"Да, но не американским же властям!" — воскликнула она. — "Там не указано исключений". Как венец нашим недоразумениям был вопрос, как я голосовал на недавних выборах в парламент. "Вот видите, что за негодную вещь вы из меня делаете. На мне вы готовы играть; вам кажется, что мои лады вы знаете; вы хотели бы исторгнуть сердце моей тайны." Все это и еще больше ответил бы нескромной вице-консулыпе принц датский. Но я лишь ответил, кратко и кротко: "Тайным голосованием". На этом беседа закончилась, и я вернулся домой успокоенный и довольный, что положил конец этой канители. Каково же было мое удивление, когда несколько дней спустя я получил приглашение явиться в консульство, чтобы получить визу. Вот так мы с Сюзан отправились в обетованную землю осенью 1952 года. Я расскажу про наше пребывание там в следующей главе. Горовицу визы не дали. Почему так вышло, что мне дали, а ему нет, для меня тайна и по сей день. Сенатор Маккарти нас покинул, и я не знаю, у кого другого можно спросить об этом. Эта разница в обращении американских властей с нами имела важные последствия для наших карьер, как станет ^видно позже. Кроме работ по ядерной физике я занимался еще двумя предметами. Став в Оксфорде специалистом по ЭПР, я захотел ознакомиться с ЯМР (ядерным магнитным резонансом), святилищем которого как раз являлся Гарвард. Впервые я открыл красоту ЯМР во время бесед с Парселлом (Purcell) на Амстердамской конференции 1950 года. (На старости лет, когда мне приходится брать слово на банкетах после конференций, следующее вступление всегда пользуется успехом у неприхотливых слушателей: "Я открыл ЯМР в 1950 году. Тем из вас, кто считает, что ЯМР открыли Блох и Парселл, я должен объяснить, что я это говорю, как говорят "я открыл секс в тридцать пять лет", — как раз мой возраст, когда я это открыл, ЯМР, разумеется.")Вторым предметом моих занятий была теория ускорителей. Я знал, что КАЭ рассматривал планы постройки ускорителя с энергией выше 1 ГэВ (ГэВ — это миллиард электрон-вольт), и хотел быть в первых рядах, если такое решение будет принято. Я усердно изучал теорию ускорителей, и это тоже пригодилось в Америке. Америка, Америка! Мэнэ, тэкэл, пэрэс. — Двусмысленность физика. — Открывая Америку. — ЯМР, его Мекка и его пророки. — Мой друг Паунд. — * Возмущенные угловые корреляции. — *Тайна Оверхаузе-ра. — *Жесткая фокусировка. — Поезда минувших днейОсенью 1952 года мы пустились по морским волнам на пароходе "Свобода" ("Liberty"). Торопливая упаковка вещей перед отъездом, лихорадочная посадка в специальный поезд к пароходу, таможенный досмотр в поезде, беготня носильщиков по огромному причалу в Гавре и, наконец, открывшаяся вдруг перед намигромада парохода — все вызывало в нас чувство нереальности, как будто мы сделались вдруг актерами в каком-то приключенческом фильме. Еще в Париже, чуть только тронулся поезд, я нащупал в кармане ключи нашего домика в Круаси, которые забыл оставить сестре при прощании. Плохая примета. Но то ли еще быловпереди! Оказавшись на пароходе, я увидел повсюду — на палубах и в коридорах, на спасательных шлюпках и на спасательных кругах, на пепельницах и на тарелках — громадными буквами или мелким шрифтом три зловещие буквы, про которые я умолчал в своем прошении о визе: ГТК. Конечно, я прекрасно знал, что эти буквы обозначают Генеральную трансатлантическую компанию, которой принадлежал пароход, а не Генеральную трудовую конфедерацию — исчадие ада для американских властей, но я все же чувствовал себя, как злополучный царь Валтасар, увидав на стене зловещие слова: мэнэ тэкэл, пэрэс. Это "Memento mori" напоминало мне, что на другом берегу океана меня ожидали бдительные ч™08" ники иммиграционных властей, которые, по слухам, подвергали тщательной проверке заявления путешественников, всегда готовые отослать обратно или заточить на негостеприимном острове Ellis bland тех, кто оказался нелояльным к великой американскойдемократии. На пароходе было три класса; третий стыдливо назывался туристическим, а второй — каютным; только первый не стеснялся своего номера. Мы, понятно, ехали туристами — в маленькой каюте на двоих, без окна. Но даже скромное (но уютное) убранство нашей каюты с бесконечными ухищрениями для вентиляции, освещения и умывания, а также метрдотели в смокингах и официанты в белых куртках, скользящие бесшумно по широкой столовой, обильная (чтобы не сказать изысканная) пища, для людей мало избалованных, как Сюзан и я, были верхом роскоши. Что же говорить о столовой каютного класса и о плавательном бассейне первого, на которые любезный стюард допустил нас взглянуть. Настоящий Голливуд! А долгие прогулки по палубам, закат солнца, наблюдаемый с носовой палубы, и белый шлейф за судном (увы, ни разу не встали мы вовремя, чтобы наблюдать восход), обряд перевода часовой стрелки каждый вечер на час назад — все это было приятной прелюдией перед встречей с новым миром и незнакомым будущим. (Для меня вид Нью-Йорка Со статуей ^-во" боды и линией небоскребов на горизонте оказался незабываемым зрелищем и до сих пор одним из лучших воспоминаний о моих путешествиях. Семичасовой полет заменил навсегда пятидневную морскую поездку, но я не уверен, что мы от этого выиграли. Появился непереводимый и невыносимый джетлег (jet lag), который я с каждым годом переношу все труднее, и исчезла чудесная передышка в виде морской переправы.)После этой идиллии высадка была сплошным кошмаром. Рано утром американские таможенники и полицейские поднялись на борт; туристы, которые высаживались последними, вынуждены были ждать часами, стоя, пока, как нам говорили французские стюарды, эти господа угощались в баре за счет ГТК. Допрос чиновниками иммиграции, о котором ходили страшные слухи, оказался для меня сравнительно безобидным. Поискав, слава Богу безуспешно, мою фамилию в толстой черной книге (такая же книга была в ходу еще в 1985 году, несмотря на появление компьютеров), чиновник поинтересовался, куда я еду и на что буду жить, но ни разу не коснулся моей политической или профсоюзной, а тем более атомной деятельности. Все время он очень учтиво звал меня доктор. После Оксфорда я, безусловно, имел право на это звание, но не мог понять, откуда он это знает. Я нашел ответ позже; на карточке, которую он держал в руке во время беседы со мной, я записал свою профессию как Physicien, что по-французски означает физик (по-английски физик — physicist). Он же понял это как physician, что по-английски означает медик. Поэтому он и звал меня доктор и поэтому не задал мне ни одного каверзного вопроса, в то время как физиков так легко не пропускали. Двенадцать лет тому назад я уже заработал пятидесятиграммовую добавку хлеба в день, когда другой чиновник спутал физику с физкультурой. Очевидно, физик — это звание, которым можно гордиться приватно, но не стоит хвастаться публично. Последнее испытание пришло вместе^с носильщиком. На пирсе громадными буквами было выведено предупреждение: NO TIPS (без чаевых). Я решил пренебречь запретом и протянул доллар носильщику, который толкал перед собой на двухколесной тележке мой железный сундучок. "Brother! (Ну, брат!)", — заорал он, подняв руки к небу, перед тем как поднапрячься и с силой послать метров на десять вперед мой сундучок, обязанный спасеньем своему "железному" здоровью. Я понял намек и протянул ему билет в пять долларов (напомню, что моя стипендия равнялась семи долларам в день). Он хрюкнул, дав мне понять, что мое приношение принято. После нескольких дней в Нью-Йорке я должен был ехать на конференцию по магнетизму в Мэриленде. Мы провели эти дни, гуляя по Манхаттану, и уверен, что читатель будет благодарен, если я опущу здесь все, тысячу раз слышанные восторги новичков. Расскажу только о двух маленьких будничных приключениях. Сойдя с парохода, мы зашли в drugstore (опять: Шишков, ттпг^ти ^ где на своем лучшем английском языке я заказал дваиросш. • • /1 * олисандвича с ветчиной. "What bread, Mac? (какой хлео, мак-j, выстрелил продавец в ответ. Я посмотрел на него, как баран на открытые ворота. Он выпустил обойму: "White, rye, whole wheat, pumpernickel (белый, ржаной, непросеянный, с маком)". Видя, что я все еще ничего не понимаю, кто-то заорал: "Покажи им хлеб • Он вытащил полдюжины хлебов, и я без разбору ткнул пальцемв один из них. vНас пригласили в ресторан, знаменитый своей говядиной. Кельнер поставил перед Сюзан тарелку, скрывавшуюся под куском окровавленной говядины толщиной в полтора сантиметра. Будучи единственной дамой за столом, она "догадалась", что по здешнему обычаю дама должна разрезать мясо на куски для всех гостей. Пока она искала глазами подходящий нож, кельнер принес по такой же чудовищной порции всем остальным. Таковы были наши. первые встречи со страной изобилия. На конференции в Мэриленде я нашел Ван Флека и Блини и познакомился со многими другими физиками. Среди них был Слэйтер (Slater), знаменитый своими работами по физике атома и твердого тела, и Стонер (Stoner) — специалист по магнетизму. Под добродушной наружностью Слэйтер скрывал бешеный нрав; между ним и Стонером чуть не завязалась рукопашная по поводу магнетизма нелокализованных электронов, и Ван Флеку пришлосьих разнимать. Познакомился я также с Клайдом Хатчисоном (Clyde Hutchison), профессором Чикагского университета, маленьким, миленьким человечком, который великолепно играл регтайм на рояле. Но он "не только этим дорог нам"; он был зачинателем применения ЭПР в химии, наблюдал впервые ЭПР возбужденных триплетов в молекулярных кристаллах, а также ЭПР в растворах щелочных металлов в аммиаке. Он очень любит Оксфорд. Я тоже. И мыиногда там встречаемся. Я надеялся прочесть краткий доклад о нашей работе с ^ Р(> вицем о вариационном подходе к теории аномальной сверхтонкой структуры. Ван Флек счел, что я не успею представить столь сложный предмет за те десять минут, которые мне могли выделить. Я послушался его и представил взамен приличный, но банальный расчет магнитной восприимчивости молекулы с тремя сильно связанными спинами. Позже я пожалел, что послушался. Если бы я этого не сделал, мой приоритет закрепился бы гораздо раньше. 12Регтайм — музыка американских негров и, в частности, американский бальный танец. — Примеч. ред. (Мы с Горовицем послали Прайсу подробную статью для публикации в Докладах Королевского общества, но она почему-то завалялась до 1955 года.) Понадобился еще один подобный случай, чтобы я научился сам решать вопросы о публикации своих работ. В конце конференции был банкет за отдельными столиками в очень приятной и непринужденной атмосфере. Одна американская дама, которая, очевидно, уже успела оценить коктейли, спросила меня: "Кто этот маленький человек, который держится так, словно он Наполеон?" Я обернулся и увидел нашего уважаемого коллегу, главного директора НЦНИ (CNRS), профессора Гастона Дюпуйа (Gaston Dupouy), который тоже приехал на конференцию. Господин Дюпуй невысок, и держится так, чтобы не потерять ни одного дюйма своего небольшого роста. "Вы ошибаетесь, мадам, — сказал я своей даме, — это и есть сам Наполеон".И вдруг я услышал взрыв хохота за соседним столом, где Сюзан сидела напротив лейденского профессора Гортера (о котором я говорил в связи с открытием сверхтонкой структуры). На следующий день я спросил у Сюзан, чему они смеялись. "Этот господин Гортер спросил, как я научилась говорить по-английски, и я сказала, что по пластинкам самоучителя Ассимиль. Он спросил, какого рода фразы там встречались, и я привела фразу, которая так смешила миссис Берне: "Верх головы покрыт волосами". — "Ты выбрала эту фразу?!" — воскликнул я. — "А что? О Боже мой!" Она только теперь поняла причину вчерашнего хохота: господин Гортер был лыс, как бильярдный шар. В Кембридже мы нашли квартиру, которая "съедала" половину моей стипендии, но меня уверили, что для Кембриджа эта цена была вполне приличной. В лабораторию, где мне предоставили комнату для работы, я ходил пешком, приблизительно полчаса, по очень приятной улице, где обыкновенно я был единственным пешеходом. Понятно, что все автомобилисты, не знавшие дороги, обращались ко мне. Под конец мне это надоело, и, как только я видел, что водитель замедляет ход, я кричал ему: "Я не здешний". И он проезжал не останавливаясь. Однажды водитель, очевидно, не расслышавший моего заявления, остановился около меня. Я повторил, что я не здешний. — "Какое мне дело! Я здесь живу".Гарвард был тогда святилищем того, что я лично называю ядерным магнетизмом, потому что это область физики. Большинство употребляет название ядерный магнитный резонанс, или ЯМР, но по-моему, последний лишь техника для изучения первого, даже если почти единственно употребляемая. ЯМР был открыт в Кембридже в конце 1945 года Парселлом, Паундом и Торри (Е.М. Purcell, R.V. Pound, H. Тоггеу) и совершенно независимо и почти одновременно в Станфорде, на западном берегу Америки, Феликсом Блохом, Хансеном и Пакардом (Felix Bloch, Hansen, Packard). Я посвятил большую часть своей научной деятельности изучению и преподаванию ядерного магнетизма. В следующих главах постараюсь объяснить простым языком те свойства ядерного магнетизма, которые меня лично больше всего интересовали..[12]За этот год (1952-53) я, вероятно, изучил и сделал больше, чем в любой другой год моей жизни. Надо сказать, что в том году в Гарварде сосредоточилось редкое собрание талантов, и мне хотелось бысказать о них несколько слов. Прежде всего это Джон Ван Флек (1899-1980). Про него было справедливо сказано, что он повенчал магнетизм с квантовой механикой, и я прибавлю, что он был и крестным отцом многочисленных детей этого счастливого брака. Он был редким явлением в современной Америке — американцем десятого поколения. Его пращур Тильман Ван Флеек (с двумя "е") прибыл в 1658 году из Голландии в город, который тогда еще назывался Нью Амстердам. Отец Ван Флека был выдающимся математиком и с 1935 по 1943 год заседал в американской Академии наук одновременно с сыном. Ван Флек принадлежал к тому кругу людей, которые в старые времена назывались аристократами: по происхождению (в Америке, стране эмигрантов, мало кто знает, кем был его дед), по богатству, по своей собственной блестящей научной карьере. Но я хочу уверить, что не встречал человека, более свободного от спеси и тщеславия, более простого и доступного для всех. Он разговаривал одинаково и с начинающим студентом, и с президентом университета и уступал дорогу даме, будь она женой коллеги или уборщицей. Кто знает, может быть, это и есть настоящаяаристократия. Несколько слов о моем сотрудничестве с ним.*Как Прайс четыре года тому назад, Ван Флек предложил мне разработать задачу, которая мне не понравилась. Он не Стал настаивать и предложил мне улучшить существующее вычисление гиромагнитного отношения для атомарного кислорода, которое было измерено в газе с помощью ЭПР с большой точностью несколько месяцев тому назад. До сих пор подобные вычисления существовали только для атомов с одним внешним электроном, типа щелочных металлов. Я рассмотрел все поправки, которые мне пришли в голову: релятивистскую, другую, связанную с конечностью массы ядра, и еще несколько поправок поменьше.*Вручив Ван Флеку свою рукопись, которую он сунул в ящик, я перестал о ней думать. Я считал вполне естественным, что он подпишет работу, которую предложил и в которую, как я полагал, может быть, внесет кое-какие стилистические поправки. Не тут-то было! После моего возвращения в Париж началось для меня суровое испытание. Каждую неделю приходило длинное письмо от Ван Флека, написанное его косым неровным почерком, в котором он указывал на новую ошибку, выкопанную из моей рукописи. Если добавить, что он употреблял в физике свой собственный, не для всех понятный язык, станет ясно, что этот письменный обмен мнениями стоил мне много крови. Когда переписка, наконец, закончилась, он, бесспорно, заслужил право разделить со мной авторство, а я — венец мученика. Эдвард Парселл — человек, которого я, пожалуй, уважаю больше всех других как физика и как личность. Я никогда не встречался ни с кем, более настоящим, более далеким от желания показаться не тем, кто он есть. (Здесь я внесу поправку: уже после того, как я написал эти строки, два года тому назад я встретил другого такого человека, но об этом позже.) В физике у него всегда был свой собственный подход, даже к самым простым задачам; хотя этот подход мог иногда показаться неоправданно сложным, в конце концов он всегда оказывался плодотворным. Кроме открытия ЯМР, за которое он разделил Нобелевскую премию с Блохом, он обнаружил сверхтонкую структуру в излучении водорода в космосе — важнейшее открытие для астрофизики. В эту область он внес много оригинального. Позже он придумал несколько необыкновенно остроумных способов обнаружения магнитных монополей, если только они существуют и производимы ускорителями частиц. Он провел несколько лет в засаде на них. Не его вина, что из этого ничего не вышло: самый искусный охотник возвращается с пустым ягдташем, когда нет дичи. Я никогда с ним не сотрудничал в буквальном смысле слова, но у нас было много дискуссий, возможно, полезных ему и, безусловно — мне, о ЯМР в твердом водороде и, главное, об отрицательной температуре. Норман Рамзей (Norman Ramsey), ученик Раби (Rabi), специалист по молекулярным пучкам. Он изобрел очень важное усовершенствование методов Раби, которое позволило улучшить на несколько порядков точность измерений спектров двухатомных молекул. В течение многих лет он безуспешно преследовал нечто, столь же уклончивое, как магнитный монополь, а именно электрический дипольный момент нейтрона. Под его руководством был построен водородный мазер, самый точный, если не самый удобный, из существующих стандартов частоты. Было бы несправедливо обвинить его в равнодушии к впечатлению, которое он производит на других. Добавлю еще, что его голос и особенно его смех не проходят незамеченными даже в переполненном зале. В связи с Рамзеем добавлю пару слов о двух других учениках Раби: Ниренберге (Nierenberg) и Каше (Kusch), тоже громогласных. Ниренберг объяснил мне, что виноваты в этом довоенные насосы, столь шумные, что в лаборатории Раби надо было орать, чтобы быть услышанным. Теперь появилось новое поколение бесшумных насосов, а с ними и новое поколение физиков-джентльменов, которые говорят негромко. Насосы помогут перейти к анекдоту (подлинному) о Каше. В день, когда он узнал о присвоении ему Нобелевской премии (мягко выражаясь, неожиданной) за сверхточное измерение гиромагнитного отношения электрона, в его кабинет ворвался аспирант с криком, что лопнул главный насос. "Мне сейчас не до этого, я только что получил известие, что награжден Нобелевской премией". — "Кто? Вы?!" — воскликнул аспирант. Анекдот этот подлинный, потому что мне его рассказал сам Каш и еще по одной причине. Несколько лет спустя я был в Ватсоновской лаборатории в Нью-Йорке. Завтракая с группой физиков, я рассказал эту историю. "Кому рассказываете, — сказал один из них, — ведь я тот самый аспирант".Николас Бломберген (Nicholaas Bloembergen), уроженец Голландии, не участвовал в открытии ЯМР, но начиная с 1947 года сотрудничал с Парселлом и Паундом и внес важный вклад в знаменитую статью, известную в ЯМР под сокращенным заглавием БПП (Бломберген, Парселл, Паунд). Эта статья играла ведущую роль в развитии ЯМР фактически до выхода в свет в 1961 году моей монографии "Ядерный магнетизм", которая значительно расширила, обобщила и обновила БПП, а также исправила несколько ошибок. (Надо помнить, что сказал Ньютон: "Карлик, стоя на плечах гиганта, видит дальше, чем гигант". Я же в конце своей карьеры однажды сказал: "Я тот карлик, на чьих плечах стоят все эти молодые гиганты".) Одаренный находчивым и плодотворным умом, Бломберген, более чем кто-либо другой, постоянно движим духом соревнования, который создает вокруг него чувство напряжения, и который в 1981 году привел его, неожиданно для многих, к "четверти" Нобелевской премии, не за ЯМР, а за работы по нелинейной оптике. Я закончу Робертом Вивианом Паундом (Robert Vivian Pound), с которым подружился по приезде в Гарвард и с которым дружу уже более тридцати пяти лет, правда, эта дружба прерыпается время от времени бурями различной силы. Родившийся в 1919 году в Канаде, но, ставший теперь гражданином США, Паунд — пример того, что американцы зовут "рано начавший" (early starter) со всеми преимуществами и некоторыми из слабостей молниеносного старта. (Я для них, наоборот, "поздно начавший" (late beginner).) Настоящий волшебник электроники, во время войны Паунд участвовал в деятельности знаменитой "Лаборатории излучения" (Radiation Laboratory) MIT и изобрел несколько приборов, которые быстро принесли ему известность. Сразу по окончании войны он участвовал с Парселлом и Торри в открытии ЯМР, где его искусство в обнаружении слабых сигналов сыграло важную роль. Здесь же произошла первая неудача в его карьере (но это моя догадка, он никогда мне этого не доверял). Он прекрасно понимал все значение их открытия, которое "тянет на Нобелевскую", на треть которой он вполне мог рассчитывать. Но пару недель спустя другая группа, возглавляемая Блохом и тоже состоящая из трех, объявляет о том же открытии. Нобелевскую шестерым не дают, и лишь руководители — Парселл и Блох — поделили эту награду в 1952 году. (О другом травмирующем случае его карьеры я расскажу в другой главе.)Однако Паунд не падает духом и после участия в БПП изобретает новый детектор ЯМР, очень простой и эффективный, известный в литературе под названием "Коробка Паунда" (Pound box), с помощью которого он первым обнаруживает влияние квадру-польного момента ядра на ЯМР. Наконец, вместе с Парселлом он вводит понятие "отрицательной спиновой температуры", о которой будет речь дальше. Добавлю еще, что он очень хорош собой (вернее, был тридцать пять лет тому назад), с чисто британской элегантностью, которую он поддерживает частыми поездками в Алглию. У него трудный характер, у меня тоже, но только за известным порогом. Когда переступался этот порог, возникали бури, о которых я говорил. Он часто меня упрекал: "Вы не слушаете, что я говорю, а только ждете, чтобы я замолчал, чтобы сказать то же самое". В этом была доля правды, но виной была его сложная и порой канительная манера выражаться, из которой было нелегко извлечь содержание. Я отвечал, что он должен быть доволен тем, что, по крайней мере, я его не перебиваю.*Возмущенные угловые корреляцииМы с Паундом работали вместе над этой задачей. Вот в чем дело. Когда радиоактивное ядро испускает один квант за другим, направление испускания первого становится определяющим для спина ядра в его промежуточном состоянии и угловое распределение второго кванта по отношению к этому направлению не изотропно. Эта связь между направлениями двух последовательных излучений и есть угловая корреляция. Из ее изучения можно извлечь информацию о спинах ядра в разных состояниях во время каскада и о мультиполярности различных квантов. При этом предполагается, что направление ядерного спина в промежуточном состоянии не возмущено разными полями, которые этот спин может "увидеть" за свое время жизни, будь эти поля электрическими или магнитными, внутренними или внешними, постоянными или переменными. Эффекты постоянного магнитного поля, как и изотропной сверхтонкой структуры, были известны раньше. Но никто не знал лучше меня, как может отличаться сверхтонкое взаимодействие в веществе, находящемся в конденсированном состоянии, от его вида в свободном атоме, и никто не знал лучше Паунда, что ядра имеют квадрупольные моменты, которые взаимодействуют с градиентами электрических полей в материи. Наконец, никто не изучал действия переменных полей. В нескольких письмах в "Physical ТЈвернуться
В моей книге "Размышления физика" (Reflections of a Physicist. Oxford University Press, 1986), пока еще не переведенной на русский язык, первые пятьдесят страниц посвящены популярному изложению это" го предмета. Для специалистов три монографии переведены на русский язык: "Ядерный магнетизм" (1963), "Электронный парамагнитный резонанс" (1973, с Б. Блини), "Ядерный магнетизм, порядок и беспорядок" (1984, с М. Гольдманом)