Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы - Олег Фейгин

Вернувшись в 1903 г. в Вену, Эренфест стал активным участником семинара, которым руководил Людвиг Больцман. На семинаре родилась и тема докторской диссертации Эренфеста «Движение твердых тел в жидкостях и механика Герца». Больцман, который был его оппонентом, с большой похвалой отозвался о диссертации, которую Эренфест защитил в июне 1904 г. Потом он некоторое время преподавал в Венском университете, а затем вернулся в Геттинген. В 1907 г. под влиянием Т. А. Афанасьевой Эренфест переехал в Санкт-Петербург, где познакомился с А. Ф. Иоффе и другими видными физиками, читая лекции в Санкт-Петербургском политехническом институте и ведя на дому теоретический семинар, в котором принимали участие молодые физики Д. С. Рождественский, К. К. Баумгарт, Л. Д. Исаков и студенты-физики Ю. А. Крутков, В. Р. Бурсиан, В. Г. Хлопин, В. М. Чулановский и другие. Это были будущие советские ученые – академики и профессора.

Семинар Эренфеста стал точкой, с которой началось развитие будущей советской теоретической физики. Сам он готовился к магистерским экзаменам, которые держал в 1909–1910 гг., читал курс по проблемам математической физики в политехническом институте и писал статьи по вопросам теоретической физики. Среди этих работ поистине классической стала совместная статья П. С. Эренфеста и Т. А. Афанасьевой-Эренфест «Принципиальные основы статистического понимания в механике», опубликованная в Математической энциклопедии в 1912 г. Столкнувшись с кастовостью и обскурантизмом российской научной системы, Эренфест в 1912 г. вернулся в Европу, где совершил поездку по университетам Германии, Австрии и Швейцарии, встречаясь с М. Планком, А. Зоммерфельдом и А. Эйнштейном.

В апреле 1912 г. Эренфест разослал оттиски статьи, напечатанной в Математической энциклопедии, разным ученым, в том числе и Хендрику Лоренцу. 20 апреля 1912 г. тот прислал ему письмо, в котором дал высокую оценку статье и задал вопрос о том, где он сейчас работает и как складывается его судьба.

Эренфеста несколько удивила подобная озабоченность, но в следующем письме Лоренц разъяснил смысл своих вопросов. Он собирался оставить ординарную профессуру по кафедре теоретической физики Лейденского университета и подыскивал себе преемника. «Я подумал также и о Вас», – писал Лоренц. В результате Эренфест принял это предложение, и состоялось его избрание профессором кафедры теоретической физики Лейденского университета. Эту должность Эренфест занимал 21 год, вплоть до своей трагической гибели 25 сентября 1933 г.

В Лейдене Эренфест организовал семинар, на котором обсуждались важнейшие вопросы развития квантовой теории, математической и статистической физики. Его посещали многие видные ученые Европы и Америки, включая Эйнштейна и Бора. В Лейденском университете возникла научная школа Эренфеста, основные направления исследований которой захватывали обоснование квантовой физики, статистической механики, теории относительности и теории фазовых переходов. В квантовой механике Эренфест сформулировал теорему о средних значениях квантово-механических величин, разработал метод адиабатических инвариантов и совместно с Р. Оппенгеймером исследовал статистические свойства атомных ядер, выведя теорему Эренфеста – Оппенгеймера. Все это привело его к гипотезе о недостаточности существовавшей в то время протонно-электронной модели ядерного строения для объяснения экспериментальных результатов.

Последние годы жизни Эренфест страдал тяжелой депрессией, вызванной сомнениями в собственных творческих силах, и под влиянием сложных семейных проблем покончил с собой.

Макс Борн (1882–1970)

Выдающийся немецкий физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике «за работы в области квантовой механики» (1954 г). Родился в немецком городе Бреслау в семье профессора анатомии местного университета. В 1901 г. после поступления в университет Бреслау на инженерно-физический факультет заинтересовался математической физикой и в 1904 г. перешел в Геттингенский университет, где обучался у выдающихся математиков Д. Гильберта, Ф. Клейна, Г. Минковского. В 1905 г. под руководством Гильберта защитил докторскую диссертацию по теории устойчивости упругих тел. Впоследствии под влиянием работ Д. Д. Томсона, А. Эйнштейна и Г. Минковского занялся поиском новых методов вычисления массы электрона, а также исследованиями свойств кристаллов и теорией температурной зависимости теплоемкости в физике кристаллического состояния.

В 1915 г. Борн занял должность ассистент-профессора теоретической физики в Берлинском университете на кафедре М. Планка. В Берлине, продолжая исследования кристаллов, приступил к построению математических основ квантовой теории с целью обобщить все квантовые эффекты в микромире. В 1926 г. Борн вместе со своими ассистентами В. Гейзенбергом и П. Йорданом создал один из вариантов математических основ квантовой физики, дав статистическую интерпретацию волновой пси-функции Шредингера и выяснив, что квадрат амплитуды волновой функции равен вероятности нахождения микрочастицы в данной точке пространства. Им также были разработаны методы решения квантовомеханических задач о рассеивании частиц друг на друге и введено понятие квантовомеханического оператора, оказавшееся важнейшим в квантовой физике высоких энергий. В тот же период Борн разработал основы квантовой химии и теорию строения двухатомных молекул.

В 1933 г. эмигрировал в Кембридж, а в 1936 г. занял пост профессора натурфилософии в Эдинбургском университете, где преподавал и проводил научную работу до самой своей отставки в 1953 г. В 1948 г. был награжден медалью Макса Планка Германского физического общества. После отставки Борн вернулся в Геттинген, где продолжил научные исследования, готовя свои многочисленные труды к публикации. В последние годы активно занимался общественной деятельностью, выступая с лекциями и заявлениями о необходимости запретить создание ядерного и прочего оружия массового уничтожения.

Нильс Хенрик Давид Бор (1885–1962)

Великий датский физик, один из основателей квантовой теории атома, родился в Копенгагене, в семье известного профессора-физиолога. Уже на защите магистерской диссертации в Копенгагенском университете он выделился своей работой, посвященной исследованию поверхностного натяжения жидкостей, которая считается своеобразным гидродинамическим эталоном. Новоиспеченный магистр был награжден эту работу Золотой медалью Академии наук Дании и обратил на себя внимание многих датских физиков. Это было первое и последнее экспериментальное исследование молодого ученого, после чего он всецело переключился на теоретическую физику, которой и посвятил всю свою оставшуюся жизнь.

В первую очередь Нильс Бор занялся проблематикой, связанной с нарождавшейся атомной физикой. Тема его докторской диссертации была связана с поведением электронов в металлах. В 1911 г. молодой доктор отправился в Англию для стажировки в кембриджской лаборатории первооткрывателя электрона Д. Д. Томсона. Затем он переехал в Манчестер, где влился в группу Эрнеста Резерфорда, экспериментально подтвердившего наличие положительного атомного ядра. Там ему удалось всего за несколько месяцев создать знаменитую модель атома Бора – Резерфорда, положившую начало современному пониманию субатомного мира.

Новая планетарная модель атома быстро завоевала признание физиков, позволяя объяснить многие трудности в интерпретации атомных спектров, а сам Бор занял должность профессора в Копенгагенском университете. Через три года датское правительство приняло решение о строительстве для него знаменитого Института теоретической физики в Копенгагене, ставшего на долгие годы главным центром европейских теоретиков. Все более-менее крупные разработчики квантовой физики побывали там, работая вместе с Бором. Там же родилась так называемая копенгагенская интерпретация, которая послужила основой для последующего развития квантово-механической теории.