Никола Тесла. Наследие великого изобретателя - Олег Фейгин

Что же такое произошло между Димусом и Дау, что окончательно рассорило бывших друзей и даже разбросало по разным городам? Вообще-то ни тот ни другой никогда не вдавались в подробности произошедшего, но близкие знакомые из их окружения рассказывали, что, помимо некоторых личных причин, тут сыграла определенную роль и полярность их научных интересов.

В начале прошлого столетия после опытов Резерфорда стало окончательно ясно, что атомы вовсе не являются «неделимыми элементарными кирпичиками материи», как писали в учебниках того времени, а имеют сложную структуру, состоящую из ядра, погруженного в облака электронов. И одну из важнейших гипотез по этому поводу высказал именно молодой доктор физико-математических наук Иваненко, предположив, что ядра атомов содержат еще более элементарные частицы — нейтроны и протоны, вокруг которых и вращаются электроны. Кроме этого Иваненко разработал еще и новую теорию тяготения, рассматривая ее с точки зрения квантовой физики. Здесь он опередил даже самого Эйнштейна, который пришел к аналогичным выводам гораздо позже и в ином ключе, так что именно исследования Иваненко привели в конечном итоге к выработке концепции квантовой гравитации. Надо сказать, что Ландау относился к подобному «беспочвенному теоретизированию» крайне отрицательно и совсем необоснованно называл подобные построения «полной ахинеей» (одно из любимых выражений Дау), совершенно оторванной от физической реальности.

Надо сказать, что будущий великий теоретик обладал весьма своеобразным характером, любил остро насмехаться над не симпатичными ему личностями и очень редко прощал обиды. С выдающимся основателем советской и в значительной мере русской физической школы А.Ф. Иоффе (1880–1960), руководившим Ленинградским физико-техническим институтом, отношения у него, мягко говоря, не сложились.

Еще в 1920-е гг. академик Иоффе стал развивать в Физико-техническом институте перспективные исследования физики ядра, полимеров и полупроводников. Особенно существенные успехи были достигнуты в области физики полупроводников, что связано с исследованием механизмов проводимости на границе «металл — полупроводник», теорией термоэлектрогенераторов и получением новых полупроводниковых материалов. Это положило начало целым направлениям в физике твердого тела, полупроводников и диэлектриков.

Протонно-нейтронная модель ядра Д. Д. Иваненко

Атомное ядро является очень компактной областью в самом центре атома, включая практически всю его массу и положительный электрозаряд. Ядро, удерживая вблизи себя кулоновскими силами электроны в количестве, компенсирующем его положительный заряд, образует нейтральный атом. Средний размер ядер колеблется около 10–12 см, более чем на четыре порядка уступая диаметру всего атома — 10-8 см. При этом плотность ядерного вещества может достигать 230 млн тонн в кубическом сантиметре.

Атомное ядро было открыто в 1911 г. в серии экспериментов по рассеянию альфа-частиц тонкими золотыми и платиновыми фольгами, выполненных в Кембриджском университете Э. Резерфордом. Ядерный состав был неизвестен до 1932 г., когда после открытия Дж. Чедвиком нейтрона выдающийся советский физик Д.Д. Иваненко создал модель ядерной структуры, состоящей из протонов и нейтронов.

Совершенно необдуманно Ландау решил превратить в объект шуток фамилию своего директора и на манер идиша называл его не иначе как «жопффе», ну и Абрам Федорович, не оставаясь в долгу (характер у него тоже был далеко не сахар), величал Дау «выскочкой, сосунком, у которого еще молоко на губах не обсохло», а всю, тогда еще неразлучную, троицу друзей — Ландау, Гамова и Иваненко — не иначе как «хам, хамов и хамелеон».

Вот так в распоряжении директора И.В. Обреимова оказался один из самых выдающихся теоретиков современности, отправленный подальше с глаз долой из Ленинградского физтеха академиком Иоффе. Сразу же по приезде в Харьков Ландау был назначен заведующим теоротдела, или, как тогда считалось по системе бригадного подряда, бригадиром бригады теоретиков Физико-технического института. Вскоре стало ясно, какой неоценимый подарок сделал харьковчанам Иоффе, ведь под руководством молодого профессора Харьков превратился в центр теоретической физики мирового уровня. Вскоре сюда стали съезжаться ученые из других городов, как для неформального общения, так и для обсуждения самых разных научных проблем, включая совместную разработку перспективных планов организации теоретических исследований и постановки новых экспериментов. Понимая важность научных связей, в том числе личного характера, Обреимов всячески содействовал организации на базе Харьковского физтеха различных школ, семинаров, коллоквиумов, симпозиумов и конференций, в которых участвовали и видные зарубежные физики.

Особенно представительной и интересной была третья Всесоюзная конференция по теоретической физике, состоявшаяся весной 1934 г. В ней Ландау принимал самое активное участие; на ней собралось множество представителей научного мира из Москвы, Ленинграда и Харькова, при этом участвовало несколько иностранных делегатов, среди которых был сам Нильс Бор (1885–1962). На открытии конференции с пламенным приветствием «пролетариям умственного труда» выступил тогдашний нарком просвещения В.П. Затонский, а после него Бор сделал блестящий научно-популярный доклад «Проблемы причинности в атомной физике».

Тематика этого международного теорфизического форума была настолько обширна, что охватывала почти все основные разделы физической науки того периода. Особенно выделялось направление, включавшее доклады по расчетам передачи, приема и взаимодействия мощных потоков электромагнитной энергии. Здесь чувствовались не только отголоски уже пошедшего на убыль ажиотажа вокруг «лучей смерти», но и первые зерна будущей теории квантовой электродинамики (КЭД).

Сегодня именно КЭД как квантово-полевой раздел физики электромагнитных взаимодействий является теоретической основой всех без исключения проектов по созданию тех или иных генераторов мощного и сверхмощного излучения. И это в общем-то понятно, ведь если классическая электродинамика Максвелла рассматривала исключительно непрерывные свойства электромагнитных полей, то в основу КЭД заложены представления о том, что электромагнитное излучение обладает как непрерывными, так и дискретными свойствами, носителей которых выявил еще Эйнштейн, строя теорию фотоэффекта. Речь идет о квантах электромагнитного поля — фотонах, и само взаимодействие частиц, обладающих зарядом, таких как электроны и протоны, с электромагнитным излучением в рамках КЭД рассматривается как поглощение и испускание микрочастицами фотонов.

Причем КЭД не только прекрасно объясняет все основные эффекты взаимодействия излучения с веществом, но и последовательно описывает электромагнитные взаимодействия между самими заряженными микрочастицами. Фактически КЭД разрешает все теоретические проблемы, с которыми сталкивалось большинство незадачливых изобретателей «лучей смерти», включая тепловое излучение тел, рассеяние рентгеновских и гамма-фотонов на электронах, протонах и прочих заряженных частицах, излучение и поглощение фотонов молекулами и атомами, испускание фотонов при пролете быстрых электронов в электромагнитных полях и другие процессы генерации, рекомбинации и взаимодействия элементарных заряженных частиц.