Национальный научный центр ХФТИ EN RU
Главная / Об А. И. Ахиезере / «Развивающаяся физическая картина мира» глазами А.И. Ахиезера. М.И. Каганов

«Развивающаяся физическая картина мира» глазами А.И. Ахиезера

М.И. Каганов

(Издательство Национального научного центра “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, 1998, 338 стр.).

В первом абзаце предисловия сказано: “В этой книге рассказывается о фундаментальных идеях, лежащих в основе физической науки. Автор хотел бы, чтобы перед читателями после ознакомления с историей возникновения и влияния этих фундаментальных идей предстала развивающаяся картина Мира во всём её величии.” Понимая, что “физическая теория и её математический аппарат неразрывны”, автор все же ставит перед собой задачу не использовать математику, “так как использование её очень затруднило бы чтение”. Естественно, возникает вопрос, для кого затруднило бы, на какого читателя рассчитана эта книга? Ответ автора предполагает очень широкий круг читателей: “Хотелось бы думать, что она [книга] представит интерес для физиков, как преподающих, так и занимающихся исследовательской работой, для изучающих и любящих физику и математику студентов и учеников старших классов средних школ, и для биологов, и для философов, и вообще для всех, кто интересуется современным естествознанием.”

Думается, круг читателей несколько преувеличен. Правда, интерес (в данном случае к современному естествознанию) часто позволяет постигнуть то, что в отсутствии интереса было бы совершенно непостижимо. И всё же, хотя АИ выполняет обещание и математику не использует, книга непроста. С наибольшим интересом и с несомненной пользой книгу прочтут физики, физики разного возраста и разного уровня. Физика сегодня столь широка и разнообразна, что всё меньше людей, знающих всю физику. Работая, каждый в своей области, студенты старших курсов, аспиранты да и большинство научных работников теряют перспективу, перестают видеть всё здание физики, нередко плохо ощущают, какое место в физике занимает то, чем они заняты. Утверждение о недостаточном понимании физиками того, чем они не заняты непосредственно, стало общим местом. Никого не удивляет, что, попав не на свою конференцию или открыв статью из не своего раздела физического журнала, физик не понимает своих коллег. Книга Александра Ильича Ахиезера нужна физикам.

Подчёркивая широту современной физики, с одной стороны, и сменяемость представлений о Мире, разделы книги автор именует мирами. Механический мир Ньютона сменяется электромагнитным миром Максвелла, тот — релятивистским миром Эйнштейна и квантовым миром. Несколько искусственно V-й и VI-й разделы названы “Ядерный мир” и “Мир элементарных частиц”. Слово “мир” в названиях двух последних разделов имеет более узкий смысл, чем в первых четырёх.

По формальным признакам “Развивающаяся физическая картина мира” — научно-популярная книга. Считается, что научно-популярные книги занимают “пространство” между научными книгами и беллетристикой, имея черты и тех и других. Книга Александра Ильича не имеет черт беллетристической книги. И, по-моему, в этом — одно из её достоинств. Автор верит, что его интерес к процессу изменения, совершенствования и углубления физической картины Мира разделяет с ним читатель, и не пытается искусственно добиваться интересности, увлекательности. Рассказ интересен именно тем самым главным, что автор хочет поведать читателю.

Научно-популярная книга обретает особую ценность и притягательность, если её автор — специалист в той области, которой посвящена книга. Зная многогранность профессиональной научно-исследовательской деятельности Ахиезера, понимаешь, что автор пишет не просто о том, что он знает, но о том, в создании чего он принимал непосредственное участие. Более того, хочется выразить откровенное сожаление, что Александр Ильич “обошёл молчанием” макроскопическую физику, в которой ему принадлежат выдающиеся результаты. Без квантовой теории конденсированных тел наши представления о квантовом мире не полны. Ахиезер, несомненно, это прекрасно понимает. Следовательно, “умолчание” сознательно. Не высказываясь, автор как бы утверждает, что картина мира в основном, в главном, есть результат понимания характера движения отдельных структурных единиц материи. Остальные построения вторичны. Нет никаких сомнений, что без понимания свойств атомных и субатомных частиц нельзя даже пытаться нарисовать физическую картину Мира. Но многообразие свойств Мира невозможно понять, не поняв особенностей поведения макроскопических коллективов частиц,. И на “пути” от атома к макроскопическому телу (скажем, к сверхпроводнику) нас подстерегают принципиальные трудности, для преодоления требующие не меньше вдохновения, фантазии и математической изощрённости, чем на “пути” от электрона к атому. Введение новых понятий и концепций, столь характерное для современной физики, как подчёркивает автор, необходимо для создания разумной физической теории. Это абсолютно правильное утверждение относится не только к физике частиц, но и в такой же мере к физике конденсированной материи.

Во многих научно-популярных книгах авторы, обещая не применять математических формул, не то что забывают своё обещание, но, приближаясь к концу книги, оговариваясь и принося читателям извинения, как правило, не справляются со взятыми на себя обязательствами, и математические формулы всё же используют. А.И. Ахиезер не нарушает взятые на себя обязательства: в книге формул нет. Автор — опытный лектор. Он знает, даже выписанную на доске формулу необходимо прочесть, произнести. Иначе она не воспримется. Большая часть книги написана так, что, читая, автор слышит голос автора-лектора. Но у слушателя — читателя нет перед глазами доски. Надо признаться, это несколько мешает. А у меня, как у читателя — рецензента, возникает желание видеть книгу другой. Книга издана очень скромно. По-видимому, причиной тому бедность. Игнорируя сиюминутную ситуацию, я думаю о новом издании. В новом издании текст занимает не всю страницу, страница имеет большие поля. На полях — формулы, о которых идёт речь на странице. Там же — рисунки, схемы, портреты тех, трудами которых создана современная физическая картина Мира.

При всей конспективности изложения (нельзя на трёхстах страницах небольшого формата нарисовать современную физическую картину Мира сколько-нибудь подробно) в книге удивительно много конкретного материала. Лет 10 назад на учёном совете Отделения физики твердого тела Физического факультета МГУ обсуждался вопрос о введении для старшекурсников обзорного курса с условным названием “Современная физика”. Выступавшие сетовали на то, что выпускники Отделения плохо ориентируются в современном состоянии физики, что находится в противоречии с обозначенной в дипломе их специальностью — физика. Организовать чтение курса “Современная физика” не удалось. Одна из причин — отсутствие подходящего учебника. Будь в то время рецензируемая книга, это препятствие отсутствовало бы.

Если подходить к книге “Развивающаяся физическая картина Мира” как к возможному учебному пособию, то следует отметить некоторую “неодинаковую прочность” разделов — миров, пользуясь выражением автора.

От 6-го раздела “Мир элементарных частиц”, признаюсь, я ждал большего. По нескольким причинам.

“Мир элементарных частиц” объединяет более 400 элементарных частиц. Цитирую: “…их количество значительно превосходит количество элементов в Периодической системе элементов Менделеева”. Это сравнение, пожалуй, исчерпывает слова удивления по поводу того, что элементарных сущностей так много. А ведь читатель знает, что все элементы, вошедшие в Таблицу Менделеева, построены всего из трёх частиц. Пытаясь добраться до самого глубокого уровня структуры вещества, физика (в какой-то мере неожиданно) столкнулась с необычайно населённым миром. Конечно, в этом же разделе говорится о кварках. И их немало. Но само обилие и разнообразие семейств элементарных частиц описано слишком формально и, я бы сказал, холодно. Читателю очень важно вовремя удивиться, а значит и автору — удивить. Тоном, акцентом. Отсутствие эмоций по поводу обилия элементарных частиц я считаю недостатком.

Грустно высказывать критические замечания, зная, что автор лишён возможности дискутировать. Я уже писал, что надеюсь на переиздание “…картины Мира”. У Александра Ильича много активно действующих и, уверен, преданных учеников. Они должны взять на себя заботу о переиздании. От рецензируемой книги будущее издание может (а, возможно, должно) отличаться не только оформлением, но и добавлениями, иногда разъяснениями. Особенно в разделе, который мы обсуждаем. Ведь именно в этом “мире” проходит граница между знанием и незнанием. Граница эта не стоит на одном месте. Она передвигается. И новые “завоёванные” области должны быть “присоединены” к Миру элементарных частиц. Иначе будущий читатель получит устаревшее описание. Вторая неожиданность в мире элементарных частиц — судьба кварков.

Впервые физика встретилась с принципиально новой ситуацией. Со времен Резерфорда физики для того, чтобы ответить на вопрос, из чего состоит, пытались “раздробить” исследуемый объект и воспользоваться осколками для определения состава. На уровне нуклонов и мезонов эта схема перестала работать. Пожалуй, ни у кого сейчас нет сомнений, что барионы и мезоны состоят из кварков. Но одновременно выяснилось, что кварки нельзя наблюдать в свободном состоянии. По-моему, в книге недооценена гносеологическая глубина имеющей место ситуации. Оговорена и разъяснена достаточно подробно в 5-м разделе возможность распада на то, чего нет внутри (то есть рождение частиц, как при β-распаде),. А существование внутри того, чего нельзя (похоже, принципиально) извлечь наружу, по-моему, заслуживало больше слов и, главное, эмоций.

Написал предыдущий абзац и перечитал короткую главку “Квантовая хромодинамика” (стр. 273-278). При принятой манере изложения слов, скорее всего, достаточно. Но сосредоточить внимание читателя на том, что мы встретились с качественно новой ситуацией, было бы нужно. Десятилетия углубление в структуру вещества напоминали разборку матрёшек. Кварковая модель принципиально отличается от всего, с чем физики оперировали до сих пор. Разъяснив природу асимптотической свободы, “то есть обращение эффективной константы взаимодействия в нуль при k → ∞”, автор заканчивает раздел таким абзацем: “Таким образом теория цветных кварков, взаимодействующих с безмассовыми цветными глюонами, основанная на локальной цветовой симметрии SU(3)c, с единой точки зрения объясняет основные свойства сильного взаимодействия”(стр. 278). Мне представляется, здесь было бы весьма полезно дать волю эмоциям, не стесняясь проявить восторг достигнутым. Тем более, что Александр Ильич умел это делать как никто другой.

В цитированном предисловии АИ, очерчивая круг читателей, называет филосфов. Философам “Развивающаяся физическая картина мира”, действительно, должна быть интересна. Не столько теми разделами, которые непосредственно посвящены философским аспектам физики (последние параграфы в 4-й и в 6-й главах), но, главным образом, внимательным разъяснением исторической необходимости смены идей в процессе познания Природы. Автор сосредотачивает внимание на главном, выделяет из огромной совокупности фактов, которые представляют из себя историю физики, конкретные примеры, парадоксы и противоречия, послужившие причиной научных революций. Специально подчёркивается, что смена парадигм не означает уничтожение добытого знания. Научные революции “бескровны”. Например, квантовая механика не отменила классическую, а очертила круг явлений, который доступен механике Ньютона. Естественно, гносеологические проблемы квантовой механики, как наиболее сложные, привлекли особое внимание А.И. Ахиезера (им посвящён специальный раздел, стр. 198).

Из естественных наук физика больше всех содержит математики. Возможность и необходимость использования глубоких математических методов для решения физических задач привела “к разделению физики на две науки — физику экспериментальную, которая с помощью экспериментальных устройств исследует закономерности существующих в окружающем нас мире форм материи и создаёт новые формы материи, не существующие непосредственно в земных условиях, и физику теоретическую, которая математически отображает закономерности различных форм движения материи, то есть создаёт математические модели различных форм движения материи и с помощью них предсказывает новые явления” (стр. 294). В глубоком по содержанию разделе автор анализирует единство физической теории и её математического формализма (стр. 283-295).

Занятие теоретической физикой невозможно без свободного владения её математическим аппаратом. Знание правил, алгоритмов — необходимое условие. Но недостаточное. Кроме знания, нужно понимание. Редко понимание приходит без усвоения словесных разъяснений. Нужны слова. Формулы, уравнения как бы безлики, не несут наследственных признаков. Скорее, наоборот: уравнения, формулы служат своеобразной характеристикой открывших их учёных. Услышав фамилию Шредингер, мы прежде всго вспоминаем уравнение Шредингера, а только потом (и, к сожалению, отнюдь не всегда) живого человека, австрийского учёного, не еврея, покинувшего фашистскую Германию, говоря скучным языком, по политическим соображениям. Слова, если это не формальные определения вводимых понятий и правил, всегда эмоционально окрашены и несут на себе отпечаток личности автора. Поэтому несомненное достоинство книги в обилии цитат. Творцы новой физики непосредственно говорят с читателем со страниц книги А.И. Ахиезера. Знакомству с Ньютоном, Максвеллом и Эйнштейном читателю помогают короткие биографические главки (стр., стр. 40, 62 и 110), содержащие самое главное о наиболее великих героях истории физики, а заключительный перечень “Квантовая хроника. События и люди” (стр. 297) помогает ознакомиться с основными перипетиями удивительно богатого достижениями ХХ-го века.

ХХ-ый век, завершающийся в этом году, ещё ждёт своего общепринятого наименования, но нет сомнений, что создание и использование атомной бомбы наложило неизгладимый отпечаток на всю вторую половину уходяшего века. Поэтому немаленькая (по масштабам книги) глава “Из истории урановой проблемы” (стр. 248-260), заключающая раздел “Ядерный мир”, абсолютно уместна. В этой главе почти не слышен голос Александра Ильича. Дав слово Эйнштейну (приведен отрывок из его письма президенту США Ф. Рузвельту), передаёт его Вернеру Гейзенбергу. Почти полностью приведена лекция Гейзенберга, прочитанная им для высших военных Германии 26 февраля 1942 года по публикации в Physics Today, Vol.48,№8, part 1, 1995, pp 27 — 30 (с огромным интересом, признаюсь, читал впервые) и большой отрывок из известных мне ранее воспоминаний В. Гейзенберга, публиковавшихся в переводе его книги “Физика и философия. Часть и целое” (М. “Наука”, 1989). Заключается глава словами автора: “Трудно даже подумать, какая катастрофа постигла бы мир, если бы Гитлер получил атомное оружие!” (стр. 260). А перед этим: “К решающей идее…пришёл не только Ферми, но и Гейзенберг. И, возможно, благодаря своей экономической мощи Америка смогла создать атомное оружие раньше Германии.” (там же). Видно, Ахиезер не разделяет высказываемое некоторыми мнение о том, что Гейзенберг сознательно саботировал создание атомного оружия фашистской Германией.

А.И. Ахиезер — участник решения Урановой проблемы в СССР. Долгие годы он руководил теоретическим отделом Харьковского физико-технического института, который именовался Лабораторией №1 (напомню, что Институт Атомной энергии был Лабораторией №2). АИ не делится своими воспоминаниями, не упоминает никаких подробностей. Он ограничился одной фразой: “Первый ядерный реактор в СССР был сооружён И.В. Курчатовым в 1946 году” (стр. 248). И всё.

Я не знаю причины, по-моему, несколько излишней “скромности” автора. Возможно, причина тривиальна. Просто АИ считал, что в этой книге не место воспоминаниям. Но на меня воспоминания нахлынули. С 1949-го по 1970-й год я был сотрудником того же института. Правда, не в отделе Александра Ильича, а в отделе, руководимом И.М. Лифшицем. Но деление на отделы было довольно условно. Некоторые из своих первых работ я делал по тематике, близкой АИ. И, что меня особо радует, у нас есть совместные работы. Правда, совсем не по атомной проблеме.

Вспоминая, задумываюсь. На долю Лаборатории №1 выпала, как я понимаю, академическая часть проблемы (непосредственно бомбой мы не занимались). Но по степени секретности, по своей подчинённости Москве, а не Украинской академии наук, которая значилась в названии института (ХФТИ АН УССР), мы прекрасно понимали, что «мы в проблеме». Пытаюсь вспомнить, задумывались ли мы о моральных проблемах, стоящих перед теми, кто создаёт оружие массового уничтожения. С некоторой долей удивления принуждён признаться: в то время моральные проблемы нас не волновали. Хотя отношения внутри группы близких товарищей — коллег по работе были таковы, что мы не боялись вести откровенные разговоры, разговоров о моральной ответственности создателей атомного оружия для СССР не было (боясь ошибиться, я проверил свои воспоминания и получил подтверждение).

Почти одновременно с книгой «Развивающаяся физическая картина Мира» я прочёл предсмертные «Размышления о событиях и людях» Александра Ильича, записанные под диктовку его учениками и пересланные мне его дочерью Зоей. Они ждут своей публикации и обдумывания. Но зная, с какой душевной отдачей Александр Ильич относился ко всему, что он делал, и какого напряжения душевных и физических сил должно было ему стоить создание «Развивающейся физической картины Мира», думаю, уместно закончить рецензию словами из «Размышлений»:

«Институт, которому я отдал шестьдесят лет жизни, фактически развалился. Душа болит, но куда деться! Слава Богу, что есть ещё несколько энтузиастов, с которыми можно что-то делать, а иначе нужно было бы наложить на себя руки.»

© 2003 ННЦ ХФТИ
Впервые опубликовано в «А.И.Ахиезер. Очерки и воспоминания», Харьков: «Факт», 2003.

Сведения об авторе: Каганов Моисей Исаакович (p.1921 г.) - физик-теоретик, окончил ХГУ в 1949 г., доктор физ.-мат. наук, профессор, США.