Чтение онлайн

— Да, — сказал Левшин после небольшого молчания, — природа люминесценции до сих пор до конца не выяснена. Все же мы знаем о ней гораздо больше, чем это было в доквантовую эпоху. Теория световых квантов помогла нам понять многое.

Вавилов повернулся лицом к собеседнику. Теперь Вадим Леонидович видел хорошо знакомый высокий лоб и большие глаза, полные мысли. Темно-карие, почти черные, они были явно унаследованы от матери. Лишенные блеска, они светились глубоким внутренним светом.

— Это, конечно, так, — согласился Сергей Иванович. — Но верно и другое. Если б люминесценция получила развитие до открытия Планка, то, возможно, раньше были бы сформулированы и основы квантовой теории. Пути к открытию

квантовых особенностей в области люминесценции гораздо более просты и прямы, чем те, которыми шел Макс Планк, — в области сложного температурного излучения.

Сейчас наша цель — взять все что можно и из практической люминесценции и из достижений квантовой теории. Одна пусть питает другую. В явлениях люминесценции немало ценного для иллюстрации теории световых квантов. А успехи, достигнутые наукой в понимании природы света и строения вещества, должны нам дать возможность понять природу холодного свечения.

Это была программа новых больших исследований, и скоро она стала выполняться.

В то время когда Вавилов при помощи теории квантов настойчиво искал разгадку тайны люминесценции, из-за рубежа начали поступать сообщения о новых поразительных открытиях в области мельчайших частиц материи. Сама квантовая теория с ее многочисленными затруднениями стала быстро поглощаться новым физическим учением, гораздо более широким и совершенным, — так называемой волновой, или квантовой, механикой.

О том, что потребность в ревизии старой теории давно назрела, показывал тот любопытный факт, что первые квантовомеханические идеи появились почти одновременно в трех странах: Франции, Германии и Англии. Во всем были различны люди, заложившие фундамент нового раздела физики: французский аристократ, выходец из королевского дома Бурбонов Луи де Бройль; сын профессора истории церкви, юный геттингенский теоретик Вернер Гейзенберг; сорокалетний профессор университетов в Цюрихе и Бреслау Эрвин Шредингер; долговязый сверстник Гейзенберга, сын швейцарца и англичанки Поль Адриен Дирак… Различны были и их подходы к теоретическим вопросам.

Но результаты их исследований удивительно совпадали между собою, освещали с разных сторон одну и ту же истину.

Первый шаг в новом направлении сделал в 1924 году Луи де Бройль. В своей диссертации, выполненной под руководством знаменитого парижского физика-теоретика Поля Ланжевена, де Бройль высказал невероятно смелое предположение о том, что каждый движущийся электрон сопровождается своеобразной волной («волной де Бройля»), определяющей некоторые особенности его поведения.

Конечно, эта волна существенно отличается от световой, иначе говоря — электромагнитной, волны. И все же между частицей света — фотоном — и частицей вещества — электроном — по гипотезе де Бройля существует нечто общее: обеим им присуща своеобразная двойственность. Если прав де Бройль, то материя в любом ее виде, то есть как в виде вещества, так и в виде света, одновременно обладает свойствами волн и частиц.

Французский физик оказался прав. Это подтвердили год-два спустя немецкие физики Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер. Идя в формально-математическом отношении совсем иными путями, они пришли к тем же выводам, что и их парижский коллега.

А еще двумя годами позже, в 1928 году, 26-летний Поль Дирак установил, что между светом и веществом общего даже больше, чем это следовало из теории де Бройля — Гейзенберга — Шредингера.

— Дирак пришел к теоретическому выводу, что при некоторых условиях

свет должен превращаться в вещество и обратно, — рассказывал потом Сергей Иванович на лекции своим студентам. — В сильном электрическом поле световые кванты с длиной волны не больше одной тысячной миллимикрона, по Дираку, могут распадаться на две противоположно заряженные частицы — электрон и позитрон. Это весьма удивительное теоретическое предсказание, но оно все же полностью подтвердилось на опыте. Превращение света в вещество экспериментально доказано.

— Мне это кажется такой же бессмыслицей, как если бы кто-нибудь сказал, что звук может превращаться в музыкальный инструмент, — призналась одна студентка в перерыве.

— Вы нашли удачную аналогию, — улыбнулся Сергей Иванович. — Здесь действительно происходит нечто до известной степени напоминающее сказочное превращение мелодии в скрипку!

Мир квантовой механики раскрывался сторонами, где было много в высшей степени странного и неожиданного.

Чувства его первооткрывателей хорошо выразил впоследствии известный немецкий физик Паскуаль Йордан: «Каждый был полон такого напряжения, что почти захватывало дыхание. Лед был сломан… Становилось все более и более ясным, что мы натолкнулись на совершенно новую и глубоко запрятанную область тайн природы. Стало очевидным, что для разрешения противоречий потребуются совершенно новые методы мышления, находящиеся за пределами прежних физических представлений».

Советские физики с неослабным вниманием следили за тем, что происходит в университетах и в физических кружках Запада. Росла потребность в обмене научной информацией, и правительство социалистического государства посылало за рубеж наиболее талантливых представителей науки. Они вливались в интернациональную семью ученых и не только перенимали интересные идеи у своих западных коллег, но и сами все чаще публиковали результаты своих исследований на страницах немецких, английских и французских журналов.

В январе 1926 года получил от Московского университета заграничную научную командировку и Сергей Иванович. В соответствующем постановлении указывалось, что эта командировка — премия «первому профессору-ударнику» за отличную работу.

Вавилов мог выбирать место поездки, и он выбрал Берлинский университет. В то время там работал известный специалист по люминесценции профессор П. Прингсгейм. Кроме того, в центральном высшем учебном заведении столицы Германии особенно глубоко и критически разбирались идеи Луи де Бройля и других апологетов нового учения.

С первыми работами французского ученого Вавилов познакомился еще в Москве. До выезда в Берлин советский физик знал и об идеях Гейзенберга. В период же пребывания Сергея Ивановича в Берлинском университете на фронте физики произошли новые крупные события. Появилось более законченное математическое изложение волновой механики, разработанное Шредингером. Одновременно были опубликованы новые работы Гейзенберга в соавторстве с двумя исследователями, один из которых был его учитель — геттингенский корифей Макс Борн, а другой ученик — студент Паскуаль Йордан. Именно в этих работах возвещалось создание их авторами квантовой механики.

Вначале казалось, что идеи квантовой механики отличаются от идей Шредингера. Но в том же 1926 году Шредингер доказал, что они выражают полностью одно и то же. Входило в эту теорию и отношение между длиной волны и импульсом, установленное де Бройлем.

Сергей Иванович принимал активное участие в обсуждении работ по квантовой механике, проводившемся на интереснейших коллоквиумах в Берлинском университете. Коллоквиумами руководил крупнейший немецкий физик, основатель рентгено-структурного анализа и нобелевский лауреат Макс фон Лауэ. В собеседованиях участвовали и другие выдающиеся ученые.