Наука и жизньИстория

Эпизод двенадцатый: «Золотой век атомной физики»

Эпизоды «революции вундеркиндов»

Кандидат физико-математических наук, доктор естествознания (Германия) Евгений Беркович.

«Бог троицу любит»

В 1927 году, когда квантовая механика была близка к окончательному оформлению, стало ясно, что бывшие вундеркинды, молодые ассистенты и приват-доценты, получившие признание научного мира как создатели новой физики, претендуют теперь на профессорские должности.

Письмо Вернера Гейзенберга Вольфгангу Паули от 16 мая 1927 года заканчивалось просьбой: «Слышали ли Вы что-нибудь о профессуре в Галле? Если Вы что-нибудь об этом узнаете, напишите мне, пожалуйста! Вообще меня живо интересуют все слухи о назначениях: Берлин — Лейпциг — [возм. Мюнхен?? — В. Гейзенберг] — Цюрих и т. д. “Omnes eodem cogimur”¹ и т. д.»².

Показательно, что буквально в тот же день в письме Грегору Вентцелю Паули тоже интересовался назначениями в Лейпцигском университете³. И, словно по заказу, нужные вакансии появились.

В Берлине Макс Планк накануне своего семидесятилетия готовился к переходу в статус «почётного профессора», эмеритуса, и на его место Берлинский университет собирался пригласить Зоммерфельда, Борна или Шрёдингера — в таком порядке эти имена стояли в списке, отправленном в Прусское министерство науки и образования. Так как Зоммерфельд и Борн не собирались покидать свои университеты соответственно в Мюнхене и Гёттингене, то было ясно, что в Берлин поедет Шрёдингер из Цюрихского университета.

Освободилось место профессора теоретической физики в университете города Галле, где экспериментальную физику преподавал профессор Густав Герц, в 1925 году получивший вместе с Джеймсом Франком Нобелевскую премию по физике. Герцу нужен был коллега — специалист по квантовой механике, чтобы продолжить исследования атомных явлений, и выбор пал на Гейзенберга. В письме домой от 18 июня 1927 года Вернер сообщает: «Получил от профессора Герца, Галле, официальное сообщение, что факультет меня поставил первым в списке; но перед отправкой его в министерство они хотят меня спросить, хочу ли я принять это назначение, чтобы не было отказа, когда предложение будет послано. Отсюда понятно, что если я захочу, то это место я получу. Я написал Бору, который сейчас отдыхает на природе, и, само собой разумеется, сначала должен с ним всё обсудить»⁴.

Письмо Нильсу Бору он написал в тот же день 18 июня. Ответ пришёл быстро, и уже через четыре дня Вернер ставит родителей в известность, что после обсуждения с Бором написал в университет Галле о своём согласии принять назначение на должность профессора теоретической физики⁵. Но предложение из Галле было только началом.

В Лейпциге в 1926 году неожиданно умер профессор Теодор дес Кудрес, который всего несколько месяцев назад обещал Гейзенбергу пробыть профессором теоретической физики ещё шесть лет, после чего уступить ему свою кафедру. Кроме того, ещё одно профессорское место в Лейпциге освободилось после смерти физика-экспериментатора Отто Винера. Оказалось, что на одно из этих профессорских мест университет собирается пригласить Гейзенберга. В этом же письме родителям от 22 июня Вернер пишет: «Полуофициально слышал от Зоммерфельда и Вентцеля, что Дебай пошёл бы на место Винера в Лейпциг и хотел бы меня видеть преемником дес Кудреса. Оба эти предложения [в Галле и Лейпциг. — В. Гейзенберг] кажутся мне определённо хорошими».

Но и это ещё не всё. Не зря в том же письме Вернер пошутил: «Все хорошие вещи встречаются тройками»⁶, что соответствует русской поговорке «Бог троицу любит». Зоммерфельд сообщил своему любимому ученику, что за отказ переехать в Берлин баварское министерство не только повышает ему оклад, но и обещает выделить дополнительную ставку экстраординарного профессора, которую мог бы занять Гейзенберг. В перспективе после ухода Зоммерфельда на пенсию (в 1934 году ему исполняется 65 лет) Вернер мог стать полным профессором родного Мюнхенского университета. Правда, ставка экстраординарного профессора откроется только через два года, так что Вернер сообщает родителям, что с осени начнёт читать лекции или в Галле, или в Лейпциге. По его мнению, лучше ждать назначения в любимый Мюнхен, будучи профессором в другом городе. Нильс Бор тоже считает такое решение правильным. Заканчивая письмо домой, Вернер пишет: «Единственный город, в котором можно долго жить, это всё же Мюнхен, а если я не там, то какая разница между Галле или Копенгагеном»⁷.

Узнав о предложении из Лейпцига, Зоммерфельд скрепя сердце тоже посоветовал Вернеру его принять, так как наличие рядом таких коллег, как Петер Дебай и Грегор Вентцель, делает этот университет весьма привлекательным⁸.

Важным для Гейзенберга и его семьи было то, что университеты Галле и Лейпцига находились в Германии. Предложения от американских университетов, переданные координатором Рокфеллеровского фонда Аугустусом Троубриджем, или от Политехникума (Федерального института технологии и политехники) из Цюриха занять место профессора Дебая практически не имели шансов. Правда, на переговоры в Цюрих Вернер всё же поехал.

Находясь на конференции в Комо, Вернер Гейзенберг написал 13 сентября 1927 года письмо президенту цюрихского Политехникума профессору Артуру Рону, в котором просил разрешения приехать в институт утром в субботу 17 сентября, чтобы обсудить детали предложения, благо швейцарская граница располагалась неподалёку. Президент Политехникума тут же предложил приехать в Цюрих в субботу к 9 часам, чтобы побеседовать с профессорами Германом Вейлем и Паулем Ниггли, и добавил, что дополнительную информацию Вернер может получить от профессора Пауля Шеррера, который в эти дни тоже пребывает в Комо⁹.

По-видимому, переговоры со швейцарскими коллегами произвели на Вернера впечатление, потому что его товарищ по Мюнхену Фриц Беккер писал бабушке 29 сентября того же года: «Гейзенберг окончательно решил переехать в Цюрих»¹⁰. Цюрих притягивал Вернера ещё и тем, что там работал блестящий математик Герман Вейль, помогавший Эрвину Шрёдингеру в развитии математического аппарата волновой механики. Совместная работа с ним сулила и Гейзенбергу массу преимуществ.

Но и Петер Дебай, принявший предложение возглавить институт экспериментальной физики в Лейпциге, не собирался сдаваться. Желание иметь рядом такого теоретика, как Гейзенберг, заставило Дебая действовать активно. Из Комо он написал 19 сентября советнику саксонского министерства народного образования Максу фон Зайдевицу, что на текущей конференции беседовал с Гейзенбергом о его возможной работе в Лейпциге и надеется продолжить разговор в Брюсселе на пятом Сольвеевском конгрессе. Приём, оказанный Гейзенбергу в Комо, писал Дебай в Дрезден, показывает, что с переездом молодого физика в Лейпциг именно там образуется новый центр атомной физики. Поэтому надо сделать всё, чтобы переговоры в Дрездене как можно скорее закончились положительно.

Так и произошло. Переговоры с дрезденским министерством, к которому относился Лейпцигский университет, завершились в конце октября 1927 года, и задним числом с 1 октября Вернер был назначен профессором теоретической физики.

Сразу после окончания пятого Сольвеевского конгресса 3 ноября 1927 года Гейзенберг в письме из Лейпцига президенту Политехникума профессору Рону официально отказался от назначения в Цюрих: «К сожалению, я долго не мог ничего Вам сообщить о профессуре по теоретической физике в Политехникуме в Цюрихе, так как мои переговоры в Дрездене сильно затянулись. После долгих размышлений я всё же решил принять профессуру в Лейпциге, так как мне лучше остаться в Германии и так как меня очень привлекает совместная работа с Дебаем. Я очень прошу Вас извинить мой отказ; и огромное спасибо за Ваши дружеские усилия»¹¹.

Герману Вейлю Вернер написал из Брюсселя в последний день пятого Сольвеевского конгресса — 29 октября 1927 года: «Мне не нужно Вам писать, как прекрасно было бы для меня работать вместе с Вами. И недавно было действительно мило с Вами и Шеррером в Цюрихе. Но я боюсь, что из этого ничего не выйдет, так как, с другой стороны, Лейпциг тоже очень привлекателен и, кроме того, он находится в Германии. Собственно из последнего обмена письмами с саксонским министерством можно определённо сделать вывод, что я еду в Лейпциг. Окончательное решение будет принято через несколько дней»¹².

Сам Вернер уже не сомневался, что поедет в Лейпциг. В тот же день 29 октября он написал родителям из Брюсселя: «Вещи отправляйте малой скоростью сразу в Лейпциг, Институт теоретической физики, Линнейштрассе, 5. Это и будет мой предполагаемый адрес»¹³.

Сам он из Брюсселя сначала заехал к родственникам в Оснабрюк, а уже оттуда через пару дней отправился к месту своей новой работы.

«Самый молодой профессор Германии»

В Лейпциг Вернер Гейзенберг попал в выходной день. Когда он разыскал здание института на улице Линнея, двери главного входа были заперты. Тогда Вернер обошёл здание, вошёл во двор через боковые ворота и увидел женщину, выбивавшую ковёр от пыли. Потом он подружился с ней, она ведала всеми хозяйственными делами института. Узнав, что молодой человек — их новый профессор, она всплеснула руками: так не похож был на прежнего солидного Теодора дес Кудреса этот юноша. Вот как описывал облик начинающего профессора его ученик и друг Карл Фридрих фон Вайцзекер, познакомившийся с Вернером в феврале 1927 года: «Таким он стоит ещё перед моими глазами: скромный, немного застенчивый молодой человек, с лёгким баварским акцентом, среднего роста, физически складный. Пепельные, слегка жестковатые волосы гладко зачёсаны от шишковатого лба назад. Иногда мечтательно задумчивые глаза под белыми кустистыми бровями. Улыбчивый рот, причём губы в частые моменты абсолютной концентрации стягиваются в узкие параллельные чёрточки. Сильные, приученные к фортепьянной игре руки. Простая, скромная манера говорить, при которой сказанное как бы принижается»¹⁴.

Отношения нового профессора с коллегами и студентами ничем не напоминали традиционную для Германии академическую иерархию. По примеру своего первого университетского учителя Арнольда Зоммерфельда Вернер начинал лекции рано — в девять часов. В хорошую погоду летом он нередко перед лекцией играл в теннис. Однажды молодой профессор должен был прервать игру, объяснив, что скоро начинается его лекция. Партнёр по игре на это снисходительно заметил: «Раньше только студенты позволяли себе бегать на занятия»¹⁵.

Одна из местных газет поместила заметку о Гейзенберге под названием «Самый молодой профессор Германии». Вернер к таким публикациям относился с юмором. В мае 1928 года пришла пора и Паскуалю Йордану занять профессорскую кафедру. Гейзенберг написал своему соавтору: «С выражением „самый молодой профессор Германии“ дело обстоит как и с „лучшим в мире кофе“: всегда имеется 20 различных сортов»¹⁶.

Положение с физикой в Лейпцигском университете до приезда Петера Дебая и Вернера Гейзенберга в 1927 году было незавидное. Профессора Винер и дес Кудрес, руководившие Физическим институтом в первой четверти ХХ века, были далеки от новых научных направлений, ограничив свою деятельность лишь классической физикой и техникой. Поэтому и интерес студентов к изучению физики был низок. Приглашённый в Лейпциг в 1926 году на должность экстраординарного профессора теоретической физики Грегор Вентцель так описал в письме Арнольду Зоммерфельду плачевное состояние Физического института: «Пока что во всём чувствуется старая рутина в ухудшенной форме. Прежнее поколение вряд ли можно исправить; что я пережил на государственном экзамене по физике, невозможно описать. Для подготовки докторской диссертации зарегистрировался только один докторант, да и он, похоже, безнадёжно тупой, вообще-то он ко всему ещё и бизнесмен, что тут часто происходит»¹⁷.

Вернеру Гейзенбергу, возглавившему Институт теоретической физики, пришлось начинать практически с нуля: без ассистентов, без квартиры, всего с одним студентом, собирающимся писать диссертацию по физике…

Когда шли переговоры о назначении Гейзенберга профессором в Лейпциг, ему обещали основательную поддержку. Ещё до начала конференции в Комо, 3 сентября 1927 года, Вернер писал родителям: «Беседа с Дебаем прошла весьма удовлетворительно, у меня в Лейпциге будет 3 ассистента, из которых 2 должны быть ещё приняты на работу; и другие условия очень благоприятные»¹⁸.

На деле всё оказалось не столь радужно. Единственным ассистентом Вернера Гейзенберга, и то лишь с апреля 1928 года, стал молодой физик из Вены Гвидо Бек, с которым Вернер познакомился на конференции в Комо. Гвидо родился в еврейской семье в городе Райхенберг (ныне город Либерец в Чехии) и был всего на два года моложе своего будущего профессора.

В ноябре 1927 года Гвидо Бек приезжал в Лейпциг, где дал согласие с 1 апреля следующего года приступить к обязанностям ассистента. Такой помощник для молодого профессора оказался очень кстати. У него уже были опубликованы работы в серьёзных научных журналах. Темы статей Бека разнообразны: от общей теории относительности до недавно созданной квантовой механики с приложениями к теории поля. По всему было видно, что новый ассистент может быстро включиться в круг работ, проводимых Гейзенбергом самостоятельно и с учениками. Так и произошло. Но до приезда ассистента Вернеру нужно было решить массу бытовых проблем.

В первом письме матери из Лейпцига, отправленном в субботу 5 ноября 1927 года, Вернер докладывал: «Сегодня я открыл лекционный цикл, проведя предварительные собеседования. В понедельник утром, с 9 до 11, проведу первую лекцию. Я ещё не начал готовиться к ней, займусь этим завтра после обеда. Сегодня я был занят поиском квартиры — отвратительное занятие. Мне ничего не нравится. Если так будет и дальше, то перееду в институт, где есть комната с видом на юг, и жилищное управление готово мне её выделить. Но там до сих пор живёт вдова ещё четыре года назад скончавшегося профессора, хотя её ещё 1 июля предупредили, чтобы она съезжала, и жилищное управление много раз предлагало ей другие квартиры. Я сам хочу утром зайти к ней и попросить освободить квартиру. Кроме того, там есть ещё две комнаты с видом на восток — но много солнца туда не попадает, были бы они только свободны. Я не очень представляю, что мне делать, потому что вечная гостиничная жизнь мне не по нутру»¹⁹.

Через три дня Вернер всё же переехал во временную квартиру при институте: вдова профессора клятвенно обещала съехать с квартиры, предназначенной для Гейзенберга, через несколько недель. С житьём в гостинице было покончено, но в институте ещё нормально жить было нельзя. Вернер пишет об ужасающем состоянии квартиры в письме от 9 ноября: «Обои разорваны, несмотря на основательную чистку помещения затхлые, запах пыли пронизывает весь институт»²⁰.

Новый профессор распорядился на восемь часов открыть все окна и двери, чтобы выветрить запах. Только после этого он решился купить «два комплекта постельного белья, подушку и два одеяла и был поражён, что это всё стоит 170 марок»²¹.

В том же письме родителям от 9 ноября 1927 года Вернер отмечает, что следующей необходимой покупкой будет рояль, для которого нетрудно при недостатке мебели найти подходящее место. Денег должно хватить, так как ему удалось собрать пять тысяч марок. Профессорский оклад открывал молодому человеку невиданные ранее материальные перспективы. За роялем должны последовать письменный стол и книжный шкаф, после чего недавно назначенный профессор возвращается к физике: «В прошлый понедельник на лекции было 40 человек, это хорошее начало; вообще мой курс проходит по понедельникам и пятницам, так что я мог бы целый день в папином смысле ничего не начинать! Естественно в первом же расчёте я сделал пару ошибок в знаке»²².

Стремясь окончательно наладить быт, Вернер нанял служанку, чтобы та следила за порядком в квартире и готовила ему завтраки и ужины. В келлер, как называют в Германии подвальные и полуподвальные помещения, он распорядился поставить два теннисных стола; правда, в хозяйственных хлопотах по переоборудованию квартиры он упустил одну существенную деталь, о чём потом сильно сожалел: туалет находился в дальнем конце коридора.

«Гейзенберг никогда не мог смириться с тем, что кто-то рядом с ним делает что-то лучше него»

Настольный теннис играл важную роль в жизни Института теоретической физики. Теннисные столы располагались в двух комнатах, и по вечерам там проходили жаркие турниры. Особенно напряжённым днём для научных занятий и спорта оказался вторник. В этот день с трёх до пяти Гейзенберг проводил семинар для продвинутых слушателей, названный по примеру гёттингенского семинара Макса Борна «Структура материи». Семинар сопровождался чаепитием за теми же теннисными столами. Всех участников профессор снабжал выпечкой из ближайшей булочной, причём раздача пирожных и кексов превращалась в игру, требовавшую математической смекалки: кто возьмёт последний кусок?

Об этом чаепитии его участники оставили противоречивые воспоминания. Рудольф Пайерлс, которого Арнольд Зоммерфельд в летний семестр 1928 года направил для подготовки диссертации к Гейзенбергу, считал, что чай пили до семинара: «Перед еженедельным семинаром компания собиралась за чаем, и профессор шёл в ближайшую булочную, чтобы принести кое-что из выпечки»²³.

Первый ассистент Гейзенберга Гвидо Бек, приступивший к своим обязанностям в 1928 году, напротив, утверждал в «Заметках о семинаре Гейзенберга», что чаепитие происходило не до, а после заседаний: «Из анекдотов я могу вам сообщить, что каждый раз после семинара пили чай, для чего господин Гейзенберг всегда выдавал 5 марок на пирожные. Только когда поспевала клубника, пирожные заменялись корзинкой ягод с миской взбитых сливок»