Время вспять, или Физик, физик, где ты был

Абрагам Анатоль

Теория квантов и теория относительности были тем заколдованным миром, в который я мечтал заглянуть. Я не решался сразу взяться за труды де Бройля и еще менее за английские и немецкие книги, которые украшали полки библиотеки Института Анри Пуанкаре. Де Бройль внушал мне священный ужас, по-английски я читал с большим трудом, а по-немецки еще хуже, хотя официально я изучал его в лицее пять лет. (Я давно определил, что главная трудность немецкой фразы состоит в том, чтобы установить, утверждает она что-то или отрицает — проблема четности числа знаков отрицания. Найти глагол легче, так как он всегда прячется в конце фразы. Воображаю, как нелепо звучат по-немецки слова Писания: «В начале был Глагол».)

Для вступления в теорию относительности я выбрал книгу, которая оказалась

совершенно дурацкой: «Общая относительность и абсолютное дифференциальное исчисление». Автор этой книги, некий господин Гальбрен, представлялся читателю как «математик и актуарий». Я это рассказываю, чтобы показать, до какой степени я был одинок, «грызя гранит науки».

Моей следующей попыткой постичь теорию относительности был двухтомный трактат фон Лауэ в переводе на французский. Фон Лауэ — безусловно, крупнейший физик, но, может быть, по вине переводчика я его понимал с большим трудом. Чтение фон Лауэ указало мне на мои пробелы в теории электромагнетизма, и я приобрел книгу Леона Блоха (брата Евгения Блоха, о котором уже говорил). Она была напичкана уравнениями, а значит была высоконаучной. (Я был в те времена порядочным снобом в этом отношении. Только позже, гораздо позже, я открыл как много физики можно объяснить, употребляя совсем мало уравнений.) Однако Леон не обладал педагогическими способностями своего брата Евгения, и я его скоро забросил. (Оба брата погибли от руки нацистов во время войны.)

Затем я обратился к книгам Буаса (Bouasse). Хочу сказать здесь несколько слов об этом злом гении французской физики, который свирепствовал много лет. Буас занимал кафедру физики в университете Тулузы. Слава Богу, его скверный характер помешал ему занять кафедру в Париже, где он принес бы еще больше вреда. Он написал большое число толстых томов, главным образом, по акустике, электричеству и магнетизму, о которых говорил: «Надо полагать, мои книги хороши, раз столько людей их покупают», что казалось логичным. Я пользовался некоторыми из них. Для инженеров и преподавателей физики они были бы неплохи, если бы не были испорчены невероятным невежеством в области современной физики и бешеной ненавистью к ее создателям. Он не признавал существование не только квантов, но и электронов. Что касается теории относительности, то даже имя Эйнштейна он произносил с пеной у рта и называл его иронически «второй Ньютон» (ирония была неуместной). Его узкий консерватизм, безграничный шовинизм и ненависть к парижским коллегам находили выход в зажигательных предисловиях, которыми он украшал свои творения. Буас оказал вредное влияние на целые поколения инженеров и учителей и даже на некоторых профессоров университетов. Он несет тяжелую ответственность за отсталость многих разделов французской физики.

Давно я заглядывался на полках библиотеки на двухтомный ТРУД, роскошно изданный, увы, по-немецки, — «Электродинамику» Я. И. Френкеля. Мне пришло в голову, что должно существовать издание на русском языке, и я решил его приобрести. Отец, будучи теперь с нами, не мог мне его прислать из России. Но мне помог муж его сестры Раисы, который работал переводчиком на разные языки. Он достал мне каталог советских научных книг и выписал те, в которых я нуждался. Я уже сказал, что они были очень дешевы. Стоимость «Электродинамики» Френкеля составляла лишь 20 % немецкого издания. Таким образом я приобрел много русских книг или, вернее, книг на русском языке, потому что многие из них были переводами с иностранных языков.

«Электродинамика» Френкеля оказалась многословной и местами трудно понимаемой, но блестящей и вдохновляющей. (Бедному Леону Блоху было далеко до Френкеля.) Я провел над ней несколько месяцев. По теории относительности я приобрел книгу Эддингтона «Пространство, время, тяготение» — прелестную популяризацию, какие только англосаксы и умеют делать. И, что еще важнее, его же «Математическую теорию относительности» для более серьезного изучения. Одновременно в Коллеж де Франс я посещал лекции по тензорному исчислению, которые читал Леон Бриллюэн (L'eon Brillouin).

Оставались кванты. И я все кружил вокруг да около, не решаясь

шагнуть в их мир, — так велика была репутация трудности и отвлеченности этой науки. К тому же, я рассуждал так: «Раз квантовая механика поставила под сомнение все предыдущие понятия физики, их необходимо осмыслить, чтобы знать, что именно она перевернула вверх ногами». Такая скрупулезность была конечно, достойна уважения, но я на ней далеко не уехал. В прошлой главе я рассказал, как изучение книги Евгения Блоха «Старая и новая теория квантов» помогло мне сдать экзамен по математической физике, но для этого требовалась только старая теория, поэтому я все еще стоял, как заколдованный, лишь на пороге новой. Та же добросовестность толкала меня на более тщательное изучение старой квантовой теории перед тем, как погрузиться в новую. Абсурдная добросовестность! Если старая теория в форме, данной ей Бором и Зоммерфельдом, действительно очень проста, то она делается очень сложной и очень шаткой при попытке ее углубить. Вот когда я нуждался в совете опытного руководителя! Но такого не было рядом. Находясь в этом состоянии духа, я приобрел русский перевод книги Макса Борна 1923 года «Теоретическая атомная физика», в которой с помощью очень сложных вычислений Борн пытался выжать из старой теории все, что она содержала, и даже больше.

Наконец я понял, что пришла пора нырнуть в новую теорию квантов. Но и теперь, боясь «холодной воды», я начал со странной книги, написанной неким Брику (Bricout), доцентом литехникума, со странным названием «Микроэнергетика». Книга сулила безболезненное посвящение в тайны новой квантовой теории. Однако Брик'y не успел причинить мне большого вреда. Выходя из библиотеки с Брик'y под мышкой, я столкнулся с моим Перреном, который, как всегда, куда-то спешил. Я ухватился за редкую возможность сообщить ему, что начал изучать Брику. «Кого?» — спросил он. «Брику», — повторил я. «Зачем?» — спросил он и исчез. Это положило конец Брик'y и во имя справедливости я должен был бы записать этот краткий разговор, как еще один совет моего руководителя.

Наконец я набрался ума и взялся за книги де Бройля. Я был приятно поражен, найдя первую же из них — «Волновую механику» — вполне удобоваримой, хотя порой и излишне сложной. Вторая, и самая лучшая из них, — «Квантование в новой механике» — очень хороша! Зато третья — «Магнитный электрон», где изложена теория Дирака, — плоха.

*Для того, кто знает, в чем дело, скажу, что де Бройль доказывает тензорный характер операторов, которые можно построить с помощью матриц Дирака, страшно неуклюже, выписывая матрицы Дирака в явной форме.*

После этого я легко закончил вторую часть книги Евгения Блоха.

Еще три книги дополнили мою квантовую культуру. Первой был объемистый двухтомник того же Я. И. Френкеля «Волновая механика». Френкель был блестящим теоретиком, который предложил массу новых идей, многие из которых оказались плодотворными, как, например, дефект в кристаллах, который носит имя дефекта Френкеля. Это в его книге я увидел в первый раз выражение «газ фононов», который, привыкнув ко множеству опечаток в советских изданиях, я сначала прочел как «газ фотонов».

Вторая книга была написана советским физиком Фоком для научных работников. Я сделаю здесь небольшое примечание о Фоке, который был одним из основателей советской теоретической физики и блестящим учителем, как я скоро убедился.

*Фоку принадлежит важное улучшение приближенного метода вычисления электронных волновых функций, предложенного английским физиком Хартри (Hartree). В этом приближении каждый электрон движется в среднем поле, производимом остальными электронами. Вычисление должно быть самосогласованным, т. е. таким, чтобы вычисленное с помощью полученных волновых функций значение среднего поля снова совпало с тем, с которого начали. Недостатком метода Хартри было отсутствие учета неразличимости электронов Фок ввел эту неразличимость и показал, что его, волновые функции были наилучшими в том смысле, что давали наилучшее, т. е. самое низкое, значение энергии.*