Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления - Пётр Капица

Теперь, когда мне хочется выполнить этот завет, то начиная рисовать себе образ Резерфорда, чтобы представить его перед вами, я вижу, что время поглотило все мелкие человеческие недостатки и передо мной встает великий человек поразительного ума и высоких душевных качеств. Теперь я хорошо понимаю учеников Максвелла, которые выступали тогда в Кембридже.

О Резерфорде-ученом уже много говорилось и писалось. Общепризнано, что простота, ясность мышления, большая интуиция и большой темперамент — основные черты его творческой личности. Изучая работы Резерфорда и наблюдая, как он работает, приходишь к выводу, что все же главная черта его мышления — это большая независимость и, следовательно, смелость.

Основной путь, по которому развиваются естественные науки, заключается в том, что при экспериментальном изучении явлений природы мы непрерывно проверяем, согласуются ли наши наблюдения с нашими теоретическими представлениями. Движение вперед нашего познания природы происходит тогда, когда между теорией и опытом возникают противоречия. Эти противоречия дают ключ к более широкому пониманию природы, они заставляют нас развивать нашу теорию. Чем крупнее эти противоречия, тем фундаментальнее перестройка тех законов, которыми мы объясняем процессы, происходящие в природе, и на основании которых мы используем природу для нашего культурного развития. В науке, как и в истории, определенный этап развития требует своего гения. Определенный период развития требует людей соответствующего склада мышления.

В истории развития физики, как и в любой экспериментальной науке, наиболее интересны как раз те моменты, когда приходится пересматривать фундаментальные научные концепции, и для этого неизменно ученым требуется не только ум и интуиция, но и смелое воображение.

Как иллюстрацию приведу два хорошо известных примера из истории развития физики, которые произвели на меня наибольшее впечатление. Первый пример — это создание Франклином учения об электричестве. В основу этого учения Франклин положил представление о том, что электричество имеет материальную основу: оно как бы пропитывает металл и может проникать через его сплошную среду. Нам известно, что такое представление в корне противоречило представлению того времени о сплошном характере материи, но оно было принято, поскольку давало механизм, полностью объясняющий явления электростатики, известные в то время. Теперь мы знаем, что оно полностью оправдалось, когда Дж. Дж. Томсон уже 150 лет спустя открыл электрон. Но вот что самое удивительное во всей этой истории: как могло случиться, что Франклин, раньше никогда не занимавшийся физикой, живя на отлете, в небольшом городе Америки, вдали от центров мировой науки, будучи уже человеком зрелого возраста, за несколько лет работы смог верно направить развитие целой научной дисциплины? И это произошло в середине XVIII века, когда наука развивалась на уровне таких ученых, как Ньютон, Гюйгенс, Эйлер. Как же мог Франклин достичь результатов, которые оказались недоступными для профессиональных ученых?

Другой аналогичный случай, когда пришлось пересмотреть на основе опыта фундаментальные представления, тоже хорошо известен. Это учение Фарадея об электрическом поле. Трудно найти более революционную и неожиданную идею, чем выдвинутую Фарадеем, по которой электродинамические процессы должны объясняться явлениями, происходящими в окружающем проводник пространстве. Но я привожу этот пример опять же потому, что Фарадей был ученым, не имевшим систематического научного образования, которое в те времена было на высоком уровне даже у среднего ученого Англии.

Я привел эти два хорошо известных примера для того, чтобы показать, что в науке, на определенном этапе развития новых фундаментальных представлений, эрудиция не является той основной чертой, которая позволяет ученому решать задачу, тут главное — воображение, конкретное мышление и в основном смелость. Острое логическое мышление, которое особенно свойственно математикам, при постулировании новых основ скорее мешает, поскольку оно сковывает воображение.

Умение ученого решать такого рода крупные научные проблемы, при этом не выявляя четкого логического построения, обычно называют интуицией. Возможно, что существует такой процесс мышления, происходящий в нашем подсознании, но пока его закономерности нам не известны, и, если я не ошибаюсь, даже Фрейд, глубоко разбиравшийся в подсознательных процессах, этой проблемой не занимался. Но если этот мощный процесс творческого мышления называть интуицией, то, конечно, Франклин и Фарадей им полностью владели. Несомненно, владел им и Резерфорд. Поэтому его часто называли Фарадеем наших дней.

Когда в самом начале нашего столетия Резерфорд начал заниматься радиоактивностью, то опыты уже явно выявили противоречия фундаментальнейшему закону природы — закону сохранения энергии.

Объяснение радиоактивности, впервые данное Резерфордом, как распад до того незыблемой материи, сразу дало ключ к пониманию этих явлений и направило по верному пути дальнейшие изыскания.

То же произошло при создании им планетарной модели атома. Эта модель в корне противоречила классической электродинамике, так как при таком орбитальном движении электронов они должны были непрерывно терять свою кинетическую энергию путем излучения. Но эксперимент по рассеянию а-частиц, сделанный учеником Резерфорда Марсденом (1910 г.), однозначно указал на существование тяжелого ядра в центре атома. Резерфорд так ясно себе представлял все происходящее во время столкновения частиц, что для него противоречие даже с фундаментальными законами электродинамики не послужило препятствием для установления планетарной модели атома. Уже несколько позже, в 1913 году, Бор на основании развивающихся тогда представлений о квантовой структуре света блестяще развил теорию строения атома, которая не только дала полное согласование с планетарной моделью Резерфорда, но количественно объяснила структуру спектров, излучаемых атомом.

Своеобразный характер мышления Резерфорда легко можно было видеть, беседуя с ним на научные темы. Он любил, когда ему рассказывали об опытах. Но чтобы он слушал с интересом (а по его выразительному лицу сразу было видно, слушает он с интересом или скучает), надо было говорить только об основных фактах и идеях, не вдаваясь в технические подробности, которые Резерфорда не интересовали. Когда мне приходилось приносить ему для утверждения чертежи импульсного генератора большой мощности для получения сильных магнитных полей, то он из вежливости клал перед собой синьку, не обращая внимания на то, что она лежала перед ним вверх ногами, и говорил: «Этот чертеж меня не интересует, вы просто укажите те принципы, на которых эта машина работает». Основную идею эксперимента он схватывал очень быстро, с полуслова. Это меня поражало, особенно в первые годы моего пребывания в Кембридже, когда я говорил еще настолько плохо по-английски, что не мог ясно рассказать о своих идеях и опытах, и, несмотря на это, Резерфорд быстро схватывал идею и давал всегда очень интересную оценку.

Резерфорд охотно рассказывал о своих опытах, любил показывать свои установки и эксперименты. Он любил сопровождать рассказ рисунками, для этого у него в жилетном кармане всегда было несколько маленьких огрызков карандаша. Он держал карандаш по-особому, мне всегда казалось — очень неудобным образом, как-то концами трех пальцев. Чертил он слегка дрожащей рукой, рисунок был прост, состоял из небольшого числа штрихов, сделанных с большим нажимом. Довольно часто острие карандаша ломалось, тогда вынимался из кармана другой огрызок.

Многие физики, особенно теоретики, любят научные споры; процесс спора для них — способ мышления. Я никогда не слышал, чтобы Резерфорд спорил. Он высказывал свое мнение очень коротко и с предельной ясностью и конкретностью; если ему возражали, то он с интересом выслушивал возражения, но на этом дискуссия и кончалась.

Я очень любил лекции Резерфорда, я прослушал курс физики, который он читал студентам как кавендишский профессор. Я мало что узнал из этого курса нового для себя, так как физику к тому времени знал уже неплохо, но подход Резерфорда к физике меня научил многому. Резерфорд читал с большим увлечением, математикой он почти не пользовался, явления он обычно описывал диаграммами и сопровождал лекцию четкими, но скупыми жестами, из которых было видно, как конкретно и образно он мыслит. Но интересным для меня в его лекциях было то, что он нередко менял тему. По плану он должен был читать об одном, но потом, по аналогии, его мысль переходила на другое явление, обычно связанное с каким-либо новым опытом, сделанным в области радиоактивности, и он с увлечением начинал рассказывать о том, что его сейчас занимало. При этом хуже всего приходилось его ассистенту: ему Резерфорд неожиданно предлагал сделать демонстрацию, которая не входила в первоначальный план лекции. В Кембридже я слушал также факультативный курс лекций Дж. Дж. Томеона для студентов, он говорил о прохождении электричества через газ. Интересно было видеть, как совершенно иначе подходит к восприятию природы этот большой ученый. Если мысль Резерфорда была ближе к индуктивной, то у Томсона мысль, несомненно, была дедуктивной. Мне кажется, что при воспитании молодых ученых им исключительно полезно слушать лекции по общим курсам, которые непременно должен читать большой ученый: они научатся тому, чего ни в одной книге найти не смогут, — оригинальному подходу к пониманию явлений природы.