Наши в Европе во времена научных революций. Часть первая. Сергей Иванович Вавилов

Первую треть XX века с точки зрения науки можно уверенно назвать временем «бури и натиска». Смелые научные идеи и неожиданные открытия посыпались словно из рога изобилия. Одна научная революция сменяла другую, новый взгляд на пространство и время, на строение Вселенной, который открывала теория относительности Эйнштейна, дополнялся новыми представлениями об устройстве микромира, которые предлагала квантовая механика. Ее создали в 1925–1927 годах ученые разных стран: немцы Вернер Гейзенберг, Макс Борн, Паскуаль Йордан, австрийцы Вольфганг Паули, Эрвин Шрёдингер, англичанин Поль Дирак, француз Луи де Бройль, датчанин Нильс Бор… Среди творцов этой так называемой революции вундеркиндов (Беркович, 2021) не было ученых из Советской России. Лев Давидович Ландау, оказавшийся в Европе в 1929–1931 годах, сетовал, что поздно родился: «Подобно тому, как все хорошие девушки уже разобраны и замужем, так и все хорошие задачи уже решены. И вряд ли я найду что-нибудь среди оставшихся» (Румер, 2013, стр. 381). Но во времена революции вундеркиндов в Европе было немало советских физиков. Почему никто из них не вошел в число творцов новой физики? Об этом мы поговорим в серии очерков «Наши в Европе».

«Первый профессор-ударник»
С. И. Вавилов. Фото с сайта ras.ru
С. И. Вавилов. Фото с сайта ras.ru

Поездка молодых научных работников для продолжения образования за рубежом была обычной практикой в СССР в 1920-х и 1930-х годах. За границу отправляли набраться опыта и профессоров российских вузов. Так в январе 1926 году получил полугодовую командировку в Германию от Московского университета Сергей Иванович Вавилов, будущий основатель Физического института Академии наук СССР и президент Академии. В приказе указывалось, что эта командировка — премия «первому профессору-ударнику» за отличную работу (Келлер, 1961). В то время помимо Московского университета Сергей Вавилов преподавал в Московском высшем техническом училище и Московском высшем зоотехническом институте, заведовал лабораторией физической оптики Института физики и биофизики Нарком­здрава РСФСР.

Командировка была в Физический институт Берлинского университета в лабораторию Петера Прингсхайма (Вавилов по-русски пишет фамилию Pringsheim как Прингсгейм, а мы чуть иначе: Прингсхайм), героя моей «Одиссеи Петера Прингсхайма» (Беркович, 2017). Начало научной карьеры Петера не предвещало ничего особенного, но Первая мировая война прервала ее на целых пять лет, которые он провел в концентрационном лагере в далекой Австралии. Сын профессора математики Альфреда Прингсхайма и брат Кати, жены Томаса Манна, Петер Прингсхайм приехал туда летом 1914 года на научную конференцию, но не­ожиданно оказался гражданином враждебного государства, с которым Австралия, как и все подданные английской короны, вела беспощадную войну. Только в 1919 году Петер вернулся в Берлин и стал наверстывать упущенные годы. К моменту приезда к нему на стажировку Вавилова он занимал должность экстраординарного профессора Берлинского университета. Полным профессором Прингсхайм станет в 1930 году. Но и в ­1920-е годы он считался ведущим специалистом по люминесценции, так что выбор научного руководителя на время стажировки у Сергея Вавилова был неслучайным.

Сергею Ивановичу повезло больше, чем Ландау: он оказался в Берлине в то самое время, когда буквально на глазах изумленных современников рождалась новая наука. Революция вундеркиндов началась летом 1925 года созданием Вернером Гейзенбергом на острове Гельголанд первого наброска будущей матричной механики. В конце того же года появилась на свет знаменитая «работа трех» — статья Борна, Гейзенберга и Йордана, в которой матричная механика получила законченную форму. А в 1926 году одна за другой вышли несколько статей австрийского физика Эрвина Шрёдингера, заложившие основу волновой механики. Он же доказал эквивалентность двух механик — матричной и волновой. Поль Дирак, Паскуаль Йордан, а также Вольфганг Паули придали новому формализму законченный и общий характер. А завершилась революция осенью 1927 года выработкой так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики. Эта интерпретация включает принцип неопределенности Вернера Гейзенберга, принцип дополнительности Нильса Бора и стохастическую интерпретацию волновой функции Макса Борна. Итоги сделанного за эти необыкновенно насыщенные два-три года были подведены на Пятом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в сентябре 1927 года.

Работая в лаборатории Петера Прингсхайма, Сергей Иванович не забывал посещать и знаменитый Физический коллоквиум («приват-коллоквиум») в Берлинском университете, которым руководил нобелевский лауреат Макс фон Лауэ. Постоянными участниками заседаний коллоквиума были Альберт Эйнштейн, Макс Планк, Вальтер Нернст и другие корифеи физики ХХ века. Главными темами обсуждения были как раз только-только появившиеся статьи Луи де Бройля, Вернера Гейзенберга, Макса Борна, Паскуаля Йордана, Эрвина Шрёдингера, Поля Дирака, посвященные новой науке — квантовой механике. О своем посещении приват-коллоквиума буквально в первый же день прибытия в Берлин 23 января 1926 года Вавилов сообщает своему другу и соавтору — профессору Вадиму Леонидовичу Лёвшину: «Сегодня был у Прингсгейма… Успели уже поспорить. Работу начну в понедельник 25-го. Был на приват-коллоквиуме (вроде нашего семинара), в котором Лауэ рассказывал о работе Гейзенберга» (Лёвшин, 1977, стр. 355).

Немного отдышавшись с дороги, Вавилов пишет коллеге 27 января более подробное письмо, где отмечает: «В первый же день появления в институте попал на приват-коллоквиум, на котором со мной было человек шесть: Лауэ, Прингсгейм, Хеттнер, Черни, Ортман. Разговор шел о работе Гейзенберга, толком ничего я не понял, да и присутствующие, кажется (за исключением Лауэ, который читал статью Гейзенберга с комментариями). Семинарий этот такого же типа, как наш оптический. Также статьи читаются и никто не стесняется» (Лёвшин, 1977, стр. 356; орфография и пунктуация сохранены авторские. — Е. Б.).

Несмотря на то, что новая квантовая механика никак не давалась московскому профессору, он активно и успешно проводил экспериментальные работы в лаборатории Прингсхайма. От экспериментальной базы немецких физиков Вавилов был в восторге: «Надо сказать, что при здешних средствах можно развивать бешеную скорость экспериментальной работы, а мы вынуждены двигаться черепахами» (Лёвшин, 1977, стр. 378).

Вне работы Сергей Иванович тоже наблюдателен и зорко подмечал подробности быта ученых в Германии. В письме от 27 января 1926 года Вавилов сообщает: «Вчера был я у Прингсгейма вечером в гостях, познакомился с его женой. Квартира у него довольно ободранная, хотя зарабатывает он, по его словам, марок 800 в месяц» (Лёвшин, 1977, стр. 357).

Надо сказать, что отец Петера — профессор Альфред Прингсхайм — был в свое время одним из богатейших людей Баварии благодаря огромному состоянию, доставшемуся по наследству от отца — Рудольфа Прингсхайма, железнодорожного магната и промышленника. Однако мировая война и послевоенная разруха уничтожили все накопления (Беркович, 2017, стр. 61).

В этом же письме — еще про одно заседание приват-коллоквиума и снова о квантовой механике: «Сегодня был на большом коллоквиуме в Большой аудитории. Докладывал некий Гордон, опять о Гейзенберге, и опять никто ничего не понял. Присутствовали Пернет, Планк, Лауэ, Эйнштейн и прочие особы» (Лёвшин, 1977, стр. 357).

Сергей Иванович Вавилов оказался свидетелем очень важного события в истории физики ХХ века — первого доклада Вернера Гейзенберга на Физическом коллоквиуме в Берлине. После этого доклада Альберт Эйнштейн пригласил юного автора матричной механики к себе домой, и разговор с автором теории относительности Гейзенберг запомнил на всю жизнь (Беркович, 2021, стр. 122). Вавилов был на этом докладе и сообщил Лёвшину: «Сегодня на коллоквиуме слушал очень интересный доклад Гейзенберга о новой квантовой механике. Гейзенберг совсем птенец, но ясность в мыслях имеет необыкновенную. Понемножку суть квантовой механики проясняется. Гейзенберг говорил без всяких мудрствований об основных делах. В новую квантовую механику понемножку всё укладывается, недоразумения с водородом, комптоновский эффект и пр. Самое пикантное было в конце доклада. Теория де Бройля (в обработке Шрёдингера) оказывается математическим эквивалентом новой квантовой механики» (Лёвшин, 1977, стр. 376).

«Птенцу» уже 25 лет, но выглядел Гейзенберг всегда моложе своих лет. Сергей Иванович на десять лет старше, опыта больше, научных званий и должностей — хоть отбавляй, но войти в команду «вундеркиндов», творящих на его глазах новую науку о микромире, Вавилов и не пытается.

Командировочные деньги Вавилову переводили нерегулярно, из-за этого он часто жил в Берлине впроголодь, экономя на всем. Он даже решил вернуться в Москву раньше отведенного ему шестимесячного срока. Но несмотря на все трудности, он не мог не посетить Гёттинген, расположенный в 120 км к югу от Ганновера, хотя бы на две недели. Этот маленький университетский городок стал в ­1920-х годах центром физической мысли не только Германии, но и Европы.

«Плотина прорвалась…»

Гёттингенский университет не раз оказывался среди мировых лидеров в области физико-математических исследований. Достаточно вспомнить имена выдающихся ученых, живших и творивших здесь: Карл Фридрих Гаусс, Феликс Клейн, Давид Гильберт, Герман Минковский, Эдмунд Ландау, Карл Шварцшильд, Людвиг Прандтль, Феликс Бернштейн, Карл Рунге

Новый взлет Гёттингена в ХХ веке как центра атомных исследований неразрывно связан с именем Макса Борна, сумевшего создать здесь одну из самых многочисленных и продуктивных школ теоретической физики. Как отмечал Юрий Румер, «Максу Борну принадлежит главная заслуга в создании той особенной творческой „гёттингенской обстановки“, с описания которой сейчас принято начинать книги о последующем развитии атомной физики» (Румер, 2013, стр. 571).

Мощные научные школы, занимавшиеся проблемами микромира, действовали в Копенгагене у Нильса Бора и в Мюнхене у Арнольда Зоммерфельда, выдающиеся ученые работали над этими проблемами в Берлине, Цюрихе и Гамбурге. Но и на этом фоне Гёттинген выделялся полученными результатами.

Отвечая на вопрос, в чем секрет успеха Макса Борна как учителя и создателя выдающейся школы физиков, Юрий Румер сказал так: «Я думаю, что секрет его успеха заключается в необычайной широте его натуры, в сочетании таланта большого ученого с горячим сердцем очень хорошего человека. Макс Борн никому не навязывает своих мыслей и своих вкусов. Он любит обсуждать любые идеи в любой отрасли теоретической физики с любым из своих сотрудников, причем при обсуждении никогда не давит своим авторитетом, не обнаруживает своего превосходства. Он считает нужным предоставить всем, кто к нему попадает, широчайшую свободу для учебы и творчества. Со своей стороны он делал всё, что было в человеческих силах, чтобы устранять препятствия, мешающие его сотрудникам работать» (Румер, 2013, стр. 571).

Говоря о многочисленности школы Борна в Гёттингене, Румер перечисляет имена его учеников и ассистентов, ставших знаменитыми участниками революции вундеркиндов: «Его сотрудниками были, ставшие потом знаменитыми, Паули, Гейзенберг, Ферми, Дирак, Хунд, Гайтлер, Вигнер, Вайскопф. К его сотрудникам принадлежали также Оппенгеймер и Теллер, имена которых стали известны в связи с атомной бомбой» (Румер, 2013, стр. 571).

Немало учеников и ассистентов приезжало и из России. К концу командировки Вавилова в Берлин ему перевели, наконец, какие-то деньги, и он сообщает Лёвшину в письме от 29 апреля 1926 года: «Дорогой Вадим Леонидович, деньги я получил 26 апреля и теперь обрел некоторое душевное равновесие. С оными деньгами могу прожить до 15 мая и уехать. На эти деньги, может быть, на прощанье съезжу недели на две в Гёттинген» (Лёвшин, 1977 стр. 376).

Гёттинген произвел на Вавилова очень приятное впечатление. В письме от 17 мая он пишет: «Здесь я четыре дня и чувствую себя после Берлина примерно, как на даче. Маленький городок, весь в садах, с зелеными холмами кругом. Живет всё университетом и для университета. На каждом домике памятные доски (иногда штук по 5 сразу), какие великие мужи здесь проживали. Рядом с моей квартирой уютное кладбище с могилой Гаусса. Ходят изрезанные бурши, в городе 3 автомобиля, 3 кинематографа и 3 пивных, но зато есть Франк, Борн, Поль, Гильберт и др.» (Лёвшин, 1977, стр. 379).

Из русских ученых, работавших в Гёттингене, Вавилов упоминает сотрудника ленинградского института под управлением А.Ф. Иоффе физико-химика В. Н. Кондратьева, проходившего стажировку у Джеймса Франка. С Максом Борном тесно сотрудничали два видных советских физика-теоретика Ю. А. Крутков и Я. И. Френкель, уже длительное время находившиеся в Гёттингене. О них мы подробнее поговорим в следующих разделах. С Крутковым Вавилов уже был хорошо знаком, а с Френкелем познакомился только здесь, в Гёттингене, благодаря содействию Круткова. Оба были рады знакомству, Яков Ильич писал родителям, что «Вавилов… очень симпатичный человек». Чуть позже, в письме от 20 мая 1926 года, он сообщает: «Вчера Крутков, Вавилов и я были с визитом у проф. Поля, а сегодня отправились к Борнам. Борн, Франк и Поль живут очень дружно, состоят друг с другом на „ты“ и вообще представляют собой весьма приятную компанию» (Лёвшин, 1977, стр. 150).

Теоретики Крутков и Френкель как могли помогали экспериментатору Вавилову разобраться в запутанных лабиринтах новой квантовой физики, но, как видно из письма Вавилова профессору Лёвшину от 17 мая, без большого успеха: «Познакомился и с Борном, был на его лекции по новой квантовой механике и на семинарии. Живу я тут вместе с Крутковым и Френкелем. Они меня просвещают в области этой новой кабалистики. Последняя новость — создание теории Шрёдингера и Гейзенберга. Вообще, тео­ретики полагают, что плотина прорвалась и начинается новая эра физики. Вещи, во всяком случае, мудреные и воспринимаются трудно» (Лёвшин, 1977, стр. 379).

В отличие от Ландау, Сергею Ивановичу Вавилову повезло оказаться в нужное время в нужном месте — в эпицентре разворачивающейся на его глазах революции в физике. Но «хорошие задачи», по выражению Льва Давидовича, оказались для Вавилова слишком «мудреными». От физика-экспериментатора Вавилова трудно было бы ожидать, что он с ходу примет участие в революции вундеркиндов. Куда больше шансов было у теоретиков Круткова и Френкеля. И дело тут не в том, что теоретики умнее, а экспериментаторы менее сообразительны. Как раз хорошему экспериментатору нужна большая сообразительность и яркая творческая жилка, чтобы продумать, организовать и проанализировать сложный современный физический опыт. Дело тут в том, что понять непростую и неочевидную физическую теорию не каждый с ходу сможет. Когда Эйнштейн отбивался от наскоков антисемита Пауля Вайланда, ссылавшегося в своих статьях и выступлениях на авторитет нобелевского лауреата Филиппа Ленарда, он написал в газету Berliner Tageblatt обширную статью «Мой ответ антирелятивистскому предприятию», в которой главной мишенью сделал не проходимца Вайланда, а уважаемого профессора Ленарда (Беркович, 2018). Ключевым в статье был такой пассаж: «Я восхищаюсь Ленардом как специалистом по экспериментальной физике; но в теоретической физике он еще ничего не совершил, и его возражения против общей теории относительности настолько поверхностны, что я до сих пор не считаю нужным обстоятельно на них отвечать» (Goenner, 2005, стр. 183).

То есть для понимания современной физической теории нужно иметь опыт работы с тео­ретическими текстами и моделями, владеть нужным математическим аппаратом, что не всегда имеется в арсенале экспериментатора. Проще говоря, недостаточно вовремя родиться и в нужное время оказаться в нужном месте, нужно еще иметь голову Ландау, чтобы встать вровень с творцами революции в физике.

Евгений Беркович

Беркович Е. Революция в физике и судьбы ее героев. Томас Манн и физики ХХ века. М.: URSS, 2017.

Беркович Е. Альберт Эйнштейн в фокусе истории ХХ века. М.: URSS, 2018.

Беркович Е. Альберт Эйнштейн и «революция вундеркиндов». Очерки становления квантовой механики и единой теории поля. М.: URSS, 2021.

Келлер В. Сергей Вавилов. М.: Молодая гвардия, 1961.

Лёвшин Л. В. Сергей Иванович Вавилов. М.: Наука, 1977.

Румер Ю. Б. Физика, ХХ век. Новосибирск: АРТА, 2013.

Goenner H. Einstein in Berlin. München: Verlag C. H. Beck, 2005.

Наши в Европе во времена научных революций. Часть вторая. Абрам Фёдорович Иоффе

16 комментариев

  1. Сказать, что Вавилов совсем не интересовался современным ему развитием квантовой теории, было бы несправедливо. Вот у меня на полке стоит изданная в 1923 году в виде брошюры трилогия Бора (1913) в переводе Вавилова на русский язык. Другое дело, что ему, конечно, ближе были результаты, в которых непосредственно просматривается связь со спектроскопией.

    1. Конечно. Но одно дело интересоваться работами Бора до создания квантовой механики и совсем другое — принять участие в разработке новой теории. Ее Вавилов в те годы не очень понимал.

      1. Всё это так. Но случай экспериментатора Вавилова не очень интересен, потому что всё довольно очевидно. Вы поставили довольно интересный вопрос, который я бы обобщил: почему в принципе тот или иной учёный внёс или не внёс вклад в становление новой науки. Было немало теоретиков, близких к эпицентру развития квантовой механики, но тем не менее не оставивших в ней существенного следа. Например, Ральф Фаулер — научный руководитель Дирака и сильный теоретик — тесно общался со всеми основными персонажами, часто посещал Копенгаген и Гёттинген. Но на становление квантовой механики влияния не оказал, отметившись лишь применением квантовых идей к довольно узким вопросам (хотя и этот вклад был пионерским, конечно). Это характерный пример второстепенных персонажей, которых в массе сейчас не помнят, хотя они активно участвовали в дискуссиях своего времени и во многом незаслуженно забыты.

        1. Вы правильно, Денис, уловили общую идею серии моих статей, но я сознательно ограничился пока только российскими (советскими учеными). В следующих частях будут и чистые теоретики: Кружков, Румер, Фок, Френкель… Да и Иоффе нельзя сбрасывать со счетов, хотя он, как и Вавилов, больше экспериментатор.

          1. «Для классиков тяжёлая настала эра,
            Понятен мне об’явший их кошмар:
            Вчера Полищуком прикончен был Вольтерра,
            Теперь трепещет в страхе Адамар…»
            (стих неизвестного автора, цит. в кн.: Илья Шевелевич Славутский, «И в шутку, и в серьёз о математике. (Из записных книжек)», СПб, 1998, стр.15.
            Л.К.
            С автором печатались параллельно в Герценовке в «Совр. алгебре» господина Ляпина в конце 80-х, жив ли по сю пору Славутский — не знаю. Рецензия на его книжку была в «Науке и Жизни» (интересный по сю пору журнал! — Л.К.) в 1999, номере 4, на стр.97.
            К.

  2. А что же вы, господа хорошие, предали забвению великого учёного Владимира Сергеевича Игнатовского?! Именно он впервые в 1910 г. дал наболее общую формулировку теории относительности (отмечено в книге Паули). Не считая трудов по оптике и релятивистской теории твёрдого тела (в полемике с М. Борном).
    А в 1941 г. в Ленинграде был «взят в разработку» бригадой НКВДшников под руководством И.К. Альтшулера и С. И. Огольцова и расстрелян по обвинению в шпионаже в пользу Германии в начале 1942. Реабилитрован в 1955. Но вплоть до своей смерти в 1970 г., его палач Альтшулер («наказанный» исключением из партии) требовал в письмах в ЦК отмены реабилитации Игнатовского.
    В прошлом году было 140 лет со дня рождения В. С. Игнатовского, но российское академическое сообщество не сочло нужным отметить этот юбилей члена-корреспондента АН СССР.

    1. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Игнатовский,_Владимир_Сергеевич
      Л.К.
      Имхо, странная в комменте человека под ником «Владимир» немотивированная агрессия, попытка невесть кого-совестить и чуть ли не требование коллективной ответственности (впрочем, не известно по сю пору кого или чего! — Л.К.).140 не является «круглой датой», мне известно по меньшей мере два источника, излагающие фабулу так называемого «ленинградского блокадного дела»: Н.Я. Виленкин, «Формулы на фанере», часть I, Природа, 1991, номер 6, стр.102, левая колонка, второй абзац, считая сверху вниз. А также недавняя совсем свежая книга проф. Одинца, изданная в Сыктывкаре, кажется, в Университете им. Питирима Сорокина. Она есть в сети, днями получу экземпляр.
      По Эйнштейну, оставлять агрессию не следует даже «портным и сапожникам», ибо в случае агрессии они нашьют, Бог знает чего.
      К.

    2. Спасибо, Владимир, что вспомнили интересную и трагическую судьбу Игнатовского. Я его не упомянул в этом очерке, во-первых, потому, что очерк посвящен другим ученым и не последний, как я думаю, в планируемой серии, и, во-вторых, потому что деятельность Владимира Сергеевича больше принадлежит научной революции, связанной с теорией относительности, а мы рассматриваем тут участие российских ученых в «революции вундеркиндов», т.е. в становлении квантовой механики в 1925-1927 годах. Судьба Игнатовского, безусловно, заслуживает отдельного разговора.

  3. Евгений, привет.
    Да, Вы, пожалуй, правы.
    Я вообще-то опубликовал в очень локальном журнале «Наукоград» (выходившем до 2019 г. в Протвино) статью об Игнатовском.
    Давно уже думаю поместить её в УФН вместе с переводом с немецкого большой статьи Игнатовског, мало знакомой русскому читателю.
    Всего!

        1. Спасибо. Вот, кстати, ознакомьтесь, пожалуйста:
          http://m.mathnet.ru/php/seminars.phtml?option_lang=rus&presentid=13178
          «Путь поиска правды пока ещё не окончен». (С.Б. Шевелёв).
          Однофамилец докладчика расстался с партбилетом, выйдя (в смертельной для себя опасности) из липового дела, восстановлен в КПСС в 1955 году.
          Л.К.
          «На холодную голову!» (Н.Я. Виленкин).
          К.

          1. Спасибо, но я знаком очень хорошо и с этим и с другими материалами.
            Надеюсь воспользоваться любезным приглашение Евгения и написать нечто не столько об этом деле, сколько о главном его фигуранте, В. С. Игнатовском.
            «Путь поиска правды пока ещё не окончен» — полностью согласен, но путь это однозначно не в направлении антисоветизма.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Оценить: