Выступление 1998 г. по случаю 90-летия Э.Теллера. Опубликованная версия: 
Laszlo Tisza. Edward Teller Ninety // Heavy Ion Physics (Acta Physica Hungarica New Series) 1998. V.8. №3. P.179. Перевод Г.Е.Горелика.
 
 

Этими своими воспоминаниями я рад приветствовать Эдварда Теллера по случаю его 90-летия. Я многим ему обязан, без его помощи я, возможно, и не стал бы физиком. Мы познакомились в Будапеште еще в школьные годы, оба став победителями математического конкурса имени Этвеша. Мы любили математику, но очарование недавно открытой квантовой механики оказалась сильней. Следуя пожеланию отца, Эдвард сначала изучал химическую технологию, но, не окончив курса, обратился к теоретической физике.

Эдвард Теллер

Я учился в Будапештском университете, выбрав главным предметом математику, а вторым взяв физику. В Будапеште физика — современная физика — тогда еще не проникла в университетское преподавание. К 1927 г. я даже не слышал слова “квант”, но когда я попал в Геттинген, квантовой механикой там был пропитан воздух. Я решился взять один из первых курсов Макса Борна по квантовой механике. Поскольку Борн оказался нездоров, его курс фактически вели Вальтер Гайтлер, Лотар Нордхайм и Леон Розенфельд. Курс этот основывался на тогда еще не опубликованной рукописи Борна—Йордана по матричной механике.

Меня очаровало то, что современная математика нашла применение в реальном мире, и вскоре я переключился на физику. В 1928 г. нельзя было найти лучшего чем Геттинген места, чтобы понять достигнутое за предыдущие волнующие годы. Однако обширные области приложений еще не открылись, и я не был достаточно уверен в себе, чтобы найти тему для самостоятельного исследования. В этот момент с кратким визитом приехал Эдвард и предложил мне перебраться в Лейпциг, где он завершал свою диссертацию под руководством В.Гейзенберга.

Это предложение оказалось на редкость удачным. После того, как спектральные линии атомов были в основном объяснены, полосатые спектры многоатомных молекул давали следующую область для трудных и манящих задач. Они привлекали не очень многих, поскольку требовали знания химии и были не столь величественны как первые атомные задачи или как более экзотические проблемы, которым предстояло возникнуть несколько лет спустя.

Благодаря своей подготовке в химии Эдвард был подходящим человеком, чтобы выявить такого рода задачи и решать их. Едва я приехал в Лейпциг, как он привлек меня к проблеме, которая его заинтересовала. Стандартный метод определения момента инерции многоатомной молекулы из ее инфракрасного колебательно-вращательного спектра вел к парадоксу: две инфракрасные полосы метана указывали на два совершенно разных момента инерции. Некоторые физики решили, что химики неправы, принимая модель тетраэдра. Эдвард был убежден, что химики знали, что делают, и что, наоборот, метод физиков, связывающий вращательное разделение с моментом инерции, вполне мог страдать переупрощением. Мы потратили семестр, чтобы найти ошибку и исправить ее. Некоторые колебания симметричных молекул вырождены и имеют вращательный характер с угловым моментом, сильно связанным с вращательным угловым моментом. Пренебрежение этой связью вело к парадоксальным моментам инерции. Наши усилия завершились совместной статьей в “Zeitschrift fur Physik”.

Эта статья, правда, содержала небольшую ошибку, исправленную Эдвардом в обзорной статье, опубликованной в “Hand und Jahrbuch der Chemischen Physik”. Львиную долю этой работы действительно сделал он, а для меня это было бесценным обучением.

Следующим моим шагом было получить докторскую степень. И опять Эдвард пришел на помощь с хорошей задачей. Интерпретация спектров симметричных многоатомных молекул выдвигала проблемы, связанные с применением теории групп. А у меня как раз было расположение к этой области математики и некоторое знакомство с ней. “Групповая лихорадка” тогда не была распространена среди физиков, а для меня эта задача была прямо как по заказу и завершилась моей диссертацией и докторской степенью в Будапеште в 1932 г.

Затем, когда я столкнулся с трудностями в поисках работы, Эдвард написал в Харьков своему другу Льву Ландау, и тот принял меня в свою группу. С одной стороны, я с симпатией наблюдал за марксистским экспериментом, с другой, группа Ландау тогда становилась одной из самых передовых в теоретической физике. Ландау был необычайным явлением, человеком эпохи Возрождения. Нет области физики, в которой он не оставил бы своего следа. Для меня было особенно значительным, что он относился к термодинамике не как к почтенной древности, в отличие от Макса Борна, на чьих лекциях — блестящих, но односторонних — я с ней и познакомился. Для Ландау термодинамика была живой наукой, вполне интегрированной с его интересами в квантовой физике.

Такая комбинация мне нравилась — я предпочитал концептуальный анализ большим формальным вычислениям. Однако найти подходящую проблему было не легко, и появилась она благодаря радикальной перемене в сцене действий. В 1937 г. Ландау, последовав приглашению Капицы, переехал в Москву. Политическая атмосфера в СССР стремительно ухудшалась, и я вернулся сначала в Венгрию, а затем нашел место в Париже. Здесь я встретилсяс Фрицем Лондоном, который познакомил меня со своей феноменологической теорией сверхпроводимости. В силу этого мы были в надлежащем настроении, чтобы сразу же откликнуться на открытие сверхтекучести жидкого гелия в январе следующего года.

Переоткрытие Лондоном Бозе—Эйнштейновской конденсации подсказало двухжидкостную модель гелия II. Лондон не хотел распространять эту модель на гидродинамику, и предоставил мне возможность попытаться что-то здесь сделать. Мне удалось предсказать существование тепловых волн, но теоретическое основание выглядело недостаточно убедительно, и предсказание не приняли настолько серьезно, чтобы предпринять экспериментальную проверку. Ситуация изменилась только после экспериментального подтверждения предсказанного Ландау “второго звука”, который, как оказалось, можно возбудить только тепловым способом. Лондон обратил мое внимание на то, что тем самым подтвердился и мой подход. Это было верно только до некоторой степени, поскольку у моей теории были дефекты, которых Ландау избежал. С другой стороны, Ландау полностью отвергал значение Бозе—Эйнштейновской конденсации, которая сейчас считается доказанной.

В 1941 г. я переехал в США и первые несколько недель гостил в доме Эдварда и Мици Теллер, недалеко от Вашингтона. Это очень помогло мне освоиться на новом месте. Мне посчастливилось принять участие в весеннем собрании Американского физического общества, где я познакомился со всеми людьми, имена которых я знал по журналу “Physical Review”.

В том же году я получил место в Массачусетсском технологическом институте, — это стало поворотным моментом в моей биографии. Ясно видно, что вплоть до этого времени мои контакты с Эдвардом были односторонними, пользу всегда получал я. Давал ли я ему что-нибудь взамен? Он ставит мне в заслугу то, что я поведал ему о моем отрицательном опыте в Советском Союзе. Для него это стало важным подтверждением интуитивных представлений.

Действия сталинского режима были столь вопиющими, что разглядеть их было не так уж и сложно. Для меня начался самокритический анализ: где же я ошибался в своих юношеских ожиданиях? Политико-исторический анализ советского эксперимента был для меня слишком трудным. Я заподозрил, однако, более тонкую и общую вещь: отрицательную сторону революционных стратегий — даже в современной физике, где их продолжают прославлять. Хотя в советской революции я не видел искупительных преимуществ, а квантовая механика очень успешна, на абстрактном уровне у них есть общая черта. Революция — не самый лучший способ избавиться от устаревших элементов внутри традиции. Квантовая механика так и не переросла свою детскую болезнь, родившись как “Knabenphysik” [мальчишеcкая физика] из революции, которая оставила в беспорядке отношения с классической физикой.

Постепенно я пришел к мысли, как можно исправить ситуацию, однако не рассказывал об этом Эдварду, поскольку наши пути редко пересекались после 1941 г. Некоторые из этих соображений я хочу предложить по случаю его девяностолетия.

В моей вновь обретённой зрелости я вижу необходимость относиться к традиции с уважением, использовать анализ для выявления возможных дефектов и далее устранять их скальпелем, а не топором. Несмотря на свои огромные успехи, квантовая механика имеет “парадоксы”, связанные с тем, что новое знание росло без удаления устарелых элементов традиции. Это следовало бы распознать в анализе так называемого крушения классической физики, но такого анализа никто не проводил из-за отсутствия надлежащих инструментов.

Классическая физика своей красотой обязана тому обстоятельству, что омоложение традиции шло в ходе исторического процесса, как будто под управлением невидимой руки. Управление нарушилось в начале XX в.; великие результаты были получены явно парадоксальным путем. Век спустя все, что нам надо сделать — это показать, что те же самые результаты можно получить, сохраняя рациональную связь с традицией и избегнув парадоксов.

Перечислю несколько “поворотных пунктов”, определивших окончательную форму классической физики. Первой стадией пост-ньютоновского развития стала замена квази-евклидовского геометрического языка Principia аналитической механикой Лагранжа, Гамильтона и Якоби. Хотя диапазон экспериментального подтверждения остался тем же, эти теории не равны по своей ценности. Я бы сказал, что аналитическая механика является “более адекватным” математическим и концептуальным представлением механики точек, чем первоначальная геометрическая версия. Ньютоновская механика была освобождена от привычной, но объективно неуклюжей геометрической формы, и превратилась в аналитическую версию, которая перестала эволюционировать и заслуживает название “оптимальной”. То, что этот формализм обычно именуется “каноническим” свидетельствует, что факт этот достаточно признан. К сожалению, сам термин побуждает расширять полномочия этого формализма и за пределы механики, что ведет к неправомерным обобщениям.

Ведь математическое развитие теории не расширило первоначального ньютоновского физического базиса. В XIX в. в основном пытались объяснить на этой основе явления тепла, света, электричества и магнетизма. Традиционный подход состоял в том, чтобы трактовать электричество и магнетизм как “силы”, по аналогии с ньютоновской гравитацией. Пока рассматривались взаимодействия, такое действие-на-расстоянии никто не опроверг, но Фарадей и другие электрохимики добавили новое измерение к науке об электричестве, показав, что вольтовы токи производят химические реакции.

Странным образом ускользнуло от внимания, что тем самым электрохимики также трансформировали классическую химию. Электролиз нарушил классическую аксиому о постоянстве элементов. За этим последовали спектральный анализ и радиоактивность, что повело к обширной научной деятельности, которая вполне заслуживает специального имени. Я предлагаю назвать ее субатомной химией, или, быть может, микрохимией. Отношение этой дисциплины к классической химии — не революционное замещение одной теории другой. Программа классической теории — а именно, установление структурных формул и заполнение периодической системы — оставалась по-прежнему в повестке дня, и химики безо всяких трудностей использовали две разные парадигмы.

Максвелл сумел математически сформулировать фарадеевскую концепцию электромагнитного поля.

К 1900 г. классическая теория состояла из трех главных частей: механика точки, электродинамика и химическая термодинамика, но так называемое “крушение классической физики” относится только к неспособности механики точки описать микрофизику. Подчеркнем, что, вводя свою константу действия, М.Планк использовал совместно все три классические теории, с особым упором на химическую термодинамику.

Впоследствии Планк и Эйнштейн участвовали в пространной дискуссии относительно квантовой структуры излучения. Эйнштейн был прав в том, что касалось зернистости поля излучения, а Планк был прав, возражая этой интерпретации в терминах ньютоновских механических частиц. И ни один из них не думал о разрешении спора в терминах частиц субатомной химии.

Такое нежелание, конечно, шло от векового убеждения, что химия — это эмпирическая, макроскопическая дисциплина, которая должна получить точное обоснование в готовом виде из физики и при этом никогда не забывать об астрономическом происхождении последней. Экспериментальная ситуация в субатомной химии побуждает пересмотреть это предубеждение. В новой области знаний физика и химия слились. Цель измерения здесь — химический качественный анализ. Мы хотим узнать, какова природа материала, с которым мы имеем дело. При этом роль химических реагентов выполняют физические измерения, в основном измерения длины волны или импульса, которые дают беспрецедентную точность. И все же нельзя считать гарантированной возможность математизации в рождающейся области естествознания. Само это сотрудничество — вечная загадка, и мало кто пытался ее разгадать. Ю.Вигнер, с его исключительным владением и физикой, и математикой, предпринял попытку такого рода в знаменитой статье, но выводы его обескураживают. Название статьи “Непостижимая эффективность математики в естественных науках” стало поговоркой, отбивающей охоту найти более удовлетворительную разгадку.

Лично я сомневаюсь, что намерение Вигнера было таким. Эпиграфом к своей статье он взял высказывание Ч.Пирса: “Вполне вероятно, что здесь есть некий секрет, который еще предстоит открыть.” По-моему, этот секрет — методологический трюизм: установить соотношение языков математики и эксперимента невозможно на любом из этих двух языков, — надо использовать язык метатеории, или метаязык. Мои размышления по поводу такой метатеории и парадоксов субатомной химии см. в [1,2].

Поскольку эта статья — подарок ко дню рождения, закончу на личной ноте. Эдвард когда-то говаривал, что мы с ним оба любили математику, женились на химии, но бросили обеих ради физики. Я дарю ему представление о концептуальной основе теории, в которой все три области гармонично соединены.

1. Tisza Laszlo. The Reasonable Effectiveness of Mathematics in the natural science, in Experimental Metaphysics / Boston Studies in the Philosophy of Science. V.193. 1997. P.213—238.

2. Tisza Laszlo. End of Century Reflections on Planck's Quantum Theory and Philosophy. Paper presented at a joint meeting of the German Physical Society and the Max Planck Institute for the History of Science October 13, 1997.

От переводчика

Ласло Тисса

Во-первых, оказалось, что и в 85 лет можно сильно и оригинально размышлять о теоретической физике микромира, — извлекая урок из истории химии, в которой Джон Дальтон впервые нашел естественнонаучные основания атомизма, задолго до физиков.

Во-вторых, оказалось, что тихий и поглощенный наукой теоретик Ласло Тисса нечаянно сыграл заметную роль в мировой истории. Об этой роли лучше всего рассказать словами его друга — совсем не тихого “отца водородной бомбы” и непреклонного врага советской власти Эдварда Теллера:

“Вторую мою опубликованную работу в физике я сделал совместно с моим хорошим другом Л.Тиссой. Вскоре после нашего сотрудничества в Лейпциге он был арестован венгерским фашистским правительством как коммунист. Он потерял возможность найти работу в науке, и я порекомендовал его моему другу Льву Ландау в Харькове. Несколько лет спустя Тисса посетил меня в США. У него больше не было никаких симпатий к коммунизму. Лев Ландау был арестован в СССР как капиталистический шпион! Для меня значение этого события было даже больше чем пакт между Гитлером и Сталиным. К 1940 г. у меня были все причины не любить и не доверять СССР” [ Edward Teller. Science and Morality // Science. 22 May 1998. P.1200—1201.]

Надо знать Ласло Тиссу, чтобы понимать, насколько он надежный свидетель. Математически точный и поглощенный наукой. Соединяющий уважение к гениальным коллегам прошлого с ясным критическим отношениям к их заблуждениям.

У Теллера были основания доверять такому свидетелю и другу. И то, что другой его социалистический друг, физик мирового класса Лев Ландау, арестован, а первоклассный научный институт — УФТИ — разгромлен без каких-либо понятных причин, сказало физику Теллеру о Советском режиме больше, чем известные международные политические явления. Он пришел к выводу, что “сталинский коммунизм не намного лучше, чем нацистская диктатура Гитлера” [Edward Teller. The History of the American Hydrogen Bomb // The International Symposium: "History of the Soviet Atomic Project". Dubna, May 14—18, 1996.]