Глава 3. В Ленинградском физико-техническом институте

 

3. 1. Теоретическая физика в Петербурге и Петрограде. 2

3. 2. ФТИ и его семинары.. 5

3. 3. «Квантование свободных электронов в магнитном поле». 13

3. 4. «Новый кризис в теории квант». 15

3. 5. Наука и общество. 25

3. 6. Квантовая механика в начале 30-х годов. 31

3. 7. Космология в начале 30-х годов. 35

3. 8. Эфир и теория относительности. 42

3. 9. Поколения и стили. 49

3. 10. Физика полупроводников и ядерная физика. 62

 

Чтобы яснее представить обстоятельства, в которых оказался М. П. Бронштейн после окончания университета, расскажем кратко о ленинградской теоретической физике и о Физико-техническом институте, какими их застал молодой теоретик.

3. 1. Теоретическая физика в Петербурге и Петрограде

В Петербурге начала XX в. теоретической физики, в сущности, не было. И дело здесь не в отсталости царской России — сама теоретическая физика, как отдельная область науки в нынешнем понимании, тогда еще не обособилась. Гиганты физики XIX в., такие, скажем, как Максвелл и Больцман, не были «чистыми» теоретиками. У них были и экспериментальные исследования.

В числе первых физиков-теоретиков наряду с План-ком, Эйнштейном и Бором был Пауль Эренфест (1880-1933), ученик Больцмана. Отправившись по окончании Венского университета в Геттинген, Эренфест встретил там Т. А. Афанасьеву, выпускницу естественного факультета Бестужевских курсов, ставшую вскоре его женой. В 1907 г. они приехали в Петербург. Пять лет, прожитых Эренфестом в этом городе, сыграли большую роль в становлении теоретической физики в России [285].

Эренфест организовал «Кружок новой физики», в котором студенты и преподаватели университета, Политехнического и Электротехнического институтов приобщались к новой физике. А физика переживала тогда революционную перестройку, связанную с квантовыми и релятивистскими идеями. В этой перестройке активно участвовал и Эренфест.

47

 

На заседаниях кружка петербургские физики (В. Р. Бурсиан, А. Ф. Иоффе, Ю. А. Крутков, Д. С. Рождественский и другие) и математики (С. Н. Бернштейн, Я. Д. Тамаркин, А. А. Фридман и другие) выступали с докладами не только о новых работах, но и о своих собственных исследованиях. Эренфест был прекрасным физиком и учителем, способность которого критически воспринимать новые теории высоко ценили Эйнштейн, Бор и Паули.

Кружок Эренфеста, собиравшийся у него на квартире, в какой-то мере противостоял официальной университетской физике Петербурга (Хвольсон, Боргман, Булгаков), хотя в университете учились и работали многие кружковцы. Собрания кружка продолжались и после отъезда Эренфеста в 1912 г. в Лейден (где он занял кафедру Лоренца). Из эренфестовского кружка вышли теоретики В. Р. Бурсиан и Ю. А. Крутков, начавшие исследовательскую работу в канун мировой войны.

К середине 10-х годов центром новой экспериментальной физики в Петрограде стал Политехнический институт, где в лаборатории, возглавлявшейся профессором В. В. Скобельцыным, начал исследования А. Ф. Иоффе — ученик Рентгена, прошедший школу в кружке Эренфеста. Иоффе читал также курсы лекций в университете, институте Лесгафта. Вскоре вокруг него образовалась группа молодежи, преимущественно из числа студентов и аспирантов (называвшихся тогда «оставленными для подготовки к профессорской деятельности»): Я. Г. Дорфман, П. Л. Капица, П. И. Лукирский, Н. Н. Семенов, Я. И. Френкель и другие. «Семинар по новой физике» в Политехническом продолжал традиции эренфестовского кружка: наряду с обзорами новейших достижений физики на нем докладывались собственные работы «семинаристов». Единственным теоретиком среди них был Я. И. Френкель. На семинаре в 1916—1917 гг. он докладывал свои работы по классической электродинамике и электронной теории. Мировая война и блокада, последовавшая за революцией, не способствовали развитию физики: в условиях разрухи почти невозможны стали экспериментальные исследования, не поступала физическая литература, были затруднены «междугородние» контакты физиков, не говоря уж о международных. Однако после революции в развитии российской физики произошел

48

 

коренной перелом. В 1918 г. в Москве ученик П. Н. Лебедева академик П. П. Лазарев организовал Институт физики и биофизики. В Петрограде инициаторами организации новых институтов стали А. Ф. Иоффе, М. И. Неменов и Д. С. Рождественский; при поддержке Советского правительства возникли Государственный рентгенологический и радиологический институт (ГРРИ) и Государственный оптический институт (ГОИ). Вскоре ГРРИ «расщепился» на Рентгеновский (медико-биологический) институт, Радиевый институт (во главе с В. И. Вернадским) и Физико-технический рентгенологический институт (ФТИ), директором которого стал А. Ф. Иоффе.

Теоретическая физика в Петрограде развивалась в основном в четырех центрах: ФТИ, ГОИ, университете и Политехническом институте. Физиков-теоретиков в то время насчитывались единицы, а задачи стояли перед ними огромные. Необходимо было налаживать исследовательскую работу, читать лекции в вузах, широко раскрывших свои двери для тех, кто до революции не мог мечтать о высшем образовании.

Теоретический кабинет в ФТИ был очень мал: В. Р. Бурсиан, Я. И. Френкель и совсем молодые их ученики, студенты организованного при Политехническом институте физико-механического факультета Г. А. Гринберг, Г. X. Горовиц, Н. Н. Миролюбов, Б. Н. Финкельштейн.

Ведущим теоретиком в ГОИ был Ю. А. Крутков. При ГОИ работала возглавлявшаяся Д. С. Рождественским Атомная комиссия. В ее задачу входила разработка теории спектров сложных атомов. К работе в комиссии были привлечены также В. Р. Бурсиан, А. Н. Крылов, Н. И. Мусхелишвили, А. А. Фридман. Теоретики ГОИ имели тесные связи с университетом, научные собрания (семинары) Института физики при университете и ГОИ часто бывали совместными. С первой половины 20-х годов все большее участие в них стал принимать молодой В. А. Фок, а также профессор университета — В. К. Фредерикс. Поскольку теоретиков было очень мало, многие физики ГОИ одновременно работали в ФТИ.

49

 

3. 2. ФТИ и его семинары

Бронштейн пришел в ЛФТИ в мае 1930 г. Это было примечательное в истории института время. После десяти лет стремительного роста дирекция института, при поддержке правительства [265], сочла полезным направить группы ведущих сотрудников ЛФТИ для организации новых — родственных — институтов. Первым еще в 1927 г. от ФТИ отделился Теплотехнический институт. В 1928 г. в Томске был организован Сибирский ФТИ, в который из ЛФТИ поехал П. С. Тартаковский. В 1929 г. был открыт Украинский физико-технический институт (УФТИ) в Харькове и туда перешла группа ведущих сотрудников ЛФТИ во главе с И. В. Обреимовым — заместителем Иоффе; заведующим теоротделом УФТИ стал Д. Д. Иваненко (в ЛФТИ с 25. 10. 1931). ЛФТИ «обескровливал» себя ради решения задачи государственного масштаба — создания научных центров в других городах страны. Помимо этого, Иоффе считал, что эффективно руководить очень крупным институтом невозможно. Поэтому из больших секторов ЛФТИ (Η. Η. Семенова и А. А. Чернышева) в 1931 г. были образованы Институт химической физики (ЛИХФ) и Электрофизический институт (ЛЭФИ).

В начале 1930 г. в ЛФТИ была следующая структура. Основной единицей был «сектор», который объединял несколько «групп», группа делилась на «бригады». Не описывая секторы Семенова и Чернышева, приведем сведения о физико-механическом секторе Иоффе, указывая заведующих групп и общее количество сотрудников.

Группа 1. Энергетические проблемы (А. Ф. Иоффе, 28 сотр. ): бригады термоэлектрических явлений, фотоэлектрических явлений, гелиотехники, источников и приемников коротких волн.

Группа 2. Кристаллофизика (И. В. Курчатов. 17 сотр. ): бригады изучения сегнетоэлектриков, жидких кристаллов, физики льда, кристаллизации.

Группа 3. Физика металлов (Я. Г. Дорфман, 43 сотр. ): бригады изучения фазовых превращений, пластической деформации, свойств металлов при динамических нагрузках, роли свободных электронов, магнитных свойств, поверхностных слоев.

Группа 4. Биофизика (Г. М. Франк, 4 сотр. ).

Группа 5. Условия испускания рентгеновских лучей

50

 

и электронов (П. И. Лукирский, 10 сотр. ): бригады механизма возникновения рентгеновских лучей и их действия на атомы и электроны, природы испускания электронов.

Группа 6. Теоретическая физика (Я. И. Френкель, 13 сотр. ).

Ее состав приведем полностью, по документу из Архива ФТИ: «Бригада 1-я — Теоретическая физика. Бригадир В. Р. Бурсиан, ст. инженер Л. Д. Ландау, инженеры В. А. Фок, В. А. Кравцов, А. Г. Самойлович, Б. И. Давыдов, А. И. Тиморева, научный сотрудник Г. А. Мандель, ст. инженер М. П. Бронштейн [фамилия вписана карандашом]. Бригада 2-я — Математическая физика. Бригадир М. В. Мачинский, инженер А. А. Марков, инженер П. Артемов».

Наконец, была в ЛФТИ еще и Группа методологии физики (Л. Г. Рубановский, 4 сотр. ).

Структура ЛФТИ не раз менялась. В августе 1930 г. произошло очередное изменение: основной единицей осталась «группа» (физическая — А. Ф. Иоффе, механическая — Н. Н. Давиденков, изоляционная — А. Ф. Вальтер), следующей ступенькой сделался «отдел», объединявший несколько лабораторий (структуру института мог менять сам директор). Всего в ЛФТИ было 220 сотрудников, из них 80 технических.

В августе 1930 г. в теоретическом отделе ЛФТИ по-прежнему работало 13 человек. В ЛИХФе (формально еще не выделившемся из ЛФТИ) также был создан теоротдел, которым на общественных началах заведовал Я. И. Френкель, его сотрудниками стали Л. Э. Гуревич, С. В. Измайлов, М. А. Ельяшевич, О. М. Тодес, там начал работать Я. Б. Зельдович. В ЛЭФИ теоретическую и математическую физику представлял Г. А. Гринберг. Добавив сюда Ю. А. Круткова и Г. А. Гамова, работавших в ГОИ и ЛГУ, мы, пожалуй, этим перечислим всех ленинградских теоретиков.

Если учесть, что в Москве тогда физиков-теоретиков было не больше, чем в Ленинграде, то станет ясно, что в начале 30-х годов эта профессия была не более распространенной, чем профессия космонавта в наши дни!

Но, как и в наши дни, тогда для полноценной жизни теоретику, кроме бумаги и ручки, было необходимо общение с коллегами, самая эффективная форма которого — семинары.

51

 

Научные семинары в ЛФТИ организовывались в соответствии с проблемами, которые здесь разрабатывались.

Помимо двух постоянно действующих семинаров — общеинститутского и теоретического, не реже чем раз в месяц собирался ученый совет института. Пройдет пять лет, и членом этого совета станет М. П. Бронштейн; 16 мая 1936 г. этот же совет утвердит его в звании действительного члена института (в 30-х годах существовало такое ученое звание). На заседаниях ученого совета обсуждались научно-технические проблемы, связи между отделами института и его «внешние» связи.

Наряду с ученым советом ЛФТИ функционировали групповые советы и тематические семинары. Некоторые семинары существовали недолго (пока соответствующие проблемы занимали видное место в деятельности института). Некоторые становились постоянными: ядерный семинар, собиравшийся по четвертым дням шестидневки¹, с 14 до 16 ч, семинары по твердому телу, по электрическим явлениям, по жидким кристаллам, по механическим свойствам.

На каждом семинаре ставились и реферативные теоретические доклады, обычно при содействии сотрудников теоротдела, «приписанных» к той или иной группе или семинару. В обязанности теоретиков входили также консультации для сотрудников-экспериментаторов — проведение необходимых расчетов или решение частных теоретических задач. В частности, за ядерными семинарами И. В. Курчатова и А. И. Алиханова ученый совет ЛФТИ в 1936 г. специально закрепил М. П. Бронштейна, освободив его от теоретической опеки над полупроводниковыми лабораториями. В конце 1936 г. деятельность сотрудников теоротдела была регламентирована специальным приказом, в соответствии с которым они были обязаны: «а) посещать общеинститутские семинары, б) посещать теоретический семинар, в) представить расписание часов, отведенных ими для консультаций и ознакомления с работами той лаборатории, к которой данный теоретик прикреплен» [104].

¹ В 30-е годы месяц делился на пять шестидневок; свободными днями были 6, 12, 18, 24 и 30-е числа. Дни шестидневки назывались первым, вторым и т. д.

52

 

Разумеется, основным в деятельности сотрудников теоротдела была сама теоретическая физика: об этом, как о само собой разумеющемся, в приказе не говорилось. Появление приказа было связано с критикой теоротдела за недостаточно тесную связь его сотрудников с экспериментальными лабораториями. Некоторые критики предлагали даже распустить теоротдел, закрепив его сотрудников за лабораториями. Против этого энергично возражали не только сотрудники отдела, но и А. Ф. Иоффе, П. П. Кобеко и другие.

В принятой ученым советом в 1931 г. программе теоротдела фамилия Бронштейна фигурирует в работах по изучению аномальных явлений в диэлектриках: так в то время назывались исследования сегнетовой соли, возглавленные И. В. Курчатовым. Отдельной темой за Бронштейном закреплялась теория лучистого равновесия в звездах и туманностях.

В конце 1935 г. на совете обсуждался отчетный доклад А. Ф. Иоффе о деятельности ЛФТИ, с которым ему предстояло выступить в Москве, на мартовской сессии АН СССР 1936 г. Материалы по теоретической физике в ЛФТИ было поручено подготовить Я. И. Френкелю и М. П. Бронштейну. На заседании Бронштейн подчеркнул роль конференций, организованных ЛФТИ, в развитии физики, говорил об идейном содержании физики, а также о ситуации в стране с изданием книг и журналов по физике. Бронштейн выступая оппонентом диссертаций, защищавшихся в ЛФТИ, входил в комиссии по приему аспирантов, по подведению итогов работы института за год и т. д. К середине 30-х годов у Матвея Петровича был уже высокий авторитет в ЛФТИ.

Научная жизнь его, конечно, теснее всего была связана с семинаром теоретического отдела.

Семинар, руководимый Я. И. Френкелем, начал собираться еженедельно уже в первой половине 20-х годов. Его ядро составляли сотрудники ФТИ, а также студенты физмеха. Приходили физики из университета и других вузов. В 20-е годы постоянных участников было примерно десять, в 30-е — вдвое больше. Семинар назывался городским, но приезжал часто Тамм из Москвы, Ландау из Харькова, физики из Киева, Свердловска, Одессы. Доклады на семинаре делали Бор, Борн, Дирак, Ланжевен, Ф. Лондон, Мотт, Пайерлс, Паули и другие.

53

 

Обстановка на семинаре была неформальной, демократической. Поощрялась научная критика «невзирая на чины и звания», вопросы докладчику было принято задавать по ходу дела. Не меньшее значение имела атмосфера доброжелательности.

Френкель, владея математическим аппаратом физики, экономно употреблял его при изложении физических результатов. Промежуточные выкладки не очень его интересовали. Он старался получить результат простыми рассуждениями, на пальцах, и был уверен, что подобный путь имеется всегда,— нужно только его найти, привлекая к решению физической и одновременно педагогической задачи аналогию, модель, делая упрощения. Характерную оценку дал Френкель одной диссертации: «Численные расчеты, проведенные автором, чрезвычайно сложны. Можно удивляться терпению и настойчивости диссертанта, который проложил дорогу через целый лес выражений. . . Я бы не решился на такой подвиг и поискал бы более простого пути. Не только усилие движет науку, но и леность. Надо было придумать способ, который привел бы к результату более простым путем. Надо было получить простой асимптотический результат, получить его простым способом, на пальцах, чтобы легче было составить представление, как же это выходит» [284, с. 436].

Молодые теоретики (и Бронштейн, в частности), быть может, не разделяли такого отношения к математике (которая, как иногда говорят, бывает «умнее человека»), но и для них подчеркнуто физический подход был очень полезен.

Полупроводники, твердые и жидкие тела (механические и молекулярные свойства), фазовые переходы, физика ядра, магнетизм — словом, вся физика представала на семинарах ФТИ. Сотни докладов, десятки докладчиков. . . Доклады Бронштейна особенно часто вспоминают участники тогдашних физтеховских семинаров. Вспоминают его реферат доклада Паули по магнетизму на Сольвеевском конгрессе 1930 г. (о мастерстве молодого докладчика свидетельствует сохранившийся подробный конспект, сделанный В. Р. Бурсианом [98], не так давно принимавшим экзамены у докладчика в университете). Рефераты полупроводниковых работ А. Вильсона завершились докладом Бронштейна с собственными результатами в этой области. В середине 30-х годов, когда теоретики ФТИ

54

 

занялись физикой ядра, Матвей Петрович начал опекать работы отдела ядерной физики ФТИ. Он выступал с докладами на ядерном семинаре И. В. Курчатова, а на теоретическом семинаре — с обзором экспериментальных результатов группы Ферми по ядерным реакциям на медленных нейтронах.

В Физтехе наряду с теоретическим, полупроводниковым, ядерным, специальным нейтронным, философским семинарами по пятницам собирался еще и общеинститутский семинар, на которомпредседательствовал

A. Ф. Иоффе. Заседания проводились в помещении библиотеки, а с середины 30-х годов — в актовом зале. На этом семинаре докладывались и экспериментальные, и теоретические работы, выступали физики из других институтов, из-за рубежа. Атмосфера физтехов-ских семинаров 30-х годов, необычайно способствовавшая развитию науки, ярко передана в «научно-фантастическом» очерке «Семинар» Вл. Волкова (псевдоним известного советского теоретика, физтеховца, B. Б. Берестецкого) [134]. В персонажах этого очерка можно узнать Иоффе, Френкеля, Ландау и Бронштейна.

Обрисовав в общих чертах научное окружение М. П. Бронштейна, вернемся к 1 мая 1930 г., к времени его поступления в ЛФТИ, и проследим главные события его научной жизни.

Высокая оценка, которая содержалась в словах, написанных заведующим теоротделом ФТИ на заявлении Бронштейна (и приведенных в конце гл. 2), не была лишь щедрым авансом. Я. И. Френкель имел возможность узнать молодого теоретика. Маем 1930 г. помечена их совместная работа [9].

3. 3. «Квантование свободных электронов в магнитном поле»

К тому времени построение нерелятивистской квантовой механики было завершено, шел интенсивный процесс приложения ее принципов к решению конкретных задач. Главным достижением релятивистской квантовой теории было уравнение Дирака. Но наряду с замечательным следствием этого уравнения — описанием магнитного момента электрона, другие выводы представлялись парадоксальными. Один из них — что

55

 

энергия свободных электронов в однородном магнитном поле квантуется — сделал в 1928 г. Раби [256] на основе формального решения уравнения Дирака. Раби ограничился констатацией этого факта, не проанализировав его экспериментальных следствий. Его работа была математически безупречна и, с современных позиций, не требовала перепроверок и обоснований. Иначе обстояло дело в то время. Вспоминая о нем, Ландау в 1958 г. писал: «Я еще помню, как в 1930—31 гг. все физики, включая самого Дирака, пришли к выводу, что его теория при всей своей красоте неправильна, так как дает экспериментально абсурдные результаты: приводит к существованию частиц, которых заведомо не существует» [217] (имеются в виду позитроны, экспериментально обнаруженные в 1932 г. ).

В первом абзаце статьи Френкеля и Бронштейна примечательна фраза: «Для того чтобы убедиться, что дискретный ряд уровней энергии свободного электрона, движущегося в магнитном поле, не является одним из парадоксов, связанных с уравнением Дирака, а соответствует реальному физическому явлению, хотя еще и не обнаруженному экспериментально, полезно показать, что такое квантование неизбежно возникает во всякой форме квантовой теории — как в "полуквантовой" механике Бора, так и в волновой механике Шредингера и Дирака».

Квантуя вращательное движение электрона в магнитном поле с помощью боровского постулата mvr=nћ, а затем с помощью «более правильного» условия [mv — (е/с)А]r=nћ (А — вектор-потенциал магнитного поля H), они получают равноотстоящие уровни энергии W=nћω_L и W=2nћω_L (ω_L=еН/2тс — частота Лармора).

Решение соответствующей задачи квантовой механики подтвердило и уточнило вторую формулу для спектра W=(2n+1)ћω_L, дав энергию основного состояния W_o=ћω_L. Авторы установили правила отбора, показав, что при переходах возможно излучение только одной длины волны λ = πc/ω_L= 10⁴ (Гс/H) см. Это первое указание на резонансный характер взаимодействия квантовых электронов с излучением — процесса, который играет важную роль в современной магнитооптике твердого тела (экспериментально циклотронный резонанс в металлах и полупроводниках наблюдался в начале 50-х годов).

56

 

В 1930 г. такое излучение было недосягаемо для эксперимента, и авторы обращают внимание на другой эффект — «тенденцию свободных электронов к спонтанному переходу в основное состояние с минимальной вращательной энергией W_o». Эту тенденцию авторы назвали весьма парадоксальной, но не заметили, что от найденного ими спектра открывался путь к предсказанию нового явления — диамагнетизма электронов в металлах.

Такое предсказание сделал другой физтеховец, Ландау, в работе [213], которая вышла в свет практически одновременно со статьей Френкеля—Бронштейна. Весной 1930 г. Ландау в качестве рокфеллеровского стипендиата находился в Англии. Стимулом к его размышлениям, по-видимому, послужили обсуждения с П. Л. Капицей аномальных свойств электропроводности висмута в сильных магнитных полях (эффект Капицы). А их итогом стала теория диамагнетизма Ландау. В первой части своей работы Ландау решает ту же задачу, что и Френкель с Бронштейном, и получает, естественно, тот же энергетический спектр.

Любопытно отметить, что за четыре месяца до статьи Раби в том же журнале была помещена статья В. А. Фока о квантовании гармонического осциллятора в магнитном поле. Осциллятор с частотой ω=0 можно рассматривать как свободный электрон. Формулы для квантования его энергии в магнитном поле в пределе ω→∞ следуют из фоковских формул для осциллятора, однако это осталось незамеченным [253].

3. 4. «Новый кризис в теории квант»

Первым крупным научным собранием, в котором участвовал Бронштейн, был Всесоюзный съезд физиков. Так назвали седьмой съезд, проводившийся Российской ассоциацией физиков 19—24 августа 1930 г. в Одессе. Прибыло более 800 делегатов, темы двухсот докладов охватывали всю физику. Среди зарубежных участников были А. Зоммерфельд, В. Паули, Ф. Саймон, Р. Пайерлс, Ф. Хоутерманс.

Для Одессы съезд был большим событием. Пленарные заседания проходили в здании горсовета, открытие транслировалось по радио. Городские власти позаботились об участниках съезда, предоставив лучшие

57

 

гостиницы, а для физической молодежи — комнаты в лучшем студенческом общежитии. Забавная подробность: делегаты имели право бесплатного проезда в трамваях. Было организовано бюро по обслуживанию делегатов: билеты в театры, кино, на экскурсии. Впрочем, наибольшей популярностью в свободные часы между утренними и вечерними заседаниями пользовались знаменитые одесские пляжи, особенно — в Лузановке ².

Учитывая, что съезду предшествовала работа Бронштейна о квантовании свободных электронов в магнитном поле, можно было бы думать, что из шести секций съезда для него наиболее интересна была Секция электронной теории металлов. Тем более, что доклады на этой секции делали А. Зоммерфельд (о влиянии магнитного поля на электропроводность), И. Е. Тамм и С. П. Шубин (о селективном фотоэффекте), Л. В. Шубников.

Однако есть свидетельство, что наибольшее внимание Бронштейна тогда привлекал «Новый кризис теории квант». Так он озаглавил статью [64], написанную в августе—сентябре 1930 г. и опубликованную в журнале «Научное слово» ³.

Мастерскими штрихами обрисовав эволюцию физической науки, автор особое внимание обращает на то, что для физики, выходящей за пределы макромира, недостаточно представлений, «заимствованных из опыта дикаря, из опыта детской комнаты, короче говоря, из макроскопического опыта». И затем выразительно рисует состояние «нового» кризиса в квантовой физи-

² Р. Пайерлс, приезжавший в июне 1985 г. в СССР, во время доклада в ЛФТИ показал несколько фотографий 55-летней давности. Судя но выражению лиц, Паули, Френкель, Тамм и Саймон, запечатленные в живописных купальных костюмах, продолжали научные дискуссии и на пляже. А, как свидетельствуют другие фотографии, молодые физики на пляже не только вели ученые разговоры, но и развлекались вовсю: при участии героя нашей книги разыгрывали сценки, дружно подкреплялись кукурузой и просто дурачились.

³ Этот научно-популярный журнал, называвший себя центральным органом научной информации в СССР, был рассчитан на высокий уровень читателя. В редколлегию входили А. Ф. Иоффе, В. Ф. Каган, Э. В. Шпольский, О. Ю. Шмидт (отв. редактор). В 1931 г. на смену этому журналу пришел больший по объему журнал «Сорена» (Социалистическая реконструкция и наука).

58

 

ке, связанного с необходимостью квантово-релятивист-ской теории. («Старый» кризис разрешился в середине 20-х годов заменой теории Бора на квантовую механику. ) У нового кризиса были различные проявления, из которых Бронштейн упоминает «±-трудность» уравнения Дирака (состояния с отрицательной энергией), бесконечность собственной энергии электрона, загадку устройства атомного ядра (прежде всего проблему «внутриядерных электронов»).

Для всех этих загадок были характерны расстояния порядка размеров электрона и ядер ~10^-13 см. К этому добавлялись соображения о принципиальной неточности измерений, порожденной атомизмом вещества. Поэтому вполне разумным представлялось мнение, что для преодоления возникших трудностей квантовая механика «должна быть переделана таким образом, чтобы принципиальная невозможность измерять длины "внутриэлектронного порядка" нашла в теории адекватное выражение». Из статьи видно, что автор глубоко продумал возникшую ситуацию и понимает предварительность этих соображений. Но все же он с явным сочувствием пишет о том, что «у целого ряда физиков, прежде всего у Гейзенберга (Лейпциг), затем независимо от него у Иваненко (Харьков) и Амбарцумяна (Пулково), возникла идея "прокванто-вать пространство", т. е. построить такую теорию, в которой фигурировала бы "наименьшая возможная длина", нечто вроде "атома длины" (длины, которые меньше, чем этот "атом длины", не должны иметь никакого смысла)».

Половину статьи Бронштейн посвятил этой идее, видимо, под впечатлением дискуссий на совещании по квантовой механике в июне—июле 1930 г. в харьковском УФТИ. Из Харькова же была направлена статья В. А. Амбарцумяна и Д. Д. Иваненко [94] (датированная 21 июля), в которой предлагалось заменить обычное непрерывное евклидово пространство дискретной совокупностью точек, образующих кубическую решетку подобно бесконечному кристаллу. Дифференциальные уравнения поля заменялись на разностные (df/dx → Δf /Δx), в решения входил шаг решетки, и появлялась возможность избавиться от бесконечной собственной энергии.

Однако при этом возникала фундаментальная трудность — совместить такое решеточное (явно неизо-

59

 

тропное) пространство с теорией относительности ⁴. Преодолеть эту трудность Амбарцумян и молодой английский математик Эрселл (Н. D. Ursell) хотели, установив вероятностную связь наблюдений в разных системах отсчета, т. е. статистически обобщив преобразования Лоренца. Эти попытки, по свидетельству В. А. Амбарцумяна, Бронштейн обсуждал в докладе на Одесском съезде.

Он был не только наблюдателем бурных событий в теории решеточной геометрии. В открытке, адресованной Я. И. Френкелю и отправленной из Крыма 9 августа, т. е. после харьковского совещания по квантовой механике и перед Одесским съездом, мы читаем [284, с. 212]:

«Дорогой Яков Ильич, посылаю Вам изображение дома, в котором я живу; моего окна не указываю, так как оно выходит в противоположную сторону.

Следуя Вашему указанию, веду себя примерно, купаюсь в море, делаю абсолютно безнадежные попытки научиться плавать, читаю Born'a — Jordan'a, Wint-ner'a (Unendlichen Matrixen) и детективные романы из мисхорской библиотеки, наслаждаюсь спокойствием, прекратил перевод Дирака после того, как Димус не внял мне и не прислал 1-й главы, проверял формулы Амбарцумиана по теории решетки и нашел, что они ошибочны и т. д.

Тронут Вашим теплым отношением к моим брюкам; впрочем, в этом климате многие носят вместо них трусы.

Здесь поселился А. Ф. Иоффе и на солнце греет уж холодеющую кровь (это из Пушкина).

Привет Сарре Исааковне.

Ваш М. Бронштейн» ⁵.

⁴ Бронштейн отмечает, что «представление о дискретном пространстве. . . возникало уже много веков назад на основании соображений, имеющих мало общего с физикой. Спор о том, дискретно ли пространство или непрерывно, происходил еще в средние века между еврейскими и арабскими богословами (об этом см. у Kurt Lasswitz'a «Geschichte der Atomistik»)», однако «предшественники новой дискретной геометрии мало интересовались такими пустяками, как релятивистская инвариантность».

⁵ Коротко поясним. Книга Дирака «Основы квантовой механики», переведенная Бронштейном и с его примечаниями, вышла в 1932 г. под редакцией Иваненко; автор привез анг-

60

 

Тема квантования пространства не была оставлена и во время морской прогулки на теплоходе «Грузия» в Батуми, устроенной для участников съезда. Далеко не все относились оптимистически к задаче построения квантовой геометрии. Паули, например, считал ее безнадежной. Бронштейн приводит его слова: «Кто в непрерывном пространстве роет другому яму, сам в нее попадет!». Эта фраза содержалась в передовой статье, написанной Паули для первого номера газеты «Am Morgen nach der Schlacht» (Наутро после битвы), изданного Бронштейном 26 августа 1930 г. Газета давала отчеты о теоретических битвах, происходивших накануне вечером в кают-компании (издателю наверняка пригодился опыт «Physikalishe Dummheiten» и «Astrocabical Journal»).

В пылу одной из таких битв прозвучало двустишие:

Die Esel fassen kaum es

Die Quantelung des Raumes ⁶.

(«Ослы едва ли постигнут квантование пространства», или, рифмованно: «Ослы не только из упрямства не смогут квантовать пространство». )

Подводя итог рассмотрению «нового кризиса» квантовой теории, Бронштейн подчеркивает общую тенденцию развития науки, состоящую в вытеснении некоторых наглядных представлений, унаследованных от классической физики: «Реально существующий мир может и не соответствовать нашим утверждениям о нем, какими бы необходимыми они нам ни казались». Он приводит мнение Гейзенберга: основной грех квантовой электродинамики — использование в микромире уравнений Максвелла и понятия поля, основанных на классических представлениях о движении электрона и имеющих только макроскопический смысл. Это обви-

лийскую корректуру на упомянутое харьковское совещание. Легко догадаться, что Бронштейн получил от Френкеля совет не просиживать брюки. Привет жене Я. И. Френкеля — вовсе не только дань вежливости, Бронштейн очень ценил ее тонкий ум и обаяние. Вместе с тем общий тон письма и не очень почтительное упоминание А. Ф. Иоффе выразительно характеризуют отношения «старших и младших», о чем мы еще поговорим.

⁶ Перефразировка ходившего в Германии двустишия о непостижимости общей теории относительности: замена das Krüm-mungsmass (кривизна) на die Quantelung.

61

 

нение, воплощенное в формулы Ландау и Пайерлсом, сыграло стимулирующую роль и было «нейтрализовано» только анализом Бора, Розенфельда 1933 г. (подробнее см. гл. 5).

В статье Гейзенберга [157], датированной августом 1930 г., остался след его попыток развить дискретную геометрию. Он пишет о минимальной длине, об уравнениях в конечных разностях, но приводит простое соображение против нового дискретного подхода. В релятивистской области, когда скорости частиц порядка скорости света с, массы покоя электрона и протона пренебрежимы по сравнению с энергией частиц, и, следовательно, квантово-релятивистская теория должна базироваться только на фундаментальных константах с и ћ, а из них нельзя составить величину размерности длины (которая могла бы претендовать на роль минимальной). Это соображение повторено в работе Бора и Розенфельда 1933 г., в которой на основе тщательного анализа процедуры измерения, допустимой в квантовой электродинамике, было спасено понятие «поле в точке», поставленное под вопрос Ландау и Пайерлсом.

Сейчас-то известно, что в квантово-релятивистской области могут быть существенны не только с и ћ, нельзя забывать о третьей универсальной константе — гравитационной постоянной G. Но в 30-е годы считалось (с вескими основаниями практического — количественного — характера), что гравитация надежно отделена от остальной физики. Так во всяком случае думали и Гейзенберг, и Бор. Недооценивали гравитацию, впрочем, не все. Позицию Эйнштейна можно назвать даже переоценкой из-за того, что она опиралась только на константы с и G. Истина, как известно, располагается в золотой середине. Ближе всего к ней был герой нашей книги, который в 1935 г. впервые вовлечет все три универсальные константы, с, G и ћ, в глубокий физико-математический анализ. И одним из его результатов станет предсказание неизбежной глубокой перестройки физической картины мира в cGћ-области. Но об этом мы будем говорить в главе 5.

А статью 1931 г. Бронштейн кончает такими словами: «Чувство растерянности, охватившее большинство физиков-теоретиков при виде неразрешенных и кажущихся неразрешимыми трудностей, является характерной чертой переживаемого теорией кризиса».

62

 

Растерянность была так сильна, что в течение нескольких лет многие физики верили в гипотезу Бора, согласно которой в грядущей перестройке теории придется пожертвовать даже законом сохранения энергии (подробнее об этом в гл. 4). Действовала, правда, еще инерция революционности, характерной для прошедшего тридцатилетия.

И не нужно думать, что Паули, скептически относясь к идее дискретной геометрии и не поверив в гипотезу Бора (противопоставив ей нейтринную гипотезу), в целом иначе оценивал «новый кризис». Так, в 1933 г., уже после того как фундаментальная трудность уравнения Дирака превратилась в триумфальное предсказание античастиц, когда неказистая идея нейтрино побеждала безумно храбрую боровскую гипотезу, Паули писал, что создание подлинной квантово-релятивистской теории «приведет к существенному изменению понятия пространства-времени (а не только понятия поля) в областях размером ћ/mc и соответственно ћ/mc²» [249, с. 190]. И это убеждение властвовало над поколением физиков, переживших «новый кризис».

Гипотеза минимальной длины, родившаяся во время «нового кризиса», была попыткой квантово-реляти-вистского обобщения геометрии. Такие попытки имеют собственную интересную историю, которую надо начинать с программы единой теории поля 20-х годов⁷ [127]. Вот что, например, писал Бронштейн в 1929 г. в связи с очередным проектом единой теории: «Построение такой геометрии пространства и времени, из которой вытекали бы не только законы тяготения и электромагнитного поля, но и квантовые законы,— вот величайшая задача, которая когда-либо стояла перед физикой» [54]. Так что энтузиазм по поводу квантования пространства возник не на пустом месте.

По мнению Бронштейна, «если даже программа дискретной геометрии не осуществится, некоторые следы этой теории все же должны в физике остаться» [64]. И действительно, идея квантовой геометрии, или, более осторожно, идея фундаментальной длины (ограничивающей область применимости классической

⁷ К предыстории можно отнести идею «атомов времени», высказанную А. Пуанкаре еще на первом, планковском, этапе квантовой теории [168, с. 27].

63

 

евклидовой геометрии), с тех пор не исчезала из поля зрения теоретиков [200]. В разные времена с ней связывалось больше или меньше надежд. В 60-е годы энтузиастом этой идеи был, в частности, И. Е. Тамм. Выдвигались разные проекты квантовой геометрии (некоммутирующие координаты, конечные геометрии, искривленное импульсное пространство и др. ). При этом фундаментальную длину привязывали к той же величине 10^-13 см, что и в 1930 г., однако проверка квантовой электродинамики на малых расстояниях показала, что по крайней мере еще на несколько порядков вглубь действует евклидова геометрия.

Попытки обобщить пространственно-временное описание долгое время были подчинены физике элементарных частиц в старом понимании — без учета гравитации. Все эти попытки, как считается, принадлежат только истории. Вместе с тем в современной физике распространено мнение (имевшее до 70-х годов только отдельных сторонников), что обобщение пространственно-временного описания неизбежно. Но связывается это обобщение с программой построения единой теории всех взаимодействий, включая гравитацию, и квантовой космологии. И характеризуется оно так называемой планковской длиной l_пл=(ћG/с³)^1/2≈10^-33 см. Первые основания для такого прогноза обнаружил Бронштейн в 1935 г. Подробнее об этом мы будем говорить в главе 5, а пока опять вернемся в 1930-й год, в «новый кризис теории квант».

В начале статьи Бронштейн рассказывает о том, как собравшиеся у Бора в Копенгагене весной 1930 г. видные знатоки квантовой физики под тяжестью проблем квантовой теории (каждую из которых Паули отмечал, трубя в рог) с шутливой торжественностью отказывались от своей профессии. Несмотря на это и на заключительные слова Бронштейна о растерянности, охватившей теоретиков, от его статьи в целом веет вовсе не унынием, а предвкушением грандиозных событий, предстоящих неизбежных побед человеческого разума, которые будут тем триумфальней, чем серьезней кризис.

Однако в редакции «Научного слова», по-видимому, не захотели, чтобы советская физика переживала какой-либо кризис. Поэтому статью Бронштейна снабдили редакционным предисловием, в котором отмечалось, что автор, касаясь «одного из наиболее острых

64

 

кризисов буржуазной мысли в области теоретического естествознания — кризиса современной теоретической физики, не освещает связи этого кризиса с кризисом буржуазного идеалистическо-махистского миросозерцания, вообще не видит выхода из теоретического тупика путем перестройки всего теоретического естествознания на базе диалектического материализма». Публикация статьи оправдывалась только тем, что «автор дал очень живую и яркую картину современной квантовой физики, доступную и для неспециалистов». Не удовлетворившись предисловием, в редакции дописали к статье и последние слова: «Преодоление кризиса невозможно внутренними силами буржуазного теоретического естествознания» (по воспоминаниям А. И. Ансельма, возмущенный Бронштейн подумывал о том, чтобы воздействовать на непрошеных соавторов в форме, совершенно не свойственной теоретику).

Отсюда можно получить некоторое представление о тогдашней социально-научной атмосфере, столь отличной от нынешней. Не учитывая этого, трудно понять научную жизнь 20—30-х годов.

3. 5. Наука и общество

В Советской России первых десятилетий обществоведы внимательно следили за процессами, происходящими в естествознании. Для этого были причины. В естественных науках, достижения которых воплощаются в новой технике, видели важнейшее средство преобразования производительных сил, а тем самым согласно марксизму и общества в целом. Кроме того, революционному социальному переустройству была созвучна революция в естествознании, происходившая тогда и связанная прежде всего с релятивистской и квантовой физикой.

Особенно горячо принималась теория относительности. В начале 20-х годов имя Эйнштейна стало почти нарицательным. Любого человека, по многу раз на день отвечающего на вопросы «где» и «когда», задевали выводы теории относительности о пространстве и времени. Сильное впечатление также произвели наблюдения английских астрономов, подтвердившие теорию немецкого физика,— в мире, еще недавно расколотом мировой войной и национализмом. Идеи тео-

 65

 

рии относительности (или, вернее, то, что под ними понималось) проникали в книги этнографа, религиозного мыслителя, поэта; в 20-е годы появились десятки популярных изданий по теории относительности [130].

Слова «горячий прием», однако, характеризуют только абсолютную величину отклика, но не его знак. А знаки были оба: и плюс, и минус. По словам Планка, «новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу» [254, с. 656]. Человеку, знающему о теории относительности «с пеленок», легко преуменьшить усилия, которые требовались физику, воспитанному в дорелятивистскую — эфирную — эру, чтобы усвоить новый взгляд. Достаточно вспомнить, что даже у А. Пуанкаре, сделавшего многое для создания теории относительности, имеются антирелятивистские высказывания.

Наиболее видным противником теории относительности в нашей стране стал профессор физического факультета Московского университета А. К. Тимирязев (1880—1955). Вместе с ним был известный электротехник академик В. Ф. Миткевич (1872—1951) и еще ряд физиков, философов и журналистов. Когда противники новых идей исчерпывали физические и полуфизические доводы, они переходили к нефизическим (или даже антифизическим). Естественно, предпочитали брать на вооружение доводы, наиболее сильные в данных социально-культурных обстоятельствах. Когда общественная жизнь определялась противостоянием социально-экономических укладов, наиболее сильные нефизические аргументы относились к сфере философии и политики.

Не следует, однако, думать, что взаимодействие физики со сферой идеологии имело только недоброкачественный характер и проводилось только ретроградами от науки, выжившими из творческого возраста. Пик философских дискуссий по теории относительности, например, приходится на вторую половину 20-х годов, и уже тогда было, в сущности, выработано философское отношение к науке, принятое в наше время. Уже тогда было осознано, что научная теория не может противоречить подлинно научной философии, а выводы теории относительности вполне соответствуют диа-

66

 

лектической взаимосвязи пространства, времени и движения [263, 177].

В советской науке быстро рос удельный вес молодежи. В науку устремился поток молодых людей из социальных слоев, отгороженных ранее от нее высокими барьерами. Обычное для периодов спокойного развития науки влияние маститых «геронтов» и устойчивой иерархии существенно ослабло. С этими процессами был сопряжен стремительный переход российской науки из положения далекой провинции на мировой уровень.

Бурлящая идеологическая атмосфера и осознание ответственной социальной роли науки побуждали молодых ученых к «идеологизации» науки в гораздо большей мере, чем это обычно для нашего времени.

И тональность цитированного предисловия редакции к статье Бронштейна была нередкой для того времени. Например, в номере «Научного слова» со статьей Бронштейна, в разделе «Из жизни науки», была помещена пространная декларация, подписанная молодыми математиками (Л. А. Люстерником, Л. Г. Шнирельманом, А. О. Гельфондом, Л. С. Понтрягиным), с призывом к радикальной перестройке Московского математического общества, перед которым ставились, в частности, задачи «сблизить кадры математиков с пролетариатом, бороться за марксистское революционное миросозерцание в вопросах математики, за освобождение советской науки от идеологического плена буржуазной науки».

А в 1935 г. в «Известиях» появилась статья Л. Д. Ландау под названием «Буржуазия и современная физика». В этой статье обличалось влияние буржуазной идеологии на физиков Запада; Эддингтон и Джинс были в запале названы «физиками средней руки, чьи научные работы не слишком значительны»; под горячую руку досталось даже Бору [215].

Такая идеологическая активность вызывалась не только энергией социального переустройства, высвобожденной революцией. Само развитие физики, прежде всего освоение теории относительности и квантовой теории, связанная с ними грандиозная перестройка фундамента и переосмысление всего здания физической науки обусловили повышенное внимание к вопросам методологии и философии физики в 20—30-е годы. Это было отличительным знаком времени и проявля-

 67

 

лось в разных формах: в передовых статьях УФН, в том, что в составе ЛФТИ был самостоятельный отдел методологии физики, а на пленарном заседании одесского съезда физиков был поставлен большой доклад Б. М. Гессена, посвященный методологическим вопросам квантовой физики, взаимосвязи физики и философии.

Состояние фундаментальной теоретической физики того времени (физики квантовой, релятивистской и особенно квантово-релятивистской) было таким, что методологический анализ и соответствующие выводы стали неизбежной — явной или неявной — составляющей размышлений физика над «сокровенными тайнами природы». И Бронштейн вовсе не был склонен обходить тогдашние острые методологические углы физики. В его книгах и статьях, даже ранних, можно найти проницательные замечания и выразительные формулировки, которые, как указывают историки философии [178], стали заметным вкладом в анализ методологических уроков, преподанных физикам их революционно обновлявшейся наукой. И его статью в «Научном слове» нельзя было упрекнуть в недостаточном внимании к методологическим вопросам, которые ставило развитие физики.

Чтобы понять мотивы авторов редакционного предисловия к этой статье, вспомним, что 1930-й год — это второй год тяжелейшего кризиса, поразившего мировую капиталистическую экономику, и второй год жизни нашей страны в условиях первого пятилетнего плана. Тогда господствовало убеждение, что государственное планирование обеспечит бескризисное интенсивное развитие советской экономики. В плановой организации видели большие возможности и для ускоренного развития советской науки. На одесском съезде А. Ф. Иоффе сделал на эту тему большой доклад; в марте 1931 г. состоялась первая Всесоюзная конференция по планированию научно-исследовательской работы, в декабре 1932 г. — вторая. Можно представить себе, что человек, идеологически подкованный, но не слишком глубоко понимающий жизнь фундаментальной науки в ее истории и развитии, мог усмотреть аналогию между кризисом экономическим и «новым кризисом теории квант» и решить, что советская физика не может отвечать за этот кризис и, более того, что именно советская наука, вооруженная передовой

68

 

идеологией и организованная на плановых началах, может этот теоретический кризис преодолеть. По-видимому, так думал и составитель редакционного предисловия к статье Бронштейна.

Позиция самого автора, если судить о ней по содержанию его статей, а не искать прямолинейных деклараций, была вполне передовой — он глубоко понимал диалектику развивающегося научного знания. Ему, как представителю точных наук, также были видны преимущества плановой организации. Но он, прекрасно зная историю науки и зная о роли неожиданных экспериментальных открытий (таких, как открытия Беккереля и Рентгена) и теоретических идей (планковского кванта, эйнштейновской геометризации тяготения), видел и границы применимости планирования в науке. След соответствующих дискуссий сохранился в виде выразительного шаржа, на котором М. П. изображен в цыганской шали, со словами: «Планирование — это предсказание».

То, что Бронштейн считал прогноз развития фундаментальной физики делом сомнительным, нисколько не ослабляло его уверенности в том, что это развитие будет основано на квантовой механике и теории относительности, на объединении этих теорий.

3. 6. Квантовая механика в начале 30-х годов

О взгляде Бронштейна на квантовую механику в 1931 г. можно узнать из двух его (помещенных в УФН рядом) рецензий: на «Принципы квантовой механики» Дирака и на книгу Вейля «Теория групп и квантовая механика». Эти рецензии на книги, посвященные одной области, многое говорят о состоянии этой области, о духе времени и о самом рецензенте. Поэтому прочитаем их внимательно.

«После нескольких лет весьма бурного развития квантовая механика наконец пришла в состояние относительной законченности. Ее основные идеи, казавшиеся в первое время чрезмерно абстрактными и парадоксальными, стали знакомыми и привычными; наряду с этим стали вырисовываться и границы применимости теории, а также и фундаментальные трудности, мешающие ей перешагнуть через эти границы,— иными словами, наступил период кризиса. Нет ничего удивительного в том, что у теоретиков появилась потребность

69

 

оглянуться на пройденный путь, подвести итоги и тщательно проанализировать основные принципы теории для того, чтобы было видно, в каком направлении следует двигаться дальше»,— так начинается рецензия на книгу Дирака, книгу, которую Бронштейн считает выражением указанной потребности и «наилучшим из существующих изложений квантовой механики».

«Наилучшим» не значит «идеальным». По мнению Бронштейна, Дирак недостаточное внимание уделяет принципу неопределенности и недооценивает радикальность перемен, к которым должно привести построение релятивистской квантовой теории.

Недостаткам книги уделена четверть рецензии, но только потому, что они «бросаются в глаза гораздо меньше, чем ее совершенно неоспоримые достоинства. Главное из этих достоинств — простота». В главах, содержащих конкретные применения теории, Бронштейн видит педагогический образец, который превзойти невозможно, а в целом книга Дирака, по его мнению, «полностью опровергает легенду о том, что современная теоретическая физика представляет какой-то густой лес математических формул; все это оказывается,,от лукавого"; на протяжении всей книги читатель не найдет ни малейших следов напыщенной учености и педантизма».

Мнение рецензента было весьма основательным. Он не просто прочел книгу Дирака, а перевел ее, снабдив перевод (вышедший в 1932 г. ) значительным числом пояснительных примечаний.

Книгу Вейля 25-летний рецензент оценивает совсем иначе, хотя и отдает должное «учености ее автора»: «Изложение повсюду отличается свойственной Вейлю элегантностью; однако оно не может избежать упреков в педантизме, если даже сделать соответствующую скидку на то обстоятельство, что книга Вейля есть не физическая книга, но лишь математическая книга по поводу физики. Тот, кто желает понимать квантовую механику, сделает большую ошибку, если будет изучать ее впервые по книге Вейля; книга носит эстетический характер и поэтому может быть рекомендована только читателю-математику, но не физику (хотя бы и теоретику)». Бронштейн отмечает, что физические результаты, к которым приводит книга Вейля, могут быть получены гораздо более коротким путем, и безо всякого почтения пишет, что изложение трудных воп-

70

 

росов квантово-релятивистской теории дано «в обычной для Вейля манере сочетания внешнего математического блеска с бедностью физическими идеями». В заключение, ввиду того что книга «не превосходит другие книги по квантовой механике по физическому материалу, будучи наиболее трудной из всех», следует суровый приговор о нецелесообразности ее перевода.

По некоторым сохранившимся свидетельствам может возникнуть впечатление, что среди молодых теоретиков начала 30-х годов был силен культ теории самой по себе. Имел даже хождение специальный обвинительный ярлык — «талмудизм», подразумевающий слишком сильное стремление возводить свои сухие теоретические построения на фундаменте «первых принципов» и пренебрежение к феноменологическому подходу, к вечно зеленеющему древу физической жизни⁸. Такого рода претензии к молодым теоретикам были, например, у Иоффе. По-видимому, сказалось то, что он был экспериментатором и не так легко принимал изменение стиля теоретической физики.

Поскольку свой язык теоретическая физика в большой мере берет у математики, можно было бы думать, что высокие требования к качеству физической теории подразумевают и поклонение математике. То, что это не так, видно из рецензий Бронштейна. Только физик-теоретик мог сказать о книге Дирака: «простой и ясный физический результат не затемнен педантическими конструкциями математика». И только физик-теоретик мог так непочтительно говорить о книге выдающегося математика Вейля.

Несмотря на то что в течение XX в. математическая оснащенность теоретической физики стремительно возрастала, принципиальное различие между профессиями физика и математика, различие в мировосприятиях осталось. Вейль был математиком, хотя его имя принадлежит также истории теоретической физики (первый проект единой теории поля, идея калибровочной симметрии). Если ограничиться краткими характеристиками, можно сказать, что физик стремится раскрыть одно-единственное устройство Мироздания, стремится к единственной истине, а математик изобре-

⁸ Как известно, одна из главных целей знатоков Талмуда -выводить законы для постоянно возникающих новых жизненных явлений из «первых принципов» Библии.

71

 

тает и исследует конструкции, заботясь только об их стройности и последовательности,— стремится получить все возможные истины ⁹.

Не следует думать, что отношение Бронштейна к математике было чисто потребительским. В отличие от Ландау в царице наук он видел не только «орудие производства». Например, по воспоминаниям его друга математика Г. И. Егудина, в один из обходов книжных магазинов Бронштейн увидел на прилавке книгу «Распределение простых чисел» А. Ингама (1936). Почти не зная эту область математики (что вполне естественно для физика), он решил воспользоваться книгой для того, чтобы разузнать об одном из немногих районов, не известных (и уже поэтому интересных) ему в стране физико-математических наук. И в тот же день по телефону увлеченно обсуждал новые впечатления.

Мнение Бронштейна о том, что книгу Вейля переводить не стоит, определялось и ее трудностью, и тогдашним «педагогическим» положением квантовой механики, и тогдашним бескнижьем. В 1931 г., когда квантовая механика имела всего несколько лет от роду и репутацию очень трудной, чуть ли не иррациональной, на русском языке не было еще ни одного ее систематического изложения. В этих условиях в первую очередь нужны были книги, не отпугивающие своей трудностью начинающих. Другое дело — «продолжающие». Наверняка, Бронштейн не предполагал, что русский перевод книги Вейля появится только через 55 лет. Уже в 1931 г., вполне признавая право на существование для этой книги, «написанной математиком для математиков», он замечает, что протяженность математических путей, избранных автором, «перестает казаться таким большим недостатком изложения, хотя бы потому, что тот, кто гуляет, никогда не может сделать крюк». Использовал он книгу Вейля и в преподавании квантовой механики.

⁹ Различие между физическим мировосприятием и математическим ясно проявилось в связи с вейлевской единой теорией. Вейль явно был обижен «в лучших своих физических чувствах», когда физики не оценили его воплощения идеи близкодействия, более последовательного, чем «половинчатый» подход Эйнштейна, воплощенный в ОТО [170]. История не раз показывала, что математическая последовательность может вести в физический ад.

72

 

3. 7. Космология в начале 30-х годов

Научные интересы Бронштейна охватывали всю фундаментальную физику. И первый его год в ЛФТИ, начавшийся с квантовой работы, завершился теорией относительности. Вместе с В. К. Фредериксом он написал энциклопедическую статью о теории относительности, а в УФН был напечатан его большой обзор по космологии.

Такой обзор был как нельзя более своевременным. После того как в 1929 г. Хаббл установил факт систематического красного смещения в спектрах удаленных галактик,— по существу, первый эмпирический факт космологического характера,— релятивистская космология получила возможность превратиться из физико-математической схемы в настоящую физическую теорию. На рубеже 30-х годов, после того как программа единой теории поля выдохлась и утратила доверие у большинства теоретиков [128], самым активным приложением общей теории относительности стала космология.

Бронштейн чувствовал себя свободно на том пересечении астрономии, физики и математики, каким была релятивистская космология. Общение с астрономами и работа в астрофизике давали ему уверенность в обращении с материалом, который сильно отличался от обычного в физике своей уникальностью и невоспроизводимостью. К этому добавлялась фундаментальная физико-математическая образованность и мастерство изложения. В результате обзор Бронштейна стал событием истории ОТО в нашей стране. Впечатление, произведенное обзором, хорошо помнят даже физики, далекие от космологии.

Статья в соответствии с названием «Современное состояние релятивистской космологии» давала исчерпывающее описание тогдашней ситуации (в статье, законченной в 1930 г., из 25 цитированных работ девять относятся к 1930 г. ).

Во введении ярким языком и сжато описываются основные астрономические данные, характеризующие звездную и галактическую структуру Вселенной, и подчеркивается, что «астроном-наблюдатель никогда не будет знать ничего о мире как о целом, как бы ни увеличивалась дальнозоркость астрономических инструментов. Поэтому может казаться, что космологическая

73

 

проблема является неприступной крепостью, завоевание которой не может быть уделом эмпирической науки. Но там, где астроном-наблюдатель пришел в отчаяние от своего бессилия, к решению безнадежной проблемы подходит физик».

Физический подход к космологии открыл создатель общей теории относительности. Бронштейн ясно понимал необычность проблемы, уникальность физического объекта «мир как целое», или (если пользоваться словом, менее определенным по смыслу, но общепринятым сейчас) «Вселенная». Необычность этого объекта (его уникальность в полном смысле, узость эмпирической базы космологии, безграничность в геометрическом смысле и в смысле задачи матфизики) еще несколько десятилетий мешала полноправному включению космологии в физику. Даже такой специалист в области ОТО, как В. А. Фок, весьма скептически смотрел на законность нового объекта.

Бронштейн в своем обзоре не скрывает необычность космологической проблемы за математическими формулами, а, наоборот, делает все, чтобы раскрыть «механизм» релятивистской космологии. Он дает краткий очерк римановой геометрии, достаточный для того, чтобы избавить читателя от мистического трепета перед сложностью ОТО и грандиозностью космологической задачи. И рассматривает три модели вселенной, существовавшие тогда: статическую (цилиндрическую) модель Эйнштейна, модель де Ситтера и вышедшую на первый план нестатическую модель Фридмана—Леметра.

Имя А. А. Фридмана уже появлялось на страницах нашей книги. Бронштейн пришел в Главную геофизическую обсерваторию в 1929 г., когда там, можно сказать, еще блуждала тень Фридмана (директора ГГО в последние годы своей жизни), и мог слышать о нем от его ближайших сотрудников. И в своем обзоре Бронштейн воздает должное «покойному русскому математику», который ввел нестатическую космологическую модель еще в работе 1922 г., «наполовину забытой» ¹⁰.

¹⁰ Математиком Фридмана называли также Фредерикс и Фок; следуя нынешнему словоупотреблению, его следовало бы назвать механиком. Бронштейн напоминает о «грубой ошибке» Эйнштейна, из-за которой тот вначале счел работу Фридмана неверной. Хоть модель Леметра 1927 г. не содержала

74

 

Бронштейн излагает и критически обсуждает свойства всех трех космологических моделей вместе с имевшимися тогда привязками к астрономическим данным. Он четко и ясно объясняет понятие «радиуса мира», которое тогда казалось особенно диковинным. Объясняет и на языке формул, и на языке здравого смысла: «если радиус мира очень велик, то цилиндрическая форма мира [Эйнштейна] так же мало сказывается на явлениях, происходящих в сравнительно небольших участках этого мира, как шарообразная форма Земли сказывается на явлениях, происходящих в пределах одной комнаты» (в статье рассматриваются только замкнутые модели, казавшиеся тогда предпочтительными, хотя имеется ссылка и на работу Фридмана 1924 г., посвященную случаю отрицательной кривизны — открытой модели).

Наглядным языком поясняются удивительные свойства релятивистских геометрий, выраженные в виде интегралов и уравнений. Вот, например, понятие горизонта: «письма, адресованные в пункт, отстоящий на расстояние Rπ/2 от ближайшей почтовой конторы, в мире де Ситтера никогда не доходят до места назначения, даже если почта передает их со скоростью света».

Релятивистская космология, несмотря на свою молодость, уже успела пережить несколько весьма драматических дискуссий. И Бронштейн не искал округлых формулирок для заблуждений именитых коллег, когда, например, писал о попытках Вейля и Эддингтона «различными правдами и неправдами» объяснить эмпирическое преобладание красного смещения в спектрах галактик с помощью решения де Ситтера. Или когда писал о неправильной формуле в американской статье де Ситтера и о правильной — в голландском ее варианте.

Заканчивают обзор проницательные и вполне оправдавшиеся слова: «Космологическая теория безусловно подвергнется еще многим изменениям. Прежде всего ей придется расширить свои сроки, которые все же чрезвычайно стеснительны для космогонистов».

принципиально нового по сравнению с моделью Фридмана, о пионере нестатической космологии вспоминали немногие, в числе которых, однако, был Эйнштейн.

75

 

Как мог недавний выпускник университета подготовить такой обстоятельный обзор (60 страниц), активно занимаясь и совсем другими областями физики? Конечно, называть Бронштейна в 1930 г. лишь выпускником университета можно только по формальным признакам: и высшее, в полном смысле слова, образование, и научную самостоятельность, и профессионализм он получал независимо от заполнения зачетки.

Бронштейн не мог бы написать столь квалифицированный обзор по космологическим приложениям ОТО, если бы не знал — энциклопедически — ситуацию в ОТО в целом. Поэтому не удивительно, что он тогда же написал о теории относительности энциклопедическую статью (вместе с В. К. Фредериксом ¹¹).

Энциклопедия, в которой появилась статья, называлась «технической», хотя точнее ее было бы назвать научно-технической. Издание это было весьма характерным для эпохи (с ее культом техники и знаний), но довольно странным на нынешний взгляд. Достаточно сказать, что статья «Относительности теория» помещена между статьями «Отмучивание (глин)» и «Отопление», а том начинается «Оливковым деревом» и кончается «Патентным правом». Однако, несмотря на такое тематическое разнообразие «Технической энциклопедии», статья по теории относительности (как, впрочем, и другие физические статьи) написана на высоком уровне. Основные ее разделы, посвященные СТО, ОТО, космологии и единой теории поля, принадлежат Бронштейну и Фредериксу, об астрономических

¹¹ Хотя Фредерикс в то время возглавлял в Физтехе бригаду по изучению жидких кристаллов, его участие в такой статье вполне естественно - Фредерикс был одним из главных действующих лиц истории ОТО в нашей стране. Волею судеб к началу мировой войны он оказался в Германии, в Геттингене, где работал у Гильберта. Как российский подданный, он был интернирован, но благодаря заступничеству знаменитого математика остался его ассистентом. И рождение ОТО (в конце 1915 г. ), при активном, как известно, участии Гильберта, происходило на его глазах. Как только позволили международные обстоятельства, Фредерикс вернулся в Россию (в 1919 г. ) и стал здесь, пожалуй, самым активным пропагандистом релятивистских идей. В 1921 г. в УФН появился первый обзор по ОТО, принадлежащий ему. Он сыграл стимулирующую роль при освоении А. А. Фридманом теории относительности. Вместе с Фридманом они начали писать капитальный курс «Основы теории относительности»; вышла только первая часть (1924) [131].

76

 

проверках ОТО написал В. Г. Фесенков, а раздел «Теория относительности и философия» — А. К. Тимирязев.

Последние два раздела выразительно характеризуют тогдашнее «общественное» положение теории относительности. Фесенков (весьма авторитетная фигура в советской астрономии, член-корреспондент АН СССР с 1927 г., академик с 1935 г. ) заключает свой раздел осторожными словами: «О. т. в настоящее время не может быть проверена совершенно несомненным образом при помощи астрономических наблюдений. Тем не менее ни одно из известных явлений ей не противоречит». А Тимирязев, считая (вместе с И. Е. Орловым, З. А. Цейтлиным и другими) «основные положения теории относительности несовместимыми с материалистической диалектикой», пытался (гораздо сдержаннее, чем в своих неэнциклопедических статьях) продемонстрировать идеалистический характер теории относительности, в противовес тем, кто полагал, что она «является реализацией в конкретной форме учения диалектического материализма о пространстве и времени» (к таким Тимирязев относит Б. М. Гессена, С. Ю. Семковского, О. Ю. Шмидта).

Что касается физических разделов этой статьи, то следует думать, что своими достоинствами они в первую очередь обязаны именно Бронштейну. Дело в том, что Фредерикс смотрел на ОТО немножко снизу вверх. Получив образование в дорелятивистскую эру, он находился под сильным влиянием не только самих релятивистских идей, но и методологических предубеждений их создателей. Например, в его обзоре 1921 г. [283] можно почувствовать и конвенционализм Пуанкаре, и эйнштейновское пристрастие к принципу Маха, и аксиоматизм Гильберта; он некритически и слишком прямолинейно повторяет эйнштейновское убеждение, что полное отсутствие вещества должно приводить к евклидовой геометрии.

Бронштейну, который родился на год позже, чем теория относительности, было легче выработать самостоятельное понимание теории относительности, и он, в частности, в космологическом обзоре специально отмечает, что из отсутствия вещества вовсе не следует плоский характер геометрии. (Самому Эйнштейну до конца жизни хотелось, чтобы отсутствие гравитационного поля, отсутствие вещества означало бы даже от-

77

 

сутствие пространства, хотя это желание не было воплощено в физико-математической форме. ) Самостоятельность Бронштейна и глубокое понимание им ситуации видны и в других местах статьи.

Поэтому нетрудно представить себе, что он испытал, увидев свою статью о космологии в УФН снабженной предисловием «От редакции» и примечаниями с неуместным комментарием философского характера и нелепыми поправками. Принадлежали они, как легко было догадаться, Б. М. Гессену, который (вместе с Э. В. Шпольским) был в то время редактором УФН и активно выступал в защиту теории относительности с позиций диалектического материализма.

3. 8. Эфир и теория относительности

Этот редакционный комментарий стал одной из причин довольно громкой истории, получившей у физтеховцев название «Гессениада». Прежде чем рассказать об этой истории, коротко охарактеризуем одного из главных ее участников.

Борис Михайлович Гессен (1893—1936) был заметной фигурой в советской физике: член-корреспондент АН СССР, директор Физического института при МГУ, декан физического факультета МГУ, видный философ и историк науки. Наиболее значительной была его работа «Социально-экономические корни механики Ньютона» [162], с которой он выступил на Международном конгрессе по истории науки в Лондоне в 1931 г. Его доклад, демонстрировавший марксистский подход к истории науки, произвел сильное впечатление [232].

Заслуживают внимания и «социально-экономические» корни самого Гессена, тем более, что о них знал герой нашей книги (от своего товарища С. А. Рейсера, приходившегося Б. М. Гессену двоюродным братом). Б. М. Гессен происходил из богатой семьи, его отец был директором банка в Елизаветграде. Однако это не помешало сыну еще в юности примкнуть к социал-демократам (вместе с ним были его друзья И. Е. Тамм и Б. М. Завадовский, которым предстояло большое будущее в науке). Он участвовал в подпольной работе, а после победы большевиков от их имени конфисковал отцовский банк, его называли «наркомфин елизаветградский».

78

 

В Московском университете он начал работать, закончив Институт красной профессуры (готовивший преподавателей высшей школы обществоведческого профиля). Л. И. Мандельштам высоко ценил его заслуги в превращении физического факультета МГУ в современный центр науки и образования [257].

Гессен стремился с марксистских позиций осмыслить достижения новой физики, стараясь найти им подобающее место. Однако он, видимо, переоценивал свои возможности адекватно воспринимать эти достижения, в особенности общую теорию относительности и квантовую механику, слишком полагаясь на философские соображения. И молодые теоретики, не склонные к компромиссам (тогда, кстати, вообще немодным), не прощали ему этого, невзирая на всю его философскую защиту новой физики.

В 1931 г. вышел том БСЭ со статьей «Эфир», написанной Б. М. Гессеном [161]. Бронштейн, который читал все, эту статью обнаружил и выставил своим друзьям на осмеяние. Основания для смеха у молодых физиков действительно были. Из статьи Гессена они узнали, что «целый ряд попыток объяснить посредством движения и деформаций в эфире также и явления тяготения не дал пока никаких результатов»; что «проблема эфира является одной из самых трудных проблем физики», а «основной методологической ошибкой общей теории относительности является то, что она рассматривает эфир, как абсолютно непрерывную среду»; что «эфир обладает такой же объективной реальностью, как и все другие материальные тела», и, наконец, что «проблема эфира в современной физике еще только поставлена, но отнюдь не решена — даже в общем виде».

Такое можно было читать спокойно до 1905 г., но не в 1931 г. Ситуация усугублялась еще тем, что Гессен был не просто автором, он был одним из двух редакторов отдела физики БСЭ. И именно в редакции БСЭ получили фототелеграмму (незадолго до того появившийся вид почтовой связи):

«Москва, Волхонка, 14, Больш. Сов. Энциклопедия, Отд. Точного Знания, Б. М. Гессену.

Прочитав Ваше изложение 65-м томе, с энтузиазмом приступаем изучению эфира. С нетерпением ждем статей теплороде и флогистоне.

79

 

Бронштейн, Гамов, Иваненко, Измайлов, Ландау, Чумбадзе

Ленинград, Сосновка, 2, Физ-тех. институт, Теоретич. кабинет».

На фототелеграмме изображен мусорный ящик, из которого рядом с пустыми консервными банками и старой метлой торчит бутылка с надписью «теплород», а рядом — ночной горшок с надписью «эфир».

Гессен не оставил эту «рецензию» без ответа, и. . . в Физтехе состоялось собрание, посвященное инциденту. Во время шумного разбирательства никто не защищал содержание статьи Гессена, хотя старшие сотрудники считали, что форму для рецензии молодые теоретики могли выбрать менее хулиганскую. Иоффе не более других физтеховцев был склонен реставрировать понятие эфира, и ситуация для него отнюдь не становилась легче от того, что вместе с Гессеном редактором отдела физики в БСЭ был. . . он сам. Однако директор ЛФТИ гораздо яснее, чем его молодые сотрудники, понимал, какую важную роль играл Б. М. Гессен, защищавший философскую правомочность новейшей физики от А. К. Тимирязева и его сподвижников.

За фототелеграммой последовали «оргвыводы» — Бронштейн и Ландау на некоторое время (с 29. 01. 1932) были отстранены от преподавания в ЛПИ («за антиобщественное выступление по статье тов. Гессена в БСЭ» [102]). В 1931/32 учебном году Бронштейна пригласили (по инициативе студентов, что было тогда возможно) преподавать и в университет. Студенты успели уже оценить педагогический талант Бронштейна, но в связи с «Гессениадой» он и здесь был отстранен от преподавания. Его заменил Гамов (разочаровавший слушателей, несмотря на свое громкое имя). Основным местом работы Гамова был ФМИ, и он практически не пострадал от истории с фототелеграммой, о которой рассказал (с неточностями) в автобиографии [154].

Чтобы лучше понимать эфирный инцидент, надо знать, как в 20-е годы воспринималось слово «эфир». Читатели, знакомые с тем временем понаслышке, могут думать, что это понятие было убито теорией относительности еще в 1905 г. и сразу же перешло в мир

80

 

иной — в пыльный архив науки, заняв место рядом с теплородом. Тогда статья Гессена 1931 г. должна казаться совсем уж абсурдной. Однако эфир сильно отличался судьбой от других флюидов, которые он надолго пережил. СТО действительно не давала повода для того, чтобы пытаться сохранять слово «эфир» в словаре физики. Электромагнитное поле исчерпывающим образом заменило его. В геометрии Минковского, описывающей пространство-время СТО, не оставалось никаких степеней свободы, за которые мог бы отвечать эфир.

Однако распространение теории относительности на область гравитационных явлений — создание ОТО — изменило ситуацию. В теории появилось сразу десять новых величин. Можно, конечно, их называть гравитационными потенциалами. Но в ОТО гравитационное поле неразрывно связано с геометрией, и поэтому с тем же (и даже большим) правом можно считать, что новые десять переменных величин описывают состояние пространства-времени. А универсальность такого физического объекта, как пространство-время, легко сопоставить прежней вездесущности эфира.

Когда в 1920 г. сам создатель ОТО вдруг миролюбиво заговорил о взаимоотношении эфира и общей теории относительности, многие вздохнули с облегчением. Трудно преувеличить привязанность к эфиру физиков, не принадлежавших к «подрастающему поколению» (по Планку), начавших самостоятельную работу до появления СТО. Достаточно сказать, что с понятием эфира не хотели расставаться Лоренц и Пуанкаре, внесшие значительный вклад в создание СТО. По-видимому, не случайно, что Эйнштейн «помирился» с эфиром в докладе, сделанном в Лейдене — городе Лоренца. Конечно, это было не просто проявлением добрых чувств Эйнштейна к Лоренцу. Скорее, лейденская аудитория давала хороший повод проанализировать фундаментальные идеи ОТО.

Фактически доклад Эйнштейна ничего не менял в аппарате ОТО, он мог лишь облегчить привыкание тем, кому было трудно представлять пространство-время динамической системой, а не сценой, построенной раз и навсегда. Тем, кто привык к классическим пьесам, допустить столь активную роль сцены в физическом спектакле, какая следовала из ОТО, было труднее, чем примириться с персонажем по имени Эфир, более не-

81

 

видимым и неосязаемым, чем привидение. Для того чтобы эфир стал неощутимым, как раз много потрудился Лоренц, и специальная теория относительности Эйнштейна завершила эти труды.

Самому Эйнштейну эфир как рабочее физическое понятие не был нужен (несмотря на то что его первая попытка написать научную работу посвящена эфиру [304]). Для него понятие пространства-времени заменяло эфир почти полностью. Можно было бы обойтись и без слова «почти», если бы Эйнштейн практически с самого рождения ОТО не думал о ее обобщении (на путях включения квантовых идей и построения единой теории). Неокончательность теории не позволяла канонизировать понятие пространства-времени.

Однако подлинный смысл миролюбия Эйнштейна к эфиру был виден отнюдь не всем и не сразу. Так, например, С. И. Вавилов, реферируя лейденский доклад, писал: «Наиболее знаменательным является "снятие запрета" с гипотезы мирового эфира самим, автором этого "запрета", гипнотизировавшего 15 лет науку и несомненно тормозившего естественное развитие ценной для физики гипотезы» [122]. И это писал активно работавший физик, который в своей замечательной книге 1928 г. «Экспериментальные основания теории относительности», ставшей важной вехой в истории утверждения ОТО, уже констатировал: «демокритово пустое евклидово пространство и непостижимый эфир заменились сложным, но физически доступным пространством-временем Эйнштейна» [123, с. 13].

Такая замена стала фактом для физиков, воспринимавших «проэфирные» выступления Эйнштейна не только на филологическом уровне и не изолированно от физико-математического содержания других работ по ОТО. К этим физикам Гессен не относился. Судя по его книге [160] и упомянутой статье «Эфир», Гессен вполне адекватно представлял себе суть СТО, но довольно поверхностно — ОТО, и его приверженность эфиру коренилась все же в физике дорелятивистской. Именно этим и была вызвана реакция молодых теоретиков на статью Гессена.

По отношению к Бронштейну во всяком случае нет оснований предполагать, что он был большим релятивистом, чем сам Эйнштейн, и относился к понятию эфира враждебно из-за его неблагополучного происхождения. Чтобы убедиться в этом, достаточно прочитать

82

 

его статью 1929 г. «Эфир и его роль в старой и новой физике» (см. приложение к данной книге). С удивительным для молодого физика уважением к истории науки и со знанием дела здесь рассказывается об эволюции понятия эфира. А в конце статьи весьма неожиданный для нынешнего (неподготовленного) читателя вывод о том, что без эфира теоретическая физика не может обойтись.

Не удивится этому тот, что знает, что такого же рода прогнозы делал Эйнштейн в 1924 и 1930 гг. [309, 310], и кто понимает смысл, который вкладывали в слово «эфир» эти прогнозы. Они не оправдались, только если воспринимать их буквально: слово «эфир» несло слишком тяжелый груз ненужных ассоциаций. Но эфир, понимаемый как вездесущая, универсальная физическая среда,— под другими именами,— действительно живет в физике, а в последние годы даже находится в центре ее забот. Другие имена — пространство-время и единое поле — существовали уже в 20-е годы, но только после длительного перерыва они вновь вышли на передний план в теоретической физике. Наследником эфира стал и вакуум, который в современной физике способен нагреваться и участвовать в фазовых переходах. Этому, возможно, порадовались бы приверженцы эфира былых времен, но другие свойства нового эфира, несомненно, очень бы их озадачили, например его способность рождать частицы. А главная проблема, которую предстоит решить в теории этого нового, или даже новейшего, эфира,— объединение ОТО и квантовой теории. Эту проблему поставил и глубоко проанализировал герой нашей книги еще в 1935 г. Но об этом мы будем говорить в главе 5.

3. 9. Поколения и стили

В «эфирной истории» участвовали физики разных поколений. Не учитывая взаимоотношений «отцов и детей», невозможно понять общую атмосферу в тогдашней теоретической физике.

Известный музыкант Г. Г. Нейгауз говорил, что таланты создавать нельзя, но можно создавать почву, на которой растут и процветают таланты. Это относится не только к музыке. Директора ЛФТИ недаром называли «папой Иоффе». Во многом благодаря его

83

 

«отцовским» заботам ЛФТИ дал начало биографиям многих выдающихся советских физиков. Теоретиков ЛФТИ опекал и заведующий теоротделом Я. И. Френкель. Его заботливое отношение к сотрудникам и ученикам выразительно характеризуют воспоминания о нем [139] и его собственные письма [284]. Не случайно в упоминавшемся уже очерке В. Б. Берестецкого «Семинар», основанном на физтеховских впечатлениях, Я. И. Френкель выведен под именем Добрый.

Доброе отношение испытал на себе и Бронштейн. Уже в ноябре 1930 г. Френкель писал: «Мне везет на ассистентов. . . . Аббата я считаю самым талантливым». На съезде в Одессе Яков Ильич «сговорился с Зоммерфельдом о том, чтобы Бронштейн у него поработал некоторое время», а во время пребывания в США (1930—1931) хлопотал о Рокфеллеровской стипендии для него [284] (эта стипендия давала возможность провести год в зарубежных научных центрах; ею смогли воспользоваться сам Френкель, Крутков, Фок, Скобельцын, Ландау, Шубников).

Стремительный рост научно-технического потенциала страны был связан со значительной ролью молодых. Положение в советской науке 30-х годов, как и в обществе в целом, хорошо описывают слова песни, рожденной в те годы: «молодым везде у нас дорога». Этому способствовали и руководители Физтеха. В 1933 г. Иоффе, подводя итоги 15-летней биографии института, к основным принципам его деятельности отнес «привлечение к ответственной творческой работе молодежи (одно время нас называли иронически «детским домом»)» [194].

Со второй половиной песенной формулы — «старикам везде у нас почет» — дело обстояло хуже, особенно если говорить о почете со стороны молодых. Два эти лозунга только в песне соединяются легко, в жизни они зачастую противоречат друг другу. К 40, 50-летним «старикам» молодые теоретики относились без почтения, если им казалось, что взгляды «стариков» отстают от времени. Как бывает с детьми, уже самостоятельными, но еще недостаточно взрослыми, они недооценивали «папу». Вряд ли они считали, что Иоффе не выполняет отцовских обязанностей, но думали, что правами злоупотребляет. Это, однако, не мешало Иоффе защищать «детей», например, от обвинений в идеализме со стороны деятелей, сочетавших,

84

 

невежество с пылкими фразами; не уменьшало это и усилий Иоффе по созданию той самой атмосферы, в которой могут развиваться таланты.

Расскажем о нескольких эпизодах, характеризующих как отношения между подрастающим и старшим поколениями, так и общую атмосферу ФТИ. Мы воспользуемся воспоминаниями В. Я. Савельева (письмо В. Я. Френкелю от 5. 1. 1984 г. ) и «репортажами с места событий», которые писала для Жени Канегиссер (уехавшей с мужем в 1931 г. в Цюрих) ее сестра Нина.

В. Я. Савельев, знавший Бронштейна как студент по экзаменам и как аспирант по физтеховским семинарам в 1931—1937 гг., вспоминает:

«По внешнему виду М. П. отличался от Ландау, как Штепсель от Тарапуньки. Во внутреннем содержании сходства тоже было немного: добрый юмор Бронштейна сильно отличался от злого сарказма Ландау. Студентов никогда не преследовал и не издевался над ними. Страшно удивлялся, если студент знает хоть что-нибудь. Всем ставил пятерки. Поэтому пятерка по статистической физике, полученная от него, не очень убедила меня в глубине знаний по этому предмету.

Запечатлелся в моей памяти и его образ "в искусстве". Правда, фрагментарно.

Фрагмент первый. После очередного торжественного заседания — увеселительная часть. В актовом зале Физтеха на сцене стол, за столом Абрам Федорович, на столе два прибора: вольтметр и вольтаметр [прибор для измерения количества электричества по химическому действию тока]. К столу подходит М. П. Бронштейн. Обращаясь к нему, А. Ф. говорит: «Матвей Петрович, всех теоретиков Якова Ильича, и вас в частности, обвиняют в идеализме и полном пренебрежении к практике. Не могли бы вы опровергнуть это утверждение, назвав цели, для которых служат лежащие перед вами приборы?»

Матвей Петрович, не глядя на приборы, немного заикаясь, отвечает: «Все очень просто. Вольтметр — это прибор для измерения вольтов, т. е. напряжения, а вольтаметр, который кроме "вольт" содержит букву "а", может измерять и вольты, и амперы, т. е. мощность».

«Вижу, логика у вас железная, и я не удивлюсь, если вы посрамите всех пасквилянтов. Вот только не

85

 

смогли бы вы показать, какой из них вольтметр, а какой — вольтаметр?»

Матвей Петрович размашистым жестом в плоскости над столом со скоростью, превышающей скорость восприятия глаза, «указывает», скорее, только говорит: «Вот вольтметр, вот вольтаметр», не фиксируя руку над приборами и скрывая, таким образом, свое незнание. Улавливая хитрость, А. Ф. прячет вольтметр за спину: «Ну теперь вы меня не обманете. Какой прибор я положил за спину?»

Но и здесь М. П. нашел остроумный и злободневный ответ: «Конечно, от того, что вы положили прибор за спину, он не перестал существовать, однако он перестал быть объектом физического исследования» (всеобщий хохот, так как эта фраза принадлежит профессору Ф. Франку [философ-позитивист и физик, сменивший Эйнштейна на кафедре теоретической физики в Праге]).

Оба актера сыграли отлично и доставили большое удовольствие публике.

Фрагмент второй. Тот же зал. Через эпидиаскоп показывают злободневные рисунки А. Юзефовича. На одном — Яков Ильич, в спортивном виде, т. е. в трусах, с блестящей лысиной и непременными очками, держит в сворке трех щенков с головами Бронштейна, Ландау (коренник) и Иваненко. Краткая подпись под рисунком: "Яков Ильич со своей сворой; к сожалению, в последнее время срываются"».

Рисунок, о котором вспомнил В. Я. Савельев, мог появиться только в конце 31-го или в 32-м году, когда Ландау и Иваненко оба были сотрудниками ЛФТИ. В августе 1932 г. Ландау переехал в Харьков, да и отношения его с Иваненко впоследствии ухудшились настолько, что такой сюжет для рисунка стал бы совершенно невозможен.

Более устойчивым образованием было другое трио. Его участников в Физтехе называли студенческими прозвищами — Джонни, Дау и Аббат. Н. Н. Канегиссер в письмах сестре, описывая бурные события с их участием, употребляла слово «триумвират». А у старшего поколения в ходу было «драй шпицбубен» (три сорванца).

Разумеется, главным занятием троицы была физика. Но молодая энергия перехлестывала за пределы физических рассуждений и формул. "Сорванцы"

 

86

 

думали о физике в государственных масштабах, хотели вывести ее на передовые рубежи мировой науки. Для достижения этой цели, кроме педагогических замыслов (впоследствии воплотившихся в теорминимум и «Курс теоретической физики», см. разд. 6. 2), были у них и замыслы организационные. Они хотели создать новый институт, где был бы больший простор для развития «теоретики» (так, по созвучию с математикой, они называли теоретическую физику). И хотели омолодить Академию наук, в которой теоретическая физика была представлена очень слабо — по существу, только Я. И. Френкелем (он был избран в Академию в 1929 г. вместе с двумя другими физтеховцами П. Л. Капицей и Н. Н. Семеновым). В следующем поколении наибольшие шансы были у Гамова, его теория альфа-распада (1928) получила мировое признание.

Приведем несколько выдержек из писем Н. Н. Канегиссер¹², которые дают представление о событиях того времени и о джаз-бандовском диалекте (включая малопочтительные прозвища старших). Гарантировать точность этого описания трудно из-за некоторой аффектации (обычной в подобных случаях), а также из-за того, что автор писем (биолог по образованию) воспринимала происходящее со слов только некоторых действующих лиц. Однако можно думать, что общий характер событий передается все же верно.

«Новость сезона: Jonny — академик. Дау и Аббат пришли к заключению, что теоретика в загоне и что единственное средство поставить ее на должную высоту — это провести Jonny в академики. К счастью, Дау вовремя заболел гриппом и безумствовал исключительно один Аббат. Он отправился к Абрау узнать его мнение об этой кандидатуре. Абрау скромно сказал, что она кажется ему смехотворной. Воображаешь ярость Аббата? Все в ужасе. Дау и Аббат от непонятного упорства, прекрасно зная, что Jonny все равно провалят (и сам Jonny), продолжают настаивать на этом кретинизме. Собираются поднять кампанию в газетах — зубры не допускают молодого и талантливого физика. Пишут письма к Bohr'y и т. п. с просьбой рекомендаций (чтоб их потом напечатать)».

¹² Эти выдержки прислала Е. Н. Канегиссер в письме Г. Е. Горелику от 10. 4. 1984 г.

87

 

Из следующих писем:

«Оживление кругом водевиля "Jonny — академик" разрастается и уже приобрело международные масштабы: пришел ответ от Капицы (которому писали одновременно с письмами к Bohr'y, просили его рекомендации и Rutherford'a), гласящий: «Я согласен, что Академию пора омолодить. Я согласен, что Jonny вполне подходящая для этого обезьяна, но я не доктор Воронов и не желаю путаться в чужие дела» ¹³. Гениально!? Результаты обширной деятельности триумвирата — ссора с Яшей, который обиделся, что его же аспиранты не поддерживают его кандидатуру, разрыв с Абрау и т. п. достижения. Дау и Аббат трудятся, рвутся в большую прессу, a Jonny скромно просится: «Ну пусть хоть корреспондентом». Все достижения, впрочем, рухнули опять-таки на Дау и Аббата. Joe невинно смотрит и мечтает разгуляться на первое академическое жалование. Кажется, он один из всех не разобрался, что из этого принципиально ничего не может выйти, и расстраивается» (Н. Н. здесь недооценила ситуацию: в 1932 г. Джонни был избран «корреспондентом») .

«Новый putsch — теоретический сектор. Директор — Jonny (те же и они же), члены — Дау, Виктор [Амбарцумян] и Аббат, и аспирант — грузинский

¹³ В то время широкой известностью пользовались биологические эксперименты по омоложению. Воронов - один из таких экспериментаторов. Письмо, которое Ландау послал Капице 25. 11. 1931, гласило:

«Дорогой Петр Леонидович, необходимо избрать Джони Гамова академиком. Ведь он бесспорно лучший теоретик СССР. По этому поводу Абрау (не Дюрсо, а Иоффе) из легкой зависти старается оказывать противодействие. Нужно обуздать распоясавшегося старикана, возомнившего о себе бог знает что. Будьте такой добренький, пришлите письмо на имя непременного секретаря Академии наук, где как член-корреспондент Академии восхвалите Джони; лучше пришлите его на мой адрес, чтобы я мог одновременно опубликовать таковое в «Правде» или «Известиях» вместе с письмами Бора и других. Особенно замечательно было бы, если бы Вам удалось привлечь к таковому посланию также и Крокодила! Ваш Л. Ландау. » Капица ответил 3. 12. 31: «Дорогой Ландау, что Академию омолодить полезно, согласен. Что Джони — подходящая обезьянья железа, очень возможно. Но я не доктор Воронов и не в свои дела соваться не люблю. Ваш П. Капица». Судя по ответу, Крокодил (Резерфорд) остался вне этой истории. (Благодарим П. Е. Рубинина за сведения из архива П. Л. Капицы. )

88

 

юноша из Рентг. ¹⁴, которого они уже успели свести с ума. Триумвират не желает впустить туда ни Яшу, ни Dymus'a. Виктор либеральней. Склока происходит ужаснейшая. Dymus обиделся на Jonny, Jonny на Dymus'a (зачем не голосовал за его кандидатуру в академики. На собрании в Рентг. эту остроумную кандидатуру поддержали только Аббат, Дау и безумный грузин!)»

«На фронте "триумвират — Абрау" несколько забавных анекдотов. Яша называет их "Хамов, Хам и Хамелеон". Здорово? На одном диаматическом заседании, где Яша подчеркивал свой материализм, его упрекнули в идеологии его учеников. Он сказал: "Можете взять себе этих учеников. Они змееныши и сами меня клюют". У клюющего змееныша Аббата вышел полнейший скандал с Абрау из-за лекции, прочитанной Аббатом по радио. Однажды вечером утомленный научными мыслями Абрау в уютной семейной обстановке включает громкоговоритель, и вдруг ему в ухо скрипучий Аббатов голос, ссылаясь на Бора, Дау и Руди [Пайерлса], поносит. . . закон сохранения энергии ¹⁵. А потом диктор сообщает: "Вы прослушали лекцию такого-то, сотрудника института имени Абрау"! Это переполнило чашу терпения, и несчастный Абрау рвет свои седины. Наутро "призывается Аббат для объяснений". Сей поступок змееныш "склонен рассматривать" как превышение власти (он прав, пожалуй) и после ряда язвительных дерзостей просит его уволить. Кончается все благополучно. Но Аббат уже, по-моему, утомлен всякими этими скандалами и довольно грустен».

Прозвища, которыми Я. И. Френкель наградил своих молодых коллег, могут показаться слишком резкими тому, кто забудет «обстоятельства времени и места». Всем, чьи имена появились на последних страницах, было присуще чувство юмора, постоянная готовность к поединкам, оружие в которых — остроумие. Кроме того, для научных организаций того времени совсем не характерна была устойчивая иерархия с дистанциями, которые поддерживаются писаными и неписаными законами. Бывало, что один и тот же человек мог быть одновременно студентом, аспирантом

¹⁴ Физтех часто называли «Рентгеновским институтом».

¹⁵ О тогдашней ситуации с законом сохранения энергии см. главу 4.

89

 

и, скажем, заведующим кафедрой физики в комвузе (в коммунистических вузах ускоренно повышали образование руководящие работники, имевшие большой жизненный опыт, но не получившие систематического образования).

А учитывая эти обстоятельства времени и места, надо только установить долю правды, которая, как в каждой шутке, есть в этих прозвищах. О намеке на их общий корень говорить не надо, но следует сказать, что первое прозвище могло быть рождено не только остроумием Я. И. Френкеля, но и поэтическим даром Демьяна Бедного. Одно из его стихотворений на злобу дня, регулярно появлявшихся в «Правде», называлось «До атомов добрались». Ему была предпослана газетная цитата о том, что «24-летний аспирант ленинградского университета Г. А. Гамов сделал открытие, произведшее огромное впечатление в международной физике. Молодой ученый разрешил проблему атомного ядра» (речь шла, разумеется, о работе по альфа-распаду) . А начиналось стихотворение так:

СССР зовут страной убийц и хамов.

Недаром. Вот пример: советский парень Гамов.

Стихотворение было вложено в уста негодующего буржуя, за исключением последних двух строк: «Подкоп иль не подкоп, а правду говоря, /В науке пахнет тож кануном Октября» ¹⁶.

В Физтехе это стихотворение прекрасно знали и ехидничали над интересом пролетарского поэта к ядерной физике. Доставалось и «советскому парню». А в первой рифме ядерно-революционного стихотворения легко увидеть первое прозвище.

Что касается второго, то, как известно, деликатность не была главным достоинством Ландау.

И, наконец, прямо противоположная причина давала повод для третьего прозвища. Бронштейну при всей

¹⁶ Текст между приведенными двустишиями: «Чего хотите вы от этаких людей?! / Уже до атома добрался лиходей! / Мильоны атомов на острие иголки! / А он — ведь до чего механика хитра! — / В отдельном атоме добрался до ядра! / Раз! Раз! И от ядра осталися осколки! / Советский тип — (Сигнал для всех Европ!) / Кощунственно решил загадку из загадок! / Ведь это что ж? прямой подкоп / Под установленный порядок?» (стихотворение опубликовано 25. 11. 1928 г., а в 1930 г. вторично, в 14-м томе полного собрания сочинений Д. Бедного [106]).

90

 

его внутренней свободе и критичности было не свойственно обижать человека только потому, что тот отличался от него самого. Он не был склонен к оценкам, по-детски однозначным, и, по мнению, например, Ландау, был чрезмерно терпим к инакомыслию.

Бронштейн вряд ли испытывал особые симпатии к научному стилю Я. И. Френкеля, у которого обильно рождающиеся идеи и образы не сразу и не всегда находили точное математизированное воплощение. Для Френкеля был характерен модельный подход к интересовавшим его проблемам. Как правило, он удовлетворялся полуколичественным, с точностью до коэффициентов («с точностью до π/2») решением. Объяснив таким образом занимавший его эффект, он терял к нему интерес и обращался к другой задаче. Бронштейну гораздо ближе было физическое мышление Ландау. Но, в отличие от Ландау, он не считал, что право на существование имеет только один стиль ¹⁷. И во всяком случае личное его отношение к Я. И. Френкелю нисколько не страдало от различия их вкусов в физике.

Все это вместе взятое и стало, по-видимому, для Френкеля поводом наградить М. П. прозвищем, весьма малоприятным, если к нему относиться всерьез. Но относиться к шутке серьезно можно только до тех пор, пока не установлена доля правды в ней. Для тех, кто знал Бронштейна «в действии» — в дискуссиях и у доски, было совершенно ясно, что доля эта очень мала. Неукротимость его духа и самозабвенное служение истине исключали какие-либо компромиссы, не достойные истины.

Различие в стилях, о котором мы говорим, не объяснить лишь возрастом. Оно коренится глубже, в струк-

¹⁷ Свидетельством этого можно считать совместную работу Бронштейна и Френкеля 1930 г. [9]. Обстоятельства, которые привели к ней, точно не известны. Можно, однако, предположить, что обсуждался результат Раби [256] - возникновение уровней у электронов в магнитном поле, и Френкель объяснил его простейшим путем, применив боровские постулаты. Большего, с его стилем мышления, было не нужно: эффект понят на простой модели и вычислен простейшим способом. Бронштейну этого было недостаточно: если квантование действительно существует и не обязано релятивизму (как это выглядело у Раби), то его надо получить из уравнения Шредингера. Решение этой задачи подтвердило «простой» результат, но вместе с тем уточнило и обосновало его. Два подхода к получению результата иллюстрируют стили старшего и младшего авторов статьи.

91

 

туре личности. Простые, «на пальцах», методы Френкеля вызывали ощущение неясности не только у молодых теоретиков. Вот что писал Эренфест своему другу Иоффе в 1924 г. : «Образ мышления Френкеля настолько отличается от моего, что нельзя рассчитывать на плодотворное взаимное влияние: для него "результаты" бесконечно важнее, чем "понимание"; до сих пор из наших бесед почти ничего не вышло. Его укротить мог бы только Паули, поскольку он одновременно и находчив и четко мыслит» [311, с. 178].

Слово «понимание» в этой фразе Эренфеста следует правильно понимать. Новые общие принципы появляются часто на зыбкой почве. Прочный фундамент минимального числа непротиворечивых аксиом подводится под теорию со значительным опозданием. Для острого критического ума Эренфеста такие поиски фундаментальных аксиом, обоснование интуитивно угадываемых закономерностей составляли сущность «понимания». Без такого пояснения Эренфест не мог обходиться. Френкель же полагал, что важнейший критерий правильности новых теорий — успешное разрешение с их помощью старых и выдвижение новых задач. Эти «результаты» были важнее для Френкеля, чем эренфестовское «понимание».

Иоффе стиль Френкеля явно предпочитал «теоретике» молодых, в которой усматривал «талмудизм», оторванность от реальной физики. Ему возражал Эренфест. Он внимательно наблюдал за молодыми теоретиками нашей страны и поддерживал их. Особенно это касается Ландау, который к 32-му году так испортил отношения со старшим поколением, что решил уехать в Харьков. Там зимой 1932/33 г. Эренфест познакомился с ним ближе. Своими соображениями он поделился с Иоффе в письме от 6. 1. 1933 г. [Там же, с. 262]: «Такой тип физиков-теоретиков, как, например, Френкель, Цернике, Орнштейн. . . несомненно, очень важен для проведения конкретных экспериментов. Но очень маловероятно (если не невозможно), что ученые такого типа — сами или через подготовку учеников — смогут дать что-либо значительное или хотя бы интересное для теоретических исследований в физике. . . С другой стороны, мне представляется несомненным, что такой человек, как Ландау (разреши не принимать во внимание его хулиганство, которое я лично открыто осуждаю решительным образом), в равной степени для

92

 

любой страны представляет собой абсолютно необходимый тип физика-теоретика. Можно спокойно признать, что в характере его мышления (так же как в моем) присутствуют типично талмудистские черты (у Эйнштейна они тоже есть). Во всяком случае их намного, намного больше в его (Ландау) разговорах, чем в мышлении. . . После того как я сначала раз-другой с ним очень крепко поспорил из-за некоторых его неоправданно парадоксальных утверждений, я убедился, что он мыслит не только четко, но и очень наглядно — особенно в области классической физики».

Молодым теоретикам уже в силу (и по слабости) их молодости было труднее отдавать должное стилю, который они не разделяли. Понимание возможности и плодотворности сосуществования разных стилей приходит обычно с возрастом и жизненным опытом.

А. Б. Мигдал, который начал учиться в аспирантуре у М. П. Бронштейна в 1936 г., пишет: «После него [М. П. Бронштейна] моим руководителем в аспирантуре стал Яков Ильич Френкель. Но Яков Ильич и я работали совсем в разных стилях, к тому же была еще одна причина, мешавшая нашему тесному общению. До сих пор со стыдом вспоминаю, что я и другие молодые люди моего окружения не оценили самобытность и оригинальность мышления этого замечательного физика. Мы все были увлечены стилем Ландау, который требовал количественного решения задач и мало ценил качественные идеи, непрерывно рождавшиеся в голове Якова Ильича. И странное дело — хотя я мало общался с Френкелем как с ученым, восхищаясь в то же время им как личностью, с годами стало обнаруживаться, что он оказал на меня громадное влияние. Постепенно мой стиль работы стал приближаться к его стилю» [238, с. 23].

3. 10. Физика полупроводников и ядерная физика

Из того, что до сих пор рассказывалось о научных интересах М. П. Бронштейна, можно понять, что основное внимание он уделял фундаментальным областям физики. Это правда, но не вся. Настоящего исследователя может увлечь любая задача, если только она хороша. По существу, надо говорить об исследовательском инстинкте, для которого важно только то, чтобы

93

 

задача была достаточно интересна. В фундаментальной физике XX в. ключевая фигура — Эйнштейн, и в его творчестве проявилась универсальность исследователя, который с фундаментальной физики переключается на поведение чаинок и форму речного русла, на изобретение холодильника, самолета и т. д. [288].

Не был исключением и герой нашей книги. Он придумывал, например, электромагнитный способ определения скорости самолета (сохранился доброжелательный отзыв И. В. Курчатова на это изобретение). По-видимому, и его литературная работа восходила к интересной изобретательской задаче: придумать способ рассказать просто, понятно и в то же время правильно о сложных научных проблемах и добытых истинах.

Разумеется, появлялись у М. П. также исследовательские задачи, выдвигаемые развитием физики и его служебными обязанностями. В автобиографии от 23 июня 1935 г. свою деятельность в ЛФТИ он описал тремя предложениями: «За время пребывания в институте написал ряд работ (по теории электронных полупроводников, по космологической проблеме и др. ). Одновременно занимался, хотя и немного, преподавательской деятельностью: например, в 1934/35 г. мною прочитан для молодых сотрудников Физико-технического института курс лекций по теории атомного ядра; также преподаю и в университете. Написал также ряд научно-популярных и обзорных работ, в том числе научно-популярную книгу «Строение вещества». ОНТИ, 1935» [103].

Можно быть уверенным, что М. П. писал эти строки, не заботясь о том, как полвека спустя занудливый историк будет восстанавливать структуру его интересов. Конечно, соседство полупроводников и космологии очень впечатляет, но в остальном описание весьма приблизительно характеризует полнокровную научную жизнь Бронштейна. За первые пять физтеховских лет он опубликовал больше двух десятков научных работ и столько же популярных (в том числе две книжки), написал замечательную книгу для детей «Солнечное вещество». Для студентов и аспирантов читал лекции по электродинамике, квантовой механике, статистической физике, общей теории относительности и т. д.

Наибольшее «общественное» признание в тот период получила его работа по теории полупроводников [193]. Когда в 1934 г. были введены ученые степени,

94

 

в ФТИ были уверены (и Я. И. Френкель и ученый совет), что именно эта работа станет докторской диссертацией Бронштейна (как мы увидим, он решил иначе). Это было связано и с большим прикладным значением, которое придавалось физике полупроводников.

Исследования по физике полупроводников широко развернулись в ФТИ с начала 30-х годов, и Бронштейн сразу же включился в них [12, 17]. Большую роль в освоении новой области сыграл обзор [13], предназначавшийся в первую очередь для экспериментаторов. Бронштейн с педагогическим мастерством в простой форме изложил основные результаты А. Вильсона и дал количественную теорию проводимости полупроводников, а также термоэлектрических, гальваномагнитных и термомагнитных явлений в них.

Бронштейн работал в области физики полупроводников в самом начале ее бурного развития. Поэтому неудивительно, что его результаты довольно быстро растворились в широком потоке исследований. Однако можно думать, что они сыграли свою роль. Об этом отчасти свидетельствует то, что его статьи упоминаются в обзоре Б. И. Давыдова и И. М. Шмушкевича 1940 г. [299], который долгое время был настольным для специалистов.

К ядерной физике относится немного научных работ Бронштейна. Важнее была его просветительская роль в этой области, в осмыслении лавины новых данных, возникшей в 1932 г. и ставшей началом современной ядерной физики. Надо сказать, что ядерная физика в то время не очень подходила для теоретиков, подобных Бронштейну. Больший простор там был для прагматично настроенных теоретиков, не особенно обремененных заботами о целостной физической картине. До 1932 г. господствовала уверенность, что в область ядерных явлений невозможно проникнуть, не располагая квантово-релятивистской теорией (проблема «внутриядерных» электронов). Но открытие нейтрона и гипотеза нейтрино эту уверенность разрушили. Огромная область требовала исследований.

В конце 1932 г. приказом по ФТИ Бронштейн был включен в специальную группу, которой предстояло развернуть исследования физики атомного ядра. В приказе ядерная физика называлась «второй центральной проблемой научно-исследовательских работ в ЛФТИ» [132] (первая — физика полупроводников). Началь-

95

 

ником группы назначался сам А. Ф. Иоффе, заместителем — И. В. Курчатов, ответственность за работу семинара по ядру возлагалась на Д. Д. Иваненко.

Бронштейн активно участвовал в ядерной жизни ФТИ, был одним из главных докладчиков на ядерном семинаре. Как теоретик, он был прикреплен к отделу ядерной физики и читал для сотрудников ФТИ лекции по теории ядра. Сохранился отзыв его как оппонента на диссертацию Л. А. Арцимовича «Поглощение медленных нейтронов» [286]. О физике ядра он писал в энциклопедии, в популярных статьях и книгах.

Важным событием в советской ядерной физике была первая Всесоюзная ядерная конференция. Решение о ее проведении было принято в конце 1932 г., оргкомитет возглавил завотделом ядерной физики ЛФТИ И. В. Курчатов [287].

Конференция проходила 24—30 сентября 1933 г. Предыдущий год стал для ядерной физики годом чудес, главными из которых были открытия нейтрона и позитрона. Экспериментальные открытия выдвинули несколько жгучих вопросов: природа позитрона, природа космических лучей (в которых был обнаружен позитрон), строение ядра, физика бета-распада и аномального рассеяния гамма-лучей и т. д. На конференции предстояло обсудить сенсационные экспериментальные новости и трудные теоретические проблемы.

Ситуация в тогдашней физике была весьма драматичной. Открытие позитрона триумфально подтвердило дираковскую теорию и сделало Дирака главным героем конференции, однако предполагаемая его теорией бесконечная (но незаметная!) плотность заряда и энергии электронов, находящихся на отрицательных уровнях, была нелегким испытанием для теоретиков (на конференции об этом в особенно сильных выражениях говорил Фок). Нейтрон-протонная модель ядра и элементарность нейтрона отнюдь не стали общепризнанными. Более того, появились сильные сомнения в элементарности протона (к этому склонялись, например, Дирак и Жолио). Эти сомнения порождались сразу несколькими причинами: имелись данные, что масса протона больше массы нейтрона; появились первые наблюдения позитронной радиоактивности, т. е. распада протона на нейтрон и позитрон; и, самое главное, измеренный магнитный момент протона оказался намного больше, чем

96

 

следовало из уравнения Дирака (в предположений элементарности протона).

Освоению горячего материала, накопившегося за считанные месяцы, способствовало издание сборника трудов конференции «Атомное ядро», подготовленного редколлегией, в которую входил и Бронштейн (секретарь конференции). Он же подготовил разного уровня обзоры конференции [19, 77]. Написанные всего через несколько дней после окончания конференции, эмоционально и со свойственным автору мастерством, они вовлекали в работу конференции многих заочных участников ¹⁸. Обзор в «Сорене» [77] делал такое участие даже немного очным с помощью выразительных портретных зарисовок участников конференции (художник Н. А. Мамонтов). В этих обзорах излагались важнейшие, еще не опубликованные экспериментальные и теоретические результаты. В частности, рассказывалась еще не вполне законченная работа Дирака и Пайерлса о «деформированном, или "поляризованном" распределении электронов с отрицательной энергией» — о поляризации вакуума, в современных терминах ¹⁹.

На конференции Бронштейн был, однако, не только слушателем. 27 сентября состоялись доклады Дирака «О теории позитрона», Г. Бека «Теория непрерывных бета-спектров», В. Вайскопфа «Новая теория Бора и Розенфельда» и Бронштейна «Космологические проблемы».

Доклад Бронштейна только па первый взгляд совершенно не связан с другими. В предварительной программе конференции, составленной в декабре 1932 г., был предусмотрен пункт «Теория структуры ядра и вопросы релятивистской квантовой механики», а в качестве одного из докладчиков по этому пункту

¹⁸ Физиков, занимавшихся ядром, было в 1933 г. очень немного — в СССР не более полусотни человек (примерная численность одной современной лаборатории). Вдвое большее число получило персональные приглашения на конференцию. Их следовало, по мнению организаторов, вовлечь в работу по ядру. Однако желающих приехать на конференцию было еще больше (в архиве ЛФТИ сохранились заявки).

¹⁹ А освоению новой области физики в стенах самого Физтеха несомненно способствовало кукольное представление, поставленное вскоре после конференции с помощью театра Е. Деммени. Сценарий для этого спектакля на основе последних событий в физике писал Бронштейн. После представления куклы были подарены их прототипам [199].

 97

 

указан Бронштейн [132]. В 1933 г. у Бронштейна были опубликованы три работы на космологическую тему, и по ним можно составить представление о содержании его доклада. Эти публикации имели прямое отношение к проблеме релятивистской квантовой теории, так же как и другие доклады, прочитанные 27. 9. 1933 г. В статье Бронштейна [16] была сделана попытка приложить к космологии гипотезу Бора о нарушении закона сохранения энергии в квантово-релятивистской физике (к которой в донейтронную эру относили бета-распад). На эту же тему была (совместная с Ландау) статья [22]. А в статье [21] обсуждалось положение космологической проблемы в структуре полной физической теории. Говорить об этих работах, однако, уместнее будет в следующих главах. В рамках историко-научного повествования трудно рассказывать с хронологической последовательностью о такой полифонической жизни, какой жил наш герой.

Следующей конференцией, на которой обсуждались вопросы ядерной физики, стала конференция по теоретической физике в Харькове 20—22 мая 1934 г. На конференцию приехал Бор в сопровождении Л. Розенфельда (в газете «Харьковский рабочий» 20 мая была помещена фотография сидящих за столом Ландау, Бора, Розенфельда и Бронштейна). Подробный отчет об этой конференции, помещенный в журнале УФН [26], написал Матвей Петрович. В его собственном докладе делалась попытка увязать с ядерной физикой проблемы астрофизики — происхождение космических лучей и взрывы сверхновых. Попытка эта не оставила следа — слишком незрелыми были эти области.

Бронштейн участвовал и в организации второй ядерной конференции. Фактически она состоялась в 1937 г., но намечалась на сентябрь 1935 г. В архиве Дирака сохранилось письмо Бронштейна от 21 апреля 1935 г. с приглашением приехать. В этом же письме Бронштейн сообщает, что второе издание книги Дирака (которую он переводил вместе с Иваненко) находится в печати и «будет опубликовано очень скоро — в течение двух или трех месяцев». Фактически книга вышла в 1937 г. Обстоятельства, с которыми была связана такая задержка, видны из письма Бронштейна Фоку от 11 апреля 1937 г. : «Сегодня я подписал к печати сигнальный экземпляр перевода Дирака. К сожалению, теперь настолько тяжелое время, что мне не

98

 

удалось выиграть борьбу, которую я вел из-за этой книги с издательской сволочью. Во-первых, они добились того, что имя Димуса снято с титульного листа (для симметрии я снял и свое имя как переводчика и значусь только как редактор, на что я имею право, так как я поправил весь <. . . > димусов текст); во-вторых, они поместили непристойное предисловие в стиле троцкиста Шейна, где объясняется, что Дирак — мерзавец» [99] ²⁰.

Ядерной физике была посвящена последняя, по воле судьбы, статья Бронштейна. Она содержала расчеты влияния магнитного момента нейтрона на взаимодействие с веществом, в котором он движется. Эти расчеты, как отметил автор, были выполнены по просьбе И. В. Курчатова в связи с намеченными экспериментами в пединституте им. Покровского (где Курчатов заведовал кафедрой и развернул исследования). Статья Бронштейна несла, видимо, и педагогический заряд. Создается впечатление, что она имела цель научить экспериментаторов пользоваться общими методами квантовой механики для решения конкретных задач. По свидетельству сотрудников Курчатова, Матвей Петрович часто выступал в Пединституте с лекциями по современной физике.

В письме В. А. Фоку в апреле 1937 г. Бронштейн сообщал, что работает над подробной статьей для ЖЭТФа об аномальном рассеянии электронов ядрами (предварительная заметка — [32]); аномальность здесь связана с бета-взаимодействием. По-видимому, эту работу имели в виду Л. И. Мандельштам, С. И. Вавилов и И. Е. Тамм, когда в научной характеристике Бронштейна 1938 г. наряду с его результатами в теории полупроводников и в квантовании гравитации отметили: «В ряде работ по физике атомного ядра М. П. Бронштейн показал, в каких явлениях должен проявляться обменный характер ядерных сил».

Научная и просветительская деятельность М. П. Бронштейна внесла свой вклад в стремительное развитие ядерной физики в нашей стране, когда этого потребовали обстоятельства.

²⁰ Осталось свидетельство этой борьбы: в оглавлении книги указан раздел «От переводчиков» (которого в книге нет) и не указаны разделы «От издательства» и «От редактора», в книге присутствующие. Иваненко, репрессированный в 1935 г., в то время был уже освобожден (и работал в Томском физико-техническом институте).

 

---

Оглавление

Предисловие. 5
Глава 1. Детство и юность. Путь в науку. Первые научные работы   12
Глава 2. В Ленинградском университете (1926-1930 гг. ) 26
Глава 3. В Ленинградском  физико-техническом институте  57
Глава 4. О трудных временах для законов сохранения и о трудной профессии физика-теоретика  125
Глава 5. cGћ-физика в биографии Бронштейна. 169
Глава 6. Стиль творческой личности. 244
Библиография. 294
Приложение. Две статьи М. П. Бронштейна из журнала «Человек и природа» за 1929 год  312