Атомы и электроны - Бронштейн Матвей Петрович

Блестяще закончив университет, Бронштейн в 1930 г. поступил в теоретический отдел Физико-технического института.

В ноябре 1935 г. — в год выхода книги «Атомы, электроны, ядра» — Матвей Петрович Бронштейн защитил докторскую диссертацию на тему о квантовании гравитационного поля. Одним из оппонентов Бронштейна был член-корреспондент АН СССР И. Е. Тамм, впоследствии — академик, Герой Социалистического Труда, лауреат Нобелевской премии по физике. В своём отзыве о работе диссертанта он писал:

«В диссертации М. П. Бронштейна впервые, и притом совершенно последовательным и исчерпывающим образом, произведено квантование поля тяготения — путём соответствующего изменения и обобщения методов квантовой электродинамики».

Матвей Петрович ввёл понятие о квантах гравитационного поля — гравитонах, аналогичных квантам электромагнитного поля — фотонам. Подобно тому, как квантовая электродинамика рассматривает электромагнитное взаимодействие как результат обмена фотонами, так и тяготение, по Бронштейну, есть результат обмена гравитонами между тяготеющими массами: гравитоны испускаются одним телом и поглощаются другим.

К этим работам Бронштейна в наши дни вновь обращаются в связи с успехами современной астрофизики. Во всём мире идут настойчивые поиски гравитационных волн и разрабатываются утончённые методы их регистрации. Внешним показателем значительности вклада Матвея Петровича в развитие этой области теории тяготения может служить то обстоятельство, что его статья, содержавшая изложение основных результатов докторской диссертации, опубликованная в 1936 г., включена в сборник основополагающих работ по теории тяготения, изданный в 1979 г. в нашей стране в связи со 100-летним юбилеем со дня рождения Альберта Эйнштейна.

Время прихода М. П. Бронштейна в ФТИ совпало с развитием в институте исследований по атомному ядру и физике полупроводников. В работах обоих этих направлений Матвей Петрович принимал деятельное участие. Он был одним из руководителей и, пожалуй, самым активным участником ядерного семинара ФТИ.

Бронштейн пользовался большим авторитетом не только у своих коллег: его талант оценил Нильс Бор во время своего первого визита в нашу страну в мае 1934 г. Ранняя смерть (1938 г.) трагически оборвала его работу в области теоретической физики как раз тогда, когда от него можно было ожидать особенно больших свершений: это было время «бури и натиска» в ядерной физике и физике полупроводников, это была заря современной астрофизики.

Прекрасный физик, Матвей Петрович был человеком блистательных гуманитарных способностей и удивительной памяти. Ему никогда и ничего не надо было перечитывать: прочитав, он запоминал навсегда. Корней Иванович Чуковский в шутку говорил, что, если бы погибла цивилизация, Матвей Петрович мог бы заново написать всю энциклопедию — от первого и до последнего тома.

Бронштейн читал в подлиннике «Дон-Кихота» и физические статьи на японском языке, переводил с латинского на русский стихи замечательного поэта Древнего Рима — Катулла и украинских поэтов. Прекрасно знал и любил русскую поэзию и выделял из поэтов нашего века Александра Блока.

Бронштейн был великолепным педагогом. Его лекции в Ленинградском университете оставили глубокий след у тех студентов, которым посчастливилось его слышать.

Бронштейн был человеком смелым, независимым, острым на язык. Но его товарищи, которым иногда приходилось бывать объектами таких шуток, не обижались на них, потому что знали: за колючестью Матвея Петровича стоит душевность, чуткость, доброта.

Особенной любовью Бронштейна пользовались дети — и отвечали ему взаимностью. Он умел с ними разговаривать как с равными — заинтересованно и уважительно. Недаром же его книги нашли дорогу к сердцам школьников! Новое издание книги Бронштейна будут сейчас читать внуки и внучки тех, кому она предназначалась почти полвека тому назад. Будем надеяться, что это чтение окажется для них столь же увлекательным, как в своё время для их дедушек и бабушек, а для очень многих — определит будущие занятия и профессию, поможет понять и полюбить ту науку, бескорыстному служению которой была посвящена короткая и яркая жизнь Матвея Петровича.

Предоставим же слово ему самому.

В. Френкель

Глава первая. Загадка радиоактивности

В этой книжке вы найдёте рассказы о проницательных сыщиках, разгадывающих самые головоломные загадки, самые непонятные тайны на свете. Но только не думайте, что эта книжка будет похожа на другие книжки о сыщиках — на книжки об отважном Нате Пинкертоне или о хладнокровном Шерлоке Холмсе, о которых вы с таким увлечением читали в детстве. Сыщики, которых вы встретите здесь, очень мало напоминают обычных героев детективных книжек. Они не служат в полиции, не преследуют по пятам знаменитых преступников, не носят револьвера в кармане и полицейского значка под отворотом пиджака. Возможно, что они даже удивились бы, если бы узнали, что их называют сыщиками. Они — учёные люди, по целым дням сидящие в лабораториях, склоняясь над своими приборами, фотографическими снимками, листами с вычислениями. Да и тайны им приходится раскрывать не такие, как Шерлоку Холмсу или Нату Пинкертону. В этой книжке не будет ни загадочных пятен крови на измятой траве, говорящих о нераскрытом убийстве, не будет таинственных подземелий, адских машин, поддельных банковских чеков. Тайны, с которыми имеют дело герои нашей книжки, совсем не такие: это тайны невидимых маленьких частиц, из которых построено всё на свете: вода, воздух, лёд, железо, дерево, да и мы сами, — это тайны электричества, тайны лучей света, тайны далёких мерцающих звёзд. Многие из этих тайн ещё и до сих пор не разгаданы; другие разгаданы уже давно, третьи — совсем недавно. Для того, чтобы разгадать эти тайны, нашим сыщикам понадобилось ещё больше проницательности, остроумия, упрямства, настойчивости и мужества, чем понадобилось бы самому Шерлоку Холмсу для того, чтобы раскрыть самое загадочное преступление на свете.

Как и всякая другая книжка о сыщиках, наша книжка начинается с головоломной загадки, которую нашим сыщикам предстояло разгадать. Дело было зимой, в самом начале 1896 года. Эта зима была одной из самых замечательных зим в истории: в течение этой зимы немецкий профессор Рентген сделал поразительное открытие, навеки обессмертившее его имя, — открытие лучей, которые теперь всем известны под названием рентгеновских. Сейчас уже все привыкли к этим лучам, которые свободно проходят через дерево, через человеческое тело, через тонкие металлические листики, — все мы много слышали о рентгеновских лучах и давно перестали им удивляться, — но представьте себе, как удивились люди, слышавшие об этом открытии в первый раз!

Среди людей, которых восхитило и поразило до глубины души великое открытие Рентгена, был и тот, с приключений которого начинается наша книжка. Он был профессором химии в Париже. Звали его Анри Беккерель.

20 января 1896 года — день, когда начинается история, которую мы хотим рассказать, — Анри Беккерель отправился, по своему обыкновению, на собрание Парижской Академии наук. Собрание должно было быть очень интересное: все знали, что один из академиков — знаменитый математик Пуанкаре — получил от самого Рентгена подробное письмо о только что открытых лучах. К письму Рентген приложил фотографические снимки: это были первые фотографии, сделанные не обыкновенными видимыми лучами света, а рентгеновскими лучами. В повестке, которая была заранее разослана всем парижским учёным, было напечатано, что на этом собрании Пуанкаре прочитает вслух полученное им письмо и покажет фотографии. Задолго до начала заседания огромный зал Парижской Академии наук был переполнен. Сюда пришли не только профессора, но и студенты многочисленных высших школ города Парижа, пришли с неизменными своими блокнотами и маленькими фотографическими аппаратами корреспонденты всех газет, чтобы в тот же день поместить в вечерних выпусках сенсационные отчёты о заседании Академии и о письме знаменитого Рентгена, пришла и просто любопытствующая публика — «публика с улицы», как её презрительно называли студенты и профессора. Когда в наступившей тишине Пуанкаре начал громко читать по-немецки полученное им письмо, все присутствующие приложили к уху ладони, чтобы получше расслышать (а особенно внимательный вид был у тех, которые ни слова не понимали по-немецки но ни за что не хотели в этом признаться). Но вот чтение окончилось и среди известных парижских учёных, сидевших в первых рядах кресел, началось публичное обсуждение письма Рентгена. В этом обсуждении принял участие и Беккерель. Его очень заинтересовал вопрос о том, из какого именно места рентгеновской трубки выходят открытые Рентгеном лучи. А нужно сказать, что эта трубка была не такая, как те усовершенствованные рентгеновские трубки, которые употребляются теперь. В теперешних трубках то место, из которого во все стороны расходятся рентгеновские лучи, — это массивный кусок тугоплавкого металла. А в первой трубке, которую построил Рентген, лучи расходились от одного местечка на стекле трубки. Когда трубка работала, на её стеклянной стенке появлялось маленькое светящееся пятнышко. Оно светилось холодным зеленовато-жёлтым светом, и как раз от него во все стороны расходились рентгеновские лучи. Сами рентгеновские лучи невидимы глазу, но зелёно-жёлтое свечение на стекле трубки, конечно, видимо, и, значит, одно и то же местечко на стекле трубки испускает и видимые глазу лучи зеленовато-жёлтого света, и невидимые рентгеновские лучи. Вот это-то холодное зелёно-жёлтое свечение на стеклянной стенке трубки, о котором говорил в своём письме Рентген, страшно поразило Беккереля — он даже прервал чтение Пуанкаре и попросил его снова перечесть поразившее его место письма. И Беккерелю пришла в голову неожиданная мысль: а что, если свечение стекла рентгеновской трубки как раз и есть настоящая причина испускания рентгеновских лучей? Эта мысль взволновала Беккереля. Холодное зеленовато-жёлтое свечение, испускаемое стеклянной стенкой трубки, о котором говорилось в письме Рентгена, напомнило Беккерелю другой, хорошо ему знакомый свет — свет, испускаемый «флюоресцирующими» веществами. Флюоресцирующие вещества — вот что было любимой научной специальностью Анри Беккереля, постоянным предметом его мыслей, разговоров и даже ночных снов, что же это за такие вещества, изучению которых Беккерель посвятил несколько десятков лет своей жизни?