Встреча в 1900 г. Содди с Резерфордом и последовавшая почти двухлетняя совместная их работа по изучению химических свойств радиоактивных веществ, а также подученные ими фундаментальные научные результаты оказали решающее влияние на формирование Содди как исследователя. Отныне и до года присуждения ему Нобелевской премии ио химии (1922) его главные научные интересы были связаны с дальнейшей разработкой экспериментальных и теоретических основ учения о радиоактивности; в этой работе он не раз занимал лидирующее положение. По-видимому, если бы не сотрудничество с Резерфордом, успехи Содди в этой новой научной области оказались бы гораздо скромнее (если бы он вообще занялся изучением радиоактивности). Пройденная в лаборатории Резерфорда школа работы с радиоактивными веществами позволила Содди накопить ценный опыт самостоятельных экспериментальных исследований в этой области и выявила у него способность к смелым (но при этом надежно обоснованных экспериментом) и широким научным обобщениям.
Чрезвычайно важным это сотрудничество оказалось и для Резерфорда. Сотрудничество с Содди позволило ему заложить основы теории радиоактивного распада, упрочить свой авторитет лидера среди исследователей радиоактивности и приступить к созданию собственной научной школы, ибо он обнаружил в себе талант руководителя и учителя в науке. Привлекая к исследовательской работе в своей лаборатории перспективную молодежь, Резерфорд в будущем мог значительно быстрее, эффективнее и более широким фронтом изучать различные стороны неестественной радиоактивности тория, урана н продув их распада. Для того чтобы обоснованно судить о различных сторонах сотрудничества этих двух ученых, необходимо, по-видимому, рассматривать его на достаточно широком историческом и историко-научном фоне. Так, нужно охарактеризовать общее состояние учения о радиоативности в те годы; оценить личность Резерфорда, его экспериментальные работы и теоретические взгляды на природу радиоактивных явлений; проанализировать цикл совместных публикации Резерфорда и Содди и условия их сотрудничества; познакомиться с реакцией научной общественности на совместные статьи Резерфорда и Содди, а также проследить последующие отношения этих ученых, больше никогда не работавших вместе. Бесспорно одно: огромная научная значимость разработанных Резерфордом и Содди основ теории радиоактивного распада еще не раз потребует дополнительных историко-научных реконструкций этого знаменитого сотрудничества, однако весьма вероятно, что перечисленные выше аспекты будут всегда представлять главный интерес для авторов этих исследований.
В чем заключается специфика развития учения о радиоактивности на рубеже XIX - ХХ вв.? Пионеры-исследователи явления радиоактивности в эти годы приступили к экспериментальному изучению принципиально нового явления. Ему были свойственны чрезвычайно низкая концентрация радиоактивных веществ и переменная интенсивность их излучений, препятствовавшие воспроизводимости результатов эксперимента, вследствие чего было трудно в одном исследовании получить надежные данные и можно было лишь приблизительно судить о характере изучаемого явления. Очевидно, эти объективные экспериментальные трудности требовали дальнейшей перепроверки и уточнения полученных ранее результатов.
Вместе с тем наблюдался кризис теории, ибо классическое естествознание XIX в. не могло объяснить многие стороны радиоактивных явлений. С самого начала это поставило новую область знания в определенное противоречие (проблема источника энергии радиоактивных излучений) с имевшимися данными физики и химии, а ведь именно на стыке этих дисциплин учение о радиоактивности начало свое развитие. Углубление и увеличение числа противоречий между теорией и опытом требовали разработки новых теоретических концепций, а острота и разнообразие встававших проблем — фундаментальной перестройки основных (взаимодополняемых) взглядов физики и химии на природу материи. Быстро накапливаемые экспериментальные данные оставались разрозненными и противоречивыми. Они нуждались в объединении в рамках какой-либо общей теории. Очевидно, такая теория должна была явиться своеобразным направляющим руслом, по которому на первых порах пошло бы дальнейшее развитие учения о радиоактивности.
Кризис учения о радиоактивности предъявил ряд специальных требований к будущему возможному создателю такой общей теории: глубокое знание экспериментальных и теоретических основ физики и химии (донорских дисциплин учения о радиоактивности); отсутствие догматизма в мышлении; высокий уровень обеспеченности необходимым лабораторным оборудованием и радиоактивными препаратами; наличие времени, энергии, желания и других столь важных личпостно-волевых качеств исследователя. Очевидно также, что создателем теории мог стать как один ученый, так и двое: физик и химик. Такое сотрудничество специалистов позволило бы теоретически глубже и разностороннее исследовать общую проблему, а также провести значительно большее число необходимых экспериментов. Примером этому может служить опыт совместной работы супругов П. и М. Кюри (физика и химика), открывших полоний и радий и выдвинувших несколько глубоких теоретических идей. На наличие объективно меняющихся требований к исследователям в разные периоды развития науки указывал в свое время П. Л. Капица: "В науке, как и в истории, определенный этап развития требует своего гения. Определенный период развития требует людей соответствующего склада мышления». Это заключение приобретает особую наглядность, если мы попытаемся выяснить: почему супруги Кюри не стали создателями теории радиоактивного распада - ведь они занимали лидирующее положение в этом области исследований в 1898-1900 гг.
Интересно, что анализ работ этих исследователей показывает: М. Кюри в данный период предлагала объяснять радиоактивность внутриатомным превращением радиоактивных элементов, но, во-первых, П. Кюри сравнительно долго (до 1904 г.) упорно не разделял этой точки зрения и даже выдвинул свою гипотезу, казавшуюся ему более «физичной»; во-вторых, оба они в начале 1900-х годов проводили уже самостоятельные, независимые исследования (М. Кюри определяла атомный вес радия, а П. Кюри изучал образование «возбужденной активности»); в-третьих, как известно, эти ученые были лишены финансовой поддержки и проводили большую часть своих экспериментов в плохо оборудованном для таких целей сарае... Примечательно, однако, что в 1906 г. М. Кюри в своей первой после смерти П. Кюри известной публичной лекции в Сорбонне отмечала, говоря о гипотезе радиоактивных превращений: «Эта гипотеза имеется в числе тех, которые были высказаны Пьером Кюри и мною с самого начала наших исследований радиоактивности... Но она была особенно уточнена и развита Резерфордом и Содди, которым она поэтому обычно и приписывается».
Ныне, спустя 70 лет после сотрудничества Резерфорда и Содди, когда в распоряжение историков поступили материалы архивов пионеров-исследователей радиоактивных явлений, а также написаны обстоятельные исследо- вания раннего периода истории учения о радиоактивности, твердо установлено, что к моменту прихода Содди в лабораторию Резерфорда уже имелось несколько важнейших предпосылок для обоснования гипотезы радио- активного распада. М. Кюри уже в своей первой статье о радиоактивных явлениях (1898) показала, что радиоактивность есть атомное свойство тяжелых элементов, но не молекулярное. В 1899 г. Ю. Эльстер и Г. Гейтель, а также незави- симо М. Кюри предложили для объяснения радиоактивных элементов. В 1899 г. Резерфорд открыл эманацию тория и показал, что спад ее активности, равно как и накопление эманации в ториевых препаратах, происходит по простому экспоненциальному закону (статья опубликована в январе 1900 г.).
В 1899 г. Резерфорд для тория, а супруги Кюри для радия открыли явление «возбужденной активности» (позднее переименованной в «активный осадок»), причем Резерфорд первым четко показал, что «возбужденная активность» образуется лишь в атмосфере эманации и имеет материальную природу, так как растворяется в кислотах.
В 1900—1901 гг. В. Крукс и Л. Беккерель обнаружили в уране новое активное вещество уран-Х, и Л. Беккерель смог показать, что за несколько месяцев это вещество полностью теряет свою активность. В то же время, несмотря на имевшийся запас идей и открытий, вопрос о природе радиоактивности, однако, оставался открытым, ибо еще ни в одной лаборатории мира не было проведено широкого, а главное, надежного, систематического изучения химических свойств известных радиоактивных элементов. Сравнивая направления работ в области радиоактивных явлений в различных лабораториях, уровень их оснащенности, теоретические воззрения главных исполнителей в 1900—1903 гг., нужно признать, что наиболее благоприятные условия для систематического исследования имелись в лаборатории Резерфорда. Здесь в то время был уже развернут широкий фронт paбот по актуальным темам, получены важные экспериментальные данные и делались попытки их теоретического осмысления. Однако, анализируя такую теоретическую попытку Резерфорда (его статью в соавторстве с Мак-Клангом 1901 г.), следует признать, что он объяснял природу радиоактивности распадом молекулы на мельчайшие составляющие (электроны), но не распадом атома (Резерфорд даже противопоставлял эти возможности в пользу молекулярного распада). Так, он писал: «Энергия, необходимая, чтобы разложить молекулу па составляющие ей электроны, возможно, во много тысяч раз больше энергии, необходимой для разложения молекулы на атомы. В случае урана той энергии, которая может быть получена от большой концентрации или сближения компонентов такой сложной молекулы, по-видимому, «вполне достаточно, чтобы поддерживать излучение в течение долгого времени... (Тем самым явление радиоактивности) показывает, что современные взгляды на поведение молекул требуют изменения или расширения, чтобы объяснить такие явления. Энергии, которая может быть получена от перегруппировки деталей атома, не будет достаточно, чтобы поддерживать в течение многих лет постоянную эмиссию энергии сильным радиоактивным веществом, подобным радию». Это допущение, считал Резерфорд, позволяет решить проблему источника радиоактивных излучений: огромные количества энергии, излучаемой радиоактивным веществом, и колоссальную продолжительность такого излучения (в случае урана и тория).
Таким образом, в данном объяснении Резерфорда, наряду с несомненным наличием идеи о распаде радиоактивного вещества и отрицанием химической (диссоциации молекулы на атомы) природы радиоактивности, имелась и явно ошибочная идея о молекулярном характере природы радиоактивности. Эту ошибку мог вскрыть только химик. Именно в это время, по-видимому, состоялось знакомство Резерфорда с 23-летним химиком — Фредериком Содди.
Химик понадобился для изучения химических свойств открытой Резерфордом эманации тория, которую он первоначально объяснял с помощью двух гипотез: "1) эманация представляет собой мелкую пыль радиоактивного вещества, выделяемую соединениями тория; 2) эманация представляет собой пар, выделяемый соединениями тория».
Согласно Хауортс, знакомство Содди с Резерфордом состоялось осенью 1900 г. при весьма будничных обстоятельствах. Вернувшись в Мак-Гилл после летних каникул, Содди собирался прочесть студентам химфака шесть Лекций по газовому анализу с демонстрацией необходимых опытов, но для этого ему нужны были соответствующие физические приборы. О возможности их использования он решил поговорить с профессорами физического факультета. Встреченный им профессор электротехники Р. Б. Оуэне предложил дождаться Резерфорда, который отвечал за аппаратуру. Тогда-то и произошла их первая встреча.
50 лет спустя Содди вспоминал: «Я уже собирался уходить, когда услышал звучный голос, рождавший эхо в коридоре, и мощно сбитый молодой человек широкими шагами пересек прихожую и вступил в лабораторию. По всем приметам это был выходец из колоний, и я сообразил, что передо мной — Резерфорд... Оуэнс подозвал меня и формально нас познакомил. Мак-Брайд, имевший общее жилье с Резерфордом, рассказывал ему обо мне, и оказалось, что Резерфорд уже пытался связаться со мной по телефону. Я увидел, что Резерфорд немногим старше меня. Хотя ему добавляли несколько лет довольно небрежные усики...». Когда же, собственно, началось сотрудничество Резерфорда и Содди? В биографической литературе имеют место разночтения. Если мнение Фезера (1940) — «в начале 1901 г. Содди оставил свои исследования на химическом факультете и присоединился к Резерфорду» — было повторено в 1958 г. Хауортс и в 1967 г. О. Л. Старосельской-Никитиной, а в 1965 г. даже уточнено Д. С. Даниным — «они приступили к работе в январе 1901 г.», то, согласно Т., Дж. Тренну, защитившему в 1972 г. в США диссертацию об этом сотрудничестве, совместная работа Резерфорда и Содди не могла начаться раньше сентября 1901 г. В подтверждение своей точки зрения Тренн приводит следующие косвенные доказательства: весной 1901 г. оба молодых ученых (Содди — в марте, а Резерфорд — в апреле) собирались покинуть Мак-Гилл и с нетерпением ожидали известий о предоставлении им профессуры в разных городах Великобритании — соответственно в Аберистуите и Эдинбурге. (В мае — июне сотрудничеству препятствовала бы экзаменационная пора; в июле — августе — летние отпуска.)
Существенно, что сам Фезер в письме Тренну от 21 мая 1971 г. нашел весьма вероятным, что это сотрудничество могло начаться в сентябре 1901 г. Однако наиболее весомым документом в пользу сентября 1901 г., с нашей точки зрения, является установленная Тронном дата самой ранней записи в лабораторных тетрадях (хранятся в Архиве Резерфорда при библиотеке Кембриджского университета) о первых экспериментах Розерфорда и Содди с прокаливанием порошка окиси тория — 12 октября 1901 г. Поэтому в нашей книге мы будем пользоваться датой Тренна, считая, что сотрудничество Резерфорда — Содди началось в сентябре 1901 г.
Работа Содди в лаборатории Резерфорда началась, по-видимому, с чтения небольшого числа имевшихся работ по радиоактивности и изучения экспериментальных методов работы с радиоактивными веществами. Новая тема исследований быстро захватила Содди, он с головой ушел в работу, а Резерфорд, бывший (как быстро убедился Содди) одним из главных лидеров в этой области, умело поддерживал его энтузиазм на высоком уровне. Недаром Бору среди личностных качеств Резерфорда больше всего импонировали «обаяние и энергия — качества, с помощью которых ему (Резерфорду) удавалось достигать почти невероятных вещей, где бы он ни работал».
Итак, кем же был и что успел сделать в науке Резерфорд, будущий старший партнер Содди? Рассматривая Содди и Резерфорда в пору их сотрудничества в Монреале, мы должны помнить, что они были еще молоды, их характеры полностью не сформировались, вследствие чего становится особо интересной всякая информация о том, какими чертами характера они обладали в молодости. В отношении Резерфорда значительный интерес представляет следующее место из воспоминаний Содди: «Мои наиболее яркие воспоминания о нем, естественно, относятся к осени 1900 г. и двум последующим годам, когда я работал с ним в Мак-Гилле. Он был прирожденным экспериментатором, всецело поглощенным своей работой, имевшим мало (если только вообще они были) посторонних интересов,— хотя теперь я в состоянии видеть более отчетливо, чем тогда, что он не пренебрегал возможностью лучше развить их. Хотя те качества, за которые его в конце жизни столь откровенно любили, тогда еще не развились, они уже, бесспорно, существовали и именно эти качества помогли разворошить Мак-Гилл тех дней и сделать его чарующим местом, каким он и стал».
Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 г. в многодетной (12 детей) трудовой семье новозеландского сельского механика Джемса Резерфорда И учительницы Маргарет Томпсон. Мать рано заметила и развила в Эрнесте лобовь к знаниям, а условия жизни семьи и пример отца познакомили его с необходимостью постоянного честного и упорного труда, что сформировало, как подчеркивает Л. Бадаш, основные черты характера Резерфорда: простоту, прямодушие, внутреннюю цельность и крепость, бережливость, энергию, энтузиазм, а также благоговение перед образованием. В 15 лет Эрнест с отличием окончил среднюю школу, а в 22 года (тоже с отличием) — Кентерберийский колледж Новозеландского университета.
В этот период любимыми предметами Резерфорда были математика и физика. Его первая оригинальная работа (за которую он получил степень бакалавра) «Намагничение железа разрядами высокой частоты» была опубликована в 1894 г., когда Резерфорду было 23 года. Осенью 1895 г. Резерфорд получил докторантуру в Кавендишской лаборатории Кембриджа, возглавляемой тогда выдающимся английским физиком Дж. Дж. Томсоном. Первоначально Резерфорд занимался явлением магнетизма и разрабатывал способы регистрации радиоволн, но затем произошло постепенное научное сближение его с Томсоном, вследствие чего он переключился на изучение рентгеновского излучения. В исследовательской работе Резерфорд зарекомендовал себя одним из лучших молодых физиков того времени.
В сентябре 1898 г. Резерфорд получил должность профессора физики в университете Мак-Гилла. В рекомендательном письме Дж. Дж. Томсон писал: «У меня никогда не было молодого ученого с таким энтузиазмом и способностями к оригинальным исследованиям, как мистер Резерфорд, и я уверен, что, если он будет избран, он создаст выдающуюся школу физики в Монреале... Я считал бы счастливым то учреждение, которое закрепило бы за собой Резерфорда в качестве профессора физики». В 1898 г. он впервые приступил к изучению явления радиоактивности.
Его первая работа «Излучение урана и вызываемая им электропроводность», опубликованная в январе 1899 г., сразу поставила Резерфорда в ряд лидеров в новой для него области. В статье он указал на экспериментальные ошибки «отца радиоактивности» А. Беккереля, а главное, доказал наличие альфа- и бета-излучения урана и показал его отличие от обычных световых лучей (отсутствие преломления, поляризации и т. д.).
К исследованиям радиоактивности Резерфорд вскоре привлек своего коллегу по Мак-Гиллу, профессора электротехники Р. Б. Оуэнса, предложив ему изучить особенности излучений ториевых соединений. Эксперименты Оуэнса, вскоре продолженные и развитые Резерфордом, привели к открытию нового радиоактивного вещества — эманации тория. Статьи Резерфорда об этом открытии были опубликованы соответственно в январе и феврале 1900 г. Резерфорду требовалось определить химическую природу нового вещества, но он оказался не в состоянии сам провести все необходимые химические эксперименты. Его химическая подготовка была несравненно хуже физической и математической. Отметим, что все биографы, знавшие Резерфорда лично, единодушны в оценке его как химика: «В химической стороне радиоактивности Резерфорд, конечно, нуждался в помощи»; «он не знал очень многого о химической стороне дела». Вот почему уже весной 1900 г. Резерфорд заходил в Химический корпус Мак-Гилла. Однако тогда партнера не выбрал. По-видимому, осенью 1900 г. Резерфорд предложил Содди сотрудничество, но, хотя они продолжали видеться и время от времени обсуждали свои проблемы, их совместная работа началась лишь через год, в сентябре 1901 г. Резерфорду исполнилось 30 лет, Содди — 24 года.
На первый взгляд, их сотрудничество может казаться счастливой случайностью, но, как отметил Л. Пастер, «случай помогает лишь подготовленному уму»: оба были великолепными специалистами — каждый в своей области, и, видимо, уже первые совместные обсуждения проблем радиоактивности оказались полезны обоим, но в первую очередь, бесспорно, для Содди, который ранее не работал в этой области. Что касается распределения ролей в этом сотрудничестве, то можно почти с полной уверенностью утверждать, что оно не было фиксированным и оба партнера пользовались максимальной свободой в отношении творческого вклада в решение поставленных задач. Анализ оригинальных статей показывает, что большая часть выполненной ими работы имела экспериментальный характер, причем большинство проведенных экспериментов были сугубо химическими. Очевидно, Содди быстро освоился с новыми для него физическими методами и предметом исследований и смог плодотворно дополнить их своим экспериментальным мастерством химика. С нашей точки зрения, все новые результаты подвергались соавторами совместному детальному обсуждению, после чего в план работы вносились изменения, способствовавшие экспериментальной проверке наиболее интересных аспектов общей проблемы. Бесспорно, идеи и опыт Резерфорда, как экспериментатора и теоретика, играли при этом очень важную роль. В процессе работы Содди, видимо, быстро прочел небольшое количество имевшейся тогда литературы по радиоактивности, что не только помогло ему лучше ориентироваться в этой новой области знания, но и позволило сразу же взять на вооружение имевшиеся теоретические обобщения (например, констатацию М. Кюри атомного характера радиоактивности). Это привело, по-видимому, к обсуждению партнерами общего вопроса о природе радиоактивности. И здесь Содди еще предстояло доказать Резерфорду ошибочность его взгляда на природу радиоактивности как на молекулярное явление.
По-видимому, исходной точкой исследований Содди являлось сравнение химических свойств тория и эманации тория. При этом Содди довольно быстро убедился, что эманация — в отличие от самого тория — это газ, непрерывно выделяющийся из растворов солей тория.
Прежде чем заняться изучением химических свойств эманации, требовалось установить, сам ли торий испускает эманацию или же какая-то неизвестная химическая примесь. Используя общепринятые методики, Содди провел химическую очистку соединений тория и обнаружил, что последние, самые чистые фракции всегда испускают характерную короткоживущую эманацию. Напрашивался естественный вывод, что эманация генерируется только торием, а не какой-либо примесью.
Следующим шагом его исследований стало изучение процесса образования эманации тория. Для этой цели он использовал прокаленную окись тория, из которой вовремя нагревания была удалена вся эманация (так называемый деэманированный торий). Проводя эксперименты по восстановлению эманационной способности «деэманированного тория» с помощью водяного пара, Содди обнаружил, что водяной пар не оказывает «никакого влияния ни на деэманацию тория, ни на восстановление утраченной им способности выделять эманацию».
Если не водяной пар, то, может быть, химическая обработка вернет торию способность интенсивно генерировать эманацию? В процессе экспериментов Содди обнаружил, что при восстановлении окиси из водного раствора ториевой соли эманирующая способность препарата заметно возрастает. Он попытался проследить влияние различных промежуточных химических реакций на эманирующую способность окиси тория. Оказалось, что эманирующая способность возрастает еще в большей степени при переводе окиси в гидроокись.
Результаты проведенных экспериментов показали, что прокаливание не устраняет само по себе причину выделения эманации тория, а только вызывает временное ослабление эманирующей способности соединений тория. В то же время Содди установил, что способность выделять эманацию зависит не только от природы химического соединения, но и от его предыстории.
Другим ценным вкладом Содди в совместную с Резерфордом работу явилось изучение влияния на эманационную способность как молекулярного состояния тория, так и того, находится ли торий в твердом состоянии или в растворах. Он показал, что серно-, щавелево- и азотнокислый торий обладает очень малой способностью выделять эманацию, тогда как эманационпая способность карбоната тория значительно выше (она в пять раз превышает способность самого тория).
Новым пунктом исследовательской программы Содди было выяснение химических свойств эманации тория. Ранее Содди обнаружил, что эманация проходит через концентрированную серную кислоту, не претерпевая ни- каких изменений. Оказалось, что она не вступает в реакцию и с другими чрезвычайно активными реагентами.
Содди соорудил длинную цепь соединенных трубками химических ловушек, каждая из которых была настроена на образование характерного соединения с одним из известных газов. Однако когда он начал продувать эманацию через эту систему, то по скорости движения стрелки электроскопа на выходе системы обнаружил, что эманация не реагирует ни с одним из самых сильных известных реагентов (раскаленные докрасна платиновая чернь и хромат свинца, раскаленные порошок магния и палладиевая чернь, раскаленная цинковая пыль). В этих опытах эманация продувалась то в потоке воздуха, то в потоке водорода, то в потоке углекислого газа. Результат всегда был одинаков — эманация не вступала в химические реакции, ее количество на выходе почти не уменьшалось. Был сделан вывод, что «описанные опыты следует объяснить тем, что эманация — это химически инертный газ, по своей природе подобный газам из семейства аргона». Поскольку ранее в радиоактивных минералах был обнаружен еще один инертный газ гелий, то Резерфорд и Содди сделали вывод о возможной радиоактивной природе появления гелия в радиоактивных минералах.
В процессе изучения особенностей образования эманации тория было открыто повое радиактивное вещество — торий-Х. По-видимому, успешному выделению нового радиоэлемента из растворов солей тория способствовал «большой образец чистейшего нитрата тория», подаренный лаборатории Резерфорда доктором Кнёфлером из Берлина (при содействии В. Крукса). В свое время Содди заметил, что в отдельных случаях гидроокись тория, осажденная аммиаком из разбавленных растворов нитрата тория, обладает необычайно низкой способностью выделять эманацию. Содди тщательно проверил на активность фильтраты и промывные воды, образующиеся в процессе очистки тория. В результате он получил неожиданный результат: «Оказалось, что фильтраты неизменно обладали способностью выделять эманацию, хотя по своей природе они не содержат тория». Содди обнаружил, что если фильтрат выпарить досуха и удалить прокаливанием соли аммония, то можно получить серый осадок, который обладает значительно более высокой активностью, чем равное по весу количество тория: «Обычно эти остатки по весу были порядка 0,001 доли веса первоначально взятой соли и немного сотен, а в отдельных случаях свыше тысячи раз активнее тория равного веса».
Гидроокись тория, осажденная аммиаком из разбавленных солей нитрата тория, обладала вдвое меньшей активностью по сравнению с окисью тория того же веса. Разница в активности этих продуктов объяснялась наличием нового активного компонента, который можно было отделить от тория химическим путем.
Свое название, торий-Х, новый радиоэлемент получил по аналогии с ураном-Х, незадолго до того выделенного В. Круксом из растворов солей урана. Существенной особенностью тория-Х являлось уменьшение его активности со временем. Резерфорд и Содди отметили, что с течением времени активность тория-Х падает, тогда как очищенный от него торий за то же время восстанавливает свою активность. Сходное явление восстановления и спада активности обнаружил Л. Беккерель в случае урана-Х и урана. Изучая связь между спадом и восстановлением активности радиоактивных тел, Резерфорд и Содди пришли к важному заключению, что радиоактивность тория в любой момент времени представляет собой результат сложения противоположных процессов: образования с постоянной скоростью нового вещества и спада с постоянной скоростью активности нового вещества. Следовательно, обычная радиоактивность есть результат равновесного состояния противоположных процессов. Этот фундаментальной важности результат лег в основу важнейшего теоретического обобщения Резерфорда и Содди — разработки теории радиоактивного распада. Содди пытался выяснить химические свойства тория-Х. Изучая различные реакции очистки тория, он пришел к выводу, что «фактически из всех опробованных реагентов только аммиак способен отделить торий-Х от тория». Но такое разделение уже доказывает, что торий и торий-Х имеют различные химические свойства. Получить более точный результат Содди было нелегко: в его распоряжении имелось чрезвычайно малое количество активного вещества. От открытия факта равновесной природы активности тория до формулировки основ теории радиоактивного распада был один шаг — Резерфорд и Содди сделали его.
Чем же отличались их формулировки от формулировок их предшественников? Напомним, что в своей лекции в Сорбонне в 1900 г. (опубликована 21 июля 1900 г.) Мария Кюри указывала: «Состояние радиоактивной материи не есть обычное химическое состояние, все атомы неустойчивы, они испускают частицы меньше атомов. Атом, неделимый с точки зрения химии, здесь является делимым, и эти субатомы находятся в движении. Радиоактивная материя претерпевает, следовательно, химические превращения, которые служат источником излучаемой энергии; но это не обычные химические превращения, так как последние оставляют атом неизменным... Итак, материальная теория радиоактивности ведет нас очень далеко. Однако, если мы откажемся сделать все соответствующие выводы, мы не выйдем из затруднения».
С экспериментальной точки зрения важный вклад в решение проблемы внес А. Беккерель, показавший в конце 1901 г., что отделенная от урана активная фракция (уран-Х) со временем утрачивает свою активность, а очищенный уран ее восстанавливает.
Резерфорду и Содди, в определенном смысле, оставалось только обобщить эти наблюдения на большее количество известных ранее радиоактивных веществ, причем весьма желательным было получить доказательства, что все эти вещества имеют различную химическую природу. Они показали, что торий и торий-Х различаются по своим химическим свойствам, а оба они отличны от химически инертной эманации тория. Эманация распадалась с периодом полураспада в 1 мин, торий-Х — с периодом полураспада в 4 дня. Торий образовывал сначала торий-X, который и свою очередь и генерировал эманацию.
Экспериментально Содди опроверг мнение Резерфорда, что радиоактивность имеет молекулярную природу: «...активность тория снижается со скоростью, не зависящей ни от химического, ни от физическою состояния молекулы». Следовательно, радиоактивность могла иметь лишь атомную природу. Образование одного типа атомов из другого можно было объяснить внутриатомным превращением. Однако в первых статьях Резерфорда и Содди [3—4] о распаде атомов сказано глухо, хотя они экспериментально убедились, чго имеют дело не с предложенной Беккерелем в качестве объяснения индукцией радиоактивной энергии. Они проводили повторные осаждения тория-Х из одного и того же образца тория, чтобы иметь прямое доказательство воспроизводства тория-Х, и после соответствующею ожидания находили в тщательно очищенном препарате предсказанное математически пополнение тория-Х. И все-таки о теории распада в первых статьях было сказано вскользь. В чем дело?
Американский историк учения о радиоактивности профессор А. Ромер в качестве возможною объяснения говорит об «энергичной атаке» супругами Кюри отмеченной выше статьи Беккереля. По результатам статьи Беккереля выходило, что радиоактивность могла иметь природой внутриатомное превращение, а это явление супруги Кюри не могли подтвердить своими работами. (По-видимому, здесь сказалось влияние Пьера Кюри.) С нашей точки зрения, объяснение Ромера вполне правдоподобно, особенно если вспомнить, что супруги Кюри имели дело лишь с долгоживущими радиоактивными веществами, тогда как Беккерель, а также Резерфорд и Содди столкнулись с короткоживущимип радиоактивными веществами. В главном же Кюри были категоричны: на современном уровне науки спекуляции такого рода являются преждевременными. Поэтому, указывает Ромер, в своих первых статьях Резерфорд и Содди «набросали черновик своих собственных идей с величайшей осторожностью, описывая прежде всего эксперименты и не спеша строить доказательства».
В этих статьях нет прямых ссылок на Кюри, но само изложение соответствует их возражениям, из чего, по мнению Ромера, Резерфорд и Содди даже сумели извлечь маленькую выгоду: «...они отметили, что трудно принять радиоактивные вещества как неизменяемые и вследствие этого как неограниченные источники энергии. Без новых открытий это было бы дальше невозможно. Излучение скорее исходит от веществ короткоживущих — урана-Х, тория-Х; кажущееся постоянство их излучения возникает из-за устойчивой скорости их образования». Таким образом, используя на протяжении всей статьи туманное выражение «химическое изменение», они лишь в самом конце предложили главную идею: радиоактивность могла быть внешним проявлением спонтанного превращения радиоактивных элементов. Однако в осенних публикациях Резерфорд и Содди расставили нужные акценты тверже и уверенней. И они смогли наконец увидеть, в статьях Кюри то, чего не видели сами авторы. Вот что писали Резерфорд и Содди о причине и природе радиоактивности: «Полученные нами результаты проясняют природу этого процесса. Материальный компонент, ответственный за радиоактивность, будучи отделен от тория, создающегo его, ведет себя так же, как и другие упомянутые типы радиоактивности. Его активность убывает со временем геометрически, и скорость исчезновения активности не зависит от молекулярных условий. Однако постоянство величины нормальной радиоактивности поддерживается химическим превращением, при котором образуется новое радиоактивное вещество со скоростью, тоже не зависящей от внешних условий. Энергия, необходимая для поддержания излучения, находит свое объяснение, если мы предположим, что энергия системы после превращения стала меньше, чем была до этого.
Работы Крукса и Беккереля по отделению урана-Х и восстановлению активности урана со временем, по-видимому, подтверждают справедливость такого же объяснения и для этого элемента. Работы супругов Кюри, открывших радий, доказывают, что это вещество легко переносит временное уменьшение активности в результате химической обработки и что через некоторое время она восстанавливается до нормальной величины; это легко может быть объяснено с новой точки зрения. Таким образом, все известные типы радиоактивности могут быть сведены к одному виду».
Вершиной совместных теоретических изысканий Резерфорда и Содди явилась статья «Радиоактивное превращение», опубликованная в мае 1903 г. Содди тогда работал уже в Англии, присылая Розерфорду черновые главы будущей статьи. Резерфорд должен был прислать апробированный им вариант в Истборн, и дом № 6 па Болтон-Роуд, где жила семья Содди.
Получив конечный вариант, Содди должен был направить его издателю: датой передачи варианта в издательство является, по-видимому, 14 апреля 1903 г., как это следует из письма Содди Резерфорду от 31 марта 1903 г.
К этому времени соавторы подтвердили газообразную природу эманации, сконденсировав последнюю в жидком воздухе. Сделал это Резерфорд. 26 декабря 1902 г. он писал о проведенной работе Дж. Дж. Томсону: «...работая с Содди, я сконденсировал эманацию в жидком воздухе. Эманации тория и радия имеют приблизительно одинаковую температуру конденсации...».
Интересно, что. продолжая излагать совместные результаты работы с Содди, Резерфорд пишет Томсону «мы нашли», «мы показали». Однако детальное изучение работ Резерфорда показывает, что это «мы» в значительной степени имело формальный оттенок. Так, Резерфорд не соглашался с Содди по некоторым принципиальным пунктам, в частности во взглядах на природу радиоактивности. Полностью разделяя идею превращения. Резерфорд считал (и продолжал отстаивать свою точку зрения), что превращение происходит в молекуле, а не в атоме. Так, в своей статье «Возбужденная активность и способ ее переноса», подписанной 29 июля 1902 г., Резерфорд писал: «...эманация состоит из вещества, находящегося в нестабильном состоянии и претерпевающего дальнейшее химическое превращение. Это превращение заключается в том, что нейтральная молекула испускает отрицательную частицу». Отметим, что из историков науки впервые на это обстоятельство указал Т. Дж. Тренн.
Заслугой Содди явилось не только экспериментальное доказательство того, что превращения происходят в атомах радиоактивных элементов (на это раньше пророчески указывали Эльстер и Гейтель, а также Мария Кюри), но и в значительной степени разработка теоретических основ теории радиоактивного распада — об этом прямо писал и сам Резерфорд.
В их последней короткой статье — лишь семь параграфов, но эти короткие разделы и сейчас поражают своей насыщенностью, сжатостью, точностью и логичностью. Соавторам хотелось сделать все необходимые выводы из полученных экспериментальных результатов.
В первом параграфе Резерфорд и Содди обсудили различные продукты радиоактивною распада и их специфическую материальную природу. Они отметили, что радиоактивность известных им исходных элементен — радия, тория и урана обусловлена непрерывным образованием новых видов материи, обладающих менее продолжительной активностью. В ряде конкретных случаев новые продукты отличаются по своим химическим свойствам от исходных элементов; их можно отделить друг от друга посредством различных химических методов. Особое место среди новых продуктов занимают, согласно Резерфорду и Содди, радиоактивные эманации, являющиеся инертными газами и не вступающие в химические реакции. Однако надежным доказательством материальной природы эманации служит тот факт, что в лабораторных условиях при понижении температуры эманации удается сконденсировать, а потом вновь перевести в газообразное состояние, как и любой обычный «материальный» газ. При распаде эманации в свою очередь образуются вещества активного осадка; они также обладают материальной природой, различаясь по степени летучести и химическим свойствам.
Столь подробное обоснование материальной природы недавно открытых радиоактивных тел требовалось потому, что среди многих ученых было распространено скептическое отношение к результатам исследования радиоактивных веществ: они встречались в природе в ничтожно малых количествах и их нельзя было «подержать в руках», взвесить, чтобы определить атомный вес, измерить оптический спектр. Самые чувствительные приборы химии конца XIX в.— микробалансные весы и спектрометр — оказывались недостаточно чувствительными для работы с радиоактивными веществами (поэтому с легкой руки президента Химического общества Г. Армстронга радиохимию в начале XX в. называли «химией призраков»).
Вот почему Резерфорд и Содди, столь детально обосновав материальную природу всех без исключения продуктов радиоактивного распада, сделали вывод: «...эти новые вещества отличаются от обычного вещества только одним — их количество столь мало, что не может быть обнаружено обычными методами химического и спектроскопического анализов».
Во втором параграфе они рассмотрели связь между радиоактивным прекращением и одновременным излучением.
Это был чрезвычайно важный момент в теоретической интерпретации радиоактивного процесса: чем можно объяснить наблюдаемое постоянство радиоактивного излучения и где кроется источник энергии? В. Крукс предложил вспомнить идею максвелловского демона при попытке объяснить явление радиоактивности. Резерфорд и Содди выделили несколько экспериментально доказанных фактов в этой области: радиоактивное превращение всегда ведет к образованию одного радиоактивного вещества из другого; при фиксации нескольких превращений можно утверждать об их последовательном (а не одновременном) происхождении; активность всякого продукта распада обусловлена превращением, в котором этот продукт образует следующий новый вид вещества. Все эти факты указывали на то, что излучение возникает в момент распада исходного радиоактивного атома: «Следовательно,— писали Резерфорд и Содди,— радиоактивность нельзя рассматривать как следствие превращений, которые уже произошли. По всей вероятности, испускаемые лучи сопровождают превращение излучающей системы в другую систему». Любопытно, однако, что на основании этого вывода было сделано заключение (исходя из его сугубо «химического характера» можно предположить здесь авторство Содди), что все новые продукты распада представляют собой новые химические элементы: «...невозможно, чтобы любой из новых видов радиоактивного вещества (например, уран-Х, торий-Х, обе эманации и т. д.) был идентичен с каким-либо из известных элементов...». Потом Содди понадобится еще десять лет, чтобы опровергнуть это заключение, доказав наличие изотопов среди радиоактивных элементов (1913). Но если учесть, что опубликованные к тому времени (1903) предвосхищения В. Крукса п Л. Кекуле казались многим издержкам» умозрительною теоретизирования, а экспериментального материала для открытия нового явления еще явно не хватало, то мы должны признать — на фоне традиционных представлений химии конца XIX в. данное заключение Содди по меньшей мере логично.
В этом же параграфе, обсуждая проблему конечных продуктов радиоактивного распада, Резерфорд и Содди обратили внимание на то, что в радиоактивных минералах за сроки геологических эпох (измеряемых миллионами лет) должны накапливаться в достаточных для обнаружения количествах конечные продукты распада (если они при этом не улетучиваются). В качестве возможного конечного продукта распада радиоактивных тел Резерфорд и Содди назвали гелий. В третьем параграфе была обсуждена материальная природа самих излучений. Основной вклад в экспериментальное обоснование идей этого параграфа внес Резерфорд. В 1898 г. он открыл два различных типа радиоактивных излучений, которым дал название альфа- и бета- лучей. Сравнительно быстро (1900) было доказано отклонение(бета- лучей в магнитном и электрическом полях: в 1902 г. Резерфорду, получившему от супругов Кюри мощный радиевый препарат, удалось наблюдать отклонение альфа-лучей в магнитном и электрическом полях. Резерфорду принадлежат также важнейшие результаты в измерении скорости и удельного заряда альфа- и бета-лучей, а также их энергетических характеристик. Оба типа излучений были определены как корпускулярные, при этом было отмечено, что масса альфа-частицы «по порядку величины совпадает с массой атома водорода и очень велика по сравнению с массой частиц, образующих легко отклоняемые бета-лучи того же самого элемента». Одновременно был углублен ранее сделанный вывод о связи превращения и излучения. Резерфорд и Содди предложили следующее обобщение: «В свете этих данных имеются все основания предположить, что испускание заряженной частицы не просто сопровождает превращение, но что это испускание фактически и есть превращение».
Четвертый параграф назывался «Закон радиоактивного превращения». И здесь главный вклад был сделан Резерфордом. Приводимые в данном параграфе основные уравнения радиоактивного распада были написаны Резерфордом еще в сентябре 1899 г.; здесь же эти уравнения были лишь незначительно видоизменены и впервые интерпретированы с точки зрения теории радиоактивного распада. Из этого уравнения вытекало, что «скорость превращения все время пропорциональна количеству систем (радиоактивных атомов), еще не подвергнувшихся превращению».
Закон радиоактивного превращения был сформулирован следующим образом: относительное количество радиоактивного вещества, распадающегося в единицу времени,— величина постоянная. Было отмечено, что К является наиболее характерной величиной для каждого типа радиоактивных веществ; было предложено называть эту величину «радиоактивной постоянной». Общая сложность явлений радиоактивности, согласно Резерфорду и Содди, объясняется наличием одновременно нескольких различных радиоактивных веществ в любом изучаемом препарате, причем эти вещества одновременно превращаются из одного в друюе, обладая различными радиоактивными постоянными.
Пятый параграф, названный "Сохранение радиоактивнности", по-видимому, в основном написан Содди. Здесь проанализированы различные появмвшиеся в научной литературе описания и объяснения радиоактивных явлений; наиболее важные результаты прокомментированы с точки зрения теории радиоактивного распада. Оценивая возможность существования элементов, более тяжелых, чем уран, авторы сделали допущение, что эти элементы, по всей вероятности, будут радиоактивными.
На фоне предшествующих совместных публикаций Резерфорда и Содди наиболее важным параграфом в статье "Радиоактивное превращение" оказался шестой параграф "Связь между радиоактивным и химическим превращением", также написанный Содди (об этом можно судить из его письма к Резерфорду от 31 марта 1903 г.) Содди не только увидел сходство между уравнениями закона радиоактивного распада и закона мономолекулярной химической реакции, но и применил следствие из "химического" закона к объяснению закона "физического". Суть доказательства заключалсь в обосновании явления радиоактивности как внутриатомного процесса (а не молекулярного, как ошибочно полагал Резерфорд). Содди писал: "Закон радиоактивного превращения, по которому скорость превращения пропорциональна количеству вещества, претерпевшего превращение, совершенно аналогичен закону мономолекулярной химической реакции. Следовательно, радиоактивное превращение должно быть связано лишь с одной системой, так как если бы оно было связано лишь с одной системой, так как если бы оно было связано со взаимодействием двух сивстем, то скорость превращения зависела бы от концентрации и закон должен был бы включать объемный фактор, что, однако, не имеет места. Поскольку радиоактивность есть специфичесмколе свойство элемента, то превращающеся системой должен быть химический атом, а поскольку в образовании новой системы и одновременно, кроме нее, нескольких тяжелых зарпяженных частиц участвует только одна система, то химичский атом при радиоактивном превращении должен претерпевать распад".
Содди (вслед за М. Кюри) назвал общей химической характеристикой радиоактивных элементов их высокий атомный вес. Очевидно, ему удалось убедить Резерфорда в правильности объяснения радиоактивности как внутри атомного превращения, ибо в дальнейшем Резерфорд сам энергично отстаивал эту точку зрения. А вот как представляли себе Резерфорд и Содди механизм радиоактивного превращения: «После распада атома и испускания тяжелых заряженных частиц, масса которых по порядку величины совпадает с массой атома водорода, образуется новая, более легкая система, химические и физические свойства которой совершенно отличны от свойств исходного элемента. Начавшийся процесс распада переходит от одной стадии к другой с определенными для каждого случая скоростями, которые поддаются измерению». Интересна и важна попытка Содди ввести новую терминологию в зарождающееся учение о радиоактивности. Именно он ввел такие понятия, как «радиоактивный элемент» (под этим названием первоначально подразумевались, родоначальники радиоактивных рядов), «конечный продукт превращений» (подразумевались результирующие стабильные продукты распада), «метаболой» (подразумевались промежуточные продукты распада; этот термин не прижился и вскоре был вытеснен общеприня тым в первые десятилетия XX в. термином «радиоэлемент»).
В качестве примера приведем рассуждения Содди о необходимости введения термина «метаболой» (т. е. превращающееся тело): «Представляется целесообразным дать специальное название тем многочисленным атомам осколкам, новым атомам, которые получаются из первоначального атома после испускания луча и которые существуют лишь ограниченное время, непрерывно претерпевая дальнейшее превращение. Их основная характерная черта — неустойчивость. С одной стороны, это не позволяет им накопиться в достаточном количестве, откуда следует, что их, по всей вероятности, никогда не удастся исследовать обычными методами. С другой стороны, неустойчивость и как ее следствие испускание лучей дают способ, посредством которого они могут быть исследованы. Поэтому мы предлагаем для этой цели термин метаболон.
Атомы самих радиоактивных элементов предcтавляют собой нечто среднее между обычными атомами и метаболонами, сочетая в себе свойства тех и других. Так, хотя они и распадаются, скорость их распада столь мала, что эти атомы могут накапливаться в количестве, достаточном для исследования химическими методами. Поскольку скорость распада радия, вероятно, в миллион раз превышает скорость распада тория или урана, мы теперь можем объяснить, почему в природ- ных минералах радий присутствует в ничтожно малых количествах. Все эти соображения указывают на то, что атом радия тоже метаболой в полном смысле слова, т. е. он образуется при распаде одною из элементов, содер- жащихся в минерале. По приблизительным подсчетам длительность его «жизни» не превышает нескольких ты- сяч лет. Одним из авторов этой работы сейчас проводится экспериментальное исследование этого вопро- са, и более полное его обсуждение следует отложить на будущее». Седьмой параграф, названный «Энергия радиоактивного превращения и внутренняя энергия химического атома», был написан в основном Резерфордом. Тренн указывает , что Содди принадлежат в этом параграфе лишь самая первая фраза и два заключительных абзаца. Любопытно, что вступительная фраза Содди свидетельствует о его расположености к широким философским обобщениям: «Сравнение энергетических соотношений радиоактивного и химического превращений отчетливо показывает, что в сложном строении материи химический атом есть одна из ступеней, и причем не самая низшая, сведения о которых могут быть уже сейчас получены экспериментальными MЕТодами». В этом параграфе Резерфорд произвел важные оценки порядка величины энергии, излучаемой единицей массы радиоактивного элемента за время полного превращения. Согласно Резерфорду, «количество энергии, выделяющейся при распаде 1 г радия, не должно быт меньше 108 кал и может быть заключено в пределах от 109 до 10'° кал». Другим важным ре- зультатом Резерфорда явилась оценка «длительности жизни» радия - «не более нескольких тысяч лет». В последних абзацах Содди, со своей стороны, показал, что с помощью электроскопа можно регистрировать распад едва ли не единичного атома, тогда как при обычном взвешивании порогом чувствительности является 1014 атомов урана. Интересно, что, сравнивая физические и химические свойства радиоактивных и стабильных элементов, Содди отметил отсутствие у радиоактивных элементов каких-либо специфических химических свойств. Отсюда он сделал вывод, что и атомы стабиль- ных элементов должны обладать такой же огромной внутренней энергией. По мысли Содди, можно объяснить и кажущееся постоянство солнечной энергии, если предположить, что она обусловлена внутренней энергией элементов, из которых состоит Солнце. Иначе говоря, он имел в виду процессы внутриатомного превращения, происходящие, с его точки зрения, на Солнце (однако фактически на Солнце идет процесс не деления или дезинтеграции элементов, но их синтез). Основы теории радиоактивною распада, заложенные Резерфордом и Содди в 1902-1903 гг., стали своеобразным ключом к дальнейшему изучению внутриатомных процессов. Совместные публикации этих ученых, содержавшие важнейший новый экспериментальный материал, подвергнутый смелому и глубокому теоретическому осмыслению, явились для того времени подлинным фундаментом знаний о радиоактивных явлениях. И сейчас, спустя 75 лет после опубликования «Радиоактивного превращения», эта работа Резерфорда и Содди поражает глубиной идей, классической сжатостью, четкостью выводов и ясностью изложения. Ближайшим подтверждением правильности теории радиоактивного распада явилось открытие Рамзаем и Содди в 1903-1904 гг. образования гелия при распаде эманации радия; в 1904 г. теория радиоактивного распада получила дальнейшее обоснование и разработку в первых книгах Резерфорда и Содди.
Как уже отмечалось, сотрудничество Резерфорда и Содди, длившееся 18 месяцев и увенчавшееся публикацией девяти совместных статей, было чрезвычайно активным и многогранным. По-видимому, каждый из соавторов стремился внести достойный вклад в каждую часть совместной работы. Если мы рассмотрим конечные результаты их совместной деятельности, все время помня, что у Содди до сотрудничества с Резерфордом вообще не было, очевидно, своего мнения о природе радиоактивности, а мнение Резерфорда было ошибочным именно с точки зрения химика, то мы увидим, что утверждения Резерфорда и Содди в итоговой статье резко противоречат начальному мнению Резерфорда, причем во всех случаях аргументация опирается на чисто химическую трактовку явления. Произошло как бы последовательное логическое отрицание ошибочных положений цитированного выше высказывания Резерфорда, а также конкретизация и углубление его представлений о диссоциации вещества как причине радиоактивности.
С точки зрения психологии научного творчества данное сотрудничество было одним из самых удачных, самых «психологически совместимых» в творческом активе обоих ученых. В пользу такого заключения, возможно, говорит как тот факт, что ни с одним из своих будущих соавторов они не опубликовали большего числа работ (цифра 9 так и осталась своеобразным рекордом среди совместных работ каждого), так и то обстоятельство, что в этих работах максимально полно и органично реализовались их творческие потенции. Причину прекращения знаменитого сотрудничества нужно искать, очевидно, не в психологической несовме- стимости этих ученых (мнение Д. С. Данина), а во внешних обстоятельствах. Они были особенно неблаго- приятны для Содди и в определенной степени повлияли на его оценку собственной деятельности. Так, он не имел твердого заработка, a его пребывание в Монреале было совершенно бесперспективным (с точки зрения поставленной ранее цели - получить кафедру химии в каком-либо университете). В процессе сотрудничества с Резерфордом он быстро накопил опыт работы с радиоактивными веществами и подготовил несколько обзоров исследований по радиоактивности. Однако Содди, имея в Монреале такого сильною конкурента, как Резерфорд, не мог приложить свои знания к какому либо конкретному само- стоятельному делу (лекции, книги п пр.). Для него стала ясной необходимость отъезда из Монреаля. Если бы в Мак-Гилле освободилась кафедра химии, то он, по всей вероятности, остался бы в Монреале. Но этого не произошло, и в феврале 1903 г. Содди покинул Канаду, направляясь в Англию, к Рамзаго. И не ссора с Резерфордом была причиной отъезда, а надежда Содди на то, что в Англии откроется больше возможностей для получения профессуры. Отметим, что в 1953 г. Хауортс прямо спросила Содди о возможности ссоры как причины его отъезда. Содди ответил: «Естественно, нет. Мы были лучшими друзьями, и ими же и остались... Часы, проведенные за радиоактивными экспериментами, были, конечно, чрезвычайно лихорадочными, но они были и наиболее интересными и приятными в моей жизни". Существенным моментом их сотрудничества явилась острая обоюдная заинтересованность в получении наиболее весомых научных результатов в совместных публикациях. О тщательности и высокой ответственности, проявленной учеными в совместной работе, свидетельствуют, в частности, строки письма Содди к Резерфорду от 31 марта 1903 г., касающиеся обработки окончательного варианта пятого параграфа в статье «Радиоактивное превращение»: «Это чрезвычайно трудный и критический раздел, и я бьюсь над ним несколько недель, ибо мне кажется абсолютно необходимым сделать ясной каждую деталь, которую мы считаем важной...».
После отъезда Содди в Англию партнеры, по-видимому, были очень довольны результатами сотрудничества, и, когда в публикациях речь заходила о совместных работах, каждый из них, стремясь подчеркнуть роль другого, ставил его имя перед своим.
Интересно отметить, что в конце апреля 1903 г. Содди писал Резерфорду, что ему посоветовали в Оксфорде представить совместную с Резерфордом работу для получения степени доктора наук. Но для этого требовалось четко указать вклады каждого из соавторов. Содди, в частности, отмечал: «Этот вопрос часто возникает, и мне сказали, что было бы лучше сформулировать это разграничение теперь, чем спустя несколько лет... Поэтому я вкладываю черновик такого разделения... Если бы вы приняли этот вариант... я был бы весьма благодарен... Конечно, я буду рассматривать его как конфиденциаль- ный». По мнению Т. Дж. Тренна, «возможно, этот черновик лег в основу рекомендации Резерфорда от 15 января 1904 г.»; отметим, что эта рекомендация переведена на русский язык и опубликована автором. В ней Резерфорд дал следующую оценку вклада Содди в их совместную работу: «Мистер Содди взял на себя всю чисто химическую работу, требуемую в этих исследованиях. Он быстро познакомился с физическими методами, применяемыми в измерениях радиоактивности, и в последующей работе выполнял весь объем чисто физических измерений. Работа, опубликованная нами, была совместной работой и полном смысле этого слова, ибо мистер Содди не только принимал участие в экспериментальной работе, но также выдвинул многие из предложений и объяснений, включенных в наши совместные статьи».
За равную работу полагается равное вознаграждение. Однако вознаграждение за эту «совместную работу в полном смысле этого слова» оказалось слишком неравным.
К 1903 г. у Резерфорда был уже четырехлетний стаж изучения радиоактивных явлений, у Содди - двухлетний; Резерфорд опубликовал 30 статей по радиоактивности (из них - 9 с Содди), Содди - 10 (из них - 9 с Резерфордом); Резерфорд вел большую научную корреспонденцию с ведущими физиками, а Содди почти никто из «великих» не знал. Авторитет Резерфорда и его положение профессора физики способствовали тому, что в глазах сначала научного общества, а затем и все более широких кругов общественности он стал восприниматься единственным автором наиболее фундаментального обобщения в учении о радиоактивности - теории радиоактивного распада, а Содди казался лишь случайно связанным с этим открытием. Эта точка зрения еще более укрепилась после того, как Резерфорд в 1904 г. прочел и опубликовал свою блестящую Бейкерианскую лекцию, в которой развил математический аппарат теории радиоактивных превращений (одновременно и независимо во Франции это сделали П. Кюри и Ж. Дани). С этого момента многие ученые, считая Резерфорда творцом теории радиоактивного распада, стали ссылаться только на эту работу, минуя его совместные публикации с Содди. По-видимому, Резерфорду на первых порах казалось неудобным поправлять каждого такого автора, а Содди сдерживали моральные запреты.
Такое положение дел привело к тому, что Нобелевская премия по химии за 1908 г. была вручена Эрнесту Резерфорду, как сказано в дипломе, «в качестве награды за Ваши исследования по дезинтеграции элементов и химии радиоактивных веществ». Резерфорд, не сомневаясь в обоснованности такого присуждения, все же писал О. Гану: «Я должен признаться, это явилось полной неожиданностью, и я был очень поражен моим перевоплощением в химика». Свою Нобелевскую лекцию Резерфорд назвал «Химическая природа альфа-частиц, испускаемых радиоактивными веществами», в которой о своих совместных работах с Содди отозвался лишь несколькими фразами, отметив: «Если бы время позволило, было бы интересно рассмотреть несколько подробнее сущность этих исследований, которые послужили прочным основанием для построения общепринятой теперь „теории превращений" в учении о радиоактивности».
Очевидно, Содди болезненно переживал такое несправедливое одностороннее распределение наград. Его претензии на научное и общественное признание за работу, потребовавшую именно от него больших волевых усилий, трудолюбия, времени, а также определенных лишений, были высокими и, естественно, казались ему справедливыми. Помимо этих субъективных моментов претензии Содди имели и реальную основу: как ученый, он прекрасно сознавал, что именно химическая часть совместного исследования дала наиболее надежную экспериментальную и теоретическую базу для доказательства превращаемости радиоактивных элементов и последующей разработки теории радиоактивного распада. Однако безрезультатные ожидания резко отрицательно сказались на характере Содди. Он еще больше ожесточился в пору своих битв «на экономическом фронте» с банковскими злоупотреблениями, вылившихся в организованную травлю ученого. Происходила постепенная необратимая эволюция личности Содди. Он становился все более подозрителен к вышестоящим на научной и социальной лестнице, колок и едок со своими коллегами, болезненно раздражителен, когда речь заходила о приоритетных вопросах. Почетные награды (в 1910 г. он стал членом Лондонского Королевского общества, в 1913 г. получил премию Канницаро по химии, в 1921 г. награжден Нобелевской премией по химии, в 1919 г. стал членом Швед- ской академии наук, в 1924 г.- действительным иностранным членом-корреспондентом АН СССР) казались Содди запоздавшими; к этому времени его научные интересы из области радиохимии постепенно переключились на область экономики и политики (отметим, что и здесь его идеи не получили быстрого признания). В подавляющем большинстве популярных изданий, излагавших некоторые аспекты истории учения о радиоактивности, Резерфорд признавался единственным автором теории радиоактивного распада. Если и встречались упоминания о Содди, то лишь как об ученике, выполнившем второстепенную и черновую работу. Содди обходил молчанием эти некомпетентные заявления, но когда крупнейший радиохимик О. Ган выступил с подобным утверждением, Содди в декабре 1950 г. послал в «Nature» письмо с соответствующими исправлениями (полный текст этого письма впервые привела Хауортс).
Все поздние высказывания Содди о его сотрудничестве с Резерфордом в значительной степени направлены на развенчание представлений о его якобы второстепенной роли в открытии радиоактивного распада. И ошибочно было бы полагать, что Содди стал отмечать имевшую место несправедливость лишь после смерти Резерфорда. 22 февраля 1930 г. Содди писал американскому историку В. Нойесу: «Я могу абсолютно отрицать, что Резерфорд в то время усвоил сущность идеи атомного распада.Единственное первое исследование, которое мы выполнили вместе, было изучение странного спада эманирующей способности окиси тория при прокаливании... в ходе которого мы открыли торий-Х... Я помню, что после публикации наших 6 совместных статей Резерфорд сказал мне, что люди говорят: то, что мы обсуждали, лишь выглядит как „трансмутация"; и я должен был убеждать его, что это было трансмутацией и дать ему au fait с химическим доказательством, чтобы опровергнуть всякого, кто оспорит это.
Легко впасть в ошибку, думая, что вещи, которые выглядят очевидными после открытия, были столь же очевидны до него!».
Составитель: ComradMAX
Орфография и пунктуация автора сохранены