Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации - Геннадий Горелик

Не стоит объяснять все физические имена и термины. Кому они неизвестны, тот может без них обойтись. Женя и ее друзья не могли. Поясню лишь несколько мест. Де Бройль догадался, что каждая частица, если к ней присмотреться, — кое в чем волна (квантовую механику называли также волновой механикой). Профессор Крутков заведовал в университете Ка-Тэ-Эфом (Кабинетом теоретической физики) без особого пыла, в отличие от легкого на подъем Френкеля в Физтехе. Квантовые идеи Гейзенберга и Паули оказались на редкость успешны, а опыты Боте только что «разнесли» в пух и прах гипотезу самого Нильса Бора.

С помощью стихов Гумилева Джаз-банд приобрел нового участника. Женя встретила его ранней весной 1927 года:

Стояли лужи, чирикали воробьи, дул теплый ветер, и я, выходя из лаборатории на Васильевском острове, повернулась к маленькому ростом юноше, в больших очках, с очень темными, очень аккуратно постриженными волосами, в теплой куртке, распахнутой, так как был очень неожиданно теплый день, и сказала: «Свежим ветром снова сердце пьяно…»

После чего он немедленно продекламировал:

…Тайный голос шепчет: «Все покинь!» —Перед дверью над кустом бурьянаНебосклон безоблачен и синь,В каждой луже запах океана,В каждом камне веянье пустынь,[3] —

и все вступление к этой поэме Гумилева. Я радостно взвизгнула, и мы тут же, по дороге в Университет, стали читать друг другу наши любимые стихи. И, к моему восхищению, Матвей Петрович прочитал мне почти всю «Синюю звезду»[4] Гумилева, о которой я только слышала, но никогда ее не читала.

Придя в Университет, я бросилась к Димусу и Джо — в восторге, что нашла такого замечательного человека. Все стихи знает наизусть и даже «Синюю звезду»! Вот как Матвей Петрович вошел в круг Джаз-Банда.

Я помню его, смотрящего через очки, которые у него почти всегда сползали на кончик носа. Он был исключительно «цивилизован». Не только в том смысле, что он все читал, почти обо всем думал, но для очень молодого еще человека он был необыкновенно деликатен по отношению к чувствам и ощущениям других людей, очень благожелателен, но вместе с тем непоколебим, когда дело шло о «безобразном поведении» его друзей.

Не помню, кто его назвал Аббатом, но это имя к нему очень шло. Благожелательный скептицизм, чувство юмора и почти универсальное понимание.

Необычное прозвище Аббат дали ему в другой студенческой компании — астрономической, с которой Бронштейн связался ранее. Он приехал из Киева в 1926 году и поступил учиться на физический факультет, уже успев опубликовать статью — о рентгеновских фотонах — в том самом знаменитом «Цайтшрифте». Его интересовала и физика небесная. Поэтому в университете ходил одновременно на лекции к астрономам и подружился с некоторыми, особенно с Виктором Амбарцумяном. В пригородном поезде между университетом и Пулковской обсерваторией читались вслух интересные книги — необязательно по астрофизике. В частности, повесть Анатоля Франса о жизни и приключениях аббата Куаньяра, доктора богословия и магистра всяческих наук. Острый ум, невероятная образованность и доброжелательность, сдобренная иронией, — все это подсказало молодым астрономам прозвище для своего товарища-физика — Аббат Куаньяр, которое укоротилось до Аббата. Так что аббат Леметр был тут ни при чем, хотя именно тогда он писал свою знаменито не замеченную статью. В истории случайные совпадения соседствуют с неслучайными.

Веселый дух Джаз-банда запечатлелся и в статье Трех мушкетеров о мировых константах, опубликованной в 1928 году в солидном «Журнале Русского физико-химического общества». Зачем понадобились утроенные усилия для статьи, которая не оставила следа в других работах всех троих авторов? И почему идея об особой роли констант c, G и h столь заметна у не-автора Бронштейна?

Мушкетеров вряд ли заботило, что они оставляют историкам трудную задачу — понять происхождение странной статьи. Но трудные задачи интереснее решать. И вот решение.

Статья родилась не в ученых дискуссиях у доски с мелом, а в дружеском трепе за обедом в студенческой столовой. Кто-то вспомнил, что у одной из джаз-девушек грядет день рождения. И кто-то предложил в качестве подарка посвятить ей научную статью, а заодно повеселиться за счет «зубров» — так они именовали физиков, отставших от скорого поезда науки по возрасту и малой скорости ума. То, что зубры называли физикой, в Джаз-банде обзывали «филологией», «патологией» или просто ахинеей. Такого рода физика находила порой себе место в «Журнале Русского физико-химического общества», от аббревиатуры которого — ЖРФХО — веяло чем-то старорежимным.

Подарочную статью мушкетеры смастерили, можно сказать, из воздуха, в котором витали и трепались всевозможные идеи. В трепе физиков сырые идеи соединяются с идеями здравыми и остроумными, но не настолько определенными, чтобы их предлагать мировой научной публике в «Цайтшрифте». А чтобы поздравить с днем рождения, годится и ЖРФХО. Авторство идей, сложенных в такого рода статью, малосущественно. Почему Аббат не записан среди авторов? Быть может, в тот день его отвлекли какие-то другие дела, скажем, астрономические. А скорее, он уклонился от участия в самой затее. При полнокровном чувстве юмора он был человеком морально более серьезным, чем его друзья.

Как и предполагали мушкетеры, редакция ЖРФХО благосклонно отнеслась к их вкладу в мировую науку. Но поздравительное посвящение изъяли, чтобы к мыслям ученых мужей не примешивать ненаучные чувства. Уцелела, однако, дата в конце статьи, совпадающая с днем рождения невольной виновницы самой затеи.

Когда пять лет спустя Бронштейн развил и опубликовал свой cGh-взгляд на физику, он не сослался на статью своих друзей, что было бы для него немыслимо, если бы идея была не его. Человек высокой морали, он ссылался даже на устные замечания.

В понимание cGh-физики Бронштейну еще предстояло сделать важный вклад, но рассказ об этом следует начать с событий 1916 года, когда будущие участники Джаз-банда были еще детьми.

Глава 9

Как не состоялась ch-революция и родилась cGh-проблема

Квантовая гравитация во Вселенной 1916 года

Спустя несколько месяцев после триумфального завершения своей теории гравитации Эйнштейн понял, что она… неверна. Изучая следствия новой теории, он обнаружил, что гравитация не только искривляет лучи света — любая планетная система излучает гравитационную энергию. И первым делом он подумал о самых многочисленных планетных системах — об атомах, где вокруг звезды-ядра движутся планеты-электроны.

Всего лишь в 1913 году Нильс Бор спас эти планетные системы от неминуемо быстрой гибели, грозившей им в силу законов электродинамики: двигаясь по орбите, электрический заряд должен излучать электромагнитные волны и терять свою энергию, притом очень быстро — за миллиардную долю секунды электрон должен врезаться в ядро. Чтобы предотвратить такой коллапс атома, Бор предположил, что помимо законов электродинамики действуют и новые — квантовые — законы, запрещающие электрону излучать, пока он находится на одной и той же орбите, и разрешающие излучить соответствующую разность энергий при переходе — квантовом «перепрыге» — с одной орбиты на другую.

Теперь же, три года спустя, в 1916 году, Эйнштейн увидел, что атому грозит новая опасность — гравитационное высвечивание:

Из-за внутриатомного движения электронов атом должен излучать энергию не только электромагнитную, но и гравитационную, хоть и ничтожное количество. Поскольку реально в природе такого быть не может, то, видимо, квантовая теория должна изменить не только электродинамику Максвелла, но также и новую теорию гравитации.

Отсюда ясно, что Эйнштейн не считал боровскую h-модель атома подлинной теорией, но осознал также, что и выстраданная им cG-теория гравитации требует h-доработки. «Ничтожность» гравитационного высвечивания он не показал количественно — и правильно сделал. Если в его общую формулу гравитационного излучения подставить параметры атомной планетной системы, то время «гравитационной гибели» атома измерялось бы не миллиардной долей секунды, а миллиардами миллиардов лет! По сравнению с этим ничтожна даже нынешняя оценка возраста Вселенной (десяток миллиардов лет), хотя в 1916 году выражение «возраст Вселенной» еще не имело смысла в физике. Так что никакой наблюдаемой опасности для атомов не было.

Вера Эйнштейна в то, что «реально в природе такого быть не может», относилась не столько к атомам, сколько к его представлению о Вселенной за полгода до публикации его космологии. Идея об эволюции Вселенной была тогда для него чуждой, а в неизменной Вселенной, существующей вечно, смертность атомов недопустима независимо от продолжительности их жизни.