Матвей Петрович Бронштейн
Шрифт:
Прозвище родилось сразу после того, как в конце книги и в конце бурной жизни святой отец, умирая от кинжальной раны, не без сожаления признал, что ему «довелось прочесть куда меньше, чем второму викарию его преосвященства епископа Сеэзского. Хотя внешне и внутренне он походил на осла, но оказался еще более усердным книгочеем, нежели я, ибо был он косоглаз и пробегал по две страницы сразу» [282].
Преданный ученик аббата Куаньяра — Жак Турнеброш считал, что по таланту и знаниям с его учителем не могли сравниться даже «геометры и философы, кои, по примеру г-на Декарта, способны измерить и взвесить миры». Однако в этом, по-видимому, сомневались друзья Бронштейна, знавшие, что в XX в. право измерять и взвешивать миры перешло к физикам.
Подобно Куаньяру, Бронштейн не мог пройти спокойно мимо неизвестной ему книги и прочел их несчетное количество. Однако если Куаньяру для того, чтобы «прочесть всех греческих и римских авторов, чьи творения пощадило время и невежество людей», был дан 51 год (в таком возрасте он предстает перед читателем), то Бронштейну, чтобы заслужить подобную славу, хватило 21 года.
Очень скоро прозвище упростилось до
Не следует, однако, думать, что жизнь М. П. Бронштейна сводилась к занятиям наукой и чтению книг. Иначе совершенно загадочными показались бы некоторые сохранившиеся с тех времен фотографии. На одной из них на пляжном фоне запечатлена сцена покорения туземцев неизвестной страны: вооруженный крестом Аббат завоевывает душу коленопреклоненной язычницы Жени, а стоящий рядом Амбарц с чемоданчиком, видимо, изображает коммерсанта, который, как известно, в таких случаях всегда сопровождает миссионеров. На другой фотографии — два кавалера с барышнями: в одной из барышень, скромно повязанной платочком и с очками на носу, можно узнать Аббата, а в кавалерах — сестер Канегиссер. Еще на одной фотографии, сделанной во время съезда физиков 1930 г. в Одессе,— выстроившиеся в ряд участники съезда в купальных одеяниях удерживают за пятки соответствующее количество девушек, погруженных в воды Черного моря. Аналитически продолжая сюжеты этих фотографий, можно прийти к выводу, что жизнь М. П. Бронштейна была полнокровной во всех отношениях.
А разве может быть жизнь полнокровной без путешествий? И в конце лета 1929 г. Амбарцумян, Бронштейн, Козырев и Кибель отправились в путешествие по Армении к селу Басарчегар (ныне — Варденис) — родному селению В. А. Амбарцумяна. Перед отъездом из Ленинграда они сфотографировались. Хотя путешествие было недолгим (чуть больше недели), в нем было все необходимое: и плаванье на корабле (по Севану), во время которого поднялась буря и качка достигала почти океанских масштабов, и верховая езда, и ночь под открытым небом, которую пришлось коротать, рассказывая по очереди страшные истории, и 40-километровый пеший переход. Во время этого путешествия М. П. Бронштейну, не отличавшемуся спортивной подготовкой, не раз приходилось недостаток физических сил восполнять духовными. Но зато была достигнута главная цель — забраться подальше от Ленинграда, от науки и отдохнуть от напряженной работы. Ко многому они могли относиться несерьезно, но только не к науке. А серьезное отношение предполагает труд, труд постоянный, в полную силу.
2.4. Первые работы по астро-, гео- и популярной физике
1929 год был для Бронштейна напряженным и продуктивным. Этим годом помечены две его работы по астрофизике и одна по геофизике; в этом же году вышла его первая популярная книга и несколько статей (напомним, что он тогда был еще студентом!).
Первые астрофизические работы Бронштейна посвящены атмосферам звезд 5. В этой же области работали тогда Амбарцумян и Козырев. В то время физика энергично и всерьез рассматривала новый для себя объект — звезду как целостную физическую систему. Прежде чем решать главный астрофизический вопрос о внутреннем строении и об источнике энергии звезды, надо было начать с ее начала — с поверхности звезды, с ее атмосферы, связывающей звезду с внешним миром, и в частности с наблюдателем. Без ясного количественного понимания «поверхностных» астрофизических явлений нельзя было рассчитывать на успешное продвижение в глубь звезды. С другой стороны, и сама физика тогда была уже достаточно развита для рассмотрения процессов в атмосфере звезды, но совершенно недостаточно — для раскрытия ее внутреннего устройства.
Теория звездной атмосферы стала тогда уже вполне респектабельной областью, в которой нельзя было рассчитывать на успех с налету. Надо было внимательно изучить сделанное предшественниками. Здесь уже успели появиться свои классики: К. Шварцшильд, Дж. Джинс, А. Эддингтон, Э. Милн.
Задача о лучистом равновесии звездной атмосферы, которой занялся Бронштейн, восходит к Шварцшильду (тому самому, кстати, который получил первое точное решение уравнений ОТО). В астрофизике звезду (и в частности Солнце) принято характеризовать эффективной температурой Тэф — температурой черного тела, имеющего те же размеры и такое же полное излучение, что и данная звезда. Величина Тэф просто рассчитывается исходя из земных наблюдений. Задача, которая привлекла внимание Бронштейна, состояла в отыскании зависимости температуры вещества звезды от (оптической) глубины т, разумеется, в рамках определенной физической модели звезды. К тому времени было уже известно, что эта зависимость имеет вид
Т (т) = Тэф [3/4(т + д(т))]1/4
5 Авторы этой книги глубоко благодарны В. В. Иванову за подробный
где величина д(т) мало меняется и дается решением определенного интегрального уравнения (уравнения Милна). Ясно, что численное значение q(0) дает возможность по измеряемой на Земле величине ТЭф узнать истинную температуру поверхности Солнца To. На определение величины q(0) были затрачены многие усилия корифеев астрофизики, но удавалось получить только различные приближения (по два — Джинс и Эддингтон и три — Милн). И вот Бронштейн в 1929 г. получил точное значение
Этот результат впоследствии стал называться соотношением Хопфа— Бронштейна [297, с. 85, 96], хотя порядок фамилий мог быть и обратным, потому что Хопф [10] получил его несколько позже .
Об уровне первых астрофизических работ Бронштейна можно судить по тому, что они публиковались в главных журналах того времени. Третья (и последняя) его статья по звездным атмосферам была опубликована в английском «Monthly Notices». Представил эту статью сам Милн, и написана она была, как указал автор, в ответ на письмо Милна. По-видимому, на Милна точный результат ленинградца произвел столь сильное впечатление, что он поставил перед Бронштейном вопрос о другом граничном значении q(x) (бесконечная оптическая глубина в атмосфере звезды соответствует фактически небольшой геометрической глубине). Однако на этот раз точного значения получить не удалось (не известно оно и до сих пор), Бронштейн нашел только некоторое приближение [11] .
10
Выдающийся немецкий математик Э. Хопф (род. 1902) в то время работал в Берлинском университете. Из его занятий математическими вопросами переноса излучения выросли уравнение и метод Винера—Хопфа.
11
А в добавлении к корректуре (датированном декабрем 1930 г.) приведена более точная оценка, принадлежащая В. А. Амбарцумяну, - еще одно свидетельство их сотрудничества.
В специальном пространном примечании к этой статье Милн счел необходимым отметить, что значение q(0) было получено независимо Бронштейном и Хопфом, что он — Милн - получил в одной пачке корреспонденции журнал со статьей Бронштейна и рукопись Хопфа (впоследствии опубликованную в «Monthly Notices») и что поэтому приоритет принадлежит Бронштейну.
Эти работы Бронштейна можно отнести к математической физике, их суть состояла в искусном математическом «пробивании» уже поставленной физической задачи, но это отнюдь не было математическим паразитированием на физике. (Тот же, в сущности, аппарат оказался необходим для описания переноса нейтронов, когда в конце 30-х — в 40-х годах начались исследования, связанные с цепной реакцией в уране.)
Говорить подробнее об этих работах мы не будем. Как известно, время беспощадно к произведениям научного творчества, гораздо беспощаднее, чем к произведениям искусства. В особенности это относится к теоретической физике. Даже от работ, которые включают в золотой фонд науки, остается спустя некоторое время всего несколько строчек и формул в учебниках и сводных монографиях. Мучительный зачастую путь к результатам, преодоление мнимых и подлинных препятствий, ошибки и предрассудки — все это заменяется одной-двумя фразами, которые служат, скорее, педагогическим целям или же выражают эмоциональное отношение автора учебника к излагаемому результату. Что же говорить об основном потоке работ, добротных и даже первоклассных работ?! Они, как показывает тщательный историко-научный анализ в каждом конкретном случае, образуют необходимую питательную среду, без которой не появилась бы «золотая» работа. Но сами растворяются в последующих исследованиях, оказываются хотя и полезными, но слишком сильными идеализациями.
Об уровне астрофизических работ Бронштейна говорит и то. что, когда в СССР в 1934 г. были введены научные степени, кандидатскую Бронштейну присудили без защиты за его работы по астрофизике (к статьям о звездной атмосфере добавились работы по белым карликам и о влиянии электрон-позитронных пар на тепловое равновесие при высоких — звездных — плотностях энергии (см. разд. 5.2, п. в).
Для Бронштейна 1929 год был не только астрофизическим, но еще и на удивление геофизическим. Хотя название его большой статьи [8] содержит то же слово «атмосфера», что и название области его астрофизических работ, эта общность чисто словесная. Звездная атмосфера и атмосфера Земли как объекты физико-математического исследования совершенно различны. Уж не говоря о кардинальном различии физических условий в этих атмосферах, совершенно различны были вопросы, которыми задавались их исследователи. Для звездной атмосферы нужно было изучить стационарный усредненный режим, определяющий энергоотдачу звезды, поведение температуры и плотности с глубиной. А для земной атмосферы самые важные вопросы связаны с ее динамикой. У Эддингтона были основания говорить, что звезда — очень простой объект для изучения, гораздо проще, например, чем человек. Земная атмосфера по своей сложности уже сравнима с человеком. Недаром прогноз погоды, который должен быть простым приложением динамики атмосферы, до сих пор не стал образцом определенного научного прогноза, а остается в большой мере предсказанием. И предсказать погоду в конкретном месте бывает не легче, чем предсказать поведение человека в конкретных обстоятельствах.