Глава 5
Свет и энергия как частицы

30 октября 1911 г. в одном из залов «Метрополя», самого красивого отеля Брюсселя, бельгийский промышленный магнат Эрнест Сольве открывает свой первый Cольвеевский научный конгресс. На этот «своего рода неофициальный конгресс» Эрнест Сольве пригласил самых именитых ученых того времени, чтобы обсудить в узком кругу важные перемены, происходящие в фундаментальной науке. Лишь 20 ученым было предложено принять участие в этом мини-конгрессе, каждый из них получил персональное приглашение от Эрнеста Сольве. Около половины из них уже были лауреатами Нобелевской премии или впоследствии получили ее.

Сольве горячо любил науку, хотя и был самоучкой, он сделал свое состояние на промышленном применении химии (а именно, разработка дешевой технологии производства соды). Обладая даром предвидения, он частично использовал свои капиталы для развития существующей науки и для поддержки новых научных идей. Он также любил встречаться с учеными, поскольку всю свою жизнь сожалел, что из-за болезни в юности ему пришлось оставить учебу и идею поступления в университет. Как он писал, «находиться в контакте с учеными, по возможности становиться немного ученым самому, обдумывать физические факты и таким образом открывать безусловную реальность – это было золотой мечтой всей моей жизни». Его благотворительность, направленная на развитие науки, имела большой успех. В первую очередь это, конечно, организация Сольвеевских конгрессов, которые, став местом активных дискуссий, серьезно повлияли на развитие новых научных идей, а также учреждение фондом Сольве ряда международных институтов в области физики, химии, физиологии и социологии.

В 1910 г. Эрнест Сольве связывается с великим немецким ученым, специализирующимся в области физической химии, Вальтером Нернстом, и просит его помочь в организации научной встречи по «насущным вопросам» физики и химии. Нернст предлагает Сольве посвятить первый конгресс происходящим в то время революционным изменениям, из-за которых рушились основы физики, ранее считавшиеся непоколебимыми. Он объясняет Сольве, что эта революция (так называемая «квантовая» революция) является результатом работ Макса Планка, его коллеги, физика из Берлина, и (в особенности) работ Эйнштейна. Нернст имеет в виду, в частности, работу Эйнштейна, опубликованную в 1907 г., о «теплоемкости» твердых тел (см. ниже). В этой гениальной работе идея квантов впервые использовалась за рамками теории излучения, в которой существование квантов было предсказано Планком и Эйнштейном. Благодаря Эйнштейну обобщение «квантовых» идей позволило объяснить загадочные температурные свойства определенных твердых тел (в частности, алмазов), которым не могли найти объяснение уже около 50 лет.

В результате с 30 октября по 3 ноября 1911 г. в Брюсселе прошел первый Сольвеевский конгресс по теории излучения и квантам. Список участников, которых было 20, впечатляет. Достаточно упомянуть Хендрика Лоренца (Нобелевская премия по физике, 1902 г.), Марию Кюри (Нобелевская премия по физике, 1903 г., совместно с Пьером Кюри и Анри Беккерелем; и Нобелевская премия по химии, 1911 г.), Макса Планка (Нобелевская премия по физике, 1918 г.), Жана Перрена (Нобелевская премия по физике, 1926 г.), Эрнеста Резерфорда (Нобелевская премия по химии, 1908 г.), Вальтера Нернста (Нобелевская премия по химии, 1920 г.), Вильгельма Вина (Нобелевская премия по физике, 1911 г.), а также Анри Пуанкаре, Поля Ланжевена, Марселя Бриллюэна, Мориса де Бройля (старшего брата Луи де Бройля) и, конечно же, last but not least, Альберта Эйнштейна (Нобелевская премия по физике, 1921 г.). Эйнштейн был самым молодым из участников (на тот момент ему исполнилось 32 года), как можно легко заметить, глядя на знаменитый снимок первого Сольвеевского конгресса. На нем выглядящий абсолютно невозмутимым Эйнштейн непринужденно курит сигару в обществе Ланжевена. Оба стоят невдалеке от весьма пожилого Пуанкаре, расположившегося за столом и, по-видимому, объясняющего какой-то математический результат внимательно слушающей Марии Кюри.

Но вернемся к тому утру 30 октября 1911 г., когда в отеле «Метрополь» начал свою работу первый Сольвеевский конгресс. После приветственных слов Эрнест Сольве открывает конгресс выступлением, в котором он говорит о своем видении теории пространства, материи и энергии. Он признает между тем, что его представления относятся «скорее к физической философии, а не к современной физике». Затем он передает слово председателю конгресса, Хендрику Лоренцу. Вряд ли можно было найти лучшего председателя, чем Лоренц. Родившийся в 1853 г. и получивший в 1902 г. одну из самых первых Нобелевских премий в области физики (первая была присуждена в 1901 г. Вильгельму Конраду Рентгену), Лоренц был корифеем физики. Он также свободно владел (конечно, кроме голландского) французским, немецким и английским языками, что позволяло ему с легкостью управлять конгрессом, на котором все три языка были в ходу. (Счастливые времена языкового разнообразия!) Лоренц выполнял роль председателя дипломатично и с тактом. Всю свою жизнь Эйнштейн относился к нему с глубоким уважением. Он восхищался гармоничностью личности Лоренца и испытывал к нему почти родственную привязанность. Удивительно между тем, что исключительная человеческая симпатия между Эйнштейном и Лоренцом никак не страдала от их зачастую противоположенных научных взглядов: так, «консерватор» Лоренц, во-первых, всегда придерживался концепции эфира и никогда не верил в теорию относительности в понимании Эйнштейна, и, во-вторых, он склонялся к описанию света в виде непрерывного электромагнитного поля, тогда как Эйнштейн стал основоположником «революционной» идеи дискретной природы света (в марте 1905 г., см. ниже). Все это хорошо чувствуется во вступительной речи Лоренца, произнесенной утром 30 октября 1911 г.: в ней он подчеркивает важность вопросов, предложенных для обсуждения. «Я говорю о важности, поскольку эти вопросы касаются самих принципов механики и самых глубоких свойств материи. Может быть, даже, хотя будем надеяться, что этого не случится, основные уравнения электродинамики и наши представления о природе эфира – если еще дозволено использовать это слово – окажутся под сомнением». Однако затем он продолжает в более позитивном ключе:

«[…] Теперь у нас возникает чувство, что мы зашли в тупик, и старые теории все более показывают свое бессилие разорвать сумрак непонимания, окружающий нас со всех сторон. В этом положении любопытная идея об элементарных составляющих энергии, выдвинутая Планком и примененная к решению ряда проблем Эйнштейном, Нернстом и др., стала драгоценным лучом света. Она открывает неожиданные перспективы, и даже тот, кто воспринимает эту гипотезу с недоверием, должен признать ее важность и плодотворность. Поэтому она заслуживает того, чтобы быть в центре внимания наших дискуссий, [даже если], в свою очередь, эта новая идея в ее настоящей форме вызывает серьезные возражения».

Словом, основным предметом обсуждения на осеннем саммите 1911 г. стала серия новаторских работ 1905–1907 гг. самого молодого участника конгресса, Альберта Эйнштейна (не считая, хотя и положившей начало, однако не вызвавшей особого отклика физического сообщества работы Планка 1900 г.). При этом самому Эйнштейну на саммите была отведена роль «заморской знаменитости» – ему предназначалось сделать заключительное выступление.

А что же думал сам Эйнштейн, только недавно получивший позицию профессора (в Праге), об этом Сольвеевском конгрессе – по сути первом международном конгрессе, в котором он принял участие? С одной стороны, по-видимому, он был благодарен за такую возможность подробно обсудить интересующие его вопросы с именитыми коллегами и попытаться убедить их отказаться от своих ошибочных стереотипов. Так, он писал в письмах: «Планк следует предвзятым представлениям, не соответствующим действительности… хотя тут ни у кого нет ясного видения. Во всей этой истории нашлось бы чем порадовать целую компанию чертовых иезуитов», а также: «мне, наконец, удалось убедить Планка согласиться с многими моими идеями, которым он сопротивлялся много лет. Все-таки это человек с врожденным чувством справедливости, который ставит общие интересы выше частных».

С другой стороны, в декабре 1911 г. он писал своему ближайшему другу Микеле Бессо: «Этот конгресс напоминал плач на развалинах Иерусалима. Он не привел ни к чему новому. Мои сбивчивые выступления вызвали большой интерес, но никакой серьезной критики. Я не извлек для себя никакой пользы, поскольку все, что слышал, было мне уже известно».

Если Эйнштейн не почерпнул для себя почти ничего, то его коллеги только сейчас начинали понимать, что за новый мир открывается для физики – мир квантов и что именно Эйнштейн был в нем первопроходцем. Высказывание Марселя Бриллюэна, взятое в качестве заглавия этого раздела, хорошо выражает чувства всех участников конгресса относительно потенциальной значимости явления квантовой дискретности. А как насчет широкой публики? Разделила ли она энтузиазм в связи с открытием этого нового мира? Участвовала ли пресса в обсуждении этого исторически значимого научного события? Да, первый Сольвеевский конгресс действительно стал предметом хроник, однако вовсе не по научным причинам! Французская пресса, а затем присоединившаяся к ней бельгийская на протяжении всего конгресса назойливо атаковала Марию Кюри за ее «любовную связь» с женатым и имеющим четверых детей Полем Ланжевеном [напомним, что Пьер Кюри умер в 1906 г.]. Оба ученых были участниками конгресса в Брюсселе, что делало скандал еще более заметным. Ксенофобская и антифеминистская кампания прессы (с попытками изобразить г-жу Кюри «пришедшей ниоткуда… роковой студенткой») в основном была направлена на то, чтобы не позволить ей стать членом Французской академии наук (и результат был достигнут!). Без этого скандала, возможно, читатели европейской прессы и вовсе не услышали бы о конгрессе, который между тем отметил весьма важный этап в оценке роли квантовой революции, а также в ее распространении. Отметим только, что проявившимся позднее результатом оживленных дискуссий в Брюсселе стал тот факт, что именно благодаря услышанным от Резерфорда, по его возвращении в Манчестер, «потрясающе подробным пересказам обсуждений первого Сольвеевского конгресса» Нильс Бор вдохновился на исследования квантовых эффектов и что Луи де Бройль также загорелся желанием прояснить загадку квантов, читая материалы конгресса, опубликованные (на французском) его старшим братом Морисом де Бройлем.

Но вернемся на несколько лет назад и попробуем понять, каким образом Эйнштейну удалось убедить значительную часть физического сообщества в отсутствии непрерывности в тех областях физики, где прежде непрерывность не подлежала сомнению.