна! Ученики с превеликим беспокойством бегут к учителю, перебивая друг друга, рассказывают об этом, просят обратно свою статью. А Эренфест с улыбкой отвечает: «Я уже направил вашу статью в печать. Вы оба достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость!»
И «глупость» совершается: статья выходит в свет. Чудесная «глупость» — побольше бы таких! Спустя два месяца заново пересчитываются зеемановские «осколки» спектральных линий с помощью добавки к электронному магнитику. И что же — теперь блестящее согласие!
Так в физику входит вращающийся электрон. «Спин» — так названо новое явление: электрон, словно крошечный волчок («волчок» — и есть по-английски «спин»).
Замечательно! Но как понимать слова о вращении электрона? Они же сказаны в то время, когда квантовая механика выбрасывает траектории электрона. Когда она заменяет орбиты «волнами вероятности» и показывает, что бессмысленно говорить о вращении электрона вокруг ядра.
А тут еще «вращение вокруг самого себя»! Да где та ось, вокруг которой вертится электрон? Нет ее. Сам электрон в те годы изображается точкой без всяких размеров, — как в таком случае понимать «вращение точки»? Никак нельзя понимать, и единственное наглядное, казалось бы, представление в атомном мире тут же теряет наглядность.
Нет, это не вращение! Похоже, но совсем не то же. Какое-то очень быстрое (но, конечно, не быстрее света, как думали Уленбек и Гаудсмит) движение электрона. В декабре 1925 года Эйнштейн высказывает мысль, что это движение должно быть объяснимо с позиций теории относительности.
Мысль Эйнштейна будет ждать своего подтверждения три года. Но уже в январе 1925 года швейцарский физик Вольфганг Паули делает важное открытие, связанное с существованием спина. Самое поразительное, что он еще ничего не знает о спине. Более того, при встрече с Кронигом он отговаривает того от «бредовой» мысли о спине!
Паули приходит к своему открытию, анализируя то же явление Зеемана. Он заключает, что на каждом дозволенном уровне энергии в атоме может находиться не более двух электронов. Если нижние уровни уже заняты, то новоприбывший электрон должен селиться на более высоких уровнях. Обосновать открытую им закономерность Паули не может.
Для этого нужен тот самый спин, который сам Паули отвергает. Но спустя год Паули вынужден изменить свою точку зрения. И тогда оказывается, что принцип, установленный им, универсален. Он равно применим ко всем электронам во всех атомах. Да и не только в атомах — в любых коллективах, в которые природа сводит электроны.
И не только электроны — любые частицы с такой же величиной спина, как у электрона. В частности, принцип Паули вполне применим к протонам. Он оказывается одним из важнейших кирпичей в здании квантовой механики.
Теперь действительно все в сборе.
Экспериментаторы подготовили свое хитроумное охотничье снаряжение. Теоретики подтянули тылы — им предстоит большая работа по разделке охотничьих трофеев. На порог встают тридцатые годы. Охота за частицами начинается!
Глава 4
Частица, выпрыгнувшая из зеркала
Однажды я отправился с группой альпинистов на Памир. Восхождение было тяжелым. В день удавалось пройти совсем немного. Быстро наступал вечер. Как всегда в горах, сумерек почти не бывало. Солнце сваливалось за горы, и сразу наступала ночь, а с нею холод.
На ветру разбивались палатки, разогревался немудреный альпинистский ужин, и мы залезали в спальные мешки, тревожно прислушиваясь к тому, как ветер свистит и рвет полу палатки. Начинались разговоры, обычно веселые, иногда даже разгорались споры, несмотря на то что за день все доходили до свинцовой усталости.
И однажды кто-то из нас, будучи, видимо, в философском настроении, сказал: «Братцы, а чего мы, собственно говоря, лезем в горы? Что нам, внизу места мало?»
Вопрос, конечно, был полушутливым. Но разгорелся жаркий спор. Ребята в основном были студенты и два-три научных работника. Может быть, поэтому тема спора быстро «съехала» на то, чтó вообще заставляет человека искать неизведанное, подвергать себя трудностям и лишениям. Причем делать это добровольно и не задумываться над тем, что ждет в конце пути.
«Я думаю, что внизу, в обжитых местах, просто скучновато, — сказал один из нас, огромный парень с совершенно детскими глазами. — Ну, чего я там не видел? А вот здесь, на горе, — все новое, даже облака новые, ветер дует по-другому, чем в долине. А простор какой!»
«Простор в самом деле огромный. На сотни километров видно», — согласился с ним другой студент, такой щуплый на вид, что было просто непонятно, как он тащит на себе рюкзак соизмеримых с ним размеров. Он считался у нас философом, поэтому над ним охотно подтрунивали.
«А зачем тебе видеть на сотни километров? — невинно спросила молодая наша спутница. — Ты что, хочешь быть орлом?» Мы все на минуту представили себе нашего философа в роли орла и весело рассмеялись.
«Нет, братцы, серьезно! — не сдавался он. — Орлу можно позавидовать. Ему бы еще наши мозги. Чтобы он умел обобщать результаты своих наблюдений. Гениальная птичка была бы!»
