Электроны движутся не по всем геометрически возможным, а лишь по "разрешенным" орбитам с точно определенным радиусом вращения вокруг ядра, при этом они не отдают энергию. Только если электрон "спрыгивает" с одной такой прочной орбиты на соседнюю с более низким энергетическим уровнем, он излучает количество энергии, которое производит типичные для этого элемента спектральные линии - например, зеленую, синюю и желтую у бария. Занимаясь математикой этих линий, Бор наталкивается на матрицу решетки и делает при этом поразительное открытие: формулу легко можно преобразовать так, что в ней выявляется постоянная Планка h. Она работает и здесь, поскольку прыгающий электрон излучает энергию порциями, строго отделенными друг от друга: квантами Макса Планка. А это означает: атом Резерфорда - Бора подчиняется законам квантовой теории.
Когда немного погодя становятся известны первые совпадения экспериментальных данных с теорией Бора, не кто иной, как Альберт Эйнштейн, посвящает Бора в рыцари: "Это огромное достижение. Оно доказывает, что теория Бора верна". Другие физики далеко не в восторге. Со стороны геттингенских семинаров, например, Бор видит как смущенное молчание, так и нескрываемый ужас перед этой государственной изменой классической физике. В ноябре 1913 года некоторые заключения Бора и впрямь могли казаться еще слишком умозрительными и недостаточно обоснованными, однако сам он знает точно, что находится на верном пути. В Манчестере и Копенгагене в это время идет очень осторожная прорисовка плана строения самой природы. Промерены энергетические уровни, определены геометрические соотношения. Они противоречат старым теориям. Постоянная Планка, судя по всему, оказалась в сознании физиков-первопроходцев чем-то вроде Полярной звезды для успешной навигации сквозь еще неизведанные пространства атомной физики. Резерфорд целиком на стороне Бора, Эйнштейн в полном восторге, да и Планк вообще-то должен чувствовать себя польщенным, что его открытие тринадцатилетней давности, как оказалось, играет решающую роль на этом фундаментальном уровне природы.
Глава 3. Протон
Знаток Бетховена, прогуливаясь дивным июльским вечером 1914 года по Грюневальду - берлинскому кварталу вилл, - мог опознать волнующее andante cantabile из фортепьянного трио номер 7 си-бемоль мажор. Музыка льется из полуоткрытых окон виллы на Вангенхаймер-штрассе 21. Построенный в 1905 году дом основателен, но не помпезен и выдержан в холодных, строгих формах как снаружи, так и внутри. Стиль поведения хозяина дома также считается среди его коллег и сотрудников скорее сдержанным и официальным. Однако те, кто знает его поближе, ценят его как добросердечного, участливого друга и компанейского любителя музыки. Многие мечтают о приглашении на его домашние концерты. Отто Ган здесь постоянный гость. Возможно, уличному прохожему, который прислушивается к музыке, известно, что здесь живет со своей семьей тайный советник Макс Планк.
Вскоре после того, как отзвучала четвертая часть - allegro moderato presto, - распахиваются двери в сад, и стайка расшалившихся взрослых с громким смехом выбегает на лужайку. Все буйствуют без видимой причины, носясь вокруг декоративных кустов и фруктовых деревьев. Однако правила игры просты. Выбираешь себе жертву, честно предупреждаешь ее о своих намерениях и потом гоняешься за ней по всему саду, пока не поймаешь. Сегодня хозяин дома нацелился на изящную молодую женщину с аккуратным прямым пробором и пучком темных волос, которая проворно, но все же недостаточно, пускается в бегство, прыгая через клумбы и подныривая под низко висящие ветки вишни. Уже скоро стройный, рослый мужчина лет пятидесяти пяти, со светло-голубыми глазами и длинными ногами догоняет Лизу Мейтнер. "Как же он был доволен, когда ловил кого-нибудь", - вспоминает пойманная. Для Макса Планка и его гостей игра в догонялки после концерта, в котором сам он сегодня опять был за фортепьяно, а партию виолончели исполнял голландец, была излюбленным ритуалом.
В дверях веранды стоит скрипач, не очень веря в то, что разыгрывается у него на глазах, и колеблется, не ринуться ли и ему тоже в общую сутолоку. Этот человек воспринимает материю как затвердевшую энергию. В его сознании пространство и время связаны в нерасторжимое единство, в котором сила тяжести больше не действует, а формируется в некую геометрическую величину - в четырехмерное пространство-время, которое искривляется под влиянием массы. Эта концепция уже скоро сделает его самым знаменитым физиком XX века. Альберт Эйнштейн уже три месяца живет неподалеку от виллы Планка. Свой статус почетного директора Физического института кайзера Вильгельма без преподавательской нагрузки он принимает, как всегда, невозмутимо и с юмором. Он оповещает весь мир, что прибыл в Берлин "наподобие живой мумии". Его институт существует пока что лишь в воображении всех участников, которым удалась хитрость заманить сюда Эйнштейна. Он только что развелся со своей женой Милевой: "Жизнь без моей жены для меня лично - настоящее возрождение, - признаётся он другу. - У меня такое чувство, будто я оставил позади десяток лет каторги".
Лиза Мейтнер с живостью вспоминает тот домашний музыкальный вечер с трио си-бемоль мажор Бетховена на вилле Планка: "Эйнштейн, очевидно преисполненный радости от музыки, сказал, громко смеясь, в своей беззаботной манере, что ему стыдно за свою плохонькую технику. Планк стоял рядом, со спокойным, но буквально излучающим счастье лицом и потирал ладонью в области сердца: "Эта чудесная вторая часть". Когда потом я и Эйнштейн уходили, Эйнштейн ни с того ни с сего сказал: "Знаете, в чем я вам завидую?" И когда я ошеломленно взглянула на него, он добавил: "Что у вас такой начальник". С 1912 года ее должность личной ассистентки Планка в университете наконец-то оплачивается регулярным жалованьем. А в Химическом институте кайзера Вильгельма она и летом 1914 года по-прежнему работает с Отто Ганом как "неоплачиваемый специалист".
В марте 1914 года Ган приглашен на праздник Карлом Дуйсбергом, директором концерна "Байер-Верке" в Леверкузене. Он должен удивить гостей чем-нибудь впечатляющим из области исследования радиоактивности. Для этой цели он выбрал экзотический "карандаш": стеклянную трубку с сильно излучающим и светящимся мезотором. Этим карандашом он пишет на фотопластинке имя директора. Пластинку тотчас проявляют, и публика получает возможность полюбоваться этой радиографией. Вечером, на превосходном торжественном банкете столы украшают доставленные из Голландии орхидеи, а вино в термосах охлаждается сжиженным воздухом.
Немецкая химическая промышленность - ведущая в мире. Вот и потребовало прусское военное министерство полгода спустя вклада химиков в войну. На заводах Байера в процессе производства скапливается огромное количество ядовитых промежуточных продуктов, теперь их поставляют в институт Фрица Габера в берлинском Далеме. Там эти вещества исследуются на предмет их применения в военных действиях. Габеру к началу войны 46 лет. Родившись в Бреслау евреем, он в возрасте 25 лет переходит в протестантизм, поскольку в империи царит настроение латентного антисемитизма. Протестанту в Пруссии сделать карьеру легче. Военному министерству не приходится долго его упрашивать. Страстный патриот с головой окунается в работу и первым делом внедряет новые антифризы для того, чтобы моторизованное наступление немецких войск на Россию не застопорилось с началом зимы, а смазочные вещества для артиллерийских орудий не замерзали.
Однако для честолюбивого химика это всего лишь гимнастика для разогрева. Не зря же он еще пять лет назад сделал одно изобретение чрезвычайной военной важности, которое принесло ему как химику мировую известность. Из неистощимого и, считай, дармового источника Габер добыл вещество, которое в принципе позволяет эффективно победить голод в мировом масштабе. Одну составную часть вещества, названного аммиаком, он взял буквально из воздуха. Атмосфера Земли на три четверти состоит из азота. И Габеру удалось то, что целые поколения химиков до него считали безнадежным, а именно: специальными аппаратами улавливать из воздуха азот и удерживать его. Водород в качестве второго компонента аммиака, тоже практически без ограничений, можно получать из воды. И этот газ с резким запахом является исходным продуктом для искусственных удобрений, значение которых возрастает ввиду роста народонаселения Земли. К тому же сообща с Карлом Бошем, химиком концерна "BASF", этот гений синтеза поставил производство азотных удобрений на промышленную основу.
Сам Фриц Габер всегда видел свое призвание в неутомимых созидательных исследованиях на благо человечества. Однако теперь, в эйфории первых месяцев войны, он немного видоизменяет свое истинное предназначение, приспособив жизненный девиз к новой ситуации: "В мирное время - человечеству, в военное - отечеству". Ибо синтез аммиака ведет не только к повышению урожая пшеницы, кукурузы и риса. Аммиак можно переработать с азотной кислотой в исходный продукт для боеприпасов и взрывчатых веществ. В то время как другие воюющие стороны рассчитывали лишь на Чили как на главного поставщика натуральной селитры, германский император мог положиться на своих толковых химиков из "BASF". Если бы не метод Габера - Боша, немецкие солдаты остались бы без боеприпасов уже в середине 1915 года, поскольку британский флот стал перехватывать корабли с селитрой, предназначенной для Германии. С габеровским синтезом аммиака и промышленным производством, инициированным Карлом Бошем, немецкая химия достигла невиданных масштабов. На глазах сбывалась сказка "Столик, накройся!". Искусственные удобрения обещают скатерть-самобранку, а сказочный приказ "Дубинка, из мешка!" превращает аммиак во взрывчатое вещество. Накормить человечество и истребить человечество - из этой дилеммы науке уже не выпутаться во всех грядущих войнах. Лишь пацифист Альберт Эйнштейн не разделяет военную эйфорию своих далемских коллег. Как сторонний наблюдатель он, конечно, зачарован тем, с какой изобретательностью немецкие ученые разогнали военную машину. Своему другу Ромену Роллану он сообщает: "Эта всеохватная организаторская сноровка не укладывается в голове. Все университетские ученые взяли на себя какие-то военные задания или услуги".
Впереди всех - Фриц Габер. За исключением отдела радиоактивных исследований, возглавляемого Ганом и Мейтнер, все помещения Химического института кайзера Вильгельма заняты разработкой химического оружия. В ассортимент поставляемых концернами "Байер" и "BASF" отравляющих веществ входит и смертельный газ хлор. Будучи отходом производства, он имеется в огромных количествах на обеих фабриках - идеальное условие для широкомасштабного военного применения. Габер закачивает газ в стальные сосуды и отрабатывает метод его эффективного применения на местности в качестве боевого отравляющего вещества. Во втором сражении во Фландрии близ городка Ипр на юго-востоке Бельгии впервые "стравливают" 150 тонн хлора по методу Габера. 22 апреля 1915 года дует легкий ветер норд-норд-ост. На закате солнца немецкие саперы на пять минут открывают вентили шести тысяч стальных цилиндров. Облако, желто-зеленым цветом напоминающее уран, движется широким фронтом протяженностью в шесть километров на позиции союзных войск, которые окопались в походной грязи.
То, чего не добьется ни атакующий солдат, ни осколок снаряда, ни пуля, без труда удается газу. Он тяжелее воздуха и стелется по земле, он проползет через болото, перевалится через мешки с песком, проберется сквозь мотки колючей проволоки и, в конце концов, заполнит окопы. В этих уже вырытых могилах солдаты застигнуты неожиданным оружием врасплох. В панике они бегут от облака, несущего смерть, не понимая, что с ними творится, они давятся кашлем, вдыхая при этом еще больше хлора, который сжигает их легкие. В смертном ужасе они затыкают рот рукавом, ногтями роют ямки в земле, чтобы перед тем, как задохнуться, остудить в грязи горящее лицо и укрыться от желто-зеленого тумана.
После этого быстрого, неожиданного в своей легкости прорыва фронта, который стоил жизни пяти тысячам союзных солдат и оставил десять тысяч увечных, институт Фрица Габера в Далеме становится неоспоримым тыловым центром химического ведения войны. Отто Ган как представитель "газовых" инженерных войск в это время ведет разведку местности в Шампани для новых химических атак. Всем заправляет лично Габер, который скептичного поначалу Гана убеждает тем доводом, что химическое оружие покончит с войной быстрее и тем самым эффективно спасет человеческие жизни. Ган делает этот довод собственной философией, так что позднее он "с полным убеждением" обучает солдат на стальных цилиндрах и лично руководит газовыми атаками на Восточном фронте.
Явно возбужденный первым военным опытом, Ган приходит к естественной мысли о применении в оружейной технике и радиоактивных веществ. Он сам придумал, как можно было бы применить радий и мезотор. Находясь вдали от материалов и лабораторной аппаратуры, он по полевой почте поручает Лизе Мейтнер позаботиться о разработке радиоактивной светящейся массы. Ее надо нанести на ружейную мушку, чтобы немецкие солдаты могли стрелять и ночью - таков был ход мысли Гана. Лиза Мейтнер и ее коллега-химик Отто фон Бейер объединяются для серии испытаний с радиотором и цапонлаком, смесью целлулоида и ацетона. Этот препарат выдерживает сильные сотрясения, не смывается проточной водой и может нагреваться до 90 градусов Цельсия без ущерба для его функции. Одну пробу этого вещества Мейтнер наносит на тонкую медную проволоку и посылает ее на экспертизу Гану, агенту химической войны на разных фронтах. 9 января 1915 года он пишет: "Путем измерения я установил, что цапонлак не уменьшает эффект, к тому же он образует защитный слой". Три недели спустя из Берлина к вице-фельдфебелю ополчения отправляется пакетик с "двумя сравнительно сильными смесями радия с сернистым цинком и цапонлаком... в двух маленьких пузырьках...". Ган должен, таково естественное представление тыловиков Мейтнер и Бейера, испытать идею на собственном ружье и составить картину ее пригодности. В конце января 1915 года предложение Гана и пробы подготовленной Бейером и Мейтнер радиоактивной светящейся массы лежат перед "оружейной комиссией" прусского военного министерства. И где-то там, в ожидании резолюции, затерявшись в стопке прочих ходатайств и заявлений, а может, аккуратно подшитая в папочке, терпит неудачу первая попытка сочетать радиоактивное вещество с оружием.
Фриц Габер между тем работает круглые сутки, ибо спираль гонки вооружений уже взвивается вверх. В распоряжении союзнических войск уже скоро оказываются хоть и примитивные, но действенные против хлора противогазы. Поэтому Габер хочет найти такое раздражающее средство, которое, проникнув сквозь резину и кожу, заставит неприятеля сорвать с лица противогаз, чтобы его, незащищенного, тут же накрыло второй волной смертельного газа. Эти газы впоследствии будут названы "зеленый крест" и "синий крест", а в совместном применении получат продуманное название "цветной крест".
В июне 1915 года и газовый сапер инженерных войск Отто Ган попадает на "передовые позиции", очутившись на окраине сожженной польской деревни. Для ночлега там использовались пустые гробы, а в качестве снотворного - чайная ложка 95-процентного спирта. При благоприятном ветре пускали газ фосген, он же "зеленый крест". Он в десять раз ядовитее, чем хлор, но пахнет сладковатой прелью, как сырое сено. Впервые Ган был свидетелем газовой атаки, которая состоялась под его командованием: "Не было ни выстрела... Атака увенчалась полным успехом. Фронт мог продвинуться вперед на несколько километров". Но когда облако рассеялось, он видит, что завоеванная территория усыпана трупами отравленных русских, и среди них агонизирующие, еще живые, но обреченные на смерть. Он спонтанно бросается оказывать помощь собственными спасательными приборами, облегчающими дыхание. Но отравленные газом уже не годятся в военнопленные. Судя по всему, они не встревожились, когда на них повеяло сырым сеном. "Я был тогда глубоко пристыжен и внутренне очень взволнован, ведь в конечном счете я сам вызвал эту трагедию".
Весной 1916 года в концерне "Байер" в Леверкузене Гану доверено щекотливое задание - вручную наполнять фанаты сжиженным фосгеном, при этом для защиты собственных легких он вырабатывает специальную дыхательную технику. Видимо, смущение, испытанное от увиденного "на фронте" действия фосгена, быстро вытеснялось обыденностью войны, поскольку он по-прежнему готовит для фронта отравляющие газы - правда, держится вдали от передовой, предоставив себя в распоряжение верховного химического главнокомандующего Габера для опасного эксперимента. А тот хочет выяснить, когда противогазы перестают действовать. Ган добровольно вызывается в подопытные кролики. Он должен носить противогаз до тех пор, пока газ не попадет в дыхательные пути. "Для этого мы заполняли фосгеном избыточной концентрации герметичную дощатую будку и оставались в этой атмосфере, пока защитное действие противогаза не ослабевало. Время определялось снаружи секундомером".
В апреле 1917 года компания по использованию радия в Вене срочно конфискует весь запас радия в Санкт-Йоахимстале, поскольку из Германии поступил крупный заказ. Судя по всему, планы Гана, Мейтнер и Бейера все-таки извлечены из-под слоя пыли и одобрены. Одному заводу в Будапеште поручено оснастить светящимися мушками миллион ружей для армии Вильгельма II. Подсчитано необходимое для этого количество радия: 850 миллиграммов. В конце августа 1918 года, за несколько недель до окончания войны, светящиеся мушки якобы в улучшенном исполнении одной венской фирмы должны наконец пройти первые практические испытания. Курсы снайперов в австрийском Бруке-на-Лейте выдают отрезвляющий результат: "Поскольку цель в темноте так и так не видна, то и светящиеся мушки не имеют смысла". Тем самым вся затея оказалась полным головотяпством. Умные и проницательные люди - Эмиль Фишер, Фриц Габер, Отто Ган и Лиза Мейтнер - не додумались, что в темноте должна быть освещена в первую очередь цель, а не мушка. Через два месяца после этого отрезвляющего провала попытки оснастить оружие радиоактивными веществами большая война заканчивается, и дунайская монархия Австро-Венгрия ликвидируется. Санкт-Йоахимсталь вместе со своими лучистыми полезными ископаемыми принадлежит теперь новой стране - Чехословакии.