А вот маэстро Милликен так ловко обходился со своей установкой, что, поймав в прицел оптического прибора каплю, мог пойти поужинать, а, вернувшись, обнаружить, что его капля практически не сдвинулась со своего места. Имея же такого помощника, как Флетчер, он легко фиксировал изменения в скорости движения капель, когда электроны «прилипали» к капле или покидали ее, как пассажиры сан-францисского трамвая. Если ему нужно было придать каплям небольшое ускорение, он открывал свинцовую дверцу и «подгонял» их радием.
Его данные, полученные в эксперименте с водяными каплями, уже подверглись сомнению со стороны одного австрийского экспериментатора, который утверждал, что ему удалось выделить «суб-электроны», которые, как он подозревал, являются наименьшими единицами заряда. Однако результаты, полученные Милликеном в его раннем» более грубом эксперименте, нашли полное подтверждение в экспериментах с масляными каплями. Электроны действительно существовали. Однажды вечером Чарльз Протеус Штейнмец, пионер электротехники, пришел к Милликену посмотреть на эксперимент. «Никогда бы не поверил!» — все повторял он, благодарно тряся руку Флетчера.
В начале 1910 года они начали записывать результаты, и в течение трех последующих лет Милликен непрерывно совершенствовал эксперимент. Простая настольная установка постепенно превратилась в высокотехнологичное устройство с фильтрацией воздуха, точным контролем температуры, давления и напряжения, а также часами, способными отмерять миллисекунды. Не менее важно и то, что он научился понимать поведение капель. Все неудачи и успехи Милликен записывал в дневнике:
Очень медленно что-то не так… не уверен в расстоянии… Возможно, сдвоенная капля… Красотка… Опубликовать… Хороша для небольшой капли… Отлично… Правильно… Имеет значение… Не получится… Опубликовать эту красотку.
По мере освоения количество «красоток» увеличивалось:
Само совершенство… Лучшая из всех.
Было такое впечатление, что это сами электроны переливались всеми цветами радуги.
Все, кто видел этот эксперимент… по сути, ВИДЕЛИ электрон, — позднее напишет Милликен, специально выделив это место, — Можно было посчитать количество электронов в конкретном небольшом электрическом заряде с такой же точностью, с какой считают пальцы на руках и ногах.
В 1913 году он опубликовал окончательную величину единицы электрического заряда: 1,5924 х 10-19 кулона. Десять лет спустя он получил Нобелевскую премию.
Эта история имела неприятное продолжение. В 1981 году, после смерти Гарвея Флетчера, бывшего помощника Милликена, появились мемуары, в которых он не только благодарил Милликена за то, что тот помог ему с карьерой, но и высказал свое разочарование по поводу того, что его участие в эксперименте с масляными каплями было недооценено. По его словам, профессор Милликен однажды появился у него в квартире и предложил сделку: мол, он, Милликен, будет единственным автором статьи о заряде электрона, а во всех менее значимых их совместных работах Флетчер будет указан как соавтор.
Флетчер хотел, чтобы его мемуары появились только после его смерти, и это заставляет ему верить, но таким образом он лишил Милликена (который умер в 1953 году) возможности дать ответ. Если судить по автобиографии Милликена, то он меньше всего был похож на человека, с которым «хотелось бы идти в разведку». Он мог быть снисходительным и даже фанатичным. Хоть его авторство идеи изолирования и измерения электрона ни у кого не вызывает сомнения, он все равно мог бы быть более справедливым по отношению к своему ученику.
Еще более печальными выглядят обвинения Милликена в том, что он подделал опубликованные результаты. Обнаруженные в архивах записи его лабораторных журналов показывают, что он отбирал только те результаты, которые не противоречили его представлениям. Однако все эти обвинения не совсем убедительны. Подозреваю, что у Милликена возникло ощущение того, что должно происходить; своим шестым чувством он мог отличать, когда что-нибудь шло не так — палец соскочил с секундомера, резко изменилась температура или напряжение на пластинах, частица пыли могла показаться каплей масла. Он знал, чувствовал, когда результат измерений был ошибочным.
Более интересным по сравнению с такими обвинениями является ответ на вопрос о том, как определить, где инстинкт, а где подсознательное желание подтолкнуть прибор так, чтобы, как на спиритической доске, получить желаемый ответ. С таким соблазном приходится бороться каждому экспериментатору. Дело в том, что самой темпераментной частью лабораторного оборудования всегда является человеческий мозг.
Осенью 2006 года, когда я был штатным публицистом Института теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре, штат Калифорния, я выступил со своим изложением книги «Десять самых изящных экспериментов». После этого выступления ко мне подошла женщина и спросила, почему героями книги оказались только мужичины.
Я действительно подумывал над тем, чтобы включить в книгу Марию Кюри в связи с ее экспериментами с радием и готовностью перебрать тонны радиоактивной руды, чтобы найти всего несколько сияющих частиц. Однако после некоторых размышлений я пришел к выводу, что в этом было больше героизма, чем сознательного желания «с пристрастием допросить природу». Более вероятным кандидатом мне показалась Лизе Майтнер, однако ее пионерские работы по делению ядра проводились в 30-е годы прошлого столетия совместно с Отто Ганом и Фрицем Штрасманом. Похоже, наука постепенно становилась плодом коллективных усилий ученых, т. е. такой, какой мы ее знаем сегодня. Под статьей, заявляющей об открытии топ-кварков, стоит 439 фамилий!
Бели бы я нарушил установленные мною рамки, то, возможно, одиннадцатым самым изящным экспериментом стало бы открытие Ритой Леви-Монтальчини фактора роста нервной ткани, работа Барбары Мак-Клинток по исследованию транспозирующих генетических систем или же блестящая демонстрация У Цзяньсюн того, что при слабых взаимодействиях закон сохранения четности может нарушаться.
Не успел я закончить книгу, как начал сомневаться в своем выборе. Почему не Резерфорд и атомное ядро, Джеймс Чедвик и нейтрон или Хейке Камерлинг-Оннес и сверхпроводимость? В биологии были Грегор Мендель и его садовые эксперименты по генетике, а также Освальд Авери, который доказал, что гены состоят из ДНК. К числу изящных можно отнести и знаменитый эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз, показавший, что генетическая информация содержится в ДНК. Не менее красивый эксперимент Мэтью Мезельсона и Франклина Сталя — многие считают его самым блестящим в истории биологии — продемонстрировал механизм репродуцирования ДНК, следовавший из модели двойной спирали Уотсона и Крика.
На исходе XX века открытий было немного — казалось, природа не хочет расставаться со своими оставшимися тайнами. Вероятно, уже минуло то время, когда открытие можно совершить, используя настольную установку. Однако наверняка этого утверждать нельзя. Может быть, время одиннадцатого самого красивого эксперимента просто еще не пришло.
Не представляю, как можно было бы написать эту книгу, если бы не обилие прекрасных библиотек вокруг меня. Первой среди них хочется назвать великолепную библиотеку Меем, которая расположена на вершине холма в колледже святого Иоанна. Она построена по проекту архитектора Джона Гау Меема, и в ее фондах можно найти самые разные книги по истории науки — от «Альмагеста» Птолемея до «Электрона» Милликена. Мне удалось даже отыскать факсимильное издание рукописных записок Альберта Майкельсона, которые он сделал в 1878 году во время измерения скорости света. Совершенно особенной является публичная библиотека, расположенная в центре города Санта-Фе. Ее читальный зал — настоящий архитектурный шедевр. Там библиотекари справочной службы помогли мне получить несколько книг по МБА. Из Санта-Фе мне приходилось выбираться не дальше Альбукерке, где находится Университет штата Нью-Мексико.
В открытом доступе его библиотеки до сих пор находятся подшивки старых журналов, которые никто не собирается переводить на микрофиши.
Не могу не сказать о том энтузиазме, с которым к моей книге отнесся президент колледжа святого Иоанна, Джон Балькольм. Хочу поблагодарить Ганса фон Бризена, бывшего директора лаборатории, который первым познакомил меня с экспериментами Томсона и Милликена. Моя благодарность Уильяму Донахью, Питеру Песику и Неду Уолпину — преподавателям, которые сделали ценные замечания при чтении рукописи. Я признателен Оуэну Джинджеричу и Джеральду Холтону из Гарвардского университета и Джону Хейлброну из Беркли за их рекомендации. Много ценных замечаний по главе о Павлове сделал Даниель Тодес из Университета Джона Хопкинса, а Роальд Хоффман из Корнельского университета помог своими замечаниями по главе о Лавуазье.
Я, конечно, благодарен и своим друзьям, которые вызвались быть моими первыми читателями: Патрику Коффи, Луизе Гильдер, Бонни Ли Ла Мадлен, Давиду Падва и Урсуле Павиш. Внимательное прочтение Кормака Маккарти позволило мне избавиться от излишних знаков препинания (правда, некоторые из них пришлось снова вставить). На конечном этапе становлению книги помогли добросовестность, эрудиция и здравый смысл Мэри Ватц и художественное дарование Элисон Кент.
Это — шестая книга, которую мне повезло делать вместе с Йоном Сегалом в издательстве Knopf, и третья, которую помогал делать Уилл Салкин из издательства Jonathan Cape and Bodly Head. Их советы и хорошее отношение оказались для меня просто бесценными. Бесценным было мое сотрудничество и с литературным агентом Эстер Ньюберг, которая была со мной с самого начала. В издательстве Knopf мне хотелось бы поблагодарить помощника редактора Кайл Маккарти, художника Вирджинию Тан, начальника копировального цеха Лидию Бюхлер и типографского редактора Кетлин Фриделла за то, с каким знанием и умением они помогли моей рукописи превратиться в книгу.
Мексиканский стиль, для которого характерна стилизация под глинобитные здания и невысокая этажность. (Прим. пер.)
Эти слова принадлежат герою книги Галилео Галилея по имени Сальвиати, в уста которого ученый вложил свои идеи и мысли.
Койре Александр (1892–1964) — французский ученый русского происхождения, философ, историк науки и философской мысли, автор множества трудов.
Эти слова в пьесе произносит Мария-Анна Лавуазье.
Манитоба — провинция в центре Канады.