Бору такая схема казалась слишком схематической. Вероятно, математика была слишком похожа на рациоцинацию, и с нею он по-прежнему оставался замкнут в своей тревоге. Он подумывал написать книгу о своих математических аналогиях, но вместо этого обратился к другой, гораздо более конкретной работе. Заметим, однако, что математическая аналогия начинает встраивать проблему сомнения в систему языка, видя в сомнении особую форму вербальной неоднозначности; заметим, что она пытается прояснить неоднозначности, разнося разные смыслы по отдельным, не связанным друг с другом плоскостям.
Та конкретная работа, к которой Бор обратился в феврале 1905 года – ему было тогда девятнадцать лет, – была задачей из области экспериментальной физики[282]. Каждый год Датская королевская академия наук и литературы предлагала задачу и давала на ее решение двухлетний срок; успешным работам по этой теме академия присуждала золотую и серебряную медали. В 1905 задача по физике касалась измерения поверхностного натяжения жидкостей путем измерения колебаний, возникающих в этих жидкостях при протекании через отверстие (такие колебания можно увидеть в струе, вытекающей из садового шланга, которая приобретает волнистую форму). Это предложил британский лауреат Нобелевской премии Джон Уильям Стретт, лорд Рэлей, но его никто еще не пробовал применить на практике. Бор и еще один участник конкурса взялись за решение этой задачи.
Бор работал в той же физиологической лаборатории, в которой он в течение многих лет наблюдал за работой отца, а затем и помогал ему, осваивая искусство экспериментальных исследований. Чтобы получить устойчивые струи, он решил использовать вытянутые стеклянные трубки. Поскольку метод требовал использования большого количества жидкости, он ограничился исследованием воды. Трубки нужно было сплющить по бокам, чтобы получить овальное поперечное сечение; это придавало струе воды форму, необходимую для возникновения волн. Всю работу по нагреванию, размягчению и вытягиванию трубок выполнял сам Бор; это занятие оказывало на него прямо-таки гипнотическое воздействие. Розенфельд говорит, что Бор «так увлекся этой работой, что, совершенно забыв о своей исходной цели, часами напролет пропускал сквозь пламя трубку за трубкой»[283].
Каждый опыт по определению величины поверхностного натяжения занимал часы. Работать приходилось по ночам, когда в лаборатории никого не было, потому что любая вибрация могла нарушить форму струй. Работа шла медленно, к тому же Бор тянул время. Академия отвела на решение задачи два года. К концу этого периода Кристиан Бор понял, что его сын настолько затягивает дело, что может не закончить свою статью вовремя. «Опытам не было конца, – рассказывал Бор Розенфельду несколько лет спустя, во время велосипедной прогулки, – я все время замечал всё новые подробности, которые, как мне казалось, сначала нужно было понять. В конце концов отец отослал меня прочь из лаборатории, и мне пришлось написать статью»[284].
«Прочь» означало в Нерумгард, загородное имение семьи Адлер, расположенное к северу от Копенгагена. Там, вдали от искушений лаборатории, Нильс сочинил – а Харальд записал – статью объемом в 114 страниц. Нильс сдал ее в академию в последний день установленного срока, но даже в этот момент работа была неполной. Три дня спустя он сдал еще и приложение на одиннадцати страницах, которое по случайности не было включено в исходный текст.
Хотя в этой работе, первой научной статье Бора, поверхностное натяжение определялось только для воды, она также исключительно расширила теорию Рэлея. Академия присудила ей золотую медаль. Работа эта была необычайным достижением для столь молодого автора, и именно она направила Бора в физику. В отличие от математизированной философии физика была прочно укоренена в реальном мире.
В 1909 году лондонское королевское общество приняло статью о поверхностном натяжении в несколько отредактированном виде для публикации в своем журнале Philosophical Transactions. Бору, по-прежнему бывшему на момент выхода статьи всего лишь студентом, еще не получившим даже магистерской степени, пришлось объяснять секретарю Королевского общества, письма которого были адресованы с использованием предполагаемого ученого звания, что он «не профессор»[285].
Однажды отъезд за город уже помог ему. Возможно, он мог помочь и еще раз. Уехать в Нерумгард больше было нельзя, так как семья Адлер отдала это имение под школу. Между мартом и маем 1909 года, когда Бору пришло время готовиться к экзаменам на магистерскую степень, он поехал в городок Виссенбьерг на острове Фюне, соседствующем на западе с Зеландией, островом, на котором находится Копенгаген, и поселился там в доме священника, принадлежавшем родителям лаборанта Кристиана Бора. Вместо работы Нильс читал на Фюне «Стадии жизненного пути». Дочитав эту книгу, он в тот же день с восторгом отправил ее Харальду. «Это единственное, что я считаю нужным послать, – писал он младшему брату, – и, по-моему, вряд ли можно найти что-либо лучшее. Во всяком случае, лично я получил от этой книги громадное удовольствие. Я даже думаю, что это одна из лучших книг, которые мне приходилось читать»[286][287]. В конце июня, вернувшись в Копенгаген, Бор сдал – опять-таки в последний день – свою дипломную работу, переписанную почерком его матери.
К тому времени Харальд вырвался вперед: он получил магистерскую степень в апреле, после чего уехал в аспирантуру в Университет имени Георга-Августа в немецком Гёттингене, центр европейской математики. В июне 1910 года он получил в Гёттингене докторскую степень. Нильс иронично писал младшему брату, что его «зависть скоро вырастет до неба»[288], но на самом деле он был доволен тем, как шла работа над его собственной диссертацией несмотря на то, что он потратил «четыре месяца на рассуждения по дурацкому вопросу о каких-то дурацких электронах и [смог] только написать штук четырнадцать более или менее противоречащих друг другу черновиков»[289]. Кристиансен дал Бору в качестве темы магистерской дипломной работы задачу из электронной теории металлов; эта тема настолько заинтересовала Бора, что он продолжил работу над нею и в своей диссертации. Теперь он специализировался в теоретической физике; как он объяснял, заниматься одновременно с этим и физикой экспериментальной было бы «непрактично»[290].
Осенью 1910 года он снова вернулся в пасторский дом в Виссенбьерге. Работа шла медленно. Возможно, он вспомнил, как трудно давалась диссертация лиценциату, потому что он снова обратился к Кьеркегору. «Он произвел на меня сильное впечатление, когда я писал свою диссертацию на Фюне, и я читал его работы сутками напролет, – рассказывал Бор в 1933 году своему другу и бывшему ученику Й. Руд Нильсену. – Особенно восхищала его честность, его готовность последовательно решать задачи до самого конца. Кроме того, у него великолепный, часто очень изящный язык. Разумеется, у Кьеркегора есть много такого, с чем я не могу согласиться. Я отношу это на счет того времени, в котором он жил. Но меня восхищают его энергичность и упорство, та последовательность, с которой он доводит свой анализ до самого конца, и то, что благодаря этим качествам он превратил несчастья и страдание в нечто хорошее»[291].
К концу января 1911 года он закончил свою диссертацию «Исследования в области электронной теории металлов». 3 февраля скоропостижно умер его отец, которому было пятьдесят шесть лет. Бор посвятил свою диссертацию «памяти моего отца, с глубочайшей благодарностью»[292]. Он очень любил отца; если раньше на нем лежало бремя ожиданий, то теперь он был свободен от этого бремени.
Как было принято, защита диссертации, состоявшаяся в Копенгагене 13 мая, была открытой для публики. «Д-р Бор, бледный и скромный молодой человек, – писала копенгагенская газета Dagbladet в заметке, над которой был помещен небрежный рисунок соискателя, стоящего во фрачном костюме за массивной кафедрой, – не принимал большого участия в обсуждении, которое заняло рекордно короткое время»[293]. Маленький зал был переполнен. Кристиансен, бывший одним из двух членов комиссии, сказал просто, что в Дании вряд ли найдется человек, обладающий достаточными знаниями по теме диссертации, чтобы оценить работу соискателя.
Перед смертью Кристиан Бор помог сыну получить стипендию Фонда Карлсберга, позволявшую ему продолжить обучение за границей. Лето Нильс провел в парусных и пеших прогулках с Маргрете Норланд, сестрой своего друга, красивой молодой студенткой, с которой он познакомился в 1910 году; незадолго до его отъезда они обручились. В конце сентября он уехал в Кембридж. Он должен был учиться в Кавендишской лаборатории под руководством Дж. Дж. Томсона.
29 сентября 1911 г.
Элтисли-авеню 10,
Ньюхэм, Кембридж
О Харальд!
У меня все прекрасно. Я только что разговаривал с Дж. Дж. Томсоном и рассказал ему, насколько смог, о своих идеях относительно радиации, магнетизма и т. д. Если бы ты только знал, что́ значил для меня разговор с таким человеком. Он был со мной чрезвычайно любезен, и мы обсудили очень многое; мне кажется, что он нашел в том, что я говорил, нечто разумное. Теперь он собирается прочитать [мою диссертацию] и пригласил меня на воскресный ужин в Тринити-колледж; потом он поговорит со мной о ней. Можешь себе представить, как я счастлив… У меня теперь есть собственная маленькая квартира. Она расположена на краю города и прекрасна во всех отношениях. У меня две комнаты, и я ем в полном одиночестве у себя дома. Здесь очень мило; сейчас я пишу тебе перед своим собственным маленьким камином, в котором пылает, потрескивая, огонь[294].
Нильс Бор был в восторге от Кембриджа. Благодаря англофилии отца ему легко было полюбить английскую жизнь; в университете же поддерживались традиции Ньютона и Максвелла и была великая Кавендишская лаборатория, славная столь многими физическими открытиями. Бор обнаружил, что его школьный английский далек от совершенства, и взялся за чтение «Дэвида Копперфильда», вооружившись внушительным новым словарем, в котором он смотрел все слова, в которых не был уверен. Он обнаружил, что в лаборатории было слишком много народу и слишком мало средств. С другой стороны, ему было забавно ходить в мантии и академической шапочке (после того, как его официально приняли в докторантуру Тринити-колледжа)«под страхом огромного штрафа», наблюдать профессорский стол колледжа, «за которым едят столько и таких первоклассных блюд, что совершенно невероятно и непонятно, как они с этим справляются»[295], гулять «по часу перед ужином по прекраснейшим лугам вдоль реки, с изгородями, усеянными красными ягодами, и одинокими ивами, клонящимися на ветру, – вообрази себе все это под великолепнейшим осенним небом со стремительно несущимися облаками и неистовым ветром»[296]. Он записался в футбольную команду; встречался с физиологами, учившимися у его отца; посещал лекции по физике; работал над экспериментами, которые поручал ему Томсон; общался на банкетах с английскими дамами, «абсолютно гениально умеющими вызывать на откровенность»[297].
Однако Томсон так и не собрался прочитать его диссертацию. Собственно говоря, их первая встреча была вовсе не столь успешной. Новый датский ученик не просто рассказал Томсону о своих идеях; он еще и указал ему на ошибки, которые он обнаружил в работах самого Томсона по теории электрона. «Интересно, – писал Бор Маргрете вскоре после этого, – что скажет профессор по поводу моих замечаний к его статье»[298]. Немного спустя он писал: «Не могу дождаться момента, когда Томсон наконец выскажется. Он – великий человек. Надеюсь, мои глупые вопросы не рассердили его»[299][300].
Мы не знаем, рассердился Томсон или нет. В это время электроны уже не очень его интересовали. Он переключил свое внимание на положительно заряженные анодные лучи – эксперимент, в котором он предложил участвовать Бору, касался именно их, и Бор считал его совершенно бесперспективным, – и в любом случае не любил теоретических обсуждений. «Чтобы по-настоящему узнать англичанина, требуется полгода, – сказал Бор в своем последнем интервью. – В Англии принято быть вежливым и так далее, но на самом деле они никем не интересуются… По воскресеньям я ходил на ужины в Тринити-колледж… Я сидел там, и в течение многих воскресений со мной никто ни разу не заговорил. Но потом они увидели, что я так же не стремлюсь разговаривать с ними, как и они со мной. И тогда мы подружились, понимаете, и все изменилось»[301]. Тут речь идет об общем представлении; возможно, безразличие Томсона было его первым частным проявлением.
А потом в Кембридже появился Резерфорд.
Он «приехал из Манчестера, чтобы выступить на ежегодном Кавендишском обеде, – вспоминает Бор. – Хотя в этот раз мне не удалось познакомиться с Резерфордом, на меня произвели глубокое впечатление его обаяние и энергия – качества, с помощью которых ему удавалось достигать почти невероятных вещей, где бы он ни работал. Обед происходил в чрезвычайно непринужденной атмосфере, что дало удобный случай коллегам Резерфорда напомнить некоторые из многочисленных анекдотов, уже тогда связанных с его именем»[302][303]. Резерфорд тепло говорил о недавней работе физика Ч. Т. Р. Вильсона, изобретателя туманной камеры (в которой можно наблюдать траектории заряженных частиц, проявляющиеся в виде линий водяных капель в перенасыщенном паре), с которым он дружил во время учебы в Кембридже. Как говорит Бор, Вильсон «только что» сфотографировал в своей камере альфа-частицы, рассеивающиеся в результате взаимодействия с ядрами, – то самое явление, которое всего за несколько месяцев до этого «привело [Резерфорда] к открытию, с которого началась новая эпоха, – открытию атомного ядра»[304][305].
Бора уже занимали вопросы, которые он вскоре после этого связал с задачей о ядре и теоретически неустойчивых электронах[306], но самое большое впечатление на этом ежегодном обеде произвело на него то, насколько Резерфорд был готов отбросить церемонность. Вспоминая этот период своей жизни много лет спустя, он особенно выделял среди достоинств Резерфорда следующее: «…у него все же хватало терпения выслушивать каждого из этих молодых людей, если он ощущал у них наличие каких-то идей, какими бы скромными с его собственной точки зрения они ни казались»[307][308]. В отличие, надо думать, от Дж. Дж. Томсона, каковы бы ни были другие достоинства последнего.
Вскоре после этого обеда Бор приехал в Манчестер, чтобы встретиться там с «одним из коллег моего недавно умершего отца, бывшим также близким другом Резерфорда»[309]. Это близкий друг свел их. Резерфорд посмотрел на молодого датчанина, и он ему понравился, несмотря на его обычную нелюбовь к теоретикам. Впоследствии кто-то спросил его об этом противоречии. «Бор не такой, – прогремел Резерфорд, пытаясь замаскировать шуткой свою привязанность. – Он же футболист!»[310] Бор отличался от прочих и в другом отношении; он был гораздо талантливее всех остальных многочисленных учеников Резерфорда – а Резерфорд воспитал за свою жизнь целых одиннадцать нобелевских лауреатов[311], и этот его рекорд не побил никто.
Бор отложил решение о выборе между Кембриджем и Манчестером до обсуждения всей этой ситуации с Харальдом, который специально для этого приехал к нему в Кембридж в январе 1912 года. Затем Бор отправил Резерфорду пылкую просьбу предоставить ему возможность учиться в Манчестере, о которой они говорили в декабре. Резерфорд посоветовал ему не бросать Кембридж слишком быстро – Манчестер, сказал он, никуда от него не денется[312], – и Бор предложил приехать к началу весеннего семестра, который начинался в конце марта. Резерфорд согласился с радостью. Бору казалось, что в Кембридже его способности тратятся впустую. Он хотел заняться чем-то существенным.