Матвей Петрович Бронштейн

Френкель Виктор Яковлевич

Гипотезу несохранения энергии в ядерной физике отделяло от гравитации не такое большое расстояние, как может показаться. Уже при появлении эта гипотеза (в рукописи Бора 1929 г. [247]) применялась для объяснения источника солнечной энергии. В дальнейшем, несмотря на неконструктивность ГН, астрофизическое ее приложение обросло даже некоторой плотью. Главную роль в этом сыграла работа Ландау 1932 г. о предельной массе звезды из ферми-газа [214]. Сейчас этот результат воспринимается только в связи с теорией белых карликов и черных дыр, однако в то время он воспринимался иначе. Сам Ландау считал, что обнаружил существование в звездах областей (названных им патологическими), требующих для своего описания ch-теории и, в соответствии с идеей Бора, рождающих из «ничего» энергию излучения звезд. Подразумевался некий циклический процесс, в котором рождается энергия: патологическая область — гигантское

ядро — испускает Р-электроны высокой энергии, а поглощает — низкой [81, с. 230].

Сейчас кажется очень странным, почему проблема источников звездной энергии так настойчиво привязывалась к ГН. Ведь на эту роль уже были предложены и синтез гелия из водорода, и аннигиляция электрона и протона (еще не запрещенная законами сохранения лептонного и барионного зарядов). Оба эти способа горения звезд были хорошо известны, их не раз обсуждал и Бронштейн.

Чем же они не устраивали? Прежде всего, оба опирались на закон сохранения энергии (Д E = ДМ/ с²), а в особых условиях недр звезд, где эти механизмы могли бы действовать, применимость ЗС сама была под вопросом. Кроме того, физикам-теоретикам мешал максимализм в отношении к астрономическому материалу — стремление объяснить сразу все из первых принципов. Теория звездной эволюции оказалась тогда в тяжелом состоянии: физикам стала ясна переупрощенность основного ее предположения, согласно которому звезды состоят из идеального газа (только впоследствии обнаружилась обширная область применимости этого предположения). В то же время наблюдательный материал (диаграмма Герцшпрунга—Рессела) намекал на одномерную эволюционную связь различных типов звезд и провоцировал на фундаментальное физическое объяснение. Причина, по которой отвергался общепризнанный теперь механизм горения (синтез), состояла в том, что он давал слишком много гелиевой «золы» и не мог объяснить эволюционного перехода между состояниями звезд, сильно отличающимися по массе.

Ограниченность и даже наивность подобных соображений сейчас понятна каждому, кто знаком со сложным — далеко не одномерным — материалом по звездной эволюции, накопленным к настоящему времени. Известно также, что массу звезда может сбрасывать, а не только высвечивать по релятивистскому закону ДE = ДМс . Однако все это известно сейчас, а в тогдашней астрономо-физической обстановке выводы относительно «патологических областей» в сердцевинах звезд принимались всерьез, в частности В. А. Амбарцумяном [91], творческий путь которого в середине 30-х годов уже заметно удалился в астрономическом направлении от университетских друзей физиков из Джаз-банда.

С проблемой ЗС взаимодействовала не только астрофизика. Космологический мотив в этой истории, так же как и судьба замечания Ландау, свидетельствует, что представление об «опыте как верховном судье» описывает эволюцию взглядов теоретика весьма приблизительно.

По словам Паули (в 1957 г.), его антипатия к ГН в 30-е годы питалась, помимо эмпирического факта (верхней границы Р-спектра), двумя теоретическими соображениями [252, с. 393]. Во-первых, он, не сомневаясь в законе сохранения электрического заряда, не видел оснований для того, чтобы этот закон и закон сохранения энергии имели бы разные уровни фундаментальности (конкретизацию этого сомнения можно, кстати, видеть в замечании Ландау, в сущности обратившего внимание на параллель между электрическим и гравитационным зарядами). Во-вторых, Паули считал недопустимым, что несохранение энергии в Р-процессах подразумевало необратимость физических явлений на фундаментальном уровне. Однако то же самое обстоятельство — возможная временная асимметрия ch-теории — делало ГН привлекательной для Ландау и Бронштейна, которых в те годы занимала проблема космологической необратимости [22]. Любопытно отметить, что спустя два с половиной десятилетия, когда в физике бушевали страсти по поводу уже действительного нарушения закона сохранения (четности), тот же самый Паули счел вполне разумным искать связь этого нарушения с космологическими обстоятельствами [252, с. 383].

Когда с нынешних позиций пытаешься вникнуть в дискуссии 30-х годов о законах сохранения, кажется неизбежным, что к обсуждению должна была привлекаться взаимосвязь законов сохранения с симметрия-ми пространства-времени, в частности связь закона сохранения энергии с однородностью времени. Если вспомнить, что тогда только что был установлен факт расширения Вселенной, т. е. неоднородность времени в космологических масштабах, то легко придумывается аргумент в пользу ГН.

Сейчас

подобные взаимосвязи, выражаемые теоремой Нетер, хорошо известны [126]. Однако в материалах тогдашних обсуждений удалось найти только одно соответствующее замечание. В 1936 г. на мартовской сессии Академии наук, в самый разгар «шэнкландского кризиса», о такой связи напомнил Б. Н. Финкельштейн. Ссылался он, правда, только на классические работы К. Якоби [38] и говорил не о связи ГН с космологической асимметрией времени, а о том, что возможное нарушение ЗС предвещало бы радикальное преобразование понятий пространства и времени в будущей фундаментальной теории [264, с. 342]. Финкельштейн работал в ЛФТИ, был хорошо знаком с Бронштейном (переводил книгу под его редакцией), а основная область его научных интересов (физика твердого тела) далека от фундаментальной физики. Поэтому вполне вероятно, что в устных дискуссиях «нетеровский» аргумент все же присутствовал.

38

Возможно, это как-то связано с подготовкой к русскому изданию «Лекций по динамике» К. Якоби, вышедшему в конце 1936 г. Общая взаимосвязь «симметрия-сохранение» (установленная Э. Нетер в 1918 г.) не вошла тогда еще в стандартный арсенал теоретиков. В частности, игнорировалось нетеровское неблагополучие законов сохранения в ОТО [171].

Упомянув об устных дискуссиях, историк науки невольно выдает свое сокровенное желание. Насколько легче было бы установить истинный ход событий, побывав на устных дискуссиях прошлого. Ведь между реальной жизнью науки и публикациями стоит фильтр научных приличий и обычаев, и этот фильтр пропускает сведения весьма разборчиво. Многое могли бы рассказать письма, но уцелеть письмам бывает очень нелегко. Бронштейн писем писал очень много, но чтобы пересчитать уцелевшие, хватит пальцев одной руки...

Соотношение устной — невидимой — и письменной частей научной дискуссии почти навязывает сравнение с айсбергом, как оно ни избито и как сильно ни отличается ото льда то горячее вещество, из которого была сделана дискуссия о законе сохранения энергии. Впрочем, развитие физической теории довольно сходно с движением айсберга. В обоих случаях есть и мощные подводные течения, и прихоти ветра. В обоих случаях плохо вооруженному глазу мощное медленное движение может показаться заранее предначертанным и неуклонным. И перевороты в теории по неожиданности и грандиозности сопоставимы с переворотами айсберга.

Подводная часть физического айсберга содержит не только научные доводы в устной форме. Можно там разглядеть и вещи, на первый взгляд к науке не имеющие отношения.

4.3. Нефизические доводы в физике

Вернемся к бронштейновской агитации за несохранение. Чтобы лучше понять агитатора, надо рассмотреть нефизическое окружение занимающих нас событий. Такое окружение существует всегда, и не часто его можно игнорировать без ущерба для понимания истории физики.

В реальной жизни теоретика действуют «нефизические» факторы двоякого рода — социально-психологические, определяемые положением науки в обществе, и научно-психологические, определяемые многообразием мировосприятий, живущих в физике. Первый фактор имеет прямое отношение к выходу нашего героя за пределы физики при обсуждении физических вопросов.

В Советском Союзе отношение к гипотезе несохранения было горячим и у ее сторонников, и у противников. Причины этого — и общая социально-идеологическая атмосфера страны (революционное преобразование физики созвучно радикальному преобразованию общества), и научно-организационные обстоятельства (относительно велик вес молодых ученых), и повышенное внимание идеологии к естественным наукам, которым надлежало сыграть решающую роль в технической революции и тем самым в социалистической реконструкции общества.

Самыми активными сторонниками ГН были три молодых теоретика — Ландау, Гамов и Бронштейн. Наибольший вклад в развитие ГН сделал Ландау: два его результата были «за здравие» и один «за упокой». Его (совместная с Пайерлсом) работа 1931 г. о релятивистском обобщении принципа неопределенности воспринималась как предсказание радикального преобразования понятий в ch-теории, и этому была вполне созвучна ГН, областью определения которой считали как раз ch-явления. Работу Ландау 1932 г. о предельной массе холодной звезды воспринимали как обнаружение реальных областей, где должна действовать ch-теория вместе с ГН. Эти два довода «за» уравновесил один контрдовод — несовместимость ГН и ОТО.