Помоги проекту - поделись книгой:
показал Рейсеру маленький флакон, который, по его словам, содержал цианистый калий, раздобытый у знакомого химика. На восклицание «Зачем??» от ответил стихотворением с байроновским названием «Euthanasia», из которого Рейсер запомнил такие строки:
Перо Бронштейна было легким не только в стихотворных импровизациях. Мы уже упоминали первую его популярную брошюру «Состав и строение земного шара» (1929). По характеру эта книжка довольно традиционна — многознающий автор делится знаниями с абстрактным читателем, ничем, в сущности, не помогая ему, не заботясь об отношении читателя к излагаемым сведениям. Только в заключительных абзацах звучит живой, увлеченный голос:
«Размер этой книжки не позволяет остановиться на других интересных вопросах, связанных с учением о составе и строении земного шара. Величайшего внимания заслуживает, например, вопрос о роли живого вещества в истории земной коры, недостаточно оцененный прежними учеными, но теперь стоящий в центре внимания геохимии (ср. напр. работы акад. В. И. Вернадского о биосфере, т. е. о тех оболочках Земли, в которых происходят явления жизни).
Этого вопроса мы в нашей книжке уже не будем касаться, хотя и он очень важен для познания свойств того небесного тела, на котором нам суждено жить и умирать. Прикованное к небольшой планете, парящей в пространстве вокруг потухающего солнца, человечество стремится познать устройство этого твердого шара, который служит ему жилищем, а может быть, и вечной тюрьмой. Но, быть может, это и не так; быть может, через несколько веков после того, как неуклюжие каравеллы Колумба поплыли в океан и в неизвестность на поиски сказочных сокровищ Нового Света, междупланетные ракеты оторвутся от земли и понесут в мировое пространство новых смелых завоевателей; и, быть может, когда иссякнет энергия Солнца, человечество сумеет развернуть знамя жизни на другой планете, под более ярким солнцем и более голубым небом. Если этому суждено сбыться, то геофизика и геохимия получают иной смысл и иное значение: они изучают ту маленькую планету, которая послужит человечеству трамплином для его прыжка в бесконечное» [55].
Представить 22-летнего автора и присущую ему иронию помогает надпись, сделанная им на одном экземпляре книги:
О легкости, с которой М. П. Бронштейн умел писать, говорит и пометка на экземпляре второй его популярной брошюры «Строение атома»: «Производительность труда — авторский лист в сутки. Гонорар 301 р. 50 к.» Отсюда и из самой дарственной надписи: «Дорогому Моне на память о тяжелой зиме 1929—1930 г.» — можно догадаться об одном из мотивов его писательства. Изобилие духовной жизни, царившее вокруг Бронштейна, сочеталось с довольно скудными условиями жизни материальной. Стипендии он не получал, а денег, которые могли посылать ему из дома, едва хватало на правильное решение основного вопроса философии. Первичность материального по отношению к духовному в те годы была в центре бурных философских дискуссий, порожденных теорией относительности и квантовой механикой (у нас еще будет повод обратиться к ним). Однако проводить правильную линию в сфере философии было легче, чем в обыденной жизни, которая тогда в Ленинграде, во всяком случае для студента Бронштейна, была нелегкой. Поэтому и супруги Шенроки старались подкармливать симпатичных своих квартирантов, приглашали их иногда на обеды. Легко представить, что во время этих обедов Бронштейн получал и пищу духовную, именно так, возможно, он извлекал из бесед с А. М. Шенроком и осваивал обширный геофизический материал, пригодившийся ему.
Шенроки старались восполнить своим квартирантам недостаток домашнего тепла, но тепла только в переносном смысле. Очень трудно было зимой нагреть комнаты до комнатной температуры. Квартира большая, дрова достать трудно, и отопление своих комнат жильцам приходилось брать на себя. Квартира принадлежала когда-то (в сущности, совсем недавно, немногим более десяти лет назад) Л. А. Кассо — царскому министру просвещения. Забавно было представлять себе, что в этой просторной комнате, вот на этом угловом диванчике, на котором сейчас, в полном несоответствии с его назначением, ночует иногда Моня Рейсер, когда-то сидел сановный реакционер и обдумывал полицейские меры, коими можно было бы укротить университетские свободы. Однако во второй половине 20-х годов министерские размеры комнат были обременительны для отопления. Приходилось иногда под покровом темноты экспроприировать доски на расположенной поблизости стройке концессионной фабрики, принадлежащей иностранному капиталу. А когда последние калории таяли в мировом пространстве, ничего не оставалось иного, как по-детски рано забираться в постели, укрывшись всем, чем можно, и пускаться в долгие беседы, темы которых свободно переходили от литературоведения к нефизическим сторонам физики, от науки к жизни.
Зарабатывать надо было не только на дрова. Книги (без которых не мог обходиться завзятый книголюб), театры, концерты — все это не умещалось в студенческий бюджет. Но заработок был только одной из причин, побуждавших Бронштейна писать популярно о науке. Ему нравилось само это занятие. У него была потребность объяснять, делать сложное ясным, раскрывать ход научной мысли.
И, надо сказать, время очень благоприятствовало такой потребности. В стране появилось много научно-популярных журналов с приложениями в виде брошюр. Было осознано могущество науки и техники (с учетом акцентов того времени — техники и науки) как инструментов общественного переустройства. В стране, можно сказать, действовал культ знаний. Лозунгом эпохи стали слова «знание — сила». Не случайно, что журнал с таким названием родился именно тогда (в 1926 г.)
Читатели журнала «Человек и природа» в 1929 г. познакомились с новым именем. Отважный автор взялся рассказать о только что опубликованной работе Эйнштейна, в которой великий физик предпринял попытку объединить гравитацию и электромагнетизм. Тем, кто интересовался в те далекие годы фундаментальной физикой, можно позавидовать,— у них появился замечательный гид. Популярные статьи Бронштейна можно рекомендовать и современным читателям, интересующимся историей фундаментальной физики. А историк-биограф, прочитав статьи 1929—1930 гг. [54, 57—60], убеждается, что Бронштейн, занимаясь астро- и геофизикой, внимательно следил и за развитием фундаментальных областей физики. И становится легче понять, почему в апреле 1930 г. заведующий теоретическим отделом Ленинградского физико-технического института Я. И. Френкель написал на заявлении 23-летнего Бронштейна о приеме на работу:
Глава 3. В Ленинградском физико-техническом институте
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.
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 Планком, Эйнштейном и Бором был Пауль Эренфест (18801933), 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.
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 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.
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 (Н. Н. 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 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.
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 семи1 нар, собиравшийся по четвертым дням шестидневки[14], 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].
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 теор-отдела 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.
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 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 физтеховских 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].
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 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
Решение соответствующей задачи квантовой механики подтвердило и уточнило вторую формулу для спектра W=(2n+1)hcoL, дав энергию основного состояния
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 Wo». 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 со=0 можно рассматривать как свободный электрон. Формулы для квантования его энергии в магнитном поле в пределе со—<ю следуют из фоковских формул для осциллятора, однако это осталось незамеченным [253].
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.[15]
Для Одессы съезд был большим событием. Пленарные заседания проходили в здании горсовета, открытие транслировалось по радио. Городские власти позаботились об участниках съезда, предоставив лучшие 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 .
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»[16].
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 физике, связанного с необходимостью квантово-релятивистской 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 "проквантовать 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
Однако при этом возникала фундаментальная трудность — совместить такое решеточное (явно неизотропное) пространство с теорией относительности[17]. 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, Wintner'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»[18].
Поделиться книгой: