В начале текущего лета, в СССР вернулся из-за границы наш молодой ученый Г. А. Гамов, — одно из имен, символизирующих в эти дни для Запад­ной Европы и Америки гений молодой советской физики, кадры которой, никому неведомые еще год-два тому назад, в настоящее время ведут за собою во многих решающих идейных областях — все, вооруженное казалось бы столь большими материальными и культурными ресурсами, европей­ское естествознание. С некоторых пор Европу уже не удивишь такими биографиями, как биография Георгия Антоновича Гамова, уроженца г. Одессы, проведшего там свое отрочество в период граж­данских бурь 1918—21 г.

Период, в течение которого, фактически не учась в средней школе, среди свиста разрываю­щихся снарядов и пуль, феноменально одаренный юноша в порядке самообразования усвоил полный университетский курс высшей математики и при­обрел огромный багаж сведений по теоретической физике, начиная от электродинамики Максвелла и кончая общими теориями Эйнштейна. Именно с такими познаниями встретил Гамова в 1924 г. курс Ленинградского университета, который он и кончил шутя уже в 1926 г.

В начале 1928 г. Гамов посылается для усовер­шенствования в Копенгаген в институт, руково­димый знаменитым автором электронной теории атома, датчанином Нельсом Бором. Здесь Г. А. Га­мов, спустя несколько месяцев, становится ближай­шим сотрудником Н. Бора. Выход в свет 20 сен­тября 1928 г. тетрадки берлинского „Zeitschrift für Physik“ с первой заграничной работой Гамова — сразу привлекает к новому, не известному имени огромный международный интерес и имеет послед­ствием срочный вызов молодого ученого — Э. Рёзерфордом — в Англию, где прочитанный Гамовым в Кэмбридже доклад вызывает целую дискуссию, напечатанную ныне в особой тетради „Известий королевского института“. Рокфеллеровский инсти­тут в С. Штатах, ежегодно премирующий наиболее достойных молодых ученых Старого и Нового света — присуждает Г. А. Гамову свою стипендию за 1929 г. По приглашению Рёзерфорда и с разреше­ния Главнауки, Г. А. Гамов выезжает вскоре обратно в Англию, где будет продолжать свою работу в институте имени Кэвендиша в Кэм­бридже, — этой единственной в мире физической лабо­ратории, занимающейся целиком и исключительно вопросами строения атомного ядра.

В этой именно, до сих пор темной и загадочной области атомных явлений сосредоточены, как известно уже нашему читателю, запасы „внутриатомной энергии“ (приблизительно 1 000 миллиардов лошадиных сил на каждый грамм вещества), относительно которой можно напомнить следующее. Все попытки Рёзерфордовской школы, в течение вот уже десятилетия (1919—1929) неутомимо бомбардирующей ядра всевозможных веществ самым мощным из имеющихся в распоряжении эксперимента противоядерных „таранов“ — „альфа-частицами“, испускаемыми „радием“, привели не только к количественно ультра-ничтожным результатам. Сквозь „бреши“, пробиваемые, образно говоря, альфа-частицами в ядерной постройке атомов, напр, алюминия, — просачивалось не более миллионной доли ватта энергии. Но ведь ничтожны поневоле были и взятые порции радиоактивного вещества! Наиболее существенно здесь другое: вылетавшие из недр бомбардированных ядер осколки — несли с собою энергию, небольшую, но меньшую — в лучшем же случае — равную той энергии, которой были заряжены сами альфа — снаряды. Экономический эффект такой бомбардировки оказался равным нулю и даже меньше того: числу отрицательному.

Этот последний кардинальнейший факт лишь в самые последние годы получил объяснение в новейших работах Астона (1928), установившей что ядра 99% всей составляющей вселенную материи вообще неспособны распадаться с выделением энергии в большем количестве по сравнению с тем, которое затрачено на удар по ядру извне. Выражаясь языком химиков, реакция распадения ядра „эндотермична“, а не „экзотермична»“: она может итти с отрицательным и, в лучшем случае, с нулевым балансом энергии. И, значит, нельзя надеяться, как еще 2-3 года тому назад, вместе со всею физикой, надеялся Зоммерфельд, что рано или поздно внутриядерная энергия будет освобождена, подобно энергии пороха, своего рода „ударам курка о пистон“. Чтобы „откупорить пробку“, сдерживающую сотни миллиардов лошадиных сил внутри ядра, нужно теперь ударить по ядру „молотом“ мощностью в те же сотни миллиардов лошадиных сил. Экономически бессмысленная и практически безнадежная операция.

Итак, значит, нужно навсегда рaспроститься с мыслью — завладеть в пользу человечества внутриатомной энергией?! В положительном ответе на вопрос не сомневался, по крайней мере еще 4 сентября 1928 г., знаменитый Р. А. Милликен в речи, прочитанной им на собрании химического общества в Нью-Йорке.

Но вот через четыре месяца после того, в первых числах января 1929 г., мы имеем начало последней работы Гамова, с гениальной смелостью замечающей принципиальную возможность решить неразрешимую проблему.

Как же произошло это решение? Историческая миссия первых (1927-28) работ Гамова заключалась, прежде всего, в том, что огромный поток открытий, во второй раз после теории относительности, перевернувший фундамент классического миропонимания, — был направлен Гамовым, наконец, и в русло заповедной области атомного ядра.

Основная сущность этой революции, вошедшей в историю под названием „волновой теории материи“ или, коротко, „микромеханики“ — отмечалась неоднократно на страницах нашего журнала и потребует здесь лишь самого краткого упоминания. Согласно новому учению, исконное вошедшее в плоть и кровь научного мышления представление о веществе, как о рое более или менее крупных движущихся частиц („кусков“, „тел“, „атомов“, „электронов“ и т. д.) — этот фундаментальный образ движения точки — является лишь односторонним, неполным снимком событий, однако, к сожалению, единственно доступным для наших органов чувств и для зависящего от этих чувств привычного мышления, потому что на достаточно больших участках пространства явления закономерно „выглядят“ и без особой ошибки могут математически описываться, только как движения „тел“. В масштабах же вселенной ультра-микроскопических, в масштабах атомов, электронов и ядер, — там, где „органы чувств“ вообще отказываются работать и где „настроенное“ на крупные масштабы (ибо сам-то человеческий организм относится к этим последним масштабам!) мышление „по энерции“ весьма неохотно расстается с образами „движущихся частиц“: здесь явления носят уже не только фактически принципиально, но и практически преимущественно волновой характер и могут описываться всего точнее в математических выражениях волн.

Но в этом пункте нашего изложения мы вправе будем уже, вслед за Г. А. Гамовым, поставить вопрос, впервые отчетливо формулированный молодым советским ученым в январе 1929 г. и сразу, как молния, осветивший проблему. — „Если — рассуждал Гамов — в опытах Рёзерфорда не фигурирует на самом деле никакой „альфа-частицы“, налетающей с размаху на „булавочную головку ядра, но в действительности — функционирует некая „альфа-волна“, набегающая на другую „ядерную волну“ или, вернее, на толчею многих волн (соответствующих электронам, про­тонам и прочим составным частям атомных ядер), скрещивающихся на непостижимо малых площад­ках в триллионные доли сантиметра поперечником (таков радиус ядра), — то между первой и вторыми волнами не может ли произойти резонанса?!

Что такое резонанс? Не только музыканты, но и архитектора и инженеры хорошо знают это слово. Резонансом, в простейшем случае, называется такое явление, когда имеются два предмета, из ко­торых один слабо колеблется (или не колеблется вовсе), другой же вибрирует, будучи настроен на ту-же самую частоту колебаний, т. е. распро­страняя волны, длина которых в точности равна длине волны (частоте колебаний) первого предмета. Тогда достаточно будет вторым колеба­ниям, хотя бы ничтожно слабым и полупотухшим, дойти до первого, не менее слабо, или вовсе не вибрирующего предмета, чтобы „произошел резо­нанс“, и это тело пришло в бурные, словно вспыхнувшие, как фейерверк, колебания.

Если заставить, например, зазвучать струну, дающую звук „ля“ в комнате, где стоит молчащий рояль, то изо всех струн рояля откликнется только та струна, которая имеет собственные колебания „ля“. Тот же резонанс дает эффект, так называе­мый „эффект эоловой арфы“, когда струна отве­чает громким звоном на легкий и неслышный ухом порыв ветра, вибрирующего с частотою, равной собственной частоте струны.

Собственными частотами колебаний обладают, однако, не только струны, но и, например, здания, памятники, мосты. Мост может быть безошибочно выверен и выдерживать тысечепудовые нагрузки, но достаточно будет взводу солдат пройти по нему, маршируя в ногу (как это и произошло на гла­зах у ленинградцев с Египетским мостом через Фонтанку в 1912 г.), — с частотою, случайно со­впавшей с собственной частотою кладки моста, чтобы произошел резонанс и мост — раскачавшись— рухнул. Зарегистрированы случаи, когда шести­этажные дома рушились, резонируя с... маленьким электромоторчиком, работавшим в подвале и ни­чтожно сотрясавшим стены дома с частотою, рав­ной собственной частоте этих стен.

Столь разрушительное явление резонанса может быть, однако, и полезно использовано для надоб­ностей науки и практики. Наилучшим примером является здесь применение его в радио-деле, где широко эксплоатируется так называемый „пьезо­электрический эффект Кюри“ в кварцевой пластинке, заключающийся в том, что при пропускании сквозь упомянутый кристалл переменного тока кварц испытывает попеременные сжатия и расширения. Если частота этих сжатий и расширений (т. е. ча­стота переменного тока) окажется равной собствен­ной частоте кварцевой пластинки, то произойдет резонанс, и вибрации кварца примут исключительно бурный характер. Если теперь источником пере­менных напряжений сделать переменный ток, ви­брирующий в отправительной радио-антенне, то присутствие в этой последней резонирующе­го, кварцевого куска скажется исключительным постоянством данной частоты излучения и обору­дованный по кварцу радио-отправитель приобретет исключительную точность и автоматичность работы. Включение же в цепь радиоприемника кварцевого куска, подобранного на резонанс с определенной длиной радио-волны, очевидно, в огромнейшей степени повысит чувствительность, изобразительную (селективную) способность и дальность приема этой волны приемником. Резонирующий кварц в этом случае будет играть роль настоящего „усилителя“, он будет „раздувать“ почти угасшие колебания электромагнитной волны, доходящей с самых отдаленных мест темной по­верхности.

Основная сущность резонанса заключается, скажем кратко, в том, что весь запас энергии, ко­торый испускается вызывающим резонанс предме­том в течение определенного проме­жутка времени (так что в каждую мельчайшую единицу времени расходуется сравнительно незна­чительная порция энергии) у резонирующего тела в момент резонанса — накопившись — разря­жается моментально. Резонирующее тело как бы сгущает в колоссально-мощный сгусток энергию, притекающую к нему сравнительно мед­ленным потоком.

Вышеприведенные примеры относились к ре­зонансу колебаний акустических, воздушных.

Но тот же самый закон не остается ли верным и для всех вообще колебаний, а, значит, и для тех, что порождают волны материи? И если преслову­тый „таран“, каким представлялась до последних дней альфа-частица, никогда не мог рассчи­тывать на успешный „пролом“ атомного ядра, то может быть „альфа-волна“, если ее настроить в резонанс с собственной частотой ядра — дей­ствительно сможет раскачать и вдре­безги разнести ядро так же, как резони­рующий шаг шеренги солдат раскачал и разрушил громоздкую махину Египетского моста?!

Эта волнующая проблема была подвергнута — на основе построенной Г. А. Гамовым в 1927-28 г. „волновой теории ядра“ — математическому разбору самим молодым ученым и английским исследова­телем Фоулером в январе—марте этого года. Работы эти еще не опубликованы; по сообщению Г. А. Гамова, автору этих строк, на предварительный и приципиальный вопрос о том, возможен ли, теоретически, сколько-нибудь мощный резонанс между альфа-волной и ядерной „толчеей волн“ — исторический ответ уже получен им и гласит: „да“! Резонанс — возможен, волнообразное ядро, в отличие от ядра „кусотчатого“ — разрушимо и, может быть, окажется разрушенным еще на глазах ныне живущего поколения. Приведенный в самом начале вывод Астона о том, что для получения внутриядерной энергии нужно приложить к ядру не меньшее, чем сама эта энергия, внешнее усилие — остается и здесь в силе. Крепкая постройка ядра, сцепляемая — в переводе на электрические меры, — силами напряжением до 1 000 миллионов вольтов, и теперь может быть разрушена лишь 1 000 миллионов вольтов. Но требование на обладание этими тысячами миллионов вольтов — уже не предъявляется более технике. Эти тысячи миллионов вольтов смогут накапливаться теперь вблизи ядра, сами собою, в процессе резонанса, сгущаясь в течение тысячных и десятитысячных долей секунды и слагаясь из вполне доступных технике миллионов вольтов. Изумительная проблема явственно принимает реальные очертания. Но как подойти к ней на практике?

Такой подход станет реализуем в тот день, когда удастся, во-первых, теоретически вычислить ту величину скорости бомбардирующей альфа-частицы, которая (скорость) должна будет дать резонанс с волновой постройкой ядра. Во-вторых же — когда удастся отрегулировать на опыте эти скорости „альфа-частиц“ (на языке микромеханики: частоты альфа-волн), предназначенных для „последней и решительной“ ядерной бомбардировки. Нечего и думать, однако, о том, чтобы удалось непосредственно воспользоваться для этой цели „естественными“ альфа-частицами, т. е. теми корпускулами, которые самопроизвольно испускаются радиоактивными веществами.

Во-первых, эти последние обладают слишком разнообразным набором скоростей, чтобы, отсеивая их, можно было бы „случайно“ набрести на эту самую скорость; во-вторых, альфа-частицы можно добывать здесь в слишком ничтожных количествах, ибо все запасы чистого радия в лабораториях земного шара не превышают 400 граммов. Здесь необходимо будет прибегнуть к „искусственной альфа-бомбардировке“, т. е. в пустотных трубках („трубках Кулиджа“) разгонять крупные ионы, срывающиеся в колоссальных количествах с катода (ионы так называемых „закатодных“ или „каналовых“ лучей), разгонять эти ионы с помощью электрических и магнитных полей большого вольтажа и гауссажа (гауссы — единицы магнитной силы), с огромной точностью нормируя при этом их скорость. Ультра-магниты на миллион гауссов типа приготовляемых сейчас П. Л. Капицей в Кэмбридже, и ультра-трансформаторы на 5 200 000 вольтов, на днях ­законченные постройкой в Карнеджи — институте в США, окажут надежную помощь в этом направлении.

Но и первая и самая важная стадия работ, а именно теоретически—вычислительная, представит ряд серьезнейших трудностей, преодоление которых при нынешнем темпе работы физиков потребует, впрочем, если не месяцы, то во всяком случае, и не десятки лет.

В самом деле, из разнообразных „составных“ волн, участвующих во внутриядерной волновой „толчее“, — отдельно и полностью теоретически прослежены Г. А. Гамовым в 1928 г., во всех деталях волны, соответствующие альфа-частицам (внутриядерным; не следует смешивать их с альфа-частицами внеядерными, бомбардирующими). Остаются совершенно неизученными волны соответствующие „бета-частицам“ (они же электроны), а также „протонам“ (водородным ядрам), наравне с альфа-кирпичиками, представляющими, как известно, строительный материал ядер.

Учтя, что атомное ядро уже очень легкого алюминия состоит из 19 штук электронов, 8 альфа-частиц и 3 протонов, можно понять степень той математической изощренности и теоретического смелого таланта, которые понадобятся для сумми­рующего анализа сложнейшего сокращения (интер­ференции) всех 30 перечисленных групп волн.

„В интересах дела“ Эрнест Рёзерфорд и решил предоставить в настоящие дни в распоряжение молодого советского ученого весь опыт и всю экспериментальную поддержку своей прославлен­ной лаборатории. В этом единственном, как было сказано, научном центре земного шара, исклю­чительно сконцентрировавшем свое внимание на вопросах ядра, гениальная работа нашего сооте­чественника, — окончания которой будет с нетер­пением ждать мир, — скорее, чем где-нибудь, смо­жет быть приведена к успешному финалу.

Молодая советская физика держит на этот раз на глазах капиталистического мира экзамен уже не на „аттестат зрелости“, давно полученный и аппробированный ею в глазах истории. Очередное задание теперь и неплохое: раскрепостить трил­лионы лошадиных сил, дремлющих в бездействии и бесплодности для человечества. Мы находимся, бесспорно, накануне крупнейших событий в научно-технической истории нашей планеты.

Внимание всего цивилизованного человечества будет, несомненно, привлечено в ближайшие годы к имени молодого ученого, достойным образом несу­щего знамя советской науки за рубежом.

В. Львов.