ИСТОРИЯ ФИЗИКИ - Макс Лауэ

Во время работы над диссертацией я еще слушал у Планка термодинамику и в высшей степени замечательный курс по теории газов и тепловому излучению. На меня тогда произвели сильнейшее впечатление больцмановский принцип связи энтропии и вероятности, закон смещения Вина и доказательство его Планком в законченной форме и, наконец, смелый вывод Планком закона излучения из гипотезы конечных квантов энергии. К этому прибавлялось обаяние, которое исходило от этого человека и которое чувствовал каждый его слушатель. Все это укрепляло во мне чувство, что берлинский университет является моей духовной родиной.

Университет, но не город. Я всегда чувствовал нерасположение к большим городам. Поэтому я переехал для продолжения моего учения, которое я считал необходимым, в типичный маленький городок Геттинген и провел в нем еще 4 семестра. Я слушал здесь электронную теорию у Макса Абрагама - атомистическое развитие теории Максвелла - и геометрическую оптику у Карла Шварцшильда. Последняя завела меня слишком далеко в специальном направлении. В это же время я сдал государственный экзамен на право преподавания в высшей школе. Это я делал между прочим и удивился тому, что получил оценку «хорошо».

В связи с тем, что я выбрал для экзамена в качестве специальности химию, я должен был, согласно установленному порядку, сдать также экзамен по минералогии. Но этим предметом я никогда не занимался.

*) «Торжественно вопрошаю тебя! Решился ли ты клятвенно обещать и самым священным образом подтвердить то, что ты желаешь радеть по мере сил своих о благородных искусствах, продвигать их вперед и украшать их; и не ради корысти или стяжания пустой и ничтожной славы ты будешь делиться своими знаниями, но для того, чтобы шире распространялся свет божественной истины».

В первые семестры в Геттингене я сделал робкую попытку прослушать курс лекций по минералогии, но вскоре отказался от этого. Из книг я потом усвоил элементарнейшую кристаллографию, т. е. собственно знание классов кристаллов. И это было все. Испытание принимал геолог проф. Кенен, и я до сих пор помню, как росло его веселое настроение по мере того, как он все более убеждался в моем полном невежестве. Комиссия объявила экзамен сданным благодаря проявленным мною знаниям в химии, необычным для кандидата, сдающего государственные экзамены. Этому способствовало также ясное понимание того, что никакого применения из этого экзамена я никогда не сделаю.

Но чем объясняется этот большой пробел в моем физическом образовании, а также более старых и более молодых, чем я, физиков? В академическом образовании кристаллография почти совсем растворилась в минералогических курсах, касающихся главным образом описательной стороны минералогии. В курсах по физике кристаллы обычно упоминались в оптике и немного в учении об упругости. И это было все. Подобным образом поступал и Фойгт, так много сделавший для кристаллофизики. Его основополагающее сочинение по кристаллофизике вышло лишь в 1910 г. Впрочем, может быть, эта неотягощенность знаниями имела благоприятное следствие в том отношении, что я позднее (в 1912 г.) смог приступить к вопросам кристаллофизики без всякого предвзятого мнения. Значительно позже, в мои франкфуртские годы (1914-1918), я до некоторой степени восполнил этот пробел, но никогда уже не смог достичь того наглядного пространственного представления, которым обладают те, кто занимался кристаллофизикой в более молодые годы. Однако на меня повлияла любовь подлинных кристаллографов к их предмету, о которой почти растроганно говорит Фойгт в предисловии к своей книге.

Осенью 1905 г. Планк предложил мне освободившееся место ассистента в Институте теоретической физики. С радостью я принял это предложение и провел

на этом месте три года. Деятельность моя состояла в заведывании институтской библиотекой и просмотре письменных работ, которые Планк задавал студентам еженедельно после своих лекций. Вечером он требовал от ассистента доклада об этих работах и отбирал из них наиболее заслуживающие внимания с тем, чтобы днем обсудить их на практических занятиях. Я ревностно выполнял эти задания, будучи студентом. Но просмотр чужих работ был, пожалуй, еще более поучительным, потому что при этом я изучал возможные ошибки и недоразумения. А главное, я мог беседовать с Планком об этом и одновременно о других вопросах. В это же время начинается моя собственная научная деятельность. Правда, я уже в Геттингене опубликовал исследование, примыкающее к гипотезе Планка об естественном излучении. Это мое исследование касалось распространения естественного излучения в диспергирующих средах. Но теперь (опять-таки вслед за План-ком) я смог глубже разобраться в обратимости отражения и преломления луча света.

Данная Планком формула для энтропии пучка света недвусмысленно показывала, что распределение энергии одного луча между двумя лучами, подобными ему в геометрическом отношении (и следовательно, например, равной длины), связано с увеличением энтропии, поскольку считалось, что их энтропии складываются. Если это так, то согласно второму закону термодинамики разделение луча на отраженный и преломленный лучи является необратимым процессом. Но простое оптическое рассмотрение интерференции показало, что оба эти луча благодаря их когерентности можно снова соединить в один, который ничем не будет отличаться от первоначального. Это была трудная задача. Применимо ли вообще второе начало к оптическим явлениям?

Объяснение дал вышеупомянутый принцип Больц-мана, касающийся связи энтропии с вероятностью. Благодаря этому принципу стало ясно, что аддитивность энтропии должна иметь значение для некогерентных лучей, но не может быть применима к когерентным

лучам. Энтропия обоих лучей, возникших из одного луча путем отражения и преломления, точно равна энтропии первоначального луча.

Когда я после решающего обсуждения с Планком этой проблемы в доме, расположенном в Грюнвальде, вышел оттуда, то через час я обнаружил, что нахожусь в зоологическом саду; но я совершенно не понимал, как я туда попал и что я там искал. Так огромно было это переживание.

Однако я не собираюсь здесь входить в подробности каждой фазы моего исследования. Я знаю из других биографий, что это - сухое чтение, приятное, в лучшем случае, только для историков науки. Но некоторые главные пункты я все же здесь упомяну.

Когда я в 1905 г. возвратился в Берлин, я услышал в одном из первых физических курсов зимнего семестра (может быть, это был самый первый?) сообщение Планка о появившейся в сентябре месяце этого года работе Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел». Преобразование пространства и времени, которое предприняла теория относительности, изложенная в этой работе, показалось мне необычным. Сомнения, которые позднее открыто высказывали другие физики, не были чужды и мне. Но эти идеи «работали» во мне и дальше, так как впоследствии под руководством Планка я сделал ряд собственных исследований. Так, в 1907 г. я смог показать, как знаменитый опыт Физо по интерференции в движущихся средах, считавшийся до тех пор неопровержимым доказательством существования светового эфира, может быть включен в теорию, отрицавшую существование подобной квазиматерии; также не оправдалось прежде само собой подразумевавшееся сложение скоростей света и тела.

Я не знаю, было ли только это или что-нибудь еще другое причиной того, что в 1910 г. я получил от издательства «Фр. Фивег и сын» предложение написать монографию о теории относительности. Я это сделал и стал таким образом автором первого систематического изложения этой теории. Моя книга встретила хороший

прием и в течение года выдержала четыре издания. Я писал ее, переехав в 1909 г. из Берлина в Мюнхенский университет, в маленьком рыбацком домике, который стоял на берегу озера вблизи парка, откуда открывался великолепный вид на сады и горы. Так хорошо мне впоследствии больше никогда не было.

В Мюнхенском университете кроме Рентгена работал тогда Арнольд Зоммерфельд, который за несколько лет перед этим был приглашен на пустовавшую кафедру Больцмана. Этот замечательный преподаватель высшей школы оказывал огромное влияние на своих слушателей. Между прочим, он излагал также теорию рентгеновских лучей, в которой дал свое понимание возникновения рентгеновских лучей на антикатоде рентгеновской трубки; эта теория впоследствии хорошо подтвердилась. Она целиком стояла на почве волнового представления о рентгеновских лучах и, таким образом, противоречила корпускулярной теории, энергично защищавшейся В. Г. Брэггом в Англии. Материал для решения вопроса о правильности одного из этих двух взглядов доставили опыты Вальтера и Поля в Гамбурге над диффракцией рентгеновских лучей на клинообразной щели. Эта диффракция была фотометрически исследована первым ассистентом Рентгена П. П. Кохом. Зоммерфельд с успехом применил относящуюся сюда теорию диффракции и смог получить среднее значение длины волны, правда грубое, но еще до сих пор применимое (появилось в 1912 г.). Наконец, в его курсе лекций говорилось о данном Баркла доказательстве поляризации рентгеновских лучей, а также о характеристическом рентгеновском излучении химических элементов. Таким образом, я жил там в атмосфере, насыщенной вопросами о природе рентгеновских лучей.