Он вернулся в Гёттинген работать под руководством Борна в должности приват-доцента. К концу мая 1925 года обострилась его сенная лихорадка; он взял у Борна двухнедельный отпуск и уехал на Гельголанд, крошечный, открытый частым штормам остров в сорока километрах от германского побережья Северного моря, на котором было очень мало пыльцы. Там он гулял и совершал длинные заплывы в холодном море… «Несколько дней оказалось достаточно, чтобы отбросить математический балласт, всегда неизбежно накапливающийся в подобных случаях, и найти простую математическую формулировку моего вопроса»[511]. Еще через несколько дней он смог представить себе очертания системы, которая была ему нужна. Система эта требовала странной алгебры, которую он создавал постепенно, по ходу дела: перемножение чисел в одном порядке часто давало в ней произведение, отличное от результата перемножения тех же чисел в обратном порядке. Он опасался, что его система, возможно, ведет к нарушению основополагающих физических законов сохранения энергии, и работал до трех часов ночи, проверяя свои цифры, нервничая и ошибаясь. К этому моменту он уже видел, что достиг «математической непротиворечивости и согласованности». И, как это часто бывает с великими физическими открытиями, работа эта вдохновляла, но в то же время приносила сильное психологическое беспокойство:
В первый момент я до глубины души испугался. У меня было ощущение, что я гляжу сквозь поверхность атомных явлений на лежащее глубоко под нею основание поразительной внутренней красоты, и у меня почти кружилась голова от мысли, что я могу теперь проследить всю полноту математических структур, которые там, в глубине, развернула передо мной природа. Я был так взволнован, что не мог и думать о сне. Поэтому я вышел в уже начинавшихся рассветных сумерках из дома и направился к южной оконечности острова, где одиноко выступавшая в море скала-башня всегда дразнила во мне охоту взобраться на нее. Мне удалось это сделать без особых трудностей, и я дождался на ее вершине восхода солнца[512][513].
Когда Гейзенберг вернулся в Гёттинген, Макс Борн узнал в его странной математике матричную алгебру, математическую систему для представления массивов чисел и операций с ними в матрицах – сетках, – разработанную в 1850-х годах; в 1904 году ее расширил учитель Борна Давид Гилберт. За три месяца напряженной работы Борн, Гейзенберг и их коллега Паскуаль Йордан создали, по словам Гейзенберга, согласованную математическую систему. Это была «…весьма совершенная, внутренне связанная математическая постройка, в отношении которой можно было надеяться, что она действительно удовлетворяет разнообразным экспериментальным данным атомной физики»[514][515].
Новую систему назвали квантовой механикой. Она соответствовала экспериментальным данным с высокой точностью. Ценой героических усилий Паули смог применить ее к атому водорода и последовательно получить те же результаты – формулу Бальмера, постоянную Ридберга, – которые Бор в 1913 году вывел из несистематических предположений. Бор был в восторге. Развитие новой системы продолжалось в Копенгагене, в Гёттингене, в Мюнхене, в Кембридже.
Дуга Карпат, изгибаясь к северо-западу, начинает образовывать северную границу Чехословакии. Задолго до ее окончания эта дуга сворачивает к Австрийским Альпам, но приграничный горный регион, Судеты, продолжается вглубь Чехословакии. Приблизительно в сотне километров от Праги он поворачивает на юг и образует расположенный между Чехословакией и Германией невысокий хребет, который называют по-немецки Эрцгебирге – Рудные горы. Добыча железной руды в Рудных горах началась еще в Средние века. В 1516 году в долине Святого Иоахима (Иоахимсталь) было найдено богатое серебряное месторождение; эта территория принадлежала графу фон Шлику, и он немедленно присвоил рудник. В 1519 году по его распоряжению из добытого серебра были отчеканены первые монеты. Их название, «иоахимсталер», сократилось впоследствии до «талер», а где-то до 1600 года оно превратилось в английском языке в слово «доллар». Таким образом, американский доллар ведет свое происхождение от серебра из Иоахимсталя.
В старинных, изрытых пещерами рудниках Иоахимсталя, укрепленных прокопченными деревянными балками, находили и другие необычные руды, в том числе черный, смолистый, тяжелый, бугристый минерал, который называли смоляной обманкой. В 1789 году немецкий аптекарь и химик-самоучка Мартин Генрих Клапрот, ставший первым профессором Берлинского университета, открывшегося в 1810 году, сумел выделить из образца смоляной обманки из Иоахимсталя сероватое металлическое вещество. Он стал искать для этого материала подходящее название. За восемь лет до этого сэр Уильям Гершель, родившийся в Германии английский астроном, открыл новую планету и назвал ее Ураном в честь первого верховного бога греческой мифологии, сына и мужа Геи, отца титанов и циклопов, оскопленного собственным сыном Кроносом при помощи Геи, кровь из раны которого, упав на землю, породила трех мстительных эриний. В честь открытия Гершеля Клапрот и назвал свой новый металл ураном. Он – в форме диуранатов натрия и аммония – оказался прекрасной красящей добавкой к керамической глазури; в концентрации 0,006 % он давал золотисто-желтую окраску, а при увеличении концентрации последовательно переходил к оранжевому, коричневому, зеленому и черному цвету. Добыча урана для керамической промышленности, в довольно скромных масштабах, продолжалась с тех пор в Иоахимстале вплоть до современной эпохи. Именно из урановой смолки из Иоахимсталя Мария и Пьер Кюри с большим трудом выделили образцы новых элементов, которые они назвали радием и полонием. После этого радиоактивность руды из Рудных гор придавала дополнительный блеск многочисленным водным курортам этих мест, в число которых входят Карлсбад и Мариенбад[516]: теперь они могли заявлять, что их воды не только происходят из естественных горячих источников, но и содержат бодрящую радиоактивность.
Летом 1921 года в Иоахимсталь приехал в качестве геологоразведчика-любителя богатый семнадцатилетний американский студент, недавно закончивший в Нью-Йорке Школу этической культуры. Юный Роберт Оппенгеймер начал коллекционировать минералы еще до Первой мировой войны, когда его дед, живший в немецком городе Ханау, подарил приехавшему в гости мальчику скромную коллекцию для начинающих. По его словам, именно тогда у него возник интерес к науке. «Сначала, конечно, это был интерес коллекционера, – впоследствии говорил он в одном из своих интервью, – но постепенно начал появляться и интерес ученого – не к историческим аспектам того, как появились камни и минералы, а настоящее увлечение кристаллами, их строением, двойным лучепреломлением, тем, что можно увидеть в поляризованном свете, то есть всеми обычными вещами». Дед был «бизнесменом-неудачником, который родился, по сути дела, в хибаре в почти что средневековой немецкой деревне, но обладал любовью к учению»[517]. Отец Оппенгеймера уехал из Ханау в Америку в 1898 году, когда ему было семнадцать лет, со временем стал владельцем компании, занимавшейся импортом текстиля, и преуспел, импортируя подкладочную ткань для мужских костюмов в то время, когда готовое платье стало заменять в Соединенных Штатах сшитое на заказ. Оппенгеймеры – Юлиус, его красивая и хрупкая жена Элла из Балтимора, получившая художественное образование, Роберт, родившийся 22 апреля 1904 года, и его брат и верный помощник Фрэнк, родившийся на восемь лет позже, – могли позволить себе проводить лето в Европе и часто пользовались этой возможностью.
Юлиус и Элла Оппенгеймер, нерелигиозные евреи, были людьми, исполненными чувства собственного достоинства и довольно осторожными. У них была просторная квартира с видом на Гудзон на Риверсайд-драйв, около 88-й улицы, и летняя дача в районе Бей-Шор на Лонг-Айленде. Они носили безупречную, сшитую по мерке одежду, занимались самосовершенствованием и ограждали себя и своих детей от реальных и воображаемых опасностей. О бывшем у Эллы Оппенгеймер врожденном увечье правой руки, которую она всегда скрывала в перчатке-протезе, никогда не говорили вслух – даже мальчики со своими друзьями, когда родители их не слышали. Элла была любящей матерью, но строго соблюдала формальности: только ее муж осмеливался повышать голос в ее присутствии. По словам одного из друзей Роберта[518], Юлиус Оппенгеймер был человеком разговорчивым и великим спорщиком, другой говорит, что он «был отчаянно любезным, очень старался понравиться»[519], но был в душе человеком добрым. Он состоял в основанном просветителем Феликсом Адлером из Колумбийского университета Обществе этической культуры, филиалом которого была школа Роберта. Это общество декларировало, что «человек должен принимать на себя ответственность за направление своей жизни и судьбы»: именно человек, а не Бог. Роберт Оппенгеймер вспоминал, что был «мальчиком приторным, отвратительно благовоспитанным». Детство, говорил он, «не подготовило меня к тому факту, что мир полон вещей жестоких и неприятных. Оно не научило меня быть нормальным, здоровым мерзавцем»[520]. Он был хрупким ребенком и часто болел. Поэтому – или потому, что средний сын в семье умер вскоре после рождения, – мать не хотела отпускать его бегать по улицам. Он сидел дома, коллекционировал минералы и в десятилетнем возрасте уже писал стихи, хотя все еще продолжал играть в кубики.
В то время он уже готовился к занятиям наукой. Одной из его игрушек был профессиональный микроскоп. В третьем классе он ставил опыты, в четвертом начал вести лабораторные журналы, а в пятом приступил к изучению физики, хотя в течение многих лет его больше интересовала химия. Куратор отдела кристаллов Американского музея естественной истории согласился его учить. В двенадцать лет он прочел лекцию членам Нью-йоркского минералогического клуба, удивление которых быстро сменилось восторгом: из предшествовавшей переписки с ним у членов клуба создалось впечатление, что он должен быть взрослым.