Милликен и капля масла

Когда американский физик Роберт Милликен (1868–1953) выступал с традиционной нобелевской лекцией после вручения ему Нобелевской премии в 1923 году, все присутствующие были абсолютно уверены, что ему на самом деле удалось увидеть электроны. «Тот, кто видел этот эксперимент, – сказал Милликен, имея в виду опыт, за который он получил Нобелевскую премию, – в самом буквальном смысле видел электрон»106.

Упрямое стремление Милликена убедить всех, что с помощью его эксперимента можно в самом прямом смысле увидеть элементарные частицы, отчасти объяснялось неким защитным рефлексом – последствием ощутимой психологической травмы, возникшей в результате спора с другим ученым, выразившим сомнение в ценности проведенных изысканий. Однако утверждение Милликена, что он способен видеть электроны, имело несколько иные основания, нежели утверждение Фуко, что с помощью его маятника можно увидеть, как вращается Земля. И причиной тому было удивительное сопровождение эксперимента, которое Милликену удалось создать в своей лаборатории.

* * *

Милликен приступил к длительной серии экспериментов с электронами в 1907 году. Почти сорокалетний физик к тому времени более десяти лет преподавал в Чикагском университете, успел жениться и стать отцом троих детей. И хотя Милликен был автором нескольких весьма авторитетных учебников, самостоятельных важных исследований у него практически не было, и ему очень хотелось внести собственный вклад в науку. Для этого он обратился к проблеме измерения электрического заряда отдельного электрона. В своей автобиографии Милликен писал:

...

Измерение величины заряда электрона стало в начале XX столетия столь же важным вызовом для физической науки, каким в XVIII веке было измерение плотности Земли и в дальнейшем – гравитационной постоянной. По той же причине данная информация должна была многое открыть относительно устройства всей Вселенной.

Свою нобелевскую лекцию Милликен начал с просьбы к аудитории: задуматься над «несколькими простыми и знакомыми экспериментами», связанными с электричеством. Если потереть стеклянную палочку о кошачью шерсть, а затем коснуться ею бузинного шарика, бузинный шарик приобретет «новое и поразительное свойство», которое заставит его отскочить от палочки. Таково, продолжал Милликен, элементарное проявление электричества: нечто, называемое «электрическим зарядом», переходит от палочки к шарику, и в результате они оба начинают взаимно отталкиваться. Бенджамин Франклин полагал, что заряд состоит из множества крошечных частиц, или «атомов», электричества и что данное явление объясняется переносом этих крошечных крупиц или их «гроздей».

К концу XIX столетия ученые с удовлетворением убедились, что Франклин был прав: электрический заряд переносят крошечные тела, называемые «электронами», которые являются ключевыми частицами структуры атома. Однако на тот момент исследователи не знали, обладает ли заряд отдельных электронов определенной величиной и может ли он вообще иметь какую-то величину. Ответ на упомянутый вопрос имел принципиальное значение как для физиков, интересовавшихся структурой атома, так и для химиков, занимавшихся химическими связями. Но как обнаружить и измерить мельчайшую крупицу электричества?

Милликен прекрасно понимал, что ввязывается в весьма ненадежное предприятие. Он собирался променять престижную и состоявшуюся карьеру автора университетских учебников на рискованную авантюру с физическими исследованиями. Из прежнего опыта научных исследований он знал, «сколько труда можно приложить в физике и так и не напасть на золотую жилу». Его нынешняя цель – измерение электрического заряда отдельного электрона – была исключительно сложна. Выделение одной из этих немыслимо маленьких частиц материи и дальнейшая работа с ней при любых обстоятельствах являются необычайно трудным делом. К тому же неясно было, каким образом следует проводить подобный эксперимент.

Другими словами, Милликен собирался вскарабкаться на очень высокую гору, весьма туманно представляя себе, по какому из склонов подъем будет более легким или даже просто возможным. Хуже того, огромный интерес, проявлявшийся к величине заряда электрона в научных кругах, означал, что попытками измерения заняты очень многие. Таким образом, Милликену предстояло работать в области, где шла откровенная гонка за научный приоритет, и существовала опасность, что кто-то – более опытный и имеющий в распоряжении лучшую материальную базу – быстрее сделает открытие и точнее измерит искомую величину. Милликен понимал, что ему потребуются исключительная изобретательность и удача.

Главные соперники Милликена работали в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Ее директор, Джозеф Джон Томсон, в 1897 году открыл электрон (точнее, Томсон установил, что у всех электронов отношение заряда к массе одинаково) и прекрасно понимал важность определения точной величины его заряда. Он руководил группой талантливых студентов, занимавшихся данной проблемой. Они уже испробовали массу различных вариантов эксперимента, самым многообещающим из которых, как ни странно, оказался вариант с созданием в лаборатории облака водяных капель.

Несколькими годами ранее Чарльз Вильсон, один из сотрудников Кавендишской лаборатории, изобрел расширительную диффузионную камеру: устройство создавало внутри емкости туман, заставляя перенасыщенный водяными парами воздух конденсироваться на частицах пыли и свободно плавающих частицах, содержащих электрический заряд и называемых ионами (отрицательно заряженные ионы содержат один и более зарядов электрона). Тот факт, что перенасыщенный водяными парами воздух конденсировался вокруг ионов, позволил использовать прибор в отслеживании траекторий быстро движущихся заряженных частиц (к примеру, тех, что выделяются радиоактивными веществами), так как подобные частицы оставляют после себя цепочки ионов.

В 1898 году, год спустя после открытия электрона, Томсон применил этот метод для приблизительной оценки заряда электрона. Он воспользовался радиоактивным источником для получения отрицательно заряженных ионов (то есть электронов) в воздухе внутри камеры Вильсона, затем вызвал конденсацию перенасыщенного водяными парами воздуха вокруг ионов – создав в результате облако заряженных «бузинных шариков», – после чего измерил общий заряд облака. Затем он подсчитал общее число капель в облаке. На первый взгляд, эта задача кажется чрезвычайно трудной, практически невыполнимой, но на практике, как ни странно, ее можно решить, измерив скорость, с которой верхняя поверхность облака опускается внутрь расширительной диффузионной камеры.

С помощью уравнения Навье – Стокса, описывающего характер движения крошечных капель в жидкости, Томсон смог вычислить средний размер отдельных капель, составляющих облако, путем измерения скорости опускания облака. Чтобы осуществить названный подсчет в соответствии с законом Стокса, ему необходимо было знать плотность капель (ничего сложного, так как это были капли воды) и вязкость среды, по которой они проходили (тоже ничего сложного, так как этой средой был воздух). Знание общего объема водяных паров в облаке и размера каждой отдельной капли позволило Томсону высчитать число отдельных капель в облаке. Исходя из предположения, что каждая капля в облаке конденсируется вокруг одного электрона, Томсон поделил заряд облака на число капель, чтобы таким образом получить примерный заряд отдельного электрона.

Чарльз Вильсон усовершенствовал свой метод, установив в расширительной диффузионной камере горизонтальные металлические пластины, с помощью которых внутри устройства создавалось электрическое поле. Когда он заряжал пластины, любые заряды в пространстве между ними ослаблялись возникавшим полем. Воспользовавшись секундомером, Вильсон измерил и сравнил скорость, с которой облака из капель опускаются между рядом перекрестий визира – вначале под действием одной только силы притяжения, а затем под влиянием силы притяжения и электрического поля, заставлявшего облако опускаться немного быстрее. Это было значительное усовершенствование, так как давало Вильсону возможность убедиться, что измеряемый облачный слой состоит из капель с электронами внутри, так как капли с электронами опускаются быстрее под влиянием электрического поля, нежели под воздействием одной силы притяжения. Это также позволяло отбирать капли с наименьшим зарядом, так как капли, конденсировавшиеся вокруг группы электронов, содержали больший заряд и опускались с большей скоростью. Метод Вильсона также был приблизительным из-за очень быстрого испарения облаков. К тому же следовавшие друг за другом облака подчас сильно отличались друг от друга, и их было сложно сравнивать.

В 1906 году Милликен вместе с аспирантом Луисом Бегеманом приступил к своим экспериментам. Вначале ученые решили испробовать метод Вильсона, но не добились никаких результатов. Из-за неопределенности и нестабильности верхней поверхности облака они не смогли провести измерения даже с минимальной степенью точности. Когда Милликен сообщил об этом на заседании в Чикаго, выдающийся физик Эрнест Резерфорд подтвердил, что главная сложность эксперимента связана с большой скоростью испарения крошечных капелек воды. Милликен понял, что для решения проблемы испарения необходимо кардинальным образом изменить методику.

Несколько подавленный возникшими трудностями, Милликен решил изучать скорость испарения так, чтобы иметь возможность ее компенсировать, – еще один пример «бдительности экспериментатора», описанной в связи с опытом Кавендиша. Исследователь решил использовать более сильное электрическое поле и изменить направление тока так, чтобы он поднимал заряженные капли вверх, удерживая облако на то время, пока проводилось измерение скорости испарения. Однако при первой же попытке его постигло разочарование. Он было подумал, что его цель практически недостижима, а любые попытки усовершенствовать эксперимент безнадежны:

...

Практически все облако – очевидно, состоявшее из капель с более чем одним электроном – было сметено сильным электрическим полем. Милликен писал:

...

При повторении попытки произошло то же самое. Внезапно Милликен обратил внимание на то, что кардинальным образом преобразило его подход к эксперименту, а именно – на небольшое количество неиспарившихся капель:

...

Итак, Милликен обнаружил способ работать с одним «бузинным шариком», а не с целым их облаком. Настроив заряд электрических полей в камере, он мог заставить крошечные капли двигаться в камере вверх и вниз и даже оставаться неподвижными. Проделав эксперимент много раз, он заметил, что заряд, необходимый для уравновешивания капель, всегда представлял собой точное число, кратное наименьшему заряду, наблюдаемому на капле. Это стало первым однозначным доказательством того, что электрический заряд состоит из отдельных «крупиц».

Затем Милликен переделал аппарат так, чтобы иметь возможность изучать отдельные капли, а не облака. Устройство теперь состояло из камеры, в которой заряженные капли падали через крошечное отверстие в горизонтальной пластине, переходя туда, где за их поведением можно было бы наблюдать в микроскоп, когда они проходили между двух перекрестий визира110.

Милликену повезло, и он сумел правильно воспользоваться плодами своей удачи. Эксперимент был возможен лишь при очень строгом соблюдении целого ряда параметров. Если бы капли были значительно меньше, то из-за броуновского движения (хаотического движения мелких частиц в жидкости, вызванного столкновением молекул этой жидкости) наблюдение стало бы невозможным, и, наоборот, если бы капли были бы значительно больше, Милликену не удалось бы создать напряжение, необходимое для удержания их на месте. Позднее он писал:

...

Осенью 1909 года Милликен решил опубликовать свою первую большую статью о «методе уравновешенной капли». Работа увидела свет в феврале 1910 года. Материал в статье изложен с удивительной честностью. Историк науки Джеральд Холтон охарактеризовал работу как редкое явление в научной литературе. Милликен включил в статью свои личные суждения о надежности и ценности каждого из тридцати восьми наблюдений капель, проранжировав их. Тремя звездочками он отметил два «лучших» наблюдения, которые имели место «вероятно, при идеальных условиях» – это значило, что у исследователя была возможность наблюдать за каплей достаточно долго, чтобы убедиться в ее неподвижности, точно отследить время ее прохождения через перекрестие визира и не увидеть никаких нарушений в характере ее движения. Двумя звездочками Милликен пометил семь «очень хороших» наблюдений, одной звездочкой – десять «хороших» наблюдений и без пометок оставил тринадцать «посредственных». Примечательно и то, что Милликен откровенно признался, что ему пришлось отбросить три «хороших» наблюдения – включение которых никак бы не отразилось на конечном результате – из-за какой-то неопределенности в положении капель и значении параметров электрического поля; еще три – из-за изменений в параметрах поля; и еще одно просто потому, что в этом случае заряд оказался на 30% ниже, чем в остальных, и это вызвало у исследователя подозрение, что в эксперимент вкралась какая-то ошибка. Как заметил Холтон, «Милликен хотел подчеркнуть, что знает, каким должен быть хороший эксперимент, и не желал пренебрегать этим знанием ни при каких обстоятельствах»111. Анализ, подобный вышеприведенному, всегда является частью научных исследований, но экспериментаторы редко публикуют его в открытой печати.

Впрочем, словно подтверждая правильность давней мудрости, что ни одно доброе дело не остается без наказания, Милликену вскоре пришлось пожалеть о своей чрезмерной честности. В том же году в дискуссию вступил Феликс Эренгафт (1879–1952), физик из Венского университета. Воспользовавшись оборудованием, похожим на милликеновское, но с частицами металла вместо капель воды, Эренгафт заявил в 1910 году, что в результате своих исследований он установил существование «субэлектронов» с зарядом меньшим, чем наименьший из обнаруженных Милликеном. Эренгафт не просто провел пересчет данных Милликена, но, воспользовавшись теми наблюдениями Милликена, которые тот отбросил как недостаточно надежные, попытался создать впечатление, что данные американского исследователя подтверждают его выводы.

Однако ко времени появления статьи Эренгафта Милликен уже понял, как можно кардинальным образом усовершенствовать эксперимент. В августе 1909 года, незадолго до представления к публикации своей первой статьи, Милликен съездил в канадский Виннипег на конференцию Британской ассоциации развития науки, президентом которой в тот год был Джозеф Джон Томсон. И хотя Милликен не был включен в список выступающих, он привез с собой результаты своих исследований и, представляя их, привлек к себе большое внимание. Вскоре после конференции он решил заменить капли воды на более тяжелую субстанцию с меньшей скоростью испарения – к примеру, на ртуть или масло. В своей автобиографии, написанной двадцать лет спустя, Милликен называет моментом откровения то, что произошло с ним на пути домой. Он вдруг понял, насколько наивны и даже глупы попытки бороться с испарением водяных капель, при том что существуют часовые масла, специально созданные для предотвращения испарения112.

Вопрос о том, как это происходило на самом деле, столь же туманен и загадочен, как и верхняя поверхность облака. В статьях, опубликованных в то время, Милликен приписывает своему коллеге Дж. Ли заслугу в разработке метода распыления с целью создания крошечных сферических капель. Однако Харви Флетчер, один из аспирантов Милликена, утверждал позднее, что идея использования масляных капель принадлежит именно ему. Скорее всего, ни о каком моментальном озарении у Милликена речи не идет, так как проблемой предотвращения испарения в то время занимались абсолютно все, кто имел хоть какое-то отношение к описываемому эксперименту.

Вернувшись в Чикаго из Виннипега, Милликен поспешил в Райерсон-холл – корпус в самом центре университетского кампуса, где располагалась его лаборатория. Глядя сегодня на впечатляющее неоготическое здание с бойницами в зубчатых стенах, нелегко догадаться, что это одна из первых в Америке физических лабораторий, построенная в конце XIX столетия. Даже оказавшись внутри, трудно поверить, что среди громадных дубовых потолочных балок и живописных винтовых лестниц располагается научная лаборатория. Однако это здание из камня и дерева обладает прекрасными изолирующими свойствами; металлические конструкции при строительстве не употреблялись во избежание магнитных помех, которые могли бы помешать экспериментам с предельно малыми электрическими и магнитными полями. Лабораторию строили на основе рекомендаций американского физика Альберта Майкельсона, настоявшего на определенных технических условиях и строительных материалах, которые, по мнению ученого, требовались для успеха экспериментов.

У входа в Райерсон-холл Милликен столкнулся с самим Майкельсоном. Милликен сообщил своему именитому коллеге, что разработал метод, который позволит ему определить заряд электрона с точностью до одной десятой процента, в противном случае, заявил он, «я вообще ни на что не гожусь». Oн сразу же заказал новый аппарат специально для методики «уравновешенной капли», но с использованием масла. Как и раньше, он собирался создать отрицательные электрические заряды в камере, заполненной каплями (на сей раз масла), выбрать одну из них и позволить ей падать под влиянием только одной силы притяжения. На основании этого он смог бы вычислить радиус капли. Затем он намеревался подключить ток к пластинам и направить крошечную каплю вверх, затем вниз, затем снова вверх. Милликен наблюдал за каплями через небольшое окошечко, освещенное с противоположной стороны специальной подсветкой. Измерение времени подъема и падения капель позволило бы ему вычислить их заряд.

Рис. 18. Схема эксперимента с каплей масла (чертеж и подпись Милликена)

С того момента Милликен посвятил практически все свое свободное от преподавания время эксперименту. Его жена Грета, привыкнув к почти постоянному отсутствию мужа, постоянно объяснялась по этому поводу с приходившими к ним в дом гостями. Однажды Милликен был крайне озадачен комплиментами одного из своих знакомых, который выразил восхищение тем, что ученый при всей своей занятости находит время помогать жене по хозяйству. Позднее выяснилось, что Грета объяснила отсутствие мужа на ужине тем, что он «полтора часа наблюдал за ионом» и еще не закончил работу. Глуховатому гостю послышалось, что Милликен «полтора часа стирал и гладил» и поэтому не смог выйти к ужину [16] 113. В сентябре 1910 года Милликен опубликовал в журнале Science еще одну крупную работу по проблеме заряда электрона – первую, основанную на экспериментах с масляными каплями. На тот момент он еще не читал статьи Эренгафта, где австрийский ученый противопоставлял выводам Милликена свои собственные данные, и потому вторая статья Милликена написана в том же духе, что и первая. Хотя на сей раз он и не проводит ранжирования капель, но совершенно откровенно заявляет, что не включил несколько эпизодов измерений в свои вычисления заряда электрона. В некоторых случаях, писал он, это было связано с довольно значительной ошибкой в эксперименте:

...

В других случаях он отбрасывал их потому, что их значения были «нерегулярны», то есть существенно отклонялись от средней величины, установленной для большого числа капель. Однако их включение никак не повлияло бы на определение средней величины заряда электрона и отразилось бы только на степени погрешности эксперимента. Милликен писал:

...

Милликен продолжал совершенствовать свое оборудование, включив в него, к примеру, более точный прибор по измерению времени и более совершенное оборудование по контролю температуры. На протяжении всего 1911 года и в следующем году он продолжал наблюдения. Весной 1912-го, например, Милликен в течение нескольких недель наблюдал за масляными каплями через микроскоп, установленный в стенке камеры. В полдень пятницы 15 марта он полчаса разглядывал под микроскопом каплю номер 41 и с помощью секундомера пытался определить время ее подъема и падения между крошечными перекрестиями визира. Эту каплю он видел очень хорошо; обычные источники возмущений (например, воздушные потоки) отсутствовали. Несмотря на то, что работа, в общем-то, была довольно однообразной и утомительной, волнение исследователя нарастало. Завершив запись данных в свой лабораторный блокнот, он в нижнем левом углу записал слова, которые позднее процитировал во введении к своей книге:

...

К тому времени Милликену стало известно о статье Эренгафта и о группе исследователей, разделявших точку зрения австрийского ученого. Эренгафт обвинял Милликена в публикации ложных данных и заявлял, что его собственные данные доказывают существование субэлектронов. В 1913 году Милликен опубликовал подробную статью с изложением результатов своих экспериментов на усовершенствованном оборудовании. Явно задетый обвинениями Эренгафта, ученый попытался защититься от незаслуженных инсинуаций. Он писал, что обнародованные им данные основываются на ряде наблюдений с пятьюдесятью восьмью каплями, которые, как он подчеркивал, не были «специально отобраны, а включали все капли, с которыми проводился эксперимент в течение 60 дней подряд»116. В результате данной работы было получено значение заряда электрона (4,774 ± 0,009 × 10-10 электростатических единиц, или esu ) с точностью до 0,5%.

Научное сообщество приняло результаты Милликена не только на основании этой его статьи, но и на основании других свидетельств в поддержку атомистической природы электричества. В 1923 году, в том числе и за упомянутую работу, Роберту Милликену была присуждена Нобелевская премия. В течение еще нескольких лет Эренгафт пытался доказать существование субэлектронов, но потом оставил эту безнадежную затею. Позднее Эренгафта увлекла еще одна необычная идея – магнитные монополи (магниты, у которых есть только один полюс). Теоретически они могут существовать, но никто никогда их не видел.

Однажды на конференции Эренгафт продемонстрировал аудитории некий предмет, зажатый в кулаке, заявляя, что это есть доказательство существования монополей. Пикантная ситуация имела место и в 1946 году, на ежегодном собрании Американского физического общества в Нью-Йорке. Американский физик Абрахам Пайс выступал с докладом, его внезапно прервал Эренгафт, которому к тому времени уже было семьдесят лет, но который, несмотря ни на что, продолжал отстаивать свою теорию монополей. Он попытался пробиться к трибуне, требуя, чтобы его выслушали, однако его остановили и вежливо вывели из аудитории.

Физик Герберт Голдстейн сидел рядом со своим наставником Арнольдом Зигертом.

– Теория Пайса намного безумнее теории Эренгафта, – заметил Голдстейн. – Но почему же мы считаем Пайса физиком, а Эренгафта идиотом?

Зигерт задумался на мгновение.

– Потому, – ответил он после недолгой паузы, – что Эренгафт верит в свою теорию117.

Сила убежденности Эренгафта в собственной правоте, по мнению Зигерта, мешала нормальному – то есть критически-ироничному – отношению к своей работе, которое требуется любому ученому, чтобы уметь идти на риск и импровизировать (недаром Ницше полагал, что убежденность – гораздо больший враг истины, нежели ложь).

* * *

Но были ли у Эренгафта какие-либо основания утверждать, что Милликен подтасовал свои данные? Джеральд Холтон внимательно проанализировал лабораторные записи Милликена, на которых была основана его статья 1913 года, и обнаружил, что на самом деле Милликен отследил поведение 140 капель, а не 58, как он утверждал. Таким образом, заявление Милликена, что капли «не были специально отобраны» и что в анализ были «включены все капли, с которыми проводился эксперимент в течение 60 дней подряд», – неправда. Возможно, у многих подобное открытие вызвало бы гримасу возмущения, однако самого Холтона это не слишком обеспокоило. Он высказал два возможных объяснения происшедшего. Одно из них – полемика с Эренгафтом. Милликен, совершенно убежденный в своей правоте, все же не хотел давать оппоненту дополнительные козыри, которые еще больше запутали бы проблему. Вторая причина того, что экспериментатор не упомянул целый ряд капель, становится ясна из длинного перечня причин ошибок в эксперименте, описание которых Холтон обнаружил в лабораторных заметках: «Напряжение батарей упало; в манометр не поступает воздух; частые нарушения из-за конвекции; нужно поддерживать более постоянное расстояние; имеют место ошибки секундомера; распылитель не работает».

Другими словами, Милликен вообще не рассматривал «опущенные» восемьдесят две капли как научно достоверную информацию. В лабораторных записях Милликена проводится четкое различение между каплями, наблюдение над которыми проводилось при более или менее идеальных условиях (их он часто характеризует как «красивые»), и каплями, в наблюдение за которыми вкралась та или иная ошибка. Вот образец записей, взятый Холтоном из заметок Милликена, сделанных в течение последней недели эксперимента:

...

Таким образом, Милликен публиковал данные наблюдений по отобранным каплям, а чтобы избежать дальнейшей критики со стороны Эренгафта, не сообщал о тех каплях, информацию о которых отбросил, рассматривая ее как не представляющую научный интерес. Зато Эренгафт со своими ассистентами, пишет далее Холтон, напротив, «с удивительным усердием собирал всю полученную информацию – и „хорошую“, и „плохую“, и „нейтральную“». Ценность всех наблюдений его группа считала одинаковой.

С тех самых пор, как была опубликована статья Холтона, историки, журналисты и ученые продолжают обсуждать этические аспекты экспериментальных процедур Милликена и их ценность. В большей части публикаций история Милликена описывается как некий пример стремления полностью прояснить исследуемую проблему, при этом подчистив и пригладив часть результатов, чтобы в конечном итоге создать некую достаточно убедительную демонстрацию. Историк науки Уллика Сегерстрале сухо описывает историю получения Робертом Милликеном Нобелевской премии и замечает, что его исследования часто приводятся как пример в «воспитательных целях»119, причем с полярно противоположными оценками: с одной стороны – «блестящий научный эксперимент», а с другой стороны – «бесстыдная фальсификация».

По понятным причинам некоторые журналисты и популяризаторы науки, бегло ознакомившись со статьей Холтона, сосредоточились на каплях, пропущенных Милликеном, и в особенности на его лживом утверждении в статье 1913 года, где он написал, что привел в ней все результаты своих наблюдений. С точки зрения этих критиков, нобелевский лауреат явно повинен в научной недобросовестности и даже в подлоге120. В книге «Предатели истины: подлог и обман в научных аудиториях», опубликованной в 1983 году, журналисты Уильям Брод и Николас Уэйд пишут: «Милликен постоянно искажал результаты своих исследований с тем, чтобы они выглядели более убедительными по сравнению с реальным положением дел»121. Израильский вирусолог Александр Кон упоминает Милликена в своей книге «Ложные пророки: мошенничество и ошибки в науке и медицине», хотя автора возмущает не столько пропуск определенных данных в публикации, сколько пренебрежение Милликена вкладом в научные исследования, сделанным его студентом Флетчером.

С другой стороны, некоторые историки науки превозносят Милликена как эталон ученого, который, как теперь представляется, здраво оценивал надежность научных данных. Эти авторы настаивают, что научное мышление часто основывается не на количественной информации, а на логических рассуждениях, и приводят множество исторических примеров того, как ученые логически верно интерпретировали результаты своих экспериментов, но если бы они руководствовались одними только цифрами, то неизбежно впали бы в заблуждение. И вообще, когда речь заходит о количественных данных, надо сразу признать, что данные данным рознь.

В 1984 году историк науки Аллан Франклин, тщательно проанализировав все результаты, не включенные Милликеном в свою статью, подтвердил, что почти все они были отброшены по причинам, связанным с ошибками в эксперименте. И что даже если бы Милликен включил их в свой анализ, это почти никак не повлияло бы на окончательный результат122.

Критиками в подобных случаях чаще выступают те, кого больше волнует моральный урок, который можно извлечь из научного процесса, а не историческая точность и не особенности этого процесса. Обе описанные версии не учитывают всей сложности жизни. Версия «Милликен – плохой ученый» не содержит признания того факта, что не все данные одинаково хороши и что иногда бывает разумно отбросить некоторые из полученных результатов. А версия «Милликен – хороший ученый» не обсуждает проблему полной научной достоверности: ученый, во что бы то ни стало желающий получить нужный результат, решает опубликовать лишь часть полученной информации.

Как указывает Уллика Сегерстрале, данное противоречие возникает из-за применения двух совершенно различных и практически несовместимых подходов к научному процессу. Согласно одному из них, кантианскому (или «деонтологическому»), этически правильное поведение заключается в том, что субъект применяет к себе те же законы, которые можно назвать всеобщими, то есть те, которые одинаковы для всех человеческих существ. С позиций этого подхода, Милликен – плохой ученый, потому что он не следовал общепринятым правилам, которые требуют полностью представлять полученную в ходе исследований информацию.

Однако с прагматической точки зрения основной целью науки считается получение правильного результата, чем как раз и занимался Милликен. Наука, замечает Сегерстрале, – это сфера, отличающаяся такой высокой степенью соревновательности, что те, кто не рвется вперед, получая быстрые (пусть и не совсем точные) результаты, безнадежно отстает и сходит с дистанции.

Из-за споров вокруг этической стороны работы Милликена сложно обсуждать красоту его эксперимента. Однако все-таки стоит попробовать. Прежде всего зададимся вопросом, что же на самом деле видел Милликен. Он всматривался через микроскоп в пространство камеры, которую разработал сам. Устройство представляло собой маленькую сцену для специфического научного спектакля, разыгрываемого совершенно особыми актерами – крошечными каплями масла по нескольку микронов в диаметре. Величина поистине микроскопическая: их диаметр сравним с длиной волны видимого света, который как будто завивался вокруг капель так, что можно было видеть его дифракцию. Появляясь по одной в перекрестии визира, капли представали в виде размазанных дисков, окруженных дифракционными кольцами.

Именно по этой причине Милликен не мог измерить их размер оптическим способом, а вынужден был прибегнуть для измерений к уравнению Стокса. Каждая капля, освещенная дуговой лампой, напоминала Милликену мерцающую звезду на ночном небе. Капли, чрезвычайно чувствительные к состоянию окружающей среды, реагировали на любые потоки воздуха, на столкновения с молекулами воздуха, на электромагнитные поля, которые Милликен использовал для того, чтобы заставить капли двигаться. Он видел, как капли перемещаются вверх и вниз, реагируя на изменение электромагнитного поля. Он видел, как они мечутся под воздействием броуновского движения. Наблюдая за движением капли в электромагнитном поле, он вдруг замечал, что она подскакивает, столкнувшись с другим ионом. «Один электрон оседлал каплю! Мы на самом деле уловили то мгновение, когда электрон оседлал каплю, а затем спрыгнул с нее!»123 Когда капля масла «двигалась вверх с наименьшей возможной для нее скоростью, я был абсолютно уверен, что на ней сидит один изолированный электрон», пишет исследователь. Милликен умел заставлять капли подниматься вверх или опускаться вниз или пребывать совершенно неподвижными.

Экспериментатор хорошо ознакомился с поведением капель и разобрался во всем, что с ними происходит. Это открыло ему совершенно новый аспект окружающего нас мира. Зримое подтверждение того, что в сложных ситуациях предмет наблюдения ведет себя в точном соответствии с хорошо известными законами, вызывает у нас почти чувственное удовольствие. Примерно то же чувствует баскетболист, наблюдающий за мячом, который плавно движется по воздуху, ударяется об обод корзины, затем рикошетит в щит и наконец проваливается в корзину. Более того, процесс, свидетелем которого стал Милликен, демонстрировал нечто поистине основополагающее – фундаментальный электрический заряд. Это была именно та разновидность красоты, о которой в свое время писал Шиллер, – нечто такое, что «вводит нас в мир идей, не уводя из мира чувственных ощущений».

Однажды в Чикаго я решил отыскать место, где Милликен провел свою знаменитую серию экспериментов по измерению заряда электрона, за которую получил Нобелевскую премию, – место, которое было свидетелем решающего мгновения в рождении нашей электронной эпохи. Я отправился в Чикагский университет, прошел в Райерсон-холл, но так и не смог отыскать лабораторию, где были проведены прославленные эксперименты. Среди встреченных мной в университетских коридорах людей не оказалось ни одного, кто смог бы показать мне историческое помещение. Некоторые в ответ на мой вопрос даже спрашивали у меня: «А кто такой этот Милликен?» Секретарь направила меня в университетский отдел связей с общественностью, но и они не смогли мне ничем помочь. Ни малейших следов Милликена и его эксперимента не сохранилось в здании, где сейчас размещается факультет компьютерных технологий. Лабораторные демонстрации и дискуссии о переоценке вклада того или другого ученого будут продолжаться и впредь, но сам эксперимент Милликена, как и большинство научных экспериментов, стал фактом истории, мало кому известным.