Время вспять, или Физик, физик, где ты был

После знаменитой статьи Ханса Бете 1937 года, которую я когда-то одолжил у Фрэнсиса, вышла в свет только одна книга на эту тему под заглавием «Ядерные силы», написанная Леоном Розенфельдом, учеником Бора, о котором я уже говорил. Несмотря на энциклопедическую культуру автора (а частично из-за нее), книга Розенфельда страдала двумя недостатками: ее было почти невозможно читать, и скоро она совсем устарела. Автор пытался втиснуть в нее все, что люди знали или думали, что знали, про ядерные силы. Впоследствии, когда я сам стал автором объемистых монографий, я научился на книге Розенфельда, как не следует писать научные книги (книги, не статьи).

Существуют два руководящих принципа. Первый был сформулирован Фрименом Дайсоном в яркой, хотя и слегка преувеличенной форме: «Книга, вышедшая в свет в момент t и содержащая всю информацию вплоть до момента (t — Т), устареет с момента (t + Т)». Второй был сформулирован мною: «Никогда ничего не помещайте в книгу (опять-таки в книгу, не в статью), кроме того, что сами хорошо понимаете или, по крайней мере, думаете, что хорошо понимаете».

Книга Блатта и Вайскопфа была педагогическим чудом по сравнению с книгой Розенфельда. Во время учебного 1950-51 года каждую неделю один из участников семинара Прока делал доклад, темой которого была одна из глав книги. За этот год я познал большую часть ядерной физики, которую знаю еще и сегодня. Печальные дни моего хождения по мукам прошли. Личное очарование Вайскопфа имело большое влияние на атмосферу этих семинаров.

Вайскопф родился в Вене в 1908 году и уехал в Америку после прихода Гитлера к власти. Он сочетал открытую и непринужденную манеру американского ученого (столь отличную от французского Monsieur le Professeur, немецкого Herr Professor и даже чопорного английского «дона») со знаменитым «венским обаянием», которое он излучал. Ему нравилось нравиться, и он в этом преуспевал. Теоретик крупного масштаба, он создал вместе с Вигнером теорию ширины спектральных линий, а также работал над преодолением расходимостей в теории возмущений квантовой электродинамики. Он показал, что возникновение пар электрон-позитрон понижает скорость роста расходимости с энергией (вплоть до логарифмической), т. е. значительно замедляет ее. Я не поклянусь, что Вайскопф никогда не мечтал заработать на этом открытии в неурожайные годы кусочек нобелевского пирога. Во всяком случае, его заслуги получили признание присуждением премии Вольфа.

Во время войны он работал в Лос-Аламосе над атомным оружием, перед тем как посвятить себя ядерной физике. Позже он заинтересовался физикой элементарных частиц и был несколько лет главным директором ЦЕРН'а. Я его очень люблю, и мне кажется, что он меня тоже любит. Он рассказывал нам, как его встретил Паули, чьим ассистентом в Цюрихе он был одно время: «Я пытался заполучить Бете, но он был занят, так что приходится иметь дело с вами. Найдите себе место, где сидеть, и приходите через месяц показать, что вы там сделали». Через месяц, глядя на работу, которую ему представил Вайскопф, он сказал со вздохом: «Все-таки надо было постараться уговорить Бете».

Вместе с Горовицем я пошел вымаливать у него тему для работы. «Шутите, — сказал он, — если бы у меня была приличная тема, я бы сам ею занялся».

*Однако он сжалился и предложил нам рассмотреть электромагнитное излучение, которое может сопровождать хорошо известный распад мюона на электрон и два нейтрино. Это эффект высшего порядка, где к продуктам распада мюона присоединяется фотон. Горовиц, который во время своего пребывания в Институте Бора в Копенгагене насобачился вычислять шпуры операторов, составленных из дираковских матриц, научил и меня, и мы легко установили форму спектра электромагнитного излучения. Но мы сломали себе шею на интегральной вероятности испускания фотона, в чем не было ничего удивительного, так как мы столкнулись с проблемой расходимости в теории поля.*

Мы опубликовали это несовершенное творение в 1951 году, в «Journal dе Physique». Хотя мы не придавали большого значения этой работе, нас огорчило то, что те же результаты, опубликованные после наших по-английски, цитировались несколько раз, а наши — никогда. Мы столкнулись в первый раз с проблемой научных публикаций на французском языке, по поводу которых было пролито немало чернил, включая и мои (Reflections of a Phvsicist Oxford University Press). Перед возвращением в США Вайскопф пригласил через Ивона Горовица провести с ним год в MIT с вполне приличной стипендией в 5500 долларов. (Несколько лет спустя я узнал от самого Вайскопфа, что приглашение предназначалось для меня, но что Ивон и Коварски убедили его взять Горовица, потому что я только что провел два года (1948–1950) в Оксфорде, в то время как Горовиц не был за границей с 1947 года.)

Я был рад за Горовица, но мне было жаль расставаться с ним тогда, когда как раз мы начали так хорошо сотрудничать, сначала в работе по вариационному подходу к теории сверхтонкой структуры, а затем в задаче о радиационных поправках к распаду мюона. И тогда мне пришла в голову мысль, почему бы мне не попробовать тоже получить приглашение в США, не в MIT, а в Гарвард, который совсем рядом. В это время мой бывший руководитель Прайс проводил 1951–1952 год в отпуске в Принстонском университете в США. Я написал ему с просьбой обратиться к Ван Флеку, одному из самых знаменитых физиков Гарварда, и отрекомендовать меня ему. Я знал, что на конференции в Амстердаме в 1950 году мой доклад произвел хорошее впечатление на Ван Флека. Ему легко было добыть мне приглашение в Гарвардна следующий год.

Все сработало без отказа, вернее, почти все: стипендия, которую мне выхлопотал Ван Флек, была скудненькая — 2500 долларов в год. Мне говорили, что только за жилье для двоих в Кембридже надо платить 1400 долларов. Как большинство богатых людей, Ван Флек, великодушнейший человек, не имел представления о том, сколько требуется, чтобы прожить. Во всяком случае, не это являлось главной трудностью как для Горовица, так и для меня. Надо было еще получить американскую визу.

Америка, на которую наводил страх печально знаменитый сенатор Маккарти, билась в антикоммунистической истерике, советские агенты виделись ей повсюду. Например, я уже рассказал про анекдотические приключения Пайерлса с его американской визой. Я пошел в американское консульство, где мне выдали пачку анкетных бланков, которые каждый посетитель должен был тщательно заполнить. Это было непросто. Если память мне не изменяет, кроме имен, фамилии, места и дня рождения (и смерти, когда надо) родителей, бабушек и дедушек, требовалось точно выписать все адреса кандидата на визу за последние тридцать лет. (Хотя, пожалуй, русского читателя этим не удивишь.) Это были цветочки, ягодки — впереди: «Будьте любезны перечислить все организации, союзы, политические партии, профсоюзы, клубы и т. д., к которым вы когда-либо принадлежали, хотя бы кратковременно». Главный акцент был конечно на тех, которые могли бы показаться связанными, хоть тонкой ниточкой, с компартией.

Для меня членство в профсоюзе ГТК было щекотливым пунктом. Хорошенько подумав, я решил не признаваться в этом, как во время германской оккупации я не признался в своем иудействе. «То, чего они не знают, не побеспокоит их, а что они знают, мы увидим», — решил я. Заполнил все бланки, занес их в консульство с пачкой фотографий и уселся ждать, не проявляя нетерпения, так как был почти уверен в отказе. Отказы падали градом, вернее, не отказы, а отсутствие ответа. Прямые отказы были редки. Просто, когда была просрочена дата поездки, например на конференцию, вопрос о поездке отпадал. Мои главные начальники, Перрен и Коварски, сами «били землю копытцем» у входа в «обетованную землю». Даже такого, казалось бы, политически безукоризненного католика, как профессор Политехникума Лепренс-Ренге (Leprince-Ringuet), о котором будет подробнее позже, не впустили за то, что он подписал Стокгольмское воззвание. (Злые языки говорили про Лепренс-Ренге, тщетно мечтавшего много лет о Нобелевской премии, что он отозвался на воззвание Стокгольма, но что Стокгольм не отозвался на воззвание Лепренс-Ренге.) Горовиц тоже ждал ответа.

В связи с проблемами визы произошел между Коварски и мной тот нелепый инцидент, о котором я говорил раньше. Проблема визы стала для него навязчивой идеей. Чувствуя, что с наплывом в КАЭ политехников, которые вызывали в нем одновременно восхищение и боязнь, его личное влияние уменьшается, он испытывал необходимость возобновить связь с Америкой. Он знал или, по крайней мере, полагал, что его там знают, понимают и уважают, и надеялся вернуть себе там хоть часть своего престижа, подобно гиганту Антею, к которому возвращались силы при прикосновении к земле. Он стал снова повторять, что чувствует себя более англосаксом, чем французом. Однажды он поведал мне, что руководители КАЭ и, в частности Дебьес (Debiesse), заместитель Перрена по административным делам, «не располагают необходимым умственным оборудованием, чтобы успешно решать проблемы американских виз» (цитирую дословно). Что он под этим подразумевал, я не знаю.

В этом расположении духа ему вдруг пришло в голову, что мое ходатайство о визе может повредить его собственному. Два ходатайства исходящие одновременно из одного и того же учреждения от двух просителей русско-еврейского происхождения, могли не понравиться американским властям. (Это, очевидно, ему подсказало его «умственное оборудование».) Вышло, как в старом анекдоте. — два еврея (один богатый, другой бедный) молятся в синагоге. Богатый просит тысячу рублей, бедный — десять. «Пошел вон отсюда, — говорит богатый, — ты сбиваешь мне цену». Коварски добился от Дебьеса, чтобы тот прислал мне письменное распоряжение, подписанное Перреном, указывавшее, что мое ходатайство не своевременно и что я должен взять его назад.

Я отправился в консульство, чтобы взять обратно свое заявление, и, видя их удивление, показал бумажку, подписанную Перреном. Коварски, у которого, очевидно, был свой человек в консульстве, наябедничал на меня Фрэнсису, уверив его, что мой поступок мог повредить его визе. Тот вызвал меня с моим начальником Ивоном и поставил мне на вид недопустимость моего поступка: показывать американцам внутренний документ КАЭ. Можно было подумать, что я выдал им наши атомные тайны. Трудно было выдумать что-нибудь более нелепое. Фрэнсиса я никогда не боялся и, будучи уверенным в своей правоте, ответил: «Вы посылаете мне без объяснений приказ взять обратно мое заявление. Должен же я был доказать в консульстве, что это не мой каприз, а инструкция, о которой мне никто не сказал, что она конфиденциальна». Ивон горячо поддержал меня, и Фрэнсис, который был кто угодно, но не дурак, понял, что Коварски втянул его в дурацкую историю, и отпустил мне мои грехи.

Забавнее всего, что несколько дней спустя я получил приглашение на беседу с американским вице-консулом. Вице-консул оказался дамой, на которую мой псевдо-оксфордскии акцент сначала произвел хорошее впечатление, но скоро дело испортилось. Она пожелала взглянуть на мои военные документы. Я ответил, как можно мягче, что на них написано «коммуникация сиих представителям иностранных держав строго запрещена». — «Да, но не американским же властям!» — воскликнула она. — «Там не указано исключений». Как венец нашим недоразумениям был вопрос, как я голосовал на недавних выборах в парламент. «Вот видите, что за негодную вещь вы из меня делаете. На мне вы готовы играть; вам кажется, что мои лады вы знаете; вы хотели бы исторгнуть сердце моей тайны». Все это и еще больше ответил бы нескромной вице-консульше принц датский. Но я лишь ответил, кратко и кротко: «Тайным голосованием». На этом беседа закончилась, и я вернулся домой успокоенный и довольный, что положил конец этой канители. Каково же было мое удивление, когда несколько дней спустя я получил приглашение явиться в консульство, чтобы получить визу. Вот так мы с Сюзан отправились в обетованную землю осенью 1952 года. Я расскажу про наше пребывание там в следующей главе.

Горовицу визы не дали. Почему так вышло, что мне дали, а ему нет, для меня тайна и по сей день. Сенатор Маккарти нас покинул, и я не знаю, у кого другого можно спросить об этом. Эта разница в обращении американских властей с нами имела важные последствия для наших карьер, как станет видно позже.

Кроме работ по ядерной физике я занимался еще двумя предметами. Став в Оксфорде специалистом по ЭПР, я захотел ознакомиться с ЯМР (ядерным магнитным резонансом), святилищем которого как раз являлся Гарвард. Впервые я открыл красоту ЯМР во время бесед с Парселлом (Purcell) на Амстердамской конференции 1950 года. (На старости лет, когда мне приходится брать слово на банкетах после конференций, следующее вступление всегда пользуется успехом у неприхотливых слушателей: «Я открыл ЯМР в 1950 году. Тем из вас, кто считает, что ЯМР открыли Блох и Парселл, я должен объяснить, что я это говорю, как говорят „я открыл секс в тридцать пять лет“, — как раз мой возраст, когда я это открыл, ЯМР, разумеется».)

Вторым предметом моих занятий была теория ускорителей. Я знал, что КАЭ рассматривал планы постройки ускорителя с энергией выше 1 ГэВ (ГэВ — это миллиард электрон-вольт), и хотел быть в первых рядах, если такое решение будет принято. Я усердно изучал теорию ускорителей, и это тоже пригодилось в Америке.

Америка, Америка!

Мэнэ, тэкэл, пэрэс. — Двусмысленность физика. — Открывая Америку. — ЯМР, его Мекка и его пророки. — Мой друг Паунд. — *Возмущенные угловые корреляции. — *Тайна Оверхаузера. — *Жесткая фокусировка. — Поезда минувших дней

Осенью 1952 года мы пустились по морским волнам на пароходе «Свобода» («Liberty»). Торопливая упаковка вещей перед отъездом, лихорадочная посадка в специальный поезд к пароходу, таможенный досмотр в поезде, беготня носильщиков по огромному причалу в Гавре и, наконец, открывшаяся вдруг перед намигромада парохода — все вызывало в нас чувство нереальности, как будто мы сделались вдруг актерами в каком-то приключенческом фильме. Еще в Париже, чуть только тронулся поезд, я нащупал в кармане ключи нашего домика в Круаси, которые забыл оставить сестре при прощании. Плохая примета. Но то ли еще быловпереди!

Оказавшись на пароходе, я увидел повсюду — на палубах и в коридорах, на спасательных шлюпках и на спасательных кругах, на пепельницах и на тарелках — громадными буквами или мелким шрифтом три зловещие буквы, про которые я умолчал в своем прошении о визе: ГТК. Конечно, я прекрасно знал, что эти буквы обозначают Генеральную трансатлантическую компанию, которой принадлежал пароход, а не Генеральную трудовую конфедерацию — исчадие ада для американских властей, но я все же чувствовал себя, как злополучный царь Валтасар, увидав на стене зловещие слова: мэнэ тэкэл, пэрэс. Это «Memento mori» напоминало мне, что на другом берегу океана меня ожидали бдительные чиновники иммиграционных властей, которые, по слухам, подвергали тщательной проверке заявления путешественников, всегда готовые отослать обратно или заточить на негостеприимном острове Ellis bland тех, кто оказался нелояльным к великой американскойдемократии.

На пароходе было три класса; третий стыдливо назывался туристическим, а второй — каютным; только первый не стеснялся своего номера. Мы, понятно, ехали туристами — в маленькой каюте на двоих, без окна. Но даже скромное (но уютное) убранство нашей каюты с бесконечными ухищрениями для вентиляции, освещения и умывания, а также метрдотели в смокингах и официанты в белых куртках, скользящие бесшумно по широкой столовой, обильная (чтобы не сказать изысканная) пища, для людей мало избалованных, как Сюзан и я, были верхом роскоши. Что же говорить о столовой каютного класса и о плавательном бассейне первого, на которые любезный стюард допустил нас взглянуть. Настоящий Голливуд! А долгие прогулки по палубам, закат солнца, наблюдаемый с носовой палубы, и белый шлейф за судном (увы, ни разу не встали мы вовремя, чтобы наблюдать восход), обряд перевода часовой стрелки каждый вечер на час назад — все это было приятной прелюдией перед встречей с новым миром и незнакомым будущим. (Для меня вид Нью-Йорка со статуей Свободы и линией небоскребов на горизонте оказался незабываемым зрелищем и до сих пор одним из лучших воспоминаний о моих путешествиях. Семичасовой полет заменил навсегда пятидневную морскую поездку, но я не уверен, что мы от этого выиграли. Появился непереводимый и невыносимый джетлег (jet lag), который я с каждым годом переношу все труднее, и исчезла чудесная передышка в виде морской переправы.)

После этой идиллии высадка была сплошным кошмаром. Рано утром американские таможенники и полицейские поднялись на борт; туристы, которые высаживались последними, вынуждены были ждать часами, стоя, пока, как нам говорили французские стюарды, эти господа угощались в баре за счет ГТК. Допрос чиновниками иммиграции, о котором ходили страшные слухи, оказался для меня сравнительно безобидным. Поискав, слава Богу безуспешно, мою фамилию в толстой черной книге (такая же книга была в ходу еще в 1985 году, несмотря на появление компьютеров), чиновник поинтересовался, куда я еду и на что буду жить, но ни разу не коснулся моей политической или профсоюзной, а тем более атомной деятельности. Все время он очень учтиво звал меня доктор. После Оксфорда я, безусловно, имел право на это звание, но не мог понять, откуда он это знает. Я нашел ответ позже; на карточке, которую он держал в руке во время беседы со мной, я записал свою профессию как Physicien, что по-французски означает физик (по-английски физик — physicist). Он же понял это как physician, что по-английски означает медик. Поэтому он и звал меня доктор и поэтому не задал мне ни одного каверзного вопроса, в то время как физиков так легко не пропускали.

Двенадцать лет тому назад я уже заработал пятидесятиграммовую добавку хлеба в день, когда другой чиновник спутал физику с физкультурой. Очевидно, физик — это звание, которым можно гордиться приватно, но не стоит хвастаться публично.

Последнее испытание пришло вместе с носильщиком. На пирсе громадными буквами было выведено предупреждение: NO TIPS (без чаевых). Я решил пренебречь запретом и протянул доллар носильщику, который толкал перед собой на двухколесной тележке мой железный сундучок. «Brother! (Ну, брат!)», — заорал он, подняв руки к небу, перед тем как поднапрячься и с силой послать метров на десять вперед мой сундучок, обязанный спасеньем своему «железному» здоровью. Я понял намек и протянул ему билет в пять долларов (напомню, что моя стипендия равнялась семи долларам в день). Он хрюкнул, дав мне понять, что мое приношение принято.

После нескольких дней в Нью-Йорке я должен был ехать на конференцию по магнетизму в Мэриленде. Мы провели эти дни, гуляя по Манхаттану, и уверен, что читатель будет благодарен, если я опущу здесь все, тысячу раз слышанные восторги новичков.

Расскажу только о двух маленьких будничных приключениях. Сойдя с парохода, мы зашли в drugstore (опять: Шишков, прости…), где на своем лучшем английском языке я заказал два сандвича с ветчиной. «What bread, Mac? (какой хлео, Мак?)», — выстрелил продавец в ответ. Я посмотрел на него, как баран на открытые ворота. Он выпустил обойму: «White, rye, whole wheat, pumpernickel (белый, ржаной, непросеянный, с маком)». Видя, что я все еще ничего не понимаю, кто-то заорал: «Покажи им хлеб». Он вытащил полдюжины хлебов, и я без разбору ткнул пальцемв один из них.

Нас пригласили в ресторан, знаменитый своей говядиной. Кельнер поставил перед Сюзан тарелку, скрывавшуюся под куском окровавленной говядины толщиной в полтора сантиметра. Будучи единственной дамой за столом, она «догадалась», что по здешнему обычаю дама должна разрезать мясо на куски для всех гостей. Пока она искала глазами подходящий нож, кельнер принес по такой же чудовищной порции всем остальным. Таковы были наши первые встречи со страной изобилия.

На конференции в Мэриленде я нашел Ван Флека и Блини и познакомился со многими другими физиками. Среди них был Слэйтер (Slater), знаменитый своими работами по физике атома и твердого тела, и Стонер (Stoner) — специалист по магнетизму. Под добродушной наружностью Слэйтер скрывал бешеный нрав; между ним и Стонером чуть не завязалась рукопашная по поводу магнетизма нелокализованных электронов, и Ван Флеку пришлось их разнимать.

Познакомился я также с Клайдом Хатчисоном (Clyde Hutchison), профессором Чикагского университета, маленьким, миленьким человечком, который великолепно играл регтайм[12] на рояле. Но он «не только этим дорог нам»; он был зачинателем применения ЭПР в химии, наблюдал впервые ЭПР возбужденных триплетов в молекулярных кристаллах, а также ЭПР в растворах щелочных металлов в аммиаке. Он очень любит Оксфорд. Я тоже. И мы иногда там встречаемся.

Я надеялся прочесть краткий доклад о нашей работе с Горовицем о вариационном подходе к теории аномальной сверхтонкой структуры. Ван Флек счел, что я не успею представить столь сложный предмет за те десять минут, которые мне могли выделить. Я послушался его и представил взамен приличный, но банальный расчет магнитной восприимчивости молекулы с тремя сильно связанными спинами. Позже я пожалел, что послушался. Если бы я этого не сделал, мой приоритет закрепился бы гораздо раньше. (Мы с Горовицем послали Прайсу подробную статью для публикации в Докладах Королевского общества, но она почему-то завалялась до 1955 года.) Понадобился еще один подобный случай, чтобы я научился сам решать вопросы о публикации своих работ.

В конце конференции был банкет за отдельными столиками в очень приятной и непринужденной атмосфере. Одна американская дама, которая, очевидно, уже успела оценить коктейли, спросила меня: «Кто этот маленький человек, который держится так, словно он Наполеон?» Я обернулся и увидел нашего уважаемого коллегу, главного директора НЦНИ (CNRS), профессора Гастона Дюпуйа (Gaston Dupouy), который тоже приехал на конференцию. Господин Дюпуй невысок, и держится так, чтобы не потерять ни одного дюйма своего небольшого роста. «Вы ошибаетесь, мадам, — сказал я своей даме, — это и есть сам Наполеон».

И вдруг я услышал взрыв хохота за соседним столом, где Сюзан сидела напротив лейденского профессора Гортера (о котором я говорил в связи с открытием сверхтонкой структуры). На следующий день я спросил у Сюзан, чему они смеялись. «Этот господин Гортер спросил, как я научилась говорить по-английски, и я сказала, что по пластинкам самоучителя Ассимиль. Он спросил, какого рода фразы там встречались, и я привела фразу, которая так смешила миссис Берне: „Верх головы покрыт волосами“. — „Ты выбрала эту фразу?!“ — воскликнул я. — „А что? О Боже мой!“ Она только теперь поняла причину вчерашнего хохота: господин Гортер был лыс, как бильярдный шар.

В Кембридже мы нашли квартиру, которая „съедала“ половину моей стипендии, но меня уверили, что для Кембриджа эта цена была вполне приличной. В лабораторию, где мне предоставили комнату для работы, я ходил пешком, приблизительно полчаса, по очень приятной улице, где обыкновенно я был единственным пешеходом. Понятно, что все автомобилисты, не знавшие дороги, обращались ко мне. Под конец мне это надоело, и, как только я видел, что водитель замедляет ход, я кричал ему: „Я не здешний“. И он проезжал не останавливаясь. Однажды водитель, очевидно, не расслышавший моего заявления, остановился около меня. Я повторил, что я не здешний. — „Какое мне дело! Я здесь живу“.

Гарвард был тогда святилищем того, что я лично называю ядерным магнетизмом, потому что это область физики. Большинство употребляет название ядерный магнитный резонанс, или ЯМР, но по-моему, последний лишь техника для изучения первого, даже если почти единственно употребляемая. ЯМР был открыт в Кембридже в конце 1945 года Парселлом, Паундом и Торри (Е. М. Purcell, R. V. Pound, H. Тоггеу) и совершенно независимо и почти одновременно в Станфорде, на западном берегу Америки, Феликсом Блохом, Хансеном и Пакардом (Felix Bloch, Hansen, Packard).

Я посвятил большую часть своей научной деятельности изучению и преподаванию ядерного магнетизма. В следующих главах постараюсь объяснить простым языком те свойства ядерного магнетизма, которые меня лично больше всего интересовали. [В моей книге „Размышления физика“ (Reflections of a Physicist. Oxford University Press, 1986), пока еще не переведенной на русский язык, первые пятьдесят страниц посвящены популярному изложению это» го предмета. Для специалистов три монографии переведены на русский язык: «Ядерный магнетизм» (1963), «Электронный парамагнитный резонанс» (1973, с Б. Блини), «Ядерный магнетизм, порядок и беспорядок» (1984, с М. Гольдманом)]. За этот год (1952-53) я, вероятно, изучил и сделал больше, чем в любой другой год моей жизни. Надо сказать, что в том году в Гарварде сосредоточилось редкое собрание талантов, и мне хотелось бы сказать о них несколько слов.

Прежде всего это Джон Ван Флек (1899–1980). Про него было справедливо сказано, что он повенчал магнетизм с квантовой механикой, и я прибавлю, что он был и крестным отцом многочисленных детей этого счастливого брака. Он был редким явлением в современной Америке — американцем десятого поколения. Его пращур Тильман Ван Флеек (с двумя «е») прибыл в 1658 году из Голландии в город, который тогда еще назывался Нью Амстердам. Отец Ван Флека был выдающимся математиком и с 1935 по 1943 год заседал в американской Академии наук одновременно с сыном. Ван Флек принадлежал к тому кругу людей, которые в старые времена назывались аристократами: по происхождению (в Америке, стране эмигрантов, мало кто знает, кем был его дед), по богатству, по своей собственной блестящей научной карьере. Но я хочу уверить, что не встречал человека, более свободного от спеси и тщеславия, более простого и доступного для всех. Он разговаривал одинаково и с начинающим студентом, и с президентом университета и уступал дорогу даме, будь она женой коллеги или уборщицей. Кто знает, может быть, это и есть настоящаяаристократия.

Несколько слов о моем сотрудничестве с ним.

*Как Прайс четыре года тому назад, Ван Флек предложил мне разработать задачу, которая мне не понравилась. Он не Стал настаивать и предложил мне улучшить существующее вычисление гиромагнитного отношения для атомарного кислорода, которое было измерено в газе с помощью ЭПР с большой точностью несколько месяцев тому назад. До сих пор подобные вычисления существовали только для атомов с одним внешним электроном, типа щелочных металлов. Я рассмотрел все поправки, которые мне пришли в голову: релятивистскую, другую, связанную с конечностью массы ядра, и еще несколько поправок поменьше.*

Вручив Ван Флеку свою рукопись, которую он сунул в ящик, я перестал о ней думать. Я считал вполне естественным, что он подпишет работу, которую предложил и в которую, как я полагал, может быть, внесет кое-какие стилистические поправки. Не тут-то было! После моего возвращения в Париж началось для меня суровое испытание. Каждую неделю приходило длинное письмо от Ван Флека, написанное его косым неровным почерком, в котором он указывал на новую ошибку, выкопанную из моей рукописи. Если добавить, что он употреблял в физике свой собственный, не для всех понятный язык, станет ясно, что этот письменный обмен мнениями стоил мне много крови. Когда переписка, наконец, закончилась, он, бесспорно, заслужил право разделить со мной авторство, а я — венец мученика.

Эдвард Парселл — человек, которого я, пожалуй, уважаю больше всех других как физика и как личность. Я никогда не встречался ни с кем, более настоящим, более далеким от желания показаться не тем, кто он есть. (Здесь я внесу поправку: уже после того, как я написал эти строки, два года тому назад я встретил другого такого человека, но об этом позже.) В физике у него всегда был свой собственный подход, даже к самым простым задачам; хотя этот подход мог иногда показаться неоправданно сложным, в конце концов он всегда оказывался плодотворным. Кроме открытия ЯМР, за которое он разделил Нобелевскую премию с Блохом, он обнаружил сверхтонкую структуру в излучении водорода в космосе — важнейшее открытие для астрофизики. В эту область он внес много оригинального. Позже он придумал несколько необыкновенно остроумных способов обнаружения магнитных монополей, если только они существуют и производимы ускорителями частиц. Он провел несколько лет в засаде на них. Не его вина, что из этого ничего не вышло: самый искусный охотник возвращается с пустым ягдташем, когда нет дичи. Я никогда с ним не сотрудничал в буквальном смысле слова, но у нас было много дискуссий, возможно, полезных ему и, безусловно — мне, о ЯМР в твердом водороде и, главное, об отрицательной температуре.

Норман Рамзей (Norman Ramsey), ученик Раби (Rabi), специалист по молекулярным пучкам. Он изобрел очень важное усовершенствование методов Раби, которое позволило улучшить на несколько порядков точность измерений спектров двух атомных молекул. В течение многих лет он безуспешно преследовал нечто, столь же уклончивое, как магнитный монополь, а именно электрический дипольный момент нейтрона. Под его руководством был построен водородный мазер, самый точный, если не самый удобный, из существующих стандартов частоты.

Было бы несправедливо обвинить его в равнодушии к впечатлению, которое он производит на других. Добавлю еще, что его голос и особенно его смех не проходят незамеченными даже в переполненном зале. В связи с Рамзеем добавлю пару слов о двух других учениках Раби: Ниренберге (Nierenberg) и Каше (Kusch), тоже громогласных. Ниренберг объяснил мне, что виноваты в этом довоенные насосы, столь шумные, что в лаборатории Раби надо было орать, чтобы быть услышанным. Теперь появилось новое поколение бесшумных насосов, а с ними и новое поколение физиков-джентльменов, которые говорят негромко.

Насосы помогут перейти к анекдоту (подлинному) о Каше. В день, когда он узнал о присвоении ему Нобелевской премии (мягко выражаясь, неожиданной) за сверхточное измерение гиромагнитного отношения электрона, в его кабинет ворвался аспирант с криком, что лопнул главный насос. «Мне сейчас не до этого, я только что получил известие, что награжден Нобелевской премией». — «Кто? Вы?!» — воскликнул аспирант. Анекдот этот подлинный, потому что мне его рассказал сам Каш и еще по одной причине. Несколько лет спустя я был в Ватсоновской лаборатории в Нью-Йорке. Завтракая с группой физиков, я рассказал эту историю. «Кому рассказываете, — сказал один из них, — ведь я тот самый аспирант».

Николас Бломберген (Nicholaas Bloembergen), уроженец Голландии, не участвовал в открытии ЯМР, но начиная с 1947 года сотрудничал с Парселлом и Паундом и внес важный вклад в знаменитую статью, известную в ЯМР под сокращенным заглавием БПП (Бломберген, Парселл, Паунд). Эта статья играла ведущую роль в развитии ЯМР фактически до выхода в свет в 1961 году моей монографии «Ядерный магнетизм», которая значительно расширила, обобщила и обновила БПП, а также исправила несколько ошибок. (Надо помнить, что сказал Ньютон: «Карлик, стоя на плечах гиганта, видит дальше, чем гигант». Я же в конце своей карьеры однажды сказал: «Я тот карлик, на чьих плечах стоят все эти молодые гиганты».) Одаренный находчивым и плодотворным умом, Бломберген, более чем кто-либо другой, постоянно движим духом соревнования, который создает вокруг него чувство напряжения, и который в 1981 году привел его, неожиданно для многих, к «четверти» Нобелевской премии, не за ЯМР, а за работы по нелинейной оптике.

Я закончу Робертом Вивианом Паундом (Robert Vivian Pound), с которым подружился по приезде в Гарвард и с которым дружу уже более тридцати пяти лет, правда, эта дружба прерыпается время от времени бурями различной силы. Родившийся в 1919 году в Канаде, но, ставший теперь гражданином США, Паунд — пример того, что американцы зовут «рано начавший» (early starter) со всеми преимуществами и некоторыми из слабостей молниеносного старта. (Я для них, наоборот, «поздно начавший» (late beginner).) Настоящий волшебник электроники, во время войны Паунд участвовал в деятельности знаменитой «Лаборатории излучения» (Radiation Laboratory) MIT и изобрел несколько приборов, которые быстро принесли ему известность. Сразу по окончании войны он участвовал с Парселлом и Торри в открытии ЯМР, где его искусство в обнаружении слабых сигналов сыграло важную роль. Здесь же произошла первая неудача в его карьере (но это моя догадка, он никогда мне этого не доверял). Он прекрасно понимал все значение их открытия, которое «тянет на Нобелевскую», на треть которой он вполне мог рассчитывать. Но пару недель спустя другая группа, возглавляемая Блохом и тоже состоящая из трех, объявляет о том же открытии. Нобелевскую шестерым не дают, и лишь руководители — Парселл и Блох — поделили эту награду в 1952 году. (О другом травмирующем случае его карьеры я расскажу в другой главе.)

Однако Паунд не падает духом и после участия в БПП изобретает новый детектор ЯМР, очень простой и эффективный, известный в литературе под названием «Коробка Паунда» (Pound box), с помощью которого он первым обнаруживает влияние квадрупольного момента ядра на ЯМР. Наконец, вместе с Парселлом он вводит понятие «отрицательной спиновой температуры», о которой будет речь дальше. Добавлю еще, что он очень хорош собой (вернее, был тридцать пять лет тому назад), с чисто британской элегантностью, которую он поддерживает частыми поездками в Алглию. У него трудный характер, у меня тоже, но только за известным порогом. Когда переступался этот порог, возникали бури, о которых я говорил. Он часто меня упрекал: «Вы не слушаете, что я говорю, а только ждете, чтобы я замолчал, чтобы сказать то же самое». В этом была доля правды, но виной была его сложная и порой канительная манера выражаться, из которой было нелегко извлечь содержание. Я отвечал, что он должен быть доволен тем, что, по крайней мере, я его не перебиваю.

*Возмущенные угловые корреляции

Мы с Паундом работали вместе над этой задачей. Вот в чем дело. Когда радиоактивное ядро испускает один квант за другим, направление испускания первого становится определяющим для спина ядра в его промежуточном состоянии и угловое распределение второго кванта по отношению к этому направлению не изотропно. Эта связь между направлениями двух последовательных излучений и есть угловая корреляция. Из ее изучения можно извлечь информацию о спинах ядра в разных состояниях во время каскада и о мультиполярности различных квантов. При этом предполагается, что направление ядерного спина в промежуточном состоянии не возмущено разными полями, которые этот спин может «увидеть» за свое время жизни, будь эти поля электрическими или магнитными, внутренними или внешними, постоянными или переменными.

Эффекты постоянного магнитного поля, как и изотропной сверхтонкой структуры, были известны раньше. Но никто не знал лучше меня, как может отличаться сверхтонкое взаимодействие в веществе, находящемся в конденсированном состоянии, от его вида в свободном атоме, и никто не знал лучше Паунда, что ядра имеют квадрупольные моменты, которые взаимодействуют с градиентами электрических полей в материи. Наконец, никто не изучал действия переменных полей. В нескольких письмах в «Physical Rеview» и затем в обширной статье, опубликованной в 1953 году, мы дали полную теорию возмущенных угловых корреляций, которая, несмотря на прошедшие тридцать пять лет, мало отличается от ее сегодняшней формы. В частности, мы объяснили, почему возмущение корреляций значительно слабее в жидких радиоактивных источниках, чем в твердых. Это такое же явление, как и «сужение благодаря движению», хорошо известное в ЯМР. В жидкостях возмущающие внеядерные поля колеблются очень быстро, гораздо быстрее, чем в твердых телах, и их возмущающее влияние на ориентацию ядерного спина, усредняется почти до нуля.

Во время этой работы я нашел несколько слабостей, неточностей и даже просто ошибок в БПП, вполне естественных для пионерской статьи, и воспользовался нашей работой, чтобы представить теорию ядерной релаксации в более сжатой и более элегантной форме, которая нашла впоследствии свое окончательное выражение в монографии «Принципы ядерного магнетизма». Одновременно я размышлял о более общей проблеме квантовой статистики — о переходе от уравнения Шредингера, которое орудует амплитудами вероятности, к уравнению Больцмана (или его обобщению, так называемому «основному» уравнению), которое оперирует самими вероятностями.

Паунд уверял, что с тех пор, как люди занимаются квантовой статистикой, они не могли не поставить себе этой задачи и, наверное, уже решили бы ее, если такое решение существует. Мне не хотелось терять времени на библиографические поиски, и я послушался его. Напрасно, как оказалось, но я виноват сам. Альфред Редфилд и Феликс Блох изучили эту проблему независимо друг от друга и пришли к одинаковому заключению, к которому, наверное пришел бы и я, если бы взялся за это дело. После моего мертворожденного доклада в Мэриленде я больше не попадался на такого рода советы. Во всяком случае, приехав в Гарвард как господин «Сверхтонкая структура», я вернулся домой как господин «Возмущенные угловые корреляции».

Вначале наша теория была исключительно вспомогательным средством для физиков-ядерщиков, изучавших мультиполярность излучений и значения ядерных спинов, учитывая поправки, обусловленные влиянием внеядерных полей, но со временем она стала орудием физиков твердого тела, интересующихся свойствами самой среды, окружающей ядро. Когда я вернулся во Францию, два молодых физика из КАЭ — Пьер Леман и Антуан Левек — изучали угловые корреляции в жидких источниках. Я посоветовал им капнуть глицерина в их источник и посмотреть, что произойдет. Они решили, что я сошел с ума (как могла капля глицерина повлиять на ядерное явление?!), и …были ошеломлены исчезновением корреляции. Объяснение было простым: глицерин увеличивал вязкость жидкости и замедлял скорость колебаний внеядерных полей, делая их более эффективными для разрушения корреляции. (Пьер Леман, с которым мы припоминали это недавно, т. е. тридцать пять лет спустя, не отрицает результата, но уверяет, что они читали нашу статью и вполне ожидали то, что произошло. Я же, конечно, предпочитаю свой вариант истории.)

*Тайна Оверхаузера

Чтобы покончить с ЯМР в Гарварде, я хочу описать еще одно событие, которое должно было сыграть важную роль в будущей моей деятельности. Альберт Оверхаузер (Albert Overhauser), молодой теоретик Иллинойского университета, сделал следующее предсказание: в металле, где, как известно, механизмом ядерной релаксации является связь ядерных спинов со спинами электронов проводимости, насыщение ЭПР последних должно привести к громадному увеличению ядерной поляризации. Не стану объяснять сейчас смысла этой фразы, потому что вернусь к этому вопросу в другой главе. А пока скажу лишь две вещи. Во-первых, эта работа произвела на меня замедленное действие, направив мои размышления к вопросу, занимавшему меня много лет: ядерная динамическая поляризация.

Во-вторых, слушатели Оверхаузера на собрании Американского физического общества, где он представил (за десять минут) рассуждения, которые привели его к этому изумительному заключению, сразу разделились на две части: одни не поняли ни слова из его доказательства, другие не поверили ни слову из его заключения. В первом ряду скептиков, которые не поверили заключению, блистали светила магнитного резонанса: Блох и Парселл, Раби и Рамзей. Бломберген сомневался, я тоже. Главным вопросом был, конечно, «прав ли Оверхаузер?».

Как говорится у англичан, качество пудинга доказано, когда он съеден. В том же году иллинойсский физик Чарльз Слихтер и его студент Карвер «съели пудинг». Насыщая резонанс электронов проводимости в металлическом натрии, они наблюдали увеличение ядерной поляризации, предсказанное Оверхаузером.*

Были и другие выдающиеся личности в Гарварде в том году: Братейн (Brattain) — создатель транзистора с Шокли и Бардином (Shockley, Bardeen). Я вспоминаю со стыдом, как я реагировал на присуждение им Нобелевской премии за открытие: как, «Нобель» за «gadget»?![13]

Был Бриджмен — король высоких давлений. Он однажды сказал, что можно обновить всю физику, добавив к названию любого опыта слова «под высоким давлением». Много лет спустя, когда я работал над динамической поляризацией ядер, я предложил в шутку слова «под высоким давлением» заменить словами «с поляризованными ядрами». Еще я заимствовал у него, на этот раз нечаянно, название книги, написанной им много лет назад, — «Размышления физика».

Был еще Юлиан Швингер (Julian Schwinger) — «сверхмощная электростанция» теоретической физики. Его девизом могло бы быть: «Все мое, что доступно счету». В 1947 году он решил задачу расходимостей в квантовой электродинамикие, что позволило вычислить с фантастической точностью радиационные поправки, измеренные Лэмбом и Кашем. Это принесло ему Нобелевскую премию вместе с Фейнманом и с японским физиком Томонага (Tomonaga). За много лет до того, как он стал (в двадцать восемь лет) самым юным из ординарных (full) профессоров Гарвардского университета, он был открыт Исидором Раби, который любил говорить, что Швингер — его самое дорогое открытие.

Ученик публичной школы в Бронксе, квартале Нью-Йорка, населенным до войны в большинстве еврейскими семьями, а теперь негритянскими (здесь необходимо объяснить, что американские публичные школы посещаются детьми из беднейших семейств, в чем диаметрально противоположны английским публичным школам, которые я описал в главе об Оксфорде), юный Швингер был прислан к Раби знакомым, потому что отметки Швингера не позволяли ему надеяться на прием в колледж. Раби попросил его посидеть в углу кабинета, пока он обсуждал у доски с коллегой вопрос из квантовой механики, на котором они споткнулись. «Почему бы не употребить теорему замкнутости?» — раздался тоненький голосок. Юлиан нашел решение раньше старших, и не в последний раз.

В этом году он читал курс квантовой механики, который я посещал. Я был поражен ледяным совершенством его лекций. В течение двух часов он выписывал уравнения одно за другим, никогда не боясь подойти к задаче самым сложным способом, если он считал, что такой подход приближает к физической сути проблемы. Мне не приходилось бывать на лекциях Фейнмана, но я читал статьи обоих на одну и ту же тему. Для тех, кто интересуется теннисом, скажу, что стиль Швингера напоминает Бьерна Борга (Bjorn Borg), а стиль Фейнмана — Макинроя (McEnroe).

*Жесткая фокусировка

Другой деятельностью, которая заняла значительную часть этого хорошо наполненного года, была теория ускорителей. В главе «Накануне» я объяснил принцип протонного синхротрона, где одновременная модуляция частоты ускоряющего поля и величины управляющего орбитой магнитного поля позволяет сохранить орбите постоянный радиус. Чтобы удержать орбиту в пределах вакуумной камеры, магнитному полю придается слабый фокусирующий радиальный градиент. Слабым он должен быть потому, что иначе (по уравнению Лапласа) появится сильный дефокусирующий вертикальный градиент. С увеличением энергии ускорителей размеры вакуумной камеры, а значит, и размеры и вес магнита, становятся очень велики. Брукхейвенский (Brookhaven) космотрон 3 ГэВ и Берклийский (Berkeley) беватрон 6 ГэВ весили несколько тысяч тонн, в то время как советский фазотрон, строившийся в Дубне с 1949 года (но на Западе об этом не знали), достигал 35 тысяч тонн — веса линейного корабля.

Летом 1952 года — тремя американскими физиками из Брукхейвена — Ливингстоном, Курантом и Снайдером (Livingston, Courant, Snyder) — было сделано очень важное изобретение, которое круто изменило искусство строить ускорители. Они «меж делом и досугом» открыли, что, если заменить слабый фокусирующий радиальный градиент чередой сильных градиентов (то фокусирующих, то дефокусирующих), получается общая сильная фокусировка как радиальная, так и вертикальная (так называемая жесткая фокусировка).*

В MIT, совместно с Брукхейвеном, сформировали группу физиков для работы по проектам машин нового типа. Я получил из КАЭ инструкцию постараться быть принятым в эту группу. Меня приняли радушно, и я там работал часть своего времени. Скоро оказалось, что принцип чередующихся градиентов был изобретен двумя годами раньше неким Кристофилосом, греческим инженером из Афин, специалистом по лифтам (как знать, может быть, именно небольшое число высотных домов в Афинах оставляло Кристофилосу досуг для изобретения жесткой фокусировки). Кристофилос послал свои результаты в Беркли, где тогда на них никто не обратил внимания.

Это открытие имело два неприятных последствия для Брукхейвенской тройки. Во-первых, власти американской атомной комиссии (АЕС) с почетом выписали из Греции в США Кристофилоса и постановили, чтобы ко всем его предложениям тщательно прислушиваться. Бедный Курант жаловался мне, что предложения Кристофилоса были «a lot of hot air» (горячий воздух), а сам Кристофилос «a pain in the neck» (болью в шее). Но появление четвертого всадника — Кристофилоса — имело еще одно, апокалипсическое последствие для бедной тройки. Начну с загадки: какая разница между игрой в бридж и Нобелевской премией? Ответ: для Нобелевской четвертого не ищут (максимальное число лауреатов три). Вот почему открытие, которое изменило ход физики элементарных частиц, никогда не получило своей, по-моему вполне заслуженной, награды.

Наше пребывание в Америке приближалось к концу. Перед отъездом мы решили проехаться поездом через Америку, от Чикаго до Калифорнии и обратно. (Скучный кусок между Нью-Йорком и Чикаго мы решили перелететь.) Наш милый Ван, большой знаток железных дорог всего мира, разработал нам маршрут. (В Гарварде все звали Ван Флека — Ван, за исключением одного китайца, который находил это непочтительным и обращался к нему «доктор Ван».) От Чикаго до Лос-Анджелеса мы ехали знаменитым экспрессом «Эль Капитал» с остановкой на сутки, чтобы осмотреть чудо всех чудес Гранд-Каньон. Снова поездом из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско и оттуда обратно в Чикаго другим экспрессом «Калифорния Зефир», увы, давно канувшим в Лету. Нам не хватило денег на спальный вагон, и, несмотря на комфорт американских поездов, замечательный в те дни, каждый из двухсуточных концов был довольно утомительным. Тем не менее мы сохранили от поездки, и в особенности от Гранд-Каньона, незабываемое впечатление. Мы открыли необъятность и разнообразие американского континента, недоступные самолетным пассажирам.

В Америке трансконтинентальная поездка поездом имеет много общего с путешествием по морю. Запомнился забавный случай в вагоне-ресторане «Калифорния Зефир». Я заметил, что мой счет за меню был на 50 центов меньше, чем счет соседа, который покинул наш столик на несколько минут раньше. Официант объяснил: «Мы уже в Неваде — не те налоги».

Мы провели несколько дней в Пасадене (Pasadena), около Лос-Анджелеса, в клубе университета. В первый вечер после ужина мы вышли погулять на улицу и были тотчас же остановлены полицейской машиной: наше поведение показалось подозрительным. Мы объяснили, что мы из Франции, где хождение пешком общепринято, это их удовлетворило.

Лос-Анджелес с его жарой, невыносимым смогом, (смог или smog — помесь «smoke», т. е. дым, и «fog», т. е. туман), нечеловеческими размерами и несуществующим транспортом, кроме, конечно, бесчисленных частных машин, произвел на нас удручающее впечатление.

Полный контраст с Сан-Франциско, который нас очаровал своей необыкновенной красотой, улицами, упиравшимися в небо под углом в тридцать градусов, анахроническими трамвайчиками, свежестью летнего климата, столь отличного от духоты и влажности восточного побережья, и общей атмосферой веселой свободы, которой было далеко от, тогда неслыханной, свободы «веселых» (gay), будущего рассадника спида.

В Беркли мы познакомились с «резонаторами» западного побережья, в том числе с двумя учениками Феликса Блоха, с которыми у меня завязалась долгая дружба, — Эрвином Ханом и Карсоном Джефризом (Erwin Hahn, Carson Jeffries). Эрвин Хан, чье изобретение спинового эха «перестроило» ЯМР, экспансивный гений, обладающий широчайшей коллекцией анекдотов (мягкое остроумие одних вызовет улыбку на устах приходского священника, здоровая вольность других приведет в восторг живодера — все зависит от компании). С Карсоном Джефризом, милым, спокойным человеком, у нас было многолетнее соревнование в ядерной динамической поляризации.

В Станфорде, где ЯМР был открыт одновременно с Гарвардом, мы нашли только Пакарда, Блох был в отъезде, а Хансен скончался.

Три чудесных дня мы провели в национальном парке Йосемити (Yosemite) в Калифорнии. Взяли напрокат пару велосипедов, чтобы передвигаться по парку, но были поставлены в тупик предупреждением, развешанным повсюду: «При встрече с медведем закройте все окна вашей машины».

На обратном пути остановились у канадской границы, чтобы осмотреть Ниагарский водопад. Водопад гораздо красивее с канадской стороны, но наша виза была на один единственный въезд в США. Пограничник, который сидел на одном конце моста между США и Канадой, сжалился над нами и разрешил провести пару часов на другой стороне. Возвращаясь, мы с ужасом увидели, что его сменил другой, который категорически отказался впустить нас обратно, особенно после того, как прочел в моем паспорте, что я родился в России. «Что, если Канада нас тоже не впустит, — думал я, — придется остаться на мосту до конца жизни». Пока я так мрачно размышлял, вернулся первый пограничник и впустил нас обратно.

До отъезда оставалось шесть недель. Паунд раздобыл мне приглашение провести месяц в Бруххейвенской лаборатории, в нескольких десятках километров от Нью-Йорка, за счет американского ВММ (Военно-морского министерства). Нам дали там однокомнатную квартиру, и я проводил время, размышляя над ускорителями, возмущенными угловыми корреляциями, и о том, как бы «соскрести» с пресловутого эффекта Оверхаузера оболочку сложных вычислений, в которую он был «завернут».

В Брукхейвене я познакомился с Морисом Гольдхабером (Maurice Goldhaber), талантливым физиком-ядерщиком, который впоследствии стал директором лаборатории. Он гордился, вполне справедливо, своей репутацией и моложавостью: на несколько лет старше меня, он выглядел моложе. Он рассказал мне, что во время поездки в СССР у него спросили, не сын ли он великого Гольдхабера. «Здорово, — подумал я, — столько вложить в одну фразу!»

Познакомился я и с Сэмом Гаудсмитом (Sam Goudsmit), главным редактором «Physical Review», который с Уленбеком (Uhlenbeck) впервые ввел понятие спина электрона и связанного с ним магнитного момента, человеком, остроумнее которого я не встречал. Из-за меня возник конфликт между двумя американскими администрациями. Когда я приехал, вице-директор лаборатории предложил мне передать письменно лаборатории права на все открытия, которые я мог бы сделать за этот месяц. «Не могу, — ответил я, — я их уже передал ВММ, на чьи деньги я смог приехать сюда». — «Это недопустимо, — возразил он, — наши гости передают свои права нам. Это правило не терпит исключений. Я подниму этот вопрос в верхах». — «Поднимайте», — подумал я. К счастью, я за этот месяц ничего не открыл и больше про это дело не слыхал, но, кто знает, может быть, бюрократы американских ВММ и КАЭ продолжают оспаривать права на мои открытия. Теперь, тридцать пять лет спустя ужасное сомнение приходит мне на ум: мог ли я, сам служащий французского КАЭ, передавать Военно-морскому министерству чужой страны права на мои открытия за целый месяц? Надеюсь, что сработает срок давности и неприятностей у меня не будет. Через несколько дней после Брукхейвена мы отплыли во Францию на пароходе «Фландр» (Flandre), гораздо меньшем, чем «Свобода».

Ускорители и резонансы

Кружится вальса вихорь шумный.

Перемены. — Группа Орбиты. — Ускорители или динозавры. Арни. — Феликс-Вотан. — Рождение лаборатории

Вернувшись во Францию в 1953 году, я нашел ряд перемен. Лаборатории КАЭ были переведены из Шатийона в новый центр Сакле (Saclay), в двадцати километрах от Парижа, гораздо более просторный. Там сосредоточилась со временем научная деятельность КАЭ, главным образом физиков. КАЭ предоставил мне хорошую квартиру в очень приятном местечке Жиф-сюр-Ивет (Gif-sur-Yvette) в пяти километрах от Сакле. Там проживало много моих коллег, в том числе один из «мушкетеров» — Мишель Трошри — со своей молодой женой Симоной, которая за семь лет нашего пребывания в Жифе родила ему четырех детей и стала близкой подругой Сюзан. Там же я свел дружбу с Жаком Прентки, талантливым специалистом по физике элементарных частиц, который впоследствии сделал блестящую карьеру в ЦЕРН'е, международной лаборатории высоких энергий в Женеве. Не только география изменилась в КАЭ. В новой организации были созданы крупные отделения, называемые департаментами (Départements). Каждый департамент подразделялся на несколько отделений, которые назывались сервисами (Services). Сервис подразделялся на секции (Sections). Несколько департаментов составляли дирекцию, и над дирекциями «парил наш двуглавый орел» — ГА и ВК (Главный администратор и Верховный комиссар).[14] Директор отделения властвовал над начальниками департаментов, которым подчинялись начальники лабораторий, а тем — начальники секций. Иногда встречалось небольшое осложнение — автономные лаборатории, зависящие непосредственно от директора, и автономные секции, которые зависели непосредственно от начальника департамента. Прошу извинения, но без этих подробностей я не смог бы объяснить, как протекала моя служебная карьера в КАЭ.

Одним из новых департаментов был ДИР (Департамент изучения реакторов), возглавляемый Жаком Ивоном и имеющий среди своих лабораторий ЛМФ (Лабораторию математической физики), начальником которой стал Горовиц, а я одним из членов. Программа ЛМФ разделялась на две части: первой была теоретическая физика, которой мы занимались неофициально, до того как застыли новые структуры; вторая (в глазах нашего начальника Жака Ивона самая важная) — участие в строительстве атомных реакторов. Не помню точно, когда к ЛМФ примкнули Клод Блох и Альберт Мессиа после долгого пребывания за границей (Блох — в Копенгагене и Беркли, Мессиа — в Принстоне и Рочестере). Вместе с Мишелем Трошри они составляли в здании ЛМФ крыло «чистой науки». Сам Горовиц, хотя и сохранил некоторый интерес к ней, посвятил себя разработке реакторов, окружив себя для этой цели созвездием молодых блестящих политехников.

Горовиц быстро шел в гору. В 1959 году, когда Ивон стал директором, Горовиц заменил его, возглавив ДИР; в 1962 году Ивон покинул КАЭ, чтобы занять в Сорбонне кафедру де Бройля, и Горовиц стал директором вместо него. Какие мелочи решают судьбы людей! Если бы капризные американские власти решили в 1952 году впустить Горовица вместо меня, мы могли бы поменяться карьерами. С его способностями к теоретической физике, работая с Вайскопфом в Америке, Горовиц наверное сделал бы себе имя в чистой науке и, вернувшись, не захотел бы ее забросить; если бы я остался во Франции вместо него, вполне возможно, что место начальника ЛМФ предложили бы мне и я сделал бы карьеру Горовица. Очевидно, моей планидой было стать профессором в Коллеж де Франс: самодур Чаруэлл помешал мне стать профессором Оксфордского университета, самодур(ша) американский консул впустил(а) меня в Америку. Но «не жаль мне прошлого ничуть».

Когда я вернулся, наши власти предложили мне задание (которое мне подходило) руководить «Группой Орбиты». Как я уже говорил в главе «Между Оксфордом и Кембриджем», КАЭ собирался построить синхротрон в несколько ГэВ, и необходимо было дважды сделать выбор: электронный или протонный, а также с мягкой или с жесткой фокусировкой. Техника мягкой фокусировки была хорошо разработана, что подтверждено успешным завершением строительства Брукхейвенского космотрона на 3 ГэВ. Жесткая фокусировка была заманчива, но рискованна; ни одной машины этого типа еще не существовало. КАЭ для постройки располагал автономной лабораторией ускорителей. В крéдит этой лаборатории можно было записать постройку электростатического ускорителя типа Ван де Граафа на несколько МэВ, а в дебет — его чрезмерную стоимость и, что еще хуже, чрезмерные сроки постройки, которые в течение нескольких лет ограничивали деятельность многих физиков-ядерщиков КАЭ библиографическими поисками.

Власти КАЭ не пожелали доверить лаборатории ускорителей выбор и возложили ответственность подготовки решения на мою «Группу Орбиты». Мы должны были изучить динамику орбит ускоряемых частиц, подсчитать размеры вакуумной камеры и магнита и представить заключение.

Группа состояла из пяти человек, включая меня. Главным моим помощником был Ионель Соломон, молодой политехник, чьи способности превысили все мои ожидания. (По окончании задания группы он проработал со мной еще девять лет, затем основал свою собственную лабораторию. В 1988 году он был выбран в члены нашей Академии наук.) Остальными тремя были представители лаборатории ускорителей и инженеры двух фирм, соперничавших между собой за контракт на строительство ускорителя.

Мы работали усердно в течение нескольких месяцев. Я мечтал назвать нашу работу по Жюлю Верну «Вокруг орбиты в восемьдесят дней», но срок пришлось удвоить. С начальником лаборатории ускорителей у меня возникли проблемы. Он успел оценить качества Соломона, который работал у него некоторое время, пока я был в США, и отказывался его отпустить. Дебьес, административный заместитель Перрена, о ком я уже говорил в связи с моей визой, придумал остроумный выход, достойный царя Соломона (без игры слов). Он предложил, чтобы Соломон работал два дня в неделю в лаборатории ускорителей над электронным синхротроном и три дня в моей группе — над протонным. Как настоящая мать в притче, я отказался резать дитя на части, но, не как в притче, наотрез отказался отдавать его другой матери. И победил.

Позвольте мне здесь отвлечься на минуту от орбиты, чтобы описать красочную личность Дебьеса. До прихода в КАЭ он служил инспектором в Министерстве народного просвещения (у нас говорят: «Не можешь сделать сам, учи других, не можешь учить, инспектируй учителей»). Прослужив несколько лет с Перреном, он стал директором Сакле (лишь административным, хотя он это часто забывал). Он был чрезвычайно изворотлив, и для него не существовало неразрешимой задачи. Его решения иногда напоминали мне номер американских комиков братьев Маркс: на голову одного из них падал громадный горшок, закрывавший лицо, а остальные, после тщетных усилий сорвать горшок, рисовали на нем углем очки, нос и усы, считая, что задача решена. Аналогичным было и предложенное им решение проблемы с Соломоном.

В шестидесятых годах, в разгар войны в Алжире, Дебьес основал в Сакле институт, где желающие могли обучаться техническим проблемам реакторов. Я как-то спросил его, легко ли он находит работу для своих дипломников. — «Нет проблем, их сразу берут в армию и отсылают в Алжир». Вскоре после того, как де Голль дал независимость нашим колониям в Африке, он устроил осмотр Сакле. На ступенях своего института Дебьес выстроил выпускников, надеясь показать их генералу. «По-вашему, как они выглядят?» — спросил Дебьес меня. «Ничего, жаль только, что негров нет». — «Вы так думаете?» Я шутил, но по сей день храню фотографию визита де Голля, на которой в первом ряду стоит здоровенный негр, которого Дебьес извлек «из вакуума» за несколько минут.

Хотя нельзя считать Дебьеса ученым, как ему этого хотелось бы, но он был компетентным администратором, и интендантство Сакле ему обязано многим. К тому же, всегда готовый услужить людям, он оставил хорошую память о себе.

После этого отступления вернемся к Группе Орбиты. Исследования жесткой фокусировки проводились во всем мире. ЦЕРН, который начинал свое существование в Женеве и до открытия жесткой фокусировки мечтал об ускорителе на 10 ГэВ, поднял свои планы до 26 ГэВ. Конструктором этой машины, названной PS (протонный синхротрон), был Джон Адамс (John Adams), который впоследствии построил и теперешний суперпротонный синхротрон (SPS) ЦЕРН'а с энергией 450 ГэВ. Джон Адамс был замечательно обаятельным человеком и одним из величайших создателей ускорителей. Я ездил несколько раз в Женеву для совещаний с ним и с его сотрудниками. Он умер преждевременно, от рака.

Скоро обнаружилось, что жесткая фокусировка не так проста, как казалось вначале. Более детальные вычисления показали, что во время ускорения при определенных значениях энергии частицы возникают резонансы (как часто во время нашей работы я проклинал это слово, прежде столь милое мне), во время которых орбиты частиц начинают вибрировать с чрезмерной амплитудой вокруг равновесной орбиты, что приводит к потере устойчивости пучка. Необходимо было распознать все эти резонансы и найти способы, позволяющие либо избавиться от них, либо пройти через них достаточно быстро, чтобы не потерять пучок. Ввиду математических трудностей этой задачи я привлек к сотрудничеству в нашей группе «мушкетера» Клода Блоха.

Мое заключение почти сформировалось: в принципе проект осуществим. Но я питал сомнения насчет компетентности нашей лаборатории ускорителей, единственным опытом которой было строительство ускорителя Ван де Граафа на 5 МэВ, о котором я уже говорил, и обыкновенного циклотрона с энергией 20 МэВ. Поведение самого начальника лаборатории ускорителей тоже меня беспокоило: его отношение к жесткой фокусировке, отрицательное вначале, перешло в энтузиазм как раз тогда, когда начали выясняться все ее трудности. Я не мог отделаться от мысли, возможно несправедливой, что он сомневается в своих способностях построить машину на 3 ГэВ любого типа и считает менее унизительным провалить осуществление нового неиспробованного проекта, такого, как жесткая фокусировка, чем аналогичного Брукхейвенскому космотрону, уже успешно построенному в Америке.

Я знал физиков, всегда занятых почти невозможными экспериментами, которые принесли бы им мировую славу в случае почти невозможного успеха и не грозили повредить их репутации в случае более чем вероятной неудачи. Я назвал это «синдромом такси» в связи со следующим анекдотом. Человек приходит домой и докладывает жене: «Я заработал сегодня два франка: автобус отъехал до того, как я успел вскочить в него; я побежал за ним до следующей остановки, но опять не успел сесть, и так пробежал за ним всю дорогу до дома». — «Вот дурак, — говорит жена, — почему же ты не бежал за такси, заработал бы двадцать франков».

В конце концов я предложил выбрать мягкую фокусировку и не только из-за неуважения к «синдрому такси». Для машины в диапазоне от 2 до 3 ГэВ при выборе жесткой фокусировки экономия на весе магнита — слишком малая доля стоимости всей машины, чтобы оправдать связанный с ним риск. Так и сделали. Машина была запущена в 1958 году и получила название «Сатурн». В семидесятых годах она была перестроена на жесткую фокусировку и работает по сей день.

Стоит заметить, что англичане оказались гораздо боязливее меня. Свою машину «Нимрод» они начали строить тоже на мягкой фокусировке через три года после нашей, когда никто более не сомневался в целесообразности жесткой фокусировки, тем более для энергии 7 ГэВ, для которой экономия, связанная с жесткой фокусировкой, была гораздо значительней.