|
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДКОЛЛЕГИИ
Этой книгой Академия наук СССР начинает издание новой серии научно-популярных книг. Предназначены эти книги главным образом для школьников — учеников старших классов. Но мы надеемся, что большинство книг будут интересны и многим другим читателям — учителям, студентам, всем тем, кто интересуется естественными науками, их успехами и историей.
Серия создана по инициативе редколлегии популярного в нашей стране журнала «Квант» и ставит перед собой - те же цели, что и этот журнал. Главные из них — формирование у читателя марксистско-ленинского мировоззрения, коммунистических черт. личности, пробуждение интереса к активным занятиям физикой, математикой, астрономией и оказание помощи в этих занятиях.
Для того чтобы эти цели были достигнуты, читателю нужно не просто читать книги, но и работать над ними — решать задачи, доказывать теоремы, ставить описанные опыты.
Мы надеемся, что эта серия поможет нашей молодежи в овладении знаниями, необходимыми теперь в любой сфере их будущей деятельности.
Мы ждем от читателей предложений, замечаний и советов, какие книги следует издать, на какие темы. Все эти предложения будут приняты с благодарностью.
Редколлегия серии
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Книга, предлагаемая вниманию читателей, впервые увидела свет в 1935 г. Она предназначалась для школьников старших классов, а ее автор был примерно в два раза их старше: Матвею Петровичу Бронштейну в то время не было еще 30 лет. Он работал в Ленинграде, в теоретическом отделе прославленного Физико-технического института, который справедливо называют колыбелью советской физики. Исследования Бронштейна охватывали целый ряд областей теоретической физики — астрофизику, физику полупроводников и атомных ядер.
Сейчас вошло в моду слово «хобби» — увлечение, часто не имеющее ничего общего с основной профессией человека. Одним из самых сильных увлечений М. П. Бронштейна была популяризация физики. К '1936 г. вышли четыре его книги для юношества. Одна из них особенно полюбилась читателям и сделала имя автора известным далеко за пределами того сравнительно небольшого в 30-е годы круга физиков, в котором Матвея Петровича и без того хорошо знали.
Эта книжка — «Солнечное вещество» — о необыкновенной истории открытия благородного газа гелия - была переиздана в 1959 г. В предисловии к пей JI. Д. Ландау, товарищ Бронштейна по Ленинградскому университету и Физико-техническому институту, писал: «Книга «Солнечное вещество», принадлежащая перу безвременно погибшего талантливого физика Матвея Петровича Бронштейна, — незаурядное явление в мировой "популярной литературе. Она написана с такой простотой и увлекательностью, что читать ее, пожалуй, равно интересно любому читателю - от школьника до фнзика-профессионала. Раз начав, трудно остановиться и на дочитать до конца». Л. Д. Ландау убедился в этом на собственном опыте, подготавливая книгу к переизданию. В это время он был ведущим в нашей стране физиком-теоретиком, «профессионалом» самого высокого класса, академиком, Героем Социалистического Труда; в 1962 г. его работы по исследованию жидкого гелия Шведская Академия наук удостоит Нобелевской премии по физике.
Книга М. П. Бронштейна «Атомы, электроны, ядра» отличается теми же высокими достоинствами и блеском, что и «Солнечное вещество». Матвей Петрович сравнивает в ней ученых с искусными шями, умеющими по самым незначительным и незаметным следам раскрывать картину физического явления, задавать Природе такие вопросы, чтобы ответы на них восстанавливали всю цепь событий, приводящих к результату, зафиксированному в искусном эксперименте. Эта книга читается как талантливо, прекрасным языком написанный детективный роман. Только действующие лица этого романа, за которыми следят внимательные и проницательные ученые, не преступники, а атомы, электроны, ядра..
Есть два рода хороших книг. От одних через много лет сохраняется общее благоприятное впечатление, другие же запоминаются даже в деталях. Быть может, это индивидуальная особенность памяти, но, так или иначе, книгу Матвея Петровича, впервые прочитанную более 30 лет тому назад, я сразу же запомнил во всех подробностях. Еще одно наблюдение: книги, понравившиеся в детстве, могут произвести совершенно иное впечатление при повторном чтении, уже в зрелые годы. Многие из опасения утраты таких впечатлений воздерживаются от перечитывания когда-то любимых авторов и книг — вне зависимости от того, относятся ли эти книги к жанру художественной или научно-популярной литературы. В последнем случае, пожалуй, такие опасения особенно основательны. Ведь за годы, прошедшие от юности до «взрослости», быстро развивающаяся наука может настолько далеко уйти вперед, что упрощенными оказываются сами теории и концепции, а це только популярная их трактовка, как бы хорошо она ни была выполнена.
Книги М. П. Бронштейна блестяще выдерживают испытание временем. Через тридцать с лишним лет после первого знакомства с «Атомами, электронами, ядрами» я с не меньшим удовольствием прочел эту книгу, хотя и по-другому оценивая те или иные ее разделы и абзацы. Причина здесь, помимо очевидного таланта Матвея Петровича, которого - вслед за С. И. Вавиловым, Я. И. Перельманом, А. Е. Ферсманом - следует считать одним из пионеров советской научно-популярной литературы, еще и в том, что из прогресса науки совсем не следует необходимость отказа от всех ее предшествующих завоеваний. Развитие исследовании в области микромира может служить тому хорошим подтверждением. Открытия Рентгена, Беккереля, супругов Пьера и Марии Кюри, Резерфорда по-прежнему составляют фундамент ядерной физики, являясь первой и замечательной главой ее истории.
Необычайно углубились наши сведения об элементарных частицах, из которых построена материя, были открыты — с тех пор, как книга Бронштейна увидела первое издание - десятки новых удивительных частиц, обнаружено явление цепного распада ура-
на, синтезированы заурановые элементы периодической системы Менделеева, нашли техническое применение силы, заключенные в ядрах атомов. Но все это не поколебало значения всколыхнувших воображение современников открытий, сделанных в последние годы прошлого и первые десятилетия нашего века, о которых и рассказано в книге Бронштейна. В настоящем выпуске «Библиотечки «Квант» публикуется ее первая часть; вторая часть, содержащая увлекательный рассказ о ядрах и их штурме, будет издана позднее.
Теперь - небольшая биографическая справка о Матвее Петровиче Бронштейне. Он родился в 1906 г. в Виннице в семье врача. Его детство пришлось на годы первой мировой войны, революции и гражданской войны — он практически не учился в средней школе и прошел ее программу самостоятельно. Работая на заводе в Киеве, молодой человек заинтересовался физикой; первые его шаги на этом поприще направлял известный советский физик Петр Саввич Тартаковский. Девятнадцатилетним юношей, студентом электромеханического техникума, Бронштейн опубликовал свою первую работу, посвященную спектру рентгеновского излучения. Она была напечатана в известном в те годы немецком физическом журнале. Именно на его страницах — и примерно в то же время — были опубликованы знаменитые работы Гейзенберга и Борна, с которых началась современная квантовая механика. В нем постоянно печатались в 20-е годы советские физики; иногда их статьи занимали около трети объема журнала: экспериментальная и теоретическая физика страны Советов выходила на международную арену.
Творческая активность Бронштейна была удивительной: три статьн он опубликовал в 1925 г., еще три — в следующем. Двадцатилетиям студентом первого курса физико-математического факультета Ленинградского государственного университета оп был, таким образом, автором шести статей по квантовой физике!
Блестяще закончив университет, Бронштейн в 1930 г. поступил в теоретический отдел Физико-технического института.
В ноябре 1935 г. - в год выхода книги «Атомы, электроны, ядра» - Матвей Петрович Бронштейн защитил докторскую диссертацию на тему о квантовании гравитационного поля. Одним из оппонентов Бронштейна был член-корреспондент АН СССР И. Е. Тамм, впоследствии — академик, Герой Социалистического Труда, лауреат Нобелевской премии по физике. В своем отзыве о работе диссертанта он писал: «В диссертации М. П. Бронштейна впервые, и притом совершенно последовательным и исчерпывающим образом, произведено квантование поля тяготения — путем соответствующего изменения и обобщения методов квантовой электродинамики». Матвей Петрович ввел понятие о квантах гравитационного поля _ гравитонах, аналогичных квантам электромагнитного поля — фотонам. Подобно тому, как квантовая электродинамика ' рассматривает электромагнитное взаимодействие как результат обмена фотонами, так и тяготение, по Бронштейну, есть результат обмена гравитонами между тяготеющими массами: гравитоны испускаются одним телом и поглощаются другим.
К этим работам Бронштейна в наши дни вновь обращаются в связи с успехами современной астрофизики. Во всем мире идут настойчивые поиски гравитационных волн и разрабатываются утон- . ченные методы их регистрации. Внешним показателем значительности вклада Матвея Петровича в развитие этой области теории тяготения может служить то обстоятельство, что его статья, содержавшая изложение основных результатов докторской диссертации, опубликованная в 1936 г., включена в сборник основополагающих работ по теории тяготения, изданный в 1979 г. в нашей стране в связи со 100-летним юбилеем со дня рождения Альберта Эйнштейна.
Время прихода М. П. Бронштейна в ФТИ совпало с развитием в институте исследований по атомному ядру и физике полупроводников. В работах -обоих этих направлений Матвей Петрович принимал деятельное участие. Он был одним из руководителей и, пожалуй, самым активным участником ядерного семинара ФТИ. Бронштейн пользовался большим авторитетом не только у своих коллег: его талант оценил Нильс Бор во время своего первого визита в нашу страну в мае 1934 г. Ранняя смерть (1938 г.) трагически оборвала его работу в области теоретической физики как раз тогда, когда от него можно было ожидать особенно больших свершений: это было время «бури и натиска» в ядерной физике и физике полупроводников, это была заря современной астрофизики.
Прекрасный физик, Матвей Петрович был_человеком блистательных гуманитарных способностей и удивительной памяти. Ему никогда и ничего не надо было перечитывать: прочитав, он запоминал навсегда. Корней Иванович Чуковский в шутку говорил, что, если бы погибла цивилизация, Матвей Петрович мог бы заново написать всю энциклопедию — от первого и до последнего тома.
Бронштейн читал в подлиннике «Дон-Кихота» и физические статьи на японском языке, переводил с латинского на русский стихи замечательного поэта Древнего Рима — Катулла и украинских поэтов. Прекрасно знал и любил русскую поэзию и выделял из поэтов нашего века Александра Блока.
Бронштейн был великолепным педагогом. Его лекций в Ленинградском университете оставили глубокий след у тех студентов, которым посчастливилось его слышать.
Бронштейн был человеком смелым, независимым, острым на язык. Но его товарищи, которым иногда приходилось бывать объектами таких шуток, не обижались на них, потому что знали: за колючестью Матвея Петровича стоит душевность, чуткость, доброта.
Особенной любовью Бронштейна пользовались дети — и отвечали ему взаимностью. Он умел с ними разговаривать как с равными — заинтересованно и уважительно. Недаром же его книги нашли дорогу к сердцам школьников! Новое издание книги Бронштейна будут сейчас читать внуки и внучки тех, кому она предназначалась почти полвека тому назад. Будем надеяться, что это чтение окажется для них столь же увлекательным, как в свое время для их дедушек и бабушек, а для очень многих — определит будущие занятия и профессию, поможет понять и полюбить ту науку, бескорыстному служению которой была посвящена короткая и яркая жизнь Матвея Петровича.
Предоставим же слово ему самому,
В. Френкель
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ЗАГАДКА РАДИОАКТИВНОСТИ
В этой книжке вы найдете рассказы о проницательных сыщиках, разгадывающих самые головоломные загадки, самые непонятные тайны на свете, нo только не думайте, что эта книжка будет похожа на другие книжки о сыщиках — на книжки об отважном Нате Пинкертоне или о хладнокровном Шерлоке Холмсе, о которых вы с таким увлечением читали в детстве. Сыщики, которых вы встретите здесь, очень мало напоминают обычных героев детективных книжек. Они не служат в полиции, не преследуют по пятам знаменитых преступников, не носят револьвера в кармане и полицейского значка под отворотом пиджака. Возможно, что они даже удивились бы, если бы узнали, что их называют сыщиками. Они — ученые люди, по целым дням сидящие в лабораториях, склоняясь над своими приборами, фотографическими снимками, листами с вычислениями. Да и тайны им приходится раскрывать не такие, как Шерлоку Холмсу или Нату Пинкертону. В этой книжке не будет ни загадочных нятен крови на измятой траве, говорящих о нераскрытом убийстве, не будет таинственных подземелий, адских машин, поддельных банковских чеков. Тайны, с которыми имеют дело герои нашей книжки, совсем не такие: это тайны невидимых маленьких частиц, из которых построено все на свете: вода, воздух, лед, железо, дерево, да и мы сами, это тайны электричества, тайны лучей света, тайны далеких мерцающих звезд. Многде из этих тайн еще и до сих пор не разгаданы; другие разгаданы уже давно, третьи — совсем недавно. Для того чтобы разгадать эти тайны, нашим сыщикам понадобилось еще больше проницательности, остроумия, упрямства, настойчи-мужества, чем понадобилось бы самому Шерлоку для того, чтобы раскрыть самое загадочное преступление на свете.
Как и всякая другая книжка о сыщиках, наша книжка начинается с головоломной загадки, которую нашим сыщикам предстояло разгадать. Дело было зимой, в самом начале 1896 года. Эта зима была одной из самых замечательных зим в истории: в течение этой зимы немецкий профессор Рентген сделал поразительное открытие, навеки обессмертившее его имя, — открытие лучей, которые теперь всем известны под названием рентгеновских. Сейчас уже все привыкли к этим лучам, которые свободно проходят через дерево, через человеческое тело, через тонкие металлические листики, — все мы много слышали о рентгеновских лучах и давно перестали им удивляться, — но представьте себе, как удивились люди, слышавшие об этом открытии в первый раз!
Среди людей, которых восхитило и поразило до глубины души великое открытие Рентгена, был и тот, с приключений которого начинается наша книжка. Он был профессором химии в Париже. Звали его Анри Беккерель.
20 января 1896 года — день, когда начинается история, которую мы хотим рассказать, — Анри Беккерель отправился, по своему обыкновению, на собрание Парижской Академии наук. Собрание должно было быть очень интересное: все знали, что один из академиков — знаменитый математик Пуанкаре — получил от самого Рентгена подробное письмо о только что открытых лучах. К письму Рентген приложил фотографические снимки: это были первые фотографии, сделанные не обыкновенными видимыми лучами света, а рентгеновскими лучами В повестке, которая была заранее разослана всем парижским ученым, было напечатано, что на этом собрании Пуанкаре прочитает вслух полученное им письмо и покажет фотографии. Задолго до начала заседания огромный зал Парижской Академии наук был переполнен. Сюда пришли не только профессора, но и студенты многочисленных высших школ города Парижа, пришли с неизменными своими блокнотами и маленькими фотографическими, аппаратами корреспонденты всех газет, чтобы в тот же день поместить в вечерних выпусках сенсационные отчеты о заседании Академии и о письме знаменитого Рентгена, пришла и просто любопытствующая публика — «публика с улицы», как ее презрительно называли студенты и профессора. Когда в наступившей тишине Пуанкаре начал громко читать по-немецки полученное им письмо, все присутствующие приложили к уху ладонь чтобы получше расслышать (а особенно внимательны! впд был у тех, которые ни слова не понимали по-немецки но ни за что не хотели в этом признаться). Но вот чтение окончилось и среди известных парижских ученых сидевших в первых рядах кресел, началось публичное обсуждение письма Рентгена. В этом обсуждении принял участие и Беккерель. Его очень заинтересовал вопрос о том, из какого именно места рентгеновской трубки выходят открытые Рентгеном лучи. А нужно сказать, что эта трубка была не такая, как те усовершенствованные рентгеновские трубки, которые употребляются теперь. В теперешних трубках то место, из которого во веб стороны расходятся рентгеновские лучи, — это массивный кусок тугоплавкого металла. А в первой трубке, которую построил Рентген, лучи расходились от одного местечка на стекле трубки. Когда трубка работала, на ее стеклян-ной стенке появлялось маленькое светящееся пятнышко. Оно светилось холодным зеленовато-желтым светом, и как раз от него во все стороны расходились рентгеновские лучи. Сами рентгеновские лучи невидимы глазу, но зелено-желтое свечение на стекле трубки, конечно, видимо, и, значит, одно и то же местечко на стекле трубки испускает и видимые глазу лучи зеленовато-желтого света и невидимые рентгеновские лучи. Вот это-то холодное зелено-желтое свечение на стеклянной стенке трубки, о котором говорил в своем письме Рентген, страшно поразило Беккереля — он даже прервал чтение Пуанкаре и попросил его снова перечесть поразившее его место письма.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
