ВЕДУЩИЙ: Исполнилось 100 лет со дня открытия электрона… От мысли, какое расстояние прошла физика за это короткое время, буквально дух захватывает. Задумаемся: всего сто лет назад мы были практически там же, где нас оставил Демокрит из Абдера, древнегреческий философ, живший 5-4 веках до новой эры, один из основателей античного учения об атомах. По Демокриту, существуют только атомы и пустота. Атомы — неделимые материальные элементы, вечные, неразрушимые, непроницаемые, которые различаются только формой и величиной. И вот вдруг оказалось, что атом — очень даже разрушим и расчленим. Впечатление это произвело колоссальное. Хотя вскоре последовали открытия, и вовсе выходящие за пределы обыденного воображения, они не заслонили первого шага человечества вглубь материи. Ибо ведь открыта была действительно первая универсальная частица, первый из кирпичей мироздания. Возникла новая отрасль науки: физика частиц, в наши дни почти отождествляемая с физикой.
Отметить славную годовщину ученые решили специальной конференцией, собравшейся там, где был открыт электрон: в Кембридже.
ГОЛОС: Открытие, перевернувшее наши представления о веществе, принадлежит британскому физику Джозефу Джону Томсону. Этот ученый прожил долгую жизнь: родился в 1856-м году, в год завершения Крымской войны, умер в 1940-м, через год после начала второй мировой войны. Профессором физики в Кембридже он стал в возрасте 28 лет; обессмертившее его открытие сделал в 41 год, в марте 1897 года. За выделение электрона он удостоился Нобелевской премии и титула сэра. Именно с Томсона берет свое начало слава Кавендишской лаборатории, не померкшая и сегодня.
Томсон занимался исследованием прохождения электрического тока через разреженные газы. Заметим, что природа тока была в ту пору еще далеко неясна. В распоряжении Томсона имелся стеклянный цилиндр, в одном конце которого вмонтирован катод, на некотором отдалении от него — анод в виде кольца, а в другом конце цилиндра — колба. Ученый наблюдал лучи, испускаемые катодом и дающие в колбе слабое люминесцентное свечение. Он выдвинул смелую гипотезу: что эти лучи — потоки заряженных частиц, — и сумел подтвердить ее, отклоняя лучи в электрическом поле. Затем он выяснил две поразительные вещи: во-первых, новые частицы были гораздо легче легчайшего из атомов, атома водорода; во-вторых, они были одни и те же, независимо от того, из какого металла был сделан катод. Тут Томпсон осознал, что им открыта действительно первая универсальная частица, первый из кирпичей мироздания. Сейчас каждый школьник знает, что все атомы содержат электроны; тогда — допустить это было невероятной дерзостью, потребовало величайшего взлета воображения. Томсона, что называется, осенило.
Открытие Томсона связало физику с химией, где периодическая таблица Менделеева была гениальной догадкой, давно требовавшей физического объяснения. Теперь удалось понять явления валентности, ионизации и химической реакции — в терминах наличия, отдачи и перехвата электронов. Что до физики, то здесь открытие Томсона поставило вопрос о модели атома, на который сам ученый ответить не сумел. Размеры атома физика уже знала. Поверить, что вся масса атома сосредоточена в ядре, которое в поперечнике в целых 10 тысяч раз меньше самого атома, — на это воображения Томсона не хватило. Атом представлялся ему шаром, утыканным электронами, — на подобие кекса с изюмом. Потребовалось почти 15 лет для того, чтобы разработать планетарную модель атома. Сделал это в 1911 году Эрнст Резерфорд. Кстати, в момент открытия электрона он работал в Кембридже, в той же самой Кавендишской лаборатории, что и Томсон, — и мог быть в числе его ассистентов.
О технических последствиях открытия Томсона незачем и говорить. Достаточно произнести слово электроника — и мы поймем, в какой мере догадка кембриджского профессора преобразила наш мир.
ВЕДУЩИЙ: Сразу вслед за успехом Томсона началась романтическая или, если угодно, героическая эпоха современной физики — с цепной реакцией ошеломляющих открытий, когда ученые впервые в истории начали становиться видными и даже знаменитыми членами общества. Открытия были именно ошеломляющими. Они не давали покоя самым разным людям. Даже такой прагматический деятель как Ленин — и тот размышлял о микромире и оставил нам выразительное высказывание: «Электрон так же неисчерпаем, как атом». Обе части этого утверждения пока, мягко говоря, не подтвердились, — но важно здесь другое: то, что успехи физики частиц завладевали умами людей, бесконечно далеких от какого бы то ни было отвлеченного позитивного мышления.
Можно еще спросить: не следует ли реабилитировать древних атомистов (Демокрита и других)? Ведь, в сущности, они оказались правы: в основе строения вещества лежат неделимые частицы: лептоны (среди них и электрон) и адроны.
5 июня 1997,
Боремвуд, Хартфордшир;
помещено в сеть 12 ноября 2016
радиожурнал ПАРАДИГМА №84 на волнах РУССКОЙ СЛУЖБЫ БИ-БИ-СИ, Лондон, 25 марта 1997
