[вернуться к содержанию сайта]

    Когда же это началось? Когда горение, энтузиазм, порыв жажда борьбы сменились неуверенностью, разочарованием, усталостью?

    В конце лета из Германии пришла неожиданная страшная весть: умер близкий друг Эренфеста Вальтер Ритц. “Тихо почил вследствие кровоизлияния”, как писала Эренфесту его мать...

    Помимо горечи тяжёлой утраты, Эренфеста поразила мысль: вот ведь как просто всё, оказывается, происходит: жил человек, был блестящим физиком, подавал огромные надежды – и вот уже нет его, “тихо почил”. Надежды остались надеждами...

    В молодости мы почему-то думаем (бог знает почему!), что впереди у нас чуть ли не вечность. Транжирим время. Берёмся и за то, и за это. А времени, в общем-то, не так уж и много. Вальтер был всего только двумя годами старше Павла Сигизмундовича. И что самое главное: часы всегда останавливаются неожиданно. Каждый год, каждый день может оказаться последним. Как странно, что к этой простой житейской истине мы приходим не так, как приходят к истинам научным, то есть путём систематического, целенаправленного обдумывания и исследования предмета, а в результате тяжёлых потерь – потерь близких и дорогих нам людей. Это удивительное свойство тех самых “тривиальностей”: неожиданная глубина их раскрывается лишь после сильной эмоциональной встряски.

    Смерть Ритца произвела потрясение и опустошение в душе Эренфеста. Он как-то сразу “ужасно выдохся”...

    Время начинать. Лоренц ещё раз подбадривает его своей улыбкой, и Павел Сигизмундович произносит первые, самые трудные фразы своей многострадальной речи.

    “По традиции, я должен был начать её следующими словами:

    “Высокочтимые господа кураторы! (поклон). Высоко-учёные господа профессора! (поклон). Уважаемые господа лекторы! Приват-доценты и доктора всех факультетов! (поклон). Благороднейшие господа и дамы, студенты университета! (поклон)”.

    (Каждая из этих групп занимает свои места.)

    Но так как свою речь я произносил по-немецки, то сказано все было в более современном стиле...”

    Звук собственного голоса быстро успокаивает Эренфеста, и он начинает говорить так, как говорил всегда всю свою жизнь, только очень медленно, тщательно выговаривая слова, чтобы как можно лучше быть понятым сидящими в зале голландцами. (Ничего! Скоро он будет читать лекции по-голландски. С самого своего приезда он просил, чтобы все разговаривали с ним на этом языке, и он уже неплохо им овладел, хотя выступать публично пока и не решается.)

    Успокаивает его и то, что выбранная им тема досконально ему известна. Он ведёт речь о кризисе, разразившемся в физике,– кризисе старой гипотезы эфира. О том как пытаются преодолеть этот кризис три близких ему человека – Гендрик Антон Лоренц, Альберт Эйнштейн, Вальтер Ритц... Первый из них находится в зале, слушает Эренфеста, имеет возможность оценить, насколько верно он излагает суть дела. Второго здесь нет. Третьего вообще уже нет в живых...

    Эренфест рисует перед слушателями фантастическую картину: огромный полый шар диаметром в два световых часа и в центре его – совсем крохотный человечек, который занимается тем, что посылает время от времени лучи света во всех направлениях и смотрит, что из этого получится. Как жаль, что нет доски, нельзя показать рисунки! Всё приходится объяснять на словах. Чтобы дать хоть какую-то опору воображению своих слушателей, Павел Сигизмундович привлекает в качестве иллюстрации то висящую в зале сферическую лампу, то светящийся дневным светом контур окна...

    За прошедшие с тех пор десять лет у Эренфеста разу не возникло желания вернуться к проблемам его докторской диссертации (опять-таки на ум приходит невыгодное для него сравнение с Лоренцем!). Не испытывает он такого желания и теперь...

    Успех и известность принесла ему статья “Основы статистического подхода к механике”, написанная совместно с Татьяной Алексеевной по заказу Феликса Клейна для “Энциклопедии математических наук”. Статья хоть и обзорная, посвящённая изложению взглядов его учителя, Больцмана, но позволившая Эренфесту внести в теорию немало своего, особенно в изложении знаменитой H-теоремы.

    Есть у него ещё кое-какие “мелочи”, однако разве сравнишь всё это с мощной целенаправленной работой Лоренца, составившей в физике целую эпоху! Смешно даже говорить об этом. Он и Лоренц – несоизмеримые величины!

    Впрочем, дело тут не в масштабе дарования. В конце концов он мог бы сравнить себя с Иоффе, Ритцем, Дебаем, даже с Эйнштейном (звезда гениального физика только что всходит; он ещё не тот великий недосягаемый Эйнштейн, которого мы знаем теперь), но вся беда в том, что в отличие от этих исследователей у него, Эренфеста, нет главных, солидных “идейных направлений”, нет собственной проблемы, собственного “уголка”, а так, только одни забавные задачки и парадоксы.

    В разные периоды жизни Эренфеста душеприказчиками его были мать, отец, старший брат Артур, Густав Герглотц, Вальтер Ритц, Татьяна Алексеевна, Эйнштейн… Начиная с 1907 года и до конца его жизни, пожалуй самым близким его другом (если не считать не идущих в сравнение отношений с женой) был Иоффе.

    Познакомились они ещё в Мюнхене в кафе “Луц”, традиционном месте встреч тамошних физиков, но дружба между ними возникла после приезда Эренфеста в Россию. Дело сложилось так, что вскоре они стали необходимы друг другу, особенно Иоффе – Эренфесту, психологически более незащищённому, ранимому. Всегда спокойный и уравновешенный, Абрам Федорович легко возвращал своего друга в “нормальное состояние”, из которого тот нередко выходил. В конце концов Павел Сигизмундович возвёл Иоффе в сан своего “духовного руководителя”, в обязанность которого входило постоянно ободрять подопечного и не давать ему вешать носа.

    В конце августа 1909 года Макс Борн опубликовал большую статью, в которой излагалась его теория твёрдого тела. По замыслу Борна, эта теория должна была оказаться совместимой с теорией относительности. Борн давал новое определение твёрдому телу. Согласно этому определению каждый бесконечно малый элемент такого тела должен представляться наблюдателю, который движется вместе с этим элементом, недеформированным.

    Через несколько недель после появления статьи Борна Эренфест послал в “Physikalische Zeitschrift” одностраничную заметку на ту же самую тему. В ней он доказывал, что борновское определение твёрдого тела ведёт к противоречию. Ведь неподвижному наблюдателю будет казаться, что каждый элемент тела испытывает Лоренцево сокращение. Но уже в простейших случаях движения мы сталкиваемся с абсурдом. Взять, например, равномерное вращение твёрдого цилиндра вокруг неподвижной оси. С одной стороны, длина его окружности при вращении должна сократиться по сравнению с состоянием покоя: ведь каждый элемент такой окружности движется по касательной с некоторой мгновенной скоростью. С другой – радиус R не испытывает никакого сокращения, поскольку всякий его элемент в любое мгновение перемещается в направлении, перпендикулярном радиусу; стало быть, и длина окружности, вычисляемая по формуле 2πR, не должна меняться...

    Это противоречие получило название “парадокс Эренфеста”. В дальнейшем появились аналогичные публикации других физиков, вскрывавших несуразицы, вытекающие из попыток дать подходящее определение твёрдому телу. В конце концов стало ясно, что концепция твёрдого тела несовместима с теорией относительности.

    Защитить эту концепцию попытался В.С. Игнатовский – русский физик, работавший в Германии. Рассматривая мысленный эксперимент Эренфеста с вращающимся цилиндром, он утверждал, будто все дело в процедуре измерения: если измерять длину окружности и радиус одновременно, никакого противоречия не будет.

    Эренфест ответил Игнатовскому довольно резко. Он привёл ещё один воображаемый опыт, который делал очевидной ошибочность утверждений его оппонента.

    В новой статье, посвящённой той же проблеме, Игнатовский, среди прочего, признал критику справедливой. Однако эта новая его публикация вызвала ещё более бурную реакцию Эренфеста. В следующей его полемической заметке содержались, например, такие фразы: “...Ничего из его расчётов не следует”, “...Само его утверждение есть ложь..” (имелись в виду расчёты и утверждения Игнатовского).

    Трудно сказать, чем объяснялся столь резкий тон: в общем-то, он не был свойствен Павлу Сигизмундовичу. Приписать ли его влиянию Петра Николаевича Лебедева, сражавшегося в такой манере с научными графоманами? Но Игнатовский вовсе не был графоманом. Как бы то ни было, в дальнейшем Эренфест испытывал недовольство тоном этих двух своих статей и никогда нигде их не перепечатывал.

    Помимо Игнатовского, с Эренфестом полемизировал В. Варичак, но с совсем других позиций. Он утверждал, что противоречия, вытекающие из теории относительности, имеют “кажущийся, субъективный” характер, поскольку-де Лоренцево сокращение не является чем-то реальным. Более, чем самого Эренфеста, это встревожило Эйнштейна, который решил, что такого рода утверждения нельзя оставлять без внимания. Он написал Эренфесту, приглашая его ответить Варичаку, но затем подготовил ответ сам. Его заметка называлась “К парадоксу Эренфеста”. Лоренцево сокращение вполне реально, писал Эйнштейн, ибо в принципе неподвижный наблюдатель может его измерить. “Это именно то, что обнаруживает весьма изящным способом Эренфест”.

    Накануне нового, 1910-го, года в Москве открылся XII съезд русских естествоиспытателей и врачей. Эренфест выступил на нём с докладом на ту же волновавшую его тогда тему – “Твёрдое тело и теория относительности”. Иоффе так писал об этом жене на следующий день:

    “Съезд сначала был скучный, но потом интерес возрос и достиг апогея на докладе Эренфеста, который имел необычайный успех и по содержанию, и по впечатлению: сейчас он – самый популярный человек”.

    На основе этого доклада Павел Сигизмундович подготовил статью, которая была опубликована в первом и втором выпусках “Журнала Русского физико-химического общества” за 1910 год.

    Знаменитая речь Эренфеста при вступлении на лейденскую кафедру в переработанном виде также была напечатана в ЖРФХО – в выпуске четвёртом за 1913 год. Это ещё один блестящий образец научной публицистики и популяризации. “Многоуважаемые слушатели! Позвольте остановить ваше внимание на кризисе, который в настоящее время угрожает одной основной гипотезе физики” – так начинается журнальный её вариант. Павел Сигизмундович рассказывает об известном опыте Майкельсона, поставившем под сомнение существование эфира. Вместо реального эксперимента он опять-таки разворачивает перед слушателями картину некоего мысленного опыта, более наглядного. Представим себе, говорит он, полый шар, размеры которого столь велики, что световой луч пробегает его поперечник примерно за два часа. Шар неподвижен. В центре его находится экспериментатор, тот самый “крохотный человечек”. На мгновение он зажигает яркий источник света и ждёт, что будет дальше. Это нетрудно вообразить: устремившиеся во все стороны световые лучи за час достигнут стенок шара, отразятся от них и ещё через час вернутся к наблюдателю. Всё пространство внутри шара на миг предстанет перед его взором освещённым, после чего всё опять погрузится в темноту.

    А теперь представим себе, продолжает Эренфест, что шар не находится в покое, а движется в пространстве с огромной скоростью. Что теперь будет видеть наблюдатель, находящийся внутри? Поскольку мы считаем, что всё пространство заполнено неподвижным эфиром – именно в нём распространяется свет,– наблюдаемая картина будет иной: исследователь сначала увидит высвеченным экватор, потом круги широт и наконец полюса. Всё будет происходить примерно так же, как если бы мы с моста бросили камень в реку: круги, расходящиеся по воде, увлекались бы потоком и деформировались им. В нашем случае через пространство, по существу, тоже несётся поток – поток эфирного ветра.

    Такую картину мы ожидаем, исходя из наших представлений о неподвижном эфире. Что же случается на самом деле? Опыт Майкельсона показал: никакой деформации наблюдаемой картины нет, в движущемся шаре всё происходит точно так же, как и в неподвижном. Из-за этого-то странного, непонятного результата, не укладывающегося в рамки общепринятых представлений, и возник кризис.

    Как объяснить этот парадокс – то, что картины в движущемся и неподвижном шарах одинаковы? Эренфест рассказывает слушателям о трёх вариантах объяснений. Один вариант предложил Лоренц. Он выдвинул две гипотезы: первая – при движении сквозь эфир изменяются силы, действующие между молекулами; вторая – изменяется геометрическая форма электронов *. В результате эфирный ветер не только нарушает ход того явления, которое наблюдает исследователь, но он же “портит” измерительные приборы и инструменты, которыми тот пользуется,– деформирует линейки и рулетки, с помощью которых измеряются расстояния, меняет ход часов и т. д. Искажение самого явления как бы компенсируется “порчей” лабораторного оборудования.

    Два других объяснения удивительного парадокса, о которых рассказывает Эренфест, принадлежат Эйнштейну и Ритцу. Оба они просто-напросто отказываются от эфира. Пространство между телами пусто, считают они. Свет распространяется в нём не благодаря эфиру как некоей несущей среде, а сам по себе, наподобие того, как это трактовала теория истечения, господствовавшая долгие годы после Ньютона **. Но есть разница между концепциями Эйнштейна и Ритца. Первый считает, что скорость света, посылаемого движущимся источником, та же самая, что и неподвижным. Следовательно, отрицающая эфир теория Эйнштейна “требует того же самого”, что и эфирная теория Лоренца: чтобы в результате движения изменялись меры времени и длины. Правда, ни о каких деформациях электрона и прочих пертурбациях в микроскопическом строении физических тел Эйнштейн не толкует – он ведёт речь об отказе от понятий абсолютного пространства и времени, утверждает, что пространственные и временные масштабы зависят от скорости движения. Что касается Ритца, он не придерживается постулата о постоянстве скорости света, полагая, что свет от источника, движущегося, допустим, по направлению к нам, достигнет нас быстрее, нежели от источника неподвижного. Как, однако, совместить это положение с результатами опыта Майкельсона, или, что то же самое, опыта с шаром, придуманного Эренфестом, остаётся неясным. В отличие от хорошо разработанных теорий Лоренца и Эйнштейна концепция Ритца представляет собой лишь наброски. “Смерть лишила Ритца возможности развить свои идеи,– говорит Эренфест,– и мы не знаем, как бы ему удалось преодолеть те затруднения, на которые мы наталкиваемся при первых же попытках восполнить пробелы в его работе”.

    Как относиться к этой работе Эренфеста? Нет сомнения, подобно тому как он это делал в отношении многих других разделов физики, он и в этом разделе, что называется, держал руку на пульсе. Вместе с тем ясно, что здесь у него всё ещё проявляется скептический взгляд на теорию относительности. Ему кажется трудносовместимыми представление о свете, самостоятельно, без посредства эфира, распространяющемся через пространство, и тезис о независимости скорости света от движения источника.

    Вообще первоначальное скептическое отношение Эренфеста к этой теории – ещё один пример проявления его критической натуры (“...Я всегда сначала реагирую очень отрицательно и консервативно...”).

    Вместе с тем, мне кажется, неверно было бы выводить из этой речи-статьи, будто теориям Лоренца и Эйнштейна Эренфест в то время предпочитал теорию Ритца. Ведь и теории-то как таковой не было, были только её намётки, Эренфест прекрасно видел это. Пожалуй, наиболее метко отозвался об этой его работе Вольфганг Паули, говоря, что в ней Эренфест “пытался воздать должное противоречащей опыту и несостоятельной, но привлекательной по исходным предпосылкам” концепции своего рано умершего друга. Воздать должное. Это ведь совсем не то, что отдать предпочтение. Уже и в 1912 году, произнося речь, Эренфест, мы видели, отдавал себе отчёт о почти непреодолимых трудностях, с которыми сразу же, на первых же порах, сталкивается концепция Ритца. Что касается публикации 1913 года, автор просто-напросто снабжает соответствующее место, где идёт речь о представлениях Ритца, сноской: за время, прошедшее с момента его, Эренфеста, вступительной речи, профессор де Ситтер доказал, что при помощи астрономических наблюдений над двойными звёздами можно продемонстрировать: скорость, с которой до нас доносится свет от движущейся звезды, независима от скорости этой звезды; в результате постановка “чрезвычайно затруднительных опытов” с целью проверки справедливости той исходной посылки, которой пользовался Ритц,– о том, что скорость света зависит от скорости источника,– постановка таких опытов “представляется излишней”.

    Тут опять перед нами предстает необычайно человечный образ Эренфеста: он не столько стремится воздать должное концепции Ритца, несостоятельность которой ему, в общем-то, видна, сколько отдаёт таким необычным способом долг памяти самого Ритца. Это постоянное соседство (и противоборство, противостояние) научно-рационалистического и человеческого начал – весьма характерная для Эренфеста черта.

стр. 153

    …Быть может, отчасти у Лебедева Эренфест перенял манеру реагировать на какие-то публикации короткими, язвительными (иногда скрыто язвительными) репликами. Такова, например, его заметка по поводу статьи И.Е. Орлова "Основные формулы принципа относительности с точки зрения классической механики". Автор статьи, в частности, отстаивал довольно странный тезис, что в принципе невозможно поставить experimentum crucis, позволяющий установить, справедлива ли теория относительности Эйнштейна или "конкурирующая" теория Ритца.

    В своём ответе Эренфест без всяких вступлений в нескольких строках описывает такой эксперимент: имеется лаборатория и в ней наблюдатель; вне лаборатории – источник красного света, неподвижный по отношению к лаборатории, и источник зелёного света, удаляющийся от неё с большой скоростью. Мгновенно открывается отверстие в стене лаборатории, так что в него одновременно проникают и красный, и зелёный свет. Оба луча движутся к противоположной стене, возле которой стоит наблюдатель. Вопрос: какой свет он увидит раньше – сначала красный, а потом белый (образующийся из-за смешения красного и зелёного) или сразу же белый?

    "Я утверждаю:

теория Ритца требует: сперва красный,

теория Эйнштейна требует: сразу белый".

    Согласен ли г. Орлов с этим или он оспаривает это положение?

    Вот и вся заметка.

    Как писал Крамерс, в статье “Некоторые неясные вопросы...” Эренфест выступает “против определённой легковесности”, утвердившейся в литературе по квантовой механике. Заключается эта легковесность в том, что многие, главным образом молодые, физики “в упоении от потока новых открытий” с большой сноровкой “пекут” всевозможные выводы и формулы, а также жонглируют всякого рода утверждениями, делая вид, будто в этих утверждениях всё предельно ясно, хотя на самом деле в них нет и намёка на ясность.

    По своему стилю эта статья Эренфеста в каком-то смысле противоположна статье “Об одной механической теореме...” Если та в самом деле написана сухо, без всяких “дивертисментов”, эта – опять-таки прекрасный пример научной публицистики. Недаром Крамерс говорил, что стиль работ Эренфеста далеко не всегда одинаков, это объясняется именно тем, что он специально обдумывает проблемы стиля.

    Как и обещает заголовок, статья содержит вопросы – правда, не с утвердительным, а с вопросительным знаком. Недоумения Эренфеста (впрочем, как он надеется, не его одного) касаются некоторых сторон квантовой механики. Автор заранее предупреждает, что вопросы, которые он собирается задать (пока не ясно, кому), ради “спокойной жизни” можно посчитать бессмысленными. Правила хорошего тона вроде бы даже требуют этого. “И именно поэтому,– говорит Эренфест,– кто-то должен взять на себя такой неблагодарный труд и поставить их в твёрдой уверенности, что всегда найдутся учёные, владеющие искусством давать на эти "бессмысленные" вопросы не только вполне осмысленные, но даже совсем ясные и простые ответы”.

Дата установки: 09.09.2010
Последнее обновление: 16.10.2010
[вернуться к содержанию сайта]

W