"Время вспять, или Физик, физик, где ты был" - читать интересную книгу автора (Абрагам Анатоль)

Коллеж де Франс

Мое восхождение по служебной лестнице КАЭ не совсем удовлетворило мои порывы. В предыдущей главе я объяснил, каким образом желание быть полным хозяином в собственной лаборатории невольно привело к постепенному расширению моих полномочий на все более обширные области научной деятельности КАЭ, превращая тем самым мою личную лабораторию во все меньшую долю моих владений. Но чего-то мне все еще не хватало.

Писание книги «Принципы ядерного магнетизма» разбудило страсть, которая меня никогда совсем не покидала: учить людей. Я сказал раньше, что чувствовал себя способным объяснить все, что понимал. Мне казалось, что я понимал все больше и больше интересных вещей, и мне хотелось объяснять их другим. Не приняв предложения профессуры в Филадельфии, которое, я должен признаться, помогло мне укрепить независимость моей лаборатории, я отказался от преподавания и теперь сожалел об этом. Дорога в университет Франции была для меня закрыта.

(Стоит заметить, что я сказал не французские университеты, а университет Франции, т. е. фактически одно монолитное учреждение с подразделениями в разных городах, а не, как в Англии, Америке, Германии, различные, независимые, конкурирующие между собой заведения высшего образования. Все французские университеты считались равными во всем, что касалось устава, дипломов, окладов, профессоров и студентов. За последние тридцать лет много говорили о необходимости это изменить. Говорят и теперь. Кое-что меняется, но страшно медленно.

Нужно ли пояснять, что университет Франции не признавал иностранных докторских дипломов, будь они из Оксфорда, как у меня, или из Патагонии. В сорок три года у меня не было ни времени, ни охоты писать диссертацию под чьим-либо руководством. Теперь я хотел иметь учеников, а не руководителя, которого я когда-то тщетно искал столько лет.

Профессор Альфред Кастлер (впоследствии Нобелевский лауреат) посоветовал мне попробовать себя в Коллеж де Франс (к которому он сам не принадлежал). Я постараюсь объяснить, что представляет собой это учреждение, которое я считаю уникальным не только во Франции, но и во всем мире. Из прежних тамошних профессоров физики я знал Ланжевена, Бриллэна и Жолио. Не метил ли я слишком высоко? Правда, там был тогда профессором физики и Фрэнсис Перрен, слегка менее внушительная личность, и я мог ожидать от него поддержки моей кандидатуры. Я себя спрашиваю, кто даже во Франции знает, какие требуются дипломы от кандидата на кафедру в Коллеж де Франс. Ответ простой: никакие. Конечно, никакого диплома не выдается и студентам или, как мы их зовем, «слушателям». В нашей стране, где нужен диплом, чтобы стать почтальоном или кондуктором, не говоря уже о профессоре университета, это замечательное исключение. Оно объясняется историей Коллеж де Франс.

Коллеж де Франс был основан королем Франсуа I в 1530 году. В то время Парижский университет, тесно скованный своими традициями и привилегиями, пользовался монополией на преподавание в подвластной ему области и был врагом любых новшеств. Его четыре факультета — богословия, юстиции, медицины и словесности — преподавали все, чему было полезно и дозволено учиться. Преподавали исключительно на латинском языке, даже Священное Писание и древних (греческих) авторов. По совету ученого Гийома Бюде (Guillaume Budé) король даже не попытался обновить это закостенелое учреждение; вместо этого он назначил шесть «королевских лекторов», трех по древнееврейскому, двух по греческому, одного по математике. Таково было начало Коллеж де Франс, где сегодня пятьдесят две кафедры.

Однажды я пробовал объяснить американскому коллеге устройство Коллежа (так я буду его называть для краткости в дальнейшем). «Да это же копия нашего Принстонского института», — воскликнул он. Я ему сказал, что он напоминает мне зрителя, который после представления Гамлета нашел, что автор начитался Фрейда.

Понадобилось много времени, чтобы состав профессоров, начиная с шести королевских лекторов, достиг числа игральных карт. Среди них процент козырей не меньше, чем в обыкновенной колоде, что, по-моему, очень хорошо. Более тридцати лет тому назад, когда я начал помышлять о Коллеже, там было уже сорок восемь кафедр. В то же время число профессоров университета увеличилось в пять раз. Желающим обвинить Коллеж в мальтузианстве, я напомню сценку из вольтеровского романа «Кандид», где молодой наивный герой Кандид и его спутник, опытный Мартен, расспрашивают парижанина: «Сколько у вас театральных пьес?» — «Пять или шесть тысяч». — «Это много», — сказал Кандид. «А сколько из них хороши?» — «Пятнадцать или шестнадцать». — «Это много», — сказал Мартен. (Из сорока восьми профессоров, которые соблаговолили избрать меня тридцать лет тому назад, не ушел еще на пенсию только наш «Моцарт», математик Сэрр (Serre), ставший профессором в тридцать лет.)

Король Франсуа хотел создать нечто новое, и можно усомниться в новизне учреждения, которому более четырехсот пятидесяти лет. Залогом новизны, которая, по-моему, сохранилась до сих пор, является изменчивость кафедр. Что не меняется, или меняется очень медленно, так это число кафедр, или, на нашем жаргоне, кредитов на кафедру. Когда профессор уходит с должности, освобождается не его кафедра, а кредит на кафедру. Сохранение предмета само собой не разумеется и подвергается столь же строгому обсуждению, как и замена другим предметом. Когда один предмет заменяют другим, между ними часто нет никакой связи. Предшественник Жолио занимался санскритом, мой — арабской литературой, а мой преемник — специалист по геодинамике.

В девятнадцатом веке кафедры «вращались» медленнее. С 1801 по 1862 год Жан Батист Био занимал кафедру Общей физики, на которой затем его заменил до 1900 года Жозеф Бертран. (Воистину «из кресла в гроб».) Но в те дни существовал замечательный обычай заместителей. Профессор, испытывая тяжесть преклонного возраста, имел возможность передать обязанность чтения лекций заместителю, которому он выплачивал из своего кармана малую часть своего жалования. До того, как он унаследовал кафедру Био, Жозеф Бертран служил несколько лет его заместителем.

В связи с жалованием профессоров Коллежа можно рассказать следующий факт, малоизвестный и, по-моему, забавный. Хорошо известно, что сравнения цен или жалований на протяжении нескольких десятилетий, а тем более столетий, чрезвычайно обманчивы. Это обусловлено, конечно, в первую очередь, инфляцией; например, франк или стерлинг 1914 года не имеет ничего общего с их сегодняшней ценностью, но даже относительные цены продуктов или услуг крайне изменчивы в зависимости от успехов технологии или курсов на сырье. Однако статистикой установлено, что число стрижек, которое профессор Коллежа способен оплатить своим месячным жалованием, практически не изменилось со времени Наполеона. Это, вероятно, объясняется тем, что стоимость стрижки мужских волос, как и преподавания в Коллеже, мало зависят от технологии и от стоимости сырья. (С 1973 года один из профессоров Коллежа — дама. Если число дам значительно увеличится; в будущем это может повлиять на наш инвариант.)

Коллеж действует по принципу самоуправления. Органом самоуправления является собрание профессоров, так называемая ассамблея. Ассамблея выбирает председателем одного из своих членов, который носит скромное название администратора. Он обеспечивает управление Коллежем между заседаниями ассамблеи и принимает все решения, в которых отчитывается перед ней. Он также осуществляет связь между Коллежем и министерством. Ассамблеи собираются, по крайней мере, четыре раза в год, всегда по воскресеньям. Одной из самых важных обязанностей ассамблеи является определение предметов и выборы новых профессоров. Спокон веков среди моих коллег поднимаются протесты против выбора воскресенья для созыва ассамблей. Так как воскресенье — единственный день, когда возможно собрать если не всех, то хоть кворум, протесты остаются бесплодными. Лично я ничего не имею против собраний по воскресеньям. Встречаться с друзьями и коллегами, погружаться иногда в совершенно другой мир, выслушивать доклады, всегда изящные, иногда понятные, обыкновенно умеренно длинные, внести порой и свою крупицу, при голосовании волноваться за своего кандидата — все это намного интереснее, чем стоять в очереди в кино.

Кафедры разделяются на «литературные», т. е. гуманитарные, и «научные», но это деление не официальное, так как мы все считаемся учеными, а наши предметы науками. «Научным» кафедрам соответствуют науки математические, физические и естественные. «Литературные» кафедры подразделяются на науки философские и социологические и на исторические, филологические и археологические. Сегодня приблизительно сорок процентов всех кафедр «научные».

Выборы нового профессора разделяются на две части. Первая и самая важная — выбор предмета. Она самая важная, потому что за каждым предметом уже скрывается личность, и, когда я говорю «скрывается», я хочу сказать совсем обратное. Задолго до первого голосования кандидат пишет автобиографическую брошюру (notice), в которой он описывает свою предыдущую карьеру и публикации, а также планы будущих исследований. Она печатается и рассылается всем профессорам Коллежа. После чего кандидат наносит визит каждому из профессоров. Во время выборной ассамблеи голосованию предшествуют доклад профессора, который предложил данный предмет, и прения. Обыкновенно соревнуются два предмета, реже три, иногда бывает представлен только один предмет. Хотя каждый прочел брошюрку кандидата и провел с ним около часа, имя его во время прений, как уступка традиции, не произносится. После того как выбран предмет, второе голосование, во время которого забрало кандидата поднято, — простая формальность. Я провел в Коллеже двадцать пять лет и принимал участие более чем в шестидесяти голосованиях, и не помню, чтобы хоть раз кандидат, чей предмет был отклонен в первом голосовании, баллотировался во втором. В принципе, это не противоречит уставу и, когда разница между двумя предметами невелика, это вполне мыслимо. Просто это не делается, или, вернее, больше не делается, так как это все-таки имело место при выборах, которые предшествовали моим, о чем я расскажу дальше.

Возвращусь к собственной кандидатуре. Летом 1958 года преждевременно скончался Жолио, осенью в Коллеже открылась вакансия, и я спросил Перрена, не согласится ли он представить мою кандидатуру на кафедру ядерного магнетизма. Перрен ответил, что ему кажется предпочтительным не менять бывшего предмета Жолио, т. е. ядерной физики, и предложить туда известного ядерного физика немецкого происхождения Ганса Гальбана (Hans Halban), эмигрировавшего в Англию после прихода Гитлера к власти и являющегося теперь французским подданным. Что касается меня, то он твердо надеялся добиться создания для меня новой кафедры, на что не мог рассчитывать для Гальбана. Таким образом, он полагал, что мы оба попадем в Коллеж. Это было, конечно, лестно, но показалось мне маловероятным. Выбора у меня не было, и я согласился.

Перрен посоветовал мне написать брошюру и приступить к визитам. Сразу после первого визита к «администратору», профессору Батальону (Bataillon), специалисту по испанской литературе, я осознал всю двусмысленность своего положения: я был кандидатом на вакансию, которой не существовало. Но брошюра была напечатана и разослана по адресам, и я приступил к визитам. Профессорам, которые интересовались, на какую, собственно, вакансию я был кандидатом, я кротко отвечал, что и сам не знаю, но доверяю профессору Перрену создать ее для меня. Это странное обстоятельство имело одно преимущество: нормальный кандидат должен был проделать все визиты до первого голосования приблизительно за два месяца, а для меня подобного ограничения не существовало.

Я храню прекрасные воспоминания об этих визитах. Все профессора, кроме одного (научного), приняли меня радушно. Особенное впечатление на меня, конечно, произвели «литературные», потому что с людьми такого высокого умственного уровня мне вообще вне Коллежа никогда не приходилось встречаться. К тому же, как я говорил уже не раз, я люблю объяснять, и меня привлекала возможность поделиться своими интересами с людьми столь далекими от них. Я не хочу сказать, что уровень научных был ниже, просто с этим типом ученых я был уже давно знаком.

Когда пришел срок, Перрен представил свое предложение ассамблее, но замахнулся на создание сразу трех кафедр. Он мотивировал свое опрометчивое предложение необходимостью уравновесить число литературных и научных кафедр. Конечно, коллеги «послали его подальше» и меня вместе с ним. Тем временем появился грозный конкурент кандидатуре Гальбана. То был, друзья, Лепренс-Ренге (Leprince-Ringuet), крупная фигура французской научной номенклатуры. Ему было тогда пятьдесят семь лет, он был профессором физики в Политехнической школе и членом Академии наук. Прежний сотрудник дюка Мориса де Бройля, он являлся, наряду с другими учениками знатного дюка, представителем направления политически правого, близкого к католической церкви. Ему противостояло прогрессивное направление, возглавляемое четой Жолио, Перреном и Оже. В таких условиях соперничество Лепренс-Ренге и Гальбана, богатого космополита немецкого происхождения, несколько раз женатого, к тому же еврея, не могло не принять характера столкновения двух партий, в котором физика играла второстепенную роль. Я наблюдал за этим соперничеством бесстрастно, но не без любопытства.

Что сказать о Лепренс-Ренге как о физике? В главе «Хождение по мукам» я писал о Перрене: «Он все знает и все понимает, но что он делает!» Я не рискну затронуть вопрос, что в физике знает Лепренс-Ренге и тем паче что понимает, но скажу, не колеблясь, что для физики он что-то сделал. Вот как: Лепренс-Ренге в высшей степени скромный человек, но не так, как все; я бы сказал, что его скромность «третьего порядка». Он охотно говорит, что ничего не понимает в теории. Это скромность первого порядка. Второй порядок такой скромности, конечно, уже не скромность, так как ввиду его положения он вполне может ожидать, что ему не поверят, как в старом анекдоте: «Вы говорите, что вы едете в Бердичев, чтобы я думал, что вы едете в Гомель, когда вы на самом деле едете в Бердичев, так зачем вы врете?»

Лепренс-Ренге свойственна скромность третьего порядка. Он не лжет самому себе, он знает, что он ничего не понимает в теории и очень мало в физике вообще, и выводит из этого правильные заключения. Он окружает себя молодыми и способными физиками, полными энтузиазма, и дает им возможность работать и развиваться в хороших условиях. Если при этом он сам тоже зарабатывает репутацию великого ученого, разве это так важно? Я считаю, что «общий баланс положителен».

На первом голосовании Перрен предложил кафедру с названием «Ядерная физика», за которым таился Гальбан, а для Лепренс-Ренге было предложено название «Ядерная физика высоких энергий». Выборы показали небольшой перевес в два три голоса в пользу первого названия. Лепренс-Ренге решил не ретироваться и заявил свою кандидатуру на победивший предмет, что было не принято, но не противоречило уставу. Один из профессоров (тот самый математик, кстати иностранный член Академии наук СССР, который принял меня не слишком радушно) отсутствовал при первом голосовании, но перед вторым повел страстную кампанию за Лепренс-Ренге и добился небольшого перевеса в его пользу. Вот как, порвав с неписанным правилом, Лепренс-Ренге занял кафедру в Коллеже. (С тех пор и по сей день это правило больше не нарушалось.) Его ученики усердно готовили ему лекции и тщательно их ему объясняли.

Ну а я? Со мной все было просто. В 1959 году профессор арабской словесности ушел на пенсию, и Перрен предложил заменить его кафедру «Ядерным магнетизмом»; другого предмета никто не предложил, и его предложение было принято, но не единогласно; воздержавшиеся были против выборов с единственным кандидатом. Хотели ли его коллеги загладить обиду, нанесенную Перрену двумя его поражениями, или на них произвела впечатление моя репутация, — не могу знать, но полагаю, что было и то, и другое. Во втором голосовании никто не попытался оспаривать у меня ядерного магнетизма, как это было с бедным Гальбаном.

Объяснив подробно, как стать профессором Коллежа, мне хотелось бы сказать несколько слов о репутации этого учреждения у нас во Франции и за границей. Справедливо или нет, но оно рассматривается французской интеллигенцией как верх успеха, и попасть туда — мечта любого профессора наших университетов. Для научных кафедр в поддержку этого суждения могу призвать статистику. В то время, когда я пишу эти строки (1989 год), в Коллеже тридцать «научных» профессоров, семь из них почетные. Все, кроме шести, действительные члены нашей Академии наук, которых у нас всего сто двадцать, что составляет двадцать процентов. Можно, конечно, считать, что эти цифры не так внушительны, как кажется, так как академики из Коллежа могли бы «тянуть» к себе своих коллег, явление, напоминающее то, что в физике называется конденсацией Бозе — Эйнштейна. Но есть статистика, для которой это возражение недействительно, а именно доля членов Коллежа среди французских ученых с иностранными отличиями. В Британском Королевском обществе десять иностранных членов из Франции, шесть из них из Коллежа. В Национальной Академии наук США двадцать два иностранных члена из Франции, тринадцать из них из Коллежа. Американской Академии естественных и гуманитарных наук (American Academy of Arts and Sciences) принадлежат четыре французских математика — двое из них из Коллежа — и четыре физика — двое из них изКоллежа. Среди четырех наших Нобелевских лауреатов трое из Коллежа. Из пяти французских математиков с медалью Филдса (для математиков не существует Нобелевской премии) двое из Коллежа. Среди тринадцати физиков с медалью Лоренца (первым был Планк в 1927 году) один француз — он из Коллежа. Можно привести и других медалистов, но хватит вешать анонимные медали.

К сожалению, не могу привести такой же перечень для «литераторов» — я не знаю про их медали и попрошу читателя поверить мне на слово, что среди них тоже много выдающихся граждан Франции.

Должен пояснить, что предыдущее восхваление Коллежа я сделал только на экспорт; его можно также найти в английской версии этой книги, но не во французском оригинале.

Наши правители не раз отмечали значение Коллежа. Президент Жискар почтил нас своим посещением в 1980 году по поводу четырехсотпятидесятилетия Коллежа. В своей речи он всячески хвалил нас, но нашел, что наш старинный гордый девиз «docet omnia», т. е. «преподает все», слишком элитарен. Лично он предпочел бы девиз «преподает все всем» или, как он выразился по-латыни, «docet omnia omnibus». Я горжусь тем, что, несмотря на присутствие всех наших «литераторов», я один заметил, что «омнибус» президента ехал не туда, куда надо, иными словами, что его латынь хромала и что правильнее было бы сказать «docet omnia omnes». Так и написали в отчете о его визите.

Президент Миттеран тоже осчастливил нас визитом и поручил нам подготовить проект «Преподавание будущего» — нелегкая задача. Мой вклад ограничился несколькими ушатами холодной воды на энтузиазм моих коллег. Например, я настаивал на том, что необходимо обеспечить хотя бы минимум дисциплины, когда собирают двадцать или тридцать детей для умственных занятий, хотя это казалось нежелательным некоторым из моих коллег, имеющим больший опыт в руководстве работой над диссертациями, чем в преподавании арифметики или правописания. Я также считал, что умение обращаться с компьютерами не является универсальным ответом на все запросы культуры. Возможно, мое участие помогло сделать наш доклад слегка более реалистичным, чем его первый набросок. Но где этот доклад сегодня, пять лет спустя?

Когда я покидал Коллеж в октябре 1985 года, мне пришлось расстаться с четырьмя его физиками: Пьер-Жилем де Женом, Клодом Коэн-Тануджи, Филипом Нозьером, Марселем Фруасаром (Pierre-Gilles de Gennes, Claude Cohen-Tannoudji, Philippe Nosiéres, Marcel Froissart). Я горжусь тем, что сыграл не малую роль в их выборе и был докладчиком на ассамблеях при выборе двух из них, и немного расскажу о них. Не хочу скрывать, что в этом квартете для меня первым среди равных является де Жен. Не стану приводить здесь подробные отзывы о его достижениях, которые я составлял для Коллежа и для Академии. Он занимает кафедру физики конденсированного состояния, но он — завоеватель, который не привык довольствоваться достигнутым. Трудно найти в этой области предмет, которого бы он за последние тридцать с лишним лет не затронул и не обновил, спеша «явиться, прогреметь, блеснуть, пленить и улететь», оставив его ученикам, теоретикам и экспериментаторам, которые углубляют проведенную им борозду. Один американский физик написал, что сегодня де Жен — наше лучшее приближение к Ландау (без колючек и с добавлением численных данных, прибавил бы я). Прозрачность лекций де Жена порой обманчива: его «интуитивные» приближения являются часто плодом утонченных и глубоких размышлений и гораздо менее очевидны для слушателей, чем он считал. Скажу еще, что этот неутомимый труженик давно отрекся от всех обязанностей не первой необходимости; одна из них — присутствие на ассамблеях Коллежа.

Клод Коэн-Тануджи — воспитанник лаборатории Бросселя — Кастлера, откуда вышло после войны много талантливых французских физиков. Весьма парадоксально, что составление доклада о его кафедре доставило мне больше работы, чем о кафедре де Жена несмотря на то, что предмет, предложенный мною, «Атомная и молекулярная физика», был тем же самым, что и у его предшественника Перрена. Трудность заключалась в том, что лаборатория Перрена превратилась под конец в своего рода туманность, главным созвездием которой стала физика высоких энергий (как в лаборатории Лепренс-Ренге), а атомная и молекулярная физика были в упадке. Надо было показать, что «новая» атомная и молекулярная физика, родившаяся в лаборатории Кастлера и Бросселя и блестяще усовершенствованная самим Коэн-Тануджи, не имела ничего общего с ее дряхлой предшественницей, которая медленно угасала в лаборатории Перрена. Коэн-Тануджи не только блестящий исследователь, чьи работы об атоме, «одетом» с помощью излучения, принесли ему международную известность, он еще и замечательный преподаватель. В отличие от де Жена, он ведет своих слушателей к цели по столбовой дороге, где они не рискуют споткнуться о кочку или завязнуть в болоте блестящей, но порой обманчивой простоты.

Менее близок я к Филипу Нозьеру, потому что в течение многих лет он был профессором в Гренобле, где и теперь находится центр тяжести его научной деятельности. Я пытался привлечь его в Коллеж на десять лет раньше, но не нашел достаточной поддержки у «литературных», так что дело тогда даже не дошло до выборов. Недавно он был награжден премией Вольфа, которая очень ценится среди физиков.

Марсель Фруасар заменил Лепренс-Ренге в 1973 году. Я искренно убежден, что Фруасар был гениален, — слово, которое я легко не употребляю, — пожалуй, гениальнее, чем остальные трое (постольку, поскольку такое можно определить количественно). В отделе теоретической физики Сакле, где исключительно одаренных было немало, он, бесспорно, стоял выше всех. Начиная с его ранних публикаций, все видели в нем преемника Дайсона или Швингера; но теперь, кажется, он потерял интерес к такого рода деятельности. Мне говорят, что он довольствуется компетентным управлением обширной лабораторией, которую ему оставил Лепренс-Ренге.

Чтобы дополнить описание Коллежа, хочу упомянуть о тех четырех администраторах, которые управляли им в мое время.

Первый, кого я встретил по приходе, был, как я сказал раньше, Марсель Батальон, специалист по испанской цивилизации, администратор с 1955 по 1965 год. Он был очень красив; его благородные черты, белоснежная шевелюра, сдержанная любезность, его точная и медленная речь — все в нем напоминало испанского гранда. Он не был лишен некоторого сухого юмора, о чем свидетельствует следующий пример. При голосовании (втором), где философ Жан Гиполит (Jean Hyppolite) был единственным кандидатом, в своей защитной речи по его кандидатуре докладчик говорил гораздо больше о Гегеле, чем о Гиполите, что толкнуло меня опустить в выборную урну бюллетень с именем Гегеля. Провозглашая результаты голосования, Батальон без улыбки отозвался на имя Гегеля следующим замечанием: «Я не был письменно уведомлен в законный срок личностью, чье имя обозначено на этом бюллетене, о намерении быть кандидатом, и я должен объявить бюллетень с этим именем недействительным».

Испанским грандом он был и в своих отношениях с безликим божеством, которое заведовало нашими судьбами, министерством. На одной из ассамблей он выразил удивление, что письменная просьба одной из лабораторий Коллежа об увеличении стипендии, которую он переправил в министерство, оставалась без ответа целых два месяца. У «научных», которые прекрасно знали, что для того, чтобы вырвать фунт плоти из когтей министерства, надо было не только писать, но и звонить по телефону, и ходить туда, да не раз, подобная невинность могла вызвать только улыбку умиления. Беспомощность «литераторов» перед требованиями «научных» принимала разные формы. Так, эндокринолог Робер Курье (Robert Courrier) рассказывал мне, как много лет тому назад тогдашний администратор, специалист по средневековой цивилизации, так реагировал на его заказ на двадцать четыре термометра: «Но, дорогой коллега, даже если вы повесите по два в каждой комнате, все равно будет вдвое больше, чем нужно».

Преемник Батальона с 1966 по 1974 год, эмбриолог Этьен Вольф (Etienne Wolf) не сделал бы подобного замечания. В своей лаборатории он был принцем тератологии,[17] т. е. создателем чудовищ и химер в животном мире. На первый взгляд он был резок и авторитарен, но много выигрывал при близком знакомстве, так как за его суровым обликом скрывались застенчивость и доброта. Ему не повезло, так как он оказался на посту во время студенческих беспорядков 1968 года, и я думаю, что они причинили ему много огорчений. Я также думаю, что Коллежу повезло, что наши левые, псевдореволюционеры, которые хорошо знали Сорбонну, где они выкидывали свои штучки, даже не подозревали о существовании Коллежа.

С 1974 по 1980 год Вольфа заменил умный и добродушный Алан Горо (Alain Horeau), специалист по химии гормонов, не имевший равных в решении щекотливых задач, которые возникали между его коллегами, или между профессорами и их сотрудниками, или между министерством и профсоюзами. Однажды он мне рассказал, что его лаборатория работает над усовершенствованием противозачаточных средств, после чего спросил: «Как вы думаете, сколько у меня детей?» — «Шесть», — ответил я. «Нет, двенадцать». Я не решился заметить, что сапожник всегда без сапог.

С 1980 года и по сей день (1989) наш администратор — профессор Ив Лапорт (Yves Laporte), выдающийся нейрофизиолог. Высокий, изящный, со строгими чертами лица, которые иногда освещаются очаровательной улыбкой, он постоянно печется об улучшении условий труда членов Коллежа; должен с благодарностью заметить, в том числе и почетных. Особенно я ему благодарен за возможность располагать компьютером, при помощи которого были написаны французская и английская версии этой книги, а также эти строки. Потому ли что он появился как на этот свет, так и в Коллеже после меня, а не до, как его предшественники, потому ли что разделяет мою любовь к Шекспиру или по какой-нибудь другой причине, но во время наших ассамблей под его председательством я всегда испытываю по отношению к нему чувство взаимопонимания, которого не было по отношению к другим.

В начале этой главы я сказал, что был кандидатом на кафедру в Коллеже, потому что мне хотелось преподавать. Это, конечно, правда, но не вся правда. Я говорил, что КАЭ — учреждение с авторитарной структурой. Может наступить день, думал я, когда я вынужден буду сказать его хозяевам «нет». Коллеж будет тогда для меня крепостью, из которой я скажу это «нет». Так оно и вышло. Двенадцать лет спустя…, но об этом позже.

До сих пор я ничего не сказал о своих лекциях. Они тесно связаны с работами моей лаборатории и, конечно, еще больше с работами других лабораторий. Среди физиков, как полагаю и в других науках, есть универсалы, которые знают мало, но обо всем, и специалисты, которые знают все, но мало о чем. (Как сказал бессмертный Козьма Прутков, «специалист подобен флюсу; полнота его одностороння».) Есть еще Ганс Бете, который знает почти все почти обо всем, и четвертая категория, которую не нужно описывать. Я предпочитаю говорить о физике «горизонтальном» или «вертикальном», как бы выглядел он на графике, где предметы отложены по оси абсцисс, а знания по оси ординат. За исключением (в некоторой степени) самого ядерного магнетизма, я считаю себя «горизонтальным».

Я вижу тому четыре или пять причин. Во-первых, как я уже говорил не раз, я — «поздно начавший» (late beginner) в течение многих лет вынужден был заниматься самообразованием, т. е. читать книги, написанные на разные темы другими, вместо того, чтобы самому писать статьи на одну тему.

Во-вторых, в КАЭ я заведовал все более и более обширными научными отделами. И мне казалось немыслимым числиться начальником какого-нибудь физика, не понимая предмета его занятий, что опять вело к самообразованию. В некоторых счастливых случаях его физика сливалась с моей. К этому я еще вернусь.

В-третьих, сыграл не малую роль мой двадцатипятилетний стаж профессора Коллежа. По уставу в лекциях профессор должен изложить «результаты своих исследований и открытий, сделанных им за предыдущий год». Что касается открытий, то и в урожайные годы двух лекций было бы более чем достаточно, а что касается исследований, проведенных в моей лаборатории, то меня не привлекало излагать слушателям, не столь уж многочисленным и, кроме того, состоящим в значительной части из моих сотрудников с кафедры, то, что я уже подробно обсудил с ними в лаборатории. Приходилось читать лекции об ином, что было не так просто.

Главное различие курсов в университете и в Коллеже заключается в том, что в университете слушатели меняются каждый год, а предмет, если и изменяется, как у лучших профессоров, то весьма мало, в то время как в Коллеже наоборот — публика мало меняется, а значит, должен меняться курс. У меня был накоплен большой материал о ядерном магнетизме и в первые годы в Коллеже я намного превышал норму устава, которая для кафедр с лабораторией, как моя, равна девяти лекциям и девяти семинарам под руководством профессора. (Много лет тому назад администратору пришлось напомнить одному профессору-«литератору», что «руководство семинаром» предполагает присутствие профессора на семинаре.) Профессору университета, который, может быть, считает, что это очень легкая нагрузка, я посоветовал бы попробовать в течение двадцати пяти лет читать каждый год новый курс искушенной и критически настроенной публике.

В первый год, полный юношеского азарта (ведь мне было всего сорок пять лет), я прочел двадцать семь лекций и провел пятнадцать семинаров, но постепенно угомонился и под конец приблизился к норме устава и ко всем моим коллегам. Надо было искать новые темы, т. е. новые для меня. С теперешней специализацией физики не ходят на лекции, предмет которых даже слегка отдален от их собственных интересов. Когда профессор Коллежа берется излагать тему, которая не совпадает с его собственными исследованиями, перед ним возникает щекотливая проблема: желательно, чтобы слушатели интересовались этой темой и даже сами работали бы над ней, потому что иначе они не придут на лекции; но нежелательно, чтобы они знали предмет гораздо лучше профессора, который тогда ежеминутно рискует потерять свое лицо.

Для новичка-профессора единственной возможностью заинтересовать слушателей-специалистов является тогда оригинальное изложение, к которому специалисты не привыкли. Иногда мне это удавалось. Конечно, очень важно, чтобы эта тема интересовала самого профессора. Из моих двадцати трех курсов не более половины были посвящены самому ядерному магнетизму, хотя все так или иначе имели дело со спинами. Двадцать три курса, а не двадцать пять, потому что профессор Коллежа может при желании воспользоваться «саббатическим» отпуском (впервые так названным в американских университетах, где он дается каждый седьмой год), т. е. освободиться на год от обязанности преподавать, обыкновенно, чтобы путешествовать, и я дважды брал такой отпуск.

Иногда выражается мнение, что для Коллежа обязанность преподавать — пережиток прошлого, который отнимает драгоценное время у научной работы, и который надо упразднить, как это делается в некоторых выдающихся исследовательских учреждениях. Я считал бы это опасной ошибкой: обязанность преподавать каждый год курс, способный заинтересовать научных работников, младших или старших, — лучшее противоядие от окостенения или просто безделья. Так легко ничего не делать тому, кто поднялся на известный уровень научной иерархии и «руководит» работой других! Минута правды наступает тогда, когда стоишь перед слушателями и замечаешь зевающие рты или отсутствующие взгляды, и нет обиды хуже этой. Все предыдущее сказано для того, чтобы объяснить, боюсь слишком длинно, почему мои лекции толкали меня к «горизонтальности».

Четвертой причиной является сама природа ядерного магнетизма, который сам по себе или через его применения соприкасается с невероятным числом других предметов: всей физикой конденсированного состояния, статистической механикой, физикой ядерной и элементарных частиц, сверхнизких температур, химией, биологией, а сегодня, благодаря ЯМР-изображению, с клинической медициной. Все это превращает специалиста по ядерному магнетизму в человека эпохи Возрождения, как я напыщенно назвал его в своей вступительной лекции.

Самым наглядным примером симбиоза моей и чужой физики является проблема поляризованных пучков и мишеней. Я работал над этой темой в близком сотрудничестве с моим «подчиненным», физиком-ядерщиком Жаком Тирьоном, а позже с ЦЕРН'ом. В чем там дело? Как я уже объяснял, в ядерной физике обстреливают мишень пучком частиц из ускорителя и изучают столкновение между частицей пучка и частицей мишени. Игроки в бильярд знают, что, если придать шару кием вращение (по-английски спин), это изменит результат столкновения с другим шаром. Большое число атомных ядер, в том числе протоны и дейтроны, имеют внутренний спин, что аналогично вращению бильярдного шара вокруг оси, и результат столкновения одной из этих частиц с мишенью будет зависеть от ориентации спина по отношению к направлению пучка. Обыкновенно пучки частиц не поляризованы, т. е. направления их спинов беспорядочны, и в столкновении пучка с мишенью наблюдается усреднение по всем ориентациям спинов. Из-за этого теряется информация. Желательно оперировать с поляризованными пучками, где все спины имеют одну и ту же определенную ориентацию.

В начале шестидесятых годов я придумал оригинальный метод получения поляризованных пучков, основанный на использовании радиочастотных полей с учетом моей старой знакомой — сверхтонкой структуры атома. Эта структура, обусловленная связью между ядерным магнитным моментом и гораздо большим электронным, действует как рукоятка, которой можно перевернуть ядерный момент посредством электронного. Это если не тот же метод, то, по крайней мере, та же идея, как ДЯП солид-эффектом, где электронная поляризация передается ядерным спинам. В результате нашего сотрудничества ребята Тирьона успешно построили источник для поляризованных пучков.

Но чтобы успешно употреблять наш поляризованный источник для ядерных реакций, его надо было сочетать с другим устройством — поляризованной мишенью. В бильярдном столкновении довольно легко придать кием шару спин (в английском смысле слова), но не ясно, как обеспечить тем же спином шар, в который метишь. (Правила бильярдной игры об этом умалчивают.) В нашей лаборатории мы называли эту вторую, более трудную часть проблемы «принцессой Маргарет», следуя анекдоту, рассказанному нашим другом Арни.

Принципом поляризованной мишени мы овладели несколько лет тому назад: это был «солид-эффект». Оставалось решить нелегкую техническую задачу построения мишени операционной, как говорят военные. Эта мишень пропускала протоны малой энергии (от 10 до 20 МэВ) и, значит, была очень тонкой (толщиной 0,1 мм), была окружена радиочастотной катушкой для измерения протонной поляризации, находилась внутри миллиметрового резонатора и была охлаждена до 1 K в криостате, введенном в зазор магнита, который создавал поле в 2 Тесла. Без помощи нашего одаренного инженера-криогенщика Пьера Рубо, бывшего морского офицера, и его искусного помощника Кустама не знаю, справились ли бы мы с этой задачей. Наконец, мы добились успеха, и в 1962 году физики Тирьона осуществили первый в мире эксперимент по рассеянию поляризованного протонного пучка на поляризованной протонной мишени, построенный по моему методу.

Желая найти клиентов для наших «товаров», я предлагал нашу технику нескольким французским ядерщикам. Все казались заинтересованными, но все придумывали какие-то сложные хитроумные эксперименты, которые было бы трудно осуществить даже с обыкновенной мишенью без осложнений, связанных с поляризацией. Их поведение напоминало мне следующий анекдот. Акробат ходит по натянутому канату на высоте в двадцать метров, на плечах у него сидит ребенок, а на голове зажженная керосиновая лампа; в руках у него скрипка, на которой он играет Крейцерову сонату (рояль надо полагать, остается внизу). Критически настроенный зритель замечает: «Да, это не Ойстрах».

От ядерной физики низких энергий мы перешли к мишеням для физики высоких энергий, где мы близко сотрудничали с физиками ЦЕРН'а. Трудности здесь были диаметрально противоположными. Вместо очень тонких мишеней и всех трудностей, связанных с этим, наши новые клиенты желали располагать как можно большими мишенями. Они готовы были «купить» мишень объемом до литра, т. е. в миллион раз большим, чем у нашего прежнего творенья. В некоторых отношениях это было даже легче при наличии надлежащей аппаратуры, электронной, криогенной, магнитной и механической, из которой немалую часть предоставил нам ЦЕРН. Зато усложнением являлась необходимость увеличить в мишени долю «свободных» протонов, т. е. не связанных в ядрах других элементов. Наконец, требовалось увеличение скорости роста поляризации и скорости ее переворачивания. Это привело к поискам подходящих парамагнитных примесей с очень быстрой релаксацией, позволяющей им успешно справляться с обязанностями «царя Соломона».

В то же время развивалась и теория динамической поляризации. Оказалось, что ширина линий ЭПР парамагнитных примесей была слишком велика для применения упрощенной модели солид-эффекта, и пришлось вырабатывать более утонченные теории. Пионерами этой теории, слишком сложной, чтобы ее здесь объяснять, явились советские физики Провоторов и Буишвили, а позже многие другие (в частности, и на Западе), в том числе мои сотрудники Соломон и Гольдман, да и я сам. Кроме того, есть еще и другие эффекты, о которых я только упоминаю, как, например, «узкое горло», фононное, хорошо знакомое в ЭПР релаксации, которое еще сильнее усложняет теорию. В обширной монографии, написанной с Гольдманом и вышедшей в 1982 году (есть русский перевод), мы дали подробное и, признаюсь, довольно неудобоваримое изложение теории ДЯП.*

В течение пятнадцати лет физики высоких энергий, возглавляемые Оуэном Чемберленом, который был награжден Нобелевской премией в 1959 году за открытие антипротона, проявляли большой интерес к поляризованным мишеням. Даже Карло Руббиа, получивший Нобелевскую в 1984 году за открытие W и Z бозонов, сотрудничал с нами некоторое время. Завязалось активное сотрудничество между физиками низких температур и резонанса, с одной стороны, и физиками высоких энергий, с другой. Все разделяло их и, прежде всего, гигантский скачок энергии в 10¹⁵ раз. Несмотря на это различие, было организовано немало совместных конференций в Сакле, Беркли, Чикаго, Харуэлле, Брукхейвене, Женеве, Лозанне и т. д. На этих конференциях для нас, «резонаторов», проблемным был вопрос: «как поляризованные мишени осуществить», для них, физиков высоких энергий, проблемным был вопрос «зачем поляризованные мишени строить». Это было столкновение двух культур, столкновение легкой и тяжелой науки.

Чемберлен не раз высказывал мнение, что поляризованным мишеням суждено сделаться для физики высоких энергий орудием, подобным пузырьковой камере, изобретение которой принесло Дональду Глазеру Нобелевскую в 1960 году. Слыша такие речи и видя глубокий интерес физиков высоких энергий к поляризованным мишеням — изобретению, по-моему, гораздо более остроумному и изощренному, чем пузырьковая камера, — возбуждали у физиков высоких энергий, так ли уж удивительно, что и я порой мечтал о поездке в Стокгольм. В своих мечтах я охотно делил награду с моим соперником и хорошим другом профессором Карсоном Джефризом (Carson Jeffries) из Беркли, который другим путем тоже пришел к идее и реализации поляризованных мишеней. Более того, в этих несовершившихся мечтах я тайно рассчитывал на хорошо известное искусство физиков Беркли проталкивать своих, а значит, и Джефриза, на Нобелевскую, которую тогда уже нельзя было бы не разделить между нами.

(Здесь я открою маленькую скобку: когда ЦЕРН начал интересоваться поляризованными мишенями, там составилась партия обожателей Америки, которые ратовали за то, чтобы выписать поляризованные мишени из Беркли, вместо того чтобы пользоваться нашими. В докладе в ЦЕРН'е, где я агитировал за наши мишени, я рассказал следующий анекдот. Во время войны с японцами некоторые американские войска были переведены в Австралию. Невеста одного из солдат, сомневаясь в верности возлюбленного, написала ему: «Что там есть такого у этих австралийских девиц, чего нет у меня?» На что он ответил: «Ничего, дорогая, но уних это здесь».)

Ничего из этих мечтаний не вышло по одной простой причине: Чемберлен и коллеги, которые разделяли его мнение, ошибались. Из поляризованных мишеней вышло несколько результатов интересных, но отнюдь не фундаментальных, подобных тем, что были получены на пузырьковой камере. Сегодня эти мишени мало кого интересуют, кроме некоторых энтузиастов, которые еще ведут борьбу в арьергарде и публикуют странные, труднообъяснимые результаты. Во всяком случае, как я объяснил в главе «Ускорители и резонансы», общий интерес передвинулся от любых неподвижных мишеней, поляризованных или нет, на коллайдеры. В заключение скажу, что я создал для рынка прекрасное изделие, на которое, вопреки ожиданиям, оказался малый спрос.

Во всяком случае все это скобяное и водопроводное дело, связанное с поляризованными мишенями для высоких энергий, мне смертельно надоело даже до того, как выяснилось падение спроса на них. Для моей любимой дочки — динамической поляризации в твердых телах — я имел в виду других женихов, но об этом позже.

Что касается неуловимой Нобелевской, я любил рассказывать товарищам следующую историю. Мать часто у меня спрашивала: «Почему все получают Нобелевскую, а у тебя ее нет?» На что я отвечал: «Мама, я не Жан Поль Сартр. Когда я отказываюсь от Нобелевской, я это делаю так, чтобы никто об этом не слышал». Это, конечно, дважды выдумка: во-первых, тот, кто прочел написанное в этой книге о маме, поймет, что подобный вопрос от нее немыслим; во-вторых, отказ Сартра от Нобелевской премии, окруженный неслыханной рекламой, произошел через два года после кончины мамы.

Интересно заметить, что в 1933 году, когда Дирак был награжден Нобелевской премией, он хотел от нее отказаться, потому что ненавидел рекламу. Резерфорд уговорил его этого не делать, уверив, что отказ сделает еще большую рекламу. Сартра подобные соображения не смущали.

Есть область физики, в которой лично я почти ничего не сделал, но которая меня очень заинтересовала, как только она появилась — испускание и поглощение излучения атомными ядрами без отдачи, или, как это названо по имени физика, открывшего это явление, — эффект Мёссбауэра. Вот в чем заключается его принцип. Атомное ядро А может перейти из возбужденного состояния | е gt; в основное состояние | g gt;, испуская гамма-квант с энергией Е. Ядро В, находящееся в основном состоянии | g gt;, может поглотить этот квант и перейти в возбужденное состояние | е gt;. Это — явление резонансного поглощения, широко известное в оптике. Но в случае ядерного излучения появляется затруднение. Во время эмиссии, чтобы выполнялся закон сохранения количества движения, на отдачу ядра А уходит энергия R за счет кванта гамма-луча, который уносит лишь энергию E′ = (E — R). Аналогичное рассуждение показывает, что для возбуждения ядра В потребуется энергия E″ = (E + R). Получается расхождение в 2R между энергией луча и той, которая требуется для возбуждения ядра В. Таким образом, резонансное поглощение может произойти только в том случае, если уровни достаточно широки и энергия гамма-квантов достаточно «размазана», чтобы покрыть расхождение 2R. В оптическом резонансе так оно и есть, но не в ядерном, где уровни энергии гораздо ýже.

Например, для ядра ⁵⁷Fe его подробно изученный переход с энергией 14,4 кэВ имеет естественную ширину Д ≈ 4,6 10^-9 эВ, в то время как энергия отдачи R к 2 10^-3 эВ, т. е. на шесть порядков величины больше. Все это было известно до Мёссбауэра, и физики-ядерщики уже давно старались искусственно увеличить ширину перехода, сообщая ядрам кинетическую энергию порядка 2R. Это делалось увеличением температуры или источника, или поглотителя, или их обоих. Британский физик Филип Мун (Philip Moon) пытался даже передать ядрам источника кинетическую энергию 2R, помещая источник на окружности быстро вращающегося колеса, как будто метая гамма-частицу пращой.

В конце пятидесятых годов молодой немецкий физик Рудольф Мёссбауэр поставил опыт, в котором он понизил температуру источника (или поглотителя, не помню которого из них) радиоактивного изотопа ¹⁹¹Ir, вместо того чтобы ее повысить, как делали все, и к своему удивлению наблюдал, что поглощение вместо того, чтобы уменьшиться, как ожидалось, увеличилось. Его главная заслуга заключается в том, что он не только обнаружил, но и объяснил это замечательное явление.

На самом деле объяснение было известно и даже давно опубликовано, но не было замечено из-за необыкновенной слепоты всех тех, кто до сих пор занимался этим делом. Все рассуждения велись так, как будто радиоактивные атомы находятся в газе без взаимодействий. В твердом же теле, если энергия отдачи невелика по сравнению с энергией колебаний атомов в образце (что соответствует так называемой частоте Дебая), отдачу испытывает не атом, а весь образец, унося при этом энергию R′, которая пренебрежимо мала. Это верно и для поглотителя. Понижение температуры в эксперименте Мёссбауэра уменьшало вероятность испускания или поглощения фононов одновременно с отдачей ядра, что могло бы размазать необыкновенно узкое поглощение или испускание ядерного излучения.

Замечательно, что в 1939 году, за двадцать лет до открытия Мёссбауэра, Уиллис Лэмб (Willis Lamb) опубликовал полную теорию этого эффекта, правда для нейтронов, а не для гамма-квантов, но принцип там тот же. Что еще любопытней, это то, что Мун, тот, который метал гамма-кванты пращой, советовался с Пайерлсом в связи с этой проблемой и что тот рекомендовал ему почитать статью Лэмба. Что касается самого Лэмба, когда я однажды сказал ему в шутку: «Проморгали вы еще одну Нобелевскую» (первую он получил за несколько лет до того за открытие так называемого «лэмбовского сдвига», которое привело к возрождению квантовой электродинамики), он отозвался на эту дружескую шутку с горечью; очевидно, был не прочь получить вторую.

Два американских физика повторили эксперимент Мёссбауэра, подтвердили его результаты и опубликовали их в «Physical Review Letters», что, наконец, привлекло внимание всех к этому открытию, в том числе и мое. Замечательно, что вместо того, чтобы проделать опыт на каком-нибудь другом ядре, тем более, что на многих других эффект гораздо нагляднее, чем на ¹⁹¹Ir, они повторили опыт на том же ядре. Они просто не поверили результатам Мессбауэра и хотели показать их ошибочность.

Невероятная тонкость мёссбауэровских линий, как они теперь называются, привела к совершенно новому методу развертки. Хорошо известно, что из-за так называемого допплер-эффекта частота Ω источника, приближающегося к поглотителю со скоростью v, покажется поглотителю смещенной на Ω (v/с), где с — скорость света. Естественная ширина мёссбауэровской линии, скажем в ⁵⁷Fe, 2Д и 10^-9 эВ, и ее относительное значение, X = (2Δ/Ω), где Ω = 14,4 кэВ — энергия перехода, равно X ≈ 7 10^-13! Из этого следует, что изменение относительной скорости источника и поглотителя, необходимое, чтобы пройти через линию, равно ν = сХ = 3 10¹⁰ 7 10^-13 ≈ 0,02 см с^-1. На самом деле несовершенство решетки, спин-спиновые взаимодействия внутри образца и конечная толщина источника и поглотителя несколько расширяют линию: значение ее относительной ширины в ⁵⁷Fe будет ближе к 2 10^-12, чем к 7 • 10^-13. Я привожу все эти подробности потому, что они потребуются немного позже.

Приведенные выше данные явно переводят изучение эффекта Мессбауэра в область легкой и даже ультралегкой науки. Как только я услышал об этом эффекте, я стал о нем размышлять, потому что он мне страшно понравился чисто с эстетической точки зрения, и я посвятил ему тринадцать лекций в моем первом курсе в Коллеже. Я записал лекции на французском языке. Несмотря на это, один американский издатель выпустил их отдельной книжкой. Говорят, что в нее иногда заглядывают до сих пор. Физики-ядерщики, которые пришли в большом числе на первую лекцию, скоро убедились, что эффект Мессбауэра не для них, а для физиков твердого тела.

В моей лаборатории Соломон из подручных материалов и приборов, одолженных в соседних лабораториях, смастерил за несколько дней аппарат, с помощью которого он смог наблюдать спектры некоторых соединений железа. Мое знакомство с теорией сверхтонкой структуры помогло ему в объяснении результатов. Независимо от других он обнаружил так называемый изомерный сдвиг, который, как я показал, аналогичен изотопическому сдвигу в оптических спектрах и объясняется разницей радиусов ядра в основном и в возбужденном состояниях. Я также показал, что знак квадрупольного момента ядра железа ⁵⁷Fe в первом возбужденном состоянии, приводившийся в литературе, ошибочен.

Эта область физики, где собралась куча народу, довольно скоро надоела нам с Соломоном. Моим главным вкладом в эффект Мессбауэра я считаю то, что уговорил заняться им молодого одаренного французского физика Пьера Эмбера (Pierre Imbert), искавшего в ту пору тему. Сегодня его лаборатория одна из лучших в мире.

В заключение я хочу рассказать историю наблюдения с помощью эффекта Мессбауэра явления, называемого «красным смещением». Это сдвиг частоты электромагнитного излучения в гравитационном поле; он был предсказан Эйнштейном, так же как и отклонение луча света под действием гравитационного поля, которое наблюдалось впервые Эддингтоном во время солнечного затмения в 1919 году. Необыкновенная узость мёссбауэровских линий создала в первый раз возможность наблюдать воздействие гравитации на электромагнитное излучение в лаборатории. Принцип эксперимента очень прост. Представим себе источник и поглотитель гамма-лучей в земном гравитационном поле с ускорением g, первый выше второго на расстояние h. Наивно, но в общем законно можно сказать, что гамма-фотон «падает» с источника на поглотитель, что при «падении» его энергия увеличивается и что относительное значение этого увеличения, т. е. относительное значение смещения его частоты, равняется (gh/c²). В данном случае это не красное, а синее смещение; чтобы сделать его красным, достаточно поменять местами источник и поглотитель. Для высоты в двадцать метров красное смещение 2 10^-15, т. е. приблизительно одна тысячная относительной ширины мёссбауэровской линии в ⁵⁷Fe.

Возникает вопрос: возможно ли наблюдать (и измерять) смещение линии, равное одной тысячной ее ширины? Роберт Паунд первый опубликовал подробное обсуждение возможности подобного эксперимента, который он намеревался осуществить в своей лаборатории. Ввиду интереса, который возбуждает в широкой публике все, связанное с теорией относительности, этим предложением заинтересовалась пресса, и «Нью-Йорк Таймс» взяла у Паунда интервью, которое появилось на первой странице газеты. В среде физиков поднялся гвалт: «Не он-де один придумал этот эксперимент, и неприлично выскакивать вперед, да еще на страницах газеты, с тем, что пока еще является лишь неосуществленным проектом». Паунда эти нападки очень огорчили, но, как увидим ниже, он взял блестящий реванш.

Несколько месяцев спустя группа британских физиков из Харуэлла (того самого государственного атомного центра, где когда-то работал злополучный Фукс, и отношения с которым когда-то боялся испортить лорд Чаруэлл, допустив меня к профессуре в Оксфорде) опубликовала результаты первого измерения красного смещения. Им удалось наблюдать и измерить красное смещение в ⁵⁷Fе; знак и порядок величины наблюдения соответствовали теории. За последние годы звезда Харуэлла слегка поблекла в глазах британской публики, и начальство центра сделало этому открытию, может быть, чрезмерную рекламу, организовав интервью участников по радио и их пресс-конференцию.

Вот когда произошло то, что я лично называю первым эффектом Джозефсона. Юный кембриджский студент Брайан Джозефсон (Brian Josephson), прочитав в прессе отчеты об успешном харуэллском эксперименте, был обуян сомнениями. Он открылся в оных своему наставнику (в Оксфорде и Кембридже их зовут tutors). Тот нашел его соображения правильными и посоветовал Джозефсону написать о них харуэллским физикам. Те, прочтя письмо, пришли в ужас, да и было от чего. Джозефсон доказывал очень простыми доводами, что различия температуры в один градус между источником и поглотителем было достаточно, чтобы произвести смещение порядка самого красного смещения. А несчастным даже в голову не приходило измерять систематически и тем более регулировать это различие. Ясно, что их измерениям была грош цена.*

Что было дальше, я рассказываю со слов Уолтера Маршалла (Walter Marshall), позже лорд Маршалл стал заведующим всей британской программой по атомной энергии. Харуэллские чины ринулись к телефону звонить Джозефсону в его Кембриджский колледж. Попросили к телефону доктора Джозефсона. «Нет у нас такого», — кратко ответил привратник колледжа. «Может быть, он не доктор?» — догадался один из чинов. — «Да, у нас есть студент Джозефсон». — «Попросите, пожалуйста, его к телефону». — «Студентов к телефону не зовем», — и повесил трубку. Чины и физики «затолкались» в две официальные машины и помчались в Кембридж (добрых сто километров от Харуэлла), где Джозефсон подтвердил им устно более подробно то, о чем он им уже писал. Краска на лицах была куда краснее смещения.

Все это время мой друг Паунд работал над своим экспериментом, но, очевидно, «тщательней», чем в Харуэлле. Наблюдая не воспроизводимость результатов своих измерений, он догадался о роли температуры и пришел другим путем к тому же заключению, что и Джозефсон. Он тщательно регулировал температуру и добился воспроизводимого результата, совпадавшего в пределах погрешностей опыта с предсказанием Эйнштейна. Его доклад на конференции стал триумфальным; никто другой не смог представить надежного результата.

Ну а Джозефсон? Он появился на конференции, посвященной эффекту Мёссбауэра, котоорую я организовал в Сакле в 1961 году, и где, покрыв себя славой в харуэллском сражении (или кораблекрушении), был одним из почетных гостей. Он был очень молод, выглядел совсем мальчиком и упорно молчал. Как всем известно, еще большая слава пришла к нему после открытия «настоящего» эффекта Джозефсона в области сверхпроводимости, за что он был награжден Нобелевской премией в 1973 году. И, как не всем известно, он с тех пор стал заниматься такими предметами, как парапсихология или так называемый телекинез (передвижение предметов мыслью), на горе своим поклонникам и на радость разным чудакам и жуликам.

На нашей Мёссбауэровской конференции присутствовал шведский физик Ивар Валлер (Ivar Waller), представитель Нобелевского комитета, постоянно ищущий по всему свету возможных лауреатов. Я ему объяснил, почему считаю таковым Мёссбауэра. Очевидно, не я один был такого мнения, потому что Мёссбауэр был награжден в том же году, тридцати двух лет от роду.

На каком-то собрании Жюль Герон говорил о трагедии получивших Нобелевскую слишком рано, а я не удержался и сказал: «Благодарим Бога за то, что он отвел от наших уст эту чашу». Но, несмотря на дурацкий характер его замечания, в нем есть крупица правды. Слишком часто юные Нобелевские лауреаты высыхают, охваченные вихрем почестей или власти, или, быть может, потому, что бросают свои прежние исследования и изнуряют себя в бесплодных поисках «второго» открытия такого же масштаба. Возможно, так оно было с Джозефсоном. Но не так это было с Мёссбауэром. Слава не вскружила ему головы. Хотя он не уклонялся от ответственности (он был одним из первых директоров ИЛЛ, т. е. международного Института Ланжвена — фон Лауэ, основанного на использовании исследовательского реактора, построенного в Гренобле Францией, Германией и Великобританией), он в течение многих лет работал усердно и умно над применениями …эффекта Мёссбауэра. (Теперь он занимается физикой нейтрино.)

Вернемся на минуту к его открытию. Открытие безусловно было достойно Нобелевской премии; за это ее и дают — за открытия. Почти тридцать лет спустя я все еще убежден, что оно заслуживало премии, чего не могу сказать о некоторых других открытиях, подобно награжденных. Но что придало открытию Мёссбауэра особую важность, так это существование радиоактивного изотопа ⁵⁷Fe. Все в этом изотопе, от его изотопического изобилия до замечательных особенностей его распада, а также то, что это изотоп железа, сделало из него, как по заказу, отборное орудие для химии, металлургии, магнетизма, а с изучением гемоглобина и для биологии. Мессбауэр сделал свое открытие не на этом изотопе, и само его существование оказалось замечательно счастливой случайностью. Ну и что? Иногда говорят, что Нобелевская премия — это лотерея, в некоторой степени это так и есть. Но, как в любой лотерее, чтобы выиграть, нужен билет, а он далеко не у всех имеется. У Мессбауэра билет, безусловно, был.

Еще два воспоминания в связи с ИЛЛ. Однажды в Гренобле Мессбауэр организовал для меня осмотр института. Очевидно, желая доставить мне удовольствие, он собрал всех сотрудников, которые когда-либо занимались ЯМР, чтобы они мне рассказали о обо всем, что они делали в этой области. После визита он захотел узнать мои впечатления, на что я ответил словами (конечно, вымышленными) лорда Чемберлена, ответственного за нравственность лондонских театров: «Зачем мне ходить в театр, чтобы смотреть на адюльтер, мужеложство и кровосмешение, когда я все это могу найти дома». Я не уверен, что Мессбауэр понял, что именно я хотел этим выразить, так как он спешил на заседание.

Второе воспоминание тоже связано с ИЛЛ и с немцами, но без Мессбауэра. Я был одним из крестных отцов ИЛЛ, и вначале мы вели переговоры только с Германией; англичане вошли в ИЛЛ (как и в другие европейские предприятия, Общий рынок и ЦЕРН) с большим опозданием. Заседания были двуязычные, с синхронным переводом. Наш (КАЭ) административный директор нашел, что в организации, предлагаемой немцами, было слишком много начальников и слишком мало исполнителей. «Что это за мексиканская армия?» — спросил он (выражение, которое употребляется по-французски в этом смысле). «Welche Mexikanishe Wehrmacht? Warum Mexikanishe Wehrmacht?» — завопили немцы, услышав перевод.

В области динамической ядерной поляризации (ДЯП) есть одна забавная вещица, которую я придумал во время пребывания в Оксфорде зимой 1962–1963 года. Вот что это такое. Если быстро вращать в магнитном поле кристалл, погруженный в жидкий гелий, через пару минут ядерная поляризация, скажем у протонов кристалла, увеличивается в сто раз или больше по сравнению с ее величиной при тепловом равновесии. Забавно, не правда ли? Почему? — «Элементарно, дорогой Ватсон»: кристалл легирован очень анизотропными парамагнитными примесями. Когда магнитное поле параллельно известной оси А кристалла, их ларморова частота Ω сравнима с частотой свободного электрона, т. е. на три порядка выше, чем у протона. Благодаря своей быстрой релаксации спины примесей быстро достигают своей равновесной поляризации, которая тоже на три порядка выше, чем у протонов. Вдоль другой оси В, ортогональной оси к А, ларморова частота примесей равняется нулю (в редкоземельной группе есть несколько таких парамагнитных ионов).

При вращении кристалла от А к В найдется промежуточная ориентация (фактически гораздо ближе к В, чем к А), где ядерные и электронные частоты равны и где между электронами и ядрами происходят флип-флопы, сохраняющие энергию и уравнивающие их поляризацию. Если бы было одинаковое число электронов и ядер, после одного поворота ядра были бы значительно поляризованы. Но так как электронов гораздо меньше, после первого поворота электроны почти совсем деполяризованы, а ядра лишь немного поляризованы. Кристалл снова приводят в положение А, где электроны опять быстро поляризуются, а поляризация протонов, чья релаксация очень медленна, не меняется. Затем приводят кристалл в положение В и т. д.

Благоприятным является тот факт, что электронная релаксация, очень быстрая вдоль оси А, где электроны с ядрами «не разговаривают», гораздо медленнее около В, где они «общаются» между собой. Поляризация накачивается, как насосом. Конечно, поступая как бережливая дама, которая махала головой вместо веера, вместо кристалла можно вращать магнитное поле.

Невиль Робинсон (Nevile Robinson), экспериментатор из Кларендона (пожалуй, ловчее самого Соломона), стибрив у своего сына мотор от игрушки, смастерил за два дня нечто, что я не решаюсь назвать аппаратом, с помощью которого он продемонстрировал правильность моей идеи, получив увеличение протонной поляризации в несколько раз. Мы решили отложить публикацию до сооружения менее кустарного аппарата. Но в Кларендоне гостил тогда американский физик, сотрудник Джефриза, который, услышав о нашей работе (трудно было о ней там не услышать — мы рассказывали о ней всякому, кто не отказывался слушать), сообщил нам, что он только что получил письмо от Джефриза с той же самой идеей, что тот еще не поставил эксперимента, но послал для публикации письмо с описанием принципа в журнал низких температур «Cryogenics». Нельзя было терять ни минуты с публикацией. К счастью, главным редактором «Cryogenics» был специалист по низким температурам Курт Мендельсон (Kurt Mendelssohn), чей кабинет был рядом с моей комнатой в Кларендоне. Я отнес ему написанную за ночь статью, и она появилась в том же номере «Cryogenics», что и статья Джефриза.

Позже высокие протонные поляризации, до 80 %, были получены бывшим учеником Джефриза с помощью маленькой турбинки для быстрого вращения кристалла. Главное преимущество метода «магического кристалла» для поляризованных мишеней заключалось в том, что, так как в нем не использовался резонанс, он не требовал очень однородного магнитного поля. Но более серьезным недостатком была невозможность менять знак поляризации часто и быстро, как в методе «солид-эффекта».

«Магический кристалл» никогда не смог вытеснить «солид-эффекта», но по-моему трудно найти лучший пример из забавной физики.*

Одной из причин моего приглашения в Оксфорд было отсутствие Блини, уехавшего в саббатический отпуск. Я дал серию лекций об ЭПР в полупроводниках и снова погрузился в атмосферу парамагнетизма переходных элементов, с которой я был так хорошо знаком, когда работал в Оксфорде над диссертацией, и затем снова, когда заинтересовался эффектом Мёссбауэра. Классическая монографиия Ван Флека, посвященная этим проблемам, была написана тридцать лет тому назад, задолго до открытия ЭПР. Мне казалось, что весь материал, экспериментальный и теоретический, накопленный за двадцать лет в работах Блини и его сотрудников и в теоретических работах Прайса, Стивенса, Элиотта и других, в том числе и моих, заслуживал, чтобы ему была посвящена монография. Я поговорил об этом с Блини, которому понравилась мысль написать со мной такую монографию. Результатом нашего сотрудничества стал увесистый трактат более чем в восемьсот страниц о парамагнитном резонансе соединений переходных элементов от железа до актиноидов, включая группы редкоземельных элементов, палладия и платины.

Я описывал теорию, а он — экспериментальные методы и результаты; хотя иногда, желая описать некоторые части теории своим языком, он вторгался на мою «территорию». Как и можно было ожидать от книги, писавшейся в сотрудничестве двумя авторами в разных странах, каждый со своей культурой и индивидуальностью, она страдала некоторым недостатком единства. Один злой критик (не я ли?) сказал, что это две книги в одном переплете, но это несправедливое преувеличение (для красного словца не пожалеешь и близнеца?). Мы согласовали обозначения и установили перекрестные ссылки между частями. Собранные экспериментальные данные в его части, против которых я возражал вначале (я до сих пор не знаю, против чего он возражал в моей), оказались драгоценным источником информации для специалистов ЭПР и большим плюсом для книги. Что касается меня, я приложил главные усилия к выяснению и объяснению наиболее трудных вопросов теории, часто неверно толкуемых. Был сделан перевод на русский язык с тем же редактором, как для «Ядерного магнетизма», а на французский — группой французских физиков из Гренобля. Книга имела более чем приличный успех и недавно была переиздана в дешевом издании (paperback). Израильские физики зовут ее «Новым Заветом».

Во французское и английское издания этой автобиографии я включил в знак признания и дружбы перечень сотрудников (увы, далеко не всех), которые чередовались в моей лаборатории. Я полагал, что большинство, прочитав одну или другую версию, увидят, что я о них не забыл. Так как по-русски они не читают, кроме, может быть, одного из них, сначала я хотел пропустить эту часть. Но потом мне это показалось маленькой изменой, и я эту часть сохраню, заранее извиняясь перед русским читателем и приглашая его пропустить то, что вряд ли может его заинтересовать. Этот перечень я разобью на две части. В другой главе я напишу специально о тех, кто участвовал в многолетней работе по изучению ядерного магнитного порядка, которую я считаю главным своим достижением и опишу подробно.

*Моя лаборатория увидела свет, если я могу так выразиться, в подвале Ecole Normale Парижа в 1954 году. На следующий год она была перенесена в Сакле, где просуществовала до 1968 года. Затем она была перенесена в другой центр, так называемый Orme des Merisiers, в трех километрах от Сакле (об основании которого я расскажу в следующей главе), где она находится по сей день. В течение первых лет численность сотрудников мало менялась: десяток физиков, которые в КАЭ звались инженерами; от трех до пяти аспирантов, работающих над диссертацией, от пяти до десяти техников, и от двух до пяти физиков из-за границы — немало для легкой науки, но жидковато для тяжелой.

Я уже писал об Ионеле Соломоне, который оставил меня в 1962 году, чтобы основать собственную лабораторию в Политехнической школе. С самого начала работа этой лаборатории была замечательно успешной. Главной темой ее исследований были полупроводники, а методом исследований — магнитный резонанс. В длинной серии исключительно изящных экспериментов, пользуясь всеми возможностями магнитного резонанса, оптики и электрических измерений, он открыл немало новых эффектов. Это он посвятил трех из моих первых сотрудников — Мориса Гольдмана, Андре Ландесмана и Жозе Эзратти (Maurice Goldman, Andre Landesman, José Ezratty) — в тайны экспериментальной техники магнитного резонанса.

О Жане Комбрисоне я уже говорил и вернусь к нему в будущей главе, где расскажу, как я стал директором отделения физики.

Жак Винтер (Jacques Winter) пришел ко мне после защиты очень интересной диссертации у Бросселя. Его обширные познания в физике твердого тела и в атомной физике, а главное, его прекрасно развитый критический ум были полезны всем и в первую очередь мне. Я охотно говорил (полушутя), что, какой бы я ни предлагал новый эксперимент, Винтер убедительно доказывал, что, во-первых, это невозможно, во-вторых, не представляет интереса и, в-третьих, уже давно было сделано. Пробиться через этот тройной барьер (что мне иногда удавалось) было тонизирующим упражнением. Винтер покинул на время КАЭ, чтобы занять должность научного директора в НЦНИ (CNRS), служил несколько лет вице-директором в ИЛЛ и снова вернулся в КАЭ, где он теперь заведует научным департаментом в Гренобле.

Жозе Эзратти был сотрудником, с которым все в лаборатории любили работать, и сотрудничал со многими из нас. Все ценили его доброжелательность и юмор. Теперь он директор учреждения, задачей которого является подыскивать места для работы в промышленности молодым кандидатам наук.

Андре Ландесман долго работал над динамической поляризацией в жидкостях. Я отправил его на два года в командировку в США, откуда он вернулся специалистом по твердому ³Не. Он сделал несколько интересных работ в этой области и написал прекрасный обзор об обменном взаимодействии. Я широко воспользовался этим обзором в монографии, которую написал вместе с Гольдманом в 1982 году.

Шарль Ритер (Charles Ryter) — швейцарец по национальности — пришел ко мне уже опытным специалистом ЭПР. Он соорудил спектрометр необыкновенной чувствительности и первым наблюдал так называемое смещение Оверхаузера, которое возникает в металлах при усиленной ядерной поляризации. Теперь он астрофизик.

Мишель Боргини (Michel Borghini) успешно работал над динамической поляризацией и над конструированием поляризованных мишеней сначала у меня, а затем в ЦЕРН'е, где он трудится и теперь.

Клод Робер (Claude Robert) — необыкновенно искусный экспериментатор (он первым наблюдал ЯМР ⁵⁷Fe в необогащенном изотопическом железе), теперь профессор физики в Страсбурге.

Морис Герон (Maurice Guéron) — сын Жюля Герона, одного из лидеров юного КАЭ, — защитил хорошую диссертацию по ЭПР в полупроводнике InSb, а после того переключился на ЯМР в биологических веществах. У него теперь своя лаборатория в Политехнической школе.

Дени Жером (Denis Jerome) защитил прекрасную диссертацию о переходе металл — диэлектрик в сильно легированном кремнии. После того, как он покинул мою лабораторию, он стал известен своими работами по органическим сверхпроводникам. Боюсь, что злободневность его работ пострадала от недавнего открытия сверхпроводников с высокой критической температурой.

Жан-Марк Дельриё (Jean-Marc Delrieu), работая без всякой моей помощи, защитил выдающуюся диссертацию о ЯМР в вихрях сверхпроводников второго рода, а затем сделал очень оригинальную работу о природе обменного взаимодействия в твердом ³Не. Его, скажем, независимый характер создавал проблемы, пока он не удалился из лаборатории, чтобы работать в «своем углу».

Ганс Глаттли (Hans Glattli) — швейцарец, изучая с помощью ЯМР свойства твердого метана, открыл оригинальный способ определения его низко лежащих уровней энергии. Путем облучения он создавал в метане парамагнитные центры, энергии которых при известных значениях магнитного поля входят в резонанс с уровнями метана. К нему я еще вернусь.

Вильямс (Williams), прозванный почему-то Тито, прибыл ко мне из Оксфорда как специалист по ЭПР. В течение некоторого времени он тщетно искал метастабильные возбужденные состояния в твердом ³Не, следуя моей (безумной) идее использовать их как парамагнитные примеси для динамической поляризации. После этого он изучал поведение ионов и электронов над поверхностью жидкого гелия. Эти работы, вдохновленные Валерием Шикиным, приехавшим к нам из Института физики твердого тела, были очень успешны. По моему настоянию он отмежевался от моей лаборатории, с которой его работы уже не имели ничего общего, и основал собственную группу.

Рей Фриман приехал из Оксфорда. Химик по специальности, он существенно развил ЯМР высокого разрешения. Однажды я сказал ему, что среди ломаного английского, который царил в лаборатории, он является нашим стандартом английского языка, на что он ответил: «Пора отослать ваш стандарт домой для новой калибровки».

Уоррен Проктор (Warren Proctor) уже был упомянут в связи со спиновой температурой и динамической поляризацией. Своим сотрудничеством в этой области он внес важный вклад в деятельность нашей лаборатории. По сей день помню, как после того, как мы поляризовали «вслепую» ⁶Li в LiF в течение часа (позднее выяснилось, что было достаточно двух минут), мы увидели, как увеличенный сигнал ⁶Li проплыл по экрану осциллографа. «Анатоль, — воскликнул он, — видите ли вы то, что вижу я?» Божественный сюрприз!

Уолтер Гарди (Walter Hardy) — канадец из Ванкувера — провел со мной два года в середине шестидесятых. Я предложил ему изучить ДЯП в твердом дейтерированном водороде HD для постройки поляризованной мишени с высокой концентрацией водорода (чистый водород H₂ не подходит по причинам, о которых здесь нет места распространяться). Гарди, искусный и остроумный экспериментатор, прежде всего построил, начиная с нуля, аппарат для приготовления чистейшего HD и провел способом ЯМР подробное исследование его свойств. Результаты позволили сделать два противоречивых вывода: 1) как материал для поляризованной мишени HD не подходил; 2) как образец молекулярного твердого тела он был очень интересен. Это был интересный и отнюдь не единственный пример «прикладной» работы, которая приводит к результатам, представляющим общий интерес. Теперь Гарди — профессор в Ванкувере, где мы встречались в последний раз в 1987 году.

Нил Сюлливен (Neil Sullivan) — новозеландец и бывший ученик Паунда в Гарварде — пробыл у нас почти десять лет. Теперь у него кафедра во Флориде. Большинство его работ было посвящено тщательному изучению фазовых переходов в смесях твердого орто- и параводорода, а также твердого азота с разными примесями. Превосходный экспериментатор, он научил работать двух молодых блестящих французких физиков Даниэля Эстева и Мишеля Деворе (Daniel Estéve, Michel Devoret).

Эта пара после успешного сотрудничества с Сюлливаном совсем оставила ЯМР и изучает макроскопические квантовые явления в джозефсоновских контактах. Тем хуже для ЯМР, тем лучше для физики!

Слава Лучиков, Милан Оденал и Александр Малиновский пришли к нам с Востока. Все трое — прекрасные физики, провели в лаборатории немало времени, работая над ДЯП. Все вернулись в свои страны (Оденал преждевременно скончался в 1988 году). Лучиков заведует отделом нейтронной физики в Дубне. Малиновский (болгарин) сотрудничал с Глаттли в области приготовления и испытания материалов для поляризованных мишеней, иногда приезжает к нам на короткие промежутки времени.

Предупреждаю читателя опять, что будет еще список в другой главе.