учили докторскую степень в 1927 году. Оба делили страсть к литературе и… Шарлотте. Судьбе будет угодно, что оба будут привлечены к созданию атомной бомбы с той разницей, что Хоутерманс будет это делать в Германии.
Физики почти четверть века вслепую нащупывали основы квантовой теории, как вдруг в 1925–1927 годы был сделан ряд прорывных открытий, позволивших создать радикально новую, стройную теорию квантовой механики. Новые открытия посыпались с такой частотой, что их не успевали публиковать. «Великие идеи появлялись так быстро, – вспоминал Эдвард Кондон, – что о естественных темпах развития теоретической физики могло сложиться ложное представление. В этот период мы почти все время страдали интеллектуальным несварением желудка, и это приводило нас в уныние». В азартном соревновании за право публикации Геттинген побеждал чаще Копенгагена, Кавендиша и любого другого научного центра. Один Оппенгеймер за геттингенский период опубликовал семь статей – феноменальный результат для двадцатидвухлетнего аспиранта. Вольфганг Паули называл квантовую механику Knabenphysik – «физикой мальчиков», потому что авторы многих работ были очень молоды. В 1926 году Гейзенбергу и Дираку было по двадцать четыре года, Паули – двадцать шесть, Йордану – двадцать три.
По правде говоря, новую физику приняли неоднозначно. Отправляя Альберту Эйнштейну экземпляр законченной в 1925 году работы Гейзенберга о матричной механике с ее запутанным математическим описанием квантового явления, Макс Борн извиняющимся тоном объяснил великому ученому, что она выглядит «очень мистически, но определенно верна и глубока». Прочитав работу, Эйнштейн написал Паулю Эренфесту: «Гейзенберг снес большое квантовое яйцо. В Геттингене в это верят. (Я нет.)» Как ни странно, создатель теории относительности всегда будет считать Knabenphysik несовершенной и полной изъянов наукой. Сомнения Эйнштейна лишь укрепились после публикации Гейзенбергом в 1927 году работы о центральной роли неопределенности в квантовом мире. Молодой ученый имел в виду невозможность определить одновременно и точное положение, и точный импульс объекта: «Мы не способны познать настоящее во всех его подробностях в принципе». Борн соглашался с ним и утверждал, что исход любого квантового эксперимента определяется случаем. В 1927 году Эйнштейн написал Борну: «Внутренний голос подсказывает мне, что это Федот, да не тот. Теория многого достигла, однако она не приблизила нас к секретам Старика. В любом случае я убежден: Бог не играет в кости».
Совершенно ясно, что квантовая физика была уделом молодых. Молодые ученые, в свою очередь, видели в упрямом нежелании Эйнштейна принять новую физику свидетельство того, что его время закончилось. Несколькими годами позже Оппенгеймер нанесет визит Эйнштейну в Принстоне и вернется явно не в восторге от их встречи. Он напишет брату с задиристой непочтительностью: «Эйнштейн совершенно чокнулся». Однако в конце 1920-х годов «мальчики» в Геттингене (и Нильс Бор в Копенгагене) все еще надеялись перетянуть Эйнштейна на свою сторону.
Первая работа Оппенгеймера, написанная в Геттингене, показывала, что квантовая теория позволяет измерить частоту и интенсивность полосы молекулярного спектра. Он увлекся, по его выражению, «чудом» квантовой механики именно потому, что новая теория хорошо объясняла наблюдаемые явления «гармоничным, последовательным и вразумительным образом». К февралю 1927 года Борн настолько проникся уважением к работе Оппенгеймера по применению квантовой теории к переходам в непрерывном спектре, что не удержался и написал ректору Массачусетского технологического института С. У. Страттону: «У нас здесь есть несколько американцев. <…> Один из них – мистер Оппенгеймер – просто великолепен». За исключительную гениальность сверстники ставили Роберта на одну доску с Дираком и Йорданом. «Здесь есть три молодых гения-теоретика, – писал один американский студент, – и я не могу сказать, кто из них меньше доступен моему пониманию».
Роберт завел привычку работать всю ночь и отсыпаться добрую часть дня. Сырой климат и плохое отопление подрывали его хрупкое здоровье. Он постоянно кашлял, что друзья относили на счет либо постоянных простуд, либо непрерывного курения. Зато в остальных отношениях жизнь в Геттингене была приятной и безмятежной. Ханс Бете впоследствии отзывался о золотом веке теоретической физики следующим образом: «…жизнь в центрах разработки квантовой теории, Копенгагене и Геттингене, была, вопреки огромному объему выполненной работы, беззаботной и расслабленной».
Оппенгеймер неизменно выбирал в друзья молодых людей с растущей репутацией. Прочие не могли не чувствовать, что ими пренебрегают. «Он [Оппенгеймер] и Борн стали близкими друзьями, – желчно заметил Эдвард Кондон несколько лет спустя, – и часто виделись – настолько часто, что Борн стал редко встречаться с другими студентами, приехавшими работать под его началом».
В тот год Геттинген посетил Гейзенберг, и Роберт не преминул встретиться с самым одаренным молодым физиком Германии. Гейзенберг был всего на три года старше Оппенгеймера и отличался четкими формулировками, обаянием и цепкостью в спорах с коллегами. Оба обладали оригинальным умом и знали об этом. Гейзенберг, сын преподавателя греческого языка, учился вместе с Паули в Мюнхенском университете и после защиты докторской диссертации работал под началом Бора и Борна. Подобно Оппенгеймеру, он обладал интуицией, позволявшей проникать в самую суть проблемы. Это был невероятно харизматичный молодой человек, чей блестящий ум неизбежно привлекал к себе внимание. В то время он не мог знать, что в будущем он и Оппенгеймер станут тайными соперниками. Наступит день, и Оппенгеймеру придется оценивать степень лояльности Гейзенберга охваченной войной Германии и его способность создать атомную бомбу для Адольфа Гитлера. В 1927 году Роберт пока что сам опирался на открытия Гейзенберга в области квантовой механики.
Весной этого года, заинтригованный высказыванием Гейзенберга, Роберт занялся вопросом: можно ли с помощью квантовой теории объяснить, «почему молекулы являются молекулами»? Очень быстро он обнаружил простое решение задачи. Когда он показал свои записки профессору Борну, тот был озадачен и приятно удивлен. Они решили вместе написать статью; Роберт пообещал, что во время пасхальных каникул в Париже оформит свои заметки в черновой набросок статьи. Получив из Парижа жиденькие четыре-пять листочков, Борн «пришел в ужас». «Я посчитал, что этого хватит, – писал потом Оппенгеймер. – Все было написано изящно, мне показалось, что ничего добавлять не нужно». Борн довел объем статьи до тридцати страниц, наполнив ее, по мнению Роберта, лишними, банальными теоремами. «Мне это не нравилось, но я, конечно, не мог выступить против старшего соавтора». Для Оппенгеймера самое главное заключалось в новой мысли, фон и академические декорации казались ему помехой, оскорбляющей тонкий вкус эстета.
Статья «О квантовой теории молекул» вышла из печати еще до конца года. Совместная работа содержала описание «приближения Борна – Оппенгеймера», на самом деле – приближения одного Оппенгеймера, что стало существенным прорывом в объяснении поведения молекул с помощью квантовой механики. Оппенгеймер открыл, что более легкие электроны молекул движутся с гораздо более высокой скоростью, чем более тяжелые ядра. Исключив путем интегрирования высокочастотные движения электронов, он и Борн сумели рассчитать «эффективные квантовомеханические» явления движения ядер. По прошествии более семи десятилетий эта работа послужила фундаментом для разработки физики высоких энергий.
Осенью того же года Роберт представил докторскую диссертацию, сердцевину которой составляли сложные расчеты фотоэлектрического эффекта для водорода и рентгеновских лучей. Борн рекомендовал принять ее «с отличием». Единственный замеченный им недостаток диссертации состоял в ее «трудночитаемости». Тем не менее Борн отметил, что Оппенгеймер написал «сложную работу и сделал это крайне хорошо». Через несколько лет Ханс Бете, еще один нобелевский лауреат, заметил, что «в 1926 году Оппенгеймер был вынужден самостоятельно разрабатывать все методы, в том числе нормировку волновой функции в непрерывном спектре. Разумеется, в дальнейшем его расчеты были улучшены, однако он правильно получил коэффициент поглощения на К-крае и частотную зависимость в его окрестности». Бете сделал вывод: «По сей день эта формула остается очень сложной, выходящей за рамки большинства учебников по квантовой механике». Через год Оппенгеймер опубликовал первую работу, дающую описание эффекта квантовомеханического «туннельного эффекта», при котором частицы буквально проходят через барьер, как по «туннелю». Обе работы были признаны значительными достижениями.
Одиннадцатого мая 1927 года Роберт сдал устный экзамен. Через несколько часов он получил результат – «отлично». Один из экзаменаторов, физик Джеймс Франк, сказал коллеге: «Я вовремя выскочил из аудитории. Он начал сам задавать мне вопросы». К собственной досаде, университетские власти в последний момент обнаружили, что Оппенгеймер забыл официально зарегистрироваться как студент, и пригрозили отказать ему в научной степени. Докторскую степень он в конце концов получил после вмешательства Борна, который слукавил в ходатайстве к Министерству образования Пруссии, указав, что «материальное положение герра Оппенгеймера не позволяет ему оставаться в Геттингене после окончания летнего семестра».
В июне в Геттинген приехал профессор Кембл и вскоре написал коллеге: «Оппенгеймер станет еще большим светилом, чем мы думали в то время, когда он учился в Гарварде. Он очень быстро выдает новые работы и способен постоять за себя в соревновании с целой галактикой местных молодых физиков-математиков». Странно, но профессор добавил: «К сожалению, Борн сказал мне, что он с трудом излагает свои мысли в письменном виде, чего за ним не водилось в Гарварде». В действительности Оппенгеймер давно научился выражать мысли на бумаге с невероятной четкостью. Правда и то, что его статьи были обычно так коротки, что казались написанными впопыхах. Кембл считал, что Роберт прекрасно владеет языком, но становился сам на себя не похож, когда говорит не о физике, а на общие темы.