Встреча с Хидэки Юкавой

Япония дала миру немало известных ученых. Достаточно назвать Нагаоку, в начале века предвосхитившего планетарную модель атома. Или Нишижиму, одного из создателей теории элементарных частиц. Или Шимоду и Яманаку, специалистов в области квантовой электроники.

Но Юкава занимает особое место в науке. Юкава не просто ведущий ученый Японии и ее единственный Нобелевский лауреат, он - целая эпоха в мировой науке. Юкава - сподвижник Гейзенберга, Бора, Эйнштейна, Луи де Бройля, Дирака, этих "сердитых" молодых людей, представителей естествознания начала нашего века, вскрывших пороки классической физики и заложивших основу нового, квантового мироощущения. Юкава - создатель теории ядерных сил, сыгравший решающую роль в покорении атомного ядра.

Мне предстояла ответственная встреча, и к ней нужно было подготовиться. Я просмотрела Большую советскую энциклопедию - все, что написано там о Юкаве в двух статьях: "Юкава Хидэки" и "Мезон". Но сведений мне явно не хватало. Я не знала Юкаву-человека и обратилась к друзьям-физикам. Кто и когда видел Юкаву? Оказалось, за год до того у него в Киото был академик Виталий Лазаревич Гинзбург, и он рассказал мне о споем впечатлении. Но лучше всех знает Юкаву академик Игорь Евгеньевич Тамм. Они встречались несколько раз, да и в молодости их связывала общая работа, не очень удачно завершившаяся для Тамма, но принесшая мировую славу Юкаве.

Итак, Тамм лучше всех знает Юкаву.

...Пасмурным осенним вечером я еду в подмосковную Жуковку. Тогда мы еще не знали, что жизнь Игоря Евгеньевича скоро оборвется. Он был приветлив, доброжелателен. Однако говорил с трудом, его состояние выдавали беспокойные иссохшие пальцы. Мне показалось - он рад разговору, быть может отвлекавшему его от болезни и гнетущих мыслей. Вероятно, на него приятно подействовали воспоминания. Те, кто участвовал в становлении новой физики, в научных битвах, приведших к рождению квантовой физики, не могут не волноваться, вспоминая эти бурные годы.

Изнуряющие дискуссии между Эйнштейном и Бором. Сметающая преграды дерзость Гейзенберга, Дирака, Шредингера, де Бройля. Клокотание мысли во всех университетах мира. Это они, молодые, отбросив декартовское, казалось, беспроигрышное, правило, гласившее, что реальным и конкретным считается лишь то, что можно изобразить "посредством фигур и движений" (попросту говоря - потрогать руками), заговорили о вещах и понятиях, которые никак не подходили под это правило. Физики предсказывали поведение предметов, которых не только не видели, но и не могли увидеть и тем более потрогать,-речь идет об электронах, электромагнитных полях, ядрах атомов... Старики классики упрекали молодых в увлечении абстрактными рассуждениями, но не могли "схватить за руку". Предсказания оправдывались, формулы давали точные ответы на вопросы, картина строения материи становилась все более ясной.

К 1927 году новая физика обрела права гражданства. Волны, бушующие вокруг центра научных битв - Копенгагена, разбегались по всему свету и не могли не достичь Японии. В это время в Киотском университете готовился стать физиком двадцатилетний Юкава. Окончив учебу в 1929 году, он был полон отваги и намерения сокрушить загадки мироздания. Какая же первой попалась ему под руку?

Родись он чуть раньше и вступи в XX век зрелым ученым, он, возможно, посчитал бы, что знает об окружающем мире все или почти все. В начале века ученым, воспитанным на классической физике, мир казался ясным, как дважды два, и сотворенным из двух сортов частиц - электронов и протонов. Из этих элементарных частиц они мыслили себе строение всех вещей и предметов: звезд и земли, цветов и людей. Из них казался построенным весь простой и сложный, многообразный мир: вода и воздух, горы и долины, Азия, Африка, Европа - в общем, всё и вся.

Но то поколение, к которому принадлежал Юкава и старший на двенадцать лет Тамм, в это больше не верило. Молодые все больше ощущали чувство неблагополучия. Им никак не удавалось поверить в то, что множество различных элементов образуется из двух сортов материи.

Сомнения усилились еще больше после того, как в 1932 году англичанин Чедвик открыл еще одну частицу - нейтрон, во многом похожий на знакомый уже протон, но совершенно лишенный электрического заряда. Иваненко и Гейзенберг сразу попытались пустить новую частицу в дело: с ее помощью они начали мысленно строить новую модель ядра атома. Партнером нейтрона они взяли старую частицу - протон. Модель хорошо описывала многие свойства атомных ядер, но в ней не хватало самого главного. Тайной за семью печатями оставался вопрос о том, как протонам и нейтронам удается сплестись в столь прочный клубок, каким является атомное ядро. Ведь это не дом, где кирпичи связаны цементом, не машина, части которой соединены заклепками, не живой организм из клеток. Что же такое - атомное ядро? Что связывает его в единое целое? Короче, какова природа ядерных сил?

В том же, 1932 году Тамм, который в это время руководил кафедрой теоретической физики в Московском университете, высказал предположение, что протоны и нейтроны удерживаются внутри ядер неизвестными еще мощными силами, которые создаются при участии электронов. Это была обнадеживающая гипотеза, но расчеты показали Тамму, что сила эта получается в тысячу миллиардов раз слабее, чем нужно для удержания протонов в ядре. А ядра тем не менее существуют! Мир все еще не развалился на части! Скрепя сердце Тамм отказался от своей гипотезы.

Но ход мысли был дан. Указан путь. И эстафету принял молодой Юкава. Да, размышлял он, ядра существуют. Это объективная истина. Вероятно даже, что они действительно построены из нейтронов и протонов. Несомненно даже, что какие-то, пока неизвестные, силы удерживают их в ядрах. Но совсем не обязательно, чтобы эти силы создавались именно электронами. Быть может, тут замешаны иные частицы? Еще неизвестные? Если есть три сорта частиц, почему бы не быть четвертому?

Юкава решил выяснить это, описав строго математически, без натяжек и упрощений, с учетом всех возможных фактов то, что было известно о ядре. Он решил довериться математике - пусть уравнения сами вскроют природу новых частиц, найдут силовое поле, способное сцементировать атомное ядро.

И Юкава написал систему уравнений, объединяющих в себе квантовую теорию и теорию относительности, два самых мощных орудия современной физики. Что же сказали уравнения? Они показали Юкаве неизвестное дотоле особое ядерное поле, обладающее уникальными свойствами. Оно достигает на малых расстояниях от центра ядра колоссальной величины, но быстро убывает в пространстве. Юкава, как говорят, на кончике пера нашел и частицы, образующие это поле. Он назвал их мезонами - "промежуточными", потому что уравнения сообщили ему величину их массы. Она должна быть в 200 раз больше, чем у электронов, и в 9 раз меньше, чем у протонов и нейтронов.

Картина строения ядер, нарисованная Юкавой, поразила ученых. Она была гениальна и проста.

Представьте себе такую ситуацию. Вдоль дороги идут двое. Не останавливаясь, они все время перебрасывают друг другу мяч. Мяч связывает их, не дает им ни разойтись, ни сблизиться вплотную. Если издали смотреть на этих людей, то мяча не видно, и можно думать, что их удерживают друг возле друга некие незримые силы. Подобные силы притяжения испытывают протоны и нейтроны в атомном ядре - говорит теория Юкавы. Они все время перебрасываются мезонами, они могут без отдыха миллионы веков играть этим своеобразным, связывающим их "мячом". И вечно будет существовать окружающий нас мир, следуя этому мудрому закону природы.

- Так Юкава разрубил запутанный узел,- закончил свой рассказ об удивительных событиях науки не таких уж далеких дней Игорь Евгеньевич Тамм.- Он нас всех поразил. И продемонстрировал мощь японской физики.

Несмотря на впечатляющее действие этой теории, она долгое время разделялась далеко не всеми физиками. Вспомните, найденный Юкавой "мяч" должен быть по массе в 200 раз тяжелее электрона. Но таких частиц тогда не знали. Мало кто из физиков соглашался поверить в их существование. Юкава не экспериментатор, а теоретик, следующий шаг должны были сделать экспериментаторы.

Оставалось ждать. У Юкавы оказались крепкие нервы. Он объявил ученым, что следует активно искать новые частицы, они должны быть найдены. Без них немыслимо существование атома.

И эти частицы действительно были обнаружены. Но не сразу. На это потребовалось около десяти лет. Правда, уже через год американец Андерсон сообщил, что он открыл частицы с массой, равной 207 массам электрона. Он назвал их мезонами. Однако вскоре выяснилось, что эти мезоны - вовсе не те мезоны, которые предсказал Юкава. И лишь разработав сверхчувствительную методику, англичанин Поуэл в 1947 году нашел мезоны Юкавы.

За это время Юкава уже стал членом Японской Академии наук. А через два года, в 1949 году, он получил официальное мировое признание, став лауреатом Нобелевской премии, и его пригласили преподавать в Колумбийский университет. В 1966 году Юкава был избран иностранным членом АН СССР.

После того как была завершена теория ядерных сил, начался короткий период относительного спокойствия в этой области физики. Внимание ученых переключилось на другие животрепещущие проблемы. Тамм заинтересовался природой таинственного излучения Вавилова - Черенкова и вместе с академиком Франком построил его полную теорию. Она была настолько важным вкладом в физику, что была удостоена Государственной и Нобелевской премий. Затем Тамм занялся исследованиями в области квантовой теории металлов, и эта работа привела к открытию знаменитых "уровней Тамма". А потом, в 50-е годы он выполнил ряд основополагающих исследований по термоядерному синтезу, стал академиком, Героем Социалистического Труда, автором многих замечательных работ. Но последние семь лет жизни слова были отданы напряженным, мучительным, безрезультатным поискам непротиворечивой теории элементарных частиц.

- Юкава тоже упорно работает над проблемой строения материи,- сказал мне на прощание академик Тамм.- Обязательно поговорите с ним на эту тему и передайте от меня большой привет.

...Сидя на скамейке в саду камней в центре древнего Киото, города золотоверхих дворцов, овеянных легендами, города поразительных парков, где деревья и растения приучены подчиняться не природе, а преобразующим рукам человека; сидя в саду камней, где созерцательность и сосредоточенность могут якобы привести к прозрению смысла жизни, я тем не менее не воспользовалась предоставленной мне возможностью. Не могла отвлечься от мысли, что через час-другой увижу человека-легенду, ученого, разгадавшего тайну бытия.

Встреча с Юкавой была намечена в одном из отелей, где мы должны были принять участие в дискуссии по проблемам творчества.

В три часа дня здесь уже много народу: корреспонденты столичных и киотских газет, издатели, переводчики. Хидэки Юкава, элегантный, со свежим молодым лицом и ослепительной улыбкой, стремительно поднялся мне навстречу.

Мы усаживаемся за маленьким столиком, подальше от нетерпеливо ожидающих журналистов, и я, передав Юкаве привет от его советских друзей, прошу рассказать о новых идеях.

Юкава рассказывает, что спокойствие в физической науке, наступившее после выяснения природы ядерных сил, длилось недолго. Экспериментаторы обрушили на головы теоретиков сотни типов мельчайших частиц, которые по очереди объявлялись элементарными, то есть неделимыми.

Он берет из моих рук записную книжку и чертит строение атомного ядра и взаимодействие его с элементарными частицами, как он себе это представляет.

Кто работает над теорией вместе с ним? Его ученики - Катаяма и Хара. Один из его талантливых учеников, пятидесятилетний Саката, умер год назад, с горечью добавляет он, передайте это академику Тамму, опи были знакомы.

- В каком состоянии находится сейчас теория элементарных частиц?

- Я завершил ее,- говорит Юкава. Как когда-то с теорией мезонов, он ждет подтверждения теории экспериментом.

- Как другие физики относятся к вашим результатам?

Я задаю этот вопрос не случайно. Вокруг не выясненного до конца вопроса всегда есть несколько точек зрения. Дирак, Гейзенберг, Боголюбов и другие большие ученые современности имеют свои мнения, и они не совпадают. Кто из физиков разделяет взгляды Юкавы?

- Особенно мне близки глубокие работы советского академика Маркова,- говорит Юкава.- Он видит теорию элементарных частиц в том же свете, что и я. Наши точки зрения совпадают.

Я слушаю Юкаву и думаю о том, дождется ли наше поколение раскрытия одной из главных тайн мироздания...

Мы выходим к журналистам и уже все вместе направляемся в банкетный зал, к длинному столу. Но я не могу добавить - уставленному аппетитными яствами. Настал час прессы, и стол заполнился магнитофонами и блокнотами, началась многочасовая пресс-конференция. Разговор идет о специфике творчества, о психологии творческой личности, тайне человеческого мозга, способного на чудо открытий и прозрений. Мы все вместе пытаемся нащупать ответ на вопросы, которые давно занимают человечество: что такое психика, что такое вдохновение, как объяснить способность человека мыслить? Каков механизм взаимодействия интуиции и точного знания, как кванты и музы объединенными усилиями прокладывают путь прогрессу...

У меня такое ощущение, словно я не в Японии, не в Киото, а дома, в Москве, на одном из семинаров берговского Совета по кибернетике! Сколько раз я слышала там обсуждения тех же вопросов, почти в той же формулировке!

Да, XX век сблизил континенты, народы, сделал нас, жителей Земли, единой семьей с общими проблемами и заботами...

Юкава рассказывает, что последние двадцать лет он размышляет над природой открытий. Вместе со своим другом и сотрудником профессором Ичикавой, автором книги "Наука творчества" (он присутствует на встрече и принимает самое деятельное участие в беседе), Юкава пытается понять механизм работы мозга.

Юкавой и Ичикавой созданы теория "аналогичных положений" и теория "равных соотношений", которые, по их мнению, придают законченность, обобщенность системе наук. Я попросила рассказать подробнее об этих теориях.

- Коротко сделать это трудно,- сказал Юкава,- но попробую объяснить на примерах. Вы знаете немецкого классика Больцмана. Самое замечательное его открытие заключается в том, что он нашел связь между двумя, казалось бы, абсолютно разными явлениями - энтропией и вероятностью. Второй пример: Планк тоже связал разные понятия - частоту колебаний электромагнитных волн и их энергию. Создав понятие кванта, он доказал, что можно исходить из мысли о тождественности или подобии разных явлений. Столкнувшись с непонятным явлением, нужно постараться найти аналогичное в другой области, уже исследованной. То есть интеллект исследователя, мыслителя должен воспитываться в очень широких пределах. Только тогда у него будут реальные возможности для обобщений.

Я спросила Юкаву, способствовали ли положения теории творчества созданию его знаменитой теории мезонов?

- Трудно сказать,- ответил Юкава,- я не могу утверждать, что применял одно за другим положения теории творчества. Ведь процесс мышления происходит почти бессознательно. Могу только признаться, что до теории мезонов я додумался лежа в постели. Да, да! Не смейтесь. То, о чем думаешь днем, как правило, буднично. А вот то, что происходит в голове ночью, хотя и бывает ошибочным, почти всегда необыкновенно, удивительно. Когда я ложусь спать, думаю, думаю, и мыслям нет конца. На ум приходят самые причудливые вещи. Конечно, многие из них не выдерживают критики трезвого утра. Но в одном случае из десяти - это очень любопытные мысли. Я записываю их, и наутро просматриваю и размышляю. Разумеется, и теория мезонов не всплыла неожиданно. Я и до того много думал об этом. В голове всплывали разные догадки, потом они стали меня одолевать, преследовать. И во сне, и наяву. И наконец то, что долгое время зрело в подсознании, вылилось в четкую форму.

- Значит ли это, что решающую роль в биографии открытия играет подсознание? - спрашиваю Юкаву.

- Мой пример подтверждает именно это. Но думаю, процесс в подсознании далеко не первая стадия озарения и, вероятно, не вторая. Толчок для мысли о мезоне - о необходимости его существования - дан, наверно, давно, еще тогда, когда я наблюдал что-то (а что - неизвестно) в реальной действительности. Было ли это перед самым открытием или в далеком детстве - трудно сказать.

- В самом деле,- думаю я вслух,- если бы у нас само собой возникало нечто в подсознании без всяких предварительных усилий и занятий, оставалось бы только ждать, когда станешь академиком Юкавой.

Юкава смеется:

- К сожалению или, наоборот, к счастью, кроме занятий - для творчества необходимо настроение, вдохновение.

- И кроме того,- добавляет профессор Ичикава,- нужно уметь смотреть на вещи широким взглядом. Математик Пуанкаре, предвосхитивший рождение теории относительности, говорил так: сперва в подсознании вы думаете о тысяче разных вещей. Потом это как-то переплетается, и в один прекрасный момент осознается, обобщается. Так он объяснял свое состояние, когда делал математические открытия. Я считаю, что это скрытое состояние созревания идеи не есть что-то мистическое. Разумеется, это и не реалистические мысли, как мы привыкли понимать в обывательском смысле. Но их можно связать с окончательным результатом, с завершающей мыслью, и рождение ее можно научно обосновать. Так и в проблеме творчества - здесь тоже можно проследить путь от рождения мысли до ее окончательного формирования. Я думаю, очень правильно связывать творчество с состоянием подъема, вдохновения, особого рода "безумия", при котором рождается озарение. Конечно, слово "безумие" применяется не в клиническом смысле. Прошло немало времени после рождения теории относительности и квантовой теории, пока ученые не почувствовали, что такой "безумный" подход к явлениям способствует прогрессу. Без особого новаторского образа мыслей невозможно разрешить стоящие перед наукой проблемы...

В ходе беседы я поняла, что вопрос о воспитании мышления, об умении созидать новые идеи является сейчас очень актуальным и в мире японской науки. Процесс творчества и обучение его методам молодых людей, будущих ученых - вот центр притяжения мыслей этих двух японских ученых.

- Советские ученые много думают над проблемой мышления. Каковы их результаты? - спрашивает Юкава.

Я рассказываю об успехах советской кибернетики, науки, в рамках которой сейчас создаются модели работы мозга, наметки программированного обучения.

- Я считаю,- говорит академик Юкава,- будет полезно для наших обеих стран, невзирая на государственные границы, сотрудничать в этом вопросе. Для нас заниматься творческой работой - радость. До сих пор это было уделом немногих ученых и художников в широком смысле слова. Однако хорошо, если бы многие люди могли вести творческую работу. Это, по-моему, идеальная цель для человечества.

- Нам необходимо,- вновь присоединил свой голос профессор Ичикава,- совместными усилиями попытаться полнее раскрыть объем стоящей перед нами проблемы. Накопить материал о том, как приходили к великим открытиям великие творцы. С чего они начинали, как возникали у них замыслы. Творчество существует не для одних лишь гениев. Способность к творчеству можно и должно прививать. Это производная от метода преподавания.

- Да, мы, ученые, считаем, что воспитание творческой личности, изучение проблем творчества тесно связаны в конечном итоге с решением важнейших проблем современной истории,- заключил беседу академик Юкава.

...Когда Юкаве исполнилось шестьдесят, он ушел от руководства Киотским исследовательским институтом фундаментальной физики, которым руководил много лет. В Японии это жесткое правило. Достигнув пенсионного возраста, ученый покидает административные посты и полностью посвящает себя творческой работе. Сейчас Юкава почетный профессор Киотского университета. Он живет в Киото в собственном доме, вокруг которого разбит большой сад. Из окоп видна переменчивая гора Хиэ. Юкава часто гуляет у ее подножия в лесу - один или с внуками. Сюда его когда-то водил отец, профессор географии, страстный почитатель природы. Возможно, именно он зародил в сыне безграничную веру в мудрость природы, в ее рациональность и завершенность. Наверно, он первым поведал ему смысл учения древних натурфилософов, признававших объективность природы, ее независимость от нашего сознания. Материализм древнего учения о природе и изощренность методов современной науки - вот питательная среда творчества Юкавы.

Он много размышляет. Больше, чем когда-либо, увлечен "игрой, в которой люди задают природе вопросы в надежде получить ответ" - так ученые называют физику. Он пишет много научных статей и много стихов. Юкава поэт. Экспромт, который он написал мне на память, я решила вынести в эпиграф к этой главе.

"И путь мой кажется мне беспредельным..." В заключительной фразе этого экспромта был ответ и на мой последний вопрос о дальнейших планах ученого.

Японские знакомые сказали мне, что в Японии Юкаву почитают как первое лицо после императора. Что ж, если страна так воспринимает своих ученых - у нее есть будущее.