А.ф. ИОффЕ

О ФИЗИКЕ

И ФИЗИКАХ
НАУКА

МИРОВОЗЗРЕНИЕ

ЖИЗНЬ

Редакционная коллегия серии:

Академик
Академик
Академик
Академик
Академик

П. Н. ФЕДОСЕЕВ (председатель)

Е. П. ВЕЛИХОВ

Ю. А. ОВЧИННИКОВ

Г. К. СКРЯБИН

А. Л. ЯНШИН

Е. G. ЛИХТЕНШТЕЙН (ученый^-секретарь)
АКАДЕМИЯ НАУК СССР

А.ф. ИОФФЕ

О ФИЗИКЕ

И ФИЗИКАХ

Статьи, выступления,
письма

’«ЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ДОПОЛНЕННОЕ

в

ЛЕНИНГРАД

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

ЛЕНИНГРА ДСКОЕ£ОТДЕЛЕНИЕ
1985
УДК Й

Иоффе А. Ф. О физике и физиках: Статьи, выступления, писЬМйь
Л.: Наука, 1985. 544 с.

В книге собраны научно-популярные работы, выступления и
письма выдающегося советского физика академика А. Ф. Иоффе.
В них рассматриваются проблемы атомной и квантовой физики,
физики полупроводников и агрофизики, затрагиваются вопросы
организации науки и ее преподавания. Значительную часть книги
составляют мемориальные статьи, посвященные выдающимся со-
ветским и зарубежным физикам. В нее включена также большая
автобиографическая статья автора. Книга рассчитана на широкий
круг читателей, интересующихся историей науки.

Ответственный редактор
академик С. Н. ЖУРКОВ

АБРАМ ФЕДОРОВИЧ ИОФФЕ

О ФИЗИКЕ И ФИЗИКАХ

Статьи, выступления, письма.

Составитель В. Я. ФРЕНКЕЛЬ

Утверждено к печати ордена Ленина Физико-техническим институтом

им. А. Ф. Иоффе АН СССР

ИВ № 21151

Редактор издательства Т. И. Сушкова. Художник Ю. П. Амбросов

Технический редактор И. М. Кашеварова

Корректоры С. В. Добрянская, Л. Я. Комм, Г. В. Семерикова

Сдано в набор 1.04.85. Подписано к печати 23.10.85. М-25310. Формат
84x108 »/м. Бумага книжно-журнальная. Гарнитура обыкновенная. Печать
высокая. Усл. печ. л. 28.56 4- 0.11 вкл. Усл. кр.-от. 28.67. Уч.-изд. л. 30.18.
Тираж 27 000. Тип. зак. Ki 294. Цена 2 р. 20 к.

Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Наука».

Ленинградское отделение. 199164, Ленинград, В-164, Менделеевская лин., 1

Ордена Трудового Красного Знамени

Первая типография издательства «Наука».

199034, Ленинград, В-34, 9 линия, 12.

1704010000-727

И----------------- 129-85-111 (й Издательство «Наука», 1985 г.

042 (02)-85	J
содержание

Предисловие редактора к первому изданию	8

В. Я. Френкель. Абрам Федорович Иоффе (1880—
1960)	Ю

КВАНТЫ, ЯДРА, АТОМЫ, ТВЕРДЫЕ ТЕЛА	27

Атомы света	27

Новые пути научной мысли в области физики	41

Предисловие к книге «Физика кристаллов»	48

Твердое тело как электрическая система	52

Непрерывное и атомное строение материи	67

Развитие атомистических воззрений в XX веке	75

Вступительное слово на II Всесоюзной конференции
по физике атомного ядра	97

Заключительное слово на конференции по физике
атомного ядра	103

Некоторые проблемы современной физики	109

Открытие молодых советских ученых	134

ПОЛУПРОВОДНИКИ	138

Вступительное слово на Конференции по твердым
выпрямителям и фотоэлементам	138

Доклад на Всесоюзной конференции по составлению
генерального плана электрификации СССР о при-
менении фотоэлементов в промышленности	142

Полупроводники в современной физике и технике 147
Полупроводники в физике и технике	160

Полупроводники и их технические применения	183

Мечта? Нет — близкая действительность	191

Новые пути изучения полупроводников	196

Полупроводники и технический прогресс	200
Теплоэнергетика

И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВО	205

Проблемы новых источников энергии	205

Открытие термоэлектрических явлений	215

АГРОФИЗИКА	222

Физика на службе агрономии	222

Сельское хозяйство и физика	225

Физика и сельское хозяйство	228

Советская агрофизика	240

РАЗВИТИЕ СОВЕТСКОЙ ФИЗИКИ

И ЕЕ ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ	247

Над чем работают советские физики	247

Новые проблемы научно-исследовательской работы
в физике	278

Советская физика за 20 лет	295

Советские физики и дореволюционная физика
в России	307

Методологические выводы	327

Обсуждение книги «Основные представления совре-
менной физики»	351

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ	355

Физико-технический институт Академии наук СССР 355
Из отчета о научной деятельности Физико-техниче-
ского института АН СССР за 1941 г.	368

ВУЗЫ И МОЛОДЕЖЬ	383

Инженерно-физический факультет ЛПИ в его про-
шлом и настоящем	383

Предисловие к тому I «Курса физики»	387

Основные методические установки курса физики во
втузах	390

О преподавании физики в высшей технической
школе	394
Письмо в ОФМН АН СССР по поводу учебного
плана физического факультета МГУ	401

Воспитание ученого	402

Большое счастье быть строителем коммунизма!	409

МЕМОРИАЛЬНЫЕ И АВТОБИОГРАФИЧЕСКИЕ

СТАТЬИ	411

Вильгельм Конрад Рентген	411

Дополнение к «Воспоминаниям о профессоре И. Эрен-
фесте» Г. Е. Уленбека	421

Макс Планк	425

Альберт Эйнштейн	430

Нильс Бор	438

Пьер Кюри	441

Мария Склодовская-Кюри	450

Поль Ланжевен	456

Супруги Жолио	458

А.	Н. Крылов в Академии наук	462

Яков Ильич Френкель	469

Петр Леонидович Капица	473

И. В. Курчатов — исследователь диэлектриков	480

Моя жизнь и работа	487

ПИСЬМА	521

В.	К. Рентгену	521

П. Эренфесту	522

Н. Бору	528

И. Плешу	531
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Академией наук СССР предпринято издание избран-
ных трудов выдающегося советского ученого — академика
А. Ф. Иоффе. В 1974 г. вышел из печати первый том, по-
священный механическим и электрическим свойствам
твердых тел, в 1975 г. — второй том, в который собраны
его работы по излучению, электронам и полупроводни-
кам.* В настоящий сборник вошли по преимуществу на-
учно-популярные статьи.

Человек увлекающийся, умеющий своим словом увлечь
других, А. Ф. Иоффе был ярким пропагандистом дости-
жений советской и мировой физики. Этой части своей
деятельности он придавал большое значение и уделял ей
много времени и сил.

В публикуемых работах А. Ф. Иоффе выступает как
последовательный материалист-диалектик, убедительно
доказывающий, что новые открытия в физике, противо-
речившие привычным и установившимся взглядам, отнюдь
не противоречат теории марксистской диалектики, как
утверждали ополчавшиеся на соответствующие работы по
квантовой механике и теории относительности некоторые
философы, а, напротив, иллюстрируют жизненность, спра-
ведливость и силу идей В. И. Ленина, высказанных в его
книге «Материализм и эмпириокритицизм».

Начиная с 1930 г. большое количество популярных
статей А. Ф. Иоффе посвятил полупроводниковым ма-
териалам, правильно усматривая огромные перспективы,
которые открываются перед техникой при использовании
уникальных электрических и фотоэлектрических свойств
этих материалов. В соответствующий раздел сборника
включены также самые последние по времени написания
статьи А. Ф. Иоффе.

♦ Иоффе А. Ф. Избранные труды: В 2-х т. Т. 1. Механические и
электрические свойства кристаллов. Т. 2. Излучение. Электроны.
Полупроводники. Л.: Наука, 1974 1975.

§
Специальный раздел сборника составляют статьи по
агрофизике — области, развивающейся на стыке двух
наук. А. Ф. Иоффе был родоначальником этих исследова-
ний и бессменно возглавлял организованный им в 1932 г.
Агрофизический институт. Начатые в этом институте ис-
следования являются той основой, на которой сейчас про-
водится внедрение физических и математических методов
в сельское хозяйство; роль работ школы Иоффе в этом
плане трудно переоценить. Стоит специально подчеркнуть,
что более 40 лет тому назад А. Ф. Иоффе поднимал во-
просы об охране окружающей природы, предостерегая от
последствий, к которым может привести нерациональное
использование ее богатств.

Значительное место в сборнике занимают статьи, по-
священные истории науки, становлению советской фи-
зики. А. Ф. Иоффе встречался с рядом выдающихся уче-
ных нашего века, и его мемориальные статьи, посвящен-
ные Рентгену, «радиоактивному семейству» Кюри,
Планку, Эйнштейну, Эренфесту, А. Н. Крылову,
Я. И. Френкелю, представляют большой интерес — тем
более, что написаны они с большим мастерством и бле-
ском. Этот раздел заключает статья А. Ф. Иоффе авто-
биографического характера.

Мы уверены, что сборник научно-популярных работ
А. Ф. Иоффе, раскрывающий еще одну грань его много-
стороннего таланта, будет с интересом встречен чита-
телями.

Академик С. Н. Журков
АБРАМ ФЕДОРОВИЧ ИОФФЕ

(1880-1960)

В. Я. Френкель

Биография одного из основоположников советской фи-
зики академика А. Ф. Иоффе привлекает пристальное
внимание историков науки. Его научная судьба тесно
переплелась с путями развития советской физики, с под-
готовкой к тому скачку, который это развитие получило
в новых и исключительно благоприятных условиях побе-
дившей революции. В этой ситуации А. Ф. Иоффе из
талантливого физика, уже «создавшего себе имя» и хо-
рошо известного до 1917 г. как у себя на родине, так и
за ее пределами, превратился в государственного дея-
теля — руководителя крупнейшего физического института,
академика-секретаря Отделения физико-математических
наук АН СССР, ее вице-президента, главного редактора
нескольких ведущих физических журналов. Одной из наи-
более существенных заслуг А. Ф. Иоффе перед наукой
и страной было создание огромной физической школы,
к которой принадлежат крупнейшие советские ученые,
начавшие свою творческую деятельность в 20—40-е годы
и продолжающие вместе со своими учениками и учени-
ками своих учеников трудиться в ней сегодня.

Публикации научно-популярных работ А. Ф. Иоффе,
осуществляемой в рамках серии «Наука, мировоззрение,
жизнь», мы предпосылаем биографическую статью об уче-
ном, отсылая читателей за более подробными сведениями
к работам [1—4].

А. Ф. Иоффе родился 29 октября 1880 г. в небольшом
городке Ромны Полтавской губернии. В Ромнах не было
гимназии — имелось лишь мужское реальное училище,
в которое он и поступил. Примечательно, что его одно-
классником оказался С. П. Тимошенко — впоследствии
крупный механик, иностранный член АН СССР. Физикой
Иоффе заинтересовался еще в училище. Он часто под-
черкивал, что произошло это не благодаря влиянию учи-
телей, а, скорее, ему вопреки: уровень преподавания
в училище был очень низким, учителя были прежде
всего верноподданными чиновниками.

Как известно, до революции для поступления в уни-
верситеты необходимо было знание древних языков, ко-
торые преподавались только в гимназиях. Поэтому по
окончании реального училища А. Ф. Иоффе остановил
свой выбор на Петербургском технологическом институте,
в котором, по его мнению, в наибольшей степени можно
было научиться физике. В этом институте преподавали
выдающиеся ученые, в частности И. И. Боргман,
Н. А. Гезехус, Б. Л. Розинг и др. Наряду с физикой,
Иоффе Много работал в области ее биологических при-
ложений, что в конце XIX—начале XX в. было более
чем необычно. Хотя в научном плане эти исследования и
не дали какого-либо существенного выхода, они укрепили
его в убеждении о плодотворности приложения физики
к проблемам биологии. Позднее, уже в 20—30-х годах
все это нашло отражение в той поддержке академиком
А. Ф. Иоффе соответствующих исследований и постановке
их в руководимом им Ленинградском физико-техническом
институте (ФТИ).

В Технологическом институте Иоффе занимался еще
и чисто инженерными работами, в основном во время
летней практики. Он вспоминает об этом в своей автобио-
графической статье, помещенной в настоящем сборнике
(см. с. 487). И еще одна школа, пройденная Иоффе
в годы студенчества, школа социальная — это участие
в студенческих волнениях, формирование мировоззрения,
не принимавшего царского самодержавия, товарищеская
поддержка.

По окончании Технологического института (1902 г.)
А. Ф. Иоффе, заручившись рекомендациями Н. А. Гезе-
хуса и директора Палаты мер и весов профессора
Н. Е. Егорова, направился в Мюнхен, где в те годы
работал В. К. Рентген — физик, пожалуй, наиболее из-
вестный в то время как по результатам своих исследо-
ваний (открытие получивших его имя лучей), так и по
высочайшему уровню экспериментального искусства.*

* Позднее А. Ф. Иоффе посвятил памяти своего учителя не-
сколько статей (одна пз них приведена ниже, см. с. 411), вы-
ступил в качестве редактора сборника переведенных на русский
язык классических работ Рентгена.
В годы работы в лаборатории Рентгена (1903—1906)
А. Ф. Иоффе выполнил ряд крупных исследований. К их
числу нужно отнести прецизионный эксперимент по опре-
делению «энергетической мощности» радия. В лаборато-
рии Рентгена находилось 68 мг радия — огромное по тому
времени количество. Рентген предложил Иоффе измерить
«генерируемое» радием тепло. В начале 900-х годов от-
нюдь не забылись и продолжали раздаваться голоса о том,
что Ra представляет собой «вечный двигатель». Действи-
тельно, без каких-либо видимых изменений и с удиви-
тельным постоянством он выделял тепло. Этот факт был
отмечен еще пионером изучения радиоактивности —
Пьером Кюри. Работа А. Ф. Иоффе, которому Рентген
поручил повторить исследование Кюри, подтвердила ре-
зультаты французского ученого. Но она содержала несо-
мненную «методическую изюминку» в духе классических
экспериментальных приемов конца прошлого—начала на-
шего века. Крупинка радия помещалась в пробирку с мас-
лом; в точно такую же пробирку помещалась спираль,
нагреваемая током. Равенство мощностей обоих источни-
ков тепла устанавливалось с помощью термопар точным
разностным методом. Думается, что, появись соответ-
ствующая публикация, она могла бы служить основанием
для того, чтобы отнести А. Ф. Иоффе к числу пионеров,
исследовавших явления радиоактивности. Но Рентген и
сам не спешил публиковать своих работ, и в своих со-
трудниках не поощрял такой спешки. В результате
Иоффе опоздал с соответствующей публикацией!

Работа с радием — в какой-то мере эпизод в научной
биографии Иоффе. Однако эпизод существенный: в его
свете совсем по-другому воспринимается организаторский
вклад А. Ф. Иоффе в развитие советской ядерной фи-
зики [3].

Работы Иоффе по механическим и электрическим
свойствам кристаллов, выполненные в мюнхенские годы,
носили систематический характер. В процессе их прове-
дения на примере кристаллического кварца им был изучен
и правильно объяснен эффект упругого последействия.
Было показано, что этот эффект связан с электрическими
зарядами, образующимися под влиянием постоянной силы
в испытуемой пластинке (или же с тем обстоятельством,
что пластинка была не моно-, а поликристаллической).
Изучение электрических свойств кварца, влияния на про-
водимость кристаллов рентгеновских лучей, ультрафиоле-
12
тового и естественного света привели А. Ф. Иоффе к от-
крытию внутреннего фотоэффекта, выяснению пределов
применимости законов Ома для описания прохождения
тока через кристалл и исследованию своеобразных явле-
ний, разыгрывающихся в приэлектродных областях.

Все эти работы Иоффе закрепили за ним репутацию
физика, глубоко вдумывающегося в механизмы изучае-
мых им процессов и с исключительной точностью про-
водящего опыты, расширяющие представления об атом-
но-электронных явлениях в твердых телах.

В этой книге (см. с. 521) приводится письмо
А. Ф. Иоффе к В. Рентгену, рельефно показывающее его
гражданскую позицию и объясняющее причины отказа
от лестного предложения Рентгена остаться в Мюнхене
после блестящей защиты там в 1905 г. докторской дис-
сертации — для продолжения исследовательской и препо-
давательской работы в стенах местного университета. Про-
фессуре в нем А. Ф. Иоффе предпочел скромное место
старшего лаборанта (по современным понятиям — асси-
стента) в Петербургском политехническом институте,
предложенное ему ректором института проф. В. В. Ско-
бельцыным.

С 1906 г. начинается более чем сорокалетняя работа
Иоффе в этом ведущем вузе страны. В физической ла-
боратории института, которую возглавлял В. В. Скобель-
цын, Иоффе в 1906—1917 гг. были выполнены блестящие
работы по подтверждению эйнштейновской квантовой тео-
рии внешнего фотоэффекта [5] (первая в русской физи-
ческой литературе работа на эту тему, 1907 г.), доказа-
тельству зернистой природы электрического заряда, опре-
делению магнитного поля катодных лучей (магистерская
диссертация, Петербургский университет, 1913 г.). Наряду
с этим А. Ф. Иоффе продолжил и обобщил в докторской
диссертации* (Петроградский университет, 1915 г.) на-
чатые еще в Мюнхене исследования по упругим и элек-
трическим свойствам кварца и некоторых других кристал-
лов. За работы, послужившие основой магистерской дис-
сертации, Академия наук, основываясь на блестящем
отзыве об этих работах акад. Б. Б. Голицына [6, с. 119—
121], в 1914 г. наградила А. Ф. Иоффе премией

* По существовавшему в России положению, докторская диссер-
тация, защищенная за границей, не давала права занимать
профессорскую должность. (Прим. сост.).
им. С. А. Иванова, которой ранее был отмечен выдаю-
щийся отечественный физик П. Н. Лебедев.

К этим важнейшим циклам исследований А. Ф. Иоффе
мы добавим еще два. Одно из них — теоретическая ра-
бота ученого, посвященная тепловому излучению, в кото-
рой получили дальнейшее развитие классические иссле-
дования М. Планка. Иоффе исходил из последовательно
проведенной им аналогии поведения фотонного газа и
газа обычного, являющегося объектом исследований клас-
сической кинетической теории материи. Стоит отметить,
что проф. О. Д. Хвольсон, автор знаменитого курса фи-
зики, к написанию главы о термодинамике лучистой энер-
гии привлек именно А. Ф. Иоффе [7]. Существенно, что
в своей работе, значимость которой стала особенно оче-
видной после возникновения квантовой статистики Бозе—
Эйнштейна, Иоффе выступил, по существу, в качестве
физика-теоретика. А отсюда становится понятным, по-
чему он всегда придавал такое большое значение теоре-
тическим исследованиям, всячески поощрял их в дальней-
шем в стенах руководимого им ФТИ. На формирование
такого подхода несомненное влияние оказало тесное на-
учное сотрудничество и многолетняя дружба с выдаю-
щимся физиком-теоретиком П. С. Эренфестом, учеником
Л. Больцмана, в течение 5 лет проживавшим в Петер-
бурге.

Другая работа, изложением которой мы и закончим
обзор дореволюционных исследований А. Ф. Иоффе, также
была выполнена им в физической лаборатории Политех-
нического института в соавторстве с преподавателем этого
института М. В. Миловидовой-Кирпичевой, принадлежав-
шей к первому поколению учеников Абрама Федоровича.
В работе исследовалась электропроводность ионных кри-
сталлов. Было известно, что она осуществляется не элек-
тронами. Вместе с тем в то время казалось удивительным,
что ионы могут передвигаться в плотноупакованной ре-
шетке (интересно здесь напомнить, что эксперименталь-
ное доказательство атомной упорядоченной структуры
кристаллов, принадлежащее Лауэ, Фридриху и Кпип-
пингу, было сделано буквально на глазах Иоффе, во время
его краткого пребывания в Мюнхене; ему принадлежит
и первый в нашей литературе отклик на соответствующее
открытие [8]). Взявшись за выяснение механизма элек-
тропроводности, А. Ф. Иоффе и его соавтор прежде всего
встретились с необычайно широким разбросом значений
удельной электропроводности у так называвшихся сверх-
чистых кристаллов. Последние характеризовались опти-
ческой однородностью, постоянством механических и теп-
ловых характеристик. Значение же удельной электропро-
водности от образца к образцу менялось в пределах не-
скольких порядков величины. А. Ф. Иоффе и М. В. Кир-
пичева рядом последовательных перекристаллизаций до-
бились вывода из кристаллов посторонних примесей, по-
лучив, как бы мы их сейчас назвали, «нормально загряз-
ненные образцы». С ними они и начали работать, доказав,
что ток переносится ионами, т. е. что в ионных кристал-
лах осуществляется электролитический механизм электро-
проводности. Срываясь под воздействием внешнего «раз-
дражителя» (повышенной температуры или излучения)
со своих положений равновесия (узлов кристаллической
решетки) и «протискиваясь» к соответствующему элек-
троду, перемещаясь по междоузельному пространству,
ионы осуществляют перенос тока. При этом авторы про-
демонстрировали, что диссоциация решетки, т. е. выход
ионов из положения равновесия, экспоненциально воз-
растает с температурой, а электропроводность слагается
из двух составляющих: «примесной», существенной при
относительно низких температурах, и «собственной», ста-
новящейся доминирующей с ростом температуры. Мы
теперь знаем, что аналогичная ситуация характерна и
для полупроводников. Понимание этого важнейшего ас-
пекта их поведения было получено в работе учеников
А. Ф. Иоффе [9].

Результаты исследований по электропроводности ион-
ных кристаллов были впоследствии, уже после окончания
первой мировой войны, с блеском доложены А. Ф. Иоффе
на сольвеевском конгрессе 1924 г., вызвали оживленную
дискуссию у его знаменитых участников (В. Брэгга,
П. Дебая, М. Кюри, П. Ланжевена, О. Ричардсона, Д. Хе-
веши, Э. Шредингера) и получили их полное признание.
В 1926 г. Я. И. Френкель, основываясь на экспериментах
Иоффе и Кирпичевой о тепловой диссоциации решетки,
развил кинетическую теорию явлений переноса в твердых
телах и разработал в 1933 г. дырочную теорию электро-
проводности полупроводников.

Наряду с интенсивной исследовательской работой,
А. Ф. Иоффе много сил и времени уделял преподаванию.
Он читал лекции не только в Политехническом институте,
профессором которого стал в 1915 г., но также на извест-
НЫх в городе курвах П. Ф. Лесгафта, в Горном институте
и в университете. Однако самым главным в этой деятель-
ности Иоффе была, пожалуй, организация в 1916 г. се-
минара по новой физике при Политехническом институте.
Этот семинар явился своеобразным преемником аналогич-
ного семинара-кружка, которым с 1907 по 1912 г. руко-
водил в Петербурге П. С. Эренфест. В кружок А. И. Иоффе
входили Н. И. Добронравов, Я. Г. Дорфман, П. Л. Ка-
пица, П. И. Лукирский, М. В. Миловидова-Кирпичева,
Н. Н. Семенов, Я. И. Френкель, Я. Р. Шмидт и некото-
рые другие— в то время молодые физики, закончившие
университет или Политехнический институт и ставшие
в дальнейшем ближайшими сотрудниками А. Ф. Иоффе,
крупными советскими физиками. Именно в эти годы
А. Ф. Иоффе — сначала участник, а потом и руководитель
семинара — выработал тот замечательный стиль ведения
такого рода собраний, который создал ему заслуженную
известность и характеризовал его как главу школы. Се-
минар Иоффе в Политехническом институте по праву
считается важнейшим центром кристаллизации советской
физики.

Октябрьская революция в корне изменила весь строй
жизни в России и, в частности, открыла совершенно но-
вые перспективы развития науки в стране. Это определя-
лось дальновидностью возглавившего советское правитель
ство Владимира Ильича Ленина и его ближайших сорат-
ников, прежде всего Анатолия Васильевича Луначарского,
руководившего Народным комиссариатом просвещения.
Поэтому неудивительно, что правительство всемерно под-
держивало инициативу прогрессивно мыслящей интелли-
генции России, направленную на развитие науки в стране.
В Петрограде с такой инициативой выступили М. И. Не-
менов, А. Ф. Иоффе и Д. С. Рождественский. М. И. Не-
менов в тяжелейшем для молодой Советской республики
1918 г. обратился за поддержкой идеи организации нового
института к А. В. Луначарскому и, вспоминая о своей
с ним встрече много лет спустя, удивлялся стремитель-
ности, с которой тот понял суть дела и обещал всячески
поддержать эти инициативу и способствовать претворению
ее в жизнь. Неменов считал целесообразным и необходи-
мым, параллельно с изучением терапевтических свойств
рентгеновских лучей (он был врачом-рентгенологом), по-
ставить физические исследования, имевшие целью пере-
кинуть мост между характеристиками излучения и их
биологическим эффектом. Помимо этого, он намеревался
организовать в стране производство рентгеновских аппа-
ратов. Разработку планов физико-технического отдела бу-
дущего Государственного рентгенологического и радиоло-
гического института взял на себя А. Ф. Иоффе. Этот ин-
ститут был создан 23 сентября 1918 г., а в 1921 г. его
физико-технический отдел выделился в самостоятель-
ный институт — Государственный физико-технический
рентгенологический институт (в дальнейшем — просто
ФТИ), который более трех десятилетий и возглавлял
А. Ф. Иоффе.

Наряду с созданием ФТИ, А. Ф. Иоффе принадлежит
заслуга организации в 1919 г. при Политехническом ин-
ституте факультета нового типа: физико-механического,
деканом которого он также был почти 30 лет. В этом
важном организационном мероприятии, помимо помощи
со стороны руководства Наркомпроса, Иоффе получал ее
от коллег по Политехническому институту, прежде всего
от А. И. Крылова, Ф. Ю. Левинсон-Лессинга, В. В. Ско-
бельцына и молодого своего сотрудника и ученика
П. Л. Капицы. Проблема кадров для новой физики всегда
воспринималась А. Ф. Иоффе как важнейшая, и именно
в содружестве НИИ и вуза он видел ее решение. Уже
первые годы существования ФТИ и ФМФ показали пло-
дотворность такого симбиоза: сотрудники ФТИ препода-
вали на ФМФ, организовывали там учебные лаборатории,
учили профессиональному мастерству молодых студентов
в лабораториях ФТИ. Наиболее талантливые из числа
этих студентов становились сотрудниками ФТИ, еще не
закончив ФМФ. Так, еще до окончания института в ФТИ
начали работать А. И. Алиханов, Г. А. Гринберг, И. К. Ки-
коин, В. Н. Кондратьев, Г. В. Курдюмов, А. И. Лейпун-
ский, Г. Н. Флеров, А. И. Шальников, К). Б. Харитон и
Другие физмеховцы, впоследствии крупные советские фи-
зики, представители школы А. Ф. Иоффе. Выпускников
ФМФ направляли на работу и в созданные на базе лабо-
раторий ФТИ самостоятельные научные учреждения:
Теплотехнический институт, Харьковский, Уральский,
Томский, Днепропетровский физико-технические инсти-
туты, ленинградские институты Химической физики,
Электрофизический и др., а также в заводские лаборато-
рии, инициатором организации которых был А. Ф. Иоффе,
Д. С. Ввя1дес1'1вопокий и их сотрудники. Укажем, напри-
мер, что П. ШиКрбдар?®* И. В. Курчатов организовали
'такую лабораторию на ленинградском заводе «Красный
треугольник», а С. А. Векшинский, Г. А. Гринберг,
И. И. Лукирский и др. — на заводе «Светлана».

Научная работа А. Ф. Иоффе была сосредоточена
в стенах ФТИ, одной из лабораторий которого он неиз-
менно заведовал, хотя тематика ее исследований, как и
название, претерпевали изменения. В 20-е годы основным
направлением работ было изучение механических и элек-
трических свойств твердого тела. Из числа наиболее
крупных достижений этого периода назовем открытие
«эффекта Иоффе» — упрочнения реальных кристаллов за
счет соответствующей обработки дефектной поверхности
(растворение поверхностных трещин — классический экс-
перимент по упрочнению коменной соли), открытие яв-
ления астеризма, заключавшегося в изменении рентгено-
граммы находящегося под нагрузкой твердого образца
(эволюция точек лауэграммы в «лучистый веер», напоми-
нающий примитивный рисунок звезды). Оно было свя-
зано с движением поликристаллов и блоков образца.

Несколько особняком стояли работы, выполненные
совместно с Н. И. Добронравовым и А. Н. Арсеньевой, по
квантовой природе фотоэффекта (1925 г.) и физике элек-
тронов— поляризации электронных волн (1929 г.).

Начало 30-х годов ознаменовалось переходом ФТИ на
новую тематику. Одним из основных направлений стала
ядерная физика. А. Ф. Иоффе непосредственно ею не за-
нимался,* но, наблюдая стремительный подъем этой об-
ласти физики, быстро оценил ее грядущую роль в даль-
нейшем прогрессе науки и техники. Поэтому с конца
1932 г. физика ядра прочно вошла в тематику работ
ФТИ. Для быстрого развития ядерных исследований
в институте Иоффе использовал оправдавшую себя на
примере развития других направлений методику: «саги-
тировал» на занятие ею способных молодых людей,
в первую очередь И. В. Курчатова, отказавшегося в связи
с переходом на новую тематику от разработки такой «зо-
лотой жилы», какой оказалось исследование сегнетоэлек-
тричества. Далее, Иоффе организовал ряд конференций по

* А. Ф. Иоффе не имел работ по ядерной физике, кроме указан-
ной выше ранней работы у Рентгена и важного предсказания
о возможности ядерных превращений с помощью искусственно
ускоренных субчастиц, нигде не публиковавшегося, но зафикси-
рованного в отчетах о научной работе ФТИ за 20-е годы
[3].
ядру; специальным приказом по ФТИ предусмотрел необ-
ходимость создания ядерного семинара, ученым секрета-
рем которого стал Д. Д. Иваненко.

Под влиянием этих мощных импульсов отдел ядерной
физики ФТИ, который в 1933 г. возглавил И. В. Курча-
тов, быстро развивался. Хорошо известно, каких успехов
достигли физтеховцы-ядерщики (И. В. Курчатов,
А. И. Алиханов, Г. И. Флеров и др.) еще в довоенные
годы, занимаясь чисто физическими исследованиями по
ядру, и какова была их роль и роль, сыгранная прежде
всего И. В. Курчатовым, в решении соответствующих тех-
нических задач в рамках колоссальной «проблемы урана».
На примере организации работ по ядерной физике осо-
бенно отчетливо видно, что А. Ф. Иоффе не только обла-
дал способностью чутко откликаться на все новое, про-
грессивное и перспективное в науке, но умел прекрасно
подбирать и выдвигать на руководящие должности уче-
ных, способных в оптимальные сроки «входить» в но-
вую область и обогащать ее новыми открытиями и под-
ходами.

С начала 30-х годов собственная научная работа
А. Ф. Иоффе сосредоточилась на другой проблеме —
проблеме физики полупроводников, и его лаборатория
в ФТИ стала лабораторией полупроводников. В публикуе-
мой в настоящем сборнике статье 1931 г. (см. с. 138)
Иоффе пророчески предугадал грядущую роль полупро-
водников. К исследованиям в этой области были привле-
чены многие молодые ученые — Ю. А. Дунаев, В. П. Жузе,
А. В. Иоффе, Б. Т. Коломиец, Ю. П. Маслаковец,
Б. В. Курчатов, Д. Н. Наследов, Л. Н. Неменов, В. М. Туч-
кевич, П. В. Шаравский, теоретики М. П. Бронштейн,
Б. И. Давыдов, Н. Л. Писаренко и др.

Первая работа А. Ф. Иоффе по полупроводникам, вы-
полненная совместно с Я. И. Френкелем, носила чисто
теоретический характер и была посвящена актуальной
проблеме выпрямления тока на границе металл—полупро-
водник. Авторы предложили объяснить этот эффект тун-
нельным «просачиванием» электронов через барьер, обра-
зующийся на границе: величина его возрастает при одном
знаке приложенного напряжения и падает — при проти-
воположном. Тем самым меняется прозрачность барьера —
происходит эффект выпрямления. Эта теория, как пока-
зали последующие эксперименты, в частности А. Ф. Иоффе
и А. В. Иоффе, недостаточно хорошо описывала эффект
выпрямления в случае закиси меди: слишком велика
была в этом случае толщина запорного слоя (ширина
барьера). Однако позднее, во второй половине 50-х годов,
выяснилось, что эффект туннельного выпрямления тока
все же «работает», реализуясь в так называемых туннель-
ных диодах, изготовленных и исследованных японлким фи-
зиком Л. Есаки.

Широким фронтом в ФТИ шли исследования электри-
ческих и фотоэлектрических свойств полупроводниковых
материалов, а также первых приборов на их основе —
фотоэлементов и выпрямителей, исследовались их термо-
электрические свойства. Последние работы уже после
начала Великой Отечественной войны послужили основой
для разработки полупроводниковых термоэлементов и
термобатарей, питавших партизанские радиоприемники и
передатчики. Роль исследований самого А. Ф. Иоффе
в этой области была исключительно большой.

Полупроводники оставались в центре внимания
А. Ф. Иоффе и после окончания войны. В 1950 г. он пе-
рестал быть директором ФТИ, сохранив за собой заведо-
вание полупроводниковой лабораторией. В 1952 г. лабо-
ратория в качесте самостоятельной единицы выделилась
из ФТИ; вместе с ней из ФТИ ушел ряд ближайших
сотрудников Иоффе. В 1955 г. Лаборатория полупровод-
ников АН СССР превратилась в Институт полупроводни-
ков, которым Абрам Федорович руководил до последних
дней своей жизни. Конец 40-х—начало 50-х годов в науке
по полупроводникам прошли прежде всего под знаком их
приложений к радиотехнике. Соответствующие исследова-
ния В. М. Тучкевича (ФТИ), Б. М. Вула (ФИАН),
С. Г. Калашникова (ИРЭ) и ряда других ученых в отрас-
левых институтах привели к созданию у нас промышлен-
ности полупроводниковой электроники, обеспечившей
нужды радиотехники и смежных областей техники.
А. Ф. Иоффе свое внимание сосредоточил на исследова-
ниях термоэлектрических свойств полупроводников и их
возможных приложений.

В 1950 г. А. Ф. Иоффе разработал теорию, на основе
которой были сформулированы требования к полупровод-
никовым материалам, используемым в термобатареях и
обеспечивающим получение максимального значения их
кпд. Этой работой была проложена дорога к широкому
практическому применению термоэлементов в «малой энер-
гетике» и впервые доказана теоретическая перспектив-
ность полупроводниковых термоэлектрических холодиль-
ников. Вслед за этим в 1951 г. Л. С. Стильбансом под
руководством А. Ф. Иоффе и Ю. П. Маслаковца был раз-
работан первый в мире холодильник. Это послужило на-
чалом развития новой области техники — термоэлектриче-
ского охлаждения. Соответствующие холодильники и тер-
мостаты широко применяются ныне во всем мире для ре-
шения ряда задач в радиоэлектронике, приборостроении,
медицине, космической биологии и других областях науки
и техники.

Последние годы жизни А. Ф. Иоффе прошли под зна-
ком радостного творчества в стенах вновь созданного им
Института полупроводников. Начиная с 1954 г. число
публикаций маститого ученого в научных журналах, от-
ражавшее его научную активность, резко возросло. Его
работоспособность не могла не вызывать удивления и вос-
хищения. Как уже отмечалось, под его руководством ши-
рокое развитие получили исследования по термоэлектри-
честву. Недаром одну из книг А. Ф. Иоффе на эту тему
[10] называли «библией по термоэлектричеству».

Уделяя, как и раньше, много внимания проблемам
энергетики, А. Ф. Иоффе настойчиво подчеркивал роль
полупроводниковых материалов в решении вопросов пре-
образования солнечной энергии. Все эти работы получили
поддержку и известность не только у нас в стране, но и
среди зарубежных коллег Иоффе. Так, очень лестную
оценку его исследований высказали Ф. Жолио-Кюри,
М. Борн и др., которым он отправил оттиски одной из
своих последних публикаций на эту тему. Отметим еще
большую роль, которую сыграли в привлечении молодежи
к исследованиям по полупроводникам книги А. Ф. Иоф-
фе, написанные в самые последние годы его жизни
[И, 12].

При всей своей занятости на посту директора ФТИ,
директора Агрофизического института ВАСХНИЛ (этим
созданным по его инициативе институтом Иоффе руково-
дил с 1932 по 1960 г.), академика-секретаря Отделения
физико-математических наук АН СССР, ее вице-прези-
дента Абрам Федорович Иоффе находил время еще и
для интенсивной популяризаторской деятельности. Десят-
ками исчисляются его статьи в журналах и газетах. Про-
паганда успехов науки, выступления о необходимости и
плодотворности ее связей с промышленностью, статьи фи-
лософского характера, в которых Иоффе на ярких при-
мерах показывал, как новые открытия в физике подтвер-
ждают основные принципы диалектического материализма,
рассказы о встречах с выдающимися отечественными и
зарубежными физиками — вот темы этих статей. Многие
из них представлены в настоящем сборнике.

В спектре многочисленных занятий и обязанностей
А. Ф. Иоффе большое место занимали и проблемы орга-
низации всесоюзных съездов и конференций. В качестве
президента ассоциации физиков СССР он был организа-
тором целого ряда таких форумов физиков. В историю
советской науки прочно вошли съезды русских физиков
1924, 1926, 1928 гг., Первый всесоюзный съезд физиков
1930 г., а в 30-е годы — многочисленные конференции по
физике ядра и физике полупроводников, по физической
химии, физике высокомолекулярных соединений.

Другой стороной этой организаторской деятельности
А. Ф. Иоффе была проявляемая и поддерживаемая им
инициатива по выпуску новых физических журналов,
в большинстве которых (Журнал русского физико-хими-
ческого общества. Журнал экспериментальной и теорети-
ческой физики, Физики твердого тела, Журнал техниче-
ской физики, ряд советских физических журналов на
иностранных языках) А. Ф. Иоффе выступал в качестве
главного редактора.

К этой работе примыкала еще и его «книжная» актив-
ность. Он был инициатором продолжения выпуска полу-
чивших популярность еще до революции «Новых идей
в физике», различных физических справочников и, глав-
ное, курсов общей физики. К участию в последних Иоффе
привлекал своих ближайших сотрудников по ФТИ:
Д. А. Рожанского, Н. Н. Семенова, И. В. Курчатова,
Д. Н. Наследова, 10. Б. Харитона и др. — не говоря
о том, что и сам написал несколько томов курсов физики
[13, 14]. Большое значение имело предпринятое Иоффе
издание целой серии (более тридцати) небольших моно-
графий, объемом 5—8 п. л. каждая, посвященных про-
блемам новейшей физики и написанных ведущими сотруд-
никами ФТИ. В этой серии, в частности, вышла первая
отечественная монография по электронным полупровод-
никам А. Ф. Иоффе [15] и первая в мировой литературе
книга о новом классе веществ: И. В. Курчатов «Сегнето-
электрики» [16] (само название этим электрическим ана-
логам ферромагнетиков было дано Курчатовым). Обе
книги вскоре были переведены на французский язык.
В 50-е годы произошел, можно сказать, буквально
«взрыв» такого рода активности: Иоффе было написано
несколько книг по физике полупроводников и их приме-
нениям; эти книги переведены на языки народов СССР
и изданы за рубежом.

Абрам Федорович скончался 14 октябри 1960 г., две
недели не дожив до своего 80-летня, подготовку к празд-
нованию которого уже заканчивали его сотрудники по
Институту полупроводников АН СССР.

Спустя 20 лет, 27—28 октября 1980 г., в Ленинграде
состоялась выездная сессия Президиума АН СССР, Отде-
ления общей физики и астрономии (ООФА), Отделения
ядерной физики (ОЯФ) АН СССР и ФТИ
им. А. Ф. Иоффе АН СССР, посвященная столетию со дня
рождения академика Абрама Федоровича Иоффе —
Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской
и Государственной премий, иностранного члена многих
прославленных академий мира и почетного доктора
ряда не менее славных университетов.* В Большом
конференц-зале Академии наук собрался в букваль-
ном смысле слова цвет советской физики. За столом Пре-
зидиума — президент АН СССР академик А. П. Александ-
ров, академики-секретари ООФА и ОЯФ академики
А. М. Прохоров и М. А. Марков, представители первого
поколения ленинградской физической школы — академики
Н. Н. Семенов, Ю. Б. Харитон, И. К. Кикоин, директор
ФТИ им. А. Ф. Иоффе академик В. М. Тучкевич, упол-
номоченный Президиума АН СССР по Ленинграду акаде-
мик И. А. Глебов. Общественные науки представлял вице-
президент АН СССР академик П. Н. Федосеев. В зале
собрались физики из разных научных центров страны —
Москвы, Ленинграда, Свердловска, Новосибирска, пред-
ставители академий наук союзных республик, работники
промышленности и высших учебных заведений.

Собрание открыл президент АН СССР академик
А. П. Александров. Он говорил о выдающихся научных
заслугах А. Ф. Иоффе, об удивительной интуиции, всегда
его характеризовавшей и позволявшей ему понять, что
прогресс физики и техники в ближайшие десятилетия
невозможен без развития физики полупроводников, ядер-
ной физики и физики полимеров. Не всегда и не сразу
А. ф. Иоффе получал поддержку и встречал понимание

* Отчет о сессии см. в [17].
Коллег по академии в своих усилиях, направленных нй
развитие этих областей науки. Иногда его деятельность
встречала критику, подчас резкую, его обвиняли в отрыве
от насущных задач и даже в склонности к необыкновен-
ному фантазированию. Но последующие годы показали,
что А. Ф. Иоффе был прав в выборе указанных выше ма-
гистральных направлений исследований. А. П. Александ-
ров напомнил собравшимся о дружеской атмосфере, ца-
рившей в Физико-техническом институте, атмосфере
взаимного уважения и поддержки. Он живо рассказывал
о знаменитых физтеховских семинарах, которые с таким
блеском вел А. Ф. Иоффе.

С докладом «Выдающийся ученый и организатор науки
академик А. Ф. Иоффе» выступил академик В. М. Туч-
кевич. Он остановился на основных работах А. Ф. Иоффе
в различных областях физики, на главнейших этапах раз-
вития Физико-технического института — первого из числа
полутора десятков физических институтов, созданных
представителями школы Иоффе. В числе этих институ-
тов — Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова,
Харьковский физико-технический институт, Институт тео-
ретической и экспериментальной физики в Москве, Агро-
физический институт ВАСХНИЛ, которым с 1932 г., т. е.
со дня его основания, бессменно руководил А. Ф. Иоффе,
Институт физики металлов АН СССР в Свердловске и др.
[17, с. 130].

На сессии выступили академики Ж. И. Алферов и
член-корреспондент АН СССР Б. П. Захарченя; их док-
лады были посвящены физике полупроводников. Акаде-
мик Я. Б. Зельдович рассказал об успехах современной
астрофизики, академик Г. Н. Флеров — об исследованиях
по синтезу сверхтяжелых элементов и тех, подчас неожи-
данных, практических выходах, которые былй намечены
и уже начали реализоваться из этих, казалось бы, чисто
фундаментальных исследований.* Во всех названных док-
ладах звучала такая мысль: какую бы область современ-
ной физики не выбрать в качестве основы для научного
сообщения — ее всегда можно естественным образом свя-
зать с творческими научными интересами А. Ф. Иоффе.
Это объясняется необыкновенно широким диапазоном
собственных исследований ученого или исследований его

* Доклады Ж. И. Алферова, Б. П. Захарчени, Я. Б. Зельдовича и

Г. Н. Флерова опубликованы в [18].
сотрудников, к которым А. Ф. Иоффе проявлял такой при-
стальный и доброжелательный интерес.

Академик П. Н. Федосеев посвятил свой доклад раз-
бору философских работ А. Ф. Иоффе — Абрам Федорович
на протяжении всей своей жизни глубоко интересовался
соответствующими проблемами, справедливо усматривая
в успехах новой физики подтверждение основных поло-
жений диалектического материализма [19].

С воспоминаниями об Абраме Федоровиче Иоффе вы-
ступили его ближайшие ученики — дважды Герой Социа-
листического Труда академик Н. Н. Семенов, трижды Ге-
рой Социалистического Труда академик Ю. Б. Харитон *,
дважды Герой Социалистического Труда академик
И. К. Кикоин, Герой Социалистического Труда академик
Ю. Б. Кобзарев. Основной мотив, звучавший в этих вы-
ступлениях, сводился к констатации и обсуждению того
«необыкновенного чуда», того удивительного феномена, ка-
ковым является созданная А. Ф. Иоффе физическая
школа.** Абрам Федорович Иоффе продолжает жить
в науке, в современной физике не только своими соб-
ственными основополагающими работами по физике твер-
дого тела и физике полупроводников, но и в работах
представителей нескольких поколений своей физической
школы.

Замечательный советский пианист Г. Г. Нейгауз пи-
сал: «Таланты создавать нельзя, но можно создавать
культуру, т. е. почву, на которой растут и процветают
таланты» [21, с. 193, 194]. Абрам Федорович Иоффе, бла-
годаря своим выдающимся способностям физика и орга-
низатора науки, благодаря высоким личным качествам,
в условиях всемерной поддержки его деятельности пар-
тией и правительством сумел создать в стенах Физико-
технического института и на физико-механическом фа-
культете Ленинградского политехнического института
исключительно благоприятную почву для быстрого созре-
вания талантов. В этом ею непреходящая заслуга перед
Родиной и наукой.

* Доклад Ю. Б. Харитона опубликован в [20].

** Об этом же неизменно говорится и в ежегодных «Чтениях
памяти академика А. Ф. Иоффе». Решение о проведении их
было принято Президиумом АН СССР в ряду других мероприя-
тий к 100-летию со дня рождения А. Ф. Иоффе. В стенах ФТИ
им. А. Ф. Иоффе проведены уже пять таких чтений.
ЛИТЕРАТУРА

1.	Проблемы современной физики: Сборник статей к 100-летию
со дня рождения А. Ф. Иоффе. Л.: Наука, 1980. 587 с.

2.	Научно-организационная деятельность академика А. Ф. Иоффе:
Сборник документов. Л.: Наука, 1980. 365 с.

3.	Вклад академика А. Ф. Иоффе в становление ядерной физики
в СССР. Л.: Наука, 1980. 38 с.

4.	Френкель В. Я. Абрам Федорович Иоффе (биографический
очерк). — УФН, 1980, т 132, вып. 1, с. 11—45.

5.	Иоффе А. Ф. Заметка о фотоэлектрическом эффекте. — В кн.:
Иоффе А. Ф. Избр. тр., т. 2. Л.: Наука, 1975, с. 9—11.

6.	Иоффе А. Ф. Встречи с физиками. Л.: Наука, 1983. 262 с.

7.	Иоффе А.Ф. Термодинамика лучистой энергии. — В кн.: Хволь-
сон О. Д. Курс физики, т. 4, половина 2-я, гл. 9. Пгр.: Риккер,
1915, с. 623—710.

8.	Иоффе А. Ф. Интерференция рентгеновых лучей. — В кн.:
Иоффе А. Ф. Избр. тр., т. 1. Л.: Наука, 1974, с. 27—31.

9.	Жузе В. И., Курчатов В. В. К вопросу об электропроводности
закиси меди. — ЖЭТФ, 1932, т. 2, вып. 5/6, с. 309—317.

10.	Иоффе А. Ф. Термоэлектрическое охлаждение. М.; Л.: Изд-во
АН СССР, 1956. 110 с.

11.	Иоффе А. Ф. Полупроводники в современной физике. М; Л.:
Изд-во АН СССР, 1954. 355 с. (2-е изд. — 1957 г.).

12.	Иоффе А. Ф. Полупроводники. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1955.
95 с.	5

13.	Иоффе А. Ф. Курс физики. Т. 1, ч. 1. Механика. Теплота.
Электричество. 3-е изд., перераб. Л.; М.: Гостехиздат, 1940.
520 с.

14.	Иоффе А. Ф. Курс физики. Т. 4, ч. 1. Молекулярная физика:
Газы и жидкости. Л.; М.: ГТТИ, 1932. 276 с. (совместно
с Н. И. Семеновым, И .В. Курчатовым, Д. И. Наследовым и
Ю. В. Харитоном).	।

15.	Иоффе А. Ф. Электронные полупроводники. М.; Л.: ГТТИ, 1933.
92 с.

16.	Курчатов И. В. Сегнетоэлектрики. М.; Л.: ГТТИ, 1933. 104 с.

17.	Френкель В. Я. Юбилейная сессия в Ленинграде. — Вопросы
философии, 1980, № 12, с. 129—132.

18.	Чтения памяти А. Ф. Иоффе: 1980. Л.: Наука, 1983. 63 с.

19.	Федосеев И. И. Выступление на выездном заседании Прези-
диума АН СССР в Ленинграде. — Вопросы философии, 1980
№ 12, с. 132—134.

20.	Харитон Ю. В. Выступление на сессии Президиума АН СССР
в Ленинграде. — В кн.: Иоффе А. Ф. Встречи с физиками.
Л.: Наука, 1983, с. 239—243.

21.	Нейгауз Г. Г. Об искусстве фортепианной игры М • Мчягпч
КВАНТЫ, ЯДРА, АТОМЫ,
ТВЕРДЫЕ ТЕЛА

АТОМЫ СВЕТА*

ОСНОВНЫЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ

ТЕОРИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

Электромагнитная теория света, казалось, дает исчер-
пывающее описание свойств лучистой энергии. Она устра-
нила вопрос о направлении колебаний в поляризованном
луче света, направив, согласно Френелю, электрическую
силу перпендикулярно к плоскости поляризации, а маг-
нитную, согласно Нейману, — в плоскости поляризации.
Оптические свойства и константы различных тел полу-
чили объяснение через их электрические свойства. Нако-
нец, световое давление, обнаруженное и измеренное на
опыте П. Н. Лебедевым, явилось новым блестящим под-
тверждением теории Максвелла. При помощи этого дав-
ления были выведены и два основных закона теплового
«черного излучения» — закон Стефана—Больцмана и
закон смещения Вина.

Однако учение о свете встретилось здесь с первым
крупным противоречием. Основной задачей в этой обла-
сти является вопрос о распределении энергии в спектре
абсолютно черного тела. Простейший путь для решения
этого вопроса был указан Рэлеем и разработан Джинсом.
Исходя из того положения, что в состоянии полного теп-

* Статья опубликована в журнале: Вопросы физики, 1912, т. 6,
вып. 2, с. 35—50. Этот журнал выходил в качестве приложения
к ЖРФХО (ч. физ.). Статья посвящена проблемам теории излу-
чения и в отечественной литературе является едва ли не пер-
вым популярным обзором по квантовой теории; содержит ряд
важных идей самого А. Ф. Иоффе, опубликованных им в 1910 г.
(см.: ЖРФХО, ч. физ., 1910, т. 42, с. 409; Избр. тр., т. II, с. 9).

Она возвращает нас к эпохе, когда у теории квантов света
было сравнительно немного приверженцев. А. Ф. Иоффе отно-
сился к их числу. Рядом своих оригинальных статей 1907—
1910 гг. он продемонстрировал плодотворность квантовых пред-
ставлений. Надо напомнить, что ко времени выхода в свет на-
стоящего обзора А. Ф. Иоффе работа Н. Бора по квантовой тео-
рии атома (модель Резерфорда—Бора) еще не была выполнена.
ЛЦВОДО равновесия энергия распределяется поровну между
всеми степенями свободы, Джинс подсчитал число степе-
ней свободы для прямоугольного параллелепипеда. Оно
определяется числом гармонических собственных колеба-
ний данного пространства. Затем в это пространство поме-
щается некоторое число газовых молекул, средняя кинети-
ческая энергия которых пропорциональна, как известно,
абсолютной температуре. Приписывая теперь каждой сте-
пени свободы эфира ту же среднюю энергию, как и молекуле
газа, мы получаем определен-

ный закон распределения энер-
гии, который, однако, самым
резким образом противоречит
всем данным опыта. И, не произ-
водя вычислений, легко ви-
деть, что при таком под-
счете число собственных ко-

Рис. 1.

лебаний, обладающих длиной волны, большей данной
величины, будет конечным, тогда как число ко-
лебаний с более короткой волной будет бесконечно ве-
лико. Таким образом, вся энергия перейдет к бесконечно
коротким волнам, а на каждую степень свободы придется
бесконечно малая энергия, т. е. в равновесном состоянии
вся энергия из молекул газа перейдет в эфир и притом
непрерывно будет переходить ко все более коротким вол-
нам, другими словами, теплового равновесия не суще-
ствует. Практически это значит, что энергия замкнутой
системы будет постепенно переходить в лучистую все
большей частоты — система сама собой пройдет все сте-
пени накапливания и наконец даст чисто ультрафиоле-
товый спектр.

К той же неверной формуле Джинса пришел и Ло-
ренц, но другим, чисто физическим путем, рассматривая
излучение как сумму электромагнитных импульсов, ис-
пускаемых электронами при изменении скорости их дви-
жения в металле в момент столкновения с молекулами.
Вычислив энергию, испускаемую и поглощаемую пластин-
кой металла, и разделив первую на вторую, Лоренц по-
лучил для излучения черного тела формулу Джинса.
Однако при выводе формулы Лоренц ограничился рас-
(ШОТреааем лишь тех случаев, когда свободный путь элек-
тронов велик по сравнению с теми частями, где скорости
быстро меняются. Таким образом, формула Лоренца вы-
ведена лишь для больших длин волн, где она действи-
тельно оправдывается. Для более коротких волн вывод
Лоренца может быть несколько изменен, но нельзя пока
показать, что он и здесь даст согласие с опытом.

С другой стороны, опытным путем вопрос о распре-
делении энергии в спектре черного тела изучен с боль-
шой точностью. На рис. 1 кривая I соответствует фор-
муле Джинса для заданной температуры То, а кри-
вая II — опытной кривой; причем по оси абсцисс нане-
сены числа колебаний света v, а по оси ординат —
энергия в одном кубическом сантиметре эфира, «соответ-
ствующая» числу колебаний, т. е. отношение между плот-
ностью энергии данного промежутка между v и v + cZv
и величиной этого промежутка dv:

du
~dT = u->-

ПОЯВЛЕНИЕ АТОМОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

М. Планку, исходя из тех же основных представлений,
а именно: из соединения электромагнитной теории со ста-
тистическими соображениями, основанными на теории
вероятностей, удалось прийти к формуле, находящейся
в полном согласии с самыми точными измерениями. Как
показал П. С. Эренфест, вывод Планка основан на сле-
дующем совершенно новом и неожиданном предположе-
нии: «Лучистая энергия может излучаться или погло-
щаться отдельным резонатором лишь целыми порциями,
величина которых пропорциональна числу колебаний дан-
ного резонатора; причем коэффициент пропорционально-
сти h есть универсальная постоянная, равная в абсолют-
ной системе единиц 6.55-Ю"27 эрг-с». Если в формуле
Планка положить h = 0, то мы снова получим формулу
Джинса. Таким образом, и самое существование макси-
мума в кривой II, и его положение тесно связаны с ве-
личиной h.

Теория Планка и в настоящее время, через 10 лет
после ее появления, является единственной, согласной
с данными опыта. Более того, П. С. Эренфест показал,
что, рассматривая вопрос о черном излучении как стати-
стическую задачу о наивероятнейшем распределении
энергии между всеми числами колебаний у, мы из дан-
ных опытных измерений с неизбежностью приходим
к утверждению, что в процессе перераспределения энер-
гии могут появляться и исчезать только целые кратные
числа hv, только они обладают конечной вероятностью.
Все же промежуточные значения обладают вероятностью,
равной нулю. Недостаточно, оказывается, принять, что
эти значения более вероятны, чем другие; приходится до-
пустить, что все другие невозможны. Такой результат
противоречил бы самой теории вероятности, если бы
в основе его не лежало новое, неизвестное прежде свой-
ство лучистой энергии или же того механизма, который
создает излучение. Каково же содержание и смысл этого
нового свойства? Мы встретились с ним как с атомами
лучистой энергии, которые, однако, существенно отлича-
ются от всех известных нам атомов (материи и электри-
чества) уже тем, что величина их есть непрерывная
функция числа колебаний и может быть, например, из-
менена при встрече лучистой энергии с движущимся
зеркалом (так как по принципу Доплера изменяется
число колебаний Ьч).

Кроме того, атомы энергии относятся исключительно
к строго монохроматическому свету, тогда как процесс
излучения мы представляем себе часто как неправильные
электромагнитные импульсы, разлагаемые в гармониче-
ские колебания решеткой или призмой. Естественно, од-
нако, что тот путь, который привел нас к «атомам энер-
гии», не мог выяснить их природы, так как мы исходили
из суммарного теплового черного излучения, рассматри-
вая его для удобства анализа как сумму монохроматиче-
ских колебаний.

НЕКОТОРЫЕ АНАЛОГИИ

Внутренний смысл этого чрезвычайно сложного во-
проса может быть, однако, значительно упрощен более
конкретными аналогиями с кинетической теорией газов.
Такие аналогии можно строить двумя путями.

1.	Обычно различные числа колебаний сравнивают
с различными газами; установлению температурного рав-
новесия соответствует процесс диффузии газов; очевидно,
тогда на одну молекулу любого газа приходится в сред-
нем одинаковая энергия, и мы неизбежно приходим к фор-
муле Джинса. Формула Планка получится, если пред-
положить, что каждая молекула данного газа (отвечаю-
щего определенному числу колебаний v) может воспри-
нимать энергию лишь в количествах, кратных hv, т. е..
введем действительно совершенно новую гипотезу, не
имеющую никакой аналогии с кинетической энергией
газов.

2.	Можно, однако, провести аналогию с газом и в дру-
гом направлении: числа колебаний v можно считать ана-
логичными температуре газа Т. Подобно тому, как энер-
гию газа U мы выражаем произведением числа молекул
на абсолютную температуру и на универсальный множи-
тель (3/2) к:

•> 1

U = N ~2 кТ = N

и энергию излучения можно представить произведением
среднего числа колебаний v на некоторую величину Р,
которую можно также разбить на два множителя N и h,
где h — также универсальная постоянная; U = Nhv. За-
мечательно, что при всяком механическом воздействии на
лучистую энергию число N не изменяется, как не изме-
няется и число атомов газа. Атомы излучения h в этом
представлении аналогичны атомам материи ц или заряду
электрона е, тогда как числу колебаний v соответствует
(1/2) к2 или потенциал V. Энергия одного атома в этих
трех случаях равна: hv, х/, цма, eV. Атомы излучения все
равны между собою и не зависят от v, следовательно, мо-
гут существовать и для неоднородного света, причем энер-
гия одного атома выразится произведением h на число
представляющее некоторую среднюю величину, образуе-
мую разложением в ряд Фурье и определяющую «потен-
циал» излучения. Такое понимание подтверждается обос-
нованным предположепием того, что число колебаний v
или, более общее, v играет гу же роль для света, какую
квадрат скорости играет для газовых частиц или потен
циал — для электронов.

Если такая аналогия соответствует действительности^
то вопрос о распределении энергии и изложенные след-
ствия его получают чрезвычайно простое истолкование:
это распределение аналогично распределению тепловой
энергии по скоростям газовых частиц. Можно представить
ребе прибор, аналогичный дифракционной решетце. По-
ложим, имеется небольшой объем, заполненный газом.
В определенный момент стенки его удаляются, тогда мо-
лекулы удаляются в пространство, двигаясь по инерции.
Через некоторое время t мы создаем ряд перегородок на
различных расстояниях г от первоначального положения
газа. Внутри каждой перегородки останутся те частицы,
которые обладали скоростями r[t; таким образом, мы по-
лучили «спектр» газа по скоростям. Если бы по оси абс-
цисс нанести (V2) к2, а по оси ординат — общую энергию
тех частиц, которые этой скоростью обладали, то мы по-
лучили бы кривую, сходную с кривой II, выражающей
соответственную зависимость для газа. Количественного
совпадения не будет, если мы примем только один род
молекул в газе — простые атомы; если же мы допустим
и возможность ассоциации их, т. е. примем возможность
появления двухатомных, трехатомных и т. д. молекул,
то придем и к полному количественному совпадению
с формулой Планка, а следовательно, и с опытом. Чем
меньше мы возьмем атомный вес ц, тем меньшей энер-
гией будет обладать молекула при заданной скорости v,
тем больше будет средняя скорость газовых частиц при
данной температуре. Максимум в кривой II будет пере-
мещаться в сторону больших скоростей. При ц = 0 мы
пришли бы к кривой I, выражающей закон Джинса.
Если бы, следовательно, описанный идеальный опыт дал
бы нам для газа кривую II вместо ожидаемой I, то мы
заключили бы, что атомы газа конечны, и вычислили бы
атомный вес газа из положения максимума. Точно так же
из формы кривой II для черного излучения мы заклю-
чаем о конечной величине атомов излучения h, а по мак-
симуму определяем А = 6.55 • 10-27 эрг • с.

Каким же образом появились, однако, атомы энергии,
о которых нет речи в кинетической теории газов? Они
возникают лишь при первой аналогии, вторая же анало-
гия объясняет их появление неправильной постановкой
вопроса: энергия молекулы изменяется непрерывно, но
если мы поинтересуемся энергией молекулы, обладающей
данной скоростью v, то она, очевидно, может быть только
или V2 ЦК2, или 2V2 ЦК2, или З’/г ЦК2 и т. д. в зависимости
от числа атомов в молекулах, но не может принимать
промежуточных значений. Таким образом, хотя все ско-
рости для данной молекулы равновозможны, но энергия
молекулы данной скорости есть всегда целое кратное
V2 ЦК2- Итак, те же логические затруднения существо-
вали бы и для кинетической теории газа, если бы в ней
с самого начала не было бы введено понятие о неделимом
атоме. И в учении об излучении удобнее поэтому гово-
рить об атомах излучения h, а не об атомах лучистой
энергии hv.

Планк называет величину h элементом действия, так
как она измеряется произведением энергии на время, как
и в принципе наименьшего действия.

ДВЕ РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМУЛИРОВКИ

НОВОЙ ГИПОТЕЗЫ

Относительно причины появления новой универсаль-
ной величины h — атома излучения в учении о свете су-
ществуют две различные точки зрения.

1.	Одна переносит вопрос в незнакомый нам механизм
лучеиспускания атома или вообще электромагнитного ре-
зонатора. Решая задачу о распределении энергии между
резонаторами, Планк принял, что данный резонатор, обла-
дающий заданным числом колебаний V, может получать
только целые порции hv энергии. В новейшее время
Планк показал, что можно ограничиться даже допуще-
нием, что только лучеиспускание происходит порциями
hv, тогда как поглощение идет непрерывно.

2.	Вторая точка зрения идет еще дальше: она пред-
полагает, что атомы излучения являются свойством лучи-
стой энергии, объясняются структурой электромагнитного
поля. Ее придерживались Эйнштейн, давший ей энергети-
ческое обоснование, и Дж. Дж. Томсон, исходивший из
определенной модели электромагнитного поля.

Первая точка зрения имеет то удобство, что она не
изменяет свойств электромагнитного поля, так хорошо
выражаемого непрерывной теорией Максвелла. Она пере-
носит загадку и без того в загадочную сферу внутри-
атомного поля. Притом дело уже не ограничивается ис-
пусканием лучистой энергии: величина hv определяет и
те количества, в которых может обмениваться молекулами
и тепловая энергия. Молекула (резонатор), обладающая
числом собственным колебаний V, может отдавать лишь
целые порции hv эепергии. Несовершенство этой точки
зрения заключается в том, что опа оставляет загадочною
универсальность величины h. Казалось бы, что если все
Дело в механизме атома, то различные механизмы, встре-
чающиеся в разных телах и свободных электронах в ме-
талле, должны бы дать численно различные величины h.

Вторая точка зрения, наоборот, естественно приводит
к универсальности h, так как световой эфир во всех телах
один и тот же, но ее последовательное проведение натал-
кивается на ряд противоречий в объяснении явлений ин-
терференции и дифракции. О значении этих затруднений
ничего пока сказать нельзя, так как более детальной
картины лучистой энергии в атомном ее понимании не
существует.

Не существует никаких определенных представлений
об объеме, занимаемом одним атомом, и даже о том,
нужно ли их считать независимо существующими в эфире,
можно ли каждому атому излучения приписывать только
одно определенное направление движения или же пред-
ставлять себе их расходящимися по сферам. Предпола-
гается лишь, что принятие атомной структуры излучения
приведет к тем же формулам, что и теория Максвелла во
всех тех явлениях, где мы имеем дело с очень большим
числом атомов света, подобно тому, как теория упругости
вполне уживается с атомным строением тел.

ПРОЯВЛЕНИЕ НОВОГО СВОЙСТВА

ПРИ ДЕЙСТВИИ СВЕТА НА ТЕЛА

Если основная гипотеза Планка справедлива, то это
новое свойство должно проявиться, и притом гораздо
в более резкой форме, не только в черном излучении, по
и во всех других явлениях, в которых участвует лучи-
стая энергия. При этом заметим, что результат останется
в главных чертах тем же, станем ли мы на первую или
на вторую точку зрения, так как влияние света сказы-
вается только тогда, когда он поглощается телом (резо-
натором). Относящиеся сюда явления чрезвычайно разно-
образны: фотоэлектричество и вторичные катодные лучи,
вызываемые рентгеновскими лучами, фотохимия, иониза-
ция газов, флюоресценция и фосфоресценция, свечение за-
катодных лучей.

В каком виде могут здесь проявиться уже изложенные
нами свойства атомов излучения? Необходимо помнить,
что во всех этих случаях происходит переход лучистой
энергии в иную при помощи особого механизма данного
явления. Если мы допустим, что каждая молекула телд
поиющает всегда только целые атомы излучения, то от
механизма явления будет еще зависеть, какая часть пой-
дет на данный эффект, например па кинетическую энер-
гию электрона или па излучаемый свет флюоресценции.
Нельзя поэтому ожидать количественного совпадения, если
мы, устранив вопрос о механизме явления, отождествим
действие молекулы с действием поглощенного ею света.

Зато можно ожидать следующего качественного согла-
сия с теорией. Энергия электрона, испускаемого одной
молекулой, не должна превышать энергии одного, двух-
трех атомов излучения. С увеличением числа колебаний
энергия должна возрастать приблизительно в том же со-
отношении hv.

Очевидно, с другой стороны, что каковы бы пи были
законы этих явлений, как бы они хорошо ни совпадали
с требованиями атомной теории, всегда их можно отнести
за счет специального механизма данного явления; по-
этому они могут только подтверждать, а не доказывать
атомную теорию. Подтверждение это будет, однако, тем
серьезнее, чем большая область фактов найдет в атомной
теории свое простейшее истолкование, так как тогда
больше оснований принять одну новую гипотезу, чем
стоять перед целой серией эмпирических закономерностей
и специальных правил с исключениями.

Фотоэлектричество. Явление это заключается
в испускании телом электронов под влиянием поглощен-
ного света. Можно считать окончательно установленным,
что начальная скорость электронов, вызванная светом
определенного числа колебаний, абсолютно не зависит от
силы света, но зато в общем возрастает с числом колеба-
ний света (возможно, хотя и не установлено, существо-
вание частичных максимумов). Величина скорости та-
кова, что начальная энергия фотоэлектрона несколько
меньше энергии одного атома излучения:

1
h'>.

Все эти законы непосредственно вытекают из пред-
ставления о том, что каждый электрон получил свою
энергию от одного атома излучения.

Часть кинетической энергии электрон должен поте-
рять при прохождении сквозь поверхностный слой ме-
талла благодаря контактной разности потенциалов. По-
этому если энергия одного атома hv меньше, чем работа
при прохождении контактного слоя, то испускания элек-
тронов не будет. И, действительно, чем электроположи-,
тельнее металл, тем меньше та предельная частота v,
при которой свет уже вызывает фотоэлектрический эф-
фект.

Те же законы можно объяснить и особым свойством
внутриатомных сил. Электрон, резонирующий на данное
v, отрывается или с той скоростью, какую он имел внутри
атома, или же тогда, когда достигнутая им под влиянием
света скорость превзойдет определенную величину. Од-
нако те внутриатомные скорости, которые проявляются
в радиоактивных процессах, измеряются десятками тысяч
вольт, тогда как фотоэлектроны дают 1—4 В.*

Весьма важно также, что и те электроны, которые вы-
зываются рентгеновскими лучами, подчиняются тем же
основным законам. И здесь чем меньше период (продол-
жительность) рентгеновского импульса, тем больше ско-
рости вызванных им электронов, тогда как от интенсив-
ности лучей скорость не зависит. Величина скорости
также находится в хорошем согласии с требованиями
атомной теории.

На вторичных лучах особенно резко видно одно свой-
ство данного явления, которое, впрочем, одинаково отно-
сится и к фотоэлектричеству, — свойство, трудно поддаю-
щееся объяснению без атомизации света. Неоднократно
наблюдалось, что скорость вторичных электронов почти
равна скорости тех первичных электронов, которые вы-
звали рентгеновский импульс. Трудно допустить, что вы-
дергивание электрона вызывается большим числом после-
довательных импульсов, так как фазы их совершенно слу-
чайны. С другой стороны, импульс, распространяясь по
шаровым поверхностям все большего радиуса, может пе-
редать в месте встречи с резонатором лишь малую часть
всей своей энергии. Остается еще одно маловероятное
допущение, что энергия вторичных лучей получена за
счет внутриатомных радиоактивных процессов, а не рент-
геновского импульса. Атомная теория, наоборот, предпо-
лагает, что порция энергии, излученная одним электро-
ном, достигает другого электрона и поглощается им це-
ликом. С другой стороны, однако, Зоммерфельд показал,

* Скорости электронов можно измерять той разностью потенциа-
лов, которая может сообщить эту скорость или же остановить
электрон, летящий с этой скоростью.
что последовательное развитие элекгромапшгпой теории
приводит в случае рентгеновского импульса к чрезвы-
чайно неравномерному распределению энергии: почти вся
она сконцентрирована в узком конусе. Зоммерфельд смог
даже показать, что при некоторых предположениях энер-
гия импульса пропорциональна его продолжительности т
(которая играет роль v) и коэффициент пропорциональ-
ности близок к универсальной постоянной h.

Фотохимия. Эта область гораздо менее изучена;
однако то, что здесь известно, говорит в пользу атомной
теории.

Мы будем ожидать, что увеличение энергии одной
молекулы при перегруппировке не должно превышать
энергии атома излучения. Поэтому не всякий поглощен-
ный свет может производить фотохимические действия,
а только обладающий достаточно большим числом коле-
баний, по преимуществу ультрафиолетовый. От силы
света эта предельная длина волны не должна зависеть.
Если данная длина волны смещает термодинамическое
равновесие системы, то она будет способна на это и при
ослаблении света; наоборот, если данный свет (напри-
мер, красный) не смещает равновесия при малой интен-
сивности, то и при усилении силы света в сотни раз он
оказывается неспособным сместить его.

Как порядок величины молекулярной энергии при фо-
тохимических процессах, так и роль цветности (числа
колебаний) находятся в согласии с требованиями атом-
ной теории.

Такое же хорошее согласие с теорией обнаруживают и
те данные, которые имеются об ионизации газов ультра-
фиолетовым светом и об испускании электронов при хи-
мических реакциях. Здесь можно даже говорить о коли-
чественном подтверждении выводов атомной теории.

Флюоресценция и фосфоресценция. Эти яв-
ления заключаются в поглощении света одной частоты и
испускании света других частот. Исследования Ленарда
указали на тесную связь этих явлений с фотоэлектриче-
ством. Поскольку явление зависит от свойств света, нужно
было бы ожидать, что молекула, поглотившая атом излу-
чения данной частоты, будет излучать свет меньшей ча-
стоты, обладающий меньшей энергией, т. е. свет испу-
скаемый обладает большей длиной волны, чем свет воз-
буждающий. А это и есть так называемое правило Стокса,
подтвержденное в громадном числе случаев.
Известны, однако, Несомненные исключения из этого
правила: 1) в свете флюоресценции встречаются и более
короткие длины волн, чем возбуждающие; 2) если воз-
буждающий свет лежит в полосе поглощения, соответ-
ствующей и свету флюоресценции, то внутри той же по-
лосы можно пользоваться и более длинными и более ко-
роткими волнами для возбуждения флюоресценции.

Легко, однако, видеть, что подобные исключения не
противоречат атомной теории: 1) правило Стокса можно
относить к средней частоте возбуждающего и возбужден-
ного света, а не к отдельным составляющим колебаниям;
2) возможны случаи, когда поглощаются два атома из-
лучения, в особенности при слабом тепловом движении
(низких температурах). Во всяком случае флюоресцен-
ция, противоречащая правилу Стокса, встречается редко.
Для фосфоресценции и такие исключения неизвестны.

При флюоресценции интенсивность света не оказы-
вает никакого влияния на появление или отсутствие эф-
фекта. Только сила света флюоресценции связана с силой
возбуждающего света.

И в этой области давно уже подмеченные закономер-
ности вполне естественно вытекают из атомной гипотезы
света, тогда как соответственного механизма пока приду-
мать не удалось. Возможно, что флюоресценция и фосфо-
ресценция могут быть объяснены при помощи фотоэлек-
тричества; однако и в этой последней области механизм
объясняет лишь очень немногие стороны явления.

Явление флюоресценции в области рентгеновских лу-
чей (вторичные рентгеновские лучи) вполне подчиняется
правилу Стокса.

Закато дные лучи. Наблюдая спектр закатодных
лучей, движущихся по направлению к щели спектрографа,
Штарк заметил, что кроме обычной линии, соответствую-
щей данному газу, рядом появилась вторая линия боль-
шей частоты, как это и следовало ожидать на основании
принципа Доплера. По отклонению этой «движущейся»
линии, т. е. линии, вызванной движущимися частичками,
от «покоящейся» можно судить о скорости движения ча-
стички. Опыт показал, что в закатодных лучах светят
только частички, покоящиеся или движущиеся со ско-
ростью, большей некоторой предельной скорости. С дру-
гой стороны, по-видимому, эта предельная скорость тем
значительнее, чем больше частота света, так что кинети-
ческая энергия светящихся частиц растет пропорцио-
нально hv. Кроме этих частиц, преобладают, по Штарку,
частицы с энергиями 2 hv и 3 hv.

Это явление, хотя и дает, по-видимому, наилучшее
согласие с атомной теорией, па самом деле, может быть
связано с ней лишь добавочным допущением, что энергия
излучения и кинетическая энергия молекулы связаны
простым соотношением (например, при ударе закатодпой
частицы о молекулу половина энергии переходит в коле-
бательную, а вторая половина — в кинетическую).

Теплоемкость твердых тел при низких
температурах.* Наиболее блестящее, по и наиболее
неожиданное подтверждение получила атомная теория
света в наблюдениях Нернста над теплоемкостями тел
при низких температурах. Рассматривая твердое тело при
достаточно низких температурах как систему резонаторов,
кинетической энергией которых можно пренебречь по
сравнению с колебательной, и распространяя на молекулы
тела гипотезу атомного излучения, Эйнштейн заключил,
что теплоемкость должна быстро падать при приближе-
нии к абсолютному нулю, и дал формулу для этой зави-
симости, которая оказалась в неожиданном согласии
с опытом. Допущение двух родов резонаторов уже ока-
зывается достаточным и для количественного совпадения
с опытными данными.

Замечательно, что то число колебаний, которое входит
в формулу Эйнштейна для теплоемкости, совпало во всех
случаях с числами, вычисленными Линдеманом на осно-
вании совершенно других данных.

Каммерлинг-Оннес показал, что его новые наблюде-
ния над падением сопротивления чистых металлов при
очень низких температурах находятся в полном согласии
с гипотезой Эйнштейна.

Такое же неожиданное согласие обнаруживает и не-
давно открытое Хабером явление испускания электронов
при химических реакциях.

Таким образом, гипотеза об атомах света оказалась
чрезвычайно плодотворной и в области чисто молекуляр-
ных и тепловых явлений, что указывает на существова-
ние более глубокой и общей основы данной гипотезы, чем
те явления, которые ее впервые вызвали.

* Ср.: Лазарев П. П. Тепловая теорема Нернста и ее отношение
к кинетической теории материи, — Вопросы физикп, 1912, т. 0.
с. 9-25,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Атомная гипотеза лучистой энергии возникла как вы-
ход из того противоречия, к которому привела электро-
магнитная теория в связи со статистическими представ-
лениями о тепловом равновесии. Для разрешения этого
противоречия, очевидно, нельзя пожертвовать электро-
магнитной теорией; но в настоящее время, когда стати-
стическая механика получила столь наглядное подтвер-
ждение в броуновском молекулярном движении, в излу-
чении a-частичек радием, в испускании электронов
раскаленными телами, невозможно отказаться и от приме-
нения теории вероятностей. Оказывается, однако, что обе
эти теории приводят к самому полному согласию с опы-
том, если выдвинуть новую гипотезу.

Эта гипотеза вводит новую универсальную величину —
атом излучения, который, однако, оказывается по своим
свойствам вполне аналогичным атомам материи и атомам
электричества, успевшим уже завоевать прочное место
в системе описания природы.

Та же гипотеза, примененная к другим проявлениям
лучистой энергии, приводит к ряду закономерностей,
давно уже установленных в этих областях в качестве
эмпирических правил. Даже применение ее к тепловым
колебаниям молекул в твердом теле, предшествовавшее
опыту, предсказало его с неожиданной правильностью.

Этого во всяком случае достаточно, чтобы уделять этой
гипотезе серьезное внимание и признать в ней новое важ-
ное обогащение наших теоретических представлений.

В то же время надо сознаться, что атомная гипотеза
сама еще никакого объяснения не имеет, что она не имеет
даже конкретной, хотя и произвольной формы, что не вы-
яснено, удастся ли ее согласовать с хорошо изученными
фактами волновой оптики, что она вообще создает больше
вопросов, чем дает ответов.

Тем больше оснований заняться ее проверкой и раз-
витием — выделить из нее то здоровое зерно, которое
в ней несомненно имеется, установить границы ее при-
менимости и придать ей то или другое конкретное со-
держание.
НОВЫЕ ПУТИ НАУЧНОЙ МЫСЛИ

В ОБЛАСТИ ФИЗИКИ*

Физика в настоящее время переживает свой героиче-
ский период; каждый год приносит целый поток новых
фактов и идей, опережающих самые смелые наши ожи-
дания.

Со стороны людям, интересующимся успехами физики,
этот бурный период должен представляться полным вну-
тренних противоречий. Здесь и такие открытия, как рент-
геновы лучи и радиоактивность, непосредственное наблю-
дение атомов и электронов, теплового движения, распо-
ложения атомов в кристалле, приближающих физику
к английскому типу конкретных моделей. А наряду с этим
на немецкой почве вырастают статистическая термодина-
мика с чисто схоластической теорией квант и принцип
относительности, который не только искажает простран-
ство и время, но и лишает их самостоятельного существо-
вания и предлагает отказаться от геометрии Эвклида.
Наконец, появляется модель атома Бора, которая сочетает
в себе все эти элементы; модель, построенная по образцу
Солнечной системы из электронов, но движущихся по за-
конам относительности, и каким-то таинственным образом
освобожденная теорией квантов от излучения. И эта мо-
дель, которая не есть даже модель, так как она заключает
в себе элементы еще более абстрактные, чем те, которые
должна объяснить, заполонила всю физику.

Всякий помнит физику XIX в. с ее непреложными и
непрерывными законами природы, выражаемыми зако-
нами термодинамики и уравнениями Максвелла, с меха-
нической картиной мира, построенной на материи и эфире.
И вот перед нами физика, в которой нет невозможного,
а есть только более или менее вероятное, нет эфира.
Раньше говорили — природа не знает скачков, теперь —
все наоборот: и вещество, и электричество, и самая ве-
роятность полны прерывностей.

И этот хаотический поток не остается в указанных
ему берегах физики, он разливается широко по окрестно-
сти и грозит подорвать прочно заложенные здания сосед-
них областей: у химии он отнимает устойчивость, непре-

* Статья опубликована в сб.: Научно-технический вестник, 1921,
т. 1, № 3, с. 1—3.
йращаемость элементов и предлагает новую модель атома,
молекулы, валентности и т. д. У механики подрывает
постоянство массы, параллелограмм скоростей. У кри-
сталлографии разрушает идею элементарного кристалли-
ческого индивидуума и заменяет его атомными решет-
ками. У геометрии оспаривает эвклидово пространство и
заменяет его иным, зависящим от тяготения. В гносеоло-
гии утверждением реальности атома и электрона нару-
шает добрый старый мир, заключенный на почве фено-
менологии и разрешения использования рабочих гипотез.
Наконец, можно сказать, физика подрывает и основы са-
мого здравого смысла теориями относительности и кван-
тов.

Поэтому вопрос о том, что же происходит в физике и
чем руководствуются физики, принимая новые странные
теории и отбрасывая старые, столь прочно, казалось, об-
основанные, — этот вопрос приобретает общий интерес для
современной науки и, следовательно, неразрывно с ней
связанной техники.

К сожалению, недостаток времени не позволяет мне
исчерпывающим образом ответить па эти два вопроса и я
принужден буду скорее назвать, чем излагать, важнейшие
этапы научной мысли, противопоставляя новые взгляды
прежним, а на вопрос о мотивах — дать самый тривиаль-
ный ответ, знакомый еще со времен Бэкона, а именно:
«Опыт — это высший критерий, заставляющий принимать
или отбрасывать теории».

Позвольте же проследить важнейшие этапы в развитии
физики за 20 лет нашего столетия.

Первый этап — переход от термодинамики к стати-
стике. Еще в 1873 г. Больцман дал статистическую тео-
рию второго начала, но она, как и работа Карно, проле-
жала под спудом 30 лет, в стороне от хода научной
мысли, увлеченной успехами классической термодинамики
в теории растворов, физической химии, тепловой тех-
ники и т. д.

Потеряв надежду убедить в своей правоте, Больцман
повесился в 1906 г., когда изучение броунова движения,
а затем позднее электронов, вылетающих из металлов, ра-
диоактивного распада с полной убедительностью доказало
статистический характер второго начала. Все возможно, и
все возможности действительно осуществляются, по только
одних больше — они попадаются пам чаще на глаза, дру-
гих меньше — их мы не встречаем. Вот простой смысл
второго начала, лишенный того мистического элемента
целесообразности, который в нем сквозил.

Интерес переносится от суммарных законов термоди-
намики к элементарным явлениям, их обусловливающим.
Отсюда следующий этап — победа атомизма.

Двадцать с лишним веков физика подходила к атому
и наконец обнаружила его. Древний спор, начатый еще
Демокритом, закончен. Вместе с атомом установлен элек-
трон и намечен магнетон. Уже открыто строение кри-
сталла. Мы накануне возможности получения объектив-
ного расположения атомов в молекуле и электронов
в атоме. Уже намечены пути к проникновению и далее,
в глубь атомного ядра, скрывающего его массу и химиче-
скую индивидуальность. Периодическая таблица Менде-
леева получила ясный и простой смысл.

Третий важный шаг — это переход от непрерывной
статистики Больцмана к теории квантов Планка. Важ-
нейший результат Больцмана — это закон равномерного
распределения энергии по всем степеням свободы при
тепловом равновесии. Этот закон натолкнулся на резкое
противоречие в вопросе излучения. Лучистая энергия со
своим бесконечным числом различных колебаний должна
бы высосать всю энергию из материи, заключающей ко-
нечное число атомов, а между тем па опыте устанавли-
вается вполне определенное равновесное излучение. Чтобы
выйти из этого затруднения, Планк принял для вероят-
ности прерывное строение, разбил все колебания по кате-
гориям, так что наиболее быстрые колебания оказались
почти лишенными энергии. Этим было не только устра-
нено противоречие, но и самый закон распределения энер-
гии между различными колебаниями с поразительной
точностью совпал с опытом. Сначала это был удачный мате-
матический трюк, но затем удалось показать, что свет дей-
ствительно сообщает и получает от электронов как раз те
порции энергии, которые были постулированы Планком.

Можно было думать, что здесь сказываются особые
свойства эфира, но в 1907 г. Эйнштейн применил тот же
принцип к тепловым колебаниям твердых тел и сразу
предсказал найденное вслед затем школой Нернста ис-
чезновение теплоемкости с приближением к абсолютному
нулю. Стоило несколько точнее сформулировать мысль
Эйнштейна, и выяснилось, что тепловое движение твер-
дого тела — это его упругие колебания, вытекающие
в свою очередь из свойственной ему кристаллической ре-
тетки. Оказалось, что упругие постоянные тела вполне
определяют все его тепловые свойства, а вместе с тем и
все его физико-химические свойства. Создалась упругост-
ная теория тепла, объединяющая и объясняющая струк-
туру, упругость, звук, теплоту и химическое сродство
тела, — теория не менее важная, хотя и менее известная,
чем электромагнитная теория света.

Почин Эйнштейна был распространен и далее: куда
ни вносились кванты, они сразу устраняли накопившиеся
противоречия с опытом и правильно предсказывали но-
вые законы. Кванты сделались каким-то философским
камнем, а в то же время все попытки объяснить их тер-
пели неудачу, смысл их и сейчас так же темен.

Наконец, в 1913 г. Бор ввел кванты как готовый ре-
цепт в модель атома и сразу же объяснил не только
спектр водорода и гелия, но и самые тонкие его детали.
Рентгеновы спектры, хотя и не с точностью до 1 %, но
зато па всем протяжении периодической системы совпали
с предсказаниями теории. И остальные спектры в гипо-
тезе Д. С. Рождественского получили простое толкование.
Ионизация, поглощение, радиоактивность с поразительной
точностью подтверждают модель Бора. Точный расчет
этой модели представляет еще большие трудности, но во
всех областях физики она служит руководящей нитью
научного исследования.

Учение об электричестве проделало за это время та-
кую же эволюцию. Под влиянием открытия рентгеновых
лучей и исследований кембриджской школы Д. Д. Том-
сона над ионизацией газов взор физиков, зачарованный
картиной электромагнитного поля, принужден был обра-
титься к его источникам — электрическим зарядам.
И здесь было установлено атомистическое строение
электричества, доказано существование электрона —
основного камня мироздания. Электронная теория, не раз-
рушая уравнений Максвелла, дала им только иное толко-
вание, но зато она лишила эфир его индивидуальности.
Остался один универсальный эфир и универсальные в нем
электроны. Электроны, оказалось, обладают основным
признаком вещества — инерцией; такой же инерцией об-
ладает и электромагнитная энергия. Отсюда не трудно
было перейти и к утверждению, что и всякая иная инер-
ция электромагнитного происхождения. Выяснив принци-
пиальную певозможпость свести электромагнетизм к зако-
пай механики, физика обернула задачу, и ей удалось
обосновать механику электродинамикой. От механической
картины мира, которая представлялась идеалом в XIX в.,
мы перешли к электромагнитной картине, охватывающей
все явления природы. В этой картине основной элемент
прежнего мира — масса — получил совершенно второсте-
пенный характер одной из производных, зависящих и от
скорости, и от условий дифференцирования. Ее значение
не больше теплоемкости в учении о теплоте.

Наконец, исчез последний оплот механического миро-
воззрения — эфир, когда выяснилось, что все тела, с одной
стороны, пе захватывают его в своем движении и в то же
время пе обнаруживают и своего перемещения относи-
тельно эфира. Лишившись всех своих конкретных свойств,
эфир лишился и реальности в принципе относительности.
Невозможность заметить движение тела по отношению
к эфиру — факт, и притом один из наиболее твердо уста-
новленных фактов. Поэтому, вместо того чтобы придумы-
вать ему объяснения, Эйнштейн и предложил исходить из
него и приписать природе все те свойства, которые от-
сюда вытекают. При этом оказалось, что все наши при-
вычки страдают самым жестоким образом, но ни в себе
самом, ни в применении к другим явлениям этот принцип
не приводит к противоречиям, наоборот, он с полной точ-
ностью выражает зависимость массы от скорости.

Наиболее изящное и адекватное выражение принципу
относительности придал Минковский. Мнимое время, ум-
ноженное на скорость света, — совершенно эквивалентно
любой координате пространства. Все наши явления про-
текают в этом четырехмерном и притом совершенно изо-
тропном пространстве.

Этот частный принцип относительности справедлив
только для одного вида движений — для равномерного и
поступательного. Ускорение нельзя игнорировать. Мы его
замечаем и приписываем тяготению, так как ведь в дан-
ном поле тяготения все тела обладают одинаковым уско-
рением. Инертная масса и масса тяготения совпадают.
Мы можем поэтому с одинаковым правом говорить об
ускорении или о тяготении. Подобное же рассуждение
применимо и к центробежной силе. Если нет эфира, то чем
может отличаться вращающаяся координатная система от
неподвижной? По отношению к чему она вращается?

Оказалось, что все эти трудности устраняются, если
четырехмерному пространству приписать особую геомет-
рию, по которой квадрат элемента длины не равен сумме
квадратов составляющих, а равен некой квадратичной
форме, коэффициенты которой определяют поле тяготения.

Так в круг электродинамики было вовлечено и тяго-
тение, со времен Ньютона остававшееся неразрешимой
загадкой. И эта теория сразу устранила те недочеты, кото-
рые сохранялись в теории Ньютона, и предсказала искрив-
ление светового луча при прохождении мимо Солнца,
обнаруженное, по-видимому, этой осенью.

Но зато этот обобщенный принцип' относительности
ставит нас перед альтернативой: либо признать, что при-
вычные нам простые законы протекают в неэвклидовом
мире, либо допустить такое искажение всех тел и зако-
нов, которое приводит к тем же результатам.

Итак, я резюмирую важнейшие изменения: вместо за-
конов термодинамики — игра случайностей; вместо непре-
рывности — атомы, электроны, магнетоны и кванты; вместо
механики — электродинамика; вместо эфира — простран-
ство, да еще неэвклидово. Объединены новые области
в упругостной теории тепла, в теории тяготения и в осо-
бенности в модели атома.

Отчего произошла эта революция в науке, имеющей
ведь добрые традиции? Быть может, покажется парадок-
сальным, а между тем довольно близко к истине, если
я отвечу: оттого, что усовершенствовались методы наблю-
дений и техника эксперимента. Если рапыпе микроскоп
ставил предел нашему любопытству в длине волпы света
10'5 см, то теперь рентгеновы лучи развинули этот пре-
дел до 10'8 см. Если раньше скорость пули (105 см/с)
являлась пределом измеримых скоростей, то теперь для
электронов этот предел почти дошел до скорости света.
Если раньше мы измеряли время до 10*4 с, то теперь
электромагнитные колебания опускают этот предел до
10~10 с; измерение массы с 10-6 г дошло до 10 13 г, а тем-
пература с 80° абс. — до 1.1° абс. Открылись новые области
явлений, мы попали в мир новых масштабов, подобно
Гулливеру, и неудивительно, что для них потребовались
и новые теории. Ведь мы, в отличие от Свифта, не по
фантазии и аналогии строим картины этих новых миров,
а под строгим контролем опыта, и наши теории должны
быть орудиями, которые позволят нам оперировать
с реальными карликами и великанами, тогда как раньше
оперировали себе подобными.

Поневоле произошел сдвиг и в психологии физиков.
Мы перестали доверять так называемому здравому
46
смыслу, когда on закодил пас в тупик противоречии; но
ведь часто мы называем здравым смыслом только концен-
трированный опыт, накопленный в рамках прежних мас-
штабов, а к новым масштабам наши представления при-
менимы только путем экстраполяций; мы охотно готовы
испытать всякую теорию, если она освещает нам путь и
устраняет препятствия. Ведь и утверждения Коперника,
Галилея и Колумба, как казалось современникам, проти-
воречили здравому смыслу, тем не менее мы к ним при-
выкли. Мы надеемся привыкнуть и к новой геометрии,
если она, как обещает, объяснит нам электродинамику и
тяготение. От теории мы требуем правильного предсказа-
ния опыта и отсутствия внутренних логических противо-
речий. Мы верим, что наш мир и наша логика не проти-
воречат друг другу, что объяснение природы возможно.
И к счастью, надо сказать, что эта единственная наша
вера не пострадала в круговороте новых идей и фактов.

Вот объяснение и оправдание происшедшего в физике
переворота. Остается, однако, вопрос, как сочетаются
столь разнородные элементы в одном мировоззрении и не
потеряли ли мы цельной картины мира в беспринципной
погоне за новыми теориями, руководствуясь принципом
«успех оправдывает средства».

Нет, мне кажется, наоборот, современную картину сле-
дует признать более цельной. Раньше мы довольствова-
лись теориями, обобщающими одну группу явлений, и
сознательно закрывали глаза на другие. Так, рядом с тер-
модинамикой существовала кинетическая теория газов,
рядом с теорией Максвелла — явления электролиза и
ионизации газов. Теперь мы требуем, чтобы вся совокуп-
ность известного охватывалась типотезой, не допускаем
ни одного противоречия. Мы готовы лучше примириться
с неэвклидовой геометрией, чем с ошибкой в 5-м знаке.
И, в сущности, новые радикальные принципы па деле сво-
дятся к поправке в этом знаке.

Правда, наряду с конкретными моделями, мы поль-
зуемся и самыми абстрактными обобщениями, как напри-
мер теорией квантов, по мы утешаем себя надеждой, что
со временем, научившись применять кванты, научимся и
понимать их. Кванты — это яйцо с сюрпризом: со време-
нем мы узнаем его содержание, а пока вносим его в нашу
картину как оно есть — в оболочке. Картина состоит из
неравноценных элементов: одни части вскрыты до элект-
рона, другие (ядро и кванты) существуют еще в запеча-
тайном виде. И все же это части одного мировоззрения.
Мистицизм и антропоморфизм изгнаны из своих прочней-
ших убежищ. В десятки тысяч раз раздвинутые рамки
нашего опыта охватываются одной электромагнитной тео-
рией, одинаково справедливой и в глубине атома, и на
просторе Вселенной.

Мы не ставим заранее границ доступного нам мира,
стремимся познать все существующее, как бы глубоки ни
были его корни. Порвав с феноменологическим пессимиз-
мом, предостережения которого провалились, современная
физика полна веры в реальность мира и его доступность
нашему анализу. И эта вера — лучшая предпосылка дви-
жения вперед. Пусть некоторые пути, проложенные по-
следним десятилетием, и не приведут к цели, но на них
обнаружено немало ценного и, бодро подымаясь по ним,
можно будет рассмотреть и новые неведомые еще нам
пути.

Физика не потому строит гипотезы, что она не знает
гносеологии, а потому что выработанные ею гипотезы
оказались плодотворнее сухой почвы скептицизма. Выше
всего— опыт. И он оправдывает бодрый оптимизм совре-
менной физики.

ПРЕДИСЛОВИЕ К КНИГЕ
«ФИЗИКА КРИСТАЛЛОВ» *

Калифорнийский университет, пригласив меня для
прочтения курса лекций, дал мне возможность привести
> стройную систему результаты многочисленных исследо-
ваний в области физики кристаллов, произведенных мною
и моими сотрудниками за последние двадцать пять лет.
Настоящая книга воспроизводит эти лекции. Рассматри-
ваемая здесь область ограничивается упругими и электри-
ческими свойствами твердых тел. Планируя этот материал,
я пытался рассматривать все разнообразные вопросы,
исходя из одной точки зрения, руководившей мною во
всей моей работе в данной области. Обычно предполага-
лось, что твердое состояние вследствие крайней малости

* Книга А. Ф. Иоффе «Физика кристаллов» опубликована на
основе лекций, прочитанных им в Калифорнийском универси-
тете, издана в США в 1928 г., в СССР — в следующем году:
Иоффе А. Ф. Физика кристаллов. Л.: ГИЗ, 1929, 192 с.
расстояний между атомами должно быть наиболее слож-
ным из всех построений материй, должно проявить моле-
кулярные силы во всей их сложности. Опытные данные
вследствие кажущихся противоречий в полученных ре-
зультатах, на первый взгляд, это подтверждают. Для ха-
рактеристики рассматриваемого нами вопроса достаточно
привести два типичных заключения. Г. Буасс, посвятив-
ший тридцать лет детальному изучению упругих свойств
твердого тела, в конце концов пришел к заключению, что
никаких общих законов в этой области не существует.
Таким образом, по его мнению, если мы хотим дать точ-
ное описание упругих свойств какого-либо данного об-
разца, мы должны изучать именно этот самый образец.
Разнообразие результатов и противоречие в опытных дан-
ных, касающихся электрических свойств различных ве-
ществ, были описаны Е. Швейдлером в статье, названной
им «Диэлектрические аномалии». Это название служит
достаточным доказательством отсутствия какого-либо
объяснения.

Несмотря на эти, казалось бы, безнадежные резуль-
таты и взгляды, мы должны припомнить, что типичный
и наиболее простой представитель твердого тела — кри-
сталл — отличается необычайной правильностью не только
по своему внешнему облику, но и по своей внутренней
структуре. Эта правильность чрезвычайно упрощает по-
нимание и вычисление всех свойств кристаллического со-
стояния. Правда, при тесном сплочении атомов в кри-
сталлической решетке должно в сильнейшей степени
проявляться взаимодействие атомных силовых полей,
почти отсутствующее в разреженных газах. Но все атомы
кристалла относительно одинаково расположены друг
к другу, а потому все они испытывают в точности одни
и те же воздействия. Структура и свойства индивидуаль-
ного атома сильно изменяются под влиянием полей со-
седних атомов, и поэтому их характеристики отличаются
от характеристик изолированных атомов газа. Однако
между собой атомы в кристалле тождественны. С этой
точки зрения, структура кристаллов кажется даже более
простою, чем газ, ибо кристалл является правильно по-
строенной системой из идентичных частиц. Единственное
затруднение, которое, с этой точки зрения, встает на пути
исследования кристаллов, связано с тепловым движением,
смещающим частицы и подвергающим их действию пере-
менных полей. Однако мы знаем, что неправильности,
Возникающие от теплового движения, быстро убывают
с уменьшением тепловой энергии при низких температу-
рах. При температурах весьма низких, но лежащих в пре-
делах, вполне достижимых на опыте, тепловое движение
практически совершенно исчезает. Остающееся тепловое
движение должно рассматриваться как движение больших
групп, состоящих из значительного числа индивидуальных
частиц. Взаимное расположение атомов внутри каждой
такой группы является, таким образом, постоянным и пра-
вильным.

Помимо неправильностей, создаваемых тепловым дви-
жением, реальный кристалл может обладать недостат-
ками, возникшими в процессе кристаллизации. В таком
случае встает вопрос о том, в какой мере возможно при-
близиться к безукоризненной правильности, ожидаемой
в идеальном кристалле. Мы убеждены и намерены это
в дальнейшем показать, что при тщательной кристаллиза-
ции удается получить столь правильные кристаллы, что
остающиеся в них еще кое-какие пороки уже не прояв-
ляются ни в одном из физических явлений. Поведение
таких кристаллов совпадает с ожидаемым поведением
идеальных кристаллов. Как система идентичных частиц,
идентично друг к другу расположенных, кристалл дол-
жен был бы поэтому быть столь же прост, как и разре-
женный газ. Всякое свойство кристалла есть проявле-
ние свойств элементарной ячейки с учетом всех ячеек,
образующих кристалл.

Наше знакомство с структурой кристаллов было вна-
чале основано в общих чертах на внешней их форме и на
оптических данных; однако в течение последних пятнад-
цати лет эти общие заключения были значительно воспол-
нены методом рентгеновского анализа. Приняв за основу
данные рентгеновского анализа о деталях расположения
атомов и основываясь на боровской модели атома, М. Борн
дал соответствующую картину кристалла в своей электри-
ческой теории кристаллических решеток. С этого момента
мы имеем модель, которая указывает нам путь для изу-
чения механизма наблюденных явлений и для предска-
зания еще неизвестных свойств. Мы воспользуемся этой
моделью при изложении и объяснении описываемых ниже
экспериментов.

Экспериментальное изучение кристаллов имеет своею
целью не только доказать правильность теории, но и пре-
вратить эту теорию из математической схемы в физиче-
скую модель реального тела. Мы увидим в дальнейшем,
что все те явления, которые, казалось, находятся в пол-
ном противоречии с основными предпосылками электри-
ческой теории кристаллов, при более глубоком изучении
оказались ей отнюдь не противоречащими Мы можем ут-
верждать, это эта теория в своих основных чертах как
качественно, так и количественно на самом деле передает
поведение кристаллов.

С другой стороны, мы должны отметить, что многие
явления, наблюдаемые в действительности, хотя и не про-
тиворечат теории, тем по менее ею еще не объяснены
с достаточной полнотой. Правильно сформулированные
экспериментальные результаты должны привести теорию
к построению более конкретной модели.

Одним из основных результатов описанного здесь
опытного изучения вопроса является возможность распро-
странения этих опытов далеко за пределы первоначальных
исследований. Изучая явления, ограничивавшие до сих
пор пределы, достижимые для опыта, мы выясняем ме-
ханизм этих явлений и учимся исключать или уменьшать
роль этих ограничивающих факторов. Так, мы находим,
что диапазон исследуемых упругих сил может быть увели-
чен примерно в пятьсот раз выше обычного (реального)
предела прочности. Далее, в исследовании электрических
полей мы замечаем, что в достаточно топких слоях элект-
рические поля могут достигать величин, превышающих
обычные пробойные напряжения.

В то время как ранее мы были ограничены столь ма-
лыми упругими и электрическими деформациями, что они
изображались одними лишь членами первого порядка со-
ответственно законам Гука и Ома, ныне мы в состоянии
взяться за проблему атомных сил в общей форме и вклю-
чить в рассмотрение большие отклонения от этих законов.
Можно ожидать, что многие темные места электрической
теории смогут быть выяснены благодаря этому расшире-
нию области исследований. В особенности мы надеемся
несколько осветить происхождение п законы отталкива-
тельных междуатомпых сил.

Читатель заметит, что лишь немногие задачи могут
считаться разрешенными описанными опытами и что много
задач возникло вновь. Значительная часть исследований
еще не закончена, и в данное время могут быть сообщены
лишь их предварительные результаты. Тем не менее
весьма вероятно, что данный здесь материал — даже
в своем незаконченном виде — может принести некоторую
пользу тем, кто интересуется свойствами твердых тел.

Я начал исследование кристаллов в 1903 г., вначале
вместе с В. Рентгеном, а затем с М. В. Кирпичевой. Оба
они скончались в 1923 г. С тех пор моей сотрудницей
в деле исследования упругих свойств была М. А. Левит-
ская, а в изучении электрических свойств — К. Д. Синель-
ников. Ряд существенных электрических исследований
был выполнен П. И. Лукирским, А. Ф. Вальтером,
А. К. Вальтером. И. В. Курчатовым, П. П. Кобеко,
Д. А. Рожапским, А Н. Арсеньевой, Н. С. Усатой,
Б. М. Гохбергом, Е В. Цехновицером. С. А. Щукаревым,
О. Н. Трапезниковой, С. М. Вендсровичем, В. Н. Кондрать-
евым и А. И. Рабиновичем. Исследованием упругих свойств
занимались П С. Эренфест, М. В. Классен, Б. Я. Пинес,
И. В. Обреимов и Л. В. Шубников. Ряд теоретических
вопросов был исследован Я. И. Френкелем, Г. А. Гринбер-
гом и В. Р. Бурсианом.

Сообщаемые здесь результаты — результат сотрудни-
чества нас всех, и вряд ли возможно указать точно гра-
ницы труда каждого в отдельности. Этот материал уже
частично был опубликован. В конце отдельных глав дан
список как наших опубликованных работ по этому воп-
росу, так и трудов, упомянутых в настоящих лекциях и
связанных с рассматриваемыми вопросами.

ТВЕРДОЕ ТЕЛО

КАК ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА*

Представление о внутреннем строении окружающих
нас тел испытало резкие изменения. Уже первые наблю-
дения над способностью тел сокращаться при сжатии и

* Статья написана на оспове речи, произнесенной на торжествен-
ном годичном собрании Академии наук СССР 2 февраля 1931 г.
и опубликована в кн • Отчет о деятельности Академии наук
СССР за 1930 г. Л, 1931, с. 1—15.

Данная статья в наибольшей степени, чем другие, включен-
ные в сборник, нуждается в корректирующих примечаниях
Однако неточности, обусловленные уровнем имевшихся ко вре-
мени ее написания знаний (не был открыт нейтрон и поэтому
не было нейтрон-протонной модели строения ядра и т. д.), легко
могут быть установлены читателем. Поэтому было решено не
отягощать статью соответствующими построчнымц примеча-
ниями.
расширяться при нагревании заставили подозревать, что
при всей видимой сплошности и взаимной непроницае-
мости тела построены из мельчайших неделимых частиц —
атомов, сближение или удаление которых друг от друга
и вызывает видимое изменение размеров тела. Естест-
венно, что атомная картина получила развитие прежде
всего в применении к газам, которые особенно легко и
сильно меняют свой объем. Кинетическая теория газов
в точной количественной форме была уже развита
в XVIII в. Бернулли и Ломоносовым. С тех пор газы
всегда служили областью наиболее успешного применения
атомных представлений. На газах эти представления
оформились в теорию, которая постепенно стремилась
охватить и жидкое и твердое состояния.

Наоборот, представление о сплошном заполнении про-
странства лучше всего применимо к наиболее плотному
твердому состоянию. И действительно, на протяжении
всего XIX в. все теории, стремившиеся объяснить свой-
ства твердых тел, исходили из картины сплошности. Та-
ковы теория упругости, теория оптических и электриче-
ских явлений. Для общности, зная, что твердое тело мо-
жет переходить в газ и получаться конденсацией газа,
они не отрицали присутствия атомов и в твердых телах,
однако там они остались бесполезной гипотезой еще
150 лет после создания кинетической теории газов. Дю-
буа-Реймон, близорукий философ-натуралист XIX в.,
объявил решение вопроса о сплошности или атомности
навсегда недоступным человеческому уму. Энергетическая
школа Оствальда считала возможным устранить самый
вопрос об атоме, пользуясь одними формальными законо-
мерностями. Непонимание значения атомных представле-
ний, доведшее до самоубийства гениального творца
атомной статистической физики Больцмана, в значитель-
ной степени обязано тому, что свойства газов перестали
привлекать интерес ученых, увлеченных новыми перспек-
тивами термодинамики и электродинамики.

1906 г. — год смерти Больцмана — был началом победы
его идей, победы, еще недавно казавшейся окончательной.
В самом деле, теория броунова молекулярного теплового
движения, созданная Эйнштейном, в опытах Перрена не-
посредственно свидетельствовала о тепловом движении
атомов и определяла их размеры. Вильсон наглядно обна-
ружил путь отдельного атома гелия, пропуская альфа-
лучп радиоактивных тел через пересыщенный водяной
пар, а Рамзай показал, что, собрав эти альфа-лучи, мы
получаем известный газ гелий. Камерлинг-Оннес перевел
гелий в жидкое состояние, а Кеезом — в твердое. Этот
твердый гелий состоит из тех частичек, каждую из кото-
рых мы в отдельности могли обнаружить в опыте Виль-
сона или же видеть вспышки экрана от удара каждой
отдельной частицы.

Победа атомных представлений перешла даже за пре-
делы материи, для которой эти представления были соз-
даны. Квантовая теория Планка и атомы света Эйнштейна
перенесли атомные представления в волновую теорию
света, в свойства эфира и энергии. Не осталось области
физики, где бы не было атомов или квантов. Классическое
изречение теории сплошности: «Природа не знает скачков»
заменено его антитезой: «Все в природе прерывно».

В резком противоречии с этим переворотом в пред-
ставлениях оставались прежние логические и математи-
ческие методы, целиком приспособленные к идее сплош-
ности. Это несоответствие надолго задержало развитие
квантовых представлений.

Но если атомы победили, то эта победа стоила им их
главного признака — цельности, неделимости. Победив,
атом рассыпался па более мелкие единицы: положитель-
ное ядро и отрицательные электроны. Атом — это целая
система, микрокосмос, в котором десятки электронов вра-
щаются вокруг центрального ядра, подобно тому как пла-
неты вращаются вокруг Солнца. Применив к движению
электронов в атоме квантовые законы, Бор создал модель
атома, которая в течение 10 лет служила путеводной
нитью для всей физики. Вскоре и компактное ядро —
это солнце атома — рассыпалось на свои элементы: поло-
жительные протоны и те же отрицательные электроны.
Все разнообразие тел живой природы и еще большее раз-
нообразие объектов лаборатории и техники свелось к этим
двум основным элементам, к двум электрическим заря-
дам. Таким образом, природа оказалась насквозь электри-
фицированной. В природе нет ничего, кроме электричества
протонов и электронов. Все явления природы — проявле-
ние свойств этих электрических зарядов.

Что же такое протон и электрон? Подобно тому как
раньше представляли себе атом в виде упругого сплош-
ного шарика размером в стомиллионную долю сантиметра,
так теперь электрон считают шариком, еще в десять ты-
сяч раз меньшим, а протон — даже в десять миллионов
54
раз меньшим, чем прежний атом. Эта картина была край-
ним пределом атомных идей. Атомная картина представ-
ляет самое плотное тело как совокупность частиц, отде-
ленных друг от друга пустотой. Если бы мы захотели
представить атом Бора, то надо было бы вообразить пу-
стоту, в которой движутся пылинки, отдаленные друг от
друга на расстояния, в десятки тысяч раз превышающие
их собственные размеры. Это картина, к которой мы при-
выкли в звездном мире. Твердое тело не больше заполнено
веществом, чем мир — звездами. Если изобразить атом
в масштабе большого зала, то все содержание его пред-
станет в виде нескольких пылинок размером в десятую
долю миллиметра; все остальное — пустота. Некоторые
авторы пытались лишить эти пылинки даже их скромных
размеров, вводя понятие о точечном электроне как центре
сил, не имеющем протяжения. Если вспомнить, что и
электромагнитное излучение, распространяющееся в теле,
было разбито на отдельно локализованные небольшие
кванты, то мы поистине приходим к картине твердого
тела как пустыни, в которой блуждают одинокие заряды
и кванты. В первом приближении тело — это пустота; при
ближайшем рассмотрении там можно заметить и саму
материю — электрические заряды.

Волновая механика с новой стороны подошла к, ка-
залось, уже решенному спору между сплошностью и пре-
рывностью. Оказалось, что движение всякого тела, и
электрона в частности, представляет собою волновое яв-
ление, охватывающее все безграничное пространство.
Каждый электрон как бы заполняет собою все простран-
ство. Правда, главная часть его сосредоточена вблизи его
центра и быстро ослабевает по всем направлениям, так
что уже на сравнительно небольших расстояниях элек-
трон едва проявляется, но все же нигде нельзя указать
границы, где бы электрон прекращался полностью. Элек-
трон, который раньше был резко очерченным шариком,
теперь расплылся, быстро убывает, но нигде не кончается.
Отдельные электроны проникают друг в друга. Таким
образом, пустого пространства, собственно говоря, нигде
нет. Материя, исходя из многочисленных центров — про-
тонов и электронов, расплывается, заполняя все простран-
ство. Эта картина получила и иное, более соответствующее
квантовым воззрениям толкование. Расплывается не са-
мый электрон, а его локализация. Обнаружить его поло-
жение в некоторый математический момент времени мы
ае можем. Наши сведения о положении электрона, основан-
ные на его взаимодействии с другими электронами, посят
статистический характер. Мы можем сказать, что он чаще
всего бывает вблизи центра и все реже и реже встреча-
ется по мере удаления от него. Расплывчатая картина
электрона, быть может, — только картина вероятности его
нахождения в разных точках. Но все законы новой кван-
товой механики построены так, что только это статисти-
чески среднее распределение мы и можем обнаружить.
Потому ли, что самый электрон размыт, или потому, что
нашему наблюдению доступно только это среднее размы-
тое распределение электрона в разных местах простран-
став, это на данной стадии наших знаний не так уж
важно. Большего об электроне мы пока все равно не
зпаем.

Новая сплошная картина материи не есть отрицание
предыдущей атомной, она есть ее дальнейшее развитие и
в то же время синтез с теорией сплошности. И в новой
картине сохраняются атомы и молекулы, электроны и
протоны, их число и заряды. Даже прежние их размеры
не потеряли своего смысла, получив статистическое тол-
кование. Сохранились и важнейшие черты новой физики:
полная электрификация вещества, изучение недоступных
нашим органам чувств элементарных процессов как ос-
новы непосредственно наблюдаемых их проявлений. Ин-
тересно, что только в этот период синтеза начали стро-
иться новые формы мышления и применяться те матема-
тические методы, которые вытекают из идеи прерывности.
И сейчас еще наибольшей трудностью оказывается влить
новое вино в новые меха. Старые еще так привычны, что
только немногие физики говорят и мыслят на языке но-
вых квантовых представлений. Большинство новые поня-
тия пытается выражать при помощи старых представле-
ний и принуждено постоянно пользоваться словарем для
перевода с нового языка на старый. Раньше мы говорили
о вращении маленьких шаровидных электронов вокру!
ядра по определенным орбитам, теперь — о стоячих вол-
нах, о колебаниях размытых распределений электронов.
Несмотря на видимое различие этих понятий, между
ними существует некоторое соответствие, позволяющее
часто пользоваться одним языком вместо другого. Но ста-
рым языком можно пользоваться только до тех пор, пока
он утверждает то же, что и новый. Там, где они в своих
утверждениях расходятся, истина оказывается на стороне
новой квантовой механики. Чем скорее мы ее освоим, тем
лучше.

Мы рассмотрели отдельные элементы материи —
атомы, молекулы, протоны и электроны. Какими силами
они связываются в одно физическое тело, в особенности
твердое тело? Можно различать пять типов сил взаимо-
действия между атомами.

1.	Электростатические силы. Каждый атом
представляет собою систему электрических зарядов.
В нейтральном состоянии число электронов равно числу
зарядов ядра. Одни атомы легко отдают свои электроны,
образуя положительные ионы, другие присоединяют лиш-
ние электроны, превращаясь в отрицательные ионы. Про-
стейший тип взаимодействия и представляет собою при-
тяжение противоположно заряженных ионов.

Однако и в том случае, если числа положительных и
отрицательных зарядов в атоме или молекуле равпы друг
другу, мы можем иметь электростатические силы, когда
расположение зарядов несимметрично. Только атомы ней-
тральных газов— гелия, неона, аргона и др. обладают со-
вершенно симметричным строением, не создающим элек-
трического поля вне атома; все же другие окружены по-
лем, имеющим в одних участках одно, в других — другое
направление. Например, может случиться, что совокуп-
ность всех отрицательных зарядов сдвинута несколько
в сторону по отношению к положительным. Тогда мы
имеем как бы систему из двух раздвинутых зарядов, на-
зываемую диполем. Такие диполи притягиваются друг
к другу или отталкиваются в зависимости от относитель-
ного расположения. Силы взаимодействия убывают с уве-
личением расстояния между диполями еще быстрее, чем
в случае двух зарядов, — как четвертая степень расстоя-
ния, тогда как силы между двумя зарядами убывают как
квадрат расстояния.

Далее, можно представить себе систему, состоящую из
Двух противоположных диполей, несколько сдвинутых от-
носительно друг друга, — это квадруполи. Между ними
также возможно притяжение или отталкивание, убываю-
щее с расстоянием как шестая его степень.

Можно идти и дальше по этому пути, рассматривая
систему двух сдвинутых противоположных квадруполей
или октуполь и т. д. Еще недавно казалось, что молеку-
лярные силы в твердом поле можно будет целиком свести
к такого рода электростатическим взаимодействиям. Ока-
далось, однако, что их недостаточно: приходится учиты-
вать и силы динамического происхождения.

2.	Индукционные силы. Если мы спросим себя,
почему не только разноименные ионы, но и заведомо ней-
тральные атомы и молекулы взаимно притягиваются, не-
смотря па то что каждая из рассмотренных систем (диполи,
квадруполи пли октуполи) в зависимости от распо-
ложения одинаково часто могла бы испытывать как при-
тяжение, так и отталкивание, то это можно будет объяс-
нить только взаимным влиянием атомов друг на друга.
Когда два нейтральных атома сближаются, то электриче-
ское поле одного атома всегда смещает заряды в другом
так, что одноименные заряды отталкиваются, а разно-
именные — приближаются, и поэтому влияние притяже-
ния последних преобладает над отталкиванием первых.
Если бы даже атом был симметричен, то, попадая в поле
другого несимметричного атома, он теряет свою симмет-
рию, превращаясь в диполь, и притом в такой диполь, ко-
торый втягивается в создавшее его поле. Это — то же са-
мое явление индукции, которым мы объясняем притяже-
ние легких незаряженных предметов всяким электриче-
ским зарядом, например притяжение кусочков бумаги
наэлектризованным гребнем.

3.	Еще большее значение имеют силы, вызванные вза-
имной ориентацией атомов при их сближении. Если,
например, каждый из атомов обладает дипольным момен-
том, то такие атомы не только притягиваются или оттал-
киваются, но и взаимно поворачиваются, притом так, что
на каких бы больших расстояниях они ни были распо-
ложены, сближаясь и поворачиваясь, они всегда притя-
гиваются. Это — тот тип притяжения, который легко на-
блюдать между намагниченными иголками. В зависимо-
сти от того, повернуты ли две иголки друг к другу своими
разноименными или одноименными полюсами, они будут
притягиваться или отталкиваться, но если двум иголкам
дать возможность вращаться, они всегда повернутся так,
чтобы потом притянуться.

4.	Многие атомы обладают дипольным моментом и
оказывают магнитные действия. Однако по своей ве-
личине магнитные взаимодействия между атомами очень
малы и существенной роли не играют.

5.	Зато исключительное значение получают динами-
ческие молекулярные силы, смысл и значение которых
лишь в самое последнее время выяснен квантовой мрха-
58
никой. При изучении взаимодействия двух атомов новая
механика в отличие от старой не может рассматривать
каждый атом и его энергию в отдельности. Оба они об-
разуют одну нераздельную систему, в которой и каждый
электрон приходится рассматривать одновременно связан-
ным с обоими атомами и учитывать возможность пере-
хода электрона из той части, которая раньше была одним
атомом, в другую. Эти электроны участвуют в высокоча-
стотных колебаниях, и взаимодействие между ними осо-
бенно усиливается в случае резонанса. Характерной чер-
той новой квантовой механики является также отожде-
ствление частоты колебаний с энергией электрона. По-
этому резонируют электроны, обладающие одинаковой
энергией. Наконец, третьей чертой, внесенной новой ме-
ханикой, является утверждение, что в одной системе не
может быть двух одинаковых электронов. Поэтому если
в двух атомах имеются электроны, одинаковые и по своей
энергии и по направлению спинов своей магнитной оси.
то в общей системе из этих двух атомов эти электроны
уже не могут сохранить прежних значений характеризую-
щих их переменных; их энергии или направления спинов
должны стать разными. Из-за этого при сближении двух
атомов один или несколько электронов переходят на бо-
лее высокие уровни энергии, затрачивая работу; следова-
тельно, между ппми должно существовать отталкивание.
В других случаях, наоборот, переход в одну общую си-
стему при сближении атомов сопровождается уменьше-
нием энергии и, стало быть, приводит к силам притяже-
ния.

Подобные квантовые силы играют основную роль как
при образовании молекул, так и при всякого рода взаимо-
действиях между ними. Наряду с ними существуют и
остальные четыре типа сил, но из них только силы между
ионами и лишь иногда силы между диполями по своей
величине превышают квантовые. Поэтому все химические
и молекулярные явления можно разбить на два больших
класса: на системы из противоположно заряженных ионов,
связанные преимущественно электростатическими си-
лами, и на системы из нейтральных элементов, в которых
преобладают динамические квантовые силы.

Рассмотрим сначала ионные, или полярные, системы.
Электроны, входящие в состав атома, распределяются
в замкнутые группы, окружающие ядро. Ближайшая
К ядру группа заключает в себе два электрона с наимень-
шей энергией. Следующие электроны, в силу того тре
бования, что в атоме не может быть двух одинаковых
электронов, уже не находят себе места в первой группе
и образовывают вторую замкнутую и симметричную
группу, заключающую 8 электронов. Далее могут быть
группы в 18 и 32 электрона.

Те элементы, число электронов которых как раз за-
полняет эти замкнутые группы, являются особенно устой-
чивыми, не вступают в. химические реакции и в обмен
электронами с другими атомами. Это — нейтральные
газы: элементы № 2 (гелий), 10 (неон), 18 (аргон),
36 (криптон), 54 (ксенон), 86 (эманация).* Все же
остальные атомы имеют сверх этих законченных групп
один, два или три лишних электрона или же им не хва-
тает для образования вполне законченной группы соот-
ветственного числа электронов. Первые легко теряют
лишние электроны и остаются заряженными положи-
тельно; вторые присоединяют недостающие им электроны
извне, заряжаясь отрицательно. Таково происхождение
положительных и отрицательных ионов. Противопо-
ложно заряженные ионы притягиваются друг к другу и
соединяются попарно, образуя полярную молекулу. При
достаточном охлаждении газ, состоящий из отдельных
молекул, конденсируется в жидкость, где ионы различных
молекул, притягиваясь друг к другу, отрываются от
прежних связей. Однако сильное тепловое движение ме-
шает им расположиться определенным образом, и такая
ионная жидкость представляет собою хаотическую смесь
положительных и отрицательных ионов, постоянно меня-
ющихся местами.

Наконец, при дальнейшем охлаждении тепловое дви-
жение оказывается уже не в силах срывать ионы из по-
ложений с наименьшей энергией. Участвуя в хаотиче-
ском тепловом движении, они не удаляются заметно от
этого своего положения равновесия. Вместо хаотической
смеси мы получаем правильно расположенную систему
ионов. В тех случаях, когда ионы совершенно симмет-
ричны, легко представить себе характер их расположе-
ния. Стремясь сблизиться под влиянием электростатиче-
ских сил, ионы одного знака собираются вокруг ионов
другого знака, взаимно окружая друг друга. Вокруг каж-
дого положительного иона справа и слева, сверху и

* Радон. (Прим. сост.).
'снизу, спереди и сзади расположится по отрицательному
иону. Если мы проследим расположение ионов по одному
из этих направлений, то на одинаковых расстояниях мы
обнаружим чередование противоположных ионов. Из та-
ких цепочек, расположенных рядом друг с другом, со-
ставляются плоскости, наподобие шахматной доски за-
полненные ионами, а из этих плоскостей, наслоенных
друг над другом, — целое тело, твердый кристалл. Таков,
например, кристалл каменной соли, построенный из по-
ложительных ионов натрия (атом натрия имеет 11 элек-
тронов, т. е. две замкнутые группы и один лишний элек-
трон, который легко отдается, оставляя положительный
ион натрия) и отрицательных ионов хлора (№ 17, кото-
рому не хватает одного электрона для образования
третьей замкнутой группы).

Однако такое представление о кристалле, как о си-
стеме геометрически правильно расположенных зарядов,
есть только схема, которая могла бы быть близкой к ре-
альной картине лишь при полном отсутствии теплового
движения. При обычных температурах тепловое движе-
ние, если и не достаточно для того, чтобы разрушить
структуру кристалла, в отдельных местах все же удаляет
то один, то другой ион из положения равновесия. Таким
образом, и в твердом кристалле всегда имеется опреде-
ленная часть ионов, не закрепленных и хаотически пере-
мещающихся в кристалле. Другими словами, и в кри-
сталле возможна диффузия и обмен местами индивиду-
альных ионов.

Так как сорванные со своего места ионы обладают за-
рядами, то под влиянием электрических сил они будут
преимущественно перемещаться в ту сторону, куда на-
правлена действующая на них сила. В электрическом
поле создается односторонне направленный поток заря-
дов, т. е. электрический ток. Такова природа электропро-
водности кристаллов рассматриваемого ионного типа.

Изучая явления электропроводности, мне действи-
тельно удалось найти многочисленные подтверждения
этой картины. Так, например, в некоторых кристаллах
можно быстрым охлаждением создать нечто вроде за-
калки. Значительное число незакрепленных ионов, имев-
шихся в кристалле при высокой температуре, не успевает
осесть на соответствующих свободных местах и оста-
ется диссоциированным. Несмотря на охлаждение, кри-
сталл сохраняет повышенную электропроводность. Если
в помощь тепловому движению приоавить лучистую энер-
гию (лучи радия), то диссоциация, а с ней и электропро-
водность временно повышаются, чтобы после прекраще-
ния радиации постепенно вернуться в нормальное со-
стояние.

Явления, наблюдаемые при помещении кристалла
в электрическое поле, казались настолько сложными и
непохожими на электропроводность хороших проводни-
ков — металлов и жидких электролитов, что их и не ре-
шались называть электропроводностью, а объединяли под
заголовком диэлектрических аномалий. Оказалось, однако,
что не только качественно, по и количественно всю сово-
купность наблюденных явлений можно было объяснить
исходя из указанной картины частично диссоциирован-
ного ионного кристалла. Все же усложнения объяснились
скоплением ионов одного знака внутри кристалла при
пропускании сквозь него тока. Эти объемные заряды
своим добавочным полем искажают влияние внешней
электродвижущей силы, по могут быть заранее подсчи-
таны и учтены.

Во многих кристаллах непосредственным химическим
анализом удалось показать, что электрический ток сопро-
вождается переносом вещества к электродам в количе-
ствах, точно отвечающих закону Фарадея: каждый ион
переносит определенное целое число зарядов. Можно
было, далее, проследить перемещение каждого из двух
противоположных ионов, составляющих полярный кри-
сталл, и определить степень диссоциации каждого из них
при разных температурах. Так, например, оказалось, что
в кристалле каменной соли при комнатных температурах
имеется весьма слабая диссоциация ионов натрия, кото-
рая быстро возрастает с повышением температуры; теп-
лота диссоциации составляет 10 000 кал/г-атом. Ионы
хлора диссоциированы гораздо слабее, чем натрий при
комнатной температуре; теплота их диссоциации состав-
ляет 30 000 кал. С повышением температуры диссоциация
хлора растет значительно быстрее, чем натрия, и уже при
670 °C хлор и натрий одинаково диссоциированы, а при
более высоких температурах хлор играет преобладающую
роль в электропроводности соли.

Под влиянием очень коротких ультрафиолетовых волн,
рентгеновых или радиоактивных лучей часть ионов нат-
рия получает обратно утраченные электроны и превра-
щается в атомы натрия, собирающиеся затем внутри кри-
сталла в крупинки. Соль при этом окрашивается в жел-
тый или бурый цвет. Если кристалл соли в этом состоя-
нии осветить видимым светом, то он снова срывает
с натрия электроны, и тогда в течение всего времени ос-
вещения мы имеем в кристалле постоянно освобождаю-
щиеся электроны, так же как и ионы, способные пере-
носить ток. В этих условиях в каменной соли может
существовать электронная проводимость. Подобно тому,
как закон Фарадея является прямым доказательством
ионного характера тока, так и электронный ток может
быть обнаружен по отклонению, которое он испытывает
в магнитном поле (явление Холла). Это явление действи-
тельно удалось наблюдать П. И. Лукирскому. Такая же
электронная проводимость отмечена в сере, алмазе, цин-
ковой обманке и ряде других кристаллов.

Большинство естественных кристаллов заключает
в себе примеси, оказывающие громадное влияние на элек-
тропроводность. Примеси, во-первых, являются центрами
усиленной диссоциации кристалла, а, во-вторых, не обла-
дая определенным местом в кристаллической решетке,
преимущественно (в сравнении с ионами самого кри-
сталла) переносят ток. Примеси иногда в тысячи и де-
сятки тысяч раз увеличивают нормальную проводимость
кристалла. Долгое время они представляли собой одно из
главных осложнений в изучении электрических свойств
кристаллов. Нам удалось, однако, показать, что, очистив
кристалл путем многократной тщательной кристаллиза-
ции, можно получить вещество со строго определенными
и вполне закономерными свойствами.

Помимо химических примесей, условия роста кри-
сталла часто создают в нем неоднородности, которые ока-
зывают влияние па все его свойства. Правильная система
ионов, подобно описанной выше, поддерживается только
на небольших участках (порядка тысячных или даже
миллионных долей миллиметра). Весь кристалл состоит
как бы из мелких правильно построенных осколков, не
вполне точно сложенных, представляя собой что-то вроде
плохой мозаики. Травление и окраска часто обнаружи-
вают мозаичную структуру в кристаллах, по внешнему
виду совершенно однородных. В последние годы появился
Целый поток статей учеников проф. Смекаля, пытавшихся
этой мозаичной структурой кристалла объяснить боль-
шинство его свойств, в частности его электропроводность.
Проверяя утверждения и выводы этой теории, нам уда-
лось, однако, установить полную ошибочность подобного
объяснения электрических свойств кристаллов.

Кристаллы, элементами структуры которых являются
не ионы, а нейтральные группы, и при тепловом движе-
нии не отделяют ионов. Большею частью ток в них вы-
зывается полярными примесями или отщеплением элек-
тронов. В то время как теория строения и электрических
свойств полярных кристаллов хорошо изучена, для ней-
тральных или гомеополярпых кристаллов нет еще ни
теории, ни сколь-нибудь полного опытного материала,
позволяющего попять механизм электропроводности.

Группировка атомов внутри кристалла может вызы-
ваться не только внешними причинами — примесями или
изменением условий роста. Силы взаимодействия часто
связывают большие группы атомов (иногда до миллиона)
в одно целое, которое подвергается влиянию теплового
движения, электрических и магнитных сил. Явление это
мы называем молекулярным полем в кристалле. Впервые
оно было обнаружено на явлении ферромагнетизма же-
леза, кобальта и никеля. Способность магнитных атомов
этих тел устанавливаться под действием магнитных сил
в сравнительно слабых полях, несмотря на стремление
теплового движения разбросать их по всем направлениям,
можно было объяснить только допущением, что атомы
этих кристаллов объединены в большие комплексы, спо-
собные противостоять тепловому движению.

Необычайная чувствительность современных радио-
приемников позволяет непосредственно наблюдать, как
при намагничивании железа один за другим поворачива-
ются эти сложные магнитные комплексы.

Здесь молекулярное поле обнаруживается благодаря
тому, что атомы железа магнитны. Если же они являются
электрическими, а не магнитными диполями, то они
должны обнаружить в электрическом поле явления, ана-
логичные тем, которые наблюдаются в железе в магнит-
ном поле. Действительно, И. В. Курчатов подтвердил су-
ществование этой аналогии на примере кристаллов сег-
нетовой соли. Как ферромагнитные тела в миллион раз
более магнитны, чем другие вещества, так и в сегнетовой
соли диэлектрическая постоянная достигает 25000 про-
тив 24-10 в других кристаллах. И в этом случае обнару-
жено явление насыщения и ряд тепловых эффектов, со-
вершенно аналогичных тем, которые характеризуют пове-
дение железа в магнитном поле.
При некоторой температуре, обычно лежащей ниже
температуры плавления кристалла, тепловое движение
разрушает молекулярное поле, разбивает комплексы
и кристалл лишается своих исключительных свойств.
У ферромагнитных тол эта температура носит название
точки Кюри; для железа она равна 780 °C, для никеля
она составляет 356 °C. У сегнетовой соли подобная темпе-
ратура достигает 24 °C. Замечательно, что исчезновение
комплексов в кристалле мало сказывается па его струк-
туре, но оно сопровождается поглощением энергии.

Существование комплексов и молекулярного поля
в кристалле не есть результат магнитных или электриче-
ских моментов атомов. Комплексы создаются молекуляр-
ными силами и в первую очередь квантовыми обменными
силами. Если элементы этих комплексов обладают маг-
нитным моментом, то мы замечаем исключительные маг-
нитные свойства; если они обладают электрическими ди-
полями, то комплексы проявляются в необычных диэлек-
трических свойствах. Если же атомы элементов не имеют
ни магнитного, ни электрического моментов, то и этих
свойств не наблюдается; однако по ходу теплоемкости
в точке Кюри можно заметить исчезновение комплексов
по изменению энергии кристалла.

Не останавливаясь на других свойствах кристаллов,
тепловых и оптических явлениях, которые точно так же
объясняются изложенной картиной кристалла как пра-
вильно построенной системой электрических зарядов, со-
бранных в атомы и комплексы, рассмотрим еще вопрос
об абсолютной величине молекулярных сил. Ограничимся
ионными кристаллами, где вопрос решается особенно
просто; в качестве примера выберем каменную соль.

Рентгеновский анализ дает точное значение расстоя-
ния между ионами натрия и хлора, равное 2.81 Х10-8 см.
Заряд этих ионов пам также точно известен: он равен
4.77ХЮ-10 абс. ед. Два иона притягиваются, следова-
тельно, с силой, равной произведению их зарядов, делен-
ному на квадрат расстояния, т. е. с силой около 3 • 10-4 дин.
На 1 мм2 приходится около 103 ионов, следовательно,
сила, их притягивающая, равна 3 • 10*4Х 1013 = 3 • 109 дин,
или 3000 кГ. Этот подсчет очень неточен. Мы совсем не
учитывали влияния па данный ион всех других ионов,
кроме того, который расположен прямо против него. Мы
не учли далее нарушения правильности решетки, вноси-
мого тепловым движением. Если сделать эти поправки,
то окажется, что каждый слои ионов в решетке каменной-
соли притягивается соседним слоем с силой, примерно-
равной 200 кГ на 1 мм2 поверхности слоя.

Если для проверки этого подсчета мы попытается ра-
зорвать кусок соли, то найдем, что он разрывается при-
напряжении 400 Г, а не 200 кГ на 1 мм2, т. е. при напря-
жении, в 500 раз меньшем. Можно было бы предполо-
жить, что это расхождение вызвано не ошибочностью тео-
рии, а неправильностью опыта. При разрыве соли отрыв-,
происходит не по всему сечению сразу, а, пачиная от ма-
ленькой трещины на поверхности, постепенно распростра-
няется через все сечение. Ясно, что в этом случае для:
разрыва нужно приложить силу, во много раз меньшую,
так как она разрывает в каждый данный момент не веки
площадь, а только очень маленький ее участок, для раз-
рыва которого этой силы достаточно. Если это так, то-
можно было ожидать, что, устранив трещины на поверх-
ности, мы затрудним разрыв. Действительно, когда мы-
попытались разорвать образец соли, помещенный в теп-
лую воду, которая растворяла его поверхность, не давая-
образоваться трещинам, то оказалось, что для разрыва-
потребовалось не 400 Г, а 160 кГ на 1 мм2, т. е. примерно-
столько, сколько и следовало ожидать. Другой опыт, дав-
ший такой же результат, был произведен с шариком из
соли, охлажденным в жидком воздухе и затем внезапно
внесенным в расплавленный свинец. Здесь на поверх-
ности вообще не возникает растяжений, и поэтому имею-
щиеся трещины не могут распространиться вовнутрь.
В центре же шара создается всестороннее растяжение-
до 70 кГ на 1 мм2, которое, однако, кристалла не разру-
шает.

Каковы бы ни были технические перспективы доведе-
ния механической (и электрической) прочности и ди-
электрической постоянной до их теоретического предела,
самый факт столь значительного расширения пределов
использования материалов достаточно интересен. По-
скольку экспериментально обнаружен и твердо установ-
лен факт возрастания механической прочности твердых
тел, ясно, что раньше или позже он будет использован
техникой, войдет в жизнь. Наш долг состоит в том, чтобы
это произошло раньше, а не позже.
НЕПРЕРЫВНОЕ

И АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ МАТЕРИИ*

История вопроса о структуре вещества — одна из наи-
более наглядных иллюстраций марксистской концепции
пауки. В настоящей статье я попытаюсь сопоставить мо-
менты, характеризующие диалектический и исторический
путь развития наших представлений о материи.

Что является прообразом материи: вода или песок?
Так ставили вопрос греческие мыслители. Koi да мы рас-
сматриваем стекло, камень, металл, они представляются
нам сплошь заполняющими занимаемый ими объем. Вза-
имная непроницаемость, однородность, сплошность — ос-
новные свойства той части пространства, которая занята
материей. Непрерывность материи — исходный принцип
миропонимания. На нем построен и математический ана-
лиз явлений природы — дифференциальное исчисление.
Гидродинамика и теория упругости, развитые на протя-
жении XVIII и XIX вв., дали стройную теорию сплош-
ности твердого и жидкого тела. По их образцу построена
теория звуковых, световых и электромагнитных волн, тео-
рия электричества и магнетизма. К концу XIX в. физика
материи и физика эфира представлялись как теории, опи-
сывающие непрерывно заполненное пространство, способ-
ное сжиматься в одних местах и расширяться в других,
вызывая движение и взаимодействие отдельных своих ча-
стей. Идея непрерывности и эволюции нашла свое выра-
жение в известном изречении: «Природа не знает скач-
ков».

Оставались, однако, области, где упорно держались
атомные представления, — это учение о газах и химия.
Бернулли и Ломоносов еще в XVIII в. объяснили, исходя
из представления о газе как о совокупности движущихся
частиц, основные законы влияния давления и темпера-
туры на объем газа.

Действительно, в противоположность твердым телам
газы обнаруживают величайшую взаимную проницае-
мость, делимость, непонятные в рамках представления
о сплошности материи. Во второй половине XIX столетия

* Статья опубликована в кн.: Памяти Карла Маркса. М.; Л., 1933,
с. 247—253, выпуск которой был приурочен к 50-легию со дня
смерти К. Маркса.
кинетическая теория газов получила широкое развитий
в трудах Максвелла и Больцмана, но она не оказала боль-
шого влияния на физику в целом. Здесь до такой степени
господствовало упругое сплошное тело и феноменологиче-
ская энергетика, что наиболее последовательный пред-
ставитель атомизма Больцман в припадке меланхолии
повесился в 1906 г., когда его идеи были уже близки
к победе.

Первая четверть XX столетия, наоборот, — эпоха без-
раздельного господства атомизма. Теория броуновского
движения Эйнштейна в 1905 г. и ее блестящее подтверж-
дение Перреном в 1907 г., открытие в 1895 г. рентгено-
вых лучей, привлекшее внимание к прохождению элек-
тричества через разреженные газы за счет движения
электронов и ионов, электролиз, радиоактивные лучи —
все это дало столько доказательств атомной природы ма-
терии, что сомнений в ее зернистости не оставалось. Ра-
диоактивное вещество испускает альфа-частички, каж-
дую из которых мы можем отметить по вспышке, вызы-
ваемой ею при ударе о флюоресцирующий экран, по
разряду, вызываемому в счетчике Гейгера, по тому следу
из водяных капелек, который она оставляет, проходя
сквозь пересыщенный водяными парами газ. Эти же
альфа-частички, пройдя сквозь тонкое стекло запаянной
трубки, создают в нем газ — гелий, который известен и
в жидком и в твердом состоянии. Можно ли еще сомне-
ваться в том, что этот Гелий состоит из тех частичек-ато-
мов, из которых он был получен, или что радиоактивное
вещество заключает в себе те частички, которые выбра-
сывает? Все показания сходятся: более 20 способов оп-
ределения числа атомов в теле приводят к совпадающим
результатам — в 1 см3 воздуха при нормальном давлении
находятся 2.7 • 1019 молекул.

В 1912 г. открытие Лауэ завершило окончательную
победу атомизма. В типичном сплошном твердом теле —
кристалле — рентгеновы лучи обнаружили периодиче-
скую атомную структуру. Мы не только знаем
теперь, сколько атомов в теле, по и непосредственно
видим их расположение. Итак, все тела состоят из
атомов.

Но что такое атом? К тому времени, когда он завоевал
себе признание, он потерял уже прежнее содержание: не-
делимого последнего элемента строения вещества. Из лю-
бого тела могут быть выделены электроны; радиоактивные
атомы испускают электроны п альфа-часТйчки. Й вот
в 1912—1913 гг. ставится и разрешается новая проблема
строения самого атома. Модель Резерфорда и Бора ри-
сует атом как подобие Солнечной системы: положитель-
ное тяжелое ядро и вращающиеся вокруг него электроны.
Мы знаем, какими зарядами они обладают, и знаем их
массу, а это синоним энергии. Значит, можно определить
степень концентрации заряда в электроне и в ядре, кото-
рая придала бы им тот запас энергии, который проявля-
ется в их массе.

Электрон должен иметь размер порядка 2 • 10-13 см,
а ядра различных атомов — от 10-13 у водорода до 10'12
у более тяжелых элементов. Весь же атом в целом имеет
размер около 10-8 см. Ядро и несколько десятков окру-
жающих его электронов занимают лишь ничтожные уча-
стки объема, предоставленного атому, —10~5 частей по
размерам и 10-15 по объему. Итак, атом — пустота, в ко-
торой на громадных расстояниях движутся мелкие ча-
стицы. Чистый горный воздух гораздо больше заполнен
твердыми частицами пыли, чем самое плотное тело веще-
ством — ядрами и электронами.

Казалось, атомизм победил окончательно. Сплошность
вытекала из грубости наших методов наблюдения при-
роды. Более тонкие орудия измерения разбили сплошное
тело на атомы, а атомы на электроны и протоны, связан-
ные между собою лишь силовыми полями и динамиче-
скими взаимодействиями. Какой-нибудь синтеэ сплош-
ности и прерывности, примирение этих двух концепций
вещества казались невозможными, как раньше на основе
теории Максвелла, казалось, окончательно утвердилась
теория непрерывного электромагнитного поля. И все же
за последние 5 лет волновая теория материи, квантовая
механика пришли к действительному синтезу. Жесткие
границы электрона-шарика исчезли: электрон, как и про-
тон, расплылся в непрерывно сходящую на нет пульси-
рующую бесформенную массу. Резкая индивидуальность
каждого электрона сменилась рассмотрением атомной си-
стемы или даже целого кристалла как целого. Проследить
путь отдельного электрона, определить его принадлеж-
ность в данный момент к тому или другому атомному ядру
невозможно. В молекуле валентные электроны сплошным
облаком охватывают и связывают отдельные атомы. Пу-
стоты, строго говоря, нет ни внутри тел, ни даже между
телами. С одной стороны, это такая сплошность, о кото-
рой не мечтали ни во времена греков, пи в XIX в. С дру-
гой стороны, мы имеем атомную картину мира, прости-
рающуюся в глубь атомного ядра.

То же противоречие сплошности и атомности опреде-
лило историю учения о свете. Вопрос о том, исходит ли
свет первично из глаза или из наблюдаемого предмета,
сменился вопросом о строении светового луча. По Нью-
тону, это поток корпускул, выбрасываемых светящимся
телом, по Гюйгенсу, — распространение упругих волн.
Больше столетия авторитет Ньютона поддерживал ато-
мистическую концепцию света. Открытия начала XIX в.,
казалось, окончательно уничтожили атомизм в учении
о свете и свели его к поперечным волнам в эфире, а во
второй половине XIX в. — к электромагнитным волнам
в сплошной среде. Электромагнитная теория света Макс-
велла была полным триумфом волновой теории света —
теории сплошности.

С самого начала XX в. стали, однако, вновь появ-
ляться признаки атомной структуры света. Их выдвинул
тот же Эйнштейн в 1905 г. Одновременно со своей тео-
рией относительности он лишил реального содержания
мировой эфир как среду для распространения световых
волн. И я пытался тогда создать теорию излучения, со-
стоящего из отдельных квантов — фотонов.

Однако подобно тому, как волновая теория света не
могла объяснить явлений испускания и поглощения (фо-
тоэффекта, фотохимии, свечения), где проявляется атом-
ность света, так и теория фотонов не в силах была охва-
тить распространение света (интерференцию, дифракцию,
дисперсию). Психологически положение было иным, чем
в вопросе о структуре материи. Там была победа ато-
мизма, здесь — неразрешимое противоречие противопо-
ложных свойств света. Глубочайшие мыслители, не при-
выкшие, однако, к диалектическому методу мышления,
рассматривали это противоречие как тупик, как позорный
провал науки. Создатель электронной теории Лоренц,
формулируя безвыходность положения, мог только пожа-
леть, что он пе умер раньше, чем оно выявилось во всей
силе.

А между тем отчаявшийся Больцман проглядел уже
подготовленную победу его идей. Он умер, когда уже
развивалась теория квантов, а в 1905 г. было раскрыто
молекулярное движение. В 1924 г., когда Лоренц считал
теоретическую физику зашедшей в тупик, была представ-
лена диссертация де Бройля, формулировавшая волновую
механику, а в следующем году Гейзенберг дал новую
форму квантовой механики. Противоречие, обострившееся
до пределов, привело к синтезу новой квантовой меха-
ники, где поглощение и испускание света определенными
порциями не противоречит, а, наоборот, вытекает из пе-
риодического, волнового характера света.

Еще более замечательно, что противоречивые свойства
света и противоречивые свойства вещества слились в од-
ном общем синтезе. Одинаково были объяснены в этом
новом понимании и движение тела, и луч света. Очень
удачно, но далеко не случайно, что опыт вплотную подо-
шел к теории и подкрепил ее. В дифракции электронов,
протонов и тяжелых атомов мы наглядно видим волновую
природу движения материи, а в космических лучах с та-
кой наглядностью проявилась атомная теория света, что
долго нельзя было даже найти критерий, чтобы отличить
поток частичек от потока фотонов.

Едва достигнув этого синтеза, мы уже с его высоты
видим новые противоречия и уже ищем пути к новому
синтезу. Эти пути ведут нас к атомному ядру — централь-
ной проблеме физики ближайших лет. Наряду с этим,
предстоит еще громадная работа по освоению достигну-
того синтеза, по использованию его для теории твердого
и жидкого тела, для управления ходом химических про-
цессов и т. п.

Оглядываясь назад, любопытно отметить, что электро-
магнитная теория света, которая в противоречии сплош-
ности и атомности света представляла первую точку зре-
ния, в свое время явилась синтезом, объединившим две
существовавшие в то время противоположные теории
света. Одна утверждала, что колебания в поляризованном
луче света происходят в плоскости поляризации, другая
считала, что колебания перпендикулярны к этой пло-
скости. Электромагнитная теория объединила эти, каза-
лось бы, непримиримые противоречия. Колебания магнит-
ного вектора лежат в плоскости поляризациии, электри-
ческою — перпендикулярно к ней. Один вопрос был
решен, встал новый.

Время Маркса было эпохой теорий непрерывности,
время Ленина — периодом победы атомизма. Теория
Маркса и Ленина, философия диалектического материа-
лизма, предвидела их неизбежный синтез, которого не
могди видеть ни Больцман, ни Лоренц.
Не только дать цельную, лишенную противоречий
картину уже известного, но и правильно предвидеть пути
будущего — вернейший признак правильной теории. Этот
признак для философии диалектического материализма
целиком и полностью оправдывается па каждой новой
ступени знания, на каждом новом этапе истории. В пра-
вильно подмеченные диалектические формы развития
история вкладывает каждый раз повое содержание и но-
вые черты. Только наполненная реальным содержанием
в конкретных исторических условиях диалектическая
трактовка дает теорию исторического процесса.

Другая еще более важная черта марксистской методо-
логии — связь истории науки с социальными условиями,
с развитием производительных сил. Какое отношение
имеет тот или иной взгляд на строение материи и света
к процессу техники? Ведь атомы, электроны и фотоны —
это с точки зрения техники, имеющей дело с тоннами и
киловаттами, комариная плешь, как выразился один из
крупнейших русских инженеров-академиков.

Теория упругости и гидродинамика, ставшая основа-
нием всех теорий сплошности, развились в стройную за-
конченную систему под влиянием прямых запросов тех-
ники, постройки мостов, перекрытий зданий, гидравличе-
ских и оросительных сооружений. По многообразию
отдельных приложений, по математическому аппарату
эти области далеко обогнали в первой половине XIX в.
все остальные отрасли физики. Появление движущихся и
вращающихся машин не вызвало вначале серьезных сдви-
гов в учении о веществе. Та же теория упругости с до-
бавкой сил инерции годилась не только для статических
систем, на которых она создавалась, но и для сравни-
тельно медленно движущихся машин. Если и были не-
дочеты, то они покрывались излишком металла, боль-
шими, нелепыми с современной точки зрения запасами
прочности. Машины, вычисленные по классической тео-
рии упругости и усиленные «на всякий случай» сверх
расчета, работали.

В таком же положении были и материалы электротех-
ники. Для невысоких напряжений в несколько сот вольт
и сотни перемен направления тока в секунду не приходи-
лось ставить высоких требований ни к изоляции, нп
к железу электрических машин. Изолятор можно было
рассматривать, по Максвеллу, как сплошное тело с опре-
деленной диэлектрической постоянной. Если и наблюда-
лись случаи, когда теория упругости или теория электро-
магнитного поля не оправдывали расчета, то они не при-
влекали внимания, их легко устраняли добавочной
затратой материала. Они не делались источником углуб-
ленного научного исследования.

С начала XX в. положение резко изменилось. Появи-
лись быстро действующие машины, турбина Лаваля, де-
лающая десятки тысяч оборотов в минуту вместо сотен,
паровые турбины с громадными скоростями пара и вра-
щения. Появилась авиация, которая поставила небывалые
требования к экономии материала. Появилась радиотех-
ника с искрой, дугой или электронными лампами как
генераторами электромагнитной энергии и с числами ко-
лебаний, измеряемыми многими миллионами в секунду.
Появились высоковольтные передачи, потребовавшие но-
вой изоляции. Перед лицом этих новых требований ста-
рая физика и основанные на ней расчеты сопротивления
материалов и электротехнических материалов оказались
несостоятельными. После нескольких миллионов слабых
ударов материал ломается, хотя он и способен был бы
выдержать гораздо большие статические усилия, а при
тысячах оборотов в минуту недолго и до миллиона уда-
ров: через несколько дней хорошо рассчитанная по ста-
рым формулам деталь ломается от «усталости». Уже этот
антропоморфный термин свидетельствует о несовершен-
стве физической теории. Здесь решающими являются не
вычисленные по теории упругости усилия, а какие-то
свойства структуры, которые вызывают «утомление».
Этим свойствам не было места в рамках теории сплош-
ности. Один из крупнейших специалистов в этой области,
подводя в 1905 г. итог, признал, что приходится отказы-
ваться от всякой общей теории сопротивления материалов
при быстрых и частых нагрузках, что приходится каж-
дый кусок железа, используемый в машине, изучать от-
дельно. Очевидно, такое решение несовместимо с техни-
кой массового производства. Понятен поэтому интерес,
с которым техника отнеслась к атомной физике, раскрыв-
шей механизм «утомления», «последействия», «пластич-
ности», наклепа, разрушения. Изучение атомной струк-
туры металлических кристаллов, механизма сдвигов и
двойникования при течении материала, рентгеновских
фотографий расположения (текстур) и строения кри-
сталла, быстрое развитие учения о кристаллах в 20-х го-
дах— результат требований техники.
С другой стороны, и элекротехника потребовала болеё
детального проникновения в механизм явления. Изоля-
ция, которая прекрасно выдерживает большие напряже-
ния постоянного или переменного тока, пробивается при
ничтожных напряжениях на большой частоте. На первый
план выступают потери. А их нельзя учесть, не разобрав-
шись во вращении диполей, в переносе и скоплении ионов.
Атомной теории диэлектриков, как и атомной теории ме-
ханических деформаций, посвящены тысячи работ, сильно
продвинувших саму атомную теорию. Нельзя не видеть
здесь результата настоятельных потребностей техники.

Новый период синтеза сплошности и атомности также
имеет свою техническую базу, которая настойчиво дви-
жет вперед науку о строении вещества. Это — производ-
ство пластических масс и изоляции, выдвигающее новую
задачу изучения стекол, полимеризирующихся тел, кол-
лоидов, аморфных масс. Химическая промышленность,
искусственный шелк, удобрения, интенсификация сель-
ского хозяйства могут быть созданы и построены лишь
на базе новых идей химической физики, внесенных волно-
вой механикой. Изготовление специальных сталей, лег-
ких сплавов, котлов высокого давления требует изучения
не только кристаллических элементов металла, но и свя-
зывающих их прослоек, пограничных и поверхностных
явлений. Автоматизация, телевидение выдвигают, наряду
с металлами и изоляторами, новые материалы — полупро-
водники. Современная техника наполняет физику новым
содержанием, новыми материалами, к изучению которых
ее подводит новая квантовая механика.

Таким образом, ясно видно, что даже в таком, каза-
лось бы, чисто теоретическом вопросе, как существование
и строение атома, наука не идет своими путями раскрытия
истины вне истории, техники и производственных отноше-
ний общества, в котором она развивается. Наоборот, от-
дельные этапы научного развития глубоко переплетаются
с историей техники и не могут быть поняты вне этой
истории. Темпы и направления развития новых идей са-
мым очевидным образом определяются потребностями об-
щества и техники. Электризацией трением перестали ин-
тересоваться с появлением гальванических элементов,
а изучение элементов было заброшено, когда появились
электродвигатели. С научной точки зрения вопросы эти
вовсе не потеряли интереса: они и сейчас еще не разре-
шены и весьма актуальны. Но технике они не нужны, и
наука перестала ими заниматься. Дуга и искра были изу-
чены и поняты, когда радиотехника воспользовалась ими.
Сейчас они оставлены, и так же интенсивно изучается
тепловое излучение электронов и механизм фотоэффекта.
Те же требования техники сейчас выдвинули полупровод-
ники и свечение газов. Такими примерами полна история
физики. Среди них борьба сплошности и прерывности на
протяжении веков особенно наглядно иллюстрирует пра-
вильность диалектического и исторического метода
Маркса—Лепина.

РАЗВИТИЕ

АТОМИСТИЧЕСКИХ ВОЗЗРЕНИЙ

В XX ВЕКЕ*

Что представляла собой физика в 1908 г., когда Ленин
писал свой «Материализм и эмпириокритицизм»? Необыч-
ность представлений, которые появились к этому времени,
пожалуй, превосходит новизну того, что мы имеем сейчас
и с чем не можем справиться.

В самом деле, тогда только что создалось совершенно
новое представление о массе. В 1902 г. появилась кажу-
щаяся масса электрона, которая, как думали сначала,
только дополнила привычную массу, а потом и совер-
шенно ее исключила и сделала переменной. Затем полу-
чила массу электромагнитная энергия; вслед за этим дано
было обобщение понятия массы и энергии в теории отно-
сительности. Масса из меры материи сделалась мерой
энергии. Этот резкий, катастрофический переворот касался
одного из самых основных для материалиста вопросов —
конкретного содержания понятия материи и массы. Масса
перестала быть мерой материи, а материя отождествля-
лась с электрическим зарядом. Совокупность электриче-
ских зарядов представляла собой материю. Вместо меха-

* Схатья опубликована в журнале «Нод знаменем марксизма»
(1934, № 4, с. 52—68) в выпуске, посвященном 25-летию со дня
выхода в свет книги В. И. Ленина «Материализм и эмпириокри-
тицизм». А. Ф. Иоффе последовательно проводит мысль о плодо-
творности применения метода диалектического материализма
к решению общих проблем физики и о том, что идеи, высказан-
ные В. И. Лениным, находят свое подтверждение в успехах и
новых открытиях современной физики.
ники, механических сил и движения, как основы всяких
фивических процессов, электрическое взаимодействие
между зарядами сделалось тем основным орудием, при
помощи которого эта материя проявляется во вне и взаи-
модействует между собой.

Наконец, к этому же времени были уже установлены
основы квантовых явлений в природе. Прежде всего, по-
явились кванты света, представление о которых было вы-
ведено побочным статистическим путем из рассмотрения
равновесной лучистой энергии, по которые в 1905 г. в клас-
сической работе Эйнштейна получили физическое содер-
жание. Вместо электромагнитных волн появились фотоны.
В 1907 г. представления квантовой теории из области лу-
чистой энергии были перенесены на само вещество:
к этому году относится первая работа по квантовой тео-
рии теплоемкости Эйнштейна.

Таким образом, электромагнитная теория механики,
связь материи с зарядом, а массы с энергией, квантовая
природа элементарных явлений представляли действитель-
ную революцию всех основных понятий физики.

Я не стану здесь цитировать книгу Ленина — всем
известно, что ни одно из этих новых представлений не
было им отнесено к области идеализма, а наоборот, вся
совокупность их рассматривалась как блестящее под-
тверждение диалектического материализма, чем она и
была на самом деле.

Ближайший этап, 1907 —1913 гг., был периодом чи-
стого атомизма, с одной стороны, и установления кванто-
вых фактов, с другой стороны. К этому периоду относится
ряд новых методов, которые сделались основой новой фи-
зики, методов, которые уже не косвенно, а непосред-
ственно убеждают нас в реальном существовании атомов
и отдельных частиц. Здесь прежде всего нужно назвать
изучение броуновского движения, впервые непосред-
ственно показавшего реальность атомов. Вслед за этим
появились еще более убедительные объективные факты:
был создан счетчик Гейгера, в 1911 г. разработан Виль-
соном замечательный метод обнаружения путей отдельных
частиц. В это же время в ряде опытов Резерфорд прощу-
пал недра атома и дал те основы, на которых потом была
построена его модель.

Параллельно и одновременно с установлением непо
средственных доказательств атомизма материи столь же
непосредственными опытами обосновывались квантовые
те
представления. Сюда можно отнести опыты Милликена,
из которых была установлена связь между скоростью
фотоэлектронов и частотой света Примерно в это яге
время, начиная с 1912 г., появился ряд работ, обосновы-
вающих экспериментальным путем применимость кван-
товых законов не только к лучистой энергии, но и к са-
мой материи. Это — исследование теплоемкости при низ-
ких температурах в связи с теоремой Нернста.

Эта эпоха закончилась в 1913 г. созданием модели
атома Бора. Модель Бора, с одной стороны, есть микро-
косм, повторение Солнечной системы, с другой стороны,
одпако, в этой модели имеются два постулата, совершенно
чуждые этой модели и всей механике и электродинамике,
на которых построена сама модель.

Первые применения этой модели были эпохой блестя-
щего, я бы сказал, триумфального шествия атома Бора
через все области физики. Ее успехи хорошо известны,
и я только напомню типичные моменты этой истории.
В первой же работе Бора простая механическая картина
электронов, движущихся по круговой орбите вокруг ядра,
была исправлена вращением вокруг общего центра тя-
жести. Как известно, такое различие между спектрами
водорода и гелия получило здесь элементарное толкование.

Затем последовало появление эллиптических орбит и
связанное с этим расширение теории линейных спектров;
квантование положения орбит в пространстве и их связь
с магнитными моментами. Хорошо известно, какое ясное
и простое толкование Бор дал периодической системе
элементов, постепенно наслаивая на ядро один электрон
за другим, как выявились парамагнитные и ферромагнит-
ные материалы.

Все это — ряд блестящих успехов, не говоря о прямом,
исключительном по своей точности и беспримерном в исто-
рии физики подтверждении сериальных законов.

Однако внутреннее противоречие между механической
картиной движущегося электрона и квантовыми постула-
тами, определяющими положение орбит и условия пере-
хода с одной орбиты на другую, все обострялось по мере
применения теории ко все большему разнообразию явле-
ний природы. Появился принцип соответствия Бора, ко-
торый установил некоторый параллелизм между свой-
ствами модели по обычным закопай электродинамики,
лежащими в основе ее, и теми свойствами, которые она
получает благодаря добавочным квантовым постулатам.
Получилась компромиссная теория, которая давала сна-
чала последовательную электромагнитную картину атома.
Потом эта механическая картина сопоставлялась с систе-
мой действительных, квантовых состояний.

Последним в развитии этой модели крупным теорети-
ческим вкладом был принцип Паули. Введя в дополнение
к трем основным квантовым величинам, определяющим
данную орбиту, еще четвертую, не имеющую поначалу
четкого физического смысла, Паули показал, что можно
дать полную схему всех атомов и всех спектров, испускае-
мых атомами любого элемента.

Вскоре, однако, ученики Эренфеста — Гаудсмит и
Уленбек — нашли физический смысл четвертого кванто-
вого числа: так же, как Земля, вращаясь вокруг Солнца,
в то же время вращается вокруг оси, так и электроны
не только движутся по определенной орбите в простран-
стве, но в то же время вращаются вокруг собственной оси.
И вот момент количества движения вокруг собственной
оси и оказался четвертой величиной, характеризующей
движение электрона в атоме.

До этого момента теория, противоречивая в самих
своих основах, компромиссная по форме, все же была ве-
дущим рычагом всей физики.

После этого кульминационного пункта теории Бора
выступили на сцену трудности, которые были в ней
скрыты. Несмотря на весь утонченный математический
аппарат, не удавалось пойти дальше того первого шага,
который сделал Бор в самом начале, количественно вы-
числив спектр водорода. Данные для следующего эле-
мента — гелия с двумя электронами — получились хотя и
близкими к действительности, но, несомненно, не совпа-
дали с опытом. И все попытки дальнейшим уточнением
достигнуть такого совпадения ни к чему не приводили.
Стало ясно, что в этой модели что-то не совсем верно,
что-то должно быть изменено, чтобы получить правиль-
ный результат.

Также неудачно было объяснение сложного явления
Зеемана — количественное предсказание интенсивности от-
дельных линий. И, наконец, появилась чисто логическая
трудность модели Бора, по которой электрон, хотя и на-
ходится на одной вполне определенной орбите и еще,
может быть, на другую орбиту пе перешел, по уже испы-
тывает влияние всех тех орбит, па которые оп может
перейти.
Остроту момента, значение этих трудностей, которые
Испытывала теория атома, сейчас, пожалуй, даже трудно
себе представить.

Наглядным примером этого положения может служить
одна моя беседа с Лоренцем. В 1924 г., излагая ход раз-
вития своей научной деятельности, приведшей к блестяще
подтвержденной электронной теории, Лоренц в квантовом
атоме видел неразрешимое противоречие, которое приво-
дило его в отчаяние: «Сегодня утверждаешь прямо про-
тивоположное тому, что говорил вчера; в таком случае
вообще нет критерия истины, а следовательно, вообще
неизвестно, что значит наука. Я жалею, что не умер
пять лет тому назад, когда этих противоречий не было».

Все знают, кто такой был Лоренц. И такой отчаянный
вывод из всей истории его научной жизни достаточно по-
казателен для физики того времени. Но во время этой
беседы с Лоренцем уже наметился выход из тупика, в
который зашла, по мнению Лоренца, физика. В том же
1924 г. была создана одна из форм квантовой механики —
неожиданная по тогдашнему времени теория де Бройля.

Скоро появилось другое решение этого противоречия —
первые работы Гейзенберга, которые представляли собою
нечто вроде словаря, с одной стороны которого стояли все
операции старой электродинамики и механики, а с другой
стороны каждая такая операция переводилась на новый
язык, каждой прежней операции соответствовала некото-
рая новая операция.

Эта попытка была затем развита Гейзенбергом вместе
с Борном и привела к матричной форме квантовых зако-
нов. Вместо отдельных координат, скоростей, с которыми
мы имели дело раньше, каждая величина характеризова-
лась целой системой, матрицей, некоторой таблицей зна-
чений. Эта матрица сразу же уничтожила то логическое
затруднение, о котором я говорил. Именно свойства дан-
ного состояния электрона определялись уже пе его орби-
той, а совокупностью всех возможных орбит. Противоре-
чие было устранено. Можно было придать матрицам
некоторый физический смысл, но уже отличный от преж-
него. Вместо того чтобы говорить об электроне, движу-
щемся по какой-то орбите, можно было говорить о пуль-
сациях электрона, о стоячих волнах, в которых одновре-
менно участвует этот электрон.

Параллельно с этим развилось и то направление, ко-
торое было намечено де Бройлем, — в систематической
Теории Шредингера волновая механика получила свое за-
конченное выражение. Вскоре выяснилось, что эти два
пути, столь различные по своей математической форме,
по своему исходному пункту оказались совершенно иден-
тичными по выводам.

Теория Шредингера позволяла еще сохранить некото-
рую наглядность. Казалось, что можно себе представить
электрон, исходя из волновой точки зрения, как совокуп-
ность отдельных волн, как пакет волн, сосредоточенный
в сравнительно небольшом объеме. С другой стороны,
казалось, что новые материальные электронные волны
можно также представить себе в достаточной степени
наглядно как волны, проходящие в трехмерном простран-
стве, хотя и отличные от электромагнитных.

Однако эта попытка оказалась неудачной. Выясни-
лось, что при помощи наглядных представлений, по-
строенных на классической механике, невозможно выра-
зить новую систему квантовой механики Гейзенберга и
Борна или Шредингера и де Бройля. От такой нагляд-
ности пришлось отказаться.

Здесь я подхожу к очень существенному вопросу —
к вопросу о наглядности теории. Почему это на опреде-
ленном этапе развития физика вдруг перестает быть на-
глядной, не может больше пользоваться наглядными моде-
лями? Нужно сказать, что это случается каждый раз и,
как я попытаюсь показать, это неизбежно, когда физики
переходят к существенно новому типу явлений, к суще-
ственно новой области.

Я хочу вспомнить из той же беседы с Лоренцем дру-
гой момент, касающийся не конца, а самого начала его
деятельности, когда только что появилась теория Макс-
велла. Почувствовав громадное значение этой теории, Ло-
ренц стал ее изучать, но убедился, что ничего не пони-
мает, ничего, кроме формул, не может извлечь из этой
теории.

Узнав, что вышло французское изложение теории
Максвелла, Лоренц сейчас же поехал в Париж, ожидая,
что автор, изложивший Максвелла, очевидно, его пони-
мает. Но автор этого изложения ему сказал, что теорию
Максвелла вообще нельзя понять: это чисто математиче-
ская, совершенно абстрактная форма; физического же
смысла теория Максвелла иметь не может. Очень любо-
пытно, что это утверждение почти дословно напоминает
то, что мы сейчас слышим о новой квантовой механике.
Что это значит? Я думаю, что этот факт есть одно из
доказательств материализма. Попытаюсь это обосновать.

Что значит, что для нас новая теория не наглядна?
Это значит, что опыт привел нас к каким-то новым явле-
ниям, для которых вся сложившаяся в нашем мозгу в ре-
зультате всего предыдущего опыта система представлений
оказывается непригодной, это значит, что мы не можем
излагать новые факты при помощи старых образов, уже
привычных для нас и поэтому наглядных. Но ведь это
возможно только в том случае, если эти факты имеют
место вне нас, в реально существующей природе. В нас
самих не было никаких решительно предпосылок для того,
чтобы придумать фотоны, в движении электронов запо-
дозрить волновой процесс, чтобы создать синтез корпускул
и волн, — у нас для этих понятий не нашлось ни слов,
ни представлений.

Такие моменты, когда наука перестает быть нагляд-
ной, когда она по существу не может быть наглядной,
могут быть обусловлены только реальным существованием
внешнего мира. Поэтому, мне кажется, бояться отсутствия
наглядности у нас нет оснований.

Я хотел бы на двух примерах показать действитель-
ную необходимость создания новых представлений, пол-
ную невозможность какой бы то ни было комбинации
привычных величин. Одно из этих явлений — дифракция
электронов, которая дала первое непосредственное опыт-
ное обоснование волновой природы движения. Эта элект-
ронная дифракция сделалась одним из широко распро-
страненных методов изучения структуры поверхностных
слоев и кристаллов, исследования коррозии и поверхност-
ного катализа. Электронная дифракция, наряду с рентге-
новской дифракцией, становится методом не только фи-
зических исследований, но и технического контроля. Это
уже область, богатая экспериментальными фактами.

Будем ли мы рассматривать дифракцию электронов
при прохождении их через два близких отверстия или
при отражении от ряда последовательных атомных слоев
кристалла, нам придется допустить, что одни и те же
электроны одновременно проходят через оба отверстия
или отражаются последовательно от целого ряда слоев,
несмотря на то что потом мы можем их обнаружить как
отдельные электроны, сконцентрированные в очень малом
объеме, и что можем даже наблюдать пути, пройденные
отдельным электроном после дифракции.

Q А Ф. Иоффе

81
Другое явление — прохождение электронов сквози
энергетические барьеры, значительно превышающие за-
пас их кинетической энергии. Это явление мы наблюдаем
в фотоэффекте, в плохих контактах, в атомном ядре. При-
меняя понятие об определенной скорости электрона
в определенной точке пространства внутри барьера,
пришлось бы признать ею скорость мнимой, его кинети-
ческую энергию отрицательной. Все эти трудности устра-
няются принципом неопределенности и возникают оттого,
что мы пытаемся объяснить новые явления старыми, со-
вершенно для них непригодными, бессмысленными в этой
области представлениями. Также нелепо, например, опре-
делять плотность тела в участках размером в 1СГ9 см, хотя
в это определение и можно вложить определенный смысл.

Таким образом, волновые представления в атомной
физике настойчиво диктуются нашим опытом и неизбежно
требуют создания новых, нам еще не привычных, не до-
пускающих наглядного истолкования законов. Пока они
описываются уравнениями Шредингера.

С другой стороны, направление Борна и Гейзенберга
тоже на первых же шагах получило блестящее подтверж-
дение. При помощи матричной механики удалось опреде-
лить интенсивность линий, разобраться в явлениях Штарка
и Зеемана, дать им количественную теорию и т. д.

Таким образом, новая квантовая механика, хотя с мо-
мента ее рождения прошло еще немного лет, обоснована
опытом не менее прочно и не менее широко, чем старая
квантовая механика, электромагнитная теория Максвелла
или ньютонова механика. Несомненно, что дуализм ча-
стицы и волны неразрешим в рамках тех величин и пред-
ставлений, которыми мы описывали и объясняли окру-
жающие нас макроскопические явления.

Простое рассмотрение любого из фактов атомной фи-
зики, а они нисколько не стали хуже от того, что яв-
ляются новыми, с неизбежностью приводит нас к заклю-
чению, что здесь нужны новые понятия, новый язык.

Эти новые представления ищет и Дирак в своих урав-
нениях, и Шредингер в волновой механике, и Гейзенберг
в своем принципе неопределенности. Эти новые методы
еще несовершенны, им еще не удается дать законченные,
строго систематические формулировки, подобные системе
классической механики Ньютона, тем не менее это черты
той новой картины мира, которую мы видим пока в от-
дельные просветы в том или другом аспекте. Каждое из
82
этих представлений есть большой и несомненно положи-
тельный шаг вперед, и каждое пз них, мне кажется, если
его правильно разобрать, есть одно из новых подтверж-
дений диалектического материализма. Они лишний раз
показывают, насколько реальный, вне нас существующий
мир сложнее, многостороннее, чем те схемы, которые мы
создали на основе прошлого опыта, как этот мир раскры-
вается нам в своих проявлениях путем отдельных проти-
воречивых аспектов, диалектически объединяемых по мере
накопления опыта в активном практическом применении.
В трудностях и противоречиях современно]'! теории зало-
жены новые обобщения, новый синтез.

Критерием ценности новых теорий является их соот-
ветствие всей совокупности нашего опыта. А этот экза-
мен теории Дирака, Шредингера и Гейзенберга выдер-
жали. Конечно, эти новые представления затронули очень
многое из логических привычек и макроскопического
опыта и больно ударили по пашей психологической лени.
Если бы мы были махистамп, это было бы, мне кажется,
убедительным возражением. Может быть, неэкономно пе-
рестраивать все наше мировоззрение для того, чтобы пра-
вильно описать определенную группу явлений. Не проще
ли поступить так: все прежнее прекрасно можно описы-
вать по-старому, а для нового можно добавить какие-
нибудь мнемонические правила. Это будет гораздо эко-
номнее. Если мы не уверены, что здесь проявляются
свойства реального, вне пас существующего мира, то
вряд ли стоит производить такую коренную ломку и со-
здавать себе такие психологические неприятности.

Принцип неопределенности является одной из новых
и, мне кажется, очень положительных форм описания су-
щества тех новых свойств, которые мы усмотрели в при-
роде, когда подошли к атомным явлениям. Он неизбежно
вносит новое содержание в понимание причинности, суще-
ствующей в природе.

Мы думали, что лишь макроскопические, 1рубые яв-
ления представляют собой результат статистической шры
каких-то элементарных процессов, а элементарные меха-
нические плп электродинамические явления подчиняются
однозначно законам механики. Почему мы так думали?
Да просто потому, что мы ничего о них не знали. Диалек-
тично ли? было так думать? Я бы сказал — нет. Считать,
что разнообразие природы ограничивается атомами и па
этом кончается, — вряд ли диалектично. На самом деле,
когда мы подошли к этим атомам, то оказалось, что атомы
не только сложные тела — это нас не удивило, но что
законы их вовсе не простые элементарные законы обыч-
ной механики, целиком перенесенные в атомные размеры,
что и здесь та же статистика, то же колоссальное разно-
образие. В основе грубой статистики лежит не однознач-
ная механика, а опять-таки та же многозначная атомная
статистика. Принцип неопределенности — это второй прин-
ципиально новый шаг в метрологии, в науке об измере-
ниях, позволяющей количественно изучать природу. Пер-
вый существенный шаг был сделан теорией относитель-
ности.

До теории относительности мы не задавали себе воп-
рос о том, как следует производить измерения при быст-
ром движении. Обыкновенно достаточно приставить мас-
штаб и отсчитать его показания у двух отметок: здесь 12,
там 34, значит, расстояние равно 22. Но оказалось, что,
когда тело быстро движется, этот прием не годится: пока
посмотрели на один конец, другой отъехал и отсчет те-
ряет смысл. Нужно было разобраться в том, что значит
измерять движущийся объект; частная теория относитель-
ности и дает ответ, как в таком случае поступать. Она
дает единственный логически возможный, вытекающий
из наших знаний о природе метод. Наилучшее орудие
измерения — свет, но он движется с конечной скоростью,
и это приводит к тем особенностям измерения простран-
ства и времени, которые дает теория относительности. Это
первый этап метрологии.

Но, измеряя какую-то величину, мы должны помнить,
что при всяком измерении возможна ошибка. Мы и здесь
поступали некритически; мы рассуждали так: этот прибор
дает такую-то ошибку, а другой — иную. Приборы наши
вообще несовершенны. Но если бы они были совершенны,
мы могли бы измерять с какой угодно точностью. Почему
это так? Только потому, что мы были далеки от истин-
ного предела точности. Если вы знаете, что ничего лучше
светового луча для измерения нет, а световой луч — это
совокупность квантов, значит, в природе нет ничего, что
могло бы быть измерено с точностью кванта. Но не в этом
только дело. Дуализм частицы материи выявил более глу-
бокие стороны этого явления. Оказывается, что суще-
ствует принципиальная граница точности, вытекающая
из основных свойств материи. Еще в самом начале нашего
столетия первая квантовая теория лучистой энергии
Планка принуждена была разбить фазовое пространство
на отдельные участки, площадь которых равна постоянной
Планка. Ничего другого не утверждает принцип неопре-
деленности. Он только более последователен. По Планку,
в самом пространстве как бы имелись уже твердые пере-
городки, хотя они определяли не отдельные координаты,
а их произведения, площади. Только переход из одной
площадки в другую есть реальное явление. Теперь нет
перегородок, но размер площадки — это предел неопреде-
ленности. Следовательно, мы не можем точно задать на-
чальное состояние. Раньше мы без всяких оснований счи-
тали, что можем, потому только, что мы не ставили перед
собой этого вопроса. А если, как оказывается, его задать
нельзя, то никакая механика не может дать однозначного
предсказания того, что произойдет. Невозможность одно-
значной причинности просто вытекает из того, что апри-
орные предпосылки, которые когда-то делались без вся-
ких оснований, оказались неверными. Начальные со-
стояния в том виде, как это нужно для расчета, задавать
нельзя.

Следует ли из этого, что теперь есть свобода воли
вместо причинности? Я недавно был на Днепрострое и не
видел, чтобы он капризничал. Он действует по самым
настоящим законам, как и следует по принципу неопре-
деленности Гейзенберга, и свободы воли не проявляет.
Это не шутка. На самом деле макроскопические явления,
на изучении которых построен наш опыт, протекают, ко-
нечно, закономерно. Но в основе этой закономерности
лежит статистика — и далее, как оказалось, еще более
глубокая статистика статистик.

В какой степени это нарушает наше основное логиче-
ское понятие причинности? Мне кажется, что ни в какой
степени. Здесь есть только его уточнение, его углубление,
но не его отрицание. Надо помнить, что неопределенность
относится только к той новой области внутриатомных
явлений, которые имеют размер, сравнимый с длиной
волны атомных движений, только в таких миллиардных
долях миллиметра эти свойства и проявляются.

Почему мы это положение вещей воспринимаем как
новое затруднение? Причина здесь вот в чем. Если бы мы
удовлетворились волновой картиной описания, то не
было бы никаких трудностей. Она определяется одно-
значно. Трудность возникает оттого и только оттого, что
мы фактически умеем наблюдать не только эту волновую
статистику, но и элементарные электроны, отдельные
атомы, отдельные молекулы. Мы не может довольство-
ваться статистической трактовкой волновой картины, так
как она не указывает, где и в каком месте мы поймаем
этот электрон, а определяет вероятность нахождения его
в том или другом месте.

Мне кажется, что более подробный разбор того, что
вытекает из принципа неопределенности, заставляет счи-
тать его очень крупным достижением, льющим воду на
мельницу диалектического материализма, а не каким-то
подводным камнем.

Но, кроме принципа неопределенности, который совсем
не страшен, а, наоборот, представляет собою развитие и
конкретизацию диалектических воззрений на природу,
новая физика выдвигает целый ряд других более сложных
проблем. Из того же закона статистической закономер-
ности вытекает весьма мало наглядное следствие — лише-
ние частицы ее индивидуальности. Имея совокупность
частиц, мы можем сказать, что здесь находится 2 360 000
этих частиц, и в то же время одна частица не только не
отличима от другой, но не имеет своей индивидуальности.
Ничего физически не значит, что какая-то одна частица
стала на место другой, а другая — на место первой. От
такого представления нужно отказаться. Этого требует
практическое применение новой статистики фотонов для
лучистой энергии, статистики электронов в металлах, ста-
тистики газовых молекул и вычисление химических посто-
янных. Наконец, именно на отсутствии индивидуальности,
на необходимости рассматривать две отдельные взаимодей-
ствующие частицы как одну неделимую систему основана
вся химия. Все основные взаимодействия, с которыми мы
имеем дело, химические и молекулярные, сводятся, на-
ряду с электростатикой, к силам обмена, которые именно
в том и заключаются, что два электрона двух частиц
представляют собой как бы двойной электрон; он может
быть в одной и другой частице, может обменяться ме-
стами, и результат этого проявляется как новая система
сил, которая играет в природе решающую роль. Это
можно объяснить и более наглядно. Вы можете предста-
вить себе эти атомы окутанными облаками электронов.
Это электронное облако, связывающее атомы, соответ-
ствует во всех деталях тем валентностям, которыми из-
давна пользовались в химической науке. Вопрос о потере
индивидуальности частицами принципиально более важен,
чем новая форма причинных связей, с коюрой он, впро-
чем, тесно связан.

Наконец, неисчерпаемый кладезь трудностей (в том
смысле, что все новое трудно) имеется в новых фактах,
вскрытых изучением атомного ядра примерно с 1932 г.
Прежде всего оказалось, что когда мы от 100-миллионных
долей сантиметра перешли к триллионным долям санти
метра, к ядру, то здесь и квантовая механика оказалась
бессильной, по крайней мере по отношению к легким
частицам, к электронам. Электрон в ядре потерял свои
свойства, ему там нет места. Как известно, эти трудности
электрона в ядре как раз и показали предел применимости
квантовой механики, показали, что здесь мы вступаем
в новую область явлений, для которой непригодна вся та
система представлений, которая только что создана новой
волновой механикой. Здесь и возник вопрос о справедли-
вости закона сохранения энергии. На эту постановку
вопроса у нас накинулись как на некое преступление про-
тив диалектического материализма (конечно, это отно-
сится далеко не ко всем философам, но к очень многим
из них). Я уверен, что такое обвинение есть совершенное
непонимание основ диалектического материализма. Наобо-
рот, вполне возможно, что, переходя в новую, неисследо-
ванную область при таком резком количественном изме-
нении масштаба, мы натолкнемся на новые качественные
свойства. В этом не было бы ничего удивительного, и
отрицать это заранее ни в каком случае нельзя. Всякий
закон природы, в частности и закон сохранения энергии,
не априорный закон, не какая-то категория нашего созна-
ния, а результат обобщения опыта, обширной практики.
Никакой опытный закон не может претендовать на то,
чтобы быть обязательно справедливым для такой области
явлений, которая впервые становится доступной опыту.
Святых законов в физике не может быть, закон сохра-
нения энергии тоже не есть святой закон, и канонизиро-
вать его нет никаких оснований. Однако, по моему мне-
нию, нет оснований считать, что те факты, которые за-
ставили усомниться в законе сохранения энергии, его
действительно опровергают.

Из того, что в новой области при резком количествен-
ном изменении могут быть установлены новые качествен-
ные закономерности и что даже закон сохранения энергии
может измениться, не следует, что непременно каж-
дый раз, когда мы подходим к новому явлению, нужно
прежде всею считать все прежние обобщения невер-
ными.

На самом деле дальнейший ход опытов подтвердил,
что достаточных оснований для отказа от закона сохране-
ния энергии в ядре не было. За отказ говорил только
тот факт, что радиоактивные вещества испускают элек-
троны (бета-лучи) всевозможных скоростей, хотя можно
было думать, что при радиоактивных процессах ядра пе-
реходят из одного определенного состояния в другое
состояние столь же определенной энергии. Это не соответ-
ствует схеме сохранения энергии. Но потому ли, что са-
мый закон сохранения энергии неверен, или потому, что
мы знаем только часть явления? Аналогичных противоре-
чий можно найти сколько угодно. Например, стакан чаю
охлаждается на столе. Что же, значит, закон сохранения
энергии неверен? Мы энаем, как на самом деле обстоит
дело, и если рассмотреть, что происходит в воздухе, то
можно найти пропавшую энергию. Поэтому не было до-
статочных оснований утверждать, что в ядре мы натолк-
нулись на противоречие в самом законе, а не на некото-
рую неполноту наших знаний.

Паули предположил, что, может быть, вместе с элект-
ронами из ядра вылетает и еще что-нибудь, отнимающее
часть энергии. То, что вылетает, не может обладать заря-
дом, так как не меняет заряда ядра. Эти нейтраль-
ные частички должны обладать и очень малой массой,
раз мы не замечаем их ударов о другие ядра. Это—
нейтрино.

Если верно то, что энергия при переходе распределя-
ется между видимым, измеримым электроном и уходя-
щим, незаметным для нас нейтрино в разных пропорциях,
то крайним пределом будет тот, когда вся энергия
была бы поглощена электроном, а нейтрино получили бы
ее мало или почти ничего. Но тогда наибольшая энергия,
которую получает электрон, и будет всей энергией. Это
те случаи, когда на долю нейтрино почти ничего не оста-
ется. Поэтому наивысшая скорость испускаемых электро-
нов должна отвечать всей энергии, которая освобождается
в ядре.

И вот недавно Эллис очень тщательными и чрезвы-
чайно точными наблюдениями с несомненностью показал,
что именно для этого предела, т. е. для энергии, теряемой
ядром, ни малейшего отступления от закона сохранения
энергии нет.
Таким образом, закон сохранения энергии к настоя-
щему моменту пока сохранен. Нельзя утверждать, что
для этого нет другого пути, кроме нейтрино. Это только
одни из возможных способов, подтверждающийся, впро-
чем, и другими явлениями. На основе этого представле-
ния Ферми создал теорию испускания бета-лучей, которая
находится в хорошем согласии с опытом. Таким образом,
нейтрино имеет пока две точки опоры. Может быть, этого
недостаточно для полной устойчивости и достоверности,
но некоторую возможность существования эти две точки
соприкосновения с опытом ему дают.

Вместе с этим нейтрино и с твердо установленным
нейтроном в наши представления о внешнем мире входит
нечто новое и очень существенное. В результате эволю-
ции, которая выявилась к моменту написания книги Ле-
нина, у пас было сравнительно простое представление об
энергии, материи, веществе и т. д. Мы представляли себе
дело так, что материя есть совокупность электрических
зарядов.

Эти электрические заряды в зависимости от рас-
стояния и их движения обладают определенной энергией.
Мера энергии, которой обладает данная система электро-
нов, есть масса, измеряемая весом данной системы. Зна-
чит, взвешивание определяет запас энергии, которой об-
ладает электрическая материя. Материя была носителем
энергии или массы тела — очень простая и удобная кон-
цепция, исходившая из того, что вся физическая материя
состоит из электрических зарядов.

Это представление теперь уже под сомнением, по-
скольку, кроме протонов и электронов, а потом и позитро-
нов, появились еще нейтроны, а потом и нейтрино. В фи-
зической материи есть и электрическая, и неэлектриче-
ская части. Конечно, может быть, нейтрон представляет
собою систему электрических зарядов. Более спорно такое
допущение по отношению к нейтрино, если он существует.
Абсолютной необходимости утверждать, что существует
иеэлектрическая материя, нет, но к этому нужно быть
готовым. Со дня на день факты могут нас подвести
к тому, что мы должны будет отказаться от универсаль-
ности электрической природы материи.

Другая область фактов — это явления, которые носят
очень странные названия: аннигиляция материи и мате-
риализация энергии и, конечно, очень легко могут послу-
жить основанием для любой идеалистической философии,
так же как в 1908 г. утверждения, что материя исчезла.
Самые факты тем не менее существуют.

Опять-таки в данный момент нельзя еще с полной уве-
ренностью сказать, происходит ли такое явление, что по-
зитрон соединяется с электроном в пустом пространстве и
единственным результатом при этом оказывается испуска-
ние двух световых квантов. Но есть основание думать, что
это может происходить в природе.

Очевидно, конечно, что философская система, и в ча-
стности система материализма, не может быть опроверг-
нута или доказана таким опытом: если окажется, что по-
зитроны аннигилируют только около ядра, то материа-
лизм правилен, а если аннигиляция имеет место вне
ядра, то материализм надо отбросить. Конечно, от того
или иного решения этого опыта совсем не может изме-
ниться признание существования внешнего мира, но очень
сильно изменится конкретное содержание того, что мы
понимаем под физической Материей и ее соотношением
с энергией.

Если, действительно, положительный и отрицательный
электроны, соединясь, могут создать световой квант и на-
оборот, то у нас имеется следующая альтернатива. Поль-
зуясь прежними нашими представлениями и приспособ-
ляя их к этим новым фактам, мы могли бы продолжать
считать заряд материей, но тогда материя должна быть
алгебраической, а не арифметической, материя может
быть положительной и отрицательной, плюс и минус мо-
гут взаимно уничтожаться. Отсюда становится очевидным,
какие трудности связаны с такого рода обобщением по-
нятия о физической материи, с переходом от арифметики
к алгебре.

Если же исходить из того, что материей может быть
только то, что сохраняется, причем сохраняется арифме-
тически, т. е. буквально, а не в расширенном алгебраиче-
ском смысле, то можно считать материей энергию, един-
ственную сейчас величину, которая не исчезает и не
создается нигде. И этот выход не лишен новых больших
трудностей. Хорошо было представить себе, что мате-
рией является заряд, а эта электрическая материя явля-
ется носителем энергии. Если сама энергия и есть физи-
ческая материя, то представление о материи как носителе
этой энергии и об энергии как одном из свойств этого
носителя отпадает — сама энергия становится тогда ма-
терией.
Й хотел этими примерами только указать на повМе,
по-моему, очень серьезные проблемы, которые ставятся
современной физикой. И мне кажется, что активная мето-
дология и философия физики должны уже сейчас анали-
зировать эти передовые вопросы физики, подготовляя
почву для. творческой работы. Марксистская философия
должна идти в ногу с современной физикой, ставя и осве-
щая передовые ее проблемы не только тогда, когда идеа-
листы начинают толковать и наводить туман вокруг но-
вых фактов. Еще в ходе исследования, когда эти факты
выясняются и изучаются, нужно давать им правильную,
методологически четкую интерпретацию и ясный анализ
всех вытекающих возможностей.

25 лет развития атомной физики дали столько нагляд-
ных подтверждений марксистской философии, что они
должны были бы вдумывающегося в ход этого развития
физика привести к единственно возможной методо-
логической позиции, к позиции диалектического материа-
лизма.

И на самом деле многие физики отчетливо поняли,
что это единственный путь для правильного понимания
истории физики. В 1933 г. на физико-химическом конг-
рессе Ланжевен высказался в том смысле, что хотим мы
или пе хотим марксизма, но другого выхода нет — вся
история ведет нас к нему, как к единственно возможной
теории. На еще более отчетливой марксистской позиции
стоит другой крупный ученый современности — Блеккет,
один из ведущих физиков в области учения о ядре, и це-
лый ряд других. Если разобраться во взглядах Бора, то
непрерывно им применяемое слово «диалектика» на самом
деле означает, что он совсем не так далек от диалектиче-
ского понимания физики.

Позволю себе напомнить те черты в истории физики,
которые особенно убедительны в этом отношении. Прежде
всего замечу, что хотя вышедшая в 1909 г. книга Ленина
была посвящена борьбе с махизмом, в самой физике ма-
хизм, собственно говоря, уже потерял корни, что Ленин
и показал. Махизм был запоздалым философским отраже-
нием научной системы, существовавшей до Маха, в 1855—
1895 гг., когда развилась феноменологическая физика на
основании уравнений термодинамики, теории сплошности,
теории упругости и уравнений Максвелла. Это чистая
теория сплошности и термодинамика действительно явля-
лись областью, где феноменологический метод одно время
-был основным методом физического исследования. Но
XX в. с самого начала характеризуется отказом от фено-
менологической физики. С 1900 по 1925 г. мы всегда
искали механизм явлений, а не формальные законы. Весь
смысл этой эпохи физики заключался в признании реаль-
ности внешнего мира, в раскрытии внутреннего меха-
низма явлений природы. Так что в то время, когда
взгляды Маха стали проникать в философию и получили
здесь настолько широкое развитие, что сделались орудием
реакции, политически опасным явлением, в это время они
уже не соответствовали содержанию самой физики. Среди
физиков махизм и не встречал особого сочувствия, потому
что он тормозил творческую работу. Для физики это была
реакционная философия. Последним ее успехом было са-
моубийство Больцмана в 1906 г. С 1905 г. атомизм побе-
дил.

В эту эпоху с необычайной яркостью проявилась тес-
нейшая связь между наукой и производительными си-
лами, в частности техникой.

Появление авиации и быстро вращающихся машин
потребовало совершенно иного подхода к изучению мате-
риалов. Явление усталости сделалось лимитирующим
свойством материала. Здесь феноменологическая теория
сплошности оказалась совершенно недостаточной, потре-
бовалась и в связи с этим очень широко развилась целая
система изучения структуры кристаллов и других тел.
Радиотехника и высоковольтная техника, которая сейчас
уже достигла 200 000 В, настоятельно потребовали изуче-
ния механизма электрических явлений; под их влиянием
развилась вся электронная физика. Развитие новых источ-
ников света точно так же стимулировало и непосред-
ственно двигало развитие учения об излучении. Автомати-
зация, которая играет все большую и большую роль по
мере укрепления производств и объединения заводов
в большие технические комбинаты, вместе с радио
активно содействовала изучению фотоэффекта, полупро-
водников как узловой проблемы физики, появлению
электронного микроскопа. Все это — большие области фи-
зики, созданные благодаря развитию соответственной
техники. Наконец, необходимость использования бедных
руд привела к учению о флотации, к учению об ад-
сорбции.

Последнее, о чем я в этой связи хочу упомянуть, за-
ключается в следующем. Любопытно, что и учение об
92
атомной ядре в сбоем развитии теснейшим образом свя-
зано с прогрессом техники. Когда техника высоковольт-
ных передач стала перед задачей перехода на постоянное
напряжение и перед задачей выпрямления переменного
тока, когда были созданы первые выпрямители на пол-
миллиона вольт, прп помощи которых удалось разрушить
атом лития, а затем целый ряд других, начался новый
этап развития учения о ядре.

Очень любопытно, что выросшее на основе техники
исследование атомного ядра в свою очередь уже начинает
воздействовать на нее. Для изучения ядра необходимо пе-
рейти к миллионам вольт; создаются новые пути сверх-
высоковольтной техники, которые поднимают ее на более
высокую ступень. Таким образом, па этом примере мы
ясно видим взаимообусловленность техники и научного
исследования.

Перейду к ряду других наглядных подтверждений
диалектического хода развития физики. Совершенно ясно
виден переход количества в качество на определенном
этапе количественных изменений. Переход от макроско-
пических величин к молекулярной теории выдвинул ста-
тистическую физику как совершенно новую форму зако-
номерностей, проявившуюся в этой именно области. Пере-
ход к строению атомов вызвал появление новой кванто-
вой механики. Дальнейший переход от атома к атомному
ядру ведет к релятивистской квантовой механике, лишь
неясные очертания которой уже виднеются, которой мы
еще не знаем.

Точно так же не вызывает сомнений развитие в сто-
рону синтеза противоположностей. Прерывность и непре-
рывность в современной картине синтезированы с неко-
торой высшей точки зрения, а не соединены как частицы
и волны, электромагнитное поле и заряд.

Затем диалектически неизбежно непрерывное обобще-
ние наших частных познаний о природе в более общую
картину. Старое соединение теплоты и работы в понятие
об энергии, обобщение этой энергии с массой в одно уже
более общее понятие об энергии, включающее массу,
объединение этой энергии с количеством движения в один
тензор, объединение пространства и времени в четырех-
мерной картине и т. д.

Типичная черта диалектического описания явлений —
это замена двух крайностей, «да» и «нет», целой непре-
рывной цепью промежуточных ступеней. Возьмем поня-
1йе о степени свободы, которая в начале этою перйода
рассматривалась чисто арифметически: степень свободы
либо присутствует, либо ее совсем нет. Как известно,
сейчас это понятие заменено непрерывным включением
данной степени свободы, от полного ее отсутствия вплоть
до полного ее появления.

Нас интересовали металлы и изоляторы. Сейчас мы
концентрируем свое внимание на полупроводниках, кото-
рые дают непрерывный мост между этими двумя крайно-
стями. Только изучение полупроводников и позволяет по-
пять два крайних случая: проводника и изолятора, кото-
рыми занималась физика прежних десятилетий. Про-
пасть между кристаллом и жидкостью также заполнилась
«богатым разнообразным содержанием — аморфными те-
лами.

Наконец, последняя черта диалектического материа-
лизма, которую подчеркивает и Ленин в своей книге, —
это неисчерпаемость материи. Материя, которая сначала
составлялась из отдельных молекул, потом молекулы —
из атомов, атомы — из ядра и системы электронов, ядра —
из протонов и нейтронов, потом появились позитроны,
нейтрино и т. д., развивается как неисчерпаемое богатство
и разнообразие материи, а не как некоторая детская
система камешков, из которых все построено.

Именно в этом же смысле я понимаю развитие стати-
стических закономерностей, выражающих необычайную,
необозримую сложность механики, переход от статисти-
ческих закономерностей макрокосмоса к статистиче-
ским же закономерностям в микроскопическом мире
атомов.

В такой же степени, как диалектический материализм,
оправдывается и исторический материализм, может быть,
политически наиболее важный: связь развития науки
с развитием социальных отношений, связь не только
с техникой в узком смысле слова, но и с состоянием про-
изводительных сил вообще, с социальными отношениями
и с социальными условиями. К большому сожалению,
наша марксистская критика в этом направлении почти
ничего пе сделала. А я думаю, что это один из важней-
ших вопросов. Например, не затронута такая задача, как
выявление специфических черт развития науки в наших
советских условиях. Исторически впервые наука постав-
лена в совершенно иные социальные условия, совершенно
иные производственные отношения, наряду и во взаимо-
действии с наукой капиталистической. Мне не известно'
ни одного исследования, ни одной попытки разобраться
в том, как изменение социальных отношений сказалось
на развитии науки. Мне кажется, что эта задача чрезвы-
чайно благодарная и чрезвычайно важная.

В заключение я хотел бы сказать несколько слов по
вопросу о союзе материалистов-диалектиков с естество-
испытателями для борьбы с идеализмом. Не только от
своего лица, но и от лица подавляющей массы всех физи-
ков СССР я могу сказать, что мы всячески приветствуем
такой союз. Я думаю, не только па словах, но и ш
деле мы уже показали, что стремимся к нему. Но утвер-
ждение того, что он уже осуществился, было бы,
пожалуй, слишком оптимистично и весьма далеко от ис-
тины.

Мы охотно готовы бороться с идеализмом, и мы очень
хорошо понимаем его опасность и его вред. Мы знаем,
что па почве кризиса, на почве фашизма вырастает идеа-
лизм, который пытается истолковать каждый новый факт
в свою пользу. Мы ясно видим громадный вред его для
науки и еще больший вред для политического развития:
идеализм поддерживает капиталистическую систему,
ослабляет борьбу за освобождение от ее гнета. И поэтому
мы готовы всеми силами бороться с идеализмом. Но как
с ним бороться? Я думаю, что бояться нового потому, что
в нем может оказаться идеалистический душок, и потому
топтаться на месте, — это метод, которым никого не побе-
дишь. Нужно идти вперед, нужно создавать свои теории
в противовес идеалистическим теориям, свое понимание
новых идей, подрывающее почву всяких идеалистических
попыток. Нужно осветить наш путь фарами правильной
теории — это лучший способ развеять мистический туман
идеализма.

В замечательной книге Ленина «Материализм и эмпи-
риокритицизм» мы найдем указания и для настоящего
момента. Лепин знал физику так, как очень хорошо
было бы знать ос многим современным ее критикам. Он
знал диковинные с точки зрения «здравого смысла» вещп,
о которых я говорил вначале. Но тем не менее пи одной
строчки во всей его книге вы не найдете, в которой бы он
утверждал, что Абрагам — идеалист, потому что он массу
назвал кажущейся, или что Планк — идеалист, потому
что он лучистой энергии приписал массу и считал ее
лишь коэффициентом. Наоборот, каждое новое, расщпрен-
ное, хотя и непривычное, понимание физических явлений
Ленин воспринимает как блестящее подтверждение диа-
лектического хода развития, как проявление громадного
разнообразия неисчерпаемой реальной материи. Поэтому
мы все время должны перестраивать свои взгляды. В этом
достоинство, в этом главное преимущество диалектиче-
ского метода. Ленин говорил, что физики в основном,
конечно, материалисты, потому что они занимаются изу-
чением внешнего мира. Считать, что этот мир нами же
создан, что его реально не существует, и все-таки изу-
чать его свойства — это довольно-таки неблагодарная за-
дача для физики. Зачем заниматься физикой? Зачем изу-
чать мир, когда вы сами можете построить его как хо-
тите, — это гораздо интереснее. Ленин показал, что ма-
терия исчезла не в физике, а в слабых головах идеали-
стических философов.

Не странно ли, что в прямую противоположность Ле-
пину некоторые и сейчас считают идеалистами отдельных
активных физиков, стремящихся найти те новые пред-
ставления, которые адекватно выразили бы свойства вне
нас существующей материи. Что-то неладно! И Бор, и
Шредингер, и Дирак, и Гейзенберг, и Френкель, и реши-
тельно все, кто стремится найти адекватное выражение
свойств микрокосмоса атомного мира, все они идеалисты!
Наоборот, их непривычные нам представления, в том
числе и повое представление о причинности и принцип
неопределенности, — блестящее подтверждение и обога-
щение содержания диалектического материализма. Когда
в популярных работах и книжках они пускаются в фило-
софские обобщения своих научных исканий, тогда, конечно,
на философии некоторых из них сказывается воздействие
тех социальных условий, в которых они находятся, и тех
социальных заданий, которые они выполняют сознательно
или бессознательно. Я не хочу сказать, что все то, что
говорит Гейзенберг, — святая истина и диалектический
материализм. Это, конечно, не так. Но научная теория —
это есть теория материалистическая, т. е. наиболее полное
приближение к реальному, вне нас существующему миру.

Мне кажется, что и сейчас еще есть некоторые пе
вполне пережитые остатки старого. Такого продолжателя
Ленина, который с того момента, до которого дошел
25 лет тому назад Ленин, в том же духе, как это делал
Ленин, с таким же знанием физики и с такой же способ-
ностью диалектически толковать и оценивать новейшие
пути ее развития тел бы в передовых рядах нашего зна-
ния, — такого продолжателя еще нет.

С большим удовлетворением мы видим, что в послед-
нее время появляется стремление идти вперед, а не
только критиковать старое. Признаки этого есть, и их
нужно всячески приветствовать. С большой радостью при-
нимая призыв к союзу, я хотел бы заключить союз не
только на борьбу с идеализмом (это, конечно, необхо-
димо), по п па движение науки вперед, в ту сторону, ко-
торая для нас наиболее существенна. Мы хотим познать
природу для того, чтобы ее изменить, для того, чтобы ею
овладеть, для того, чтобы рабство и угнетение были унич-
тожены не только на одной шестой части земной поверх-
ности, для того, чтобы создать новое коммунистическое
общество во всем мире. Это и есть на самом деле та
главная пружина, которая всеми нами движет.

Для того чтобы это было, нам нужно захватить самим
передовые позиции, нужно смело двигаться вперед, не
боясь ошибок, потому что у нас есть прекрасное оружие,
которое нас от них предохраняет. Наша теория строится
не в безвоздушном пространстве, мы создаем теорию
реально существующего мира, и реальные проявления
этого мира, то отражение, которое он получает в наших
ощущениях, дает нам метод проверки практикой. Опыт,
практика дают нам гарантию того, что мы пе построим
абстрактной идеалистической схемы, а в своих теориях
будем все больше приближаться к познанию действитель-
ного мира, который мы хотим узнать и который мы хо-
тим переделать.

ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

НА II ВСЕСОЮЗНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ
ПО ФИЗИКЕ АТОМНОГО ЯДРА*

Приступая к работе пашей, второй уже Всесоюзной
конференции по атомному ядру, нельзя не вспомнить, что
эта вторая конференция совпадает с 20-летием одного из
величайших событий в истории человечества — события,

* Вступительным словом А. Ф. Иоффе открыл конференцию, кото-
рая началась 24 сентября 1937 г. в Москве. Его речь была
опубликована: Изв. АН СССР. ОМЕЦ. Сер. физ., 1938, К» 1/2
с. 8 И.
которое впервые создало новый мир, мир, лишенный угне-
тения, лишенный рабства и эксплуатации, мир, построен-
ный на совершенно новых социальных основах.

Это строительство нового мира, которое на протяжении
20 лет протекало в нашей стране, в котором мы все имели
счастье участвовать, совершенно изменило всю картину
окружающих нас явлений, все отношения — и не только
социальные. Оно глубоко изменило быт, материальные
условия жизни пашей страны. Оно не могло, конечно, не
изменить самым радикальным образом и науку нашей
страны.

Громадные успехи, достигнутые всем нашим народным
хозяйством, успехи, которые еще 20 лет назад показа-
лись бы совершенно фантастическими, которые не могли
грезиться никому в мире, успехи, которые за 20 лет вы-
вели отсталую страну на передовые места по самым ос-
новным, решающим направлениям хозяйства и строитель-
ства, эти успехи подняли вверх и науку в Советской
стране. Мы все хорошо знаем, что Советская власть, строя
культурную и хозяйственную жизнь нашей страны на
новых основах, вместе с тем самым активным и решитель-
ным образом строила, перестраивала и также радикально
изменяла самые основы нашей научной деятельности. Все
мы хорошо знаем, что за время Советской власти, за
время строительства социализма выросли основные оча1И
науки в нашей стране. Мы хорошо знаем, что в нашей
области — в физике — до революции вообще не было ни
одного учреждения, которое занималось бы физикой как
наукой и которое позволило бы физике оказывать во всю
ширь то воздействие па технику, на хозяйственную
жизнь, на жизнь вообще в нашей стране, какое ей как
одной из естественных дисциплин свойственно.

Сейчас мы имеем большую сеть физических научно-
исследовательских институтов — в Ленинграде, в Харь-
кове, в Москве, в Свердловске, в Днепропетровске, в Горь-
ком и т. д., и почти от всех этих институтов мы имеем
представителей на нашей конференции.

Область атомного ядра, казалось бы, на данном этапе
далека от каких-нибудь непосредственных практических
выходов. Тем не менее этой работе были предоставлены
самые широкие возможности.

В Харькове был организован ряд больших и серьезных
научных установок. Когда понадобилось, в Ленинграде
была мобилизована для этой цели крупная группа ученых
П чрезвычайно быстро были предоставлены весьма значи-
тельные финансовые средства и другие условия, которые
обеспечили бы немедленное начало этой работы и в Ле-
нинграде наряду с Харьковом, Это пример того реального
активного содействия, которое мы всегда встречаем со
стороны нашего правительства и которое является одним
из весьма существенных моментов в бурном росте науки
у пас в стране.

Полтора года назад мартовская сессия Академии наук
подвергла самому подробному разбору работу основных
наших физических институтов, и в частности работу Ле-
нинградского физико-технического института, которым я
руководил с самого начала. Наряду с большими успехами,
с большими результатами, которые были получены в пер-
вые годы после революции, на этой сессии выявились
с достаточной ясностью и некоторые ошибочные направ-
ления работы. Для нас, советских физиков, является
основной истиной, что всякая наука, в том числе физика,
может развиваться и ставить величайшие проблемы
только в том случае, если она самым тесным образом на
деле связана с теми практическими приложениями, кото-
рые из псе вытекают. Но далеко не везде и не всегда фи-
зика была правильным образом связана с ее практиче-
скими задачами. Я имею основание утверждать, что те
ошибки, которые были вскрыты на мартовской сессии,
в настоящее время основательным образом изживаются.
Эта сессия не прошла бесследно, оставив после себя
только некоторое количество печатных страниц рассеян-
ной звуковой энергии, — мы видим результаты этой дис-
куссии и жесткой, серьезной критики, которая там была
развернута, в тех сдвигах, которые за это время претер-
пела советская физика, причем пе только в отношении
учреждений, которые были подвергнуты непосредствен-
ному обстрелу, по и в блаютворном влиянии на развитие
физики в целом ряде других учреждений.

Благодаря тому, что паша физика, как и вся паша
культурная деятельность, не изолирована в отдельных
институтах, что она является частью широко несущегося
потока социалистического строительства, ошибки наши
корректируются жизнью и не могут надолго направить
развитие физики по ложному руслу.

Я думаю, что советская физика идет по здоровому
пути; свидетельство этому не только то, что растет число
печатаемых научных статей, по п то, что советская фи-
зика все большее влияние оказывает на целый ряд самых
разнообразных сторон нашей жизни и на технику прежде
всего.

Со времени Первой всесоюзной конференции по атом-
ному ядру прошло четыре года (первая конференция
была в сентябре 1933 г.). Какие колоссальные сдвиги
произошли в жизни страны — об этом нам говорить много
не приходится. Как раз за эти годы паша страна вышла
на решающих участках на самые передовые места.

И в нашей узкой области атомного ядра эти четыре
года создали резкий перелом. Первая наша конференция
происходила в период, когда только начиналась работа
по атомному ядру. На эту конференцию собралось 60 уче-
ных, из которых специалистов по атомному ядру в узком
смысле была примерно половина. Что же касается сего-
дняшней, второй пашей конференции, то на паши узко-
деловые собрания пришлось выделить все-таки около
250 билетов, из которых свыше 100 были отданы лицам,
занимающимся вопросами атомного ядра как своей спе-
циальной областью. Таким образом, кадры ученых но
атомному ядру с 30 возросли примерно в 3 раза. Это
соответствует и общему росту кадров. Но что мне осо-
бенно хотелось бы отметить -- это то, что за эти годы
произошло очень важное для всех нас и для пашей бу-
дущности качественное изменение кадров. Еще 4—5 лет
назад это были либо старые кадры дореволюционной ин-
теллигенции, либо лица, вышедшие из среды старой ин-
теллигенции. Сейчас мы имеем мощный поток прекрас-
ных, глубоко увлеченных наукой ученых, с блестящими
способностями, быстро двигающих науку, вышедших из
рабоче-крестьянской среды. Это появление подлинной ра-
боче-крестьянской интеллигенции, советской интеллиген-
ции есть факт чрезвычайно большого значения. Его мы
замечаем и на нашей конференции.

Позвольте мне еще несколько слов сказать относи-
тельно нашей конференции. Естественно задать вопрос:
почему, собственно, к такому частному, казалось бы, во-
просу в области физики, как вопрос атомного ядра, ко-
торым занимается определенная группа ученых нашей
страны, почему к этой области имеется такой исключи-
тельный интерес? Я думаю, что это объясняется рядом
специфических свойств этой группы вопросов. Во-первых,
как уже указывалось, атомное ядро является источником
основной энергии, находящейся в мире. Мы знаем, что
запасы энергии на 99.9 % представляют собой энергию
атомных ядер и притом в такой концентрации, которая
фантастически превосходит концентрацию энергии в топ-
ливе или механическую энергию рек, морей и т. д. Здесь,
как мы знаем, заключена и сама индивидуальность атома:
состав ядра определяет собой химический элемент и все
его свойства, которыми мы можем располагать. 'Таким
образом, и старинная задача получения дешевой энергии,
и задача алхимии — получение благородных и дорогих
элементов из дешевых — эти задачи в какой-то радикаль-
ной форме таятся в ядре. Если решение той и другой
задачи и возможно, то оно возможно только путем овла-
дения атомным ядром.

Но есть и другая сторона, которая делает работу в об-
ласти атомного ядра особенно увлекательной. Это тот по-
ток новых открытий, который характеризует работу по
ЯДРУ, — этот новейший этап пашою проникновения в глубь
материи. Он привел нас к открытию нейтрона и пози-
трона, к появлению нейтрино (автор его * находится
среди нас), который был придуман для обеспечения за-
конов сохранения энергии и импульса, но который потом
все более и более подтверждался опытом. Работы Алиха-
новых, которые мы рассмотрим па конференции, позво-
ляют приписать нейтрино конечную массу и, стало быть,
еще более конкретизировать содержание этой проблема-
тичной частицы. Я думаю, что проф. Паули, высказав-
шему гипотезу о существовании нейтрино, будет небезын-
тересно принять участие в дискуссии, увидеть, как вве-
денное им понятие начинает облекаться плотью и кровью
и становится одним из реальных объектов окружающего
нас мира.

Третья сторона, которую мне хочется отметить, это то,
что в этой новой области атомного ядра мы выходим за
границы справедливости законов, которые установлены
были нашими опытами на больших объектах. Как в уче-
нии об атоме мы перешли к новым законам квантовой
механики, так с переходом к атомному ядру мы вступаем
в новую, специфическую область, где имеет место ряд
совершенно новых закономерностей. Здесь снова перед
нами открылось то неисчерпаемое многообразие окружаю-
гцего нас реального внешнего мира, которое В. И. Ленин
рассматривал как одно из блестящих подтверждений диа-

* Имеется в виду В. Паули. (Прим срсг).
лектического материализма. К сожалению, среди совет-
ских ученых есть ряд лиц, которые в этой именно сто-
роне дела — в появлении в каждой области новых законо-
мерностей, естественных с точки зрения диалектического
материализма, видят, наоборот, какую-то идеалистическую
ересь. Я думаю, что здесь никакой идеалистической опас-
ности нет. Наоборот, именно здесь нужно смело и реши-
тельно изучать природу и по приписывать ей желаемых
нами свойств, а изучать эти свойства па основе реальных
фактов, научиться понимать природу такой, как опа есть п
как опа проявляется в изучаемых нами явлениях.

 Я хотел бы об этом сказать в особенности потому, что
именно это быстрое развитие новых свойств, появляю-
щихся в пределах атомного ядра, и привело таких уче-
ных, как Ланжевен, к убеждению, что пет иного пути
правильного понимания науки, как путь диалектического
материализма. В 1933 г. мне пришлось присутствовать
па лекции проф. Лапжевена в Париже, где оп, излагая
путь развития теории атомного ядра и говоря о прояв-
лении все новых и новых свойств во вновь открываю-
щихся областях, заключил свое изложение утверждением,
что хотим мы или пе хотим, по иного пути, кроме марк-
сизма, нет для понимания развития.

Из всей большой области атомного ядра и космических
лучей наша конференция выбрала только некоторые во-
просы, вопросы, па которых сосредоточена работа совет-
ских ученых. Это вопросы изучения космических лучей,
вопросы нейтрона и позитрона, вопросы |3-распада и вну-
триядерных сил. Здесь возникает ряд интереснейших про-
блем. В частности, все противоречия, которые имеются
в области космических лучей, сейчас пытаются свести
к появлению новых частиц, которые, очевидно, будут под-
вергнуты весьма оживленной дискуссии. В пашей кон-
ференции принимает участие проф. Вильямс, который
выступит с соответствующим докладом и работы которого
в значительной степени привели к возникновению этой
проблемы, а также проф. Огне, который своими исследо-
ваниями космических лучей совершенно отчетливо пока-
зал существование двух основных типов частиц.

Что касается вопроса о нейтрино, то, как я уже го-
ворил, здесь среди нас проф. Паули, который предвидел
необходимость существования этих частиц; мы услышим
также экспериментаторов, которые с точки зрения опыта
стараются обосновать и выявить их свойства.
Точно так же и относительно вопросов |3-распада. Мы
заслушаем здесь как доклады теоретиков, развивших эту
область, так и ряд прекрасных экспериментальных работ,
совпадение которых с теорией мы должны будем обсу-
дить.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

НА КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ

АТОМНОГО ЯДРА*

Мы заканчиваем работу пашей конференции. Я хочу
в нескольких словах подытожить то, чего мы достигли.

Мы обсудили ряд проблем, и положение в каждой из
них различно. Наиболее удовлетворительно положение
с вопросом об образовании электрон-позитронных пар.
В своем докладе А. И. Алиханов показал, что в этой
области имеется весьма далеко идущее согласие между
ожиданиями leopnn и экспериментом, причем это согла-
< не не только качественное, но и количественное, достп-
ыющее весьма большой степени точности: эксперименты
показывают, что все предсказания теории на самом деле
количественно оправдываются.

Относительно |3-распада положение таково: опыты со-
трудников Алиханова обнаружили неожиданно точное
согласие с теорией на чрезвычайно большом интервале
скоростей, вплоть до самых больших. Нам было известно,
что имеется приблизительное согласие, но сейчас ока-
залось, что точность совпадения настолько велика, что
заставляет более серьезно подумать об основах этой
теории.

* Заключительное слово А. Ф. Иоффе по окончании работы Все-
союзной конференции но физике атомного ядра было опубли-
ковано в Изв. АН СССР, ОМЕН. Сер. физ., 1938, № 1/2, с. 249.

В работе конференции приняли участие видные советские
и зарубежные физики, в том числе В. Паули и Р. Пайерлс.
Председательство А. Ф. Иоффе на заседаниях конференции —
। видетельство интереса его к важнейшей проблеме физики
30—50-х годов и проявление уважения к его деятельное! и по
постановке исследований по физике ядра в Физико-техническом
институте и в Советском Союзе в целом.

Краткое резюме А. Ф. Иоффе возвращает нас ко времени,
когда еще не было экспериментально установлено отсутствие
массы покоя нейтрино, и дает представление о круге проблем,
об( \ ждавпппся па конференции.
С другой стороны, проф. Паули очень ясно показал,
что, собственно, теоретические основы теории Ферми
чрезвычайно сомнительны. Ее ни в коей мере нельзя рас-
сматривать как настоящую теорию, ибо она содержит
принципиальные логические противоречия.

Получается впечатление, что физическое понимание и
построение современной теории |3-распада па основе опре-
деленных физических предпосылок еще все-таки отсут-
ствует, но что имеются прекрасные математические фор-
мулы, которые в широких пределах совпадают с действи-
тельностью настолько точно, что это само по себе полу-
чает большое значение. Из этого факта нужно исходить
при дальнейших рассуждениях об истинной физической
теории этого явления. Расхождение в конце спектра
проще всего толковать как существование конечной
массы нейтрино. Из обсуждения этого вопроса можно
сделать вывод, что спад кривой спектра к нулю доказан
довольно тщательными опытами, но сказать, что это зна-
чит, не так легко. Элементарное представление о том,
что часть энергии затрачивается на собственную массу
нейтрино, не соответствует экспериментальным данным.
Можно думать, что здесь сказывается конечная масса
нейтрино. Но это еще не есть решение вопроса.

Это особенно ясно было видно из сообщения проф. Пай-
ерлса. Из него следует, что теория этого вопроса может
видоизменяться в широких пределах. Наоборот, экспе-
риментальные данные, полученные для ряда элементов,
могут служить исходным пунктом для более правильного
теоретического понимания этих отклонений. У нас еще
пет готовой теории, с которой можно сравнивать экспери-
ментальные данные. Из них с некоторой степенью убеди-
тельности вытекает лишь наличие конечной массы у ней-
трино, что представляется мне чрезвычайно существен-
ным. Нейтрино было введено для того, чтобы не жертво-
вать законами сохранения энергии и импульса. Теперь
нейтрино начинает получать реальные физические свой-
ства и определенную массу, входит в число частиц с опре-
деленной пулевой массой.

На следующее место я бы поставил вопрос о космиче-
ских лучах. Здесь было поставлено несколько проблем.
Очевидно, тут все сходится довольно хорошо вплоть до
энергий в 100 МэВ, начиная с которых появляются столь
резкие аномалии, что не может быть и речи о согласии
с теорией. Возникает дилемма - - пли нужно видоизме-
104
нить Теорию, чтобы радиационные потери электронов
уничтожались при определенных скоростях, или же вве-
сти новую частицу, которая не обладала бы таким де-
фектом в отношении радиационных потерь. Здесь вы-
сказывали целый ряд соображений как в пользу одного,
так и другого предположения. Сейчас мы стоим перед
альтернативой — или теория радиационных потерь не
верна при энергиях более 100 МэВ, или существует но-
вая частица.

Другой вопрос, который чрезвычайно интересен в связи
с этим, — это вопрос о ливнях с тяжелыми частицами.
Мне представляется особенно интересным в нашей кон-
ференции выяснение того, что это явление вовсе не такое
редкое, как казалось. Доклад В. И. Векслера показывает
определенную, правда довольно малую, вероятность яв-
ления. Было бы чрезвычайно интересно поставить задачу
исследования этого явления более совершенными сред-
ствами, чем это было сделано в визуальных опытах
Дмитриева. Нужно было бы дать ему количественную
характеристику и выяснить его вероятность. Сейчас та-
кими сведениями мы не располагаем, а потому выяснение
этого вопроса представляется в высшей степени интерес-
ным и важным.

Очень интересно, что эти ливни с тяжелыми части-
цами, которые, как предполагал Гейзенберг, можно было
сопоставить с лавинными ливнями, после доклада
проф. Паули потеряли свою теоретическую базу. Дело
в том, что теория Гейзенберга основывалась на одном из
приближений теории Ферми, которое заведомо приводит
к физически невозможной бесконечности. Поэтому чрез-
вычайно интересно знать, какие же это па самом деле
ливни — образованные выбрасыванием большого числа ча-
стиц под влиянием ядра или ядром, превращения которого
совершаются под действием космических лучей. Это две
совершенно различные трактовки вопроса. В каждом слу-
чае можно до некоторой степени предвидеть, что следует
ожидать, но экспериментальный материал ничтожен. Так
что и здесь мы имеем перед собой актуальную и очень
важную экспериментальную задачу.

Касавшаяся нейтронов дискуссия производит весьма
отрадное впечатление, поскольку общие основы теории
Бора, по-впдимому, во всех пунктах подтверждаются.
Правда, нужно сказать, что здесь совпадение пока каче-
ственного характера, по, как показал ряд докладов, это
совпадение охватывает решительно все стороны явления,
поэтому имеется достаточно оснований, чтобы начать со-
поставление только что прослушанных нами теоретиче-
ских выводов. Здесь имеется настолько хорошее согласие
с экспериментом, что можно приступить к более деталь-
ной количественной проверке отдельных положений тео-
рии; в частности, я хочу коснуться вопроса о распределе-
нии протонов при столкновении с нейтронами. Этот вопрос
подробно обсуждался, значение его выяснено. Это — одно
из средств определить характер поля па малых расстоя-
ниях от протона и узнать силы взаимодействия. Здесь,
как и в вопросе о [3-распаде, наметились методические
пути и необходимость тщательного изучения рассеяния
нейтронов. Есть все основания думать, что этот вопрос
будет окончательно решен.

У меня сложилось такое впечатление, что наблюдения,
произведенные в камере Вильсона, требуют более деталь-
ного изучения, для того чтобы можно было точно уста-
новить, в каких пределах экспериментальные результаты
соответствуют реальным физическим явлениям и в каких
направлениях они могут еще находиться в зависимости
от несовершенства самой методики.

Наконец, я коснусь вопроса о ядерпых силах. Совер-
шенно ясно, что состояние этого вопроса наиболее неудов-
летворительно по сравнению с остальными вопросами, ко-
торые мы рассматривали на конференции. Как следует
из доклада И. Е. Тамма о ядерпых силах, единственное,
что можно сказать, — в ядре действуют не электрические
силы. Я лично думаю, что даже и этого сказать нельзя,
но это мое личное мнение. Если даже это и так, то все же
этого мало; если принять во внимание, как много труда
было положено для установления природы ядерных сил,
становится совершенно ясно, что здесь существует наи-
большая диспропорция между затраченным математиками
и теоретиками трудом и полученными результатами.
В этом вопросе сколько-нибудь твердого результата прак-
тически еще нет.

Последнее, что я хотел бы отметить, это то, с чего мы,
собственно, начали. Я хочу сказать о той технической
базе, которой обладает советская физика в области атом-
ного ядра. Мы начали свою конференцию с блестящего
доклада К. Д. Синельникова, который показал, что фи-
зика вырастает в большую технику. Мы с вами слушали
доклад, по существу, о крупных инженерных сооружс-
ниях, которые привели к определенным положительным
результатам. Второй доклад, В. Н. Рукавишникова, пока-
зал, что и в области циклотронов — другого метода, ко-
торый дал нам орудие для изучения ядра, также имеются
определенные результаты. Несмотря на это, конечно, со-
вершенно очевидно, что наша техническая база, ограни-
чивающаяся этими двумя установками, совершенно не
соответствует тем большим задачам и тому размаху изу-
чения атомного ядра, который выявился на данной кон-
ференции.

Действительно, мы заслушали 30 докладов, весьма
принципиальных и очень обширных по своему содержа-
нию; за каждым из них скрывается громадная работа,
тщательно проведенная рядом исследователей. В пашем
Союзе около 100 человек работает непосредственно в об-
ласти атомного ядра. Значительная часть тех докладов,
которые нами заслушаны, имеет фундаментальное зна-
чение и показывает широкое развитие нашей пауки. И я
полагаю, что наша техническая база не соответствует
масштабу работы. Совершенно очевидно, что продуктив-
ность работы будет абсолютно иной, когда сооруженные
приборы будут пущены в ход; они, по существу, до сих
пор только еще подготовляются к действию. Все наши
основные институты должны получить достаточно проч-
ную техническую базу для своей работы. Это, мне ка-
жется, одно из важнейших условий для развития совет-
ской ядерной физики. Л то обстоятельство, что перспек-
тивы для такого развития весьма благоприятны, является
совершенно бесспорным. Я думаю, не будет чрезмерным
оптимизмом, если я оценю заслушанные на конференции
доклады как весьма существенный вклад в науку. У пас
имеется весьма серьезная и широко развернутая работа,
опирающаяся, однако, на крайне узкую техническую
базу. Отсюда ясный вывод, что эту базу нужно расши-
рять, и тогда можно быть совершенно уверенным, что
наша работа получит еще более широкий размах.

Надо отметить, что наше правительство всеми силами
идет па помощь науке — ив нашей очень узкой области
науки, и во всех остальных ее областях. Такой активной,
действенной помощи, конечно, никто, кроме нас, не имеет;
на работы по атомному ядру отпущено много и много
миллионов. Конечно, еще некоторые вложения в это дело
необходимо будет сделать, по и от пас сампх зависит
Muoioe. Мы должны лучше Ш’цо.ть.ювагь и правильно рас-
ставить паши собственные силы и, подготовив техниче-
скую базу, на пей построить всю научную работу, а кон-
ференция этому в высокой степени поможет, потому что
она подвела общие итоги всему, что было проделано.

В результате работы нашей конференции мы получили
достаточно ясную картину об исследованиях по атомному
ядру физиками Советского Союза, а также достаточно яс-
ное представление о положении важнейших вопросов, над
которыми мы работаем.

С другой стороны, в ходе обсуждения в каждой из
областей ядерной физики наметились наиболее важные
вопросы, на которых должна быть сосредоточена и экспе-
риментальная, и теоретическая работа. Следовательно,
наша конференция дает определенные основания для пла-
нового построения работы советской физики как в отно-
шении ее тематики, так и распределения сил, и соотно-
шения теоретической части работы с экспериментальной.

Из недостатков некоторых заслушанных нами докла-
дов я прежде всего отметил бы недостаточный анализ
возможных ошибок, недостаточный анализ самой мето-
дики. Необходима самая придирчивая критика как своих,
так и чужих результатов со всех точек зрения. Я думаю,
что из всех наших институтов эта критика, этот анализ
работы в наибольшей степени присущ Ленинградскому
физико-техническому институту, где давно имеется спло-
ченная группа работников, постоянно дискутирующих эти
вопросы. Такого рода более детальная, более критическая
дискуссия во всех институтах совершенно необходима для
того, чтобы нашу работу поднять на более высокий уро-
вень.

Вот те выводы, которые можно сделать из работы па-
шой конференции.

Разрешите теперь закрыть конференцию и выразить
надежду, что к следующей конференции каждый из нас
учтет уроки, которые можно было извлечь из нашей дис-
куссии.
НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ*

I

Позволы е начать с той проблемы, которая привлекает
сейчас наибольшее внимание физиков, над которой, пожа-
луй, работает наибольшее количество исследователей и
исследовательских лабораторий во всем мире, — это про-
блема атомного ядра и, в частности, как наиболее актуаль-
ная и важная ее часть — так называемая проблема урана.

Более 25 лет тому назад удалось установить, что атомы
тел состоят из сравнительно тяжелого положительно заря-
женного ядра, окруженного некоторым числом электронов.
Положительный заряд ядра и отрицательные заряды окру-
жающих его электронов компенсируют друг друга. В це-
лом атом кажется нейтральным.

С 1913 почти до 1930 г. физики изучали самым тща-
тельным образом свойства и внешние проявления той
атмосферы электронов, которые окружают атомное ядро.
Эти исследования привели к единой цельной теории, обна-
ружившей новые законы движения электронов в атоме,
ранее нам неизвестные. Эта теория получила название
квантовой, пли волновой, теории материи. К ней мы еще
вернемся.

Примерно с 1930 г. основное внимание было направ-
лено на атомное ядро. Ядро нас особенно интересует,
потому что в нем сосредоточена почти вся масса атома.
А масса есть мера того запаса энергии, которой обладает
данная система.

Каждый грамм любого вещества заключает в себе
точно известную энергию и притом весьма значительную.
Так, например, в стакане чаю, который весит примерно
200 г, заключено количество энергии, для получения ко-
торой нужно было бы сжечь около миллиона тонн угля.

Эта энергия находится именно в атомном ядре, по-
тому что 0.999 всей энергии, всей масы тела заключает
в себе ядра и только меньше 0.001 всей массы может
быть отнесено к энергии электронов. Колоссальные за-

* Статья опубликована в журнале «Проиаипдиш» (1940. № 24,
с. 9—18) и составлена на основе лекции, прочитанной в Москве
23 ноября 1940 г. в лекционном зале МГК ВКП(б). На эту же
тему статья А. Ф. Иоффе в 1941 г. вышла отдельной брошюрой.
пасы энергии, находящиеся в ядрах, несравнимы ни с ка~
кой формой энергии, какую мы зпали до сих пор.

Естественно, заманчива надежда обладать этой энер-
гией. Но для этого сначала нужно изучить ее, а затем
найти пути для ее использования. Это и будет основной
темой первой части лекции.

Но, кроме того, ядро интересует пас и по другим
причинам. Ядро атома целиком определяет всю природу
его, определяет его химические свойства и его индиви-
дуальность.

Если железо отличается от меди, от углерода, от
свинца, то различие это лежит именно в- атомных ядрах,
а не в электронах. Электроны у всех тел одни и те же.
и любой атом может потерять часть своих электронов
вплоть до того, что могут быть сорваны все электроны
с атома. Пока цело и неизменно атомное ядро со своим
положительным зарядом, оно всегда притянет к себе
столько электронов, сколько необходимо для компенсации
его заряда. Если в ядре серебра 47 зарядов, то оно всегда
присоединит к себе 47 электронов. Поэтому, пока цело
ядро, мы имеем дело с тем же самым элементом, с тем же
самым веществом. Стоит изменить ядро, как из одного
химического элемента получается другой. Только тогда
осуществилась бы давняя и давно уже за безнадежностью
оставленная мечта алхимии — превращения одних элемен-
тов в другие. На современном этапе истории эта мечта
осуществилась, не совсем в тех формах п не теми резуль-
татами, которые ожидались алхимиками.

Что мы знаем об атомном ядре? За 10 лет настойчи-
вого и систематического изучения мы узнали, что ядро
в свою очередь состоит из еще более мелких составных
частей. Эти составные части представляют собой простей-
шие известные нам в природе ядра.

Самое легкое и потому самое простое ядро — это ядро
атома водорода. Водород — первый элемент периодической
системы с атомным весом около 1. Ядро водорода входит
в состав всех других ядер. Но, с другой стороны, легко
видеть, что все ядра не могут состоять только из водо-
родных ядер, как давно, уже более 100 лет назад, пред-
полагал Проут.

Ядра атомов обладают определенной массой, которая
дается атомным весом, и определенным зарядом. Заряд
ядра задает тот номер, который данный элемент занимает
в периодической системе Менделеева.
Водород в этой системе — первый элемент: у пего один
положительный заряд и один электрон. Второй по по-
рядку элемент имеет ядро с двойным зарядом, третий —
с тройным и т. д. вплоть да самого последнего и самого
тяжелого из всех элементов — урана, ядро которого имеет
92 положительных заряда.

Менделеев, систематизируя громадный опытный ма-
териал в области химии, создал периодическую систему.
Он, конечно, пе подозревал в то время о существовании
ядер, по пе думал, что порядок элементов в созданной им
системе определяется просто зарядом ядра и ничем
больше. Оказывается, что эти две характеристики атом-
ных ядер — атомный вес и заряд — не соответствуют тому,
что мы могли бы ожидать, исходя из гипотезы Проута.

Так, второй элемент — гелий имеет атомный вес 4.
Если он состоит из 4 ядер водорода, то и заряд его дол-
жен был бы быть 4, а между тем заряд его 2, потому
что это второй элемент. Таким образом, нужно думать,
что в гелии всего 2 ядра водорода. Ядра водорода мы на-
зываем протонами. Но, кроме того, в ядре гелия есть еще
2 единицы массы, которые заряда не имеют. Вторую со-
ставную часть ядра приходится считать незаряженным
ядром водорода. Приходится различать ядра водорода,
обладающие зарядом, или протоны, и ядра, не обладаю-
щие совсем электрическим зарядом, нейтральные, их мы
называем нейтронами.

Все ядра состоят из протонов и нейтронов. В гелии
2 протона и 2 нейтрона. В азоте 7 протонов и 7 нейт-
ронов. В кислороде 8 протонов и 8 нейтронов, в углероде
б протонов и 6 нейтронов.

Но дальше эта простота несколько нарушается, число
нейтронов становится все больше и больше по сравнению
с числом протонов, и в самом последнем элементе — уране
имеется 92 заряда, 92 протона, а атомный вес его 238.
Следовательно, к 92 протонам прибавлено еще 146 нейт-
ронов.

Конечно, нельзя думать, что то, что мы знаем в 1940 г.,
есть уже исчерпывающее отображение реального мира и
многообразие заканчивается на этих частицах, которые
являются элементарными в буквальном смысле слова.
Понятие элементарности означает только определенный
этап в нашем проникновении в глубь природы. На данном
этапе мы знаем, однако, состав атома лишь вплоть до
этих элементов.
Эта простая картина па самом дёле была выяснена не
так легко. Пришлось преодолеть целый ряд затруднений,
целый ряд противоречии, которые в момент своего выяв-
ления казались безвыходными, но которые, как всегда
в истории науки, оказались только различными сторонами
более общей картины, представлявшей собою синтез того,
что казалось противоречием, и мы переходили к следую-
щему, более глубокому пониманию проблемы.

Важнейшим из этих затруднений оказалось следую-
щее: в самом начале нашего столетия было уже известно,
что из недр радиоактивных атомов (о ядре тогда еще
не подозревали) вылетают а-частицы (они оказались яд-
рами гелия) и |3-частицы (электроны). Казалось, то, что
вылетает из атома, это и есть то, из чего он состоит.
Следовательно, казалось, ядра атомов состоят из ядер ге-
лия и электронов.

Ошибочность первой части этого утверждения ясна:
очевидно, что невозможно составить ядро водорода из вчет-
веро более тяжелых ядер гелия: часть пе может быть
больше целого.

Оказалась неверной и вторая часть этого утверждения.
Электроны действительно вылетают при ядерных процес-
сах, и тем не менее электронов в ядрах пет. Казалось бы,
здесь — логическое противоречие. Так ли это?

Мы знаем, что атомы испускают свет, световые кванты
(фотоны).

Что же эти фотоны запасены в атоме в виде света и
ждут момента для вылета? Очевидно, пет. Мы понимаем
испускание света таким образом, что электрические за-
ряды в атоме, переходя из одного состояния в другое,
освобождают некоторое количество энергии, которая пере-
ходит в форму лучистой энергии, распространяющейся
в пространстве.

Аналогичные соображения можно высказат!> и относи-
тельно электрона. Электрон по целому ряду соображений
не может находиться в атомном ядре. Но он не может п
создаваться в ядре, как фотон, потому что обладает отри-
цательным электрическим зарядом. Твердо установлено,
что электрический заряд так же, как и энергия и материя
в целом, остается неизменным; общее количество электри-
чества нигде не создается и нигде не исчезает. Следова-
тельно, если уносится отрицательный заряд, то ядро по-
лучает равный ему положительный заряд. Процесс испус-
кания электронов сопровождается изменением заряда
ядра. Но ядро состдцт из протопоп и нейтронов, значит,
один из незаряженный нейтронов превратился в положи-
тельно заряженный протон.

Отдельный отрицательный электрон не может ни воз-
никнуть, ни исчезнуть. Но два противоположных заряда
могут при достаточном сближении взаимно скомпенсиро-
вать друг друга или даже совсем исчезнуть, выделив свой
запас энергии в виде лучистой энергии (фотонов).

Какие же это положительные заряды? Удалось уста-
новить, что, кроме отрицательных электронов, в природе
наблюдаются и могут быть созданы средствами лаборато-
рий и техники положительные заряды, которые по всем
своим свойствам: по массе, по величине заряда вполне
соответствуют электронам, но только имеют положитель-
ный заряд. Такой заряд мы называем позитроном.

Таким образом, мы различаем электроны (отрицатель-
ные) и позитроны (положительные), отличающиеся
только противоположным знаком заряда. Вблизи ядер
могут происходить как процессы соединения позитронов
с электронами, так и расщепления на электрон и пози-
трон, причем электрон уходит из атома, а позитрон вхо-
дит в ядро, превращая нейтрон в протон. Одновременно
с электроном уходит и незаряженная частица — нейтрино.
Наблюдаются и такие процессы в ядре, при которых
электрон передает свой заряд ядру, превращая протон
в нейтрон, а позитрон вылетает из атома. Когда из атома
вылетает электрон, заряд ядра увеличивается на единицу;
когда вылетает позитрон или протон, заряд и номер в пе-
риодической системе уменьшается на одну единицу.

Все ядра построены из заряженных протонов и неза-
ряженных нейтронов. Спрашивается, какими силами они
сдерживаются в атомном ядре, что их связывает между
собой, что определяет построение различных атомных
ядер из этих элементов?

Аналогичный вопрос о связи ядра с электронами
в атоме получил простой ответ. Положительный заряд
ядра притягивает к себе отрицательные электроны по
основным законам электричества так же, как Солнце
силами тяготения притягивает к себе Землю и другие
планеты. Но в атомном ядре ведь одна из составных ча-
стей нейтральна. Чем же она связывается с положительно
заряженным протоном и другими нейтронами? Опыты по-
казали, что силы, связывающие между собой два ней-
трона, примерно такие же по величине, как и силы,

8 А Ф. Иоффе

ИЗ
связывающие между собой нейтрон с протоном и даже
2 протона между собой. Это не силы тяготения, не элект-
рические или магнитные взаимодействия, а силы особого
характера, которые вытекают из квантовой, или волно-
вой, механики.

Один пз советских ученых, И. Е. 'Гамм высказал ги-
потезу, что связь между нейтроном и протоном обеспе-
чивается электрическими зарядами — электронами и по-
зитронами. Испускание и поглощение их действительно
должно дать некоторые силы связи между протоном и
нейтроном. Но, как показали вычисления, эти силы во
много раз слабее, чем те, которые па самом деле суще-
ствуют в ядре и обеспечивают его прочность.

Тогда японский физик Юкава попробовал поставить
задачу таким образом: раз взаимодействие при посредстве
электронов и позитронов недостаточно, чтобы объяснить
ядерные силы, то каковы же частицы, которые обеспе-
чили бы достаточные силы? И он вычислил, что если бы
в ядре встречались отрицательные и положительные ча-
стицы с массой в 200 раз большей, чем позитрон п
электрон, то эти частицы обеспечили бы правильную ве-
личину сил взаимодействия.

Спустя немного времени эти частицы были обнару-
жены в космических лучах, которые, приходя пз мировою
пространства, пронизывают атмосферу и наблюдаются и
па земной поверхности, и на высотах Эльбруса, и даже
под землей на достаточно большой глубине. Оказывается,
что космические лучи, входя в атмосферу, создают заря-
женные отрицательно и положительно частицы, с массой
примерно в 200 раз большей, чем масса электрона. Эти
частицы в то же время в 10 раз легче, чем протон и
нейтрон (которые примерно в 2000 раз тяжелее, чем элек-
трон) . Таким образом, это — какие-то частицы «среднего»
веса. Опи поэтому были названы мезотронами, или, для
краткости, мезонами. Их существование в составе косми-
ческих лучей в земной атмосфере сейчас не вызывает
сомнения.

Тот же И. Е. Тамм в последнее время изучал законы
движения мезонов. Оказывается, они обладают своеобраз-
ными свойствами, во многих отношениях пе похожими
на свойства электронов и позитронов. На основании тео-
рии мезонов он вместе с Л. Д. Ландау создал чрезвы-
чайно интересную теорию образования нейтронов и про-
тонов.
Тамм п Ландау представляют себе, что нейтрон есть
протон, соединенный с отрицательным мезоном. Положи-
тельно заряженный протон с отрицательным электроном
образуют атом водорода, хорошо нам известный. Но если
вместо отрицательного электрона имеется отрицательный
мезон, частица в 200 раз более тяжелая, с особыми свой-
ствами, то такая комбинация занимает гораздо меньше
места и по всем своим свойствам близко совпадает с тем,
что мы знаем о нейтроне.

Согласно этой гипотезе, считается, что нейтрон — это
протон, соединенный с отрицательным мезоном, и, наобо-
рот, протон — это нейтрон, соединенный с положитель-
ным мезоном.

Таким образом, «элементарные» частицы — протоны и
нейтроны — на наших глазах начинают снова расслаи-
ваться и обнаруживать свою сложную структуру.

Но, пожалуй, еще более интересно, что такая теория
вновь возвращает нас к электрической теории материи,
нарушенной появлением нейтронов. Теперь снова можно
утверждать, что все элементы атома и его ядра, которые
нам до сих пор известны, имеют, в сущности, электриче-
ское происхождение.

Однако не надо думать, что в ядре мы имеем дело
просто с повторением свойств того же атома.

Переходя от опыта, накопленного в астрономии и ме-
ханике, к масштабам атома, к 100-миллионным долям
сантиметра, мы попадаем в новый мир, где проявляются
неизвестные ранее новые физические свойства атомной
физики. Эти свойства объясняются квантовой меха-
никой.

Совершенно естественно ожидать, и, по-видимому, опыт
уже нам это показывает, что когда мы переходим к сле-
дующему этапу, к атомному ядру, а атомное ядро еще
в 100 тысяч раз меньше, чем атом, то здесь мы обнару-
живаем еще новые, специфические законы ядерных про-
цессов, не проявляющиеся заметным образом ни в атоме,
пи в больших телах.

Та квантовая механика, которая прекрасно описывает
нам все свойства атомных систем, оказывается недоста-
точной и должна быть дополнена и исправлена в соответ-
ствии с явлениями, которые обнаруживаются в атомном
ядре.

Каждый такой количественный этап сопровождается
Проявлением качественно новых свойств. Силы, связываЮ-
щпе протон и нейтрон с мезоном, — это не силы электро-
статического притяжения по законам Кулона, которые
связывают ядро водорода с его электроном, это силы бо-
лее сложного характера, описываемые теорией Тамма.

Так представляется нам сейчас строение атомного
ядра. Супруги Пьер и Мария Кюри в 1899 г. открыли
радий и изучили его свойства. Но путь наблюдения, неиз-
бежный па первой стадии, поскольку мы не имели дру-
гого, — путь чрезвычайно малоэффективный для разви-
тия пауки.

Быстрое развитие обеспечивается возможностью ак-
тивного воздействия на изучаемый объект. Мы стали уз-
навать атомное ядро тогда, koi да мы научились активно
счо видоизменять. Это удалось примерно 20 лет назад
знаменитому английскому физику Резерфорду.

Давно было известно, что при встрече двух атомных
ядер можно было ожидать воздействия ядер друг на друга.
Но как осуществить такую встречу? Ведь ядра заряжены
положительно. При приближении друг к другу они оттал-
киваются, размеры их настолько малы, что силы отталки-
вания достигают громадной величины. Нужна отромная
энергия, чтобы, преодолев эти силы, заставить одно ядро
встретиться с другим. Чтобы накопить такую энергию,
нркно было заставить ядра пройти разность потенциалов
порядка 1 млн В. И вот, когда в 1930 г. получили пустот-
ные трубки, в которых удалось создавать разности потен-
циалов больше 0.5 млн В, они сейчас же были применены
для воздействия на атомные ядра.

Надо сказать, что такие трубки были получены вовсе
не физикой атомного ядра, а электротехникой в связи
с задачей передачи энергии па большие расстояния.

Давней мечтой электротехники высоких напряжений
является переход с переменного тока на постоянный. Для
этого нужно уметь превращать высоковольтные перемен-
ные токи в постоянные и наоборот.

Вот для этой-то цели, еще и сейчас недостигнутой, и
были созданы трубки, в которых ядра водорода прохо-
дили свыше 0.5 млн В и получали большую кинетиче-
скую энергию. Это техническое достижение сейчас же
было использовано, и в Кембридже была поставлена по-
пытка направить эти быстрые частицы в ядра различных
атомов.

Естественно, опасаясь, что взаимное отталкивание не
позволит ядрам встретиться, взяли ядра с наименьшим
116
зарядом. Самый малый заряд у протона. Поэтому в пу-
стотной трубке поток ядер водорода пробегал разность
потенциалов до 700 тыс. В. В дальнейшем разрешите
энергию, которую получает заряд электрона или протона,
пройдя 1 В, называть электронвольтом. Протоны, полу-
чившие энергию порядка 0.7 млн эВ, были направлены на
препарат, содержащий литий.

Литий занимает третье место в периодической си-
стеме. Атомный вес его 7; он имеет 3 протона и 4 ней-
трона. Когда еще один протон, попадая в ядро лития,
присоединится к нему, мы получим систему из 4 прото-
нов и 4 нейтронов, т. е. четвертый элемент — бериллии
с атомным весом 8. Такое ядро бериллия распадается па
две половины, каждая из которых имеет атомный нее 4,
а заряд 2, т. е. представляет собою ядро гелия.

Действительно, это и было наблюдено. При бомбарди-
ровке лития протонами вылетали ядра гелия; причем
можно обнаружить, что одновременно вылетают в проти-
воположные стороны 2 а-частицы с энергией по 8.5 млн эВ.

Мы можем сделать из этого опыта сразу два вывода.
Во-первых, из водорода и лития мы получили 1елий. Во-
вторых, затратив один протон с энергией в 0.5 млн эВ
(а потом оказалось достаточным и 70 000 эВ), мы полу-
чили 2 частицы, каждая из которых имеет по 8.5 млн эВ,
т. е. 17 млп эВ.

В этом процессе мы осуществили, следовательно, ре-
акцию, сопровождающуюся выделением энергии из атом-
ного ядра. Затратив только 0.5 млн эВ, мы получили
17 миллионов — в 35 раз больше.

Но откуда берется эта энергия? Конечно, закон сохра-
нения энергии не нарушается. Как всегда, мы имеем дело
с превращением одного вида энергии в другой. Опыт
показывает, что таинственных, еще неведомых источни-
ков искать не приходится.

Мы уже видели, что масса измеряет запас энергии
в теле. Если мы выделили энергию в 17 млн эВ, то нужно
ожидать, что уменьшился запас энергии в атомах, а зна-
чит, уменьшился их вес (масса).

До столкновения мы имели ядро лития, точный атом
пый вес которого 7.01819, и водород, атомный вес кото-
рого 1.00813; следовательно, до встречи имелась сумма
атомных весов 8.02632, а после столкновения вылетело
2 частицы гелия, атомный вес которого 4.00389. Значит,
два ядра гелия имеют атомный вес 8.0078. Если сравнить
эти числа, то окажется, что вместо суммы атомных весов
8.026 осталось 8.008; масса уменьшилась па 0.018 еди-
ницы.

Из этой массы должна получиться энершя в 17.25 млн
эВ, а на самом деле измерено 17.13 млн. Лучшего совпа-
дения мы и ожидать не вправе.

Можно ли сказать, что мы решили задачу алхимии —
превращаем один элемент в другой — и задачу получения
энергии из внутриатомных запасов?

Это и верно, и неверно. Неверно в практическом
смысле слова. Ведь, когда мы говорим о возможности пре-
вращать элементы, то мы ожидаем, что получены такие
количества вещества, с которыми можно что-то сделать.
То же самое относится и к энергии.

Из отдельного ядра мы действительно получили
в 35 раз больше энергии, чем затратили. Но можем лп
мы сделать это явление основой технического использо-
вания внутриядерных запасов энергии?

К сожалению, нет. Из всего потока протонов прибли-
зительно один из миллиона встретится на своем пути
с ядром лития; 999 999 же других протонов в ядро ж*
попадает, а энергию свою растратят. Дело в том, что
наша «артиллерия стреляет» потоками протонов в ядро
атомов без «прицела». Поэтому-то из миллиона попадет
в ядро только один; общий баланс получается невыгод-
ным. Для «бомбардировки» ядра применяется громадная
машина, потребляющая большое количество электро-
энергии, а в результате получается несколько вылетевших
атомов, энергией которых нельзя воспользоваться даже
для маленькой игрушки.

Так обстояло дело 9 лет назад. Как развивалась
дальше ядерная физика? С открытием нейтронов мы по-
лучили снаряд, который может достигнуть любого ядра,
так как между ними не возникнет сил отталкивания.
Благодаря этому сейчас при помощи нейтронов можно
осуществлять реакции по всей периодической системе.
Нет ни одного элемента, который мы не могли бы пре-
вратить в другой. Мы можем, например, ртуть превратить
в золото, но в ничтожных количествах. При этом обнару-
жилось, что различных комбинаций протонов и нейтронов
очень много.

Менделеев представлял себе, что различных атомов 92,
что каждой клетке соответствует один тип атомов Возь-
мем 17-ю клетку, занятую хлором; следовательно, хлор —
.но элемент, ядро которого имеет 17 зарядов; число же
нейтронов в нем может равняться и 18 и 20; все ото
будут различно построенные ядра с различными атом-
ными весами, но поскольку заряды их одинаковы, это —
ядра одного и того же химического элемента. Мы их на-
зываем изотопами хлора. Химически изотопы неразли-
чимы; поэтому Менделеев и пе подозревал об их суще-
ствовании. Число различных ядер поэтому гораздо
больше, чем 92. Мы знаем сейчас примерно 350 различ-
ных устойчивых ядер, которые размещаются в 92 клетках
менделеевской таблицы, и, сверх того, около 250 радио-
активных ядер, которые, распадаясь, испускают лучи —
протоны, нейтроны, позитроны, электроны, у-лучи (фо-
тоны) и т. д.

Кроме тех радиоактивных веществ, которые суще-
ствуют в природе (это самые тяжелые элементы перио-
дической системы), мы получили теперь возможность
производить искусственно любые радиоактивные веще-
ства, состоящие как из легких атомов, так и из средних
и тяжелых. В частности, мы можем получить радиоактив-
ный натрий-. Если съесть поваренную соль, в которую
входит радиоактивный натрий, то за перемещением ато-
мов радиоактивного натрия мы можем проследить по
всему организму. Радиоактивные атомы имеют отметку -
они испускают лучи, которые мы можем обнаружить и
с их помощью проследить пути данного вещества в лю-
бом живом организме.

Точно так же, введя радиоактивные атомы в химиче-
ские соединения, мы можем проследить всю динамику
процесса, кинетику химической реакции. Прежние ме-
тоды определяли окончательный результат реакции, а сей-
час мы можем наблюдать весь ее ход.

Это дает мощное орудие для дальнейших исследова-
ний и в области химии, и в области биологии, п в об-
ласти геологии; в сельском хозяйстве можно будет сле-
дить за движением влаги в почве, за движением пита-
тельных веществ, за переходом их к корням растений
и т. д. Становится доступным то, чего до сих пор мы непо-
средственно видеть пе могли.

Вернемся к вопросу о том, можно ли получать энер-
гию за счет внутриядерных запасов?

Два года назад это казалось задачей безнадежной.
Правда, ясно было, что за пределами известного два года
назад существовала громадная область неизвестного, но
Конкретных путей использования ядерной энергии мы ие
видели.

В конце декабря 1938 г. было открыто явление, кото-
рое совершенно изменило положение вопроса. Это — яв-
ление распада урана.

Распад урана резко отличается от других известных
нам раньше процессов радиоактивного распада, при кото-
ром из ядра вылетает какая-нибудь частица — протон,
позитрон, электрон. Когда нейтрон ударяет в ядро урана,
то ядро, можно сказать, разваливается па 2 части. При
этом процессе, как оказалось, из ядра вылетает еще
несколько нейтронов. А это приводит к следующему вы-
воду.

Представьте себе, что нейтрон влетел в массу урана,
встретил какое-нибудь его ядро, расщепил его, выделив
громаднейшее количество энергии, примерно до
160 млн эВ, и, кроме того, еще вылетают 3 нейтрона, ко-
торые встретятся с соседними ядрами урана, расщепят
их, каждый снова выделит по 160 млн эВ и снова даст
по 3 нейтрона.

Легко представить себе, как это-1 процесс будет разви-
ваться. Из одного расщепившегося ядра появятся 3 ней-
трона. Они вызовут расщепление трех новых, каждый пз
которых даст еще по 3, появится 9, потом 27, потом 81
и т. д. нейтронов. И через ничтожную долю секунды
этот процесс распространится на всю массу ядер
урана.

Чтобы сравнить энергию, которая выделяется при про-
цессе развала урана, с теми энергиями, которые мы
знаем, позвольте привести такое сопоставление. Каждый
атом горючего или взрывчатого вещества выделяет при-
мерно 10 эВ энергии, а здесь одно ядро выделяет
160 млн эВ. Следовательно, энергии здесь в 16 миллионов
раз больше, чем выделяет взрывчатое вещество. Это зна-
чит, что произойдет взрыв, сила котроого в 16 миллионов
раз больше, чем взрыв самого сильного взрывчатого ве-
щества.

Часто, особенно в паше время, как неизбежный ре-
зультат империалистической стадии развития капита-
лизма, научные достижения используются в войне для
истребления людей. Но нам естественно думать об ис-
пользовании их на благо человека.

Такие концентрированные запасы энергии могут быть
использованы как движущая сила для всей нашей тех-
120
ники. Как это сделать — это, конечно, задача еще совер-
шенно неясная. Новые источники энергии не имеют для
себя готовой техники. Придется ее вновь создавать. Но
прежде всего нужно научиться добывать энергию. На
пути к этому имеются еще непреодоленные труд-
ности.

Уран занимает 92-е место в периодической таблице,
имеет 92 заряда, но имеется несколько его изотопов. Один
имеет атомный вес 238, другой — 234, третий — 235. Из
всех этих различных уранов лавина энергии может раз-
виться лишь в уране 235, но его только 0.7 °/о • Почти
99 % составляет уран-238, который обладает свойством
по дороге перехватывать нейтроны. Нейтрон, вылетевший
из ядра урана-235 раньше, чем дойдет до другого ядра
урана-235, будет перехвачен ядром урана-238. Лавина не
разрастется. Но от решения такой задачи так легко не
отказываются. Один из выходов — изготовить такой уран,
который содержал бы почти только уран-235.

До сих пор удается, однако, разделять изотопы только
в количествах долей миллиграмма, а для того чтобы осу-
ществить лавину, нужно иметь несколько тонн урана-235.
От долей миллиграмма до нескольких тонн — путь на-
столько далекий, что он выглядит как фантастика, а не
реальная задача. Но если мы сейчас и не знаем дешевых
п массовых средств разделения изотопов, то это не зна-
чит, что все пути к этому закрыты. Поэтому методами
разделения изотопов сейчас усердно занимаются и совет-
ские и иностранные ученые.

Но возможен и другой способ смешения урана с ве-
ществом, мало поглощающим, но сильно рассеивающим и
замедляющим нейтроны. Дело в том, что медленные ней-
троны, расщепляя уран-235, не задерживаются ура-
ном-238. Положение в данный момент таково, что про-
стой подход не приводит к цели, но есть еще разные воз-
можности, очень сложные, трудные, но не безнадежные.
Если бы один из этих путей привел к цели, то, надо
полагать, он произвел бы революцию во всей технике, ко-
торая по своему значению превысила бы появление па-
ровой машины и электричества.

Нет оснований поэтому считать, что задача решена,
что нам остается только научиться пользоваться энергией
и всю старую технику можно выбросить в сорную кор-
зину. Ничего подобного. Во-первых, мы еще не умеем
извлекать энергию из урана, а, во-вторых, если бы и
могли извлечь, то использование ее потребует немало
времени и труда. Поскольку эти колоссальные запасы
энергии в ядрах имеются, можно думать, что найдутся
раньше или позже пути для их использования.

На пути к изучению проблемы урана у нас в Союзе
было сделано чрезвычайно интересное исследование.
Это — работа двух молодых советских ученых — комсо-
мольца Флерова и молодого советского физика Петржака.
Изучая явление расщепления урана, они заметили, что
уран распадается сам по себе без всякого внешнего воз-
действия. Па 10 миллионов альфа-лучей, которые испу-
скает уран, только 6 соответствуют осколкам от его рас-
пада. Заметить эти 6 частиц среди 10 миллионов других
можно было только при большой наблюдательности и
необычайном экспериментальном искусстве.

Два молодых физика создали аппаратуру, которая
в 40 раз чувствительней, чем все до сих пор известные,
и в то же время настолько точна, что они могли уверенно
приписать этим G точкам нз 10 миллионов реальное зна-
чение. Затем последовательно и систематически они про-
верили свои выводы и твердо установили повое явле-
ние самопроизвольный распад урана.

Эга работа замечательна не только по своим резуль-
татам, по п но настойчивости, но тонкости эксперимента,
но изобретательности авторов. Если принять во внимание,
что одному из них 27 лет, а другому 32, то от них можно
многого ожидать. Эта работа представлена па соискание
премии имени Сталина.

Явление, открытое Флеровым и Петржаком, показы-
вает, что 92-м элемент неустойчив. Правда, для того
чтобы разрушилась половина всех наличных ядер урана,
потребуется 1010 лет. Но становится попятным, почему
периодическая система на этом элементе заканчива-
ется.

Более тяжелые элементы будут еще более неустой-
чивы. Они быстрее разрушаются и поэтому не дожили
до нас. Что это так, опять-таки было подтверждено
прямым опытом. Мы можем изготовить 93-й и 94-й эле-
менты, но они живут очень недолго, менее 1000 лет.*

* У самого короткоживущего изотопа 93-го элемента (Np) период
полураспада равен 2.34 дп., а у самого долгоживущего —
410 дн. Для 94-го элемента (Pt) соответствующие цифры та-
ковы: 10.0 и 7.5. Ю7 лет. (Прим. спсг).
Поэтому, как видите, данная работа имеет принципиаль-
ное значение. Не только обнаружен новый факт, но п
выяснена одна из загадок периодической системы.

Изучение атомного ядра открыло перспективы исполь-
зования внутриатомных запасов, но пока что пе дало
технике ничего реального. Так кажется. Но на самом
дело вся та энергия, которой мы пользуемся в технике,
псе это — ядерная энергия. В самом деле, откуда у пас
энергия угля, нефти, откуда гидростанции берут свою
энергию?

Вы хорошо знаете, что энергия солнечных лучей, по-
глощенная зелеными листьями растений, запасена в виде
угля, солнечные лучи, испаряя воду, подымают ее и из-
ливают в виде дождей на высотах, в виде горных рек до-
ставляют энергию гидростанциям.

Все виды энергии, которыми мы пользуемся, полу-
чены от Солнца. Солнце излучает огромное количество
энергии не только в сторону Земли, по по всем направ-
лениям, а у нас есть основания думать, что Солнце су-
ществует сотни миллиардов лет. Если подсчитать, сколько
за это время излучено энергии, то возникает вопрос —
откуда же эта энергия, где ее источник?

Все, что удавалось придумать раньше, оказывалось
недостаточным, и только теперь мы как .будто бы полу-
чаем правильный ответ. Источником энергии не только
Солнца, но и других звезд (наше Солнце ничем от других
звезд в этом отношении не отличается) являются ядер-
ные реакции. В центре звезды, благодаря силам тяготе-
ния, царит колоссальное давление и очень высокая тем-
пература — 20 млн град. В таких условиях ядра атомов
часто встречаются друг с другом, и при этих столкно-
вениях происходят те ядерные реакции, одним из при-
меров которых является бомбардировка лптпя прото-
нами.

Ядро водорода сталкивается с ядром углерода с атом-
ным весом 12, образуется азот 13, который превращается
в углерод 13, испуская положительный позитрон. Потом
новый углерод 13 сталкивается с другим ядром водорода
и т. д. В конце концов получается снова тот же самый
углерод 12, с которого дело началось. Углерод здесь про-
шел только через разные стадии и участвовал лишь как
катализатор. Но зато вместо 4 ядер водорода в конце ре-
акции появилось новое ядро гелия и два лишних положи-
тельных заряда.
Внутри всех звезд ймойщйеся запасы водорода путем
таких реакций превращаются в гелий, здесь происходит
усложнение ядер. Из самых простых ядер водорода обра-
зуется следующий элемент — хелий. Количество энергии,
которое при этом выделяется, как показывает расчет, как
раз соответствует той энергии, которая излучается звез-
дой. Поэтому звезды не охлаждаются. Они все время по-
полняют запас энергии, конечно, до тех пор, пока имеется
запас водорода.

В распаде урана мы имеем дело с развалом тяжелых
ядер и превращением их в гораздо более легкие.

В круговороте явлений природы мы видим, таким об-
разом, два крайних звена — самые тяжелые развалива-
ются, самые легкие соединяются, конечно, в совсем раз-
ных условиях.

Здесь мы сделали первый шаг по направлению к про
блеме эволюции элементов.

Вы видите, что вместо тепловой смерти, которую пред-
сказывала физика прошлого столетия, предсказывала, как
указывал Энгельс, без достаточных оснований, на основе
законов одних тепловых явлений, через 80 лет выявились
гораздо более мощные процессы, которые указывают нам
на какой-то круговорот энергии в природе, на то, что
в одних местах идет усложнение, а в других местах рас-
пад вещества.

II

Позвольте теперь от атомного ядра перейти к его
оболочке, а затем и к крупным телам, состоящим из гро-
мадного числа атомов.

Когда впервые узнали, что атом состоит из ядра н
электронов, то электроны представлялись самыми элемен-
тарными, самыми простыми из всех' образований. Это
были отрицательные электрические заряды, масса и заряд
которых были известны. Отметим, что масса означает пе
количество вещества, а количество энергии, которой ве-
щество обладает.

Так вот, мы знали заряд электрона, знали его массу,
и, поскольку больше ничего о нем пе знали, казалось,
больше нечего и знать. Чтобы приписать ему рпределеп-
ную форму, кубическую, вытянутую или плоскую, нужно
было иметь какие-то основания, но оснований никаких
124
не было. Поэтому ого считалй шариком размером
в 2 • 10‘12 см. Неясно было только, кай этот заряд распо
ложен: на поверхности ли шарика пли заполняет его
объем?

Когда на самом деле в атоме вплотную встретились
с электронами и стали изучать их свойства, эта видимая
простота начала исчезать.

Все мы читали замечательную книгу Лепина «Мате-
риализм и эмпириокритицизм», написанную в 1908 г.,
т. е. в тот период, когда электроны казались самыми про-
стыми и далее неделимыми элементарными зарядами.
Тогда еще Ленин указывал, что электрон пе может быть
последним этапом в нашем познании природы, что и
в электроне со временем откроется повое многообразие,,
нам еще тогда неизвестное. Это предсказание, как и все
другие предсказания, сделанные В. И. Лениным в этой
замечательной книге, уже оправдалось. У электрона был
обнаружен магнитный момент. Оказалось, что электрон
не только заряд, но и магнит. У него был обнаружен и
вращательный момент, так называемый спин. Далее, ока-
залось, что хотя электрон и движется вокруг ядра, как
планеты вокруг Солнца, но в отличие от планет может
двигаться только по вполне определенным квантовым
орбитам, может обладать вполне определенными энер-
гиями и никакими промежуточными.

Это оказалось результатом того, что само движение
электронов в атоме очень отдаленно напоминает движе-
ние шарика по орбите. Законы движения электронов
ближе подходят к законам распространения волн, напри-
мер световых волн.

Движение электронов, оказывается, подчиняется зако-
нам волнового движения, составляющим содержание вол-
новой механики. Она охватывает не только движение
электронов, по и всяких достаточно малых частиц.

Мы уже видели, что электрон с маленькой массой мо-
жет превращаться в мезон с массой, в 200 раз большей, и,
наоборот, мезон распадается и появляется электрон с мас-
сой, в 200 раз меньшей. Вы видите, что простота элек-
трона исчезла.

Если электрон может находиться в двух состояниях:
с малой и с большой энергией, значит, это пе такое уж
простое тело. Следовательно, простота электрона в 1908 г.
была простотой кажущейся, отражавшей неполноту на-
ших знаний. Это интересно, как один из примеров бле-
стящего предвидения правильной научной философии,
высказанного таким замечательным мастером, владевшим
диалектическим методом, как Ленин.

Но имеют ли законы движения электронов в атоме
размером в 100-миллионную долю сантиметра практиче-
ское значение?

На это отвечает созданная за последние годы элек-
тронная оптика. Так как движение электронов происхо-
дит по законам распространения световых воли, то потоки
электронов должны распространяться примерно так же,
как лучи света. И действительно, такие свойства в элек-
троне были обнаружены.

На этом пути за последние годы удалось решить
очень важную практическую задачу — создать электрон-
ный микроскоп. Оптический микроскоп дал человеку гро-
мадной важности результат. Достаточно напомнить, что
все учение о микробах и о болезнях, ими вызываемых,
все методы их лечения построены на тех фактах, которые
удается наблюдать в микроскопе. За последние годы по-
явился ряд оснований думать, что микробами пе ограни-
чивается органический мир, что имеются какие-то живые'
образования, размеры которых гораздо меньше, чем ми-
кробы. И вот тут-то мы и натолкнулись, казалось бы, на
непреодолимое препятствие.

Микроскоп пользуется световыми волнами. При по-
мощи же световых волн, какой бы системой линз мы не
пользовались, нельзя изучать объекты, во много раз
меньшие световой волны.

Длина волны света — величина очень небольшая, из-
меряемая десятыми долями микрона. Микрон — это ты-
сячная доля миллиметра. Значит, величины в 0.0002—
0.0003 мм в хороший микроскоп можно видеть, по еще
более мелкие уже видеть нельзя. Микроскоп здесь беспо-
лезен и не только потому, что мы ле умеем изготовлять хо-
роших микроскопов, а потому, что такова природа света.

Какой же тут выход? Нужен свет с меньшей длиной
волны. Чем меньше длина волны, тем более мелкие пред-
меты мы можем рассматривать. Целый ряд оснований за-
ставлял думать, что существуют мелкие организмы, недо-
ступные микроскопу и тем не менее имеющие большое
значение в растительном и животном мире, вызывающие
ряд болезней. Это так называемые вирусы, фильтрую-
щиеся и пефильтрующиеся. Световыми волнами их пе
удавалось обнаружить.
Потоки электронов напоминают собой световые волны.
Их точно так же можно концентрировать, как световые
лучи, и создавать полное подобие оптики. Ее называют
электронной оптикой. В частности, можно осуществить и
электронный микроскоп, т. е. такой же прибор, который
будет создавать при помощи электронов сильно увели-
ченное изображение мелких предметов. Роль стекол бу-
дут выполнять электрические и магнитные поля, которые
действуют на движение электронов, как линза на свето-
вые лучи. Но длина электронных волн в 100 раз меньше,
чем световых, и, следовательно, с помощью электронного
микроскопа можно видеть тела, в 100 раз меньшие, пе
в 10-тысячпую долю миллиметра, а в миллионную долю
миллиметра, а миллионная доля миллиметра — это уже
размер больших молекул.

Второе отличие состоит в том, что свет мы видим гла-
зом, а электрон видеть нельзя. Но это не такой большой
дефект. Если электроны мы пе видим, то места, на кото-
рые они попадают, можно видеть хорошо. Они вызывают
свечение экрана или почернение фотографической пла-
стинки, и мы можем изучать фотографию предмета. Элек-
тронный микроскоп был построен, и мы получили микро-
скоп с увеличением уже пе в 2000—3000, а в 150—200
тысяч раз, отмечающий предметы в 100 раз меньше тех,
которые доступны оптическому микроскопу. Вирусы из
гипотезы сразу превратились в факт. Можно изучать их
поведение. Можно видеть даже очертание сложных моле-
кул. Таким образом, мы получили новое мощное орудие
исследования природы.

Известно, как громадна была роль микроскопа в био-
логии, в химии, в медицине. Появление нового орудия,
возможно, вызовет еще более значительный шаг вперед
и откроет перед нами новые, неведомые ранее области.
Что будет открыто в этом мире миллионных долей мил-
лиметра, предсказать трудно, но можно думать, что это —
новый этап естествознания, электротехники и многих дру-
гих областей знания.

Как видите, от вопросов волновой теории материи с се
странными, непривычными положениями мы быстро
перешли к реальным и практически важным результатам.

Электронная оптика используется не только для со-
здания микроскопа нового типа. Значение ее растет чрез-
вычайно быстро. Однако я ограничусь только рассмотре-
нием примера ее применения.
Так как я говорю о наиболее современных проблемах
физики, я не буду излагать теорию атома, которая была
завершена в 1930 г.: это, скорее, проблема вчерашнего
дня.

Нас интересует сейчас, как атомы соединяются, об-
разуя физические тела, которые можно взвесить на ве-
сах, можно ощутить их теплоту, размеры или твер-
дость и с которыми мы имеем дело в жизни, в технике
и т. д.

Каким же образом свойства атомов проявляются
в твердых телах? Прежде всего, оказывается, что кван-
товые законы, которые были обнаружены в отдельных
атомах, сохраняют полную свою применимость и к целым
телам. Как в отдельных атомах, так и в целом теле элек-
троны занимают только вполне определенные положения,
обладают только некоторыми, вполне определенными
энергиями.

Электрон в атоме может находиться только в опреде-
ленном состоянии движения, и, более того, в каждом
таком состоянии может быть только один электрон. Не
может быть в атоме двух электронов, которые находятся
в одинаковых состояниях. Это тоже одно из основных по-
ложений теории атома.

Так вот, когда атомы соединяются в громадных коли-
чествах, образуя твердое тело — кристалл, то и в таких
больших телах не может быть двух электронов, которые
занимали бы одно и то же состояние.

Если число состояний, доступных электронам, как раз
равно числу электронов, тогда каждое состояние занято
одним электроном и свободных состояний пе остается.
В таком теле электроны оказываются связанными. Для
того чтобы они начали двигаться в определенную сто-
рону, создавая поток электричества, или электрический
ток, чтобы, другими словами, тело проводило электриче-
ский ток, необходимо, чтобы электроны изменили свое
состояние. Раньше они двигались вправо, а теперь должны
двигаться, например, влево; под действием электрических
сил должна возрасти энергия. Следовательно, состояние
движения электрона должно измениться, а для этою
нужно перейти в друюе состояние, отличное от прежнего,
но это невозможно, так как все состояния уже заняты.
Такие тела никаких электрических свойств не проявляют.
Это — изоляторы, в которых не может быть тока несмотря
па то, что имеется колоссальное количество электронов.
Возьмите другой случай. Число свободных мест го-
раздо больше, чем число электронов, там находящихся.
Тогда электроны свободны. Электроны в таком теле, хотя
их и не больше, чем в изоляторе, могут менять свои
состояния, свободно двигаться вправо или влево, увели-
чивать или уменьшать свою энергию и т. д. Такие тела —
металлы.

Таким образом, мы получаем очень простое определе-
ние того, какие тела проводят электрический ток, какие
являются изоляторами. Это различие охватывает все фи-
зические и физико-химические свойства твердого тела.

В металле энергия свободных электронов преобладает
над тепловой энергией его атомов. Электроны стремятся
перейти в состояние с наименьшей возможной энергией.
Этим и определяются все свойства металла.

Образование химических соединений, например водя-
ного пара из водорода и кислорода, происходит в строго
определенных соотношениях, определяемых валент-
ностью, — один атом кислорода соединяется с двумя ато-
мами водорода, две валентности атома кислорода насы-
щаются двумя валентностями двух атомов водорода.

Но в металле дело обстоит по-другому. Сплавы двух
металлов образуют соединения не тогда, когда количества
их находятся в отношении их валентностей, а тогда, на-
пример, когда отношение числа электронов в данном ме-
талле к числу атомов в этом металле равно 21:13. Ни-
чего похожего на валентность в этих соединениях нет;
соединения образуются тогда, когда электроны получают
наименьшую энергию, так что химические соединения
в металлах в гораздо большей степени определяются со-
стоянием электронов, чем силами валентности атомов.
Совершенно так же состояние электронов определяет все
упругие свойства, прочность и оптику металла.

Кроме двух крайних случаев: металлов, все электроны
которых свободны, и изоляторов, в которых все состояния
заполнены электронами и никаких изменений в их рас-
пределении не наблюдается, существует еще громадное
многообразие тел, которые не так хорошо проводят элек-
трический ток, как металл, но и не вполне его не прово-
дят. Это — полупроводники.

Полупроводники — весьма обширная и разнообразная
область веществ. Вся неорганическая часть окружающей
нас природы, все минералы, все это — полупровод-
ники.
Как же случилось, что вся эта громадная область зна-
ния до сих пор никем не изучалась? Всего 10 лет, как
стали заниматься полупроводниками. Почему? Потому,
главным образом, что они не имели применения в тех-
нике. Но примерно 10 лет назад впервые в электротехнику
вошли полупроводники, и с тех пор они с необычайной
быстротой начали применяться в самых разнообразных
отраслях электротехники.

Понимание полупроводников целиком строится на той
самой квантовой теории, которая оказалась столь плодо-
творной при изучении отдельного атома.

Позвольте остановить ваше внимание на одной инте-
ресной стороне этих материалов. Раньше твердое тело
представлялось в таком виде. Атомы соединяются в одну
систему, соединяются не как попало, а каждый атом
с соседним атомом сочетается в таких положениях, на
таких расстояниях, при которых их энергия стала бы
наименьшей.

Если это верно для одного атома, то это верно для
всех остальных. Поэтому все тело в целом многократно
повторяет одни и те же расположения атомов на строго
определенном расстоянии друг от друга, так что полу-
чается решетка из правильно расположенных атомов. По-
лучается кристалл, обладающий вполне определенными
гранями, определенными углами между гранями. Это —
проявление внутреннего порядка в расположении отдель-
ных атомов.

Однако эта картина является только приближенной.
В действительности тепловое движение и реальные усло-
вия роста кристалла приводят к тому, что отдельные
атомы срываются со своих мест на другие места, часть
атомов выходит наружу и удаляется в окружающую
среду. Это — отдельные нарушения в отдельных местах,
но они приводят к важным результатам.

Оказывается, достаточно увеличить количество кисло-
рода, заключающегося в закиси меди, или уменьшить ко-
личество меди на 1 °/о, чтобы электропроводность увели-
чилась в миллион раз и резко изменились бы все осталь-
ные свойства. Таким образом, небольшие изменения
в строении вещества влекут за собою громадные измене-
ния в их свойствах.

Естественно, изучив это явление, можно воспользо-
ваться им, чтобы сознательно изменять полупроводники
в желательную для нас сторону, изменять их электропро-
130
водность, тепловые, магнитные и другие свойства так, как
нужно для решения данной задачи.

На базе квантовой теории и изучения как нашего лабо-
раторного, так и производственного опыта заводов мы пы-
таемся решать технические задачи, связанные с полупро-
водниками.

В технике полупроводники получили первое примене-
ние в выпрямителях переменного тока. Если медную пла-
стинку окислить при высокой температуре, создав на ней
закись меди, то такая пластинка обладает очень интерес-
ными свойствами. При прохождении тока в одном на-
правлении сопротивление ее невелико, получается значи-
тельный ток. При прохождении же тока в обратном
направлении она создает громадное сопротивление, и
ток в обратном направлении оказывается ничтожно
мал.

Это свойство было использовано американским инже-
нером Грондалем для того, чтобы «выпрямить» пере-
менный ток. Переменный ток 100 раз в секунду меняет
свое направление; если поставить на пути тока такую
пластинку, то заметный ток проходит только в од-
ном направлении. Это мы и называем выпрямлением
тока.

В Германии для этой цели стали применять железные
пластинки, покрытые селеном. Результаты, полученные
в Америке и Германии, были воспроизведены у нас; была
разработана технология заводского изготовления всех вы-
прямителей, которыми пользуется американская и гер-
манская промышленность. Но, конечно, основная задача
заключалась не в этом. Нужно было, использовав наши
знания полупроводников, попробовать создавать лучшие
выпрямители.

Это нам до некоторой степени удалось. Б. В. Курча-
тов и Ю. А. Дунаев сумели создать новый выпрямитель,
который идет значительно дальше, чем то, что известно
в заграничной технике. Выпрямитель из закиси меди,
представляющий собой пластинку шириной примерно
80 мм и длиной 200 мм, выпрямляет токи порядка
10-15 А.

Медь — дорогой и дефицитный материал, а между тем
для выпрямителей нужны многие и многие тонны меди.

Выпрямитель Курчатова — небольшая алюминиевая
чашечка, в которую насыпается полграмма сернистой
меди и которая закрывается металлической пробкой со
слюдяной изоляцией. Вот и все. Такой выпрямитель не
надо греть в печах, и он выпрямляет токи порядка 60 А.
Легкость, удобство и дешевизна дают ему преимущество
перед типами, существующими за границей.

В 1932 г. Ланге в Германии заметил, что та же самая
закись меди обладает свойством создавать при освещении
электрический ток. Это твердый фотоэлемент. Он в отли-
чие от других создает ток без всяких батарей. Таким
образом, мы получаем электрическую энергию за счет
световой — светоэлектрическую машину, но количество
получаемой электроэнергии очень мало. В зтих фотоэле-
ментах только 0.01—0.02 % световой энергии превраща-
ется в энергию электрического тока, но все-таки Ланге
построил маленький моторчик, который вертится, если
ею выставить на солнце.

Спустя несколько лет в Германии был получен селе-
новый фотоэлемент, который дает примерно в 3—4 раза
больше тока, чем медно-закисный, и коэффициент полез-
ного действия которого достигает 0.1 %.

Мы попытались построить еще более совершенный
фотоэлемент, который и удалось осуществить Б. Т. Ко-
ломийцу и Ю. П. Маслаковцу. Их фотоэлемент дает ток
в 60 раз больше, чем медно-закисный, и в 15—20 раз
больше, чем селеновый. Он интересен еще в том отно-
шении, что дает ток от невидимых инфракрасных лу-
чей. Чувствительность его настолько велика, что его ока-
залось удобным применить для звукового кино вместо
тех видов фотоэлементов, которые применялись до сих
пор.

В существующих фотоэлементах имеется батарея, ко-
торая создает ток и без освещения; это вызывает в гром-
коговорителе частое потрескивание и шумы, портящие
качество звука. Наш же фотоэлемент никакой батареи не
требует, электродвижущую силу создает освещение; если
нет света, то и току неоткуда взяться. Поэтому звуко-
установки, работающие на этих фотоэлементах, дают чи-
стый звук. Установка удобна и в других отношениях. Так
как нет батареи, то не надо подводить провода, отпадает
ряд дополнительных устройств, фотокаскад усиления
и т. д.

По-видимому, для кино эти фотоэлементы представ-
ляют некоторые преимущества. Примерно год, как такая
установка работает в показательном театре в Ленинград-
ском Доме кино, а сейчас, вслед за этим, главные кино-
театры на Невском проспекте — «Титан», «Октябрь»,
«Аврора» переходят на эти фотоэлементы.

Позвольте к этим двум примерам присоединить тре-
тий, еще совсем не законченный, — это использование по-
лупроводников для термоэлементов.

Термоэлементами мы пользуемся давно. Их изготов-
ляют из металлов для измерения температуры и лучистой
энергии светящихся или нагретых тел; но обыкновенно
токи от этих термоэлементов чрезвычайно слабы, их из-
меряют гальванометрами. Полупроводники дают гораздо
большую эдс, чем обычные металлы, и поэтому представ-
ляют для термоэлементов особые преимущества, далеко
еще неиспользованные.

Мы сейчас пытаемся применять изучаемые нами по-
лупроводники для термоэлементов и достигли некоторых
успехов. Если нагреть одну сторону изготовленной нами
небольшой пластинки на 300—400°, то она дает ток по-
рядка 50 А и напряжение около 0 1В.

Давно известно, что от термоэлементов можно полу-
чать и большие токи, но по сравнению с тем, что удалось
достигнуть в этом направлении за границей, в Германии
например, наши полупроводники дают значительно
больше.

Этими тремя примерами не ограничивается техниче-
ское значение полупроводников. Полупроводники пред-
ставляют собой основные материалы, на которых строится
автоматика, сигнализация, телеуправление и т. д. Вместе
с ростом автоматики растут и разнообразные применения
полупроводников. Однако и из этих трех примеров, мне
кажется, можно видеть, что развитие теории оказывается
чрезвычайно благоприятным для практики.

Но и теория получила такое значительное развитие
только потому, что мы ее развивали на почве решения
практических задач, шагая в ногу с заводами. Громадный
масштаб технического производства, неотложные нужды,
которые выдвигает производство, чрезвычайно стимули-
руют теоретическую работу, заставляя во что бы то ни
стало выходить из затруднений и решать задачи, которые
без этого, вероятно, были бы оставлены.

Если перед нами нет технической задачи, мы, изучая
заинтересовавшее нас физическое явление, пытаемся
в нем разобраться, проверяя свои представления лабора-
торными опытами; при этом иногда удается найти пра-
вильные решения и убедиться в том, что они верны. Тогда
мы печатаем научную работу, считая свою задачу закон-
ченной. Если же теория не оправдывается или обнаружи-
ваются новые явления, в нее не укладывающиеся, мы
пытаемся развить и видоизменить теорию. Не всегда уда-
ется охватить всю совокупность опытного материала.
Тогда мы считаем работу неудавшейся и не публикуем
свои исследования. Часто, однако, в этих непонятых нами
явлениях и лежит то новое, что не укладывается в тео-
рию, что требует отказа от нее и замены совершенно
иным подходом к вопросу и иной теории.

Массовое производство не терпит недочетов. Ошибка
сейчас же скажется на появлении капризов в производ-
стве. Пока какая-нибудь сторона дела не понята, техни-
ческий продукт никуда не годится, его нельзя выпускать.
Мы во что бы то ни стало должны узнать все, охватить
и те процессы, которые не нашли еще объяснения в фи-
зической теории. Мы не можем остановиться, пока не
найдем объяснения, а тогда перед нами законченная,
гораздо более глубокая теория.

Для сочетания теории и практики, для расцвета науки
нигде нет таких благоприятных условий, как в первой
стране социализма.

ОТКРЫТИЕ МОЛОДЫХ
СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ*

Георгию Флерову 27 лет. Два года назад он окончил
институт, приступил к научно-исследовательской работе
и уже вскоре обратил на себя внимание большой вдум-
чивостью, научной инициативой, смелостью в постановке
новых вопросов.

Константину Петржаку 32 года. В своей кандидатской
диссертации, посвященной радиоактивности тория и сама-
рия, Петржак обнаруживает выдающиеся способности
экспериментатора, упорство, умение оригинально ста-
вить и решать научные задачи. Недавно он был принят
в докторантуру Академии наук СССР.

Флеров и Петржак — блестящие представители науч-
ной молодежи Советской страны. Оба они — ученики про-

* Статья опубликована: Бюлл. БОКС, 1941, март—апрель, с. 114—
115.
фессора И. В. Курчатова, который сейчас занят изуче-
нием проблем урана.

Под действием бомбардировки нейтронами (частицами
с такой же массой, как ядро водорода, но без его поло-
жительного заряда) ядра урана распадаются на две ча-
сти, освобождая огромное количество энергии и выбрасы-
вая несколько новых нейтронов. Эти нейтроны в свою
очередь обладают способностью расщеплять новые ядра
урана. Раз начавшись и постепенно нарастая, такой про-
цесс может охватить огромное число ядер урана и при-
вести к освобождению скрытых в них полезных запасов
энергии. Ядро же урана выделяет примерно в 20 миллио-
нов раз больше энергии, чем молекулы любого сложного
взрывчатого вещества.

До сих пор не удалось практически этого добиться.
Одна из наиболее увлекательных проблем современной
техники — выяснение условий, необходимых для практи-
ческого осуществления лавиноподобного распада урана
или другого тяжелого ядра, например протактиния или
тория. Если такой процесс при определенных условиях
возможен, то как же осуществить и как использовать
выделенную ураном энергию? Все это и принято называть
«проблемой урана».

Флеров и Петржак, работая в лаборатории профессора
Курчатова, принялись наблюдать за тем, что происходит
с ураном после прекращения бомбардировки его нейтро-
нами. Осколки ядер урана они обнаружили, как и в лабо-
раториях других стран, при помощи особого прибора-
счетчика Вин-Вильямса. Вызываемая осколками иониза-
ция создает электрические разряды напряжением
в 0.0001 В, которое счетчик усливает в 100 тысяч раз.

Флеров и Петржак усовершенствовали этот аппарат
настолько, что он усиливал напряжение уже в 10 мил-
лионов раз и, что еще важнее, стал работать с полной
достоверностью. Молодые ученые могли довериться его
показаниям.

Прекратились случайные, неконтролируемые вспышки
на экране осциллографа. Каждая вспышка означала по-
явление осколка урана. Бомбардировка нейтронами давно
прекратилась, а вспышки не исчезли. Правда, на протя-
жении часа внимательного наблюдения их появилось не
более 6—7. А в это время уран выбрасывал в силу давно
известной своей радиоактивности десятки миллионов
альфа-лучей, т. е. ядер гелия. Испускание ураном этих
а-частиц было первым фактом, благодаря которому Бек-
керель еще в 1898 г. открыл явление радиоактив-
ности.

Но новый прибор должен был отмечать лишь более
крупные осколки урана, а не ядра гелия. Молодые уче-
ные не сомневались, что 6—7 вспышек — следы такого же
распада урана, какой создают нейтроны, что здесь они
имеют дело не с обычными альфа-лучами или их скопле-
ниями. Но это убеждение нужно было обосновать. И вот
с проф. Курчатовым обсуждались все мыслимые источ-
ники возможных ошибок. Самым тщательным образом
они изучались и устранялись один за другим. Реальность
явления подтверждалась все прочнее.

Аппарат был еще улучшен. Можно было уже наблю-
дать 20—30 вспышек в час. Нейтроны здесь были ни
при чем. Но, может быть, распад ядер обязан космиче-
ским лучам, пронизывающим нашу атмосферу? Флеров
и Петржак спускаются в тоннель Московского метро, где
космические лучи ослаблены во много раз. Целый месяц
они работают на глубине 50 м под землею. Вспышки и
здесь наблюдаются с тою же частотой.

Значит, ядра урана взрываются самопроизвольно, без
всякого воздействия извне. Гораздо более част и поэтому
давно был замечен упомянутый процесс выбрасывания
ядер гелия (альфа-частиц). Ядра урана в миллион раз
реже распадаются на части, выделяя при этом в десятки
раз больше энергии, чем уносят альфа-частицы.

Флеров и Петржак открыли новый вид радиоактив-
ного распада урана — самопроизвольное деление.

Американец Ч. Либби изучал возможность взрыва
ядер урана без участия нейтронов и получил отрицатель-
ный результат. Но у Либби не было такой чувствитель-
ной аппаратуры, как у советских молодых ученых. Неточ-
ность метода помешала ему сделать открытие, к которому
пришли Флеров и Петржак.

Их открытие — одно из интереснейших в мировой фи-
зике 1940 г. В результате их работы, проведенной с ис-
ключительным экспериментальным мастерством, необы-
чайной настойчивостью и целеустремленностью, стало
ясно, почему нет на земном шаре химических элементов
тяжелее урапа. Если они когда-то и существовали, то
давно успели распасться, еще быстрее, чем распадается
уран. Действительно, более тяжелые ядра должны быть
еще менее устойчивы к самопроизвольному делению, чем
ядра урана. Вот почему периодическая система элементов
заканчивается на 92-м элементе — уране.

Однако потребуется число лет, выражающееся 16-знач-
ным числом, чтобы половина всех атомов урана раздро-
билась и исчезла, превратившись в более легкие атомы.
Поэтому уран еще сохранился в земной коре.

Так разрешилась еще одна загадка периодической си-
стемы Менделеева.

Благодаря открытию ленинградских физиков яснее
стала природа урана. Используя новые данные, наука
скорее сможет подойти к овладению внутриядерной энер-
гией.
ПОЛУПРОВОДНИКИ

ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

НА КОНФЕРЕНЦИИ

ПО ТВЕРДЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЯМ

И ФОТОЭЛЕМЕНТАМ*

Позвольте приступить к нашим занятиям и объявить
открытой Конференцию по фотоэлементам.

Созыв этой конференции является одним из первых
мероприятий по созданию единого организма, работаю-
щего по общему плану, продуманно и согласованно ре-
шающего основные задачи. Почему именно твердые вы-
прямители и фотоэлементы сделались предметом первой
конференции? Конечно, потому, что вопрос о полупровод-
никах и технике приобретает очень большое значение и
роль полупроводников очень быстро растет.

Еще недавно техника знала или изолятор, или провод-
ник из меди и железа — только они составляли весь ма-
териальный багаж электротехники. Сейчас уже со всех
сторон в электротехнику начали проникать полупровод-
ники. Произошло это благодаря свойствам некоторых из
них изменять свою электропроводность под действием
света. Например, селеновые фоточувствительные эле-
менты давно уже применялись, хотя в очень ограничен-
ном масштабе и сравнительно для узких целей. Их не-
достатком было запаздывание: селеновый фотоэлемент не
регистрировал точно и мгновенно то освещение, которому
он подвергнут.

Затем очень большое практическое и разнообразное
применение разные полупроводники стали получать в ра-
диотехнике благодаря кристаллическим детекторам. Одно
время казалось, что электронные лампы их совершенно
вытеснят; тем не менее кристаллический детектор идет
параллельно с развитием основной линии радиотехники,
вакуумной, — настолько, что и сейчас для очень многих

* Речь А. Ф. Иоффе опубликована: ЖТФ, 1931, т. 6, вып. 7,
с. 629—631.
целей, в особенности для любительской радиотехники,
кристаллические детекторы не обнаруживают тенденции
исчезать из радиотехники. Благодаря целому ряду усо-
вершенствований, новым схемам, новым материалам, по-
лупроводники удерживают свои позиции.

Однако это все частные случаи применения полупро-
водников. За последнее время появились, по-видимому,
очень многообещающие области применения полупровод-
ников. Это, во-первых, использование их в качестве вы-
прямителей и, во-вторых, — в качестве фотоэлементов.
Соответствующие проблемы и должны составлять пред-
мет обсуждений на нашей конференции.

Что касается выпрямителей, то целый ряд полупро-
водников в высокой степени обладает способностью вы-
прямлять переменный ток. Соответствующие твердые вы-
прямители начинают играть роль не только в технике
слабых токов: видимо, они могут получать значение как
преобразователи переменного тока в постоянный, в осо-
бенности в измерительной технике, позволяя пользоваться
точными измерительными приборами постоянного тока
для измерений переменного.

И, наконец, последняя область, которая связана
с большими ожиданиями, — это использование полупро-
водников в качестве фотоэлементов. Здесь прежде всего
играет роль их необычайная простота по сравнению с ва-
куумными фотоэлементами и большая мощность. Можно
думать, что их дальнейшее развитие приведет к примене-
нию их для самых разнообразных целей, и в частности
для энергетического использования солнечного света.

Вы знаете, конечно, что те фотоэлементы, которыми
мы сейчас обладаем, еще далеки от решения этой задачи.
Коэффициенты полезного действия даже лучших таких
полупроводников чрезвычайно низки, и в данный момент
говорить об энергетическом применении их еще не при-
ходится. Однако прогресс в этом направлении идет та-
кими быстрыми шагами, что нет ничего невозможного,
что это развитие может перейти в ту область, когда твер-
дый фотоэлемент получит значение не только как вспо-
могательный механизм, но и как настоящее энергетиче-
ское оружие в наших руках.

Элементарные подсчеты показывают, что если бы мы
полностью владели этим оружием, если бы не встрети-
лись сейчас еще непредвиденные трудности при разреше-
нии задачи превращения солнечной энергии в электриче-
скую, то, вероятно, можно было бы ожидать коэффициен-
тов полезного действия порядка 8—10%. Это теоретиче-
ский предел для современной формы твердых фотоэле-
ментов, но даже и 3 % имели бы, конечно, громадное
практическое значение. И поэтому естественно, что
именно в этом направлении нужно возможно энергичнее
двигаться вперед, с тем чтобы разрешить эту задачу, либо
увидеть, какие препятствия стоят на этом пути, которые
были бы непреодолимыми и из-за которых задача исполь-
зования этих фотоэлементов оказалась бы неосущест-
вимой. Сейчас пока мы этого еще пе видим, и поэтому
задача советской физики заключается в том, чтобы
самым настойчивым образом идти в этом направ-
лении.

Таким образом, имеется довольно много разнообраз-
ных направлений, по которым полупроводники в каче-
стве ли выпрямителей, в качестве ли фотоэлементов мо-
гут представить совершенно исключительный интерес.
Они обладают громадным преимуществом простоты, де-
шевизны и удобства обращения; перед ними большое тех-
ническое будущее. Полупроводники — новое слово в тех-
нике.

В какой же степени физика подготовила материал, не-
обходимый для решения этого технического задания? Со-
вершенно ясно, что в этом отношении еще очень мало
сделано. Полупроводниками никто не занимался, и на
этом примере, мне кажется, особенно наглядно видно,
какое значение имеют потребности техники в истории
развития науки, каким образом потребности, которые вы-
двигает жизнь, стимулируют научное творчество. В п
плюс 1-й раз в истории науки целая большая область,
может быть, чрезвычайно интересная, решающая для на-
ших основных представлений, остается в загоне, пока ее
не вызовет к жизни напор техники. Тогда наука начи-
нает выдвигать очень важные принципиальные проблемы,
которые ею разрешаются и так или иначе ведут к разре-
шению технических задач.

В данном случае в развитии теории полупроводников,
происходящем на наших глазах, нам ясно видны силы,
которые здесь действуют. Когда же мы читаем научные
исследования прошлого, эти побуждения скрыты. Обык-
новенно принято все научные работы писать так, как
будто бы авторы этих работ являются не живыми людьми,
взаимодействующими с окружающей их социальной сре-
дой, а их работа есть чисто логическая картина, ни на
чем не основанная и существующая сама по себе.

Когда до нас доходят только такие работы, в которых
не осталось никаких следов побуждении и сил, привед-
ших к ним, исчезли первые ошибки и глупости, блужда-
ния, имевшиеся в начале всякого исследования, в кото-
рых излагается все так, как будто бы автору работы
сразу все было ясно и он шел наиболее логичным путем
прямо к конечной цели, тогда совершенно исчезает исто-
рическая картина, она не только исчезает, но и иска-
жается.

В литературе имеются данные об исследовании целого
ряда полупроводников, но нет их теории. Между тем из
докладов на конференции, я думаю, станет ясно, что про-
блема полупроводников, представляющих собой связую-
щее звено между металлами и изоляторами, заслуживает
большого внимания. В металле мы имеем предельный
случай — все электроны свободны. В типичном изоляторе
мы не имеем свободных электронов.

В полупроводниках мы наблюдаем и можем изучить
основное явление — отделение зарядов от атомов и про-
цесс перехода их внутрь кристалла. Поэтому мне ка-
жется, что для физики изучение полупроводников имеет
большое принципиально значение. Физическое выяснение
соответствующих явлений должно дать ключ -к понима-
нию всех электрических свойств материи.

Поняв физику полупроводников, мы лучше поймем и
предельные случаи — хорошие проводники и изоляторы.
Мне кажется, что физика почти не имеет сейчас картины,
из которой можно было бы строить изучение интересую-
щих нас свойств полупроводников. Здесь приходится ве-
сти параллельно и разработку теории, и выяснение основ-
ных фактов, определяющих собой свойства полупровод-
ников. Пользуясь этими результатами по мере их
получения, можно будет искать решения тех боль-
ших технических проблем, о которых я говорил вна-
чале.

Исследования полупроводников и в направлении тех-
нического использования, и выяснения физической кар-
тины находятся еще в начальной стадии. Они имеют
большое значение как в одном, так и в другом направле-
нии, и поэтому естественно, что эти исследования явля-
ются в данное время одной из центральных проблем как
физики, так и техники.
Если мы хотим построить науку планово, так, чтобы
она являлась составной частью всего развития нашей тех-
ники, всего нашего народнохозяйственного плана, то
тема, которой посвящена работа конференции, является
одной из наиболее благодарных и очевидных участков
этого фронта.

Если нам здесь удастся добиться решающих успехов:
поставить во всесоюзном масштабе единую цельную ра-
боту, объединить средства и кадры в единый организм,
то это будет важнейшим успехом советской плановой
науки.

ДОКЛАД

НА ВСЕСОЮЗНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

ПО СОСТАВЛЕНИЮ

ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА
ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
О ПРИМЕНЕНИИ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ*

Роль, которую играет сейчас электроэнергия в вопро-
сах автоматизации промышленности, может быть значи-
тельно усилена и расширена, потому что сейчас мы рас-
полагаем новыми и гораздо более мощными возможно-
стями для этой цели, чем два-три года назад. Я имею
в виду те возможности, которые открывает применение
полупроводников в технике. Всякая автоматизация лю-
бого процесса должна состоять из нескольких основных
частей. Во-первых, из приемного аппарата, от которого
нужно требовать, чтобы он по возможности сам по себе
не влиял на тот процесс, который на него воздействует,
чтобы он сигнализировал об определенных моментах
в производстве и связывал бы с этими моментами те или
другие изменения в режиме. Из этого вытекает, что та-
кой приемный аппарат должен обладать весьма высокой
чувствительностью.

• Конференция проходила в Москве с 7 по 14 мая 1932 г. См.:
Генеральный план электрификации СССР: Материалы Всесоюз-
ной конференция!. Т. 10, М.; Л., 1933, е. 6—10.
За этим приемным аппаратом может находиться уси-
лительный аппарат, вызывающий далее непосредственное
изменение производственного процесса.

Наиболее ответственный — первый элемент этой цепи.
Полупроводники дают ценные и новые возможности для
автоматизации.

Полупроводники являются чем-то средним между про-
водниками и непроводниками, у них есть черты, общие
с теми и с другими. С проводниками они имеют то об-
щее, что прохождение тока не сопровождается химиче-
ским разложением. Это свойство очень существенное, по-
тому что обеспечивает неизменяемость работы данного
аппарата. С непроводниками, с изоляторами они имеют
то общее, что проводимость их сравнительно невелика и,
самое главное, что проводимость эта очень резко меня-
ется под действием различных факторов. Влияние темпе-
ратуры на металл сказывается в размере 0.3 % на 1°,
а на сплавы — до 0. В изоляторах влияние темпера-
туры —10 % на 1°. Полупроводники в этом отношении
приближаются к изоляторам и дают 5—10 %, причем за-
кон этого изменения — закон не арифметической, а гео-
метрической прогрессии. Если на 1° изменение электро-
проводности выражается в 10 %, то на 5° оно будет уже
составлять 100 %, на 100° — 10 000 %  Сравнительно не-
большое изменение температуры не только сказывается
на величине электропроводности, но изменяет даже поря-
док самой величины. С этим связаны и другие влияния,
например термоэлектродвижущих сил, которые также
больше, чем у металлов. Если в металлах, например же-
лезе-константане, 50 мкВ, то в закиси меди 1000—
1200 мкВ на 1°, т. е. увеличение в 20 раз. Сюда же нужно
отнести влияние действия магнитного поля, в сотни раз
большее в полупроводниках, чем в металлах. Таким обра-
зом, все факторы влияют на эти полупроводники в го-
раздо большей степени, чем на металлы. С другой сто-
роны, изоляторы тока не проводят и для технических
целей малопригодны. Если коэффициенты мы имеем
того же порядка, то величина сопротивления делает их
практически бесполезными. Таким образом, в полупровод-
нике мы имеем весьма благоприятные для автоматизации
сочетания, которых не дает ни металл, ни непроводник.
Еще более важно другое свойство полупроводников. На
границе большинства полупроводников с металлами со-
здается некоторый очень тонкий промежуточный слой,
который обладает особыми свойствами. Дело в том, что
толщина этого слоя, разделяющего полупроводник и ме-
талл, дает возможность электронам проходить сквозь
него. Здесь мы имеем очень интересное сочетание разви-
тия теории с практической постановкой вопроса. Мы сей-
час говорим об электроне не как о замкнутом шарике,
ограниченном определенной поверхностью, а имеем в виду
систему движения, которая определяется законами рас-
пространения света, законами волнового движения.
Прежде мы говорили, что если имеется электрон, движу-
щийся с какой-то скоростью, то запас кинетической энер-
гии определяет ту наибольшую разность потенциалов, ко-
торую этот электрон способен преодолеть. Следовательно,
если перед нами электрический барьер, т. е. противодей-
ствующая электрону разность потенциалов, которая
больше, чем его кинетическая энергия, то через этот
барьер он пройти не может. С новой точки зрения, элек-
трон этому ограничению не подвержен. Каждый электрон
имеет расползающийся хвост, и если по другую сторону
этого барьера находятся силы, которые дальше будут уве-
личивать его энергию, и если барьер представляет собой
не только подъем, за которым имеется более высокий по-
тенциал, но за ним следует дальнейшее понижение, то
электрон через такой барьер может перетаскиваться
этими силами. Силы, находящиеся по ту сторону этого
барьера, могут протащить электрон через этот барьер.
Если электрон находится частично за этим барьером, то
ничего удивительного нет. Но если сочетать этот новый
факт со старым представлением о шаровом маленьком
электроне и спросить, какая у него кинетическая энергия
в то время, когда он находится на этом барьере, то вы-
ходит, что эта энергия отрицательная, а скорость у него
выйдет мнимая.

Все эти противоречия вытекают не из того, что суще-
ствуют мнимые скорости, а потому, что прежнее представ-
ление об электроне неприемлемо. Чисто атомистическая
картина электрона, окруженного пустотой, годилась для
1926 г., но неприемлема для объяснения целого ряда но-
вых явлений. Данное обстоятельство играет решающую
роль в свойствах полупроводников. Этот тонкий слой не
представляется непроходимым. Опыт показывает, что
электроны могут переходить через этот промежуточный
слой из металла в полупроводник, а так как в металле
электронов больше, чем в полупроводнике, то они и пере-
144
ходят преимущественно в полупроводник. На месте кон-
такта из металла в полупроводник переходит больше
электронов, чем обратно. Получается простейшее выпря-
мительное приспособление, легко воспроизводимое. Про-
ходя через такой контакт, ток в активном направлении
в несколько тысяч раз превышает ток в направлении пас-
сивном, а более простой конструкции выпрямителя
нельзя себе и представить, чем, например, медь, покры-
тую слоем закиси меди.

Тут же имеет место другое явление. При освещении
светом всегда наблюдается поток электронов, который
течет из полупроводника в металл. Поток электронов
дальше идет по замкнутой цепи и может обнаруживаться
измерительными приборами. Это явление было несколько
лет назад обнаружено, изучено и технически применено
для создания технических фотоэлементов. Их главное
преимущество по сравнению с элементами вакуумного
типа заключается в том, что в вакуумном элементе элек-
троны должны выйти из металла и затратить всю работу,
которая снова будет потеряна при входе во второй ме-
талл. Условия вырывания и количество вырываемых
электронов определяются той работой, которую они
должны совершить, и путь усовершенствования вакуум-
ных элементов заключается в том, чтобы уменьшить эту
работу. Для этого приходится покрывать металл тончай-
шим слоем. Это довольно сложно и технически не так
легко осуществимо. Полупроводники эту задачу разре-
шают без всяких затруднений. У них электрон не должен
выходить из данного вещества, он не успевает выйти из
полупроводника, как уже входит в металл; следовательно,
затрачиваемая им работа здесь меньше и в пределе она
может быть как угодно мала. Фактически в случае гра-
ницы между медью и закисью меди она составляет около
0.5 В, тогда как в обычных металлах она составляет
1—4.5 В, а в специальных веществах в вакууме доходит
до 1 В. Токи, которые здесь получаются, измеряются
миллиамперами. Новые фотоэлементы, составленные из
полупроводников, имеют ряд преимуществ для техниче-
ского применения.

Если представить себе вакуумный фотоэлемент, тре-
бующий очень высокого вакуума и особо специфической
обработки поверхности покрытия молекулярными слоями,
и сравнить его с медной проволочкой или с медной пла-
стинкой, нагретой и опущенной в воду, то преимущество

Ю А- Ф- Иоффе

145
в простоте изготовления и обращения здесь совершенно
очевидно. Стоят такие фотоэлементы несколько копеек.
В них есть некоторые недостатки, но они легко устра-
нимы. Эти фотоэлементы обладают той заманчивой воз-
можностью, что они дают ток без добавочной электродви-
жущей силы и могут сами по себе служить источником
тока, но электродвижущая сила очень малого порядка —
несколько милливольт. Это затрудняет усиление этого
слабого эффекта, чтобы воздействовать на привод. Фото-
элемент, получающийся путем нагревания медной прово-
локи до 1050° и потом опускания ее в холодную воду, об-
разует промежуточный слой, который эту функцию вы-
полняет. Но такого слоя никто не делал, и нельзя ставить
ему в вину, если он не является совершенно сплошным.
По-видимому, этот слой не повсюду отделяет медь от за-
киси меди, а оставляет контакты. Эти контакты образуют
те места, где ток идет обратно из металла в полупровод-
ник. Таким образом, промежуточный слой в такой пла-
стинке является решетом, которым мы носим воду. От-
дельные капли остаются на решете, а вся остальная
вода уходит обратно. Поток электронов светом вгоняется
в металл, но так как есть целый ряд контактов, то он идет
обратно, и только в отдельных местах имеется преиму-
щество потока вперед над потоками назад. Конечно, но-
сить воду решетом — это нерациональный способ. Нужно
сделать слой сплошным. Всякий способ создания сплош-
ного слоя или выделения участков, где слоя нет, дает
электродвижущую силу до 0.5 В, что достаточно для воз-
действия на усилители.

На данной стадии развития этого вопроса можно ска-
зать, что фотоэлементы и выпрямители из полупроводни-
ков разрешат те минимальные требования, которые
нужно ставить приемному аппарату для любого автомати-
ческого приспособления. Они очень просты, стоят не-
сколько копеек и очень малы по своим размерам. Нако-
нец, они без добавочной батареи и источников энергии на
месте в самом аппарате дают такие токи по силе и на-
пряжению, которые достаточны для того, чтобы воздей-
ствовать на любое реле и на любой усилитель. Исходя
из этих свойств, можно найти большое и разнообразное
применение для такого рода аппаратов.

При очень несложных приспособлениях эти фотоэле-
менты могут регистрировать целый ряд самых разнород-
ных явлений, связанных со светом. Очень легко нри-
способить их так, чтобы этот свет дифференцировал че-
тыре-пять определенных цветов. Чувствительность их
начинается в инфракрасной части. Для теплового излуче-
ния, не сопровождающегося видимым светом, порядка
500°, эти фотоэлементы могут регистрировать нагревание
только тем инфракрасным светом, который при этом из-
лучается. Можно также пользоваться для температурных
измерений, для фиксации, регулировки и усиления тер-
моэлектродвижущей силой или изменением сопротивле-
ния, изменение которого составляет 5—10 % на каждый
градус.

Для электротехнических целей весьма полезное свой-
ство полупроводников — резко менять сопротивление
в магнитном поле. У нас сейчас разработан простой и
удобный прибор, который позволяет очень хорошо изме-
рять, например, магнитное поле Земли.

При полетах на аэроплане можно иметь просто ком-
пас, стрелка которого указывает направление магнитного
поля. Наконец, можно пользоваться выпрямлением, кото-
рое также очень резко зависит от температуры и прекра-
щается при 150°.

ПОЛУПРОВОДНИКИ В СОВРЕМЕННОЙ
ФИЗИКЕ И ТЕХНИКЕ*

Еще совсем недавно электротехника применяла, а фи-
зика изучала лишь предельные по своим электрическим
свойствам материалы: хорошо проводящие металлы или
непроводящие ток изоляторы.

* Статья опубликована в журнале: Природа, 1939, № 4, с. 13—19
(см. также: Электричество, 1939, № 6, с. 5).

Она написана до открытия транзисторов и до создания по-
следовательной теории выпрямляющего действия контакта полу-
проводник—металл и явлений в р—п переходах. В становлении
этой теории существенную роль сыграли работы Д. И. Блохин-
цева, Б. И. Давыдова и С. И. Пекара. Упоминаемые в статье
исследования А. Ф. Иоффе и Я. И. Френкеля по туннельной
теории выпрямления оказалось, как выяснилось в конце 50-х го-
дов, возможным приложить к описанию туннельных диодов
Л. Есаки.

Предложенный в статье А. Ф. Иоффе термин «позитронная
проводимость» в литературе не привился, и вместо этого гово-
рят о «дырочной проводимости».
В начале XX в. удалось установить, что в металле
ток переносится электронами, а ничтожный ток, наблю-
даемый в изоляторах, имеет электролитический харак-
тер. Однако после первых успехов электронной теории
металлов и ионной теории диэлектриков исследование
натолкнулось на ряд трудностей, которые удалось разре-
шить только с помощью новой квантовой механики на
протяжении последнего десятилетия.

Главнейшей трудностью в теории металлов были их
тепловые свойства. С одной стороны, электроны свободно
перемещаются в металле, перенося электрический ток,
выравнивая температуру, создавая термоэлектродвижущие
силы. Это значит, что в тепловом движении электроны
участвуют как самостоятельные частицы, движущиеся
среди атомов металла. Нагревая металл, нужно сообщить
энергию не только его атомам, по и свободным электро-
нам. Число их, судя по оптическим свойствам металлов,
равно числу атомов. Электроны должны получить столько
же тепловой энергии, сколько получил бы газ, состоящий
из такого же числа молекул.

На нагревание одного грамм-атома твердого тела на
1 °C требуется около 6 кал; па нагревание грамм-атома
газа — 3 кал. Естественно было бы ожидать, что на на-
гревание грамм-атома металла на 1 °C потребуется 9 кал
в отличие от непроводящих тел, теплоемкость грамм-
атома которых составляет 6 кал. В действительности, од-
нако, теплоемкость металлов существенно не отличается
от теплоемкости диэлектриков.

Выход из этих противоречий, как и из ряда других
трудностей, был найден благодаря квантовой механике.
Как в отдельном атоме электроны могут занимать только
строго определенные квантовые состояния (чем и объ-
ясняется, например, появление в спектре газов резких
спектральных линий), так и в целом кристалле суще-
ствуют строго ограниченные квантовые состояния, в ко-
торых могут находиться электроны. Как в атоме, так и
в кристалле не может быть двух электронов в одном и

Предвидение А. Ф. Иоффе роста кпд фотоэлементов на
полупроводниках полностью оправдалось — кремниевые солнеч-
ные батареи обеспечивают питание бортовой аппаратуры искус-
ственных спутников Земли и космических кораблей. Прав ока-
зался А. Ф. Иоффе и в оценке будущего полупроводниковых
термоэлементов. Успехи в их техническом использовании полу-
чены благодаря работам А. ф. Иоффе и его школы.
том же квантовом состоянии. Естественно, что прежде
всего электронами заполняются состояния с наименьшей
энергией. Подсчет показывает, что при обычных темпе-
ратурах, когда средняя энергия теплового движения ато-
мов составляет около 0.03 эВ (1 эВ — это энергия, кото-
рую приобретает электрон, пройдя в электрическом поле
разность потенциалов в 1 В), электроны занимают все
квантовые состояния с энергиями от нуля до 5—10 В.
Поэтому энергия теплового движения 0.03 эВ мало вли-
яет на среднюю энергию электронов, хотя последние и
находятся в тепловом равновесии с атомами металла.

Квантовая теория установила также, чем обусловлена
разница между проводниками п изоляторами. В металлах
число возможных квантовых состояний значительно
больше, чем число электронов. Поэтому, когда в металле
создается электрическое поле, электроны имеют возмож-
ность изменять направление своего движения, переходя
в те квантовые состояния, в которых их скорость направ-
лена в сторону действующей на них электрической силы.
Электроны могут также получать от электрического поля
работу, переходя в состояния с более высокой энер-
гией и отдавая потом избыточную энергию металлу, —
так происходит нагревание металла при прохождении
тока.

Диэлектрики отличаются от металлов не меньшим чис-
лом электронов — их столько же, если не больше. Они не
проводят ток только потому, что число квантовых Уров-
ней в них равно числу электронов и свободных уровней
нет. В диэлектрике в электрическом поле электрон не
может изменить направление своего теплового движения,
не может увеличить свою скорость, так как при этом он
должен был бы перейти в новое квантовое состояние, ко-
торое уже занято другим электроном. Поэтому поле не
может изменить тепловое движение электронов и, следо-
вательно, не может создать электронный ток. Такова
физическая картина идеального изолятора.

Те состояния, которые мы рассматривали, были нор-
мальные состояния электронов. В отдельном атоме мы
знаем и другие, так называемые возбужденные состоя-
ния. Поглотив определенную энергию падающего на атом
света или встречного электрона, электрон может перейти
в атоме на одно из квантовых состояний повышенной
энергии. Возвращаясь обратно в нормальное состояние,
электрон отдает избыток своей энергии другому атому
или испускает его в виде электромагнитной световой волны
(фотона).

Аналогичными свойствами обладают электроны в твер-
дом кристаллическом теле. Кроме системы нормальных
уровней, которые в изоляторе заняты электронами, всегда
существуют системы возбужденных уровней со значи-
тельно большей энергией. Только электроны, которые по-
лучают достаточную энергию, могут перейти в эти состоя-
ния. Источником этой добавочной энергии может быть
тепловая энергия или поглощенный свет (фотон с энер-
гией hv, где v — частота световых колебаний, ah — по-
стоянная Планка, равная 6.61 • 10~27 эрг-с). Чем больше
разность энергий возбужденных и нормальных уровней,
тем меньшее число электронов при данной температуре
получает возможность перейти в новые квантовые со-
стояния. При комнатной температуре средняя энергия
теплового движения равна 0.03 эВ. Если наименьшая
энергия, необходимая для перехода в новые состояния,
составляет, например, 1 эВ, то лишь ничтожная часть
электронов может получить такую энергию. При 2 эВ
их еще меньше. Можно утверждать, что во всех диэлек-
триках, в которых разность энергии между нормальными
и возбужденными состояниями больше 0.02 эВ, все элек-
троны остаются в нормальных состояниях. Следовательно,
все такие диэлектрики не обладают электронной прово-
димостью. Но поглощение света достаточной частоты
(2 эВ соответствуют желтому свету 2. — 6OO ммк) может
все же перевести нормальные электроны на свободные
уровни, где они будут участвовать в прохождении элек-
трического тока. Это явление называется внутренним фо-
тоэффектом, а созданный под влиянием света ток — фото-
электрическим током. Определив наименьшую частоту
света фотоэффекта, мы можем узнать энергию, необходи-
мую для перехода из нормальных условий в возбуж-
денные.

Помимо теплового движения и света, электронная про-
водимость диэлектрика может быть вызвана и химиче-
скими примесями. В кристаллической решетке, состоящей
из одинаковых ионов или атомов, часто наблюдаются на-
рушения правильной структуры. Иногда отсутствуют от-
дельные ионы; иногда ионы решетки оказываются заме-
щенными ионами других элементов или другой валент-
ности; в кристаллах могут размещаться и добавочные
атомы, включенные в нормальную решетку.
Во всех этих случаях, кроме нормальных квантовых
уровней кристалла, появляются добавочные уровни при-
месей с энергией, отличной от энергии электронов ре-
шетки.

Часто энергия электронов примеси, занимая промежу-
точное положение между энергией нормальных и возбуж-
денных уровней, оказывается ближе к свободным состоя-
ниям, чем энергия нормальных электронов. Если тепловое
движение не дает нормальным электронам достаточной
энергии для перехода в свободные состояния, то для при-
месей тепловой энергии может оказаться достаточно,
чтобы перевести часть электронов на свободные уровни
и вызвать проводимость кристалла.

Примеси могут повлиять на электронное равновесие и
в другом направлении: часть нормальных электронов кри-
сталла может перейти на уровни энергии, создаваемые
примесями, освободив соответственное число нормальных
состояний.

Это обстоятельство также сообщает диэлектрику спо-
собность проводить электрический ток. Рассмотрим по-
дробнее, как совершается в этом случае движение элек-
тронов. Когда электрон, находившийся прежде в нор-
мальном состоянии, переходит в одно из состояний, вне-
сенных примесями, и закрепляется там, то не только
появляются свободные состояния с определенной энергией
и скоростью, но в то же время в кристалле с ухо-
дом отрицательно заряженного электрона в опреде-
ленном месте остается избыток положительного заряда.
Этот заряд может потом привлечь один из соседних элек-
тронов, на месте которого окажется тогда избыток поло-
жительного заряда. Такие переходы совершаются под
влиянием теплового движения в самых разнообразных на-
правлениях. Участок кристалла, где имеется недочет элек-
трона, или, что то же, избыток положительного заряда,
перемещается самым хаотическим образом, подобно элек-
трону, участвующему в тепловом движении. Мы получаем
впечатление, как будто положительный заряд движется
в кристалле, тогда как на самом деле движутся элек-
троны, замещающие свободные места. Когда в диэлектрике
создано электрическое поле, то замещение свободного ме-
ста происходит преимущественно при помощи тех элек-
тронов, которые направляются к положительному заряду
электрического поля, т. е. в направлении от отрицатель-
ного полюса к положительному, а свободное место пере-
мещается при этом на место ушедшего электрона, т. е.
от положительного полюса к отрицательному, по направ-
лению, в котором двигался бы положительный заряд,
если бы он мог перемещаться. Таким образом, свободное
место, оставленное электроном, перешедшим на атомы
примеси или в свободные возбужденные состояния, мы
можем уподобить свободному положительному заряду.

Движение электронов в диэлектрике может иметь дво-
який характер.

1.	Те электроны, которые перешли под влиянием тепла
или света в свободные возбужденные состояния, получают
возможность перемещаться внутри диэлектрика, перенося
ток и тепло.

2.	Оставшиеся после удаления электронов свободные
места среди нормальных квантовых состояний замеща-
ются соседними электронами так, как будто движется сво-
бодное место со своим положительным зарядом. Часто
этот второй механизм тока называют током замещения.
Мы будем его называть позитронным током (хотя сво-
бодные места имеют лишь частичное сходство с позитро-
нами) в отличие от электронной проводимости первого
рода.

Разумеется, в том же диэлектрике одновременно мо-
жет существовать проводимость первого и второго рода
в любых пропорциях.

Как же узнать в каждом данном случае, с каким ме-
ханизмом проводимости мы имеем дело? Простейший
прием — определение знака термоэлектродвижущей силы.
Если мы нагреваем конец кристалла, обладающего элек-
тронной проводимостью, то здесь создается большее число
подвижных электронов, получивших большую кинетиче-
скую энергию. Электроны будут уходить из этого конца
в большем количестве, чем приходят туда более медлен-
ные электроны из холодного конца, где их меньше. На-
гретый конец эаряжается положительно, холодный — от-
рицательно, пока электрическое поле в диэлектрике не
скомпенсирует этого избыточного ухода Электронов, пере-
гоняя обратно электроны из отрицательного (холодного)
конца в более теплый. Таким образом, в диэлектрике
с электронной проводимостью нагретый конец оказыва-
ется длительно заряженным положительно по отношению
к холодному.

При позитронной проводимости, наоборот, положитель-
ные свободные места уходят из нагретого конца быстрее,
152
чем они приходят из холодного. Замещающие их элек-
троны зарядят нагретый конец отрицательно.

Другой прием определения механизма проводимости —
наблюдение тока в магнитном поле (эффект Холла). Элек-
трический ток отклоняется в магнитном поле в опреде-
ленную сторону перпендикулярно как к направлению
тока, так и к. направлению магнитного поля. В эту сто-
рону отклоняются заряды, переносящие ток. Если это
электроны, то эта сторона диэлектрика заряжается отри-
цательно. Если же перемещаются свободные положитель-
ные места, то та сторона, в которую отклонился ток, за-
ряжается положительно.

Химические примеси, введенные в диэлектрик, могут
вызывать проводимость как первого, так и второго рода
в зависимости от того, являются ли они поставщиками
электрона на свободные уровни или же вносят в кристалл
уровни, на которых могут закрепиться электроны нор-
мальных уровней.

Это различие двух родов тока оказалось весьма важ-
ным не только для исследования проводимости, но и для
технических применений электронных проводников.

Исходя из сказанного, мы легко можем понять основ-
ные свойства этих проводников.

1.	Чистые диэлектрики, в которых разность между
энергией нормальных и возбужденных состояний пре-
вышает 1 эВ, обладают очень малой проводимостью.
Но стоит ввести в них некоторое количество примеси,
как их проводимость возрастает в тысячи и миллионы
раз.

2.	Примеси, легко отдающие свои электроны (напри-
мер, атомы металла), вызывают электронную проводи-
мость; примеси же, легко присоединяющие электроны
(кислород, сера, хлор), вызывают позитронную прово-
димость.

3.	С повышением температуры электропроводимость
резко возрастает и становится, наоборот, неизмеримо ма-
лой вблизи температуры абсолютного нуля.

4.	Начиная с некоторой частоты свет при поглощении
диэлектриком создает фотопроводимость.

5.	Диэлектрики, прозрачные для всех видимых лучей
(например, алмаз, каменная соль, кварц), оказываются
изоляторами. В самом деле, наибольшая частота
видимого фиолетового света соответствует фотонам в
3 эВ.
Если этот свет еще пе поглощается, это значит, что
разность между нормальными и возбужденными уров-
нями энергии превышает 3 эВ, а при этих условиях при
комнатной температуре только те электроны могли бы
перейти на свободные уровни, энергия которых в 100 раз
больше средней (0.03 эВ). Таких электронов неизмеримо
мало.

6.	Введением примесей можно повысить электропро-
водимость кристаллов.

Но одновременно появляется и окраска, так как свет
меньшей частоты может теперь поглощаться, переводя
электроны примесей на свободные уровни или, наоборот,
переводя нормальные электроны кристалла на уровни
энергии, принадлежащие примесям.

7.	Материалы, непрозрачные для всех видимых лучей,
вплоть до красных (фотонов с энергией 1.5 эВ), наоборот,
часто обладают значительной проводимостью, в особен-
ности если в них имеются примеси. Возможно, впрочем,
поглощение света и без фотоэффекта.

Таким образом, наряду с металлами и изоляторами,
мы изучаем сейчас громадное разнообразие электронных
проводников промежуточного типа — полупроводников.

Интерес к ним возрос не только потому, что, воздей-
ствуя на них светом, теплом, сильными электрическими
полями или вводя примеси, мы можем в самых широких
пределах изменять их электрические свойства и изучать
поведение электрических зарядов в твердом теле. За по-
следние 10 лет полупроводники получают все более ра-
стущие технические применения благодаря двум прису-
щим им свойствам: выпрямлению и появлению электро-
движущих сил при освещении. Эти свойства используются
в выпрямителях переменного тока и твердых фотоэле-
ментах.

Выпрямитель из закиси меди состоит из медной пла-
стины, на которой окислением при температуре около
1000 °C создается хорошо проводящий слой закиси меди.
При этом между медью и закисью появляется слой плохо
проводящей закиси толщиной в миллионные или стоты-
сячные доли сантиметра. Различие в проводимости обоих
слоев закиси вызвано тем, что в проводящем слое имеется
большой избыток кислорода (до 1 %), который снижает
его удельное сопротивление до 100 Ом-см2, тогда как
тонкий прилегающий к меди слой чистой закиси обладает
удельным сопротивлением около 1010 Ом • см2.
Сопротивление такой системы резко меняется в зави-
симости от направления тока. При одинаковой приложен-
ной к выпрямителю разности потенциалов в 1, 2 или 3 В
мы наблюдаем токи в несколько ампер, когда медь слу-
жит отрицательным электродом, т. е. когда электроны
идут из меди сквозь тонкий слой чистой закиси в насы-
щенную кислородом и хорошо проводящую закись меди.
В обратном направлении при тех же напряжениях в 1—
3 В токи составляют лишь несколько миллиампер. Первое
направление тока называется пропускным, второе — за-
порным, а тонкий слой закиси получил название запор-
ного слоя. Отношение пропускного тока к запорному при
одинаковых напряжениях носит название коэффициента
выпрямления. В хороших технических выпрямителях оно
достигает 10 000.

Существовало несколько объяснений работы выпрями-
теля. Все они исходили из того, что электроны легче про-
ходят сквозь запорный слой, когда они идут из металла,
где их много, чем из закиси меди, где их мало. Прохож-
дение электронов мы с Я. И. Френкелем приписывали
тому, что тонкий запорный слой становится прозрачным
в сильных электрических полях, создаваемых уже на-
пряжением в 1 В. В самом деле, толщина этого слоя всего
несколько миллионных сантиметра, следовательно, поле
достигает нескольких десятков или сотен тысяч вольт
на 1 см. Пропускной ток ван Гель приписывает вырыва-
нию электронов из металла этим сильным полем.

Однако при ближайшем изучении других выпрямите-
лей все эти представления оказались неверными. В лабо-
ратории Ленинградского физико-технического института
были созданы искусственные выпрямители, состоящие из
полупроводника, нанесенного на него испарением в пу-
стоте тонкого непроводящего слоя и металлического элек-
трода. Позже такие же опыты были развиты в Гер-
мании.

Оказалось, что при толщине запорного слоя около од-
ной миллионной сантиметра коэффициент выпрямления
достигает наибольшего значения; при этом запорный слой
может состоять из любого непроводящего материала —
кварца, шеллака, тонкой слюды. Самым неожиданным об-
разом выяснилось, что знак выпрямления меняется в за-
висимости от применяемого полупроводника. В закиси
меди, селене, сернистой меди пропускной ток течет, когда
металл служит катодом. В окиси цинка, окиси алюминия,
наоборот, пропускной ток наблюдается, когда металл
служит положительным полюсом. Первые материалы
являются полупроводниками с позитронной проводи-
мостью, а вторые — обладают электронной проводи-
мостью.

Таким образом, знак выпрямления зависит не от ме-
талла и не от свойств запорного слоя, а от механизма про-
водимости полупроводника. На границе с металлом всегда
имеется достаточное число как электронов, так и свобод-
ных положительных мест при любом направлении тока.
Наоборот, на границе между полупроводником и запор-
ным слоем условия перехода зарядов резко зависят от
направления тока.

Если ток в полупроводнике переносится электронами,
то сильный ток может поддерживаться только в том слу-
чае, когда полупроводник служит катодом и электроны из
него поступают через запорный слой в металл. При об-
ратном направлении тока электроны, уходя от погранич-
ного слоя, создают здесь плохо проводящую прослойку,
запирающую ток.

Когда мы имеем полупроводник, в котором переме-
щаются свободные положительные места (такими, как
оказалось, и являются материалы технических выпрями-
телей — закись меди, селен, сернистая медь), для про-
пускного тока полупроводник должен быть анодом. Тогда
он доставляет к границе запорного слоя положительные
заряды, переносящие ток в отрицательно заряженный ме-
талл.

Существуют полупроводники, в которых мы можем по
произволу создавать электронную или позитронную про-
водимость, вводя в них те или другие примеси. В этих
случаях и знак выпрямления меняется с изменением ме-
ханизма проводимости. В тесной связи с твердыми вы-
прямителями стоят и твердые фотоэлементы. Здесь также
обязательным условием является присутствие запорного
слоя, но, кроме того, необходимо, чтобы материал фото-
элемента обладал внутренним фотоэффектом. По отно-
шению к знаку фотоэлемента, как и в случае выпрямле-
ния, сначала существовали неправильные представления.
Казалось, что вырванные светом электроны, проникая
сквозь запорный слой, заряжают металл отрицательным
зарядом. Этот знак и наблюдался в первых технических
фотоэлементах из закиси меди и селена, в которых, как
мы уже знаем, имеет место ток замещения. Оказалось,
однако, что в новых фотоэлементах из сернистого таллия,
созданных в ЛФТИ, знак фототока обратный — металл
заряжается положительно. Тот же знак наблюдался в фо-
тоэлементах из сернистого серебра, осуществленных
в Киеве в Физическом институте Украинской Академии
наук. В обоих случаях мы имеем дело с электронным
механизмом проводимости. Впрочем, сернистый таллий
можно сделать и проводником с положительными заря-
дами, насытив его избытком серы; тогда при освещении
металл заряжается отрицательно.

Разница между двумя типами фотоэлементов из сер-
нистого таллия не ограничивается знаком фотоэффекта.
В то время как при обычном знаке фотоэффекта чувстви-
тельность фотоэлемента к свету имеет такие же значения,
как и в ранее известных элементах из закиси меди и
селена, а именно несколько сот микроампер на один лю-
мен падающего света, серноталлиевые фотоэлементы с по-
ложительным знаком фотоэффекта дают до 8000 мкА на
люмен и оказываются чувствительными к невидимым
инфракрасным лучам.

Каким же образом свет, вырывающий отрицательные
электроны, может заряжать металл положительными за-
рядами? Это легко понять, если вспомнить, что, вырывая
электроны из полосы нормальных уровней, свет освобож-
дает там свободные места, создает положительно заря-
женные подвижные участки, на которые и переходят
электроны из металла. Отдавая же свои электроны полу-
проводнику, металл заряжается положительно.

Если бы не существовало запорного слоя, фотоэлек-
трический ток не мог бы создать заметной разности по-
тенциалов между металлом и полупроводником. Включе-
ние между ними такого тонкого слоя, который, пропуская
электроны, обладает в то же. время достаточно большим
сопротивлением, обеспечивает разность потенциалов, рав-
ную произведению силы фототока на сопротивление за-
порного слоя.

Таким образом, твердый фотоэлемент с запорным
слоем создает не только ток, но и электродвижущую силу,
достигающую 0.3 В; следовательно, такой фотоэлемент
является источником электрической энергии, получаемой
за счет энергии поглощенного света.

Каков же кпд фотоэлемента? В фотоэлементах из за-
киси меди и селена он составляет для солнечного света
несколько сотых и до 0.1 %. В фотоэлементах из серни-
стого таллия кпд приближается к 1 %. При ярком осве-
щении фототоки здесь достигают 0.1—0.2 А. Но даже кпд
в 1 % не дает еще оснований для практического исполь-
зования солнечной энергии. На 1 м2 поверхности солнце
дает до 1 кВт мощности; следовательно, фотоэлемент пло-
щадью в 1 м2 в солнечные дни мог бы создавать ток мощ-
ностью в 10 Вт. Этот выход энергии не может оправдать
громадной стоимости такого фотоэлемента, соответствую-
щею 1000 обычных элементов.

Но если на данном этапе фотоэлементы пе могут быть
использованы для превращения солнечной энергии в элек-
трическую, то нельзя отрицать такой возможности в бу-
дущем. Дальнейшее развитие фотоэлементов может до-
вести их кпд до нескольких процентов. С другой стороны,
стоимость их изготовления и устойчивость по отношению
к атмосферным влияниям могут быть настолько улуч-
шены, что фотоэлемент с запорным слоем может ока-
заться выгодным. Не надо забывать, что количество сол-
нечной энергии чрезвычайно велико: 1 га получает
10 000 кВт мощности, а 5 % от них составляет 500 кВт —
энергию, достаточную для большого завода. Несомненно
одно, что достижение этой цели потребует еще преодо-
ления громадных трудностей.

Энергетическое использование солнечных лучей — дело
будущего. Но и сейчас фотоэлементы широко применя-
ются в технике; звуковое кино осуществляется при по-
мощи фотоэлементов. Возможно, что фотоэлементы с за-
порным слоем благодаря своей простоте, отсутствию па-
разитных токов и шумов, отсутствию высоких напряже-
ний получат преимущество перед применяемыми сейчас
вакуумными фотоэлементами с вторичным усилением. Да-
лее, фотоэлементы с успехом применяются для всевозмож-
ных случаев сигнализации, для автоматического счета,
сортировки, контроля производства. Возможно, что они
найдут применение также в телевидении и в самых раз-
нообразных измерительных приборах. Первая система пе-
редачи изображений А. Корна была основана на внутрен-
нем фотоэффекте селена.

Во многих кристаллах из полупроводников освещение
создает фотоэлектродвижущую силу, достигающую не-
скольких сотых вольта и без запорного слоя, роль кото-
рого играет сопротивление самого кристалла.

И. К. Кикоин и М. М. Носков обнаружили, что, по-
мещая такие вещества в сильное магнитное поле, можно
158
наблюдать эдс, достигающие 20 В, правда, при большом
сопротивлении образца и при слабом фототоке. Практи-
ческого применения эти явления пока не получили.

Мало еще использованы большие термоэлектродвижу-
щие силы, возникающие между двумя полупроводниками
с разными температурами. В то время как в металлах 1°
разности температур создает эдс порядка стотысячных
вольта, в полупроводниках мы получаем до 0.001 В. Знак
термоэлектродвижущей силы, как мы уже видели, зави-
сит от механизма проводимости. Соединив два полупро-
водника с противоположными механизмами тока и на-
гревая место их соединения, мы получаем сумму эдс.

Термоэлемент является прибором, превращающим теп-
ловую энергию в электрическую. Благодаря неизбежным
процессам теплопроводности по тем проводам, которые
несут ток, кпд термоэлементов гораздо меньше, чем в теп-
ловых машинах. Термоэлементы из металлов дают не
более 1—2 % электроэнергии. Среди полупроводников
можно подобрать такие, которые дают до 4 %, и эту ве-
личину, по-видимому, можно будет еще увеличить. Даже
при кпд в 10 % термоэлементы не могут конкурировать
с машинами, но благодаря крайней простоте, отсутствию
движущихся частей, компактности для определенных це-
лей термоэлементы могут получить значение не только
как измерители температуры и лучистой энергии, но и
как источники тока.

Техническое применение полупроводников еще в бу-
дущем. Это — один из наиболее молодых и быстро расту-
щих участков технической изобретательности. Наша про-
мышленность уже давно производит выпрямители для це-
лей автоблокировки. Сейчас по разработанному ЛФТИ
методу ставится производство сильноточных выпрямите-
лей на сотни и тысячи ампер для электролиза, зарядки
аккумуляторов, производства алюминия, магния и для
других целей, не требующих высоких напряжений. Ста-
вится производство селеновых выпрямителей, имеющих
определенные преимущества при низких температурах и
в измерительной аппаратуре. Наконец, в ЛФТИ разра-
ботаны новые серно-медные выпрямители с габаритами и
стоимостью в десятки раз меньшими, чем у других типов.

Селеновые фотоэлементы производятся в Харькове и
Ленинграде в количестве нескольких десятков тысяч
в год. Серно-таллиевые фотоэлементы проходят еще ста-
дию испытаний, после чего можно будет приступить к по-
становке производства и к широкому внедрению их
в практику.

Для физической теории полупроводники имеют ис-
ключительное значение. Здесь открывается возможность
изучить электрические и оптические свойства твердого
тела, квантовые состояния электронов, их связь с ато-
мами вещества. И, действительно, современные оптика и
электроника твердого тела строятся на изучении полу-
проводников. Растущий технический опыт обогащает тео-
рию, а теория в свою очередь открывает новые пути улуч-
шения и применения полупроводников. Примерами этого
могут служить фотоэлементы и выпрямители, технический
опыт изготовления которых открыл явление запорного
слоя и различие знака выпрямления. А квантовая теория,
объяснив связь знака с механизмом выпрямления, ука-
зала путь рационального усовершенствования фотоэле-
мента и выпрямителя.

В области полупроводников наглядно проявляется вза-
имная обусловленность теории и практики. Полупровод-
ники представляют поэтому благодарное поле для изуче-
ния технической физики, для изобретательства и для ав-
томатизации производственных процессов. Перед совет-
ской физикой, перед лабораториями, которые заняты ис-
следованием полупроводников, стоит задача быть инициа-
торами прогресса в этой области.

ПОЛУПРОВОДНИКИ В ФИЗИКЕ

И ТЕХНИКЕ*

До недавнего времени физика изучала, а техника при-
меняла либо полностью проводящие металлы, либо совсем
не проводящие электрический ток изоляторы. В свете
современных представлений об электрических свойствах
твердого тела металлы и изоляторы представляются как
крайние случаи. В металлах от каждого атома уже отде-
лен электрон, а все вместе они переносят электрический
ток, выравнивают температуру внутри металла. При силь-

♦ Статья опубликована в журнале: Советская наука, 1940, № И,
с. 90—104 и представляет собой стенограмму доклада, прочитан-
ного А. Ф. Иоффе на общем собрании Академии наук СССР
29 октября 1940 г. в день его 60-летия (см. также: Вестник
АН СССР, 1940, № 10, с. 12—27).
ном нагреве или при освещении ультрафиолетовым светом
электроны вырываются из металла наружу. Все эти свой-
ства металла широко использованы современной техни-
кой. Медные, алюминиевые и железные провода, тепло-
передача через металлические стенки котлов, радиолампы
с накаленным катодом, фотоэлементы звукового кино
давно уже вошли в обиход техники.

Давно уже применяются в технике и изоляторы, в ко-
торых почти отсутствуют свободные электроны, способные
переносить электрический ток. Для изоляторов удельное
сопротивление электрическому току выражается десяти- и
пятнадцатизначными числами, а для металлов оно выра-
жается лишь стотысячными долями ома. Между этими
двумя крайностями мы находим в природе громадное
многообразие промежуточных полупроводящих материа-
лов (графит, селен, ряд окислов, сернистых соединений
и т. п.).

До недавнего времени из полупроводников применя-
лись только электролиты, которые встречаются в аккуму-
ляторах и электрохимических производствах, теперь же
полупроводники находятся в центре внимания электрофи-
зиков. Исследования этих материалов расширяют наши
познания об электричестве, а результаты их интенсивно
внедряются во все области электротехники. Появились
твердые выпрямители переменного тока, твердые фото-
элементы, оксидная изоляция, стабилизаторы напряже-
ния, предохранители высоковольтных сетей от перенапря-
жений. Автоматика и телеуправление производственными
процессами широко пользуются полупроводниками. Ис-
следованию полупроводников и их применению посвящена
значительная часть работ Ленинградского физико-техни-
ческого института Академии наук СССР.

Чтобы полностью оценить значение возникших в этой
области проблем, следует напомнить эволюцию наших
представлений об электричестве. В XVIII в. наши сведе-
ния об электричестве черпались из явлений, возникающих
при электризации тел трением. Электричество и магне-
тизм представлялись «электрической и магнитной жидко-
стями». А так как электричество проявлялось либо во
взаимном отталкивании, либо во взаимном притяжении,
то пришлось допустить существование двух противопо-
ложных «электрических жидкостей» и точно так же двух
противоположных «магнитных жидкостей». Наряду с этим
существовала и гипотеза одной «электрической жидко-

|| Д Ф Иоффе
сти», а противоположные ее действия объяснялись в од-
ном случае избытком этой жидкости против какой-то
нормы, в другом случае, наоборот, недостатком ее
в теле.

Главными материалами, на которых проводились ис-
следования явления электризации тел трением, были мех
кошки, амальгамированная кожа п бузиновые шарики.
Технические применения электричества ограничивались
электромашинами и гальваническими элементами.

Следующий этап электрофизики связан с открытиями
Эрстеда и Ампера, установивших тесную связь между
электрическим током и магнетизмом. Вслед за этим Фа-
радей открыл электромагнитную индукцию. Между
идеями Ампера и Фарадея существовала близкая связь:
оба изучали взаимодействие электрических токов и маг-
нитных явлений, по их представления были крайне раз-
личны, если не сказать диаметрально противоположны.
В то время как Ампер создавал представление о непо-
средственном действии токов друг на друга, Фарадей рас-
сматривал преимущественно промежуточную среду и то
силовое поле, существовавшее в этой промежуточной
среде, через которое только и проявлялись действия
токов.

Максвелл, синтезировав теории Ампера и Фарадея,
сделал дальнейший шаг в сторону обобщения, включив
в свою электромагнитную теорию и световые явления.
В то время как электрические теории XVIII в. все вни-
мание обращали на источник электрических явлений, на
электрический заряд, возникающий на проводнике в ре-
зультате трения двух тел, теория Фарадея—Максвелла
рассматривала только те изменения, которые вызывают
в окружающей среде заряды и токи. В самом начале на-
шего столетия эти противоположные точки зрения были
синтезированы в электронной теории Лоренца, устано-
вившей, что и здесь речь идет о разных сторонах одного
и того же реального явления.

На теории Фарадея—Максвелла построена вся совре-
менная электротехника сильных токов: наши генераторы,
электромоторы, трансформаторы, а также и распростра-
нение радиоволн. Электронная теория положила начало
изучению явлений разряда в газах, испускания электро-
нов под действием света или высоких температур. Ис-
следования в этой области явлений имели значение пре-
жде всего для развития техники слабых токов,
Новая эпоха — эпоха квантовых представлений — на-
чалась с опубликования в 1913 г. знаменитой работы
Нильса Бора о строении атома. Обобщив многочисленные
указания, накопившиеся в самых разнообразных областях
физики, он установил, что в атоме электрический заряд
может обладать только рядом вполне определенных зна-
чений энергии и находиться только во вполне определен-
ных состояниях. Электроны переходят из одного возмож-
ного состояния в другое, дискретное, резко отличное, но
тоже возможное, минуя все промежуточные состояния,
которые для них недоступны, «запрещены» законами
квантовой физики.

Это странное на первый взгляд утверждение покоится
на огромном и многообразном опытном материале. По-
жалуй, наиболее наглядно квантовые свойства электрон-
ной оболочки атома сказываются в спектрах, испускаемых
газами. Эти спектры состоят из тысяч отдельных линий.
Ко времени появления работы Бора существовало около
60 тысяч измерений спектров различных газов. Все они
были эмпирически связаны арифметическими закономер-
ностями, смысла которых никто не мог понять. Теория
Бора объяснила физический смысл спектров и другие фи-
зические явления, механизм которых был от нас скрыт.
Не только оптика, но и магнитные явления, механические
свойства тел, химические связи, периодическая система
элементов, точный смысл которой до работ Бора далеко
еще пе был ясен, — все это на протяжении нескольких
лет получило объяснение.

В настоящее время физика перешла от изучения внеш-
них закономерностей к раскрытию внутреннего механизма
явлений. На эту новую, квантовую физику и опирается
наше понимание электрических явлений и наше представ-
ление о полупроводниках. Изучение полупроводников,
в свою очередь обогащая эти представления, превра-
щает квантовую схему в реальную теорию электрофи-
зики.

Существо новых, квантовых представлений можно по-
казать на некоторых примерах. На рис. 1 (слева) нане-
сен ряд черточек. Эти черточки изображают энергию, ко-
торой может обладать электрон в атоме. Энергия отсчи-
тывается в вертикальном направлении от нижнего края
чертежа. Только указанные значения энергии возможны
для электрона в изолированном атоме. Спрашивается: что
же будет происходить в том случае, если мы имеем не
изолированный атом, а тело, совокупность атомов? Этот
вопрос имеет весьма существенное значение.

По мере сближения отдельных атомов, образующих
в конце концов твердое тело, между ними начинает про-
являться взаимодействие. Современная квантовая теория
утверждает, что если мы имеем какое-то число N одина-
ковых взаимодействующих атомов, то тот уровень энер-
гии, который был раньше у всех их одинаковым, начи-
нает расщепляться на такое же число N близких друг

к другу, но все-таки различ-
ных уровней.

Число атомов в любом до-
статочно заметном объеме
твердого тела чрезвычайно
велико (в кубическом сан-
тиметре оно выражается двад-
цатидвухзначным числом).
Следовательно, и каждый
уровень энергии расщепля-

Рис. 1.

ется на такое же громадное число отдельных, близких друг
к другу уровней. Поэтому эти уровни можно считать
как бы некоторой сплошной полосой и позабыть об их
дискретности. На рис. 1 (справа) схематически изобра-
жено, что должно произойти с уровнями энергии электро-
нов в атомах, когда последние конденсируются в твердое
тело. Вместо системы отдельных уровней, свойственных
атомам, в твердом теле имеются целые полосы уровней.
Нижняя полоса уровней произошла от одной единствен-
ной энергии в атоме. Верхняя происходит от трех отдель-
ных уровней атомов. Между ними имеется «запрещен-
ный» интервал, в котором электроны не могут находиться.
Выше и ниже его густо расположена система возможных
уровней.

Как ведут себя заряды в таком твердом теле? Каковы
электрические свойства этого тела? Квантовая механика
вносит здесь целый ряд новых, непривычных для нас
представлений, каждое из которых, однако, точно под-
тверждено опытом, и притом весьма обширным. Пожалуй,
важнейшее из этих представлений заключается в следую-
щем: в твердом теле, как и в отдельном атоме, каждый
Из уровней может быть заполнен только одним электро-
ном. Это так называемый принцип Паули, который впер-
вые позволил объяснить многие стороны периодической
системы элементов.

Для электрона принцип Паули вытекает из определен-
ной формулировки квантовой теории, С такой же стро-
гостью он должен быть применен п к твердому телу.
Здесь много уровнен, но на каждом пз них может нахо-
диться только один электрон. Если этот уровень занят, то
другой электрон там находиться пе может. Когда речь
идет об отдельном атоме, с таким утверждением можно
свыкнуться, хотя и нелегко понять его. Но когда речь
идет о большом теле, то его приходится рассматривать
как одну систему. В этом случае еще труднее себе пред-
ставить, как из-за того, что где-то данный уровень занят
электроном, другой электрон не может его запять. Си-
стема уровней свойственна всему телу в целом, и мы не
можем уже рассматривать отдельный электрон сам по
себе. Поведение его зависит не только от пего самого, по
и от совокупности всех остальных электронов. Мы должны
рассматривать весь коллектив электронов как одно
целое.

Этот принцип впервые привел к пониманию того, по-
чему одни тела — металлы — прекрасно проводят электри-
чество, другие — изоляторы — совсем пе проводят, а третьи
проводят лишь частично, почему и называются полупро-
водниками. Чем объясняется столь резкое различие
в электрических свойствах этих трех типов тел? Оказы-
вается, причина лежит в различном распределении уров-
ней энергии, доступных для электрона. В одних веществах
(рис. 2, а) мы получаем систему уровней, непрерывно
примыкающих один к другому, без промежутка. Таков,
например, металл, являющийся проводником электриче-
ского тока. В каждом атоме имеются электроны, и число
их в теле чрезвычайно велико (в 1 см3 тела их содер-
жится до 10 23).

Электроны занимают ряд «дозволенных» уровней. Бо-
лее низким уровням соответствует меньшая энергия.
Стремление всякой системы перейти в состояние с мень-
шей энергией вполне естественно (так же, как камень
падает вниз, а пе вверх). Поэтому электроны прежде
всего занимают уровни, соответствующие меньшим энер-
гиям. Наконец, последовательно, вплоть до какой-то гра-
ницы, все уровни оказываются запятыми. В металле
К этим уровням непосредственно примыкает еще целая
система уровней, свободных от электронов. Под действием
электрического поля электроны должны двигаться в опре-
деленную сторону, создавая целый поток, который мы
воспринимаем как электрический ток. При прохождении
тока энергия электрона увеличивается. А так как изме-
няются и энергия и направление движения электрона,
нос педний должен перейти на новый, более высокий вро-
вень. Поскольку этот уровень свободен, ничто не мешает
такому переходу.

Рис. 2.

а — металл; б —полупроводник; в —изолятор.

Совершенно другое дело, если имеется запрещенная
зона уровней (рис. 2, в) и если все нижние зоны уже
заполнены электронами. Допустим, что в нижних зонах
имеется А уровней и N электронов, т. е. все уровни будут
заняты. Имеются, правда, еще свободные уровни в верх-
них зонах, но их энергия уже значительно больше, по
крайней мере па величину запрещенного промежутка.
Электроны, находящиеся в таком теле в таком же числе,
как в металле, совершенно бессильны изменить как-нибудь
свое состояние, ибо все дошуииые дня них уровни зашны.
Единственное, что может произойти с электронами — об-
мен местами, но это никак не скажется па общем состоя-
нии, потому что мы все равно отдельных электронов не
различаем, а имеем дело, так сказать, с их коллективом.

Можно различать два случая: когда запрещенная зона
сравнительно узка и когда она очень велика. Различие
между ними заключается в следующем. Электроны, как
было указано, занимают прежде всего наиболее низкие
166
по энергии уровни, заполняя всю нижнюю зону. Но
если бы они откуда-нибудь получили достаточную энер-
гию для того, чтобы перескочить на более высокие
уровни, го условия их движения изменились бы.

В обычных условиях всякое тело обладает той или
иной тепловой энергией, тем более высокой, чем выше
температура. Если появится заметное число электронов,
получивших энергию, достаточную для перехода в верх-
нюю зону свободных уровней, то в этой зоне, где уровней
гораздо больше, чем электронов, они могут свободно пере-
ходить с одного уровня на другой, проводя электрический
ток. Таков механизм полупроводника (рис. 2, б). При
низких температурах такой иолу проводник почти не про-
водит ток. С повышением же температуры его проводи-
мость быстро растет. Если запрещенный промежуток на-
столько широк, что при доступных пам температурах
электроны не получают энергию, необходимую для пере-
хода в верхнюю зону, тело остается изолятором.

Таково наше представление о проводнике, полупровод-
нике и изоляторе. Различие между ними чисто количе-
ственное, но оно приводит к качественным изменениям.
На рис. 2, а представлена модель проводника (металла),
на рис. 2, в — изолятора, а на рис. 2, б — полупроводника,
проводимость в котором тем лучше, чем выше темпера-
тура, т. е. чем сильнее тепловое движение.

Наше современное представление об электроне в твер-
дом теле во многих отношениях отличается от того, что
мы думали о нем раньше. Рапыпе мы представляли себе
электроны маленькими заряженными шариками, хаоти-
чески движущимися в проводнике, подобно молекулам,
как это трактовала кинетическая теория газов. Этой ана-
логией электронная теория металлов и пользовалась для
объяснения электрических свойств проводников. Сейчас
мы уже не можем говорить об отдельных электронах
главным образом потому, что законы их движения опре-
деляются волновой механикой. Мы должны рассматривать
движение пе отдельных электронов, а их совокупности,
как распространение воли. Совершенно бессмысленно
спрашивать, в какой точке находится волна. Волна пе
может быть локализована в точке, она размыта.

В соответствии с прежней электронной теорией пред-
ставляли себе, что электроны, сталкиваясь с атомами
тела, отталкиваются от них, как маленький шарик от
большою, летяг по друюму направлению и т. д. Теперь
будет правильнее сказать, что движение электронов
больше напоминает распространение волн в среде, чем
движение отдельных шариков. Волны, соответствующие
электронам, рассеиваются так же, как свет рассеивается
вокруг встречаемых им мелких объектов. Волновая меха-
ника обнаружила, что электрон — частица значительно
более сложная, чем можно было предполагать вначале.
Оказалось, что он не только имеет электрический заряд,
но, представляя собой некоторый магнитик, обладает еще
известным количеством вращательного движения. Законы

Рис. 3.

его движения, естественно, не могут быть описаны про-
стым перенесением опыта движения макроскопических
шариков на эту систему.

В коротком обзоре нет возможности более конкретно
и детально описать наши представления о движении
электронов и электронных волн в твердом теле. Отметим
лишь, что эти представления привели нас к пониманию
природы тех сил, которыми связаны частицы металла.
Мы получили не только объяснение свойств чисто элек-
трического характера, ио и теорию химических, механи-
ческих и тепловых явлений в металлах. Взаимодействие
между атомами в металле совершенно не похоже на
взаимодействие их в молекуле. Совокупность электронов,
весь коллектив их связывается совокупностью атомов, и
химические соединения среди металлических сплавов
определяются не отношением химических валентностей,
как в газах или изоляторах, а условиями минимальной
анергии коллектива электронов. Поэтому и оказывается,
например, что металлы могут образовывать определенные,
резко выраженные соединения тогда, когда отношение
числа электронов к числу атомов равно 21:13 или
57 : 21 — числа, которые в обычной химической теории
валентности никакого смысла не имеют, по совершенно
точно подтверждаются изучением сплавов. Добавим, что
упругие постоянные, прочность металла и другие его
свойства также определяются в основном поведением
электронного коллектива, а не отдельных электронов,
связанных с отдельными атомами.

Новые представления об электричестве в твердом теле,
охарактеризованные нами в самых общих чертах, суще-
ственно отличны не только от представлений об электри-
ческой жидкости, но и от электронных теорий начала на-
шего века, которые рассматривали электрон как заряд,
лишенный структуры. Как же проявляются эти свойства
электричества в действительных явлениях?

Полупроводник, в соответствии с вышесказанным,
представляет такую систему, в которой доступные для
электрона уровни энергии разделяются на две группы
(рис. 3). Одна группа этих уровней сплошь заполнена
электронами, и поэтому здесь никаких изменений прои-
зойти не может. Кроме того, на определенном расстоянии
имеется еще другая система свободных уровней. Если не-
большая часть электронов какими-нибудь внешними си-
лами, например тепловым движением или светом, будет
выброшена из нижней зоны в верхнюю, то произойдет
некоторое изменение общего состояния. Движение электро-
нов, находящихся в верхней зоне, следует примерно
тем же законам, по которым происходит движение сво-
бодных электрических зарядов. Под действием электриче-
ского поля такой электрон движется от отрицательного
полюса к положительному (рис. 3, а).

Л что будет с электронами, оставшимися в нижней
зоне? Если из нее ушло какое-то число электронов, тогда
уже эта зона заполнена пе сплошь; в пей остается неко-
торое количество свободных мест, «пустых» уровней. Те-
перь для оставшихся там электронов полного запрета из-
менять свое движение нет, появляется какая-то возмож-
ность их перемещения. Представляя себе, что где-то
в пространстве электрон ушел и его место осталось сво-
бодным, мы говорим: вместо ушедшего электрона обра-
зовалась «дырка», «пустой уровень». Эта «дырка» может
быть заполнена одним из ближайших соседних электро-
нов, находившихся справа, слева, сверху или снизу.*
«Дырка» будет заполнена, но тогда освободится то место,
которое только что занимал электрон, т. е. появится но-
вая «дырка», скажем, слева. Это место снова будет запол-
нено электроном, находящимся слева, п т. д.

Если мы проследим за перемещением свободного
места, то заметим, что оно движется навстречу входящим
в данную зону электронам. Следовательно, если электрон
движется в данном поле справа палево, то свободное
место, заполняемое электронами, перемещается им на-
встречу, т. е. слева направо (рис. 3,б). Свободное место
будет двигаться в данном электрическом поле так, как
двигался бы положительный заряд. На самом деле мы не
думаем, что двигаются положительные заряды; двигаются
электроны, и двигаются всегда в одну и ту же сторону
(рис. 3). Но в нижней зоне движение соответствует пере-
мещению положительного заряда (мы часто говорим «по-
ложительной дырки»), В верхней же зоне процесс вполне
соответствует движению свободного отрицательно заря-
женного электрона. Это различие является основным, и
на нем именно построено разрешение многих практиче-
ских задач в области полупроводников.

Разделение «дырок» и электронов звучит несколько
схоластически; но вот па рис. 3, в изображен простейший
прием, позволяющий реально обнаружить это различие.
Положим, у нас имеется полупроводник. Нагреем один
конец его. Тогда электроны начнут двигаться быстрее, и
в верхнюю, свободную зону их перейдет больше. Стремясь
распределиться более равномерно, часть электронов уйдет
к холодному концу полупроводника. На горячем конце
его останется избыточный положительный заряд, а хо-
лодный конец, куда перейдут электроны, зарядится отри-
цательно. Нагретое место зарядилось положительно —
значит, отрицательные электроны свободно перемещаются.
Если же ток переносится «дырками» (рис. 3, г), то при
нагревании появится большое число пустых мест. Они
тоже начнут уходить, т. е. замещаться электронами. На-
гретый конец окажется поэтому заряженным отрица-

* Если существует электрическое поле, которое гонит все элект-
роны в направлении от отрицательного полюса к положитель-
ному, то естественно, что «дырка» чаще всего будет заполнена
тем электроном, который приходит к ней под действием поля
слева.
тейьно, к нему придет гораздо больше отрицательных
алейронов, чем их было вначале, а холодный конец за-
рядится положительно. Итак, если движется отрицатель-
ный электрон, нагретый конец полупроводника заряжа-
ется положительно, а охлажденный — отрицательно.
Если же движется «дырка», то нагретый конец заряжа-
ется отрицательно, а охлажденный — положительно. Вот
элементарный опыт, сразу позволивший сказать, с каким
пз двух возможных механизмов тока мы имеем дело.

В этой связи небезынтересно вспомнить представления
об электрических жидкостях. Как было сказано выше, на
заре развития учения об электричестве существовали две
гипотезы: одна утверждала наличие двух противополож-
ных жидкостей, другая сводила все к недостатку или из-
бытку одной жидкости. Любопытно, что та же самая
идея, по в измененной форме имеет место и в современ-
ной квантовой теории. В сущности говоря, то, что назы-
вают «дырками», есть не что иное, как недостаток элект-
ронов по сравнению с числом уровней.

Кроме основных уровней, в состав кристалла могут
входить еще п другие, добавочные уровни электронов.
Этим обстоятельством мы также очень широко поль-
зуемся.

Действительность сложнее изложенной здесь схемы.
Полупроводники — это почти весь окружающий нас неор-
ганический мир. Поэтому мы рассматриваем не какой-то
специально подобранный класс веществ, а неорганиче-
скую природу в целом и ее электрические свойства. Хи-
мический состав этих веществ в твердом виде несколько
отличается от привычных представлений о газовых моле-
кулах.

Рассмотрим, например, твердую соль — хлористый
натрий. Здесь число атомов хлора и атомов натрия равно
друг другу так же, как в отдельной молекуле хлористого
натрия, заключающей по одному атому хлора и натрия.
Но это только приблизительно так. На самом деле бла-
годаря существованию теплового движения все время то
в’одном, то в другом месте атомы срываются со своих
мест; часть их может выйти наружу и перейти в окру-
жающую среду. В результате число атомов натрия не
будет равно числу атомов хлора. В окислах кислород
обменивается с окружающей средой, создавая в одних
случаях избыток, в других -- недостаток кислорода по
сравнению с химической формулой.
Полупроводники — и это является важнейшим их
свойством — отличаются тем, что состав их никогда да от-
вечает строго химической стехиометрической формуле.
Между тем отступления от нее являются решающими.
Достаточно увеличить количество кислорода в закиси
меди на 1 %, чтобы электропроводность ее возросла
в миллион раз и чтобы все ее свойства резко изменились.
Таким образом, сравнительно небольшими химическими
воздействиями мы может вносить самые фундаменталь-
ные изменения в свойства полупроводников. В частности,
мы можем из материала, который обладает электронной
проводимостью, сделать материал, обладающий «дыроч-
ной» проводимостью.

Если мы так изменим материал, что появятся атомы,
легко отдающие свои электроны, то получится электрон-
ный проводник. Если в то же вещество внести атомы,
которые захватывают электроны, мы получим «дырочный»
проводник. Такова теперь уже достаточно развитая кар-
тина многообразия полупроводников — оксидов, сульфи-
дов, карбидов и т. д. Надо сказать, что это представление
является еще только качественной картиной явления, и
наша задача заключается в том, чтобы использовать ее
для создания количественной теории, которая позво-
лила бы точно предсказывать и указывать пути измене-
ния тех или других свойств полупроводников.

Мы уже находимся на такой ступени знаний, которая
позволяет утверждать, что эта задача в значительной сте-
пени нами разрешена. Изучая данный материал система-
тически и разносторонне, мы можем заранее количе-
ственно вычислить величину его термодвижущей силы,
т. е. ту разность потенциалов, которая возникает, если
создать определенную разность температур. Кроме того,
в ряде случаев мы знаем, как превратить данное вещество
в материал, обладающий заданными желательными для
нас свойствами, Значит, мы научились, до некоторой сте-
пени, владеть свойствами полупроводников.

Полупроводники технически особенно интересны по-
тому, что па границе их с металлом, в пограничном слое,
наблюдаются явления, несвойственные ни металлам, ни
изоляторам, явления, которые, собственно, и были основой
их первых технических применений. На границе между
металлом и полупроводником можно создать, например,
такие условия, при которых ток проходил бы только
в одном направлении и почти совсем не проходил бы
172
в другом. На этом принципе построены так называемые
выпрямители переменного тока.

В самом начале моей научной деятельности, примерно
35 лет тому назад, передо мной как загадка возник воп-
рос: почему могут существовать изоляторы, сквозь кото-
рые электрический ток пе проходит? Если изолятор за-
ключен между металлическими электродами, в которых
электронов сколько угодно, почему эти электроны не про-
ходят через изолятор насквозь? Возможных ответов могло
быть два: либо потому, что электроны не могут перейти
из металла в диэлектрик, либо потому, что они не могут
двигаться внутри диэлектрика. Какое из этих соображе-
ний действительно?

Для того чтобы решить этот вопрос, автор настоящей
статьи пытался внести заряды во внутрь диэлектрика.
Воздействуя ультрафиолетовым светом, рентгеновскими,
радиевыми лучами и т. д. на различные изолирующие
кристаллы (кварц, серу, каменную соль, сильвин и др.),
удавалось создавать заряды, которые, оказывается, совер-
шенно свободно перемещаются в этих кристаллах. Это
дало основание предположить, что если некоторое коли-
чество зарядов попадает в зону, где уровни свободны,
то ничто не мешает им перемещаться из одного места
в другое и проводить ток.

Казалось, что главную трудность для электронов пред-
ставляет переход из металла в изолятор. Сам по себе этот
факт нисколько не удивителен: из металла электрон не
переходит в воздух, не переходит и в пустоту, но хорошо
известно, что ультрафиолетовый свет может переводить
электроны из металла в пустоту. Почему же он не мо-
жет перенести их и в диэлектрик? Переводя электрон
в пустоту, мы отрываем его от всех связей в металле,
здесь же, вырывая электрон из металла, мы вносим его
в новую втягивающую среду. Следовательно, для пере-
носа электрона в диэлектрик энергии должно требоваться
значительно меньше, чем при вырывании его в пустоту.
Для выяснения этого нами были проведены исследования,
но они давали результат, противоположный ожидаемому.
Оказывалось, что электрон легче вырвать в пустоту, не-
жели ввести в изолятор, т. е. для переноса электрона
в пустоту ему надо сообщать энергию меньшую, чем при
введении в диэлектрик.

Для того чтобы электрон перешел из металла в изоля-
тор, мало сообщить ему энергию, достаточную для отрыва
от металла. Нужно, чтобы он попал в свободною збну,
поскольку только тогда мы заметим электрическ^ ток.
Электроны в металле обладают энергией, равной энергии
середины запрещенной зоны. Значит, половина ширины
этой зоны имеет ту энергию, которую нужно сообщить
электрону, чтобы перевести его в диэлектрик. Но и это
оказалось неверным.

Более ясные представления о переходе электронов из
металла в полупроводники можно получить из рассмотре-
ния явлений на границе между двумя полупроводниками
или полупроводником и металлом — явлений, лежащих
в основе технических выпрямителей.

Выпрямитель, как удалось установить, состоит из ме-
таллической пластинки, к которой примыкает тонкий
изолирующий слой. За ним следует полупроводник и
снова металл. Такая система обладает способностью про-
пускать ток в одном направлении и не пропускать его
в противоположном. В существующих выпрямителях из
закиси меди или селена электроны свободно идут из ме-
талла через изолирующий слой в полупроводник, по пе
идут из полупроводника в металл. Объяснение этому ка-
залось простым: в металле много электронов, и поэтому
они идут оттуда в большом количестве, а в полупровод-
нике их мало, значит, в противоположном направлении
они почти не пойдут. Однако заманчиво простое объясне-
ние оказалось неверным.

Совместно с Я. И. Френкелем мы разработали соответ-
ствующую теорию этого явления.*

Так как реальные характеристики промежуточного
слоя технического выпрямителя были совершенно неизве-
стны, то для опытов изготовлялась модель такого выпря-
мителя: заранее известный тонкий изолирующий слой
наносился на полупроводник и покрывался слоем ме-
талла.** При этом оказалось, что при толщине изолирую-
щего слоя в несколько десятитысячных миллиметра силь-
ный ток идет то в одном, то в другом направлении, в за-
висимости от вида полупроводника — электронного или
«дырочного». В «дырочном» полупроводнике электроны
идут из металла, в электронном, наоборот, — в металл.

* Другую теорию, построенную на том же принципе, разработал
голландский физик ван Гель.

** В нашей лаборатории эти опыты были поставлены В. II. Жузе
и затем Хартманом в Германии.
Ктало быть, дело не в том, что в металле электронов
много^а в диэлектрике мало, — все определяется механиз-
мом проводимости. Представим себе систему (рис. 4) из
металла/\слоя изолятора и полупроводника. Если металл
и изолирующий слой всегда одни и те же, а полупровод-
ники разные, результаты не будут совпадать. Причину

этого явлении надо искать не на границе с металлом,
а либо на границе между изолятором и полупроводником,
либо на границ^ между двумя полупроводниками. Мы
исследовали оба типа выпрямителей.

В начатом нами исследовании явлений, происходящих
на границе двух различных полупроводников, мы распо-
ложили последние в определенный ряд так, чтобы каж-
дый предыдущий (по отношению к последующему) про-
пускал положительный ток, а последующий (по отноше-
нию к своему предшественнику) — отрицательный ток.
Для уяснения сути выводов, к которым мы пришли в ре-
зультате исследований, нужно представить себе, что про-
водник электронный, т. е. отрицательные электроны дви-
жутся к металлу, а навстречу им из изолятора движутся
положительные «дырки». Таким образом, два потока —
электронов и «дырок» — идут навстречу друг другу.
Электроны заполняют «дырки», и ток идет беспрепят-
ственно. Но предположим, что направленно тока измени-
лось: электроны уходят из металла, и на границе обра-
зуется слой, в котором свободных зарядов нет. Тогда
получится непроводящий слой. Если же в полупроводнике
«дырки» подвижные, то картина получается обратная.
Эти рассуждения полностью согласуются с опытными дан-
ными.
После рассмотрения явлений па границе двух различ-
ных полупроводников мы исследовали явления, имеющие
место на границе металла с полупроводником. На рис. 5
(слева) показан металл со свободными уровнями,
а справа — полупроводник с уровнями, разделенными за-
прещенной зоной. Между ними изображен уровень сво-
бодного электрона. Возьмем для рассмотрения случай
электронного полупроводника. Его электроны оказываются
на более высоком уровне, чем в металле, и, естественно,

Рис. 5.

при соприкосновении уходят в металл, заряжая его отри-
цательно. В полупроводнике образуется недостаток отри-
цательных зарядов, и он зарядится положительно.

Итак, в рассмотренном случае заряды из слоя полу-
проводника удаляются в металл. Вследствие этого обра-
зуется пограничный, лишенный свободных зарядов слой,
не проводящий тока, а энергия электронов становится
значительно большей. Для того чтобы электронам под-
няться из металла в свободную зону полупроводника, им
нужно затратить большую работу, чем раньше. Если
учесть это обстоятельство, то окажется, что для перехода
электронов из металла в диэлектрик или полупроводник
нужно затратить энергию, величина которой не будет
равна, как мы раньше предполагали, половине ширины
запрещенной зоны. Оказывается, количественно вполне
возможно предсказать, при каких условиях, как и сколько
электронов будет переходить из металла в полупроводник.
Это даст нам точные сведения о том, почему изолятор
не проводит электрического тока и что нужно сделать,
чтобы он начал его проводить.
Впервые люди получили представление об электри-
честве\из явления электризации трением. Но до настоя-
щего в^юмени это явление оставалось непонятным. Было
совершенно неясно, почему при трении (на самом деле
речь идет о простом соприкосновении) одно тело заря-
жается положительно, другое — отрицательно. Для опре-
деления знака заряда имелись эмпирические правила, но
о величине заряда мы не имели никакого представ-
ления.

Рассмотренная нами пограничная электризация пред-
ставляет количественную теорию электризации трением.
Исходя из расположения энергетических уровней, мы мо-
жем предсказать, переходит электрон в металл или из
металла. Более того, мы можем определить, какое количе-
ство зарядов перейдет при этом в металл или в полупро-
водник. Наконец, вместо металлов мы можем взять любые
два тела и произвести тот же расчет явлений на границе
между ними. Таким образом, интересуясь явлениями, ко-
торые, казалось бы, не имеют ничего общего с электри-
зацией трением, мы вплотную подошли к проблеме, давно
ждущей своего разрешения. Можно надеяться, что на
этом пути она будет разрешена.

Итак, теперь мы имеем основы проверенной опытом
количественной теории полупроводников и знаем, какими
приемами можно менять их электрические свойства. Есте-
ственно применить такую теорию к решению технических
задач.

Первым техническим использованием полупроводников
были выпрямители переменного тока. В 1927 г. американ-
ский инженер Грондаль обнаружил, что, окисляя медь
при высоких температурах — порядка 1000 °C, можно по-
лучить пластины, обладающие свойством легко пропу-
скать токи одного направления и создавать весьма боль-
шие сопротивления для токов обратного направления.
Если к такой пластине приложить разность потенциалов
в несколько вольт так, чтобы металлическая медь явля-
лась катодом, а наросшая на ней закись меди анодом, то
создается ток, в тысячи раз больший того, который полу-
чается в той же цепи, когда медь служит анодом. В пер-
вом случае ток будет измеряться амперами, во втором —
миллиамперами. Если приготовленную таким образом
пластину включить в цепь переменного тока, то мы прак-
тически будем наблюдать ток одного направления. Следо-
ватсльпо, пластина Грондаля является выпрямителе^ пе-
ременного тока.*

Созданные Грондалем выпрямители вызвали в США
возникновение новой крупной отрасли производства. У нас
в СССР до последнего времени производились маломощ-
ные выпрямители из закиси меди, рассчитанные на токи
примерно в 3—5 А (применяются для автоблокировки
транспорта), в то время как за границей имелись уже
аналогичные устройства на десятки тысяч ампер. Совме-
стно с одним пз заводов Ленинградский физико-техниче-
ский институт Академии паук СССР разработал техноло-
гию промышленного изготовления выпрямителей на сотни
и тысячи ампер и установил технические условия их
эксплуатации при низких и высоких температурах.
По качеству эти выпрямители не уступают американ-
ским.

В Германии примерно в 1933 г. появились селеновые
выпрямители, свойства которых несколько отличны от
свойств медно-закисных выпрямителей. Их производство
мы тоже изучили, как говорится, освоили, и теперь мо-
жем производить селеновые выпрямители пе хуже гер-
манских.

Но пе только в этом заключается задача научною ин-
ститута. Он, конечно, должен помочь использовать на
практике то новое, что сделалось известным науке, иначе
мало стоили бы все его изыскания. Но он должен пойти
и дальше. Поэтому на основе теоретических представле-
ний о свойствах и механизме действия полупроводников,
о которых идет речь в этой статье, сотрудники Ленинград-
ского физико-технического института Б. В. Курчатов и
Ю. А. Дунаев попробовали построить рациональный вы-
прямитель.

Конструкция разработанного ими выпрямителя пред-
ставляет собой алюминиевую чашечку, в которую заклады-
вается магний и полупроводник сернистой меди с неко-
торыми добавками. Затем накладывается крышка, отде-
ленная тонкой слюдяной пластинкой. При прохождении
электрического тока выпрямитель сваривается. Вот п вся
технология его изготовления. Этот выпрямитель без вся-

* Аналогичное свойство полупроводников уже давно было из-
вестно радиолюбителям, применявшим кристаллические детек-
торы (кристаллики сернистых металлов) с острой иглой в ка-
честве электрода; высокочастотные колебания, создаваемые
радиоволнами, выпрямляются таким детектором.
кого ^охлаждения даег ток до 30 А при 17 В, а при
дутье до 80 А.

Выпрямитель Б. В. Курчатова имеет большие достоин-
ства; плотность рабочею тока, допускаемая им, в 100 раз
больше плотности выпрямителя из закиси меди; вместо
меди, которая на обычные выпрямители расходуется тон-
нами, здесь затрачивается совсем немного алюминия.
Большое значение имеет также и простота изготовления
выпрямителя, пе требующею сложной термической обра-
ботки, сильно удорожающей производство медно-закисных
и селеновых выпрямителей.

В табл. 1 сопоставлены свойства различных выпрями-
телей.

ТАБЛИЦА 1

Харакгерисхика выпрями!елей	Си,0	Se	Cu2S	
	США, 1929 г.	Гепмания, 1933 г.	СССР, 1938 г.	США, 1939 г.
I/S, \/см3 без охлаждения с охлаждением  Г, В  Кпд, %	0.05  0.15  8  75	0.04  0.14  15  75	10  17  70	5 5  5  55

Таким образом, по некоторым электротехническим по-
казателям наши выпрямители представляют значитель-
ный шаг вперед. Правда, их еще нельзя соединять после-
довательно на более высокие напряжения, но сейчас,
опираясь на развивающуюся теорию вопроса, мы про-
должаем работу над их улучшением и повышением коэффи-
циента полезного действия. Повышение кпд выпрямите-
лей с 75 до 90—95 % имеет очень важное значение.
Если бы мы имели выпрямители с таким высоким кпд,
соответствующим современным электротехническим при-
борам, тогда переход от переменного тока к постоянному
был бы окончательно решенной задачей, мы могли бы со-
четать легкую превратимость переменных токов с удоб-
ствами управления и регулировки, которые обеспечивают
пользование постоянным током.

Сравнительно давно известным применением полупро-
водников являются также фотоэлементы. В 1930 г. Ланге
в Германии обратил внимание на то, что медно-закисные
выпрямители обладают и фотоэлектрическими свойствами,
создавая при освещении электродвижущую силу п соот-
ветственный ток. Затем в 1931 г. Бергману удалось изго-
товить значительно лучшие фотоэлементы из селена. Се-
лен давно известен как вещество, резко меняющее элект-
рическое сопротивление при освещении. Система передачи
изображений по проводам — система Корна — была осно-
вана именно па использовании этого свойства селена.
В настоящее время наша практика знает почти только
одни селеновые фотоэлементы, которые используются для
фотографии, в измерительной технике п т. д,

Установив, что свойства твердых фотоэлементов опре-
деляются фоточувствительностыо полупроводника, работ-
ники Ленинградского физико-технического института по-
ставили себе следующую задачу: создать фотоэлементы
из материала, обладающего гораздо более сильным внут-
ренним фотоэффектом, чем закись меди или селен,
а именно — из сернистого таллия. Было установлено, что
п закись меди п селен обладают «дырочным» механизмом
проводимости, который мы описали выше. Сернистый же
таллий, как оказалось, в зависимости от избытка в нем
серы или таллия может быть сделан как «дырочным», так
и электронным полупроводником (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2

Характеристика выпрямителей	Германия, 1930 г.		СССР, 1937 г.
	СигО	Se	T12S
7/L, А/лм-10'6 X, ммк Кпд, %	100 400—600  0.01	400 300—700  0.04	10000 400—1300  1.1

В «дырочном» полупроводнике свет, вырывая элект-
рон, сообщает ему энергию, достаточную для перехода
в свободное состояние. Пройдя через запорный слой и
металл, электрон заряжает последний своим отрицатель-
ным зарядом. В электронном же полупроводнике элект-
рон, вырванный светом, освобождает одно из нормальных
квантовых состояний, которое сейчас же занимает элект-
рон, пришедший через запорный слой из металла. При
этом металл, отдав электрон, заряжается положительно.
Это новый, еще никогда не наблюдавшийся вид фотоэф-
фекта запорного слоя. Научный сотрудник Ленинград-
ского физико-технического института Б. Т. Коломиец соз-
дал фотоэлементы, построенные на этом принципе. Они
отличаются весьма ценными в практическом отношении
особенностями. В то время как «дырочные» фотоэлементы
работают лишь в диапазоне видимого света, электронные
обладают особенно высокой чувствительностью именно
к невидимым, инфракрасным лучам. Получаемый при
этом ток в несколько раз превосходит ток ог фотоэлемен-
тов с «дырочным» механизмом (от 500 до 10 000 мА/лм).

Эти серно-таллпевые фотоэлементы Б. Т. Коломиец
применил для звукового кино. К XVIII съезду ВКП(б)
на заводе «Ленкинап» была создана новая аппаратура.
Она безупречно работает до сих пор в Доме кино и кино-
театрах Ленинграда. Новая аппаратура отличается про-
стотой: нет необходимости в добавочном фотокаскаде уси-
ления и источниках высокого напряжения, но главное ее
преимущество — чистота звука. Единственным источни-
ком тока в новых фотоэлементах и громкоговорителях
служит свет, проходящий сквозь киноленту. Если этого
освещения нет, звук полностью отсутствует. В преж-
них же аппаратах, где имелись высоковольтные батареи,
ток проходил самым беспорядочным образом и давал те
неприятные потрескивания п шипение, которые так пор-
тили звук в кино.

Другая область применения новых фотоэлементов —
приборы, обеспечивающие безопасность горных и шахт-
ных работ. Появляющиеся в воздухе небольшие частицы
горючих газов сгорают на поверхности платиновой прово-
лочки, нагретой током, и повышают ее температуру, а фо-
тоэлемент, воспринимая невидимые глазу инфракрасные
лучи, отмечает этот нагрев и дает сигнал о приближении
опасности. При помощи новых фотоэлементов можно осу-
ществить разнообразную сигнализацию, автоматизацию
многих технических процессов, сортировку и контроль
изделий и многое другое.

Обращает на себя особое внимание величина их кпд.
Твердые фотоэлементы являются прибором для преобра-
зования световой энергии в электрическую. Такой фото-
элемент сам генерирует и электродвижущую силу и ток
и, таким образом, создает некоторую электрическую энер-
гию. Величина кпд показывает, какая часть падающего
света превращается в электрическую энергию. В селено-
вых фотоэлементах эта величина составляет 0 01 %,
а в новых — около 1 %. Конечно, 1 % — это очень не-
много, но все-таки сели вспомнить, что здесь начало ре-
шения одной пз задач, представляющих собою мечту
энергетики, а именно: прямое превращение солнечного
света в электрическую энергию, то эта величина все же
представляет известный интерес. Достижение 1 % озна--
чает шаг вперед в разрешении этой задачи. Лет 10 тому
назад, пытаясь представить себе задачи социалистической
техники, я указывал на перспективу превращения солнеч-
ной энергии в электрическую. Тогда я намечал воз-
можность более значительного увеличения кпд твердых
фотоэлементов; теперь в известной мере это осуществля-
ется.

Третий вид использования полупроводников, который
в отличие от двух первых находится еще в стадии разви-
тия, — это термоэлементы — приборы, превращающие
тепловую энергию в электрическую. В силу неизбежных
процессов теплопроводности по тем проводам, которые
несут ток, кпд термоэлементов гораздо меньше, чем у теп-
ловых машин. Термоэлементы из металлов дают всегда
меньше 1 % электроэнергии по отношению к затраченной
теплоте.

Лет 10 тому назад мое утверждение о том, что кпд
термоэлемента при помощи полупроводников можно повы-
сить с 1—2 до 4%, встретило резкую критику. Сейчас,
создавая в пластинке из сернистого свинца размером
в 3 см разность температур порядка несколько сот граду-
сов, мы получаем ток до 50 А при напряжении 0.1 В.
Кпд невелик, по и работа еще далеко не завершена. Опа,
однако, подтверждает, что термоэлектрические явления
в полупроводниках могут служить источниками мощных
токов. Даже при кпд 10 °/о термоэлементы пе смогут еще
конкурировать с машинами, по благодаря крайней про-
стоте, отсутствию движущихся частей и компактности для
определенных целей они могут иметь значение не только
как измерители температуры и лучистой энергии, по и
как источники тока.

За последние годы использование полупроводников
в технике растет с необычайной быстротой. Обладая ужо
некоторым опытом и знаниями в этой области электро-
физики, мы можем и должны добиться от применения по-
лупроводников в технике и научных исследованиях ре-
зультатов, гораздо больших п лучших, чем те, которые
описаны в этой статье.
ПОЛУПРОВОДНИКИ

И ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ*

Нет надобности ломиться в открытую дверь и разъяс-
нять значение проблемы полупроводников. Оно достаточно
известно. Но этой проблеме свойственно определенное
своеобразие, из чего следуют, как мне кажется, серьезные
выводы.

Прежде всего, проблему полупроводников нельзя счи-
тать только физической — она в одинаковой степени охва-
тывает п химию, и кристаллографию, и технику. Исследо-
вания в области полупроводников имеют выходы в радио-
технику, электротехнику, автоматику, приборостроение,
энергетику, холодильную технику и т. д.

В современной физике проблема полупроводников зани-
мает основное, решающее место в теории твердого тела и
конденсированных систем. Однако теоретические основы
этой проблемы часто не соответствуют громадному опыт-
ному материалу. Отмечу только две трудности, наличие
которых пе может вызывать сомнения.

Первая— вопрос о характере движения электронов
в полупроводнике. Согласно современной теории, в полу-
проводнике имеется некоторое количество электронов, ко-
торые находятся в особом свободном состоянии и дви-
жутся подобно молекулам газа, свободно проходя опреде-
ленные пути. Встречая те или иные серьезные нарушения
правильности кристалла, они рассеиваются, после чего
движутся в другом направлении, снова встречают ка-
кой-то дефект кристалла и вновь рассеиваются.

Исходя из этой картины построена современная тео-
рия полупроводников. Но если подсчитать длину пути,
который проходят электроны, то часто оказывается, что
аналогия с газом не имеет смысла. Среди громадного мно-
гообразия полупроводников — от металлов с электропро-
водностью в 105 до изоляторов с электропроводностью
10*10 — немало таких, для которых пути свободного дви-
жения электронов (от одного столкновения до другого)
меньше, чем межатомные расстояния, чем длина волны
электронов. Хорошо известно, что о путях движения элект-
ронов на протяжении, меньшем длины их волны, нельзя

* Статья опубликована в журнале: Вестн. АН СССР, 1957, № 8,
с. 15-20.
и гоЬорить, так как понятия скорости и направления дви-
жения не имеют в данном случае смысла. Поскольку
основное понятие средней скорости движения электронов
также лишается реального содержания, то и вся теория,
определяющая эти скорости, пе может найти приме-
нения.

Другая сторона вопроса заключается в том, что суще-
ствующая теория, которая на протяжении 30-летнен
истории полупроводников дала много полезных и важных
результатов и хорошо описала ряд явлений, построена
только на одном свойстве кристаллов — периодичности
их структуры — и не учитывает свойства периодически
повторяющейся элементарной ячейки кристалла.

Таким образом, теория рассматривает только какое-то
периодическое поле, и это оказывается уже достаточным
для получения ряда результатов, хорошо совпадающих
с опытом. Но ясно, что индивидуальные свойства конкрет-
ного полупроводника определяются именно тем физиче-
ским строением ячейки, которая периодически повто-
ряется.

Чтобы описать полупроводник и предсказать его свой-
ства, важно знать, как построена ячейка, какие силы свя-
зывают образующие ее атомы в кристаллическую ре-
шетку. Суть заключается в свойствах химических связей,
а не в том, что эти связи многократно повторяются.
Опыты А. Р. Регеля показали, что, потеряв периодичность
дальнего порядка при плавлении, полупроводник сохра-
няет все свои свойства. Значит, не в периодичности было
дело! Оказалось, что свойства полупроводника целиком
зависят не от дальнего, а от ближнего порядка, т. е. от
расположения ближайших соседних атомов.

Полупроводник можно определить как пространствен-
ный полимер с насыщенными химическими связями. Если
связи не насыщены, — это металл. Поэтому существен-
ное свойство полупроводника — химические связи в каж-
дой отдельной ячейке. Различие между молекулой и
ячейкой полупроводника сводится к их огранению.
В случае отдельной молекулы должно быть соблюдено
требование, чтобы поле, создаваемое этой молекулой,
в бесконечности обращалось в нуль. В кристаллическом
или некристаллическом проводнике это должно соблю-
даться по отношению к границе каждой ячейки. По-
скольку справа и слева от пее условия симметричны, на
самой границе силы равны нулю. Разница, таким образом,
только в иных краевых условиях, существо же одина-
ково.

Мне представляется поэтому, что теория полупровод-
ников — это химическая физика твердого тела. Основное
свойство полупроводников, определяющее их поведение и
их применения в тех или иных условиях, — это проблема
химических связей, или, если говорить языком физики,
проблема плотности распределения электрического заряда
в пределах каждой данной ячейки.

Итак, для дальнейшего развития теории полупровод-
ников решающим является ее поворот в сторону химии.
Если химики преодолеют свою недооценку квантовых
представлений, которая мне кажется явным недоразуме-
нием, то проблема полупроводников станет новым звеном,
связывающим физику и химию, наряду с физической хи-
мией и химической физикой, оформившимися раньше.
Не стану касаться других, кстати сказать, немногочис-
ленных, противоречий современной теории полупроводни-
ков, но и из сказанного уже можно увидеть, насколько
необходимо уделять внимание основам этой теории. При
этом следует добиваться такого ее развития, чтобы она
давала не только качественную оценку, но и позволяла
количественно определять свойства того или иного полу-
проводника исходя из химических связей, из распреде-
ления электрического заряда в пределах отдельной кри-
сталлографической ячейки. Теория должна также охва-
тить всю область полупроводников — как кристалличе-
ских, так и аморфных.

Второе своеобразие проблемы полупроводников, кото-
рое она, впрочем, разделяет и с некоторыми другими,
в особенности с проблемой атомного ядра,— тесная связь
теории и эксперимента. Бессмысленно ставить опыты, не
освещенные теорией, не связанные с техническими при-
менениями, — можно потонуть в безграничном многообра-
зии материалов. Полупроводников такое количество и та-
кое разнообразие, что если не иметь в виду решения
какой-либо определенной проблемы или получения опре-
деленных технических применений, можно провести ты-
сячи работ, которые мало кому будут нужны.

Под техническими применениями нельзя понимать
только то, что уже используется в технике. В области
полупроводников, где с каждым месяцем появляются все
новые и новые техническпе применения, основное направ-
ление исследования изыскание путей лучшего решения
задач техники. Чтобы не быть голословным, приведу
один пример.

Центральное место в проблеме полупроводников зани-
мает изучение так называемых р—п переходов, т. о. гра-
ницы, где свободные заряды имеют отрицательный и по-
ложительный знак. Это — отрицательные электроны и по-
ложительные дырки. На границе происходит ряд своеоб-
разных, технически важных явлений. Если направление
тока таково, что дырки и электроны идут навстречу друг
другу, они рекомбинируют и дают сильный ток. При про-
тивоположном направлении опи расходятся и ток стано-
вится слабым. Это приводит к выпрямлению переменного
тока, к резкой зависимости силы тока от направления.

Описанное явление было у нас известно еще до войны.
Если сложить дырочный полупроводник с электронным,
то при одном направлении тока получается большая
электропроводимость, при другом — малая. Однако
к практическим результатам такой опыт не привел, по-
скольку контакт двух соприкасающихся тел уже сам по
себе создает большое сопротивление. Громадный успех
был достигнут, когда границу удалось перенести внутрь
монокристалла, одна часть которого обладала электронной,
другая — дырочной проводимостью. В результате контакт-
ное сопротивление исчезло. Но этот успех повлек за со-
бой новые трудности, с которыми мы пока полностью по
справились.

Для создания внутри одного и того же кристалла ды-
рочной и электронной частей сам кристалл должен быть
необычайно чистым, с настолько малым количеством при-
месей, чтобы ничтожная добавка одного типа примесей
делала его электронным, а ничтожная добавка других —
дырочным. Сравнительно недавно это удалось сделать
с германием. Здесь большая заслуга принадлежит акаде-
мическим институтам, которые быстро нашли пути созда-
ния чистого германия. Однако пока мы еще не смогли
так же хорошо решить задачу в отношении другого пер-
спективного элемента — кремния; работа в этом направле-
нии продолжается.

Возникает вопрос: нельзя ли вернуться к первоначаль-
ному решению - создать границу не внутри проводника,
что вызывает такие большие трудности, а между двумя
полупроводниками, но устранить те отрицательные сто-
роны контактного сопротивления, поглощения, рассеяния
зарядов по границе, которые пе были преодолены?
Следовательно, физическое исследование, направленное
на решение задачи выпрямления тока, должно идти не
только по линии изготовления чистого кремния, но и по
линии разработки таких новых методов, при которых
можно было бы использовать границу двух разных полу-
проводников, предварительно тщательно изучив их по-
верхностные свойства на основе квантовой теории. Иными
словами, должна быть обеспечена теснейшая связь кван-
товой теории твердого тела, эксперимента и технических
выходов. Вряд ли где-нибудь, кроме ядерной физики, эти
три стороны задачи так тесно связаны между собой, как
в проблеме полупроводников. Отсутствие одной из них де-
лает малоперспективной всю работу.

Проблему полупроводников и проблему ядерной энер-
гии в известной степени роднит также необходимость
использования мощных технических средств. Достаточно
сказать, что степень химической чистоты веществ при
работе с полупроводниками совершенно иного масштаба,
чем во всех других областях химии. Если обыкновенно
сотые, тысячные доли процента являются пределом тре-
буемой очистки, то здесь нужна чистота порядка 10-6—
10-9, которая раньше никогда не достигалась. Это предъ-
являет серьезнейшие требования к аналитической химии
и металлургии, потому что такие вещества должны про-
изводиться отнюдь не в микроскопических количествах —
они должны служить основой большой техники. Затем
если пытаться решить задачу полупроводников с точки
зрепия химических связей, то выясняется, что она тре-
бует большого математического аппарата и, вероятно, не
разрешима без электронно-счетных машин. Путь-то ясен:
от зарядов можно перейти к электрическим полям, а за-
тем к силам и энергетическим уровням, но количество
вычислительной работы неимоверно велико.

Кроме этих двух обстоятельств — необходимости неви-
данной до сих пор химической чистоты и сложности рас-
четов, для которых нужна иная техника вычислений,
следует отметить еще температурный фактор. Громадное
влияние температуры на полупроводники обусловливает
их технические применения, поэтому требуется проведе-
ние исследований при весьма низких температурах, когда
тепловое движение не затемняет основных квантовых
свойств, и при весьма высоких температурах. Хорошая
криогенная лаборатория, высокотемпературные печи со-
вершенно необходимы для исследования полупроводни-
ков. Точно так же необходима механическая лабораторий,
потому что проследить виды связей, существующие в по-
лупроводниках, можно лучше всего при изучении их ме-
ханических свойств.

Несколько отвлекаясь от вопросов постановки иссле-
дований в области полупроводников, коротко остановлюсь
на том направлении, которым занимаюсь уже много лег.
Ню эперютнческие применения полупроводников при
помощи термоэлементов. За последние годы нам удалось
до известной степени повысить качество термоэлементов;
сначала мы создали их теорию, а потом, пытаясь осуще-
ствлять предсказания этой теории, получили полупровод-
никовые термоэлементы. В настоящее время они лучше
заграничных. При помощи таких, хотя далеко еще не со-
вершенных, по рке достаточных для некоторых целей
полупроводниковых термоэлементов можно решать мно-
гие задачи. Например, изготовляются источники энергии
для радиоприемников и для радиостанций, разработана
батарея для использования выхлопных газов трактора
взамен динамо-машины и др.

Еще более многочисленны применения термоэлементов
для охлаждения. Сейчас максимальное охлаждение, кото-
рое может дать один наш термоэлемент, составляет около
—70 °C. Для сравнения отмечу, что, по имеющимся све-
дениям, термоэлементы в Америке и в Англии дают до
—40°, а во Франции до —35 °C.

На основе наших термоэлементов можно изготовлять
бытовые холодильники, которые будут достаточно выгод-
ными для самолетов ТУ-104, где они уже испытаны. Та-
кого же типа холодильники разрабатываются для желез-
нодорожного транспорта. Можно указать на применение
термоэлементов в медицинской, биологической практике.
Для получения срезов на микротоме надо иметь вполне
определенную температуру: слишком высокая темпера-
тура делает препарат пластичным - он не режется, а при
низкой температуре—крошится. Оказалось возможным
при помощи нескольких юрмоэломентов поддерживать
препарат при той температуре, которая является опти-
мальной для получения срезов. Сейчас промышленностью
изготовляется 2500 таких микротомов. Удалось осуще-
ствить автоматический пуль температуры. Термоэлемент
позволяет держать определенный участок воды всегда на
границе жидкой и твердой фаз. Как только вода тает,
термоэлемент ее замораживает; когда опа замерзает, тер-
моэлемент ее йодогревает; благодаря этому температура
поддерживается точно на нуле.

Не стану перечислять всех возможных применений.
В альбоме Института полупроводников имеется около
15 осуществленных решений в самых различных обла-
стях, в том числе термостатирование радиоаппаратуры,
позволяющее вместо кремния, выдерживающего высокую
температуру, пользоваться германием, поместив его в со
суд, в котором поддерживается температура 30 °C с точ-
ностью 0.1° при внешней температуре от —59 до +80°C.
Можно разработать еще десятки других изделий. Приведу
несколько неожиданный на первый взгляд пример. Каза-
лось бы, что общего с проблемой полупроводников имеет
задача выведения породистого скота? А между тем опа ре-
шается прп помощи простого приема: изготовляются тер-
мостаты, в которые помещается сперма производителей —
быков; ее развозят по совхозам и колхозам, а температура
ее поддерживается на таком уровне, что опа сохраняет
свою активность в течение длительного времени.

Исследования по проблеме полупроводников предъяв-
ляют своеобразные требования к кадрам научных работ-
ников. Прежде всего, они должны владеть квантовой ме-
ханикой, ибо в противном случае вряд ли можно рассчи-
тывать на успешную работу в области полупроводников.
Далее, эта работа требует знания химии. Умение разби-
раться в вопросах тонкой металлургии и технологии
также чрезвычайно важно. Соотношение между работни-
ками различной специализации, которые составляли бы
действительно полный коллектив, способный взяться за
проблему полупроводников, должно быть примерно такое:
из 100 человек — 20 теоретиков, 40 экспериментаторов,
20 химиков и 20 инженеров. Конечно, эти цифры нельзя
рассматривать как что-то определенное, но во всяком слу-
чае все четыре стороны должны совмещаться и взаимно
оплодотворять друг друга. Можно рассчитывать, что в ре-
зультате совместной работы в такого рода коллективе вы-
растут исследователи, способные охватить всю проблему
в целом.

Для успеха работы в области полупроводников необхо-
дима литература. Мы начинаем издавать довольно боль-
шую серию популярной литературы по каждому из техни-
ческих направлений, а по физике и основным вопросам
теории — серию монографий. Можно надеяться, что дело
идет по правильному пути.
Организация научной работы в масштабе не только
Академии наук СССР, но и республиканских академий,
особенно Академии наук УССР, где находится сильный
центр исследования полупроводников, осуществляется
специальной Комиссией по полупроводникам при Прези-
диуме Академии наук СССР. Вся проблема разбита на
15 отдельных разделов, по каждому разделу указан веду
щий институт, ответственный за его разработку, и пере-
числены институты, которые участвуют в исследованиях.
Среди ведущих — Институт полупроводников, Физический
институт им. II. Н. Лебедева, Институт радиотехники и
электроники, Институт физики металлов Уральского фи-
лиала Академии наук СССР, Институт физики в Киеве.
Комиссия наметила и проводит узкие конференции по
каждому разделу.

Вопросы организации исследований в области полу-
проводников обсуждались не так давно пленумом Комис-
сии и бюро Отделения физико-математических наук.
И Комиссией, и Отделением предложен ряд мер для лик-
видации имеющихся сейчас недостатков в работе по полу-
проводникам.

Настоятельно необходимо прежде всего обеспечить
углубление и развитие теории полупроводников как
центрального участка теории твердого тела, расширение
экспериментальных исследований, улучшение существую-
щих и разработку новых применений полупроводников,
особенно в радиотехнике и электронике, автоматике и
приборостроении, энергетике и холодильной технике.
В течение шестой пятилетки нужно организовать ряд
новых институтов с полупроводниковой тематикой, обору-
довать эти и существующие институты и лаборатории
современными приборами и установками, расширить те-
матику исследований, наладить теснейшую связь акаде-
мических институтов с отраслевыми путем организации
объединенных бригад, консультаций и передачи опыта,
создать опытные заводы, конструкторские бюро и завод-
ские лаборатории для разработки совместно с академиче-
скими институтами технологии и конструкции полу-
проводниковых устройств и изготовления первых их
серий.

Большое значение имело бы командирование наших
физиков, главным образом теоретиков, за границу для
слушания курсов, которые будут читать крупнейшие уче-
ные Америки, Англии, Франции и Италии. Командиро-
190
ванные за рубеж молодые ученые смогут ознакомиться но
только с тем, что делается в той или иной лаборатории,
но и с основными идеями наших коллег в других странах.

МЕЧТА? НЕТ - БЛИЗКАЯ
ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ *

В решениях XXI съезда КПСС полупроводники, на-
ряду с другими областями передовой техники, характери-
зуются как одно из ведущих средств технического про-
гресса в семилетием плане. И это совершенно правильно.
Пас, работников этого фронта пауки и техники, решения
съезда вдохновляют па достижение новых успехов, кото-
рые послужат пашим вкладом в выполнение величествен-
ных задач развернутого строительства коммунизма.

Полупроводники — одна из самых молодых отраслей
пауки и техники. Наиболее известны полупроводниковые
приборы радиотехники. Полвека назад появились вакуум-
ные лампы, которые внесли перелом в радиотехнику и
обусловили ее бурное развитие. Теперь аналогичную роль
играют полупроводники. Новые миниатюрные приборы
в десятки раз меньше по своим размерам, чем радио-
лампы. Опи потребляют во много раз меньше электро-
энергии, пе требуют предварительного накала и мгновенно
вступают в действие, не боятся ударов и сотрясений. Все
эти преимущества и ряд других открывают новые воз-
можности перед радиотехникой и электроникой. Реши-
тельно облегчается построение электронно-счетных ма-
шин, которым предстоит громадное будущее.

Такие же приборы превращают энергию солнечных
лучей в электрическую. Уже более девяти месяцев полу-
проводниковые фотоэлементы снабжают энергией наш
третий искусственный спутник Земли. Полупроводниковые
выпрямители превращают переменный ток в постоянный
почти без потерь энергии и открывают реальные возмож-
ности для электрификации транспорта, для передачи
энергии па большие расстояния. Полупроводниковые при-
боры используются в измерительной технике, автоматике,
сигнализации, технике безопасности.

Уже только одних этих областей практического приме-
нения полупроводников было бы достаточно, чтобы обес-

* Статья опубликована в газете: Правда, 1959, 1 марта.
печить мощный рост их производства. И действительно,
даже в США, где средний годовой прирост продукции со-
ставляет 2—3%, производство полупроводников выросло
за прошлый год на 80 %, а у нас и того больше.

Но в нашей стране найдены и другие сферы примене-
ния полупроводников, которые должны получить большое
значение. Это малая энергетика и холодильное дело, раз-
личные бытовые приспособления. Все эти задачи могут
решаться полупроводниковыми термоэлементами.

Уже более 100 лет назад было установлено, что
в замкнутой цепи из двух разных проводников появляется
электрический ток, если вдоль них идет поток тепла, т. е.
когда одни концы их теплее других. Термоэлементы пре-
вращают тепловую энергию в электрическую без машин,
без сложных конструкций. А если через термоэлемент
пропустить ток, то одни концы проводов нагреваются,
а другие охлаждаются. Значит, можно получить тепло и
холод простым пропусканием электрического тока.

И прямое получение электроэнергии, и прямое получе-
ние тепла и холода — заманчивые технические задачи —
мечта инженерной мысли. Почему же электричество мы
все еще получаем только с помощью паровых котлов,
турбин и динамо-машин, а для охлаждения применяем
сложные компрессорные устройства? Дело в том, что пока
электротехника ограничивалась для этих целой одними
металлами, из затраченной теплоты получалось едва
0.1—0.2 % электроэнергии, а при наибольших затратах
электроэнергии достигалось охлаждение не более чем на 6°.

Полупроводники снимают эти ограничения, так как
создаваемые ими термоэлектродвижущие силы в сотни
раз больше, чем в металлах. Наши полупроводниковые
термоэлементы могут теперь использовать уже до 8—9 %
тепла и охлаждать на 60—80°.

В настоящее время и термоэлементы, и фотоэлементы
обладают коэффициентами полезного действия, близкими
к 10%.

Это еще очень пемного по сравнению с тепловыми дви-
гателями. Но по надо забыва!ь, что последние имеют за
собою 150-летпюю историю развития, тогда как за полу-
проводниками всего два-три десятилетия. Не заглядывая
далеко вперед, можно уже сейчас видеть, какие огромные
возможности несут с собой термоэлементы даже при ныне
достигнутых показателях их работы, но при условии, что
будет организовано их массовое производство. Дело в том,
что не всегда решающим оказывается коэффициент по-
лезного действия. Иногда преобладающее значение имеет
простота устройства и легкость обслуживания. В этом
случае полупроводники получают уже решающее пре-
имущество. Приведу несколько примеров, хорошо прове-
ренных практикой.

Тепла, получаемого от стекла керосиновой лампы, до-
статочно для того, чтобы помещенная над ним термоба-
тарея питала радиоприемник. Электроэнергия получается
попутно, без дополнительных затрат. Десятки тысяч таких
ламп изготовлены нашей промышленностью, и с их по-
мощью радиопередачи принимаются в самых отдаленных
районах страны. Наши приборы получают теперь широ-
кое распространение в арабских странах, в Индии и Ин-
донезии, в Аргентине. Китайская Народная Республика
сама производит такие приборы.

Изготовлены подогреваемые керогазом термобатареи,
которые могут питать электроэнергией радиостанцию
«Урожай». Сделаны печи с термобатареями, дающими до
1 кВт электроэнергии для освещения. Если бы нам уда-
лось, например, покрыть термоэлементами трубы цент-
рального отопления, то жильцы домов получили бы прак-
тически бесплатно немало электроэнергии для своих бы-
товых нужд и освещения.

Заманчивой мечтой всегда было получение электро-
энергии непосредственно от Солнца, которое до появления
атомных электростанций было единственным источником
создания всех видов энергии на Земле — угля, нефти,
торфа и дров, энергии рек и ветра. Элементарные под-
счеты показывают, что с помощью термоэлементов мы
могли бы получить электричество от Солнца при затра-
тах меньших, чем требуют гидравлические электро-
станции.

Приводя в действие электронасосы, которые бы выка-
чивали воду из колодцев и орошали пустынные пески,
полупроводниковые генераторы могут изменить всю эко-
номику ныне безводных районов, создать условия для раз-
вития в них животноводства.

Великий французский физик Жолио-Кюри незадолго
до своей смерти писал мне, что он, как и я, убежден, что
важнейшее средство решения энергетической проблемы —
широкое применение термоэлектрических батарей. Совсем
недавно крупный американский ученый Сканлон сделал
доклад в Академии наук в Вашингтоне о близких боль-
ших перспективах полупроводников со ссылкой на успехи,
достигнутые в Советском Союзе по термоэлементам.

Другая область применения термоэлементов — созда-
ние тепла и холода. Мы давно знаем, как согревать раз-
личные предметы электрическим током. Но термоэле-
менты, сверх того, получают еще часть тепла, отнимая его
у окружающих более холодных источников, например
у водопроводной воды. В результате для получения опре-
деленного количества тепла с помощью термоэлементов
требуется электроэнергии в 2—3 раза меньше, чем при
нагреве электрическими плитками.

Для охлаждения у нас по сей день используются
весьма сложные установки. Термоэлементы же позволяют
создавать дешевые и простые домашние холодильники,
установки для охлаждения летом воздуха в железнодо-
рожных вагонах, в автомобилях. С помощью термоэле-
ментов можно поддерживать зимой п летом постоянную
температуру в помещениях.

Термоэлементы помогают решать такие задачи, как
определение влажности воздуха при полетах на больших
высотах, изучение опухолей, охлаждение крови при опе-
рациях, более эффективное наблюдение под микроскопом
биологических объектов. Наконец, обширное и разнооб-
разное применение могли бы найти полупроводниковые
приборы в сельском хозяйстве.

В предстоящем семилетии к большой энергетике теп-
ловых гидравлических и атомных электростанций приба-
вится малая энергетика — электричество будут получать
без машин, что приведет к электрификации быта. Необ-
ходимо построить также первые солнечные электростан-
ции.

Широкое распространение получат простые приемы
управления температурой — подогрев, охлаждение,
а также поддержание постоянной температуры подобно
тому, как автоматически регулируется температура на-
шего тела.

Техника обогатится широким ассоришентом новых ми-
неральных материалов, сверхчистыми полупроводниками
и металлами. Их механические свойства еще слабо изу-
чены, но исследовательскую работу в этом направлении
надо интенсивно продолжать.

Многочисленные проблемы радиотехники будут разре-
шаться с ничтожными затратами электроэнергии, миниа-
тюрными по своим размерам приборами, изготовляемыми
в большом количестве образцов. Для измерения и изуче-
ния различных явлении в производстве, в сельском хо-
зяйстве, в нашем окружении мы получим, кроме радиоак-
тивных изотопов, чрезвычайно чувствительные полупро-
водниковые приборы. Эти приборы будут предупреждать
о возможных нарушениях и авариях, сигнализировать
о любых изменениях в производственных процессах, авто-
матически регулировать любые процессы. Электротехника
получит в свое распоряжение гибкие средства управления
токами и их превращения.

Каков же уровень решения этих задач у нас сейчас,
в начале семилетки? К сожалению, термоэлектрические
приборы у нас только начинают переходить в производ-
ство, так же как и выпрямители переменного тока. Радио-
технические приборы производятся, но не удовлетворяют
растущему спросу ни по количеству, ни по качеству, ни
по стоимости. Измерительные приборы изготовляются да-
леко не в достаточном количестве, особенно для сельского
хозяйства.

Прежде всего необходимо увеличить масштабы иссле-
довательской работы в области радиоэлектроники. Поиски
новых творческих научных и инженерных решений пред-
полагают непременно подъем уровня теоретической ра-
боты. Академия наук СССР и республиканские академии
призваны объединить усилия ученых, инженеров и изо-
'бреталей, работающих по проблемам полупроводников, и
юбеспечить их искания прочной современной материаль-
ной базой.

Думается, что настало время для организации инсти-
тута полупроводниковой радиоэлектроники.

Организация массового изготовления термоэлементов
выдвигает требования быстрого увеличения (в несколько
раз) производства дефицитных в прошлом материалов —
теллура, селена, висмута, сурьмы. Надо изыскать новые
Полупроводниковые материалы для изготовления более
совершенных термоэлементов. Для того чтобы промыш-
ленности облегчить освоение производства приборов, раз-
рабатываемых научно-исследовательскими институтами,
При институтах необходимо организовать специальные
конструкторские бюро как переходную ступень к про-
мышленному производству.

Полупроводники, применяемые в радиоэлектронике
Для выпрямления переменных токов, в фотоэлементах,
ставят особые, еще небывалые в технике требования хи-
мической чистоты материалов и препаратов. Если очистка
материалов до сотых долей процента считалась раньше
пределом, то теперь речь идет о миллионных долях,
а иногда и миллиардных долях процента.

Советские ученые и инженеры-химики знают, как осу-
ществлять эти требования, но для этого необходимы со-
ответствующие условия производства — абсолютная чи-
стота заводских помещений, строгая регулировка темпе-
ратур и т. п., не говоря уже об особом техническом осна-
щении. В полупроводниковых лабораториях и на заводах,
изготовляющих, например, приборы из кремния, не допу-
скается присутствие других материалов и металлов. Даже
в воздухе этих помещений не должно быть следов ника-
ких иных посторонних элементов, кроме кремния.

Следовательно, полупроводниковые лаборатории и за-
воды должны быть не только обеспечены соответствую-
щими производственными площадями и хорошо оборудо-
ваны, но в них необходима как непременное условие
высокая производственная культура.

Полупроводники — дело чрезвычайно тонкое. Зато эта
область науки и техники открывает новые пути в радио-
технике и энергетике, несет с собой небывалые возмож-
ности облегчить и украсить быт советского человека.

Развитие науки и техники полупроводников — важней-
шее государственное дело, выдвигаемое семилетним пла-
ном. Советские ученые и инженеры приложат все свои
силы, чтобы наша страна заняла достойное место в мир-
ном соревновании с капитализмом и в этой многообещаю-
щей области человеческой деятельности.

НОВЫЕ ПУТИ ИЗУЧЕНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ *

В прошлом году отмечалось десятилетие изобретения
транзисторов, которые наложили свою печать на все уче-
ние о полупроводниках. Изучение действительно чистого
германия, его аналогов и р—п переходов открыло широ-

♦ Статья опубликована в журнале: Вести. АН СССР, 1960, № 12,
с. 11, т. е. спустя два месяца после кончины А. Ф. Иоффе
(14 октября 1960 г.). Она представляет собой текст выступления
А. Ф. Иоффе 29 августа 1960 г. на конференции по физике
полупроводников в Чехословакии.
кую перспективу для исследовании и впервые прийело
к количественному согласию эксперимента с теорией. Но
было бы преувеличением считать, что мы овладели физи-
кой всех полупроводников с удельными сопротивлениями
от 10-4 до 10-10 Ом-см, подвижностями от 10~2 до
106 см2/В-с, при температурах вплоть до 4000° и давле-
нии до 106 атм. Мы еще далеки от всестороннего позна-
ния свойств даже твердых, а тем более жидких и газо-
образных полупроводников.

Области использования полупроводников непрерывно
расширяются; наступающее десятилетие выдвигает, ви-
димо, задачи энергетического характера с применением
новых материалов и изучением их новых свойств. В ка-
честве примера постараюсь назвать задачи, вытекающие
из проблемы термоэлектричества.

Прежде всего, в противоположность простым моно-
кристаллам радиотехники в области термоэлектричества
исследуются сложные соединения, и, следовательно, воз-
никает проблема взаимосвязи физических свойств с кри-
сталлохимической структурой. Иными словами, физика
полупроводников сближается здесь с химией. Предстоит
выяснить, на какой химической основе возникают слож-
ные структуры зон, чем определяются большие значения
эффективных масс, которые нужны для хороших термоэле-
ментов. Далее, изучение термоэлементов приводит нас к не-
обходимости применения высоких температур. Действи-
тельно, переход от 600 к 120 К при тех же значениях
1

Z = l-10"3—2-10-3 уз поднимает их кпд от 6—10 до 15—
24%, а в перспективе при температурах порядка 2000 °C
намечается заманчивая величина кпд — порядка 50 % •

При высоких температурах изобилие фононов пере-
крывает влияние отдельных дефектов структуры. Длины
свободных пробегов как электронов, так и фононов сни-
жаются до таких пределов, когда представление об этих
параметрах теряет физический смысл, периодичность кри-
сталла отступает на задний план и по своим свойствам
он приближается к свойствам жидкости. А сколько нового
таят в себе сами жидкие полупроводники, изучение кото-
рых тормозилось предрассудком о невозможности их су-
ществования, поскольку вся теория полупроводников
исходит из периодического поля! Мы склонны, например,
ожидать, что длины пробегов в жидкости будут близки
к атомным, в то время как опыт приводит к большим
подвижностям, а следовательно, и длинам пробегов.
Можно было бы также ожидать падения электропровод-
ности после плавления, тогда как она повышается.

Экспоненциальный рост концентрации свободных за-
рядов в жидких полупроводниках, рост концентрации
с отклонением от стехиометрического состава — все это
напоминает зоны твердых полупроводников.

Металлы и сплавы, которые, казалось бы, потеряли
свое значение для термоэлементов, при низких температу-
рах вновь привлекают внимание.

Наконец, выдвигается проблема газообразных, ча-
стично ионизованных полупроводников, отличающихся от
твердых лишь отсутствием расщепления валентной зоны,
С переходом к высоким температурам все большее
значение приобретают процессы диффузии и характер
примесей. Приходится также тщательно изучать влияние
упругой и пластической деформации, термические напря-
жения и тепловое расширение материалов.

Следующая проблема, которая возникает при изучении
термоэлементов, — это граница двух полупроводников.
Она гораздо многообразнее, чем частный случай р—п
переходов внутри монокристалла, по обе стороны которых
имеется одинаковая исходная среда. На границе или на
резком градиенте физических свойств возникают сложные
условия взаимодействия двух тел, отличающихся по кон-
тактным потенциалам, по ширине и структуре зон, по
типу проводимости. Контактные потенциалы полупровод-
ников в отличие от металлов зависят от смещения хими-
ческого потенциала при введении примесей. От коммута-
ции на границе двух ветвей термоэлемента требуется пол-
ное отсутствие сопротивления для носителей тока и
в то же время возможно высокий запрет диффузии.

Первостепенное значение для термоэлементов имеет
теплопроводность. Ведь термоэлемент — это в основном
прибор, где 80% тепла переходит от горячего края к хо-
лодному и только остаток в генераторах превращается
в электрическую энергию, а в холодильниках переносится
от холодного края к горячему.

Приступая ясе к детальному изучению проблемы теп-
лопроводности, мы прежде всего сталкиваемся с вопросом
о длине свободного пробега фононов, а опа зависит от сте-
пени ангармоничности тепловых колебаний, от условий
переброса между акустической и оптической их ветвями
и от нарушения периодичности решетки.
На первый взгляд формула Дебая и Пайерлса весьма
проста: наряду с длиной пробега, она включает лишь
теплоемкость и скорость звука. Однако речь идет о груп-
повой скорости фононов, а не о фазовой скорости ультра-
звука, которая сравнительно легко измеряется. Чтобы
определить групповую скорость, приходится измерять
спектры тепловых колебаний и зависимость их частоты
от квазиимпульса. До последнего времени эти данные
можно было получить лишь путем вычисления, причем,
как оказалось, они были совершенно не верны. Только
недавно с помощью нейтронного анализа удалось полу-
чить эти данные для германия и кремния. Расхоящение
средней групповой со средней фазовой скоростью фоно-
нов получилось примерно пятикратным. Поэтому попытки
предсказать величину теплопроводности были обречены
на неудачу.

Одновременно при отборе термоэлектрических материа-
лов необходимо было оценить их теплопроводность и ее
зависимость от внешних параметров, атомного веса, сте-
пени ионности химических связей, теплового расширения
и т. п. Важное значение имеет соотношение теплопровод-
ности и подвижности в твердых сплавах, вошедших
в практику термоэлементов. Возник вопрос о зависимости
эффективной массы от температуры и других факторов.

Наконец, сильно усложнился вопрос о переносимой
зарядами теплопроводности, в которой, помимо условия,
вытекающего из закона Видемана—Франца, играет роль
диффузия пар, а также о переносе тепла фотонами ин-
фракрасного излучения.

Я назвал только несколько физических проблем, свя-
занных с термоэлектричеством. Но ведь, помимо термоэле-
ментов, могут возникнуть и другие применения полупро-
водников.

Своеобразие механических свойств полупроводников и
явлений па их границах приведет, по-видимому, к важ-
ным техническим выходам. Вместе с тем проявятся еще
ие изученные стороны в полупроводниках, а интерес ис-
следователей привлекут заброшенные пока материалы.

Среди других вопросов назову коллективные процессы
в сегнетоэлектриках и ферритах. В связи с этим хочется
вспомнить моих покойных друзей — И. В. Курчатова и
П. П. Кобеко, которые выяснили физическую природу
сегнетоэлектричества. Здесь возникают новые возмож-
ности концентрации электромагнитной энергии.
Немаловажное значение приобретают и экситоны, вве-
денные в науку еще одним моим покойным другом —
Я. И. Френкелем.

Не сомневаюсь, что дальнейшее развитие этих вопро-
сов расширит и углубит наше понимание полупроводни-
ков. Первые 30 лет их истории дали уже богатые плоды.
Радиотехника и измерительная техника достигли в выпу-
скаемых приборах небывалой тонкости и многообразия.
Созданы основы автоматики и телеуправления, выпрямле-
ния токов и фотоэлементов. Все это было связано с ис-
пользованием р—п переходов. А далее уже открыты пути
взаимных превращений тепловой, электрической, упругой,
магнитной энергий. Осуществляется мечта овладения
энергией Солнца. Это результаты дружной, настойчивой
работы, в которой принимают участие ученые как США,
Англии, Франции, ФРГ, так и СССР, Чехословакии,
Польши и Китайской Народной Республики.

Наши конференции каждые два года подводят итоги
тому, что сделано за это время, и объединяют усилия фи-
зиков. Но все, что мы сделали, — только начало длинного
пути.

ПОЛУПРОВОДНИКИ

И ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС*

Развитие техники выдвигает все новые задачи, для
решения которых требуются новые материалы. Так, раз-
витие авиации привело к разработке легких сплавов, про-
гресс ракетостроения — к созданию тугоплавких и огне-
стойких материалов и т. п.

Наше время отмечено пластмассами и полупроводни-
ками, которые подняли новые пласты технической це-
лины.

До недавнего времени электротехника знала медь и
изоляторы, машиностроение — железо, радиотехника
строилась на вакуумных лампах. Всего 30 лет назад на
техническом горизонте появились полупроводники — сна-
чала как выпрямители переменного тока и фотоэлементы.
С тех пор они широкой волной вторглись в радиотехнику,
автоматику и сигнализацию, измерительную технику.

♦ Статья опубликована в журнале: Вести. АН СССР, 1960, № 11,
с. 25—27. Это — первая посмертная публикация А. Ф. Иоффе.
Уже свыше 20 производств базируется па полупро-
водниках, и это только начало мощного движения. Не-
далеко время, когда полупроводниковые термоэлементы и
фотоэлементы перестроят основы энергетики, холодиль-
ной и отопительной техники, изменят соотношение по-
стоянного и переменного токов в электротехнике и пере-
дадут в наши руки тончайшие средства, заменяющие ис-
кусство человека.

В широких кругах представление о полупроводниках
связано с радиотехникой и отчасти с выпрямителями.
Масштабы их производства в одних только США превы-
шают миллиард долларов. Следует отметить, что при об-
щем замедлении роста производства в США строитель-
ство новых полупроводниковых лабораторий и производ-
ство приборов из полупроводников там из года в год
почти удваивается. Высок уровень полупроводниковой
промышленности в Японии, быстро развивается она и
в Англии, а ФРГ занимает первое место по выпуску по-
лупроводниковых выпрямителей.

Важность замены радиоламп полупроводниковыми дио-
дами и триодами достаточно хорошо известна. Все знают,
что в отличие от вакуумных ламп новые приборы по-
требляют во много раз меньше электроэнергии, они не
требуют предварительного подогрева, не боятся сотря-
сений, обладают громадной прочностью и долговечностью,
что их можно изготовлять небывало малого размера. Ван
Арденсу в ГДР удалось ввести полупроводниковую радио-
станцию в человеческий желудок, а недавно у нас демон-
стрировали искусственный протез, в котором движения
управлялись биотоками живого человека. В Ленинграде
в Агрофизическом институте миниатюрные измерители
температуры и влажности в непосредственной близости
от растения позволяют самому растению в зависимости
от протекающих в пем процессов автоматически вклю-
чать и выключать свет.

Выпрямители переменного тока из закиси меди и се-
лена еще десятилетие назад приводили к энергетическим
потерям порядка 30 % • Теперь, в эпоху германия и крем-
ния, новые выпрямители снизили потери до 1—2 % и
решают задачи электролиза алюминия и других метал-
лов, применяются на электротранспорте и в ряде иных
мест, где нужен постоянный ток.

Третья область применения полупроводников — фото-
элементы — уже сделалась широко известной благодаря
их использованию в спутниках и космический кораблях,
где солнечные лучи становятся единственным и неизмен-
ным источником энергии. 10—15 % этой энергии фото-
элементы превращают в электроэнергию. Однако стои-
мость кремниевых фотоэлементов еще настолько высока,
что пока преждевременно говорить о больших масштабах
превращения солнечной энергии в электрическую.

Зато недалека уже возможность экономически выгод-
ного получения электроэнергии за счет солнечных лучей
при посредстве полупроводниковых термоэлементов, ко-
торые позволяют по-повому решать проблемы энерге-
тики.

140 лет назад эстонский физик Зеебек открыл явление
термоэлектричества, но неправильно его понял. В термо-
элементах, как и в других тепловых двигателях, теп-
ловой поток, идущий от горячего конца к холодному, ча-
стично переходит в другие виды энергии, в данном слу-
чае в электрическую. Отличительная черта термоэлемен-
тов, как и фотоэлементов, — выделение электроэнергии
без промежуточных этапов, без паровых котлов и турбин,
без вращающихся динамо-машин. Это громадное преиму-
щество, и оно скоро было осознано. Но пока материалы
для термоэлементов изготовлялись из металлов, кпд до-
стигал нескольких десятых долей процента, а создавае-
мое термоэлементами охлаждение не превышало 5—6°.
Поэтому термоэлементы применялись лишь для измере-
ния температур.

Уже в начале первой пятилетки советские физики
первыми в мире поняли преимущество полупроводников
и еще перед войной получили около 3 % кпд, а во время
Отечественной войны изготовляли котелки с дном из тер-
моэлементов, которые могли снабжать партизан электро-
энергией для раций. После окончания войны котелки
были заменены керосиновыми лампами с термобатареями,
питающими радиоприемники. Таких термогенераторов
было изготовлено несколько сот тысяч.

Учитывая исключительное значение энергетики, я не-
сколько подробнее остановлюсь на термогенераторах. Ре-
шающим в них является температура источника тепла.
Если она не превышает 300—400°, то твердые полупро-
водники из теллуристого висмута или свинца дают термо-
элементы с кпд до 8%. При 700° нам, по-видимому,
удастся получить кпд 12—15 %. Источники тепла с тем-
пературой 1500—2000° позволяют говорить уже о дости-
жении кпд в 30—60 %. Такая возможность была указана
нами еще 10 лет назад.

Термоэлементы с кпд от 8 до 15 % представляют боль-
шой интерес для получения электроэнергии от Солнца
с целью использования ее в сельском хозяйстве и на
транспорте.

Кпд порядка 50 % и выше можно будет получать либо
из газообразных полупроводников (плазмы паров цезия),
либо из вакуумных диодов, либо, наконец, из потоков
ионизованных газов в магнитном поле. Каждый из этих
путей может привести к цели, каждый требует преодо-
ления своих трудностей. Опыт покажет, какой из них
окажется наилучшим.

Термоэлементы находятся еще в стадии разработки и
широко войдут в технику лишь в ближайшие годы. Но их
можно уже сейчас использовать в холодильниках, нагре-
вателях, термостатах. Таким приборам предстоит большое
будущее, поскольку их показатели постоянно повыша-
ются, а конструкция совершенствуется. Абсолютно реально
их использование для охлаждения помещений летом и
подогрева зимой, для регулировки температуры.

Я не упомянул о полупроводниках, концентрирующих
магнитные и электрические поля (о ферритах и сегнето-
электриках) , измерительных приборах, стабилизаторах на-
пряжения и многом другом, что характеризует современ-
ный этап техники и неосуществимо без полупроводников.

Попытаюсь резюмировать, что дают полупроводники и
чего мы ждем от них.

1.	Превращение почти без потерь энергии переменного
тока в постоянный от долей ватта до тысяч киловатт.

2.	Замена радиоламп с большой экономией электриче-
ской энергии при ничтожных габаритах, что сильно рас-
ширит область применения радиотехники и электроники.

3.	Значительное упрощение и улучшение средств сиг-
нализации, телеуправления и автоматизации производ-
ственных процессов.

4.	Упрощение электронно-счетных устройств и созда-
ние систем, решающих самые сложные задания промыш-
ленности и сельского хозяйства.

5.	Совершенствование измерительной техники.

6.	Стабилизация напряжений и токов и преобразова-
ние всех параметров электрических схем.

7.	Разработка фотоэлементов, превращающих световую
энергию в электрическую. Использование солнечной энер-
гии с помощью как термоэлементов, так и фотоэлемен-
тов.

8.	Создание сегнетоэлектриков и ферритов, концентри-
рующих магнитные и электрические поля и превращаю-
щих электрическую и магнитную энергию в механиче-
скую, звуковую и другие виды энергии.

9.	Разработка термоэлементов для прямого превраще-
ния тепловой энергии в электрическую с кпд порядка
10%.

10.	Разработка термоэлементов, способных превращать
высокотемпературную тепловую энергию в электрическую
с кпд от 40 до 60—70 %.

11.	Использование потоков ионизированных газов
в магнитном поле, создающих электроэнергию с высо-
ким кпд.

12.	Развитие холодильной техники и кондиционирова-
ние воздуха в помещениях.

Мы только еще начинаем изучать и использовать жид-
кие и газообразные полупроводники и лишь вступаем
в область высоких температур. Не без основания поэтому
мы ждем гораздо больших результатов, считая достигну-
тые успехи лишь первыми шагами на длительном пути.
Уже разработанное нужно передать производству, а перс-
пективы скорее и шире развить в научных и отраслевых
институтах, создав для этого необходимые материальные
условия.
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

И ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСТВО

ПРОБЛЕМЫ НОВЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЭНЕРГИИ *

В своих выступлениях на конференциях по планиро-
ванию науки, по генеральному плану электрификации и
в газетных статьях я выдвигал ряд проблем, разрешение
которых должно поднять технику на более высокий уро-
вень. Однако в тех условиях я не мог изложить сообра-
жения, заставляющие считать их реально осуществимыми.
В настоящей статье я попытаюсь указать не только за-
дачи, но и имеющиеся в нашем распоряжении средства
для их разрешения. При этом я ограничусь лишь важ-
нейшими энергетическими проблемами.

ПРОБЛЕМА

НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ СОЛНЦА

Как известно, современная техника использует лишь
те запасы солнечной энергии, которые фиксируют зеле-
ные листья растений или стекающие вниз воды, которые
Солнце испарило и потом в виде дождя и снега перене-
сло на более высокий уровень. Оба эти естественных про-
цесса крайне невыгодны с энергетической точки зрения.
Растения используют лишь несколько процентов (от 1
до 6 %) падающей на них солнечной энергии и этим
вполне разрешают ту задачу, которая приходится на их
долю в том цикле преобразования энергии и материи,
которым определяется жизнь земной коры. Что энерге-
тическая задача может быть решена значительно полнее,
показывают красные водоросли, живущие на глубинах
при слабом освещении и использующие 20—25 % падаю-
щей на них световой энергии. Некоторые фотохимические

* Статья опубликована в журнале: Соц. реконстр. и наука, 1932,
вып. 1, с. 23—29.
реакции, изученные в лабораторных условиях, дают
цифры гораздо более высокие (до 80 %) • По сравнению
с этими данными обычная для растений степень исполь-
зования энергии (1 %) явно не должна нас удовлетворять.

Не лучше обстоит дело и с водными источниками.
Солнечная энергия испаряет воду, затрачивая по 600 кал
на 1 кг, и, сверх того, поднимает этот пар на высоту
1—2 км, где он конденсируется в облако. На этот подъем
затрачивается 1000 кГм, пли около 2 кал. В большинстве
наших гидротехнических установок (Днепрострой, Вол-
ховстрой, Свирьстрой) мы используем один-два десятка
метров падения, т. е. меньше 0.1 кал на 1 кг воды. На
1 кг воды Солнце затрачивает 602 кал почти полноцен-
ной энергии, способной 95%, т. е. 570 кал, превратить
в механическую энергию. На наших гидротехнических со-
оружениях мы получаем около 0.05 кал. Таким образом,
коэффициент использования равен всего 0.0001.

Может показаться, что хотя солнечной энергии много,
но опа так рассеяна, что только на необозримых просто-
рах лесов и морей может дать технически важные резуль-
таты, что те поверхности, с которых мы могли бы соби-
рать солнечную энергию искусственными приемами, слиш-
ком ничтожны. Но это неверно. Каждый квадратный метр
поверхности, поставленный перпендикулярно солнечным
лучам, получает около 1 кВт энергии. Крыши большого
города получают от 10 до 100 млн кВт. Если бы мы
умели получать 1—2 % этой энергии, то имели бы бес-
топливный фонд от 100 000 до 2 000 000 кВт, покрываю-
щий всю потребность в электроэнергии.

Какими же средствами мы располагаем уже в данный
момент непосредственного использования солнечной энер-
гии? Помимо фотохимических реакций, которые, вероятно,
сделаются основным источником энергии в будущем, но
сейчас еще мало применимы, мы рассмотрим три типа
солнечных устройств: тепловой, термоэлектрический и
фотоэлектрический.

Нагревание, вызываемое Солнцем, весьма велико. Пе-
ски Кара-Кума нагреваются до 80 °C, несмотря на срав-
нительно слабое поглощение солнечных лучей и значи-
тельную потерю энергии через лучеиспускание. Основным
приемом более значительного накопления солнечного
тепла являются стеклянные покрытия парников и теп-
лиц. Стекло обладает счастливым свойством: будучи
чрезвычайно прозрачным для главной массы солнечных
206
лучей, оно задерживает лучи больших длин волн, излу-
чаемые слабо нагретой Почвой и растениями. Подбор наи-
лучших в этом отношении сортов стекла, лаков и красок
значительно улучшит результаты. Еще большего можно
ожидать от целесообразного подбора газов. О значении их
можно судить по роли углекислоты в энергетике земного
покрова. Если бы вместо 0.04 % углекислоты в воздухе
мы имели лишь 0.01 %, то температура земной поверх-
ности упала бы ниже 0° и замерзли бы все моря. Наобо-
рот, при 0.4 % вся вода испарилась бы. Ничтожные при-
меси некоторых ароматических органических веществ
в десятки и сотни раз повышают поглощение инфракрас-
ных лучей в воздухе. Ни одно из этих имеющихся в на-
ших руках средств для регулирования поглощения и ис-
пускания лучистой энергии нами не использовано и даже
не изучено. А между тем первые же опыты использова-
ния стеклянных перекрытий дали температуру в 140° и
даже 240 °C. Температуры, которые достигаются в таких
помещениях, покрытых одним или несколькими слоями
стекол, зависят не только от свойств стекла, но и от
потери тепла остальными стенками. Если бы эти стенки
граничили с водой или воздухом, уже сначала сильно
подогретыми Солнцем, то температура в закрытом ящике
была бы выше. Многоступенчатое устройство, в котором
нагретый воздух окружал бы ящик, нагреваемый Солн-
цем, а полученная более высокая температура была бы
использована для обогрева следующего внутреннего
ящика, в свою очередь нагреваемого Солнцем, и т. д.,
помогло бы достичь значительно более высоких темпера-
тур. Этот принцип часто применяется в физике, в технике
как низких, так и высоких температур.

Другой метод — регенерации — также мог бы быть
широко применен. Если, например, солнечное тепло за-
трачивается на опреснение воды путем перегонки, то вы-
деляемая при конденсации теплота должна быть исполь-
зована на подогрев и испарение морской воды. Солнце же
должно добавлять лишь такое количество энергии, кото-
рое необходимо, чтобы быстро испарять морскую воду
при более высокой температуре, чем температура конден-
сации пресной воды. Другой пример — испарение воды из
резервуаров, нагретых Солнцем в жаркие дни, и конден-
сация пара на холодном стекле в холодные ночи. Нако-
нец, для получения высоких температур можно концен-
трировать солнечные лучи зеркалами.
Целесообразным использованием указанных средств
можно разрешить целый ряд технических задач, суще-
ственно влияющих на энергетический баланс. Можно
строить парники и теплицы без применения топлива.
Можно опреснять морскую воду с достаточно выгодными
экономическими показателями. Можно иметь горячую
воду для бытовых целей — варки пищи, бань, прачечных
и т. п. Можно сушить овощи, выплавлять серу и соли.
Можно, наконец, строить котлы и двигатели для ороше-
ния и т. п. Технические трудности, которые пришлось бы
здесь преодолеть, нисколько не большие, чем в любом
новом строительстве. Техническая проработка всех этих
устройств, проверенная на опытных установках, дала бы
твердые основания для внесения солнечной энергии в энер-
гетический баланс южных республик и областей Союза.
Экономическая целесообразность определится почти ис-
ключительно стоимостью затрат на установку; расходы
эксплуатации ничтожны, энергия же даровая. Величина
коэффициента использования солнечной энергии также
не играет существенной роли, так как дело сводится к ис-
пользованию больших или меньших поверхностей для со-
бирания солнечной энергии.

С точки зрения экономической целесообразности для
использования солнечной энергии могут оказаться вполне
пригодными те приемы, которые отвергаются нами для
топливных ресурсов. Например, термоэлементы, совер-
шенно непригодные для тепловых станций вследствие сво-
его низкого коэффициента полезного действия, могут ока-
заться вполне удовлетворительными для солнечных уста-
новок благодаря дешевизне и отсутствию ухода.

Рассмотрим для примера следующий случай. Крыша
дома сделана наподобие китайских вогнутой и покрыта
белой жестью. Вдоль всей крыши на стойках расположен
желоб вогнутостью по направлению к крыше; желоб по-
крыт слоем термоэлектрически активного по отношению
к желобу вещества, которое сверху покрыто также ме-
таллом. Желоб и внешнее покрытие, между которыми по-
мещено данное вещество, служат электродами термоэлек-
трической батареи. Рассчитаем два варианта устройства
термобатареи: из металлов и из полупроводников. Будем
считать, что благодаря концентрации солнечных лучей
крышей на 1 см2 поверхности желоба падает 0.2 кал/с,
тогда как на поверхность крыши приходится около
0.02 кал/с. Толщину слоя примем в 5 см для металла и
2 см — для полупроводника, а теплопроводность металла
0.01, а полупроводника 0.004. Тогда разность температур,
которая установится на термобатарее, будет составлять
для металла 100°, а для полупроводника 200°. При этом
на металлическом термоэлементе можно получить около
5 мВ, на полупроводнике — около 0.1 В. Считая, что
удельное сопротивление металла 0.001 Ома, а полупро-
водника 2 Ома, мы получили бы для энергии, которую
можно получить от батареи, 25 Вт с 1 м2, т. е. до 2.5 %
падающей энергии. В действительности, если ограничить
свою задачу лишь дешевыми металлами, получение энер-
гии будет вдвое меньше, но и этого, как видно из при-
веденных данных, достаточно для электрификации того
дома, который покрыт такой термоэлектрической кры-
шей. Металлы и полупроводники выгодно делать губча-
тыми, рыхлыми. Сибирский изобретатель Потанин и
проф. Власов предложили способ регенерации теплоты
в термоэлементах, который мог бы почти вдвое повысить
использование солнечной теплоты. Таким образом, и тер-
моэлемент как метод использования солнечной энергии
дает вполне пригодные экономические результаты.

Третий путь — фотоэлемент — еще не достиг такого
состояния, чтобы служить для использования солнечной
энергии, поскольку его кпд составляет лишь сотые или
тысячные доли процента. Но здесь ясно, каким способом
он может быть улучшен. Современный фотоэлемент пред-
ставляет собою либо медную пластинку, покрытую за-
кисью меди, либо железный лист, покрытый слоем се-
лена, с прозрачным или сетчатым верхним электродом.
Свет гонит поток электронов из закиси меди или селена
в металл, создавая между ними определенную разность
потенциалов благодаря находящейся между ними тонкой
проводящей прослойке. Но при том способе получения
прослойки, которым пользуются в технике, она получа-
ется не сплошной. В отдельных многочисленных местах
селен и металл непосредственно касаются друг друга, и
через эти контакты из металла обратно уходит главная
часть электронов, переносимых в металл светом. Мы как
бы носим воду в решете: на нем остается несколько ка-
пель. Можно думать, что, создав искусственно и в фото-
элементах сплошные прослойки, мы обеспечим гораздо
более высокие свойства фотоэлемента. Опыт подтверждает
эти соображения и позволяет ожидать, что повышение
кпд до 1—2 % достижимо. А тогда фотоэлементы получат
Преимущество перед термоэлементами, так как они пе
требуют концентрации энергии и могут быть нанесены
гораздо более тонкими слоями (десятые доли миллиметра
вместо сантиметров).

Если мы не пользуемся Солнцем как источником энер-
гии, то зато широко используем его в агрономии и быту.
Однако и здесь мы берем то, что есть, не пытаясь управ-
лять процессами сознательно и систематически. А между
чем и в этой области мы не беспомощны. Поглощение и
испускание лучистой энергии определяется тонким по-
верхностным слоем почвы. Достаточно изменить его, чтобы
резко повлиять на режим лучистой энергии. Это можно
сделать, покрывая почву окрашенной бумагой или слоем
лака, нанося жирную копоть или осадок от соответствен-
ных газов, выпущенных над полями. Внося окрашенные
вещества, сильно поглощающие главную массу солнечных
лучей около 0.001 мм длины волны и слабо испускающие
при температуре почвы лучи с длиной волны 0.01 мм,
мы можем резко усилить прогрев почвы и уменьшить
ночное охлаждение. Наоборот, внося вещества, отражаю-
щие солнечные лучи и сильно испускающие их, мы пред-
отвратим чрезмерное нагревание почвы. Покрытие жид-
ким, быстро высыхающим лаком (например, целлюлоз-
ным) может иметь ряд последствий. В то время как па-
дающий сверху дождь без затруднения будет всасываться
почвой через многочисленные трещины и борозды, сде-
ланные для посева, испарение будет ослаблено почти про-
порционально закрытой лаком поверхности, т. е. в не-
сколько раз. Поэтому почва гораздо лучше будет пере-
носить засуху. Слой лака во столько же раз уменьшает
количество сорных трав. Вследствие малой теплопровод-
ности и отсутствия влажности в слое лака потеря тепла
в окружающий воздух будет ослаблена. Стоимость нане-
сения подобных лаков не превышает стоимости покрытия
из бумаги (мульчирования), применяемого для ряда
культур и оказавшегося экономически выгодным.

Потеря почвой тепла, уносимого воздухом, в большей
степени зависит от состояния поверхности. Потеря может
быть уменьшена, если при окончательной обработке почва
получает ясно выраженную ячеистую структуру. В углуб-
лениях ячеек воздух задерживается и изолирует почву
в тепловом отношении. Наоборот, чем лучше перемеши-
вание воздуха над поверхностью земли, тем больше по-
тери тепла почвой. Сама структура почвы, ее прочность,
размываемое п> водой л скорость испарения могут быть-
резко изменены введением ничтожных количеств поверх-
ностно-активных веществ.

Покрытие копотью или осадками химических газов
может служить мощным средством для усиления таяния
снегов. Кавказские горцы посыпают весной снег черной
землей и таким путем увеличивают короткий вегетацион-
ный период. Н. П. Горбунов предложил подобный способ
для усиления таяния ледников на Памире. Возможно, что
и для растений в определенные периоды или в определен-
ных климатических условиях дополнительная окраска мо-
жет оказаться весьма полезной. Если бы при выборе кра-
ски для домов мы учитывали не только видимый глазом
цвет, но и испускание в инфракрасной области, то могли
бы на юге поддерживать здания на более низкой темпе-
ратуре, на севере можно было бы добиться меньшего от-
вода тепла от степ холодным воздухом.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕВЕРНОГО ХОЛОДА

Значительная разность температур, существующая на
далеком Севере между водой, находящейся под коркой
льда, и окружающим воздухом, может быть использована
для получения механической энергии. Представим себе
следующее сооружение. Под льдом находится обтекаемый
проточной водой котел, наполненный аммиаком. Нагревая
его до О °C, вода поднимает давление до 4.5 атм. При
этом давлении аммиак поступает в турбину или машину,
совершенно подобную применяемым для водяного пара.
Производя работу, аммиак понижает давление до 0.7 атм,
а температуру до — 40 °C и переходит в конденсатор, где
он при этой температуре конденсируется другой жидко-
стью, предварительно охлажденной внешним воздухом.
Для этого жидкость разбрызгивается и, падая в виде
многочисленных капель с громадной поверхности, охлаж-
дается до необходимой температуры. Подсчитывая стои-
мость отдельных частей такой установки по тем данным,
которые применяются для обычных тепловых установок,
проф. Власов получил для установок в 5000—10 000 кВт
стоимость не выше 150 руб. на 1 кВт для Якутска и
250—300 руб. для других районов Сибири. Стоимость
1 кВт-ч получается от 1 до 3 коп. Если эти подсчеты,
сделанные без конструктивного проекта установки, без
учета мер против возможного намерзания жидкости на
котле и сооружения для распыления ее, окажутся не со-
всем точными, то даже увеличение стоимости в 2—3 раза
не изменит факта экономической выгодности таких уста-
новок на Крайнем Севере, лишенном топлива и других
источников энергии. Проф. Власов находит даже, что
более дорогие и менее продуктивные термоэлектрические
установки благодаря крайней простоте эксплуатации мо-
гут оказаться выгодными в определенных климатических
условиях. К этой задаче примыкает и другая, относя-
щаяся к эксплуатации теплофикационных центральных
станций. Отопительная система возвращает теплую воду
при температуре на несколько десятков градусов выше
водопроводной воды. И эта разность температур могла бы
быть использована для получения механической и элек-
трической энергии.

АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

При оценке машин для использования новых источ-
ников энергии — солнца, ветра, северного холода и т. п. —
приходится исходить не из коэффициента полезного' дей-
ствия, а из стоимости установки и занимаемой полезной
площади. Однако эти источники обладают еще одним
существенным недостатком: они дают энергию часто не
тогда и не там, где она нужна. Их экономическая целе-
сообразность поэтому в большей мере зависит от возмож-
ности запасать, например, дневную энергию на ночь или
передавать на места потребления. Важнейшим вопросом
является дешевый и легко транспортируемый аккумуля-
тор. Зато важнейшая для современного энергетического
хозяйства его характеристика — коэффициент полезного
действия — имеет сравнительно меньшее значение. Эта
новая постановка вопроса допускает и новые решения.
Предположим, например, что на местах дешевой энергии
мы затрачиваем ее для получения алюминия, а затем
этим алюминием пользуемся в качестве электрода в галь-
ваническом элементе. Если мы получим только треть за-
траченной энергии, это может оказаться крайне выгод-
ным, например для некоторых видов транспорта.
Проф. В. Г. Глушков предложил пользоваться дешевой
энергией для разложения воды, передавая затем полу-
ченный водород по трубам на большие расстояния. Со-
единяя водород с кислородом воздуха, можно вновь по-
лучить значительную часть затраченной энергии и воду.
Очевидно, можно придумать и ряд других дешевых и
невысоких по качеству аккумуляторов. Выработка прак-
тически пригодного типа такого аккумулятора — одна из
актуальных задач электрохимии.

ОТОПЛЕНИЕ

Несовершенство современных методов отопления и
громадные количества топлива, на него затрачиваемые,
заставляют задуматься о других способах поддержания
достаточной температуры в зданиях. Наши печи исполь-
зуют 10 %, лучшее центральное отопление — около 50 %
теплоты, выделяемой топливом. Это еще не так плохо.
Но энергию приходится оценивать не только количе-
ственно, но и качественно. Если судить об энергии по ко-
личеству механической или электрической энергии, кото-
рые можно извлечь из данного запаса, то следует сказать,
что химическая энергия 1 кг угля, выделяющего 8000 кал,
могла бы дать не менее 8000 кал электрической энергии,
если бы мы умели превратить ее без потерь. На лучших
электростанциях мы все же получаем только до 2500 кал.
Это количество определяется высокой температурой
в топке парового котла. В зданиях же мы хотим создать
температуру всего в 20 °C. При этой температуре те же
8000 кал могли бы дать при температуре внешнего воз-
духа в 10 °C не больше 800 кал электроэнергии. Наоборот,
затратив 800 кал электроэнергии, мы могли бы ввести
в здание 8000 кал тепла при 20 °C. Остальные 7200 кал
были бы взяты от внешнего холодного воздуха. Эти цифры
характеризуют теоретические возможности и не учиты-
вают потерь в наших машинах. Практически соотношения
в 2—3 раза ухудшаются: для сообщения 8000 кал по-
требуется не меньше 2000 кал электроэнергии.

Исходя из расхода топлива, сравним два способа со-
гревания помещения: 1) для того чтобы ввести в здание
8000 кал тепла при коэффициенте полезного действия
в 50 % путем центрального отопления, потребуется 2 кг
угля; 2) для той же цели можно взять от электростан-
ции, скажем, 3000 кал электроэнергии, приводящей во
вращение мотор холодильной установки. Эта установка,
охлаждая обтекающий ее внешний воздух, будет согре-
вать воздух, направляемый в здание, и сообщать ему те
же 8000 кал. На электрической же станции для получе-
ния 3000 кал электроэнергии потребовалось немногим
больше 1 кг угля. При втором способе отопления вместо
котлов и отопительных батарей здание должно быть обо-
рудовано достаточно мощной холодильной машиной, кото-
рая летом может служить как холодильная установка.

Целесообразное решение задачи отопления с мини-
мальным расходом топлива представляется в следующем
виде. Электрическая станция теплофицирует отходящим
теплом своих турбогенераторов прилегающий район. Од-
нако соотношение между потреблением электрической и
тепловой энергией таково, что отопить весь город, кото-
рый станция освещает, невозможно. В более отдаленные
районы подается электрическая энергия, которая в упо-
мянутых холодильных установках затрачивается на со-
гревание помещения.

Наконец, есть еще один способ экономии топлива. Ко-
личество топлива, затрачиваемого на согревание здания,
определяется охлаждением через внешние стены и
крышу. Чем больше площадь пола по сравнению с по-
верхностью стен, тем меньше приходится топлива на
единицу полезной площади. В тех местностях (например,
на Крайнем Севере), где отопление является централь-
ным вопросом жилищного строительства, можно учиты-
вать возможность использования помещений без внешних
стен, окруженных со всех сторон жилыми комнатами той
же температуры, что и данное помещение. Оно тогда ни-
чего не теряет, его не нужно и отапливать. Несомненно,
что целый ряд помещений не требует внешних окон, и,
следовательно, при целесообразной постройке их не тре-
буется и отопления. Не только залы для кино и театров,
но и некоторые заводы и фабрики могли бы значительно
улучшить условия труда, если бы, не рассчитывая на бо-
ковое освещение окон, рационально распределили элек-
трическое освещение. Вместо отопления на первый план
стал бы вопрос о вентиляции и об электрических источ-
никах света. Необходимо увеличить количество полезных
для здоровья ультрафиолетовых лучей. Уже сейчас име-
ются удобные и недорогие источники, дающие электри-
ческий свет, по составу не отличающийся от солнечного.
Можно с уверенностью ожидать, что в течение ближай-
ших двух лет будут практически разработаны лампы со
светящимся газом, гораздо более дешевые и более бога-
ТЫе ультрафиолетовым светом. Тогда этот воНрбС станет
весьма реально на очередь, и количество помещений, в ко-
торых можно будет отказаться от окон, а следовательно,
и от затрат на отопление, возрастет. Но и по отношению
к окнам вопрос об ультрафиолетовом свете не теряет
своего значения. Наши оконные стекла его не пропу-
скают, хотя Производство стекол прозрачных и для этих
лучей стоило бы не так уж дорого. Гигиеническое значе-
ние этих стекол громадно.

В настоящей статье я О1ранпчился рассмотрением не-
скольких энергетических проблем, которые считаю раз-
решимыми в ближайшее же время. Это — задачи второй
пятилетки. Я перечислю еще ряд задач, более отдален-
ных, но тоже не невозможных. Обратимое окисление угля,
которое в три раза повысило бы использование угля для
механической и электрической энергий. Газогенераторы
и газопроводы, удешевляющие транспорт топлива. Атмо-
сферное электричество, энергия волн, приливов и отли-
вов, внутренняя теплота Земли — все это громадные ко-
личества энергии, слишком рассеянной, мало концентри-
рованной для условий современной техники. Первые же
успехи в области регулирования погоды, хотя бы выпа-
дения дождей, позволили бы усилить осадки в высоких
местностях за счет более низких и таким образом резко
усилить запасы водных сил. Меньше всего можно в дан-
ное время сказать о возможности использования внутри-
атомных источников энергии при преобразовании элемен-
тов. Мы знаем, насколько велики количества энергии
в этих случаях, но совсем не знаем, как ими управлять.

ОТКРЫТИЕ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ *

В 1822—1823 гг. Зеебек описал в «Известиях Прус-
ской Академии наук» явление, которое он определил как
Появление свободного магнетизма в соединенных между
собою двух разнородных проводниках под влиянием раз-
ности температур. Из описания произведенных им опы-
тов ясно, что Зеебек открыл термоэлектрические токи,
возникающие в замкнутой цепи из разнородных провод-

* Глава I (Введение) из книги: Иоффе А Ф Полупроводниковые
термоэлементы М.; Л • Изд-во АН СССР, 1956. 103 с.
йиков, Когда места контактов обладают разными темпе-
ратурами.

Это была эпоха, когда вслед за открытием Эрстедом
воздействия электрического тока на магнитную стрелку
последовала серия работ Ампера, Био, Савара, Лапласа
и других, выяснивших взаимодействие электрических то-
ков и магнитных полей; гипотеза об амперовых молеку-
лярных токах свела источник магнитных явлений к элек-
трическим токам. От понедельника к понедельнику (день
заседаний Парижской Академии наук) росло учение об
электромагнетизме; в его развитии приняли деятельное
участие физики, математики и химики.

Из Парижа это научное направление распространи-
лось в Швейцарию и Германию, а затем в Англию, где
Фарадей обогатил его открытием электромагнитной ин-
дукции.

Если без предубеждения рассмотреть опыты Зеебека,
то не возникнет сомнения, что наблюденные им явления
вызывались электрическим током (исчезновение магнит-
ных действий, как только ток размыкался введением не-
проводящей прослойки, количественная связь между маг-
нитным полем тока и наблюденными отклонениями маг-
нитной стрелки и т. п.). Однако Зеебек не только
отказался от такого естественного толкования своего от-
крытия, но и активно боролся против него еще на про-
тяжении ряда ближайших лет, обвиняя представителей
теории термоэлектрических токов в увлечении «модой»,
вызванной открытием Эрстеда.

Объяснение столь предубежденного отношения Зеебека
к своему открытию можно найти в заключительной части
его обширного трактата, где делается попытка связать зем-
ной магнетизм с разностью температур между экватором
или серией южных вулканов и полярными льдами. Ви-
димо, эта гипотеза была ближе его сердцу, чем открытие
еще одного источника возникновения электрического
тока.

Ценность статьи Зеебека заключается, конечно, не
в этой гипотезе (он же сам показал, что разность тем-
ператур без замкнутого электрического тока не вызывает
никаких магнитных влияний) и не в попытке отрицать
электрический ток, а в громадном, накопленном им
экспериментальном материале, охватившем самые разно-
образные твердые и жидкие металлы, их сплавы, мине-
ралы и полупроводники. Заблуждение Зеебека сыграло
положительную роль: чтооы опровергнуть электрическое
происхождение термоэлектрических токов, он на самых
различных материалах сопоставлял явление электриза-
ции (контактный потенциал) или ряд Вольта с воздей-
ствием разности температур на магнитную стрелку и по-
казывал различие между ними.

Составленный Зеебеком обширный термоэлектриче-
ский ряд представляет интерес и поныне. В современных
обозначениях (а — термоэлектродвижущая сила на 1°С
ио — удельная электропроводность) ряд Зеебека опре-
деляется произведением ас вместо величины а2о/ае
(где ае — удельная теплопроводность), которая, как
увидим, характеризует термоэлектрические свойства ма-
териала.

Обстоятельность исследований Зеебека иллюстрирует,
в частности, тот факт, что в статье Марии Телкес, опу-
бликованной в американском журнале 125 лет спустя,
приводится как лучшая пара ZnSb и PbSb, совпадающая
с предельными членами ряда Зеебека.

Сопоставляя качественный ряд Зеебека с современ-
ными измерениями термоэлектродвижущей силы метал-
лов, можно убедиться в их хорошем согласии. Расхожде-
ния ряда Зеебека с рядами Юсти и Мейснера не больше,
чем расхождения между последними.

Если бы вслед за своим открытием Зеебек попытался
использовать термоэлемент для получения электроэнер-
гии, то с помощью крайних членов своего ряда он мог бы
получить кпд порядка 3%, т. е. столько же, сколько да-
вали лучшие паровые машины того времени.

Нельзя не отметить также, что Зеебек не оставил без
внимания явлений, вызванных разностью температур
внутри однородного материала, и качественно оценил тер-
моэлектрические силы, которые спустя 30 лет вновь от-
крыл В. Томсон, доказав необходимость их существова-
ния исходя из термодинамического рассмотрения термо-
электрических процессов.

Спустя 12 лет после открытия Зеебека часовщик
Пельтье опубликовал во французских «Анналах физики и
химии» за 1834 г. статью о температурных аномалиях,
наблюдаемых вблизи границы двух различных проводни-
ков при прохождении через них электрического тока.
В действительности явление, впервые наблюденное
Пельтье и называемое поэтому эффектом Пельтье, за-
клрэчается в выделении или поглощении (в зависимости
от направления тока) тепла Q на границе двух разных
проводников при прохождении тока I, причем

<? = ПI,

где П — коэффициент Пельтье.

Явление Пельтье теснейшим образом связано с термо-
электричеством, а коэффициент П — с а (термоэлектро-
движущей силой на 1 °C)

Д = аГ,

где Т — абсолютная температура контакта.

Разность температур вызывает в замкнутой цепи из
разнородных материалов электрический ток, а ток, про-
текающий по такой цепи, создает разность температур.
Любопытно, что Пельтье не видел этой связи, несмотря
на то, что опыты свои он производил с термоэлектриче-
ской цепью. Термоэлектричество играло в этих опытах
чисто служебную роль — источника слабых токов.

Наблюдаемые Пельтье аномалии оказывались тем
сильнее, чем больше были термоэлектродвижущие силы;
они особенно резко проявлялись на границе висмут—
сурьма. Но Пельтье искал и находил в своих опытах под-
тверждение предвзятой идеи, что универсальный ' закон
выделения тепла током, закон Джоуля—Ленца, оправды-
вается только для сильных токов. При слабых же токах,
создаваемых термоэлементом, сказываются индивидуаль-
ные свойства металлов. Так думал Пельтье. Это ожида-
ние не подтвердилось в основной массе проводников, но
па аномалиях в местах контактов сказывалась природа
металла и именно термоэлектрические его свойства. По-
следних Пельтье не заметил. Он искал объяснения
в твердости или мягкости металла, в его электропровод-
ности, и если факты не совпадали с его ожиданиями, как,
например, в случае висмута, сильные тепловые аномалии
которого Пельтье объяснял большой электропроводностью,
он отказывался воритт. измерениям.

Потребовалось несколько лет, в течение которых Бек-
керель и другие исследователи выясняли истинный смысл
явления Пельтье, пока в 1838 г. петербургский академик
Ленц простым опытом не положил конец всяким сомне-
ниям. В углубление на стыке стержней из висмута и
сурьмы Ленц поместил каплю воды, которая замерзала
при прохождении тока в одном направлении и таяла при
другом направлении токд. Известно, что замерзание 1 г
воды требует отнятия, а таяпие — сообщения 80 кал.
Ясно стало, что на стыке двух разнородных проводников
электрический ток в зависимости от направления выде-
ляет или поглощает теплоту.

Термоэлектрические явления не привлекали к себе'
большого внимания физиков. Их затмевала мощная волна
электромагнетизма, приведшая Фарадея к открытию элек--
тромагнитной индукции. Физика шла к обобщающим за-
конам максвелловской теории; техника — к электрическим
машинам. Прошло 30 лет с момента открытия Зеебека,
пока не возник с появлением термодинамики интерес ко
всем видам превращения энергии, в том числе и к пре-
вращениям тепловой и электрической энергии в эффектах
Зеебека и Пельтье.

Таков именно и был подход В. Томсона — одного из
основателей термодинамики. Термодинамический анализ
термоэлектричества и явления Пельтье привел его не
только к установлению упомянутой уже связи между
этими двумя процессами, но и к открытию третьего эф-
фекта — явления Томсона, заключающегося в выделении
или поглощении тепла q при прохождении тока I в одном
проводнике, в котором существует градиент темпера-
тур дТ]дх\

величина t получила название коэффициента Томсона;
она связана определенным соотношением с коэффициен-
тами а и П.

Мы уже упоминали, что эффект Томсона был экспе-
риментально наблюден и изучен еще Зеебеком.

В 1857 г. Томсон опубликовал теорию термоэлектри-
ческих явлений в анизотропных кристаллах, но только
в XX в. Бриджмен показал, что изменение направления
тока в кристалле связано с появлением или выделением
тепла, как и в эффекте Пельтье. Такое внутреннее яв-
ление Пельтье получило название эффекта Бридж-
мена.

Почти через 100 лет после открытия Зеебека, в 1920—
1921 гг., Бенедикс сообщил об открытии им еще двух
термоэлектрических эффектов, определяемых не раз-
ностью температур между концами проводника, а величи-
ной градиента температуры. Если температуры концов
проводника равны друг другу, но между ними находится
Нагретый или охлажденный участок, то, по Ёенедиксу,
между концами появится разность потенциалов, если на-
гретый участок расположен несимметрично — ближе к од-
ному концу. Тщательная проверка эффекта Бенедикса
другими исследователями не подтвердила его существо-
вания. Можно считать, что если эффект Бенедикса и су-
ществует, то он ничтожно мал по сравнению с эффектом
Томсона.

Перечисленными явлениями и ограничивается область
термоэлектричества, если не считать явлений, возникаю-
щих в магнитном поле, которые принято называть термо-
магнитными.

Термоэлементы давно применяются для измерения
температур, но вопрос об их энергетическом использова-
нии возник только тогда, когда появилась растущая по-
требность в источниках электроэнергии.

В 1885 г. лорд Рэлей поставил задачу о кпд термо-
электрического генератора и вычислил его, впрочем, не
вполне правильно.

Задачу о термоэлектрическом генераторе электроэнер-
гии вновь, в основном правильно, поставил в 1909 г. Аль-
тенкирх. В следующем 1910 г. он рассмотрел техниче-
скую задачу термоэлектрического охлаждения и нагрева.
Однако поскольку единственными известными технике
проводниками были металлы, такие приборы оказались
экономически невыгодными. Появилось, правда, несколько
типов термоэлектрогенераторов (Гюльхера, Кобленца
и др.), но они не получили сколько-нибудь значительного
распространения, так как их кпд не превышал 0.6 %,
а иногда и 0.1 %. Поэтому термоэлектричество снова
перешло на задворки курсов физики вместе с люминес-
ценцией, фотоэффектом, пьезоэлектричеством.

Положение на электротехническом фронте, а в связи
с этим и в тематике физических исследований суще-
ственно изменилось с появлением полупроводников.
И весьма показательно для современного этапа связи фи-
зики с техникой, что все эти явления вновь привлекают
пристальное внимание физиков и широко входят в тех-
нику производства на новой основе полупроводников. По
отношению к термоэлектричеству пути его использования
будут подробно рассмотрены в настоящей книге. По дру-
гим направлениям — достаточно известны разработанные
в СССР и за рубежом люминесцентные лампы, керами-
ческие пьезоэлектрики и вакуумные фотоэлементы.
Перспективы получения значительных кпд термоэЛеК-
трогенераторов стали более благоприятными. В связи
с задачами индустриализации Советского Союза в начале
первой пятилетки, в 1929 г., я указал на преимущества
термоэлектрического генератора из полупроводников, под-
считав, что кпд его может достигнуть 2.5—4 % и что
дальнейший значительный рост вполне вероятен.

Действительно, в 1940 г. Ю. П. Маслаковец мог сооб-
щить о термоэлементе из сернистого свинца с избытками
свинца и серы, который давал кпд порядка 3 %, а в 1947 г.
М. Телкес напечатала в «Journal of Applied Physics»
в США статью, в которой утверждала, что кпд достигал
7 % • Эта последняя оценка, однако, по-видимому, не под-
твердилась, так как в 1954 г. кпд подробно ею описанных
термоэлементов не превышал 3.3 %.

В 1953 г. Юсти опубликовал в журнале «Холодильная
техника», выходящем в ФРГ, расчет термоэлектрического
холодильника как из металлических, так и из полупро-
водниковых материалов. Автор пришел к неправильному
заключению о существовании высшего предела для тер-
моэлектрического охлаждения, которое не может будто бы
превосходить 25 °C. Ошибочность этого утверждения ясна
из того факта, что наши термоэлементы снижают темпе-
ратуру более чем на 50 °C.

В ноябрьском выпуске английского «Journal of Applied
Physics» за 1953 г. сообщено о холодильнике, снижаю-
щем температуру на 26°. Авторы исследования Гольдсмит
и Дуглас — сотрудники английской фирмы «General Ele-
ctric».

В теоретической части всех этих работ имеются недо-
четы. Описанные практические достижения также недо-
статочны и не указывают путей к их повышению.

Нам представляется, что все энергетические примене-
ния термоэлектричества: 1) термоэлектрогенератор, 2) тер-
моэлектрохолодильник и 3) термоэлектрические устрой-
ства для подогрева и отопления — не только представ-
ляют большой интерес, но и имеют реальные перспективы
практического осуществления на основе современного уче-
ния о полупроводниках. Сверх того, возникают и непред-
виденные ранее задачи, как, например, создание термо-
электрических звукового и ультразвукового генераторов,
вакуумного термоэлемента и др.
АГРОФИЗИКА

ФИЗИКА НА СЛУЖБЕ АГРОНОМИИ*

Задачей агрофизики — пауки, захватывающей область,
пограничную между агрономией и физикой, — естественно,
следует считать активное воздействие на физические фак-
торы, определяющие развитие растений.

Удобрения и всякого рода иные химические воздей-
ствия уже давно изучаются и используются в довольно
широких, хотя и в недостаточных размерах. По линии фи-
зических факторов почти ничего систематического до сего
времени не делалось. Мне кажется, тому есть две причины.

Одна из них исходит из представления о некоторой
кажущейся безнадежности этого дела. Физические фак-
торы, в противоположность химическим, большею частью
рассматриваются как не подлежащие нашему воздей-
ствию, как некоторые космические факторы, данные нам
от природы, как те внешние условия, в которых должна
протекать вся наша техническая и агрономическая дея-
тельность. Возьмем солнечный свет или почвенные усло-
вия. Всем этим можно пользоваться, но активно воздей-
ствовать или изменять эти внешние физические условия,
в которых протекает жизнь растения, труднее, чем изме-
нить химический состав почв при помощи введения в них
недостающих элементов.

Такая точка зрения совершенно необоснованна. Это об-
щее представление, часто не оформившееся, имеет свои
корни в очень далекой религиозной фазе науки, когда
считалось, что природа сама знает, как ей надо устраи-
ваться, что бог устроил все наилучшим образом и что
человеку в это дело вмешиваться не стоит, потому что

* Статья опубликована в Ленинграде: Красная газета, 1932, 7 дек.
(вечерний выпуск).

Первые две статьи раздела «Агрофизика» настоящего сбор-
ника относятся ко времени планирования внедрения физики
в агрономию — именно такие задачи и должен был решать со-
зданный в 1932 г. по инициативе А. Ф. Иоффе Агрофизический
институт. Остальные статьи подводят итог проведенных иссле-
дований и намечают их дальнейшую перспективу.
лучше бога все равно ничего не сделаешь. Если отноше-
ние к этой проблеме и редко выражается такими словами,
то во всяком случае общие суждения по этому вопросу
именно таковы.

В частности, если говорить о растении, то следует
считать неверным представление о наилучшем устройстве
его в природе, о наилучшем его приспособлении теми или
иными путями к условиям, в которых оно находится.

Одной из задач растения является конденсация сол-
нечной энергии. Эта конденсация действительно произво-
дится, но производится в масштабах, далеко не удовлетво-
рительных.

Известно, что растения используют 1 % той лучистой
энергии, которую им дает Солнце, и что использование
солнечной энергии растениями чрезвычайно разнообразно.
В растениях, получающих весьма мало солнечной энер-
гии, этот процент повышается до 20 и выше. В лаборато-
риях ту же самую солнечную энергию могут использовать
значительно больше — до 80 % • Следовательно, нельзя
сказать, что природа добилась действительно высоких по-
казателей.

Если не связывать себя с общим представлением, со-
гласно которому помогать природе незачем, и поставить
вопрос, какими способами и в каком направлении должны
изменяться физические условия развития растения для
тех или иных конкретно поставленных задач, то здесь,
мне кажется, открываются чрезвычайно большие воз-
можности.

Проблему нужно разбить па две части: воздействие
па среду, в которой произрастает растение, т. е. па почву
и атмосферу, и воздействие на само растение, управление
жизнедеятельностью самого растения.

Первый вопрос, который я поставил бы, — это вопрос
о лучистой энергии, получаемой и излучаемой почвой.
Между получаемой и излучаемой энергиями имеется су-
щественное различие, которое и служит основанием для
возможности активного воздействия па этот процесс.
Можно придать почве такие свойства, чтобы oira очень
много поглощала лучистой энергии и сравнительно мало
испускала. Чтобы это сделать, нужно изменить поверх-
ностные свойства почвы.

Одним из довольно хорошо известных примеров яв-
ляются стеклянные оранжереи или парники. Стекло имеет,
очевидно, большие недостатки; оно недостаточно прозрачно
для тех лучей, которые желательно было бы пропускать.
Оно совершенно непрозрачно для ультрафиолетовых лу-
чей и для фиолетовых лучей, которые играют существен-
ную роль в жизни растений и животных. Оно недоста-
точно задерживает инфракрасные лучи, излучаемые поч-
вой. Один из вопросов, который в течение этого времени
был разработан в Физико-агрономическом институте, —
это замена стекла другими материалами, более удовлетво-
ряющими этим оптическим требованиям и в то же время
не имеющими недостатков стекла. Такого рода материа-
лом является органическая пленка. Ее преимущества за-
ключаются в том, что она пропускает всю активную
часть света. Инфракрасную часть спектра, которая соот-
ветствует лучеиспусканию почвы и которую желательно
задержать, пленка поглощает значительно больше, чем
стекло. В результате улучшения оптических свойств
пленки получается в несколько раз более эффективное
использование солнечной энергии.

Возможности регулирования теплового баланса до-
вольно обширны прежде всего в самой агрономии. Можно
говорить о защите грунта при помощи пленки, можно го-
ворить о лакировке земли, наконец, об окраске, ее. Та-
кого рода вопросы могут иметь далеко не фантастическое
звучание, а реальное воплощение в жизнь. Кроме чисто
агрономических задач, благодаря этим способам имеется
возможность перемещать границы получения тех или
иных растений на север или на юг в зависимости от того,
в какую сторону регулировать этот тепловой баланс.

Мы можем самым активным образом воздействовать на
механическую прочность и на размываемость почвы во-
дой, воздействовать на нее при помощи доступных в агро-
номии агентов. Введение в почву очень небольшого коли-
чества активных веществ, которое может измеряться де-
сятками граммов на 1 га, способно резко изменить меха-
нические свойства и прочность почв.

Далее, можно говорить о воздействии и на само расте-
ние. Способов воздействия имеется несколько, начиная
с воздействия электрическими факторами. Очень интерес-
ным и очень типичным примером такого физического воз-
действия являются биологические лучи, открытые проф.
А. Г. Гурвичем. Вне всякого сомнения стоит вопрос о воз-
действии на растение света и лучистой энергии.

Комбинируя различные источники света с различным
световым составом, комбинируя цвета с помощью фильт-
ров, можно подобрать такой состав и такое количество
искусственного электрического света, в котором растение
будет разиваться нормально и правильно, не давая худо-
сочных экземпляров. Например, фасоль, лук, томат, лен
освещались электрическим светом без примеси естествен-
ного солнечного освещения в течение 40 дней и разви-
лись до нормального размера. Пшеница в этих условиях
дает полный урожай в 45 дней. Это позволяет значительно
ускорить селекцию. Во всяком случае вполне возможно
в этих условиях без всяких затруднений получать шесть
поколений в год. Возможно также получение без солнеч-
ного света различных овощей, что, очевидно, открывает
значительные перспективы для Крайнего Севера.

Проблема физического воздействия на развитие расте-
ний и животных совершенно реальна, уже сейчас можно
наметить пути к активному воздействию на те факторы,
от которых зависят жизнь п развитие растений.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ФИЗИКА*

При коренной перестройке сельскохозяйственного про-
изводства мы пользуемся достижениями научной агроно-
мии, которые в свою очередь определяются успехами и
достижениями наук биологических. Однако нам издавна
казалось, что отрыв агрономии от физико-математических
паук, отсутствие попыток использования достижений со-
временной физики в различных отраслях сельского хо-
зяйства — явление совершенно ненормальное. Физика,
ведущая нашу промышленность и технику, также не де-
лала попыток применить свои методы для разрешения
агрономических проблем.

Весной 1932 г. в Ленинграде был организован Фи-
зико-агрономический институт. Два года работы этого
института полностью оправдали наши предположения.
Прежде всего, оказалось возможным по-новому поставить
ряд задач — мы не пошли по линии оценки эмпириче-
ских приемов земледелия, а поставили целью разработку
активных методов и, следовательно, принципиально но-
вых приемов воздействия на почву, растение и животное

* Статья написана А. Ф. Иоффе совместно с его сотрудником по
Агрофизическому институту проф. Ф. Е. Колясевым и опубли-
кована в газете. Известия, 1934, 16 ноября.
с целью повышения их продуктивности. Это отличает
нашу работу от прежних направлений агрофизики.

В области активных воздействий на почву как сред}
для растений мы поставили себе три задачи: создание
искусственной структуры почв, регулирование теплового
их режима и воздействие в желательном для нас направ-
лении на водный баланс пахотного слоя. Наше вмеша-
тельство в развитие растительного организма идет по ли-
нии изменения световых условий. Мы изучаем влияние
отдельных участков спектра на жизнедеятельность расте-
ния и ведем подбор таких источников света, которые сти-
мулируют рост, ускоряя созревание, или содействуют наи-
большему накоплению органической массы. Воздействия
па животный организм сводятся к детальному изучению
влияния ультрафиолетового света на рост и продуктив-
ность животного.

Остановимся па работах нашей молодой лаборатории
физики почв. Исходя из опыта практического земледелия,
создающего естественную структуру почвы при помощи
посевных трав, органического удобрения, культурной
вспашки, известкования и пр., и учитывая бесспорное
влияние этих приемов на урожайность, мы попытались
найти иной путь создания почвенной структуры. Идея
сводится к тому, чтобы заполнить поры между частицами
почвы некоторыми жидкостными системами (а в случае
влажности почвы — и сухим «структурным удобрением»),
способными затвердевать и крепко связывать почвенные
частицы и агрегаты (комочки), прочные по отношению
к воде. Эти системы пе должны, конечно, нарушать био-
логические и физико-химические процессы, протекающие
в культурной почве.

В основу выбора веществ была положена работа
Д. Л. Талмуда, указавшего на возможность повышения
энергии сцепления (склеивания) твердых тел путем вве-
дения весьма тонкого слоя поверхностно-активного ве-
щества, названного им молекулярным припоем.

Принципиальная возможность создания искусственных
почвенных структур была установлена лабораторией еще
в прошлом году в опытах с чистым песком и почвами.
Одновременно встал вопрос о технологии структурообра-
зующих веществ и детальном изучении физико-химиче-
ских свойств искусственного агрегата почвы и того клея,
который был при этом применен. Мы использовали, с од-
ной стороны, промышленные и сельскохозяйственные от-
336
коды — сульфит, щелок, солому, отбросы вискозного про-
изводства и т. п., а с другой стороны, — торф, который
также содержит значительное количество клеющих ве-
ществ, выделяемых 1 %-ным раствором щелочи.

Весной текущего года мы впервые произвели варку
структурных удобрений и испытали их на полевом опыт-
ном участке института. Несмотря на неблагоприятные
почвенные условия для данного опыта (супесь), в тече-
ние всего лета опытные делянки выделялись гороховидной
структурой почвы, прочной по отношению к дождям,
а также темным цветом, имеющим значение для лучшего
поглощения лучистой энергии Солнца. В основном опыте
мы имели на контроле урожай в 14.4 ц с га; применение
извести дало 16.0 ц, полного минерального удобрения —
18.3 ц. В то же время опытные делянки с торфяным
клеем дали 23.7 ц, с коллоидом А (клей из сульфитного
щелока) —25 ц. Средние прибавки от структурных удоб-
рений в 4—5 ц на га на песчаной почве дают основание
надеяться на еще большую эффективность данного метода
па тяжелых почвах (большинство подзолов и сероземов
Средней Азии).

Перейдем ко второму вопросу — регулированию теп-
лового режима почвы. Как это ни странно, в научной аг-
рономии вопросу тепла не уделялось должного внимания.
Здесь совершенно неосновательно установилось мнение
о невозможности управления факторами света и тепла.

В своих исследованиях мы исходим из соображений,
что, изменяя оптические свойства поверхности почвы,
можно увеличить поглощение лучистой энергии Солнца
днем и уменьшить излучение тепловой энергии ночью.
Наши прошлогодние опыты с ацетилцеллюлозной пленкой
показали, что эта пленка может служить прекрасной за-
щитой от излучения, но пока она слишком дорога для
полеводства. Перед нами встал вопрос о замене пленки
жидкими эмульсиями, затвердевающими на поверхности
почвы с образованием пленки, обладающей нужными нам
оптическими свойствами. Одной из таких эмульсий ока-
залась эмульсия из битума, которую мы широко испытали
в полевых условиях.

Здесь наши предположения также оправдались: в те-
чение всего лета температура на опытных делянках дер-
жалась на 5—7° выше, чем на контрольных, в ясные же
дни разница доходила до 10—12°. Битумная пленка
играла и другую роль: она предохраняла поверхностные
комочки почвы от разрушения их водою, одновременно
уменьшая испарение из пахотного горизонта почвы.
В этих опытах мы имели средние прибавки урожая в 3 ц
с га.

Опыты, поставленные нами совместно с Институтом
растениеводства в Гелкаре (Казахстан), указали также
на возможность закрепления сыпучих песков путем пуль-
веризации битумной эмульсии на поверхность почвы.

В приходно-расходном балансе почвенной влаш особое
значение для питания растений имеет капиллярная влага
(вода, находящаяся в тонких порах). В настоящее время^
нами ведутся испытание и подбор веществ, которые
должны оказывать влияние на продвижение капиллярной
влаги в почве и благоприятно сказываться на общем со-
стоянии влажности пахотного и подпахотного слоя.

Создавая теорию и проверяя ее в поле на основе точ-
ной физической методики, мы можем постепенно подойти
к разработке новых и более эффективных приемов агро-
техники.

ФИЗИКА И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО*

В ежемесячных трудах Академии наук за 1757 г.
опубликована статья «О пользе, которую ученые физики
приносят Економии». В пей подчеркнуто первостепенное
значение физики для сельского хозяйства. «Физика есть
светило Економии», — говорит автор. Он задает вопрос:
«...как можно принудить землю, на которой родится
только негодная трава и терние, чтоб украсилась цве-
тами и плодами; чтоб произрастали полезный травы,
чтоб питала и размножала бесчисленное множество семян
себе поверенных, не имея знания о качествах и силах... и
о других вещах, который все зависят от Физики?».**

Творцы русской агрономической науки XVIII в. —
М. В. Ломоносов, А. Т. Болотов и И. И. Комов — прида-
вали особенно большое значение физике. И. М. Комод
писал в книге «О земледелии», что земледелие «не что

* Статья опубликована в журнале: Природа, 1954, № 7, с. 3—9.

Под тем же названием, но в расширенном варианте эта статья
была издана отдельной брошюрой в Алма-Ате на казахском
языке.

** Ежемесячные сочинения, к пользе и увеселению служащих.
СПб., 1757, сентябрь, с. 254.
есть иное, как часть физики опытной, только всех полез-
нейшая». Таково же было убеждение профессора Москов-
ского университета М. Г. Павлова, который, наряду с кур-
сом физики, издал в 30-х годах XIX в. пятитомный курс
сельского хозяйства, первый том которого носит показа-
тельное заглавие: «Физические основы земледелия».

Зту |радпцию продолжали передовые русские и conei-
сьие aiponoMbi -В. В. Докучаев, II. Л. Костычев,
В. В. Вильямс. В. Р. Вильямс говорил мне, что мечтой
ею жизни было сочетание агротехники с физикой.

Со времен Ломоносова прошло 200 лет. Но далеко пе
в той мере, как можно было ожидать, физика вошла
в земледелие.

Агрофизика нашла себе некоторое применение только
в почвоведении.

Еще дальше современная физика и от животновод-
ства. А между тем упомянутая уже статья 1757 i. отводит
физике такое же решающее место в животноводстве, как
и в земледелии. Она приводит пример «славного акаде-
мика» Реомюра по разведению цыплят, «коими доказы-
вается лутче, нежели всеми рассуждениями, тесный союз
Физики с Економией», и другой пример Флорентийской
Академии, созвавшей совещание для «приведения .земле-
делия в лучшее состояние».*

Существует разительный контраст между участием фи-
зики в прогрессе промышленного производства и в сель-
ском хозяйстве. В прошлом это различие в значительной
степени можно было объяснить мелкокустарным характе-
ром крестьянского хозяйства с преобладанием ручного
труда. В таком хозяйстве нужны хорошие семена, нужны
удобрения, но физике, казалось, нечего в нем делать.
Нельзя пытаться изменить климат на участке в несколько
гектаров.

За годы Советской власти характер сельскою хозяй-
ства изменился и вместе с тем исчезли препятствия
для проникновения физики в сельскохозяйственную
практику.

Просторы колхозных и совхозных полей, плановое со-
циалистическое сельское хозяйство открывают путь актив-
ному воздействию на почвенные и климатические условия.
Требования высокой продуктивности нашего земледелия
не позволяют игнорировать такие важные факторы уро-

* Там же, с. 255.
жая, как свет, тепло, снабжение растений водой и угле-
кислотой.

Почти полная механизация и растущая электрифика-
ция производственных процессов настоятельно требуют
изучения физических явлений, обусловливающих работу
орудий и производимые ими операции. Ведь между ком
банном и теычильным а1регатом меньше различия, чем
между оборудованиями химическою производства и ма-
шиностроительного завода. А между тем все внимание
физиков отдано промышленности.

В качестве наглядного примера сравним роль физиче-
ского знания в обработке металлов, с одной стороны, и
в обработке почвы — с другой. Нельзя сказать, что пахота
имеет меньшее народнохозяйственное значение, чем реза-
ние металлов, или что почва менее достойный объект фи-
зического исследования, чем металл.

Процессы горячей и холодной обработки металла тща-
тельно изучаются физикой на протяжении многих деся-
тилетий. В постоянном взаимодействии с практикой вы-
росла научная теория и быстро развивается производство;
на хорошо проверенной почве научного знания расцве-
тают успехи стахановцев-скоростников. Появляются все
новые орудия и приемы: фреза, искровая обработка изде-
лий, химическая полировка, новые приемы сварки. Для
контроля качества продукции привлечены все средства
физики: спектральный и рентгеновский анализ, магнитная
и ультразвуковая дефектоскопия, интерференционные ме-
тоды.

По сравнению с этим наука об обработке почвы нахо-
дится еще в начальной стадии развития. Процесс рыхле-
ния и оборота пласта мало изучен; основные представле-
ния здесь пе убедительны, а закономерности не установ-
лены. Имеется только грубая оценка затрачиваемой
работы и потребляемого топлива, хотя оно обходится
стране во много миллиардов рублей. За две тысячи лет
современный плуг не так далеко ушел вперед от его пред-
шественника.

Можно было бы подумать, что в этом деле нет и не
может быть новых путей. Но это неверно! Подача элект-
рического потенциала на плуг снижает затраты энергии
в зависимости от свойств почвы на 5—15 %. Правильно
подобранной вибрацией можно уменьшить затрачиваемую
работу почти вдвое. Как скажется использование при об-
работке почвы принципа фрезы или пилы? Каковы пер-
230
спективы ультразвука как средства рыхления и измере-
ния глубины вспаханного слоя? На эти вопросы нет
ответа, хотя успех одного из этих приемов сэкономил бы
миллиарды рублей, а может быть, и повысил бы качество
обработки.

Важнейшие процессы движения тепла, воды и угле-
кислоты в почве и припочвеппом слое воздуха, конечно,
знакомы агротехникам, но до недавнего времени не имели
своей теории.

Только недавно была разработана математическая тео-
рия распространения тепла в такой сложной и неоднород-
ной среде, какой является почва. Изучаются разнообраз-
ные пути передвижения влаги со своими специфическими
закономерностями, явления впутрипочвеппой конденса-
ции, испарения как с поверхности почвы, так и транспи-
рация с растительного покрова.

Взамен теории и за ее отсутствием агротехника до-
вольствуется первой ее стадией — качественным обобще-
нием практического опыта.

Можно ли себе представить и можно ли допустить,
чтобы в Советском Союзе, всеми звеньями опирающемся
на передовую науку, важнейший участок народного хо-
зяйства и производственная деятельность большинства
населения строились на эмпирических данных, не осве-
щенных точной теорией?

А ведь это так! Агрономы пе знают физики — она
практически отсутствует в системе агротехнического обра-
зования, а физики не знают и не интересуются агротех-
никой. Среди работников сельского хозяйства нет физи-
ков, поэтому чисто физические исследования, когда они
необходимы, производятся людьми, слабо знакомыми
с основами физических знаний.

Вспомним, например, обработку почвы. Существует ли
теория физических изменений, которые вносит плуг
в почву, теория резания и рыхления почвы, прилипания
и перемещения ее? Первые намеки такой теории были
предложены проф. В. П. Горячкиным, но сам он считал,
что теория пахотных орудий — дело отдаленного будущего.

Физическая теория агротехники еще только зарож-
дается.

Задача систематического использования достижений
физики в земледелии впервые была поставлена в Совет-
ском Союзе 20 лет тому назад в связи с осуществлением
широкой коллективизации. С этой целью в системе Все-
союзной академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ле-
нина был организован Агрофизический институт, пока
единственный в мире.

Слабо оборудованный институт с небольшим числом
сотрудников, сочетающих агротехнические и физические
знания, пе мог развернуть проблему агрофизики во всем
со объеме. Тем пе менее мне не раз придется ссылаться
на опыт Агрофизического института для иллюстрации
того, что физика может сделать для сельского хозяйства.

Важнейшая задача физики — это изучение, а потом и
активное воздействие на использование растениями света,
на тепловой и водный режимы.

С этой целью агротехника выработала целый ряд прие-
мов, проверенных многолетней практикой. Но насколько
возрастет наша власть над физическими факторами уро-
жая, когда мы будем точно знать требования растений и
когда агротехника получит возможность опираться на
количественную теорию процессов, протекающих в почве,
в растении, в окружающем воздухе. В такой теории дан-
ные биологии и химии сочетаются с законами физики.

Возможно точнее определив потребности определенных
культур, нужно разработать агротехнические приемы удов-
летворения этих потребностей. Насколько плохо мы изу-
чили потребности растений, наглядно показывает факт
неполноценных урожаев овощей, получаемых в наших
теплицах и оранжереях. А уж, казалось бы, здесь все
в наших руках — и свет, и тепло, и вода, и питание.

До последнего времени считалось, что именно красные
лучи ответственны за развитие растений. Опыт же пока-
зал, что растения требуют освещения, которое преобла-
дает в солнечном спектре и к которому приспособлен глаз
человека. Только при таком освещении получаются полно-
ценные овощи. Как и следовало ожидать, исходя из факта
приспособления растения к условиям внешней среды, тре-
бования к источникам освещения для светокультуры ра-
стений те же, что и для животных и человека.

Считалось, что слабое освещение должно сопровож-
даться низкой температурой. На самом деле, наоборот,
при недостаточном освещении нужна высокая темпера-
тура почвы и помещения. Неправильные представления
существовали и о количестве света, о способах обогрева
теплиц, о фотопериодизации.

Приспособив к потребностям данной культуры силу и
спектральный состав света, длительность искусственного
освегцепяя в сочетании с естественным, подобрав пра-
вильные тепловой и водный режимы, в закрытом грунте
в короткие сроки можно, как оказалось, получать большие
урожаи овощей с повышенным содержанием сахара и ви-
таминов. Из отдельных результатов светокультуры на-
зову: десятикратное ускорение развития древесных куль-
тур, получение 5—6 урожаев пшеницы в год, выращива-
ние хлопка за 90 дней, томатов — за 60 дней и редиса —
за 15 суток.

Главное препятствие широкому распространению све-
токультуры — ее дороговизна. Но и опа преодолевается по
мере овладения спецификой закрытого грунта. Исполь-
зование точных физических методов открыло ряд законо-
мерностей, определяющих необходимые для светокуль-
туры условия света, тепла и питания. На этом примере
можно было проследить, как физические методы вносили
ясность в запутанную и мало изученную область явлений
и сделали ее доступной количественному расчету. На ос-
нове полученных данных можно обосновать экономику
закрытого грунта и реально поставить задачу круглого-
дичного снабжения городов овощами. Можно надеяться,
ио обогрев неиспользованным теплом заводов и фабрик,
газовые светильники, водные культуры еще более снизят
расходы и сделают светокультуру экономически выгодной.

Всякому понятна важность изучения условий, в кото-
рых протекает жизнь растений, но можем ли мы изме-
нить их в желательную сторону в полевых условиях?

Опыт Агрофизического института позволяет положи-
тельно ответить на этот вопрос. Вот несколько примеров.
Культура картофеля в северных районах Союза часто
страдает от ранних осенних заморозков, губящих ботву и
останавливающих рост клубней. Р. Н. Асейкин (погиб-
ший в Отечественную войну), развивая идеи основопо-
ложника агрометеорологии П. И. Броунова, указал, что
в почве и в воздухе во время заморозков еще немало
тепла, тогда как температура листьев значительно ниже
нуля. Он пришел к заключению, что посадка картофеля
на разреженных высоких гребнях, расположенных по на-
правлению ветра, может предохранить ботву от гибели за
счет тепла, еще в избытке запасенного в почве.

Действительно, восьмилетние опыты в Карелии и Мур-
манской области показали, что гибель картофеля на греб-
нях никогда не превышала нескольких процентов, тогда
как рядом на гладком посеве заморозки губили иногда
свыше 90%. В результате более крупные, дольше раз-
вивающиеся клубни давали на гребнях превышение уро-
жая на 30—40 %, несмотря на меньшее количество поса-
дочного материала. Сейчас этот прием принят на севере
в производственных масштабах.

Расчет и опыт показали, что на глубине 10 см в верх-
ней части гребня и днем, и ночью на всем протяжении
весны и раннего лета температура выше, а водный режим
лучше как при недостаточном, так и при избыточном
увлажнении и заболачивании. Поэтому использование
приема посадки картофеля на гребнях дает и в Ленин-
градской области большие урожаи раннего картофеля.

Гребневая культура хлопка в Средней Азии в отличие
от гладкого посева сохраняет после полива почвенную
структуру, улучшает тепловые условия и приводит к по-
вышению урожая хлопка до 20 % . Эти же обстоятельства
объясняют успех приема проф. Н. Г. Жучкова в разведе-
нии плодовых садов на валах.

Гребневая культура — один из примеров улучшения
теплового режима на севере или сохранения структуры
почвы при поливах на юге.

Опыт показал, что соответственным выбором рельефа
и размещения растений можно изменять энергетический
баланс и влиять на световой режим, улучшая микрокли-
мат и приспосабливая его к требованиям возделываемой
культуры.

Были предложены и испытаны в полевых условиях
различные средства воздействия на почву. Для того чтобы
придать почве комковатую структуру и проверить значе-
ние такой структуры, были разработаны приемы внесения
вытяжек из торфа и отходов производства, например суль-
фидных щелоков (задолго до шума, поднятого в США
вокруг создания искусственной структуры крилиумом).
Искусственные почвенные структуры по своей водопроч-
ности не уступают чернозему, и в то же время они слу-
жат удобрением, заметно повышая урожай.

При помощи небольших добавок мылонафта можно
сделать почвенные частицы несмачиваемыми водой. Полу-
чающаяся таким путем гидрофобная земля прекращает
фильтрацию и проникновение воды, создает хорошую теп-
ловую и электрическую изоляцию.

Одно из покрытий, испытывавшихся на почве, — рас-
пыленная эмульсия битума — оказалось хорошим сред-
ством закрепления развеваемых песков и зарастания пу-
234
стынь растительностью. Многолетние испытания этого
приема в Кара-Кумах и на нижнеднепровских песках
показали, что образующаяся после разбрызгивания эмуль-
сии битумная пленка прочно закрепляет пески даже при
ураганных ветрах, а посаженные под пленкой семена или
черенки дают устойчивые всходы; хорошо развиваются
в этих условиях и травы. При осмотре посадок, произве-
денных в Кара-Кумах 15 лет тому назад, па опытных
участках были обнаружены сотни деревьев саксаула вы-
сотою до 3 м с широкою кроною. На битумизированных
участках Нижнего Днепра также хорошо выросла сосна.

Испытание больших органо-минеральных гранул яви-
лось интересной попыткой использования высокого осмоти-
ческого давления концентрированного раствора, для того
чтобы сохранить в грануле влагу и таким образом в те-
чение всего вегетационного периода поддержать питание
растения па достаточно высоком уровне.

Гранула пронизывается корневой системой растения,
которую она питает удобрениями, при сравнительно вы-
сокой влажности, притягиваемой из окружающей почвы
ее гигроскопическими составляющими. Урожай овощей
повышается при этом на 50—100 ц с 1 га.

Разумеется, приведеные факты не исчерпывают на-
ших возможностей воздействия на физические факторы —
они только иллюстрируют на отдельных примерах реаль-
ность поставленной задачи.

Мы еще не научились управлять климатом и делать
погоду. Но Центральный институт прогнозов предсказы-
вает ее (удачно, а иногда и неудачно) на ближайшие дни
и месяцы. Исходя из этих данных, можно, как оказалось,
дать прогноз температуры в пахотном слое почвы на раз-
личных глубинах на две недели вперед, что небесполезно
знать в периоды сева. Можно с уверенностью предсказать
с вечера утренний заморозок. Когда достоверность прогно-
зов возрастет, можно будет иметь сведения о ходе темпе-
ратуры и влажности не только в воздухе, но и в почве
за время вегетации и соответственно этому построить агро-
технику.

Изучение в последние годы поливного хозяйства на
Волге и в Ростовской области, и в частности влияния
мощных однократных осенних поливов (влагозарядки),
позволило установить, какая часть поливной воды исполь-
зуется растениями и какая уходит в 1лубокпе горизонты,
недоступные для корневой системы; как возникает засо-
ление почв и как его предотвратить. Было изучено взаи-
модействие теплового, радиационного и водного режимов
за весь ве1етационный период, развитие растительного
покрова и его конечный результат (урожай) по сравне-
нию с лишенными полива массивами.

При этом выяснилось, что когда образовался расти-
тельный покров, основным расходом воды оказалась транс-
пирация, которая, как было установлено, не зависит от
влажности почвы, пока влажность выше 60 % полевой
влагоемкости. В этих условиях необходимая растению
вода определяется радиационным балансом, т. е. разностью
между поступающей солнечной энергией и излучением
растительного покрова. На каждые 600 кал поглощаемого
тепла расходуется 1 кг испаряемой воды. Эта связь пока-
зывает, какую большую роль в транспирации растений
играет требование предотвратитв их перегрев. Всего 10 %
тепла уходит в почву.

Таким образом, в указанных условиях по радиацион-
ному балансу данного района можно судить о необходи-
мом количестве поливной воды.

Агрономы пользуются громоздкими и несовершенными
измерительными приборами для таких физических пока-
зателей, как влажность воздуха и почвы, температура
поверхности, испарение почвой и растениями. Некоторые
из общепринятых приборов показывают совсем не то, что
интересует агронома. Вовсе не существует прибора для
учета конденсации, для наблюдения за движением в почве
воды и питательных веществ.

Так, например, температуру поверхности почвы и тем-
пературы на различных глубинах принято определять при
помощи ртутных термометров. Легко представить себе,
в каких условиях приходится отмечать положение ртут-
ного столбика, как нужно наклоняться и как поврежда-
ется при этом растительность. Так же обстоит дело и
с измерением влажности психометрами Ассмана с двумя
термометрами при их обдувании воздухом. Все это изме-
рительные приборы XIX в.

Между тем современная метрология, количественно
учитывающая тончайшие изменения, несомненно могла бы
справиться с требованиями, предъявляемыми агротехни-
кой и растениеводством. Для этого следовало бы обра-
титься к богатому арсеналу средств современной физики.

Многие физические измерения чрезвычайно облегча-
ются применением радиотехнических приемов, широко
236
вошедших в технику эксперимента. Использование полу-
проводниковых приборов взамен вакуумных ламп еще
больше^ упрощает задачу. Дешевизна и массовость изго-
ювления, механическая прочность (весь прибор — это ка-
мешек размером в 2—3 мм), отсутствие нити накала,
необходимой в вакуумных лампах, и вытекающее отсюда
малое потребление электроэнергии делают полупроводни-
ковую радиотехнику особенно пригодной в условиях сель-
ского хозяйства.

Полупроводники решают п другие измерительные за-
дачи. Например, прибор в виде крупинки в несколько де-
сятых миллиметра измеряет температуру листа, темпера-
туру и влажность воздуха, температуру почвы на любой
глубине или па поверхности, причем, как и всякий элект-
рический прибор, он позволяет регистрировать показания
и наблюдать издалека.

Полупроводниковые фотоэлементы определяют осве-
щенность как на поверхности, так и внутри травостоя
или в лесу.

Физика должна быть также использована для улуч-
шения бытового обслуживания колхозников. Например,
термоэлектрическая батарея, помещенная над стеклом ке-
росиновой лампы, питает электроэнергией радиоприемник
п приобщает, таким образом, к радиовещанию самые
отдаленные, еще лишенные электричества уголки нашей
Родины. Радио становится доступным на Крайнем Севере,
в горных и пустынных районах, на лесоразработках, при
прокладке дорог и т. п. Тысячи колхозов уже снабжены
полупроводниковыми термобатареями.

Такие же, но только более мощные термоэлектриче-
ские батареи из полупроводников могут обеспечить элек-
троэнергией радиостанции МТС и систему радиоуправ-
ления работой тракторов и машин в поле, могут обес-
печить полевые работы электрическим освещением.

Полупроводники могут разрешить и другую важную
для сельского хозяйства задачу — сохранение скоропортя-
щихся продуктов путем создания холода.

«Как скоро сельские труды будут учреждаемы про-
свещенными людьми, земледеление также будет в почте-
нии, как и другия художества, и очищенная нами земля
не откажет нас наградить изобилием плодов своих»,* —
так заканчивается упомянутая статья XVIII в.

* Там же, с. 270.
Сформулируем теперь важнейшие задачи ф^шки
в сельском хозяйстве.	/

Во-первых, приспособление светового, теплового /и вод-
ного режимов к потребностям выращиваемой культуры,
к почве и климату района: в частности, тепловад' мелио-
рация для северных районов, зимняя агротехнику, рацио-
нальное использование солнечного света и почвенной
влаги, борьба с фильтрацией в поливном земледелии. Се-
лекция может еще более успешно содействовать продви-
жению культур в иные климатические зоны, если ей
удастся сознательно изменить оптические, термические и
механические свойства и транспирацию.

Во-вторых, изучение процессов, связанных с сельско-
хозяйственными работами: в частности, теория обработки
почвы, механизм и законы движения воды и тепла в почве,
изучение почвенной и воздушной углекислоты, влияние
физических факторов па растения и микрофлору, про-
цессы сушки зерна и трав, очистка зерна, разработка на
основе теории пахотных орудий приемов снижения затра-
чиваемой орудием работы при помощи электросмазкп,
вибрации и т. п. приемов, испытание новых путей рыхле-
ния и перемещения почвы.

В-третьих, внесение передовых методов и приемов со-
временной физики в изучение процессов в почве и в ра-
стениях с целью разработки количественной агротехниче-
ской науки. Широкое применение метода радиоактивных
индикаторов, математическая формулировка важнейших
закономерностей.

В-четвертых, выращивание овощей в закрытом грунте
и при искусственном освещении для получения ранних
овощей и круглогодичного снабжения городов свежими
овощами. Рациональная экономика светокультуры, выбор
источников света, использование отходов тепла, гидротеп-
лицы, искусственные почвенные структуры.

В-пятых, создание физических приборов, измеряющих
важнейшие показатели сельскохозяйственного производ-
ства. Автоматизация и телеуправление производственными
процессами.

В-шестых, улучшение и автоматический контроль за
условиями хранения и транспортировки продуктов сель-
ского хозяйства с использованием холодильной техники,
рациональных приемов сушки, защиты от действия влаги
и кислорода воздуха.

Можно наметить аналогичные формы участия физики
в животноводстве— этп вопросы принято относить к ипо-
физийр. Если в растениеводстве физика имеет в нашей
страие'\свою историю и некоторые, хотя и небольшие, до-
стижения, то в животноводстве до последнего времени фи-
зика не Принимала почти никакого участия.

Научйая основа как растениеводства, так и животно-
водства —'.биология. По нельзя рассматривать организм
в отрыве от условий его существования. Поэтому биолог
вынужден '^обращаться к почвоведу, агрохимику, агро-
физику. у

Тем более невозможно оторвать физические явления
в живой природе от их биологической основы: тепловые
и водные свойства почвы, ее структуру от действия микро-
флоры, от влияния корневой системы. Карикатурой на
агрофизику выглядит попытка представить почву как со-
брание капилляров или губку, снабжающую растение
водой.

Как ни велика, по нашему убеждению, роль физики
в сельском хозяйстве, не следует забывать, что физиче-
ские воздействия — только вспомогательное средство для
лучшего произрастания растений. Поскольку урожай
определяется условиями внешней среды, физика и хи-
мия — мощное средство повышения урожайности полей.

Социалистическое земледелие быстрыми темпами осна-
щается все новыми машинами и орудиями, сельскохозяй-
ственная практика все теснее связывается с физикой и
механикой.

Нетерпимо поэтому такое положение, когда сельско-
хозяйственная практика игнорирует такое мощное орудие
своего роста, как достижения физики, когда индустриа-
лизированное сельское хозяйство ограничивается тради-
ционными приемами тысячелетней давности. Не прихо-
дится доказывать, что, приспособив световой, тепловой и
водный режимы к потребностям растения, мы повысим
урожай, при этом в новые районы продвинутся южные
культуры, оживут обширные пространства нашего Севера
и пустынные области Юга.

Наши физики своим участием в промышленности,
успешным решением порученных им актуальных и труд-
ных задач уже доказали, что они могут принять деятель-
ное участие и в подъеме нашего сельского хозяйства. Со-
циалистическая система устраняет все препятствия, стоя-
щие на пути к достижению этих целей. Необходимо на-
править физику и советских физиков на великое дело
помощи сельскому хозяйству; необходимо широко открыть
новый сельскохозяйственный фронт физического знания.
Агрофизика не менее необходима, чем радиофиз |йса, ме-
таллофизика.	/

В систему сельскохозяйственного образований нужно
ввести изучение основ физики, издав учебник физики
для сельскохозяйственных вузов, и в университетах и
сельскохозяйственных вузах готовить кадры уЦеных-агро-
физиков. Тематику исследовательской работы кафедр фи-
зики сельскохозяйственных вузов нужно направить в сто-
рону интересов сельского хозяйства.

Нужно организовать производство рациональных физи-
ческих приборов для сельского хозяйства и снабдить ими
зональные и опытные станции, а по мере роста кадров
агрофизиков направлять их на эти станции.

Советская агрофизика должна во всех своих звеньях
изучать и обобщать опыт передовиков сельского хозяй-
ства, тысячелетний опыт прошлого и достижения агро-
техники как в СССР, так и за рубежом.

Чем скорее и полнее удастся включить в агрономиче-
скую науку физические знания, физические методы и
физические приборы, тем скорее и успешнее будут ре-
шены задачи дальнейшего развития сельского хозяйства
нашей страны.

СОВЕТСКАЯ АГРОФИЗИКА*

Начиная со времен Ломоносова лучшие русские агро-
номы всегда подчеркивали роль физики в земледелии.
И тем не менее только в Советском Союзе впервые была
четко поставлена задача развития агрофизики как состав-
ной части агрономической науки.

25 лет тому назад в системе Всесоюзной ордена Ле-
нина академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ле-
нина был организован Агрофизический исследователь-
ский институт. В начальный период его деятельности
трудно было создать кадры агрономов, владеющих совре-
менной физикой, и подыскать физиков, склонных посвя-
тить себя решению агрономических задач.

* Статья опубликована в кн.: Материалы юбилейной сессии
ВАСХНИЛ, посвященной 40-й годовщипе Великой Октябрьской
социалистической революции. М., 1958, с. 207—211.
Немало ошибок, а также нс доведенных до конца й
потому недостаточно убедительных опытов можно найтп
в истории исканий нового института. Но тем не менее
здесь постепенно создавалась физика почвы, биофизика
растений, открывались пути воздействия на микроклимат,
выросла теория движения воды в почве при различных
состояниях влажности, установлена связь испарения,
а следовательно, и потребности растений в воде с тепло-
вым балансом солнечной энергии. Здесь получили свое на-
чало рациональные пути определения норм поливов в за-
сушливых местностях. Определив потребности данной
культуры в свете, тепле и влаге, мы научились выращи-
вать ее в наиболее выгодных условиях. Растущие успехи
физики и техники открывают все новые возможности и
ставят новые задачи перед агрофизикой.

Так, ядерные излучения, изотопы, ядерная энергия —
это новый этап в использовании физики для целей сель-
ского хозяйства.

Немало полезных применений находят полупровод-
ники. Они не только облегчают измерение и изучение
процессов в почве, растениях и в животных, но и позво-
ляют снабжать колхозы электроэнергией, предохранять
продукты от гниения и порчи, обеспечивают радиофи-
кацию и кинофикацию села.

Громадное значение должны получить электронно-счет-
ные машины, которые могут легко учесть тысячи обстоя-
тельств. Если все те правила, которые известны агроному,
его интуицию перевести на язык точных математических
закономерностей и «вложить» их в машину, ее вывод бу-
дет единственно возможным и окажется правильным, если
правильны были «заложенные» в машину законы.

Из этого положения вытекает важнейшая задача агро-
физики — перевести правила агрономической науки па
язык математических формул, превратить их в законы
природы и научиться учитывать всю их совокупность.

Помимо тех задач, которые Агрофизический институт
пытался решать в течение первой четверти века своего
существования, перед ним встают, следовательно, еще и
новые направления исследований, вытекающие из ядерной
физики, физики полупроводников и появления электронно-
счетных машин.

Попытаюсь описать характер и результаты работ Агро-
физического института за четверть века его существо-
вания.
Свет. Фотосинтез — одно из важнейших и давно из-
вестных явлений живой природы. Это — источник основ-
ных запасов энергии: угля, нефти, торфа, дров.

Исследованию фотосинтеза посвящены сотни работ,
в том числе классические исследования К. А. Тимирязева.
Метод изотопов помог вскрыть механизм химических про-
цессов, вызываемых светом, хотя до сих пор не изучена
роль первичного акта фотоэффекта и участие свободных
радикалов. Эти задачи только теперь ставятся институтом
в связи с обновлением его тематики.

Работы института были направлены па выяснение
оптимальных условий сочетания света, тепла и влаги и
иа установление наилучших условий освещения для каж-
дой данной культуры. При этом освещение характеризова-
лось следующими количественными показателями: 1) со-
отношением длительности периодов освещения и темноты
на протяжении суток; 2) мощностью светового потока и
мощностью затрачиваемой электроэнергии; 3) спектраль-
ным составом света.

Хотя влияние этих характеристик изучалось и ранее,
но часто методически неправильно, в результате чего со-
здались и укоренились неверные представления о сочета-
нии света и тепла, об оптимальном спектральном составе
для выращивания растительных культур с помощью
искусственных источников света. Применение более со-
вершенной методики, установление точных количествен-
ных закономерностей не замедлило сказаться на резуль-
татах. Светокультура все больше приближается к поло-
жению метода практического выращивания овощей и снаб-
жения ими в холодное время года населения городов и
промышленных центров.

По содержанию сахаров и витаминов овощи, выра-
щенные при правильно выбранных условиях искусствен-
ного освещения, превосходят продукты, выращенные
в обычных летних условиях. В результате более глубо-
кого изучения вопроса удается все больше снижать за-
траты электроэнергии. Мы смогли значительно уменьшить
дителыюсть вегетационного периода: до 60 дней для тома-
тов при урожае до 80 кг с 1 м2 освещаемой поверхности
в год, до 15 дней — для редиса и т. п. Пшеница дает
до 6—7 урожаев в год.

При помощи разработанных в институте оригиналь-
ных тонких методов и приборов для исследования (микро-
термисторов и микрогигрометров) были вскрыты новые
стороны физиологических процессов. Так, систематиче-
ская запись хода транспирации показала ее периодиче-
ский характер, влияние освещения, периоды индукции,
реакции, напоминающие явления условных рефлексов, и
многое, чего еще не знала физиология растений.

Как всегда в истории науки, более точная методика,
новые приборы, расширяющие пределы измерений, по-
зволили открыть новые черты в давно известных явлениях
природы. Это относится пе только к вопросам действия
света, но и к изучению структуры почвы, ее увлажне-
ния п т. д.

Структура почвы и ее механические
свойства. Почвоведение — один из разделов агрономии,
получивший особое развитие в пашей стране. Классиче-
ским исследованиям русских ученых почвоведение обязано
своими важнейшими успехами. Применение институтом
достижений современной физики и химии внесло и в эту
область сельскохозяйственной пауки полезные резуль-
таты.

Анализ явлений структурообразования, склеивания
почвенных частиц, полимеризации позволил сформулиро-
вать общую теорию структурных свойств почвы. Примене-
ние доступных склеивающих веществ помогло на примере
искусственного структурообразования получить высокую
эффективность структурных почв.

Вопросы обычной и скоростной обработки почвы могли
быть количественно изучены благодаря разработке нового
прибора «работомера», точно измеряющего производимую
трактором работу.

Теплота. Обширные систематические исследования
тепловых процессов в почве и изготовление серии соот-
ветственных приборов, разработанных институтом, при-
вели к важному результату. Была создана и математи-
чески сформулирована теория движения и накопления
тепла в почве в зависимости от условий ее влажности,
пористости и других свойств. Впервые были составлены
и решены дифференциальные уравнения распространения
тепла в почве. Исследованы все явления, влияющие на
энергетический режим, важнейшим из которых является
испарение. Установлена прямая связь теплового баланса
с процессами испарения и транспирации. Созданы методы
прогноза температуры в почве и заморозков, разработаны
приспособления, позволяющие легко и своевременно про-
изводить необходимые для прогноза расчеты. Разрабо-
тапы приемы тепловой мелиорации для районов с недо-
статком тепла. Важнейшим из них является гребневая
посадка картофеля и кукурузы, ускоряющая развитие
этих растений.

Вода в почве. Столь же тщательно, как и распро
странение тепла, изучалось движение и накопление воды
в почве. Экспериментально и теоретически были изучены
вопросы перемещения воды прп различной влажности
почвы и движения воды под влиянием силы тяжести,
традиентов влажности, температуры п упругости водяного
пара. Удалось облечь результаты этпх исследований
в форму математических уравнений п установить коли-
чественную меру суммарной адсорбционной поверхности
данной почвы. Изучены процессы испарения воды почвой
и внутрипочвенной конденсации водяного пара.

В качестве практических выводов было предложено
прикатывание почвы тяжелым катком, внесение крупных
органо-минеральных гранул и другие мероприятия, про-
веренные па десятках тысяч гектаров.

Воздух в почве. Воздухообмен в почве не при-
влекал к себе необходимого внимания агрономов. Между
тем элементарные факты свидетельствуют о его большом
значении для успешного развития растения. Сотрудники
института, исходя из теории диффузии газов, выяснили
связь ее с плотностью и влажностью почвы. Кроме того,
они исследовали роль колебаний барометрического дав-
ления и температуры, роль осадков. Особое внимание
было уделено изменению состава почвенного воздуха
в результате действия микроорганизмов.

На основе этих работ удалось дать удовлетворительное
объяснение наблюдаемой на опыте устойчивости химиче-
ского состава, и в частности постоянства содержания
углекислоты в почвенном воздухе, и оценить значение
плотности почвы.

П р и б о р ы. Немаловажную сторону деятельности
Агрофизического института составляет разработка научно
обоснованных методов исследования сельскохозяйствен-
ных процессов и приборов для их измерения.

Нельзя не заметить, что приемы агрономических изме-
рений далеко отстали от современной измерительной тех-
ники. Институт в значительной степени исправил этот
недостаток.

Еще недавно единственным прибором для измерения
температур был ртутный термометр, для измерения влаж-
пости воздуха — психометр Ассмана. Измерения произ-
водились в определенные часы дня, причем для опреде-
ления условий в растительном покрове приходилось на-
рушать нормальные условия жизни данной сельскохозяй-
ственной культуры.

Легко понять, насколько полнее оказываются паши
сведения об условиях роста, когда полупроводниковые
приборы, размещенные в интересующих нас местах, си-
стематически и непрерывно записывают па ленту темпе-
ратуру почвы и воздуха на различных высотах, его влаж-
ность, освещенность и другие условия, в которых разви-
ваются растения. Приборы Агрофизического института
определяют освещенность, температуру, влажность в лю-
бой точке растения или ого окружения. Сушка зерна,
прочность колоса, температура листа во время замороз-
ков — эти и многие другие величины получили свои из-
мерительные приборы.

К сожалению, до сих пор почти все эти приборы из-
готовлялись небольшими производственными мастерскими
института в очень ограниченном количестве, тогда как
потребность в них для сельского хозяйства Советского
Союза измеряется сотнями тысяч экземпляров. Поэтому
неотложной задачей деятельности Агрофизического ин-
ститута является постановка массового производства раз-
работанных им приборов для опытных станций, передо-
вых совхозов и колхозов.

Некоторые практические мероприятия.
В числе других работ Агрофизического института необхо-
димо упомянуть о разработанной им системе закрепления
развеваемых песков при помощи битумной эмульсии и
приемов облесения пустынь. Эта система прошла дли-
тельную успешную проверку как на песках Кара-Кумов,
так и в низовьях Днепра.

Несомненный успех имела также предложенная ин-
ститутом гребневая посадка картофеля, кукурузы, хлоп-
чатника и плодовых пород. Но, помимо таких отдельных
мероприятий, немалое значение Агрофизического инсти-
тута заключается в создании прочной физической базы
для агрономической науки.

Замечательная дата — 40-летие Советской власти — за-
ставляет тщательно просмотреть пройденный путь и, оце-
нив новые возможности, созданные прогрессом физики,
поставить перед Агрофизическим институтом более серь-
езные задачи.
Ядерная физика дает новые средства воздействия на
растения, новые методы изучения растений п почвы и их
взаимодействия, механизма питания, поступления и дви-
жения влаги, транспирации. Это должно привести к ряду
полезных агрономических рекомендаций.

Задачи института, однако, нс ограничиваются изуче-
нием этих вопросов. Ядерные излучения служат мощным
источником энергии, влияют на наследственные признаки
растений и животных, облегчают их приспособление к ус-
ловиям среды. Мало того, нельзя забывать об опасностях,
связанных с испытаниями ядерного оружия. Исследования
поглощения радиоактивных осколков почвой, перехода их
в растения и в организм животных будут включены в те-
матику института.

Полупроводники также должны запять обширное ме-
сто в тематике Агрофизического института. Они позво-
ляют наблюдать за всеми деталями в жизни растений, от-
крывают путь к автоматизации сельскохозяйственных про-
цессов. Наряду с этим полупроводники могут способство-
вать электрификации сельского хозяйства. Наконец, боль-
шое применение могут найти охлаждающие устройства
для сохранения скоропортящихся продуктов, а также
установки для отопления и поддержания постоянной тем-
пературы в жилых и производственных помещениях,
в животноводческих хозяйствах. Все это возможно осу-
ществить при помощи полупроводников, без сложных ма-
шин и дорогих сооружений.

В сфере внимания института должны находиться и
электронно-счетные устройства.

Помимо новых направлений работы института, преж-
няя его тематика будет поднята на большую высоту и
ближе связана с потребностями сельского хозяйства.

Большим пробелом в работе Агрофизического инсти-
тута была установка на одностороннее развитие растение-
водства и забвение интересов животноводства. Уже в пер-
вые годы после создания института отдел животноводства
был передан институту экспериментальной медицины. Не-
обходимо вернуться к этим вопросам, поскольку увели-
чение производства молока, масла и мяса является сей-
час важнейшей задачей нашего сельского хозяйства.
РАЗВИТИЕ СОВЕТСКОЙ ФИЗИКИ

И ЕЕ ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ

СОВЕТСКИЕ ФИЗИКИ*

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА В СССР

За несколько последних десятилетий стерлась резкая
грань между так называемой чистой наукой и техникой.

Завоевания мысли превращаются на наших глазах
в технические формы: побеждаются расстояния, залива-
ются светом темные пространства, создаются новыми пу-
тями новые вещества. Люди понемногу овладевают ми-
ровой энергией, часто находя к ней доступ с самых не-
ожиданных сторон, раздвигают рамки температур и
давлений и побеждают стихии, находя средства к управ-
лению ими.

С каждым годом научные открытия все быстрее и
быстрее претворяются в жизнь, проникая в промышлен-
ность и сельское хозяйство. Вместе с тем никогда нельзя
предсказать, какие именно области науки получат наи-
более полное и быстрое применение. Можно привести де-
сятки примеров, когда изучение явлений, которые, каза-
лось бы, не имеют ни малейшего отношения к актуаль-
ным задачам промышленности сегодняшнего дня, приво-
дит к выводам, совершающим переворот в технике.
Можно лишь утверждать, что чем лучше, чем полнее

♦ Статья, паписанная совместно с проф. А. К. Вальтером, была
опубликовала в виде отдельной брошюры под названием: Над
чем работают советские физикп. М.: Московский рабочий, 1930.

Высказанные в статье оценки сохранили свое значение. Сле-
дует, однако, отметить, что дальнейшие исследования (в част-
ности, А. Ф. Иоффе и ого ученика А. П. Александрова) пока-
зали, что работы по тонкослойной изоляции содержали ошибки
и сама идея использования тонких слоев для высоковольтной
изоляции не может быть реализована. Обнаруженное в процессе
проведения этих работ повышение значения пробивного напря-
жения изоляторов оказалось связанным с более совершенной
структурой прослоек из изоляторов (в сравнении с техниче-
скими «массивными» изоляторами). Указанные работы имели и
другие полезные выходы.
удается ученым разобраться в сущности какого-нибудь
явления, тем легче оказывается применить на практике
результаты их исследовании.

Роль научного исследования для техники сознавалась
всегда, но ее начали особенно подчеркивать только в конце
XIX столетия, когда правительства государств стали брать
в свои руки научное исследование. Пионерами в основа-
нии государственных научно-исследовательских институ-
тов явились немецкие ученые, сумевшие доказать госу-
дарственным деятелям и промышленникам Германии
необходимость таких научных учреждений, которые обес-
печили бы прогресс промышленности подсобными науч-
ными исследованиями. Первым институтом такого рода
явился физико-технический имперский институт в Шар-
лоттенбурге близ Берлина, созданный на средства герман-
ской промышленности. Примеру Германии последовали
Англия (Национальная физическая лаборатория) и США
(Бюро стандартов в Чеви-Чез близ Вашингтона), а также
другие страны, среди которых на первом месте следует
поставить Францию и Японию.

Эти первые научно-исследовательские институты те-
перь уже отчасти утратили свое выдающееся значение,
уступив место огромному числу создающихся за послед-
нее время в большом количестве новых современных ин-
ститутов, отвечающих новым запросам.

В Советском Союзе научно-исследовательская работа
ведется в десятках институтов, из которых несколько
главных, основных, ближе стоящих к «чистой» науке,
играют руководящую роль для целого ряда других ин-
ститутов, ближе стоящих к производству, так называе-
мых отраслевых институтов, непосредственно ведущих за
собой заводские лаборатории.

Государственный физико-технический институт
(ГФТИ) и Оптический институт в Ленинграде, недавно
открытые физико-технические институты в Томске и
Харькове, Химический институт им. Л. Я. Карпова
в Москве — все это основные научные институты перво-
степенной важности, находящиеся в расцвете своей дея-
тельности и играющие существенную роль в жизни со-
ветской науки.

Из отраслевых институтов Союза большую работу ве-
дут: теплотехнические институты (Москва и Ленинград),
Всесоюзный электротехнический институт, Институт ме-
таллов, Керамический институт и др. Эти институты яв-
248
ляются промежуточным звеном между основными инсти-
тутами и сетью заводских лабораторий.

Физика, которая в дореволюционное время была пред-
ставлена немногочисленными лабораториями при несколь-
ких университетах, в несколько послереволюционных лет
сумела занять одно из первых в мире мест как по раз-
носторонности разрабатываемых вопросов, так и по ка-
честву научного исследования.

В настоящее время, пожалуй, нельзя назвать ни одной
области физики, которая бы не разрабатывалась в одном
или нескольких научно-исследовательских институтах
СССР. Если бы мы хотели познакомить читателей со
всеми работами по физике, ведущимися на территории
Союза, нам пришлось бы ограничиться только пх пе-
речнем.

Мы поступим иначе и сообразно главнейшим направ-
лениям современной физики опишем основные практи-
ческие работы, выполненные и выполняемые в лабора-
ториях наших физических научно-исследовательских ин-
ститутов.

СТРОЕНИЕ АТОМА И ЕГО ЯДРА

Для человека, мало знакомою с современными мето-
дами научного исследования, весь окружающий мир пред-
ставляется таким, каким его видят глаза, осязают руки
и т. д. Попробуйте убедить обывателя, никогда не ви-
давшего микроскопа, в том, что ничтожная капелька
воды — это целый мир, в котором живут, размножаются,
умирают и ожесточенно борются за свое существование
десятки и сотни тысяч живых существ — бактерий, из
которых многие играют решающую роль в жизни чело-
вечества, являясь причиной заболеваний, иногда, в случае
эпидемии, опустошающих целые страны.

Трудно себе представить, во сколько раз человек
больше такой ничтожной бактерии. Однако сравнительно
недавно биологами был открыт целый мир гораздо более
мелких существ, своеобразных простейших бактерий, или
фаюв, которые вызывают болезни бактерий и играют по
отношению к ним ту же роль, какую обычные «крупные»
бактерии играют по отношению к людям.

Почти невозможно представить размер этих малень-
ких паразитов, которые в сотни тысяч раз меньше таких
маленьких предметов, как, например, булавочная головка.
Самые совершенные микроскопы, увеличивающие в не-
сколько тысяч раз, не позволяют их видеть, и об их
существовании можно лишь догадываться на основании
косвенных опытов. Это те пределы малости, до которых
доходит биология — паука, занимающаяся изучением
живых существ.

Физика, изучающая явления окружающего мира глав-
ным образом на примере мертвой природы, учит нас, что
весь видимый мир состоит из атомов — частиц, размеры
которых еще во много тысяч раз меньше, чем размеры
мельчайших бактерий — фагов, известных биологии. Хотя
никакими самыми точными приборами нельзя увидеть от-
дельный атом, нередко его удастся заметить по тому дей-
ствию, которое он оказывает на окружающую его среду.
Все, что мы видим перед своими глазами, состоит из от-
дельных частиц, которые по своим размерам во столько
раз меньше булавочной головки, во сколько последняя
меньше земного шара.

Отдельные атомы расположены на довольно значитель-
ном расстоянии друг от друга. Как именно они распола-
гаются, мы узнаем несколько позже, а пока остановимся
еще на внутреннем строении атома, так как он в свою
очередь имеет свое, более тонкое, строение. Может быть,
на первый взгляд покажется, что такая картина строения
вещества представляется слишком сложной; по она в каж-
дой своей детали проверена и подтверждается данными
опыта.

Каждый атом — это малейшая частица данного веще-
ства, еще сохраняющая все его свойства. Атом золота —
это еще золото со всеми его отличительными свойствами.
В природе существует по очень много (92) сортов ато-
мов, из различных комбинаций которых построен весь раз-
нообразный мир окружающих нас предметов.

Ученые довольно долго предполагали, что атом — это
простая частица, представляющая как бы «кирпич миро-
здания». Однако в течение последних десятилетий было
показано, что и атом в свою очередь представляет собой
довольно сложное образование, целую систему отрица-
тельно заряженных частиц, вращающихся около положи-
тельно заряженного тяжелого ядра. При некоторых об-
стоятельствах атом может потерять на время один или
несколько отрицательных зарядов, вращающихся вокруг
его положительного ядра. При этом его свойства меня-
ются, но он может их восстановить, вернув недостающие
заряды (атомы электричества, или электроны). Большин-
ство свойств атома зависит от этих вращающихся вокруг
его ядра зарядов, например: цвет вещества, его химиче-
ские и электрические свойства.

Однако есть особый класс явлений, который стоит не-
< ьолько особняьом 01 остальных физических явлений.
Зго так называемая радиоактивное 1ь. Явление радио-
активности заключается в том, что некоторые вещества,
встречающиеся в природе в очень малом количестве (де-
сятые доли грамма в тоннах руды), обладают странным
свойством: они непрерывно выбрасывают заряженные ча-
стицы и испускают лучи, не видимые глазом, но вызы-
вающие почернение фотографических пластинок и обла-
дающие во много раз большей проникающей способно-
стью, чем рентгеновы лучи (широко известные по их
применению в медицине). Количество энергии, излучае-
мое такими веществами, чрезвычайно велико.

Практическое их применение ограничивается пока ис-
пользованием их лечебных свойств. Однако явление ра-
диоактивности имеет огромное значение для выяснения
строения атомов. Известно, что радиоактивность сводится
к распаду ядра тяжелых атомов. Изучение этих явлений
привело к тому заключению, что ядра всех атомов со-
стоят из ядер простейших газов (водорода и гелия) и
атомов отрицательного электричества.

Какие силы сдерживают между собой эти разнород-
ные части ядра, стягивая их в необычайно малую и для
большинства элементов очень прочную систему? Что от-
личает радиоактивные элементы, в которых ядро само-
произвольно распадается с выделением огромного коли-
чества энергии, от всех остальных элементов? Каковы
запасы «внутриядерной энергии» для тех веществ, кото-
рые встречаются в природе более часто, чем архидраго-
ценный радий и другие радиоактивные элементы?

Над этими вопросами работают многие русские уче-
ные. Достаточно сказать, что в Ленинграде имеется спе-
циальный институт, разрабатывающий вопросы, связан-
ные с радиоактивностью. Помимо этого, работы по радио-
активности ведутся и в ряде других институтов (Рентге-
порадиологический, Физико-технический и т. п.).

Предсказывать практические применения этих работ
чрезвычайно трудно, однако можно отметить, что нали-
чие колоссального количества внутриатомной энергии не-
вольно приводит к мысли: пе здесь ли нужно искать вы-
хода из того энергетического кризиса, в который попадет
человечество через 2—3 сотни лет, принимая во внима-
ние чудовищный рост промышленности п относительно не-
большие природные запасы топлива (леса, угля, нефти)?

ОПТИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АТОМОВ И МОЛЕКУЛ

Оставив в стороне строение атомного мира, о котором,
как мы видели, ученым известно очень немного, мы будем
сейчас говорить лишь о тех свойствах, которые связапы
со строением атома в целом, вернее, с движением вокруг
него отрицательных зарядов — электронов, составляющих
как бы оболочку вокруг положительного атомного ядра.

Мы уже указывали, что в природе имеется 92 сорта
различных атомов. При этом надо иметь в виду, что
больше половины из них представляет собой редкие эле-
менты, встречающиеся в природе в ничтожном количе-
стве. Однако в повседневной жизни мы встречаем огром-
ное количество веществ, в десятки и сотни раз превы-
шающее число элементов.

Причина этого заключается в том, что отдельные
атомы могут соединяться между собою, образуя моле-
кулу — частицу более сложного вещества, которая по
внешнему виду может резко отличаться от составляющих
ее элементов. Например, два атома водорода, соединяясь
с одним атомом кислорода, дают молекулу воды. Таким
образом, вода не является элементом, а представляет со-
бой сложное вещество, состоящее из двух элементов.
Можно назвать вещества, состоящие из трех, четырех и
более элементов.

Вопросом об образовании сложных веществ, соедине-
ний из элементов, и, наоборот, о разложении па элементы,
равно как и всеми вопросами, связанными с изменением
самого вещества, занимается химия. Однако последнее
время, когда физикам, с одной стороны, и химикам, с дру-
гой, удалось подойти к решению вопроса о том, как
именно происходит соединение элементов, когда удалось
показать, что химические свойства атомом и молекул свя-
заны с движением вокруг атомного ядра наиболее удален-
ных от него так называемых внешних электронов, грань
между физикой и химией начала стираться. Между ними
252
выросла новая область пауки — физическая химия, или
химическая физика.

В грубых чертах химическое соединение двух атомов
представляется современному ученому в таком виде: атом
одного из соединяющихся веществ (представляющий, как
мы уже говорили, положительное ядро с вращающимися
вокруг него на разных расстояниях отрицательными элек
тронами) потерял при столкновении с другим или под
действием света, который расшатывает составные части
атома, свой наиболее удаленный электрон. На пути его
встречается атом друюго вещества, к которому «пристал»
лишний электрон. В этом случае их притягивает друг
к другу сила электрического притяжения, и, подчиняясь
этому влечению, они подходят друг к другу на достаточно
близкое расстояние. Группа электронов начинает вра-
щаться уже вокруг обоих атомных ядер, которые оказы-
ваются связанными между собой и продолжают далее
совместное существование в виде молекулы нового ве-
щества.

Очевидно, что здесь играет большую роль предвари-
тельная обработка атомов (отщепление электрона от од-
ного из них и прилипание лишнего электрона к другому).

Конечно, это лишь самое грубое представление об
одном определенном типе химического соединения — реак-
ции, но и оно показывает, что это явление довольно
сложно. Вместе с тем вся химическая и многие другие
отрасли промышленности строят весь свой рабочий про-
цесс на химических реакциях.

Химическая промышленность зародилась задолго до
того, как ученые сумели детально разобраться в явлении
химического соединения и распада. На промышленных
предприятиях существовали свои традиции и передавае-
мые из поколения в поколение навыки. Много явлений,
весьма важпых для управления реакцией, не было по-
нято, пе было ясной теории для скорости реакций.

Теперь в научно-исследовательских институтах Союза
(Химический институт им. Л. Я. Карпова в Москве, Го-
сударственный физико-технический институт) поставлен
целый ряд работ, задачей которых является подробное
изучение самой сущности химических превращений ве-
щества. Например, в Ленинградском физико-техническом
институте изучаются химические взаимодействия между
различными газами, причем учитывается влияние всевоз-
можных причин — нагревания, давления газа, посторон-
йих Примесей. На основании этих опытов уже удалось
составить себе ясное представление о ходе многих хими-
ческих процессов.

Особое значение имеют опыты по изучению влияния
небольших примесей посторонних веществ, которые на
первый взгляд никакого участия в химическом превра-
щении не принимают. Между тем из практики известно,
что часто бывает достаточно присутствия ничтожного ко-
личества какого-нибудь вещества, для того чтобы в де-
сятки и сотни раз ускорить химическое превращение дру-
гих продуктов. Это явление носит название катализа.

Совершенно ясно, что, разъяснив причины загадочного
действия малых примесей, физики смогут найти те веще-
ства, которые оказывают максимальное действие на уско-
рение химических превращений. Перспективы техниче-
ского применения этой работы очевидны — ускорение про-
изводственных процессов химической промышленности
сможет значительно увеличить ее продукцию и, таким
образом, окажет помощь делу химизации страны.

В качестве другого примера можно привести изучение
устойчивости сильно взрывчатых веществ (нитроглицерин
и тротил), которое сможет объяснить причины нередких
в настоящее время самопроизвольных взрывов запасов
взрывчатых веществ, которые, сохраняя те же свойства,
будут вполне безопасны при хранении и транспортировке.

Отметим, что при изучении химических превращений,
особенно в случае процессов в газовой среде, где осу-
ществляются наиболее простые и доступные для наблю-
дения условия химических превращений, исключитель-
ным подспорьем является спектографическое исследо-
вание.

Спектрограф — прибор для изучения свечения различ-
ных тел — применяется при исследовании химических пре-
вращений. В известных условиях атомы всех тел испу-
скают вполне определенный свет. Цвет этого свечения
зависит от движения самых внешних электронов атомов,
и поэтому (так как в атомах разных элементов электроны
движутся по-разному) спектрограф может служить как
для определения состава какого-нибудь вещества (спек-
тральный анализ), так и для выяснения тех перемещений
зарядов внутри атомов, которыми сопровождаются химиче-
ские превращения.

Ряд работ по оптическому изучению свойств атома,
поставленных в Государственном оптическом институте
(ГОИ) в Ленинграде, позволил сделать чрезвычайно цен-
ные заключения о строении атома, движении электронов
внутри его и проч. В области оптического исследования
атома работы ГОИ занимают одно из виднейших мест
среди работ ученых всего мира.

Химические превращения сопровождаются также из-
менением электрических свойств газов. При отщеплении
электрона от атома или при прилипании его к послед-
нему атом, бывший раньше нейтральным (заряд отрица-
тельных электронов, вращающихся вокруг ядра, уравно-
вешивается положительным его зарядом), превращается
в заряженную частицу и, двигаясь в газе, переносит ток.

Химический анализ, оптический (спектральный) ана-
лиз и, наконец, изучение электрических свойств в сово-
купности дают в руки исследователя совершеннейшее ору-
дие, пользуясь которым советские ученые надеются в бли-
жайшие годы окончательно выяснить характер химиче-
ских превращений и их внутреннюю сущность.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ

И ФИЗИКА «ПУСТОТЫ»

Газ представляет собой отдельные атомы или моле-
кулы вещества, двигающиеся в полнейшем беспорядке,
сталкивающиеся между собой и со стенками сосудов,
в которых газ заключен. Никакими силами эти отдель-
ные частицы не связаны между собой (в отличие от ато-
мов жидких и твердых тел), и поэтому молекулы газов,
разлетаясь во все стороны, стремятся равномерно запол-
нить тот объем, который этот газ занимает, оказывают
очень незначительное сопротивление двигающимся в газе
телам и т. д.

Как мы видели, газ представляет собой собрание не-
заряженных (электрически нейтральных) частиц. По-
этому при нормальных условиях он не проводит тока. Ток
(перенос электричества) может происходить в теле только
тогда, когда в нем есть заряженные частицы.

Пользуясь самыми точными приборами, можно, од-
нако, установить, что некоторое, чрезвычайно малое ко-
личество заряженных частиц в газе все-таки имеется.
Происходит это потому, что в окружающем нас простран-
стве рассеяны (хотя и в чрезвычайно ничтожных коли-
чествах) радиоактивные элементы, которые, как мы ви-
дели, испускают быстро движущиеся заряженные ча-
стицы. Итак, строго говоря, газы могут проводить элек-
тричество благодаря этим заряженным частицам. Правда,
количество их настолько мало, что для всех практических
целей можно считать газы совершенными изоляторами,
непроводниками.

Однако эти малочисленные заряженные частицы дают
себя чувствовать, когда в газе создаются сильные элек-
трические поля. Поместив в газе два металлических ша-
рика и заряжая их с помощью хотя бы электрической
машины — один электричеством положительного, а дру-
гой — отрицательного знака, мы получим .между ними
электрическое поле. В результате на всякую заряженную
частицу, попавшую в пространство между шарами, будет
действовать электрическая сила. Положительно заряжен-
ная частица газа начнет двигаться к отрицательно заря-
женному шару и наоборот. Внутри газа начнется движе-
ние электричества, т. о. через газ пойдет электрический
ток. Чем больший заряд мы дадим нашим шарикам, тем
сильнее будет электрическое поле, следовательно, и ток
в газе будет все время возрастать.

Заряженные частицы, или, как их называют, ионы
(по-гречески ион значит путник), при своем движении
сквозь газ сталкиваются с атомами газа с тем большей
силой, чем сильнее электрическое поле. Начиная с неко-
торой определенной силы электрического поля, картина
резко меняется. В газе появляется свечение (которым,
как мы видели, сопровождаются всякие перестройки ато-
мов), ток через газ сильно возрастает, а иногда даже
проскакивает искра, причем в этот момент через газ идет
уже очень значительный ток. Газ перестает быть изо-
лятором.

Эти бурные явления объясняются очень просто. Уве-
личивая силу электрического поля, мы все ускоряем и
ускоряем полет заряженных частиц через газ. Начиная
с некоторой определенной скорости, эти частицы (ионы)
при столкновении с атомами газа разбивают их, отрывая
один из внешних электронов, благодаря чему после каж-
дого столкновения вместо одной заряженной частицы ока-
зываются две. Эти новые ионы в свою очередь ускоря-
ются электрическим полем и через мгновение, столкнув-
шись с атомами газа, разбивают и их. После каждого
столкновения число заряженных частиц в газе удваи-
вается.
Движение заряженных частиц в газе напоминает
в этом случае лавину, которая, двигаясь, необъятно ра-
стет. Ведь достаточно всего десяти столкновений, чтобы
число ионов в газе (а следовательно, и ток через него)
возросло в тысячу раз. Это явление, которое носит на-
звание газового разряда, происходит при атмосферном
давлении и довольно значительных электрических полях.
Например, для того чтобы произошел разряд между ша-
рами, расположенными па расстоянии всего в 1 мм, нужно
приложить напряжение около 3000 В.

Разрежая газ (это мы можем сделать, выкачивая его
из замкнутого сосуда с помощью воздушного насоса), мы
уменьшаем количество частиц газа, заключенных в дан-
ном объеме, и облегчаем движение заряженных частиц
под действием электрического поля, так как они претер-
певают меньшее количество столкновений на своем пути.
Благодаря этому газовый разряд при пониженном давле-
нии начинается при меньших напряжениях. Можно по-
добрать такое давление газа, при котором разряд будет
начинаться при напряжении в 200 или даже 100 В.

За последние годы очень большое количество ученых
как за границей, так и у нас, в Союзе, занялось изуче-
нием электрических свойств разреженных газов. Описан-
ные выше свойства газового разряда, а также испускание
электричества раскаленными телами позволили в течение
нескольких лет создать целую обширную отрасль про-
мышленности — производство электрических пустотных
приборов, или электровакуумную технику (вакуум — по-
латыни пустота).

В частности, изучение в Ленинградском государствен-
ном физико-техническом институте газового разряда при
пониженном давлении привело к разработке конструкции
защитных приспособлений для линий слабого тока. Этот
вопрос получил актуальнейшее значение в связи со строи-
тельством силовых электростанций и развитием электро-
передач высокого напряжения.

Нередки случаи, когда линии передачи высокого на-
пряжения проходят неподалеку от линий слабого тока
(телеграфа, телефона, железнодорожной сигнализации).
При работе линии высокого напряжения, а в особенности
при включении и выключении ее, в сети слабого тока
появляются наведенные (индуктированные) электриче-
ские заряды, которые не только могут Мешать работе те-
леграфа, но и угрожают целости приборов и жизни об-
служивающего персонала. Достаточно, например, указать,
что при выключении линии передачи Волховской гидро-
электрической станции провода линии железнодорожного
телеграфа Мурманской железной дороги могли бы заря-
диться до 7000 В, если бы линия не была снабжена за-
щитными предохранителями. В таком положении нахо-
дятся В1теровская станция, Московско-Казанская желез-
ная дорога и многие другие.

Конструкция газовых предохранителей, которыми обо-
рудованы все линии слабого тока, проходящие неподалеку
от высоковольтных линий передач, в основном следую-
щая.

В сосуд, заполненный газом при пониженном давле-
нии, впаяны две металлические гильзы-электроды, между
которыми происходит разряд. Состав и давление газа,
а также материал электродов подобраны таким образом,
чтобы разряд происходил при напряжении около 50 В’.

Один из электродов такого разрядника присоединяется
к защищаемой сети, другой отводится к земле. При нор-
мальной работе линии напряжение между сетью и землей
не превышает 50 В, причем разрядник практически не'
проводит тока. Как только в сети появляются заряды,
вызванные внезапным нарастанием напряжения в линии
электропередачи, и напряжение сети возрастает выше
100 В, в предохранителе происходит разряд, и весь опас-
ный заряд отводится к земле. После этого разряд в пре-
дохранителе мгновенно прекращается, и линия опять го-
това к работе.

Помимо предохранителей, существуют еще многочис-
ленные применения газового разряда при пониженном
давлении. Особо отметим основанные на этом явлении
приспособления для превращения переменного тока в по-
стоянный — выпрямители с тлеющим разрядом, ртутные
выпрямители, которые с каждым годом завоевывают себе
применение, вытесняя дорого стоящие моторгенератор-
ные преобразователи. Почти целиком на такого рода вы-
прямители перешли радиовещательные станции.

Вопросами применения газовою разряда при пошькен-
ном давлении занимаются в целом ряде лабораторий,
в частности в заводских лабораториях Москвы и Ленин-
града. Однако большинство работ концентрируется в Цен-
тральной радиолаборатории (Ленинград).

В настоящее время физики располагают весьма раз-
нообразными приборами, позволяющими производить раз-
режение газов (откачку). Из приборов, имевших приме-
нение только в лабораториях главным образом для де-
монстрации любопытных свойств разреженных газов, раз-
режающие насосы стали не только одним из основных
орудий лабораторной работы, но и основой целых отрас-
лей промышленности. Лучшие из воздушных насосов по-
зволяют производить разрежение газов в миллиарды раз
(давление остатков газа при этом не превышает несколь-
ких стомиллионных миллиметра).

Количество атомов в столь разреженном газе на-
столько мало, что ионы в нем могут двигаться, вовсе не
сталкиваясь на своем пути, благодаря чему в чрезвычайно
сильно разреженных газах (в вакууме) разряд не проис-
ходит даже при очень больших электрических полях.

Целый ряд имеющих громадное практическое приме-
нение пустотных приборов основан на том, что металлы
при достаточном нагревании начинают испускать отри-
цательные электрические заряды (электроны). Помещая
в вакууме два электрода, из которых один нагрет до та-
кой степени, что испускает отрицательное электричество,
мы получаем прибор, который может пропускать ток
только в одном направлении, т. е. выпрямитель. Такого
рода выпрямители (кенотроны) особенно выгодны для
выпрямления переменного тока очень высокого напря-
жения.

Это же явление лежит в основе действия катодных
ламп, применяемых в радиоприемниках. Можно сказать,
что те колоссальные темпы, которыми в последние годы
развивается радиосвязь, и в основном радиовещание, стали
возможными только благодаря усовершенствованию катод-
ных ламп. Это славное дело было выполнено в СССР
разными лабораториями и в особенности Нижегородской
радиолабораторией, которая в настоящее время почти
целиком перешла в состав Центральной радиолаборатории
(Ленинград).

Сейчас ряд советских ученых занят вопросом о том,
каким образом облегчить выход электронов из раскален-
ного металла. Было замечено, что для разных металлов
выход электронов начинается при различных темпера-
турах. Все радиолюбители, вероятно, ощущали досадное
чувство, вызванное необходимостью пользоваться тяже-
лыми, громоздкими и хлопотливыми в обращении бата-
реями аккумуляторов накала. Вероятно, большинство из
них помнит появление так называемых микроламп
с нитью, покрытой торием, которые требовали в 10 раз
меньшего тока накала.

Нужно надеяться, что дружные усилия ученых, на-
правленные на изыскание способов облегчения отрывания
электронов из раскаленных тел, приведут в скором вре-
мени к тому, что необходимый для накала ламп ток ока-
жется еще в десятки раз меньшим, благодаря чему ба-
тареи накала, которые до сих пор были самой тяжелой
и громоздкой частью радиоприемника, будут сокращены
в своих размерах и стоимости.

Промышленные и коммерческие перспективы этого
усовершенствования особенно велики в связи с тем, что
радиоприемная аппаратура имеет чрезвычайно широкое
распространение.

СТРОЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

И РЕНТГЕНОВЫ ЛУЧИ

Из нашего беглого очерка видно, что электрические
свойства газов находят себе широкое техническое при-
менение. Однако в промышленности имеют преимуще-
ственное применение тела в твердом состоянии. Изучение
всевозможных свойств твердых тел — их строения, элек-
трических, магнитных, механических и других свойств —
имеет поэтому исключительное значение для техники.

Мощным орудием для изучения твердого тела оказа-
лись рентгеновы лучи, открытые в 1895 г. Эти лучи пред-
ставляют собою такие же электромагнитные колебания,
как радиоволны или свет, но отличаются от тех и других
длиной волны (частотой) своих колебаний.

Мы видели, что разные изменения в движении внеш-
них электронов атома сопровождаются испусканием
света. Если атом подвергается более сильным воздей-
ствиям (например, удару очень быстро несущегося элект-
рона), то в нем могут произойти более радикальные пере-
стройки, могут быть вырваны внутренние, более тесно
связанные с ядром электроны, и эти-то изменения в атоме
и сопровождаются испусканием рентгеновых лучей. Чем
большие количества энергии выделяются в атоме при
перегруппировке составляющих его зарядов, тем более
короткой длины получаются волны и испускаются лучи.

При перегруппировках самых внешних электронов
испускаются видимые лучи (свет), при перегруппиров-
260
ках ближе расположенных к ядру (внутренних) электро-
нов — лучи Рентгена и, наконец, при разрушении самого
ядра — радиоактивное излучение, или так называемые
гамма-лучи, которые обладают самой короткой длиной
волны.

Проникающая способность и малая длина волны рент-
геновых лучей делают особенно ценными их научные и
технические применения. Проникающей способностью
рентгеновых лучей широко пользуются в медицине для
просвечивания тела человека в целях обнаружения внут-
ренних повреждений и инородных тел, а также и для
лечения внутренних органов. В последнее время рентге-
новская техника шагнула далеко вперед, благодаря чему
оказалось возможным применить рентгеновское просвечи-
вание и для испытания технических материалов.

Рентгеновская трубка состоит из стеклянного или ме-
таллического баллона с сильно разреженным газом; в бал-
лон впаяны металлические электроды. Между ними при-
кладывается очень значительное напряжение (от 20 000
до 200 000 В), ускоряющее двигающиеся между электро-
дами заряженные частицы, которые при ударе об электрод
вызывают появление рентгеновых лучей.

Между трубкой и фотографической пластинкой поме-
щается исследуемая деталь. После проявления на пла-
стинке появляется изображение исследованного предмета,
причем все внутренние дефекты: пустоты (раковины) и
т. п. могут быть легко замечены благодаря тому, что по-
чернение пластинки будет более значительным, поскольку
в этих местах рентгеновым лучам приходится проходить
меньшую толщу металла.

Такой метод исследования готовых изделий был раз-
работан в Ленинградском государственном физико-техни-
ческом институте и в настоящее время получает широкое
применение в заводских лабораториях металлообрабаты-
вающей промышленности.

Достаточно указать, что с помощью этого метода
можно обнаружить в готовом маховом колесе (толщиной
8 см) раковины, размер которых составляет около 2 мм.

Однако еще более ценным свойством рентгеновых лу-
чей, которое превратило рентгеновский анализ в один из
основных способов изучения твердого тела, является ма-
лая длина волны этих лучей.

Наблюдая за водой возле причальных тумб или стоя-
щих в воде свай, на которых построена пристань, Мй
видим, что крупные волны, пе отражаясь, проходят через
ряд свай, тогда как мелкая рябь, отражаясь от каждого
столба, дает причудливые картины переплетающихся
волн и отраженную рябь, распространяющуюся в обрат-
ную сторону.

Точно так же звуковые волны, отражаясь (вызывая
эхо) от крупных препятствий (длинных высоких зданий,
резкой границы леса и т. п.), огибают, не отражаясь, не-
большие препятствия, такие как отдельные деревья,
столбы и т. н. Вообще отражение происходит лишь от
таких предметов, которые по своим размерам превышают
длину волны колебания.

Видимый свет имеет длину волны от 4 до 80 тысячных
миллиметра. Размеры отдельных атомов и молекул еще
в сотни и тысячи раз меньше, благодаря чему видимый
свет не отражается от отдельных молекул, и мы бы ни-
когда не могли их увидеть, если бы не рентгеновы лучи,
которые обладают меньшей длиной волны, чем размеры
отдельных атомов.

Пропустив рентгеновы лучи через кристалл, физик
Лауэ заметил, что пучок рентгеновых лучей разделяется
кристаллом па целый ряд пучков, как будто внутри кри-
сталла имеется ряд зеркал, расположенных под разными
углами к пути луча. Это исключительное по своей важ-
ности наблюдение послужило основой для развития об-
ширнейшей области знания и пролило свет па внутреннее
строение твердого тела.

Изучение твердых тел с помощью рентгеновых лучей
показало, что кристаллы построены из атомов или ионов
(заряженных атомов), расположенных в пространстве
с необыкновенной правильностью.

Отдельные частицы, притянутые друг к другу силами
взаимодействия их электрических зарядов, образуют то,
что называется пространственной решеткой. Например,
кристаллы поваренной соли можно себе представить как
целый ряд плоскостей, по которым в шахматном порядке
расположены ионы натрия и хлора. Другие кристаллы
обладают более сложным строением, по все части одного
и того же кристалла построены совершенно тождественно.

Частицы составляющих кристалл элементов располо-
жены в строгой последовательности и па вполне опреде-
ленных расстояниях. Благодаря такой правильности
строения кристаллов, нетрудно, зная заряды отдельных
ионов, вычислить целый ряд свойств кристалла, напри-
262
мер его механическую прочность, т. е. ту силу, которая
требуется для разрыва кристалла, и т. д.

Итак, кристаллическое состояние вещества характери-
зуется правильностью своего строения. Но какое значение
для техники может иметь изучение свойств кристаллов?
Ведь в повседневной жизни мы, казалось бы, почти не
встречаемся с кристаллами и смотрим на них лишь как
на курьезное явление природы. Однако изучение строения
технических материалов показало, что кристаллическое
состояние имеет гораздо больше значения, чем это ка-
жется на первый взгляд.

Правда, в природе и в технике редко приходится иметь
дело с большими кристаллами, но зато почти все техниче-
ские материалы (железо, сталь, цветные металлы и т. д.)
представляют собой не что иное, как совокупность, сра-
щение бесчисленного количества мелких кристаллов, раз-
мером не более малых долей миллиметра, каждый из ко-
торых представляет собой настоящий кристалл, построен-
ный из миллионов атомов или ионов с такой же правиль-
ностью, как и большие кристаллы.

Размер, взаимное расположение, а также внутреннее
строение отдельных кристалликов могут быть изучены
со помощью рентгеновых лучей. Мало того, рентгеновский
анализ позволяет выяснить сущность явлений, происходя-
щих в материале при горячей или холодной его обработке
(при отжиге, закалке, наклепе). Все виды обработки сво-
дятся к изменению строения, размеров и взаимного рас-
положения отдельных кристаллических зерен, из которых
состоит технический материал.

Изучение вопросов строения технических материалов
и значения их обработки было начато еще более десяти
лет тому назад в Ленинградском государственном физико-
техническом институте и привлекло чрезвычайное внима-
ние всей металлообрабатывающей промышленности.

Рентгеновское исследование структурных изменений
металлов при их обработке, поставленное в настоящее
время па ряде крупных металлических заводов (Мариу-
польском, Кальчугинском), привело к упрощению и ра-
ционализации технологических процессов и к крупной
экономии.

Особый интерес представляют ведущиеся сейчас в Ле-
нинградском государственном физико-техническом инсти-
туте работы по разработке новой формы рентгеновского
изучения материала. Ведь до сих пор получение рентгено-
граммы материала, по которой можно судить о его строе-
нии, требовало значительного времени; поэтому нельзя
было пользоваться рентгеновскими методами для изуче-
ния явлений, довольно быстро меняющих строение ве-
щества. Нельзя было, например, производить рентгенов-
ские наблюдения пад изменениями, происходящими в ма-
териале во время его отжига или закалки, и приходилось
ограничиваться снятием рентгенограмм до и после соот-
ветствующей операции.

Сейчас путем громадного повышения мощности рент-
геновских трубок пытаются сократить необходимый для
получения рентгенограмм срок до возможного предела,
что приведет к созданию своего рода рентгеновского кино,
т. е. приспособления для записи быстро текущих про-
цессов. Это имело бы колоссальное значение для изуче-
ния и рационализации процессов горячей обработки ме-
таллов.

Помимо изучения структурных изменений при обра-
ботке материалов, нужно указать еще на то значение, ко-
торое рентгеновский анализ имеет для изучения сплавов,
следовательно, для более рационального подбора состав-
ляющих их веществ. Эта задача очень важна благо-
даря тому, что современная техника все шире поль-
зуется сплавами часто из очень большого количества
металлов.

Московский рентгеновский институт с успехом решил
ряд прикладных вопросов, связанных с производством
рентгеновской аппаратуры, спрос па которую значительно
возрос в связи с расширением сети рентгеновских лабо-
раторий на металлообрабатывающих заводах. Эта аппара-
тура теперь производится в Советском Союзе, что в зна-
чительной мере освобождает от необходимости приобре-
тать дорогое и сложное оборудование за границей. Этим
достигается значительная экономия валюты.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ

И НОВЫЕ СПОСОБЫ ИХ ИСПЫТАНИЙ

Механические свойства материалов представляют со-
бой чрезвычайно важную область физического исследова-
ния, так как при расчете и конструировании каких бы то
ни было сооружений, начиная от часовой пружины и
кончая железнодорожным мостом, нужно знать упругие
свойства п прочное гь применяемых в конструкции мате-
риалов.

Советские ученые вкладывают немало труда в усовер-
шенствование методов механических испытаний. Как
пример можно привести разработанные в Ленинградском
государственном физико-техническом институте радио-
экстенсометр и струнный прибор для испытания строи-
тельных сооружений.

Первый из них служит для измерения чрезвычайно
малых изменений длины коротких испытываемых образ-
цов при небольших нагрузках.

Струнный прибор, конструкция которого очень проста,
применяется для изучения деформаций готовых сооруже-
ний. При исследовании в разных точках сооружения при-
крепляются колки, между которыми натягиваются струны.
В начале опыта все струны настраиваются в один тон,
после чего исследуемое сооружение нагружается. Благо-
даря сжатию или растяжению его отдельных частей, рас-
стояние между колками, а следовательно, и натяжение
струн меняется. Заставляя звучать эти струны после на-
грузки и подстраивая к их изменившемуся тону тон
струны, укрепленной между колками на деке специаль-
ного приборчика, конструкция которого позволяет изме-
рять расстояние между его колками, определяют дефор-
мацию отдельных частей сооружений.

Этот способ получил широкое применение в строитель-
ной технике. С его помощью удалось решить целый ряд
практических задач: измерить натяжение в различных
частях железобетонных мостов при проходе проездов, дав-
ление зыбучего грунта на канализационные железобетон-
ные трубы, натяжение в стержнях габионов (клеток из
толстой проволоки, заполняемых камнями и укладывае-
мых в качестве основы при подводных строительных ра-
ботах) .

Помимо разработки методов механического исследова-
ния — задачи, технически очень важной, но не дающей
ответа на вопрос о причинах прочности и упругих
свойств материалов, советские физики были заняты изу-
чением механических свойств кристаллов.

Однокристалльные образцы при исследовании всевоз-
можных свойств материалов имеют неоспоримые преиму-
щества перед обычно применяемыми в технике мелко-
кристаллическими материалами. Однокристаллы построены
наиболее правильно, и благодаря этому происходящие
в пих явления отличаются большой простотой и законо-
мерностью — в них легче разобраться, легче их предви-
деть, рассчитать и истолковать.

Изучив свойства кристалла железа, легче перейти
к техническому железу, представляющему собрание мик-
роскопических кристалликов. Для изучения кристаллов
нужно прежде всего их получить, а это далеко не всегда
простая задача. В СССР многие физики, металлурги и
минералоги работали над получением крупных кристал-
лов и в результате этих работ научились получать круп-
ные кристаллы целого ряда металлов и других материа-
лов.

Преимухцества изучения свойств материалов па кри-
сталлах были своевременно оценены и за границей, и там
ученые трудились над проблемой выращивания крупных
кристаллов. Таким образом, достижения советских ученых
в области получения кристаллов представляют немало-
важный вклад в мировую науку.

Мы уже говорили, что благодаря правильности строе-
ния кристаллов их физические свойства могут быть опре-
делены, если известны расстояния между отдельными
атомами или ионами кристалла, а также свойства отдель-
ных атомов. Чем проще строение кристалла, тем легче
вычислить характеризующие его параметры.

Одним из самых простых кристаллов является кри-
сталл каменной соли. Зная заряд ионов хлора и натрия,
из которых он состоит, и определив их взаимное располо-
жение с помощью рентгеновых лучей, удалось подсчитать
ту силу, которую нужно приложить к кристаллу, для
того чтобы разорвать его, т. е. вычислить прочность кри-
сталла. Она оказалась равной 200 кГ для кристалла
с поперечным сечением в 1 мм2. Этот результат являлся
вначале неприятной неожиданностью для физиков, зани-
мавшихся вопросом прочности твердых тел, так как
опыты по разрыву каменной соли в обычных условиях
дают значение прочности всего в 0.5 кГ на 1 мм2.

Работами ученых в Ленинградском государственном
физико-техническом институте было полностью выяснено
это несоответствие между теоретической и практической
прочностью кристаллов. Причины его можно пояснить
следующим примером. Возьмем за концы аккуратно вы-
резанную полоску плотной бумаги. Попытаемся разорвать
ее. Для разрыва нужно приложить довольно значитель-
ную силу. После этого у края такой же полоски сделаем
маленький надрыв. Теперь для ее разрыва необходима во
много раз меньшая сила.

Оказывается, что малые показатели прочности кри-
сталлов объясняются мельчайшими, даже незаметными
для невооруженного глаза, трещинами на его поверхности.
Погружая кристалл соли в воду, которая, растворяя по-
верхность, не дает образовываться трещинкам, можно
наблюдать многократное увеличение его прочности. Уда-
лось, соблюдая эту меру предосторожности, получить
кристаллы, выдерживавшие нагрузки до 160 кГ на 1 мм2,
т. е. наблюдать упрочнение кристалла более чем в 300 раз.

Особенно интересным был опыт, когда кристаллу соли
придавалась форма цилиндрика, у которого в середине
делалась выточка, так что сечение средней части ци-
линдра было в 20 раз меньше, чем сечение крайних ча-
стей, захваченных прибором, применявшимся для растя-
жения. В воду погружалась только средняя выточенная
часть малого сечения, тогда как толстые части кристалла
около захвата оставались сухими. Разрыв происходил
всегда в сухой части, несмотря на то что ее сечение было
в несколько десятков раз больше, чем сечение средней
части кристалла. Полученные значения прочности, пре-
вышающие 150 кГ на 1 мм2, лежат очень близко к теоре-
тически вычисленной прочности. Этим подтверждается
правильность наших представлений о кристаллическом
состоянии вещества.

То обстоятельство, что повседневно наблюдаемая тех-
ническая прочность материала представляется весьма
ничтожной по сравнению с той прочностью, которой об-
ладает материал, находящийся в надлежащих условиях,
невольно наводит на мысль о том, что в технических кон-
струкциях материал используется нерационально.

Разумеется, от лабораторных опытов, которые позво-
лили наблюдать трехсоткратное увеличение прочности
кристаллов, до применения на практике этого явления
еще очень далеко. Потребуются годы, а может быть, и
десятилетия напряженной совместной работы ученых и
техников, для того чтобы на основе этих фактов рациона-
лизировать использование технических материалов. Но
сама возможность многократного ^механического упрочне-
ния материалов сулит — пусть даже в далеком буду-
щем — совершенно новые пути для техники. Увеличение
в несколько раз прочности материалов приводит к умень-
шению во столько же раз веса всякой технической кон-
струкции. Само собой понятно, что это значит для любой
отрасли техники.

Помимо изучения механической прочности кристаллов,
советские ученые занимались вопросом о природе пласти-
ческой деформации кристаллов. Эти работы велись как
в Ленинградском государственном физико-техническом
институте, так и в соответствующей лаборатории Том-
ского университета.

Под влиянием растягивающей силы кристалл удли-
няется, причем до некоторого предельного значения растя-
гивающей силы его деформация (удлинение) является
обратимой, т. е. при разгрузке кристалл принимает перво-
начальные размеры. Такое растяжение носит название
упругой деформации.

Начиная, однако, с некоторого предела нагрузки, кри-
сталл перестает возвращаться к своим первоначальным
размерам; после разгрузки он остается несколько удли-
ненным. Такого рода удлинение носит название пласти-
ческой деформации. Она имеет большое значение для
механических свойств, так как кристалл, предварительно
подвергнутый пластической деформации, оказывается бо-
лее прочным при испытании на разрыв, нежели свежий,
недеформированный кристалл.

Для изучения этого явления были применены самые
разнообразные методы: механические (измерение удлине-
ния при разгрузке), оптические, рентгеновские. В резуль-
тате обнаружилось весьма интересное явление. Под дей-
ствием значительной нагрузки кристалл удлиняется не
постепенно, не течет, как думали ученые прежнего вре-
мени, а внезапно, через довольно регулярные промежутки
времени. Деформация кристалла идет скачками: одна
часть кристалла при этом как бы сползает с другой. В ме-
сте такого скольжения кристаллическая решетка уже раз-
рушена. По мере растяжения весь кристалл оказывается
испещренным подобными следами скольжения.

Все эти явления, которые еще и до сих пор нельзя
признать достаточно разъясненными, очень близко сопри-
касаются с вопросами холодной обработки технических
материалов (наклепа), загадочного явления «усталости»
и т. п.

Ряд новых фактов, обнаруженных советскими физи-
ками, позволяет надеяться, что скоро и эта важнейшая
область перестанет быть темной страницей как для уче-
ных, так и для инженеров-производственников. Вся совре-
менная технология металлов, применяемая в металлообра-
батывающей промышленности, основана на этих явлениях
и очень часто представляет собой собрание рецептов,
испробованный практикой, смысл которых еще далеко не
понятен.

Не зная самой сущности явления, никогда нельзя ска-
зать, является ли данная операция действительно необхо-
димой, нельзя существенно реорганизовать производствен-
ный процесс. Потому-то этот цикл работ имеет актуальное
значение даже для промышленности сегодняшнего дня

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ

В связи с поставленным перед современной техни-
кой требованием передачи электрической эпергии на боль-
шие расстояния, что связано с увеличением мощности
существующих и строительством новых крупных электро-
станций, расположенных вдали от мест потребления энер-
гии, приходится переходить к передачам все более и более
высокого напряжения. При этом особенную важность
приобретает вопрос об изоляции, так как стоимость изо-
ляции составляет главный расход при постройке высоко-
вольтных станций и линий передач.

До последних лет физическая природа процессов, про-
исходящих в изоляторах (непроводниках), была совер-
шенно неясной, и широко поставленное научное исследо-
вание электрических свойств твердых изоляторов явля-
ется исключительной заслугой советских ученых. Можно
смело сказать, что в этой области наши научные исследо-
вания опередили заграничные, и авторитет наших уче-
ных этой специальности признается повсеместно.

Наиболее темным местом в свойствах твердых изоля-
торов было явление пробоя, которое, напоминая по ха-
рактеру явление газового разряда, описанное нами выше,
заключается в том, что, приложив к образцу изолятора
некоторое напряжение и постепенно его увеличивая, мы
вначале наблюдаем лишь небольшое увеличение теку-
щего в изоляторе тока, и то лишь в том случае, если
в нашем распоряжении имеются очень тонкие приборы,
так как ток через изоляторы при нормальных условиях
очень мал. Внезапно при некотором напряжении через
изолятор проскакивает искра, ток чудовищно увеличива-
ется — изолятор теряет свои свойства. При этом можно
видеть, что между электродами образовался цйпал, пред-
ставляющий непоправимое разрушение. /

Во избежание пробоя изоляции в условиях ее практи-
ческой работы, который приводит к выключению целой
линии передачи, а в случае пробоя изоляции кабеля — и
к очень длительным ремонтным работам, во всех электро-
технических сооружениях приходится прибегать к очень
значительному запасу прочности, что делает изоляцион-
ные устройства весьма дорогими и громоздкими.

Для того чтобы разобраться в явлении пробоя, было
начато исследование электрических свойств твердых
изоляторов, и в первую очередь изолирующих кристал-
лов.

Предварительно нужно было решить, каким образом
изоляторы вообще проводят ток, какие заряженные ча-
стицы в них могут двигаться и т. д. В решении вопроса
об электрических свойствах твердых изоляторов приняла
участие большая группа советских ученых. Работы
в этой области велись преимущественно в Ленинграде
(Государственный физико-технический институт), ча-
стично в Томске (лаборатория университета) и в Москве
(Всесоюзный электротехнический институт).

Определяя электрические свойства кристаллов, мы мо-
жем так же, как и для механических свойств, рассчитать,
вычислить ожидаемые свойства. В самом деле, рассмот-
рим кристалл каменной соли. Он состоит из ионов (за-
ряженных атомов) хлора и натрия. Они расположены
в правильном порядке и удерживаются силами взаимного
притяжения их электрических зарядов. Что же произой-
дет, если к нашему кристаллу приложить электрическое
напряжение, т. е. создать в нем электрическое поле? По-
ложительные ионы (натрий) начнут притягиваться к от-
рицательному электроду, отрицательные (хлор) — к поло-
жительному; при некоторой величине поля сила притя-
жения между электродами и ионами превысит силу
взаимного притяжения ионов, и кристалл будет разрушен
электрическим полем.

Электрическое поле, при котором произойдет это раз-
рушение, является теоретическим пределом электриче-
ской прочности; для кристалла, например, каменной соли
толщиною в 1 см оно соответствует напряжению около
100 млн В. Вместе с тем пробой, т. е. электрическое раз-
рушение кристаллов, наступает обычно гораздо раньше,
при электрических полях, в 100—200 раз меньших.
Для того чтобы донять, в чем причина явления про-
боя, которая,\как видно из этого подсчета, пе является
разрывом кристалла под действием электрических сил,
нужно немного подробнее остановиться на явлении про-
хождения тока йерез твердые изоляторы.

Отдельные ионы, из которых состоит непроводящий
кристалл, все время совершают беспорядочные колебания.
Только при очень низких температурах кристалл действи-
тельно представляет ту исключительно правильную си-
стему из чередующихся положительно и отрицательно
заряженных атомов, которую мы описывали выше. С по-
вышением температуры ионы начинают раскачиваться
ла своих местах — и тем сильнее, чем выше температура.
При этом некоторым ионам удается качнуться настолько
сильно, что они срываются со своего места и получают
возможность двигаться внутри кристалла. Чем выше тем-
пература, тем больше ионов срывается со своих мест, тем
сильнее кристалл отличается от той идеально правильной
системы, которую мы себе представляли. Наконец, при
определенной температуре в кристалле возникает такой
беспорядок, что электрическое притяжение между отдель-
ными ионами оказывается не в силах поддержать утра-
ченный порядок. Весь кристалл расшатывается, распол-
зается — это явление соответствует плавлению кристалла,
превращению его в жидкость.

При комнатной температуре большинство кристаллов
представляет собой почти безупречно правильную си-
стему. Только ничтожно малое количество ионов выры-
вается со своих мест под влиянием раскачивания, кото-
рое носит название теплового движения.

Само собой разумеется, что, когда к кристаллу прикла-
дывается напряжение, т. е. в нем создается электрическое
поле, эти оторвавшиеся ионы начинают двигаться в кри-
сталле, т. е. возникает ток.

Из сказанного выше становится ясно, что с пониже-
нием температуры кристалла ток, проходящий через него,
будет уменьшаться, а при повышении ее — увеличиваться.
В этом явлении и лежит причина пробоя для некоторых
изолирующих материалов.

Представим себе пластинку из какого-нибудь изоли-
рующего вещества, помещенную между металлическими
электродами, к которым приложена разность потенциа-
лов. Через изолятор пойдет ток. Прохождение тока (как
бы мал он ни был) всегда вызывает некоторое нагрева-
ние. Внешние части изолирующей пластинки будут на-
греваться меньше, так как им легче отдавать выделяю-
щееся тепло окружающему пространству. Больше всего
нагреется часть пластинки, расположенная между самыми
средними частями электродов. Это нагревание, как мы
видели, вызовет отрывание новых ионов внутри изоля-
тора, что в свою очередь приведет к увеличению тока
через среднюю часть изолятора и к ее дальнейшему на-
греванию. Весь вопрос в том, достаточно ли будет отда-
ваться тепла нагретым местом образца окружающему
пространству и электродам. При достаточно большом на-
пряжении, приложенном к образцу, температура его сред-
ней части будет быстро повышаться, ток через нее —
быстро увеличиваться, что довольно скоро приведет к об-
разованию в изоляторе проводящего канальца, т. е. к про-
бою.

Это явление теплового пробоя наблюдается во всех
непроводниках при повышенной температуре. В некото-
рых материалах происходит пробой и при комнатной тем-
пературе, однако число таких изоляторов сравнительно
невелико. В большинстве изолирующих материалов число
ионов, освобожденных тепловым движением, настолько
мало, что вызванное их движением нагревание никак не
может привести к сколько-нибудь опасным для изолятора
последствиям. Пришлось искать какие-то новые явления
для объяснения пробоя изоляторов, и они были найдены
ленинградскими учеными.

Оказалось, что в большинстве изоляторов явление про-
боя очень напоминает газовый разряд: заряженные ча-
стицы разгоняются электрическим полем. При определен-
ном поле их скорость делается настолько значительной,
что при столкновении с ионами, закрепленными в кри-
сталле, они выбивают последние с их положений. Каж-
дый из двигавшихся в кристалле ионов после столкнове-
ния вырывает новый, так что вместо одной заряженной
частицы оказывается 2, при следующем столкновении их
делается уже 4, потом 8 и т. д. Легко убедиться, что при
достаточном количестве столкновений число ионов, а сле-
довательно, и ток через изолятор будут чудовищно расти.
Понятно, что выделившегося при движении этой ионной
лавины тепла будет достаточно, чтобы расплавить, раз-
рушить, «пробить» кристалл.

Казалось бы, что из этого безотрадного положения
нет выхода. Какой бы совершенный изолятор ни взять,
как бы мало в нем ни было начальное число подвижных
ионов, все равно при определенном напряжении поля воз-
никает неумолимая ионная лавина, которая приведет
к разрушению изолятора.

Однако и здесь удалось найти остроумный выход из
положения. Представим себе листок изолятора, толщина
которого настолько мала, что при движении от одного
электрода до другого ион испытывает всего пять столкно-
вений. Что же произойдет, если напряжение, приложен-
ное к такому образцу, будет достаточно для того, чтобы
подвижные ионы стали вырывать при столкновениях
ионы, закрепленные на своих местах? Каждый ион на
своем пути от одного электрода до другого претерпит
пять столкновений, и, таким образом, число ионов, дви-
жущихся в изоляторе, т. е. ток через него, возрастет всего
в 2Х2Х2Х2Х2, т. е. в 32 раза. Словом, для тонкого
листка изолятора ионная лавина не сможет достигнуть
сколько-нибудь опасной величины.

Чем меньше толщина изолятора, тем ближе его элек-
трическая прочность к пределу прочности, вычисленному
как электрическая сила, необходимая для разрыва кри-
сталла. Для очень тонких слоев изолятора, например для
листочков слюды толщиной в несколько десятитысячных
миллиметра, наблюденная электрическая прочность соот-
ветствует вычисленной.

Из этих данных можно сделать немаловажное практи-
ческое заключение: собрав ряд очень тонких изолирую-
щих слоев с прослойками из вещества, не пропускающего
ионы (например, из проводника), мы получим техниче-
ский изолятор, для которого не страшна ионная лавина
и прочность которого, следовательно, во много раз выше
прочности обычных, сплошных, изоляторов и стремится
к чудовищно высокой цифре — к 100 млн В на 1 см.

Разумеется, практическое осуществление изоляции
такого типа встречает большие трудности. Оно требует
разработки совершенно новых технологических приемов,
неизвестных ранее электротехнической промышленности.
В самом деле, получение совершенно однородных слоев
толщиной в тысячные доли миллиметра является далеко
не легкой задачей. Вместе с тем технический интерес про-
блемы огромен.

Отметим, что здесь идет речь о создании нового типа
изоляции, прочность которой в несколько десятков раз
выше, чем у наилучших из применяемых сейчас типов.
Нет необходимости говорить о тех возможностях, которые
открылись бы после разработки технического типа изо-
ляции в деле высоковольтного магнито-, трансформаторо-
н аппаратостроения.

Что же касается перспектив в кабельном деле, то
здесь достаточно сослаться на мнение одного авторитет-
ного немецкого специалиста, который заявил: «В Герма-
нии в настоящее время около 500 тыс. км воздушных
линий высокого напряжения. В ближайшие 5 лет их про-
тяженность возрастет до 4 млн км. Если бы удалось
электрические свойства кабельной изоляции улучшить
всего на 30 %, то все эти линии мы упрятали бы под
землю, что представляет неисчислимые преимущества
в эксплуатационном отношении».

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Размеры этой статьи не позволяют подробно остано-
виться на целом ряде отделов физики, которые настолько
расширились, что, оставаясь тесно связанными с основ-
ными физическими предпосылками, выросли в самостоя-
тельные отрасли знания. Нередко эти отрасли имеют
чрезвычайно большое практическое значение. Достаточно
отметить электротехнику, радиотехнику, наконец, тепло-
технику и многие другие области, выросшие из физики и
переросшие рамки разделов физики. Ведь этими тремя
областями знания обслуживается значительная часть сов-
ременной промышленности.

Несколько особняком стоит чрезвычайно интересная
область физики — биофизика, стоящая на границе между
физикой и биологией. Эта область знания изучает физи-
ческие явления, происходящие в живых организмах.
В Советском Союзе этими вопросами занимается круп-
ный Московский научно-исследовательский институт био-
физики.

Если мы и касаемся вопроса об электромагнитных вол-
нах, которые изучает по преимуществу радиотехника, то
лишь потому, что в некоторых областях электрические
колебания имеют исключительное значение для выясне-
ния принципиальных физических вопросов.

Герц, около пятидесяти лет тому назад обнаруживший
распространение в пространстве электрических колеба-
ний, впервые указал на их электромагнитную природу и
установил основные законы их распространения. Волны
Герца имели длину в несколько десятков метров. Позже
было доказано, что свет, воспринимаемый нашим глазом,
представляет не что иное, как электромагнитные колеба-
ния, отличающиеся от герцевских волн лишь длиной
волны, которая для световых волн составляет около
0.0005 мм.

С тех пор усилиями ученых всего мира были изучены
электромагнитные колебания волн самой разнообразной
длины. Электромагнитные колебания с длиной волны от
нескольких километров до нескольких десятков метров
применяются в радиотелеграфии. Получение их сводится
к возбуждению электрических колебаний в системе про-
водов, расположенных пад поверхностью земли (ан-
тенны), от которых электромагнитные волны распростра-
няются во все стороны и могут быть восприняты в при-
емных устройствах. Самые длинные волны применяются
сейчас главным образом на крупных радиостанциях для
целей 1осударственной радиосвязи.

Для получения этих колебаний применяются высоко-
частотные электрические машины, а кое-где, преимуще-
ственно у нас в Союзе, мощные генераторные радио-
лампы. В смысле конструирования и практического ис-
пользования мощных радиоламп наша страна стоит на
одном из первых мест благодаря выдающимся работам
Нижегородской радиолаборатории, а также — Централь-
ной радиолаборатории в Ленинграде.

Передача на длинных волнах отличается большой
устойчивостью, но требует применения мощных и гро-
моздких отправительпых устройств. За последние годы
внимание ученых всего мира привлекает область более
коротких волн (ниже 200 м), поскольку при благопри-
ятных атмосферных условиях они дают возможность на-
ладить связь между чрезвычайно отдаленными точками
на земной поверхности, пользуясь совершенно ничтожной
мощностью.

Нет сомнений, что этой области электромагнитных ко-
лебаний суждено сыграть немаловажную роль: в развитии
радиосвязи, особенно в военных условиях, так как, по-
мимо зачительно менее громоздкого оборудования отпра-
вительных станций, передача короткими волнами дает
большие преимущества благодаря тому, что удается до-
биться направленности сигналов, т. е. передачи пе во все
стороны, а в одном направлении.
Над изучением коротких волн работает очень большое
количество советских ученых, на этой области вообще
сконцентрировано внимание почти всех радиотехников
нашей страны. В Ленинграде Физико-технический ин-
ститут и Центральная радиолаборатория, в Москве Все-
союзный электротехнический институт и Государствен-
ный университет, в Харькове Украинский физико-техни-
ческий институт ведут работы над исследованием еще бо-
лее коротких волн — до нескольких сантиметров длиной.
В области волн длиной около 1 м советские ученые ищут
решения вопроса о передаче энергии без проводов, при
этих условиях стремятся получить точно направленный
пучок радиоволн.

Электромагнитные волны длиной от нескольких де-
сятков метров до нескольких сантиметров представляют
собой чрезвычайно удобное орудие для исследования
внутреннего строения твердых, а главное — жидких изо-
ляторов. Системы электрических зарядов (молекулы или
группы молекул внутри изолятора) могут колебаться
с вполне определенной частотой, которая зависит от внут-
реннего строения вещества. Помещая такое вещество
в быстропеременное электрическое поле (колебания
с длиной волны в несколько сантиметров), мы можем из-
мерить частоту, с которой колеблются системы зарядов
внутри изолятора, а это дает нам ответ на многие во-
просы, связанные с его строением.

Подобного рода исследования ведутся как в москов-
ских, так и в ленинградских радиолабораториях.

Пойти дальше в изучении коротких волн было весьма
заманчиво, так как, с одной стороны, колебания зарядов
в кристаллических диэлектриках лежат в области волн
ниже 1 мм, с другой стороны, электромагнитные колеба-
ния с длиной волны в 0.1 мм принадлежат уже к инфра-
красным волнам, т. е. к колебаниям, испускаемым нагре-
тыми телами, за счет которых происходит передача
тепла. Несколько лет упорной работы ленинградских и
московских физиков, которые шли совершенно различ-
ными путями, привели к тому, что и эта область электро-
магнитных колбаний была изучена. С помощью этих так
называемых ультракоротких волн были получены очень
ценные сведения о строении кристаллов.

За этой переходной областью следует область тепло-
вых (инфракрасных) колебаний с длиной волны от 0.1 мм
до 0.0008 мм. Далее идет видимая область электромаг-
нитных колебаний, т. е. свет, воспринимаемый нашим
глазом, причем свет различного цвета имеет разную
длину волны. Расположение цветов в порядке убывания
длины волны следующее: красный, оранжевый, желтый,
зеленый, голубой, синий, фиолетовый. За фиолетовой
частью видимой области электромагнитных колебаний
следует так называемая ультрафиолетовая область. Эти
лучи, не действуя на глаз, действуют па фотографиче-
скую пластинку. Свет испускается атомами при измене-
нии движения внешних электронов вокруг ядра.

Детальное изучение состава света, излучаемого ато-
мами, позволяет в мельчайших подробностях установить
как строение атома, так и те изменения в его строении,
которые сопровождаются излучением света. Эта кропот-
ливая и подчас чрезвычайно трудная работа была с ус-
пехом проведена в Ленинградском государственном опти-
ческом институте. Так же, как и между кратчайшими
радиоколебаниями и областью тепловых лучей, между
ультрафиолетовыми и рентгеновыми лучами существовала
неизученная область колебаний.

И здесь честь освоения этого прежде пе исследован-
ного участка спектра принадлежит советским ученым.
Наблюдения над рентгеновыми лучами от легких элемен-
тов, выполненные также в Физическом институте Ленин-
градского университета, позволяют считать и эту область
электромагнитных колебаний полностью изученной.

Далее следуют рентгеновы лучи, длина волны которых
уменьшается по мере перехода к все более и более тяже-
лым элементам. Нам уже пришлось по другому поводу
коснуться работ ученых СССР в области рентгеновых
лучей. Переходя к еще более коротким волнам, мы встре-
чаем гамма-лучи радия, излучение которых сопровождает
разрушение атомного ядра тяжелых элементов. Несколько
лет тому назад на этом можно было бы и закончить пере-
чень электромагнитных колебаний, но теперь к ним еще
нужно добавить загадочные колебания, которые к нам
доходят, по-видимому, из-за пределов земной атмо-
сферы — из звездного пространства.

Изучением этих колебаний, которые названы прони-
кающим излучением, занимается сейчас ряд сотрудников
Ленинградского государственного радиевого института
Академии наук. Надо надеяться, что скоро мы сможем
больше сказать о причинах и источниках этого загадоч-
ного излучения.
Окинув беглым взглядом необъятную область элек-
тромагнитных колебаний, длина волн которых, начиная
от длиннейших радиоволн и до проникающего излучения,
меняется в число раз, изображаемое единицей с 18 ну-
лями, мы видим на каждом ее участке вклад советских
ученых, решающих проблемы научного и прикладного
использования этих колебаний. Сотни ученых, крупней-
шие институты мирового значения — вот предпосылки
для успешного развития советской физики наших дней,
все достижения которой направлены в сторону еще боль-
шего увеличения возможностей нашего социалистического
строительства.

НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ
РАБОТЫ В ФИЗИКЕ*

Составляя планы научно-исследовательской работы, мы
говорим, конечно, о будущем, а не об истории прошлого.
Технику, являющуюся одним из существеннейших эле-
ментов этого плана, надо рассматривать не статически,
а динамически. Нужно помнить, что во время осуществ-
ления этого плана и сама техника будет меняться. Необ-
ходимо поэтому в плане научно-исследовательской ра-
боты, как и во всем народнохозяйственном плане, учиты-
вать вероятные пути развития самой пауки и техники.
Более того, план должен не только предвидеть, но и
стимулировать решения этих задач. При этом решения их
должны быть приурочены к тем календарным срокам,
когда возможно и необходимо будет их использование
в социалистическом строительстве.

Позвольте вместо общих рассуждений привести при-
мер. Можно с уверенностью сказать, что высоковольтная
передача па 400 тыс. В, которая позволит создать единую
энергетическую сеть, охватывающую Советский Союз,
вполне осуществима. Здесь пет каких-нибудь принципи-
ально новых сторон, осуществление которых можно

* Доклад на I Всесоюзной конференции по планированию научно-
исследовательских работ, проходившей в Москве в апреле
1931 г. См. в кн.: Первая Всесоюзная конференция по планиро-
ванию научно-исследовательской работы. Вып. 5. М.; Л., 1931,
с. 3-18.
было бы считать сомнительным. С очень большой сте-
пенью достоверности можно утверждать, что препятствий
к созданию такой сети нет, необходим только целый ряд
исследований, необходима большая подготовительная ра-
бота, которая реально изучила бы все стороны дела, свя-
занные с такой передачей. И здесь, конечно, решающим
является то, будет ли вся эта подготовительная работа
завершена и готова за год до того, когда по народнохо-
зяйственному плану предположено будет строить эту сеть,
или же она будет завершена через год после этого срока.
Элемент времени здесь выступает настолько ясно, что
вряд ли стоит что-нибудь к этому добавлять.

Я думаю, что если народнохозяйственный план, со-
ставляемый нами в одной части, Госпланом во всей сово-
купности, не будет учитывать всех возможных и наиболее
вероятных путей развития техники, то он будет так же
нереален, как если бы он, ожидая журавля в небе, упу-
стил бы синицу из рук. Здесь существенным и решаю-
щим является то, что планирование научно-исследова-
тельской работы, подготовляющей эти переделки в тех-
нике, составляет часть планирования всего народного хо-
зяйства. Это, следовательно, дает возможность в общем
плане народного хозяйства не только предвидеть, пред-
сказывать и оценивать, но активно стимулировать и со-
здавать условия для того, чтобы оба эти плана были
тесно между собой связаны и чтобы задачи, необходимые
для народнохозяйственного плана, были своевременно и
с достаточной достоверностью разрешены теми научно-
исследовательскими учреждениями, которым эти задачи
по плану поручены.

Можно было бы, конечно, идти еще дальше. Можно
было бы не только экстраполировать на ближайшие годы
успехи техники, вытекающие из современного состояния
науки, можно было бы экстраполировать и самое разви-
тие науки. Это было бы следующим этапом. Вероятно,
в развитии техники планирования нужно будет учиты-
вать и это следующее приближение. Но я думаю, что на
той стадии начальной, первой попытки общего планиро-
вания научно-исследовательской работы, на которой мы
сейчас находимся, можно было бы сразу так далеко и
не идти. Достаточно, если мы учтем как технически воз-
можные результаты только те из них, которые уже пол-
ностью или с достаточной достоверностью обеспечены
современной наукой. Это тем более безопасно, что все-
таки между новыми достижениями науки и практическим
их осуществлением всегда лежит срок, достаточный,
чтобы планы наши, составляемые на 5—10 лет, суще-
ственно не испортить. Во всяком случае если эти факты
и скажутся, то, вероятно, только в самые последние годы
осуществления плана и будет еще достаточно времени,
чтобы своевременно к этому подготовиться.

С этой точки зрения я хотел бы остановиться на не-
скольких технических успехах, технических изменениях,
которые я, исходя из современного состояния нашего
знания, считаю в высшей степени вероятными и вполне
осуществимыми. При этом я имею в виду, что совер-
шенно новые формы развития пауки и громадная роль,
которую она получает во всей системе социалистического
строительства, дают ей реальные возможности осу-
ществить техническую революцию, которая в других
условиях и в других странах остается непроведенной
в жизнь.

Я обдумал около 30 таких проблем, решение которых
мне представляется в высокой степени вероятным. Часть
из них я и попытаюсь изложить, разделив их на три
группы. К первой группе я отношу такие задачи, осу-
ществление которых можно считать в достаточной сте-
пени вероятным, в которых не предвидится никаких не-
известных научных проблем. Достижение успеха будет
здесь результатом затраты определенного количества на-
учно-исследовательского труда, определенного количества
человеко-дней работы. Следовательно, решение каждой
из этих задач зависит от того, к какому календарному
сроку оно окажется настоятельно необходимым. Соответ-
ствующий промежуток времени измеряется несколькими
годами, очевидно, 2—5, максимум 10 годами. Это пре-
дельный срок, о котором можно говорить по поводу этой
группы. Мы можем или ускорить, или несколько растя-
нуть решение каждой такой задачи в зависимости от
того, сколько сил, сколько энергии, труда и финансовых
средств мы вложим в это дело.

К проблемам второй группы я отнес бы такие, о кото-
рых нельзя утверждать с достаточной достоверностью,
что их можно решить в определенное время, и где, мо-
жет быть, на пути встретятся довольно серьезные пре-
пятствия.

К третьей группе я отношу такие задачи, которые нам
представляются, по-видимому, возможными, но для раз-
решения которых еще нет в наших руках существенных
элементов.

Насколько относительно такого рода распределение,
позвольте показать на одном примере — на примере фо-
тоэлектричества. Фотоэлектричество — это явление, за-
ключающееся в вырывании электронов из тела под дей-
ствием света. Эти электроны вылетают и дают некоторый
электрический ток, который обладает определенной энер-
гией. Следовательно, фотоэлемент можно рассматривать
как преобразователь световой энергии в электрическую.
В какой мере явление фотоэлектричества может рассмат-
риваться как действительно техническая проблема? Яв-
ление это открыто уже давно, в 1887 г. Большое внима-
ние было привлечено к нему в особенности с того мо-
мента, когда оно с 1905 г. оказалось тесно связанным
с одной из основных проблем — с теорией света. За срав-
нительно небольшой период было напечатано много сотен
работ, и до 20-х годов XX в. эти теории закона и явле-
ния всесторонне изучались. Лет 5—6 тому назад фото-
элементы представляли собой небольшие стеклянные
колбочки, покрытые изнутри чистым металлическим ка-
лием или натрием, и коэффициент использования энер-
гии в них составлял одну стомиллионную. Одна стомил-
лионная часть световой энергии действительно превраща-
лась в электрическую энергию.

Конечно, смешно было смотреть на такие элементы
как на преобразователи энергии; только в математиче-
ском, в отвлеченном от жизни смысле можно было об
этом говорить как о технической проблеме. И если я,
в частности, все-таки эту задачу ставил, то только по-
тому, что уже тогда можно было учитывать новые воз-
можности, которые стали открываться в связи с новым
и весьма поучительным поворотом дела. Примерно 5—
6 лет тому назад фотоэлементы стали получать большое
техническое применение. Фотоэлементами пользуются на
сигарных фабриках для того, чтобы автоматически сорти-
ровать ситары по отражаемому ими количеству света.
Пользуются фотоэлементами в прокатом деле, чтобы ав-
томатически изменять вращение прокатного стана: когда
раскаленный кусок металла доходит до предельного поло-
жения, он освещает фотоэлемент и этот фотоэлемент из-
меняет направление прокатки. При помощи фотоэлемен-
тов осуществлена была и передача изображений на рас-
стояние. От передачи изображения на расстояние, а за-
тем от звукового кино перешли к постановке задачи
видения на расстоянии. Это потребовало увеличения чув-
ствительности фотоэлементов и их усовершенствования
и потребовало весьма настоятельно, потому что видение
на расстоянии есть задача весьма привлекательная. В ре-
зультате на протяжении нескольких лет под резким дав-
лением технических потребностей произошла необычайно
быстрая эволюция фотоэлементов.

Недавно, в апреле 1930 г., эти фотоэлементы стали
представлять собой уже не стеклянную колбочку, покры-
тую металлическим натрием, с пустотой или наполнен-
ную абсолютно чистым гелием, а медную окисленную
пластинку. Коэффициент полезного действия солнечной
энергии составлял при этом около 0.01 %. Это очень не-
много, но вспомним, что фотоэлементы в течение 40 лет
научного изучения давали коэффициент использования
энергии в одну стомиллионную долю процента. С того мо-
мента, как техника потребовала их решительного усовер-
шенствования, они уже к весне прошлого года стали да-
вать одну сотую, затем летом прошлого года 0.1 %.

Так, под давлением техники научная проблема про-
делала необычайно быструю эволюцию в течение немно-
гих лет или даже в течение одного последнего года.
Из очень далекой от практического применения идеи, из
чисто лабораторной игрушки создалась техническая про-
блема. Действительно, что означает 3—4 % использова-
ния энергии? На каждый квадратный метр солнечная
энергия дает около 1 кВт. При использовании 3—4%
это означает, что с каждых 30 м2 можно получить по
1 кВт энергии. Если представить себе, что крыша дома
будет покрыта закисью меди (краской, отнюдь не исклю-
чительно дорогой или недоступной), то можно использо-
вать крышу как фотоэлемент, заряжая днем аккумуля-
торы при помощи электрической энергии, которую будет
давать солнце, и используя эти аккумуляторы вечером и
ночью для освещения. Коэффициент в 3 % означает, что
при помощи солнечного света, днем освещающего крышу,
можно в течение 6—7 ч освещать 8 этажей, находящихся
под пей.

Эту задачу уже никто не назовет лабораторной иг-
рушкой, это — нечто осязаемое. Ход развития фотоэлемен-
тов показывает, что никак нельзя думать, будто апрель
1930 г. есть момент, когда все сразу остановилось. Мы
находимся в периоде чрезвычайно быстрого динамиче-
282
ского развития пауки, и нет ничего невозможного, что
через несколько месяцев или через год об этой проблеме
можно будет уже говорить совершенно серьезно. Я уже
сейчас считаю, что не работать над этой Проблемой
было бы преступно.

Я нарочно остановился на этом примере, желая под-
черкнуть основную предпосылку: разделяя проблемы по
их очередности, нужно иметь в виду, что темпы развития
могут быть совершенно пе те, какие мы ожидаем, по раз-
решение проблемы идет быстрее, когда мы сосредоточи-
ваем на определенной теме все свои силы.

* * *

Итак, позвольте здесь выдвинуть несколько проблем.
Я начну с энергетических проблем, как центральных во
всех вопросах техники, и прежде всего с проблемы строи-
тельства зданий.

Энергетическая проблема состоит из двух частей —
из вопроса о получении наибольшего количества энергии
и вопроса о возможно меньшем потреблении энергии для
удовлетворения данных потребностей. Естественно, что
чем больше получать энергии и чем меньше ее по-
треблять, тем лучше будет разрешена энергетическая за-
дача. Одним из существенных элементов теплового ба-
ланса является значительный расход топлива для целей
отопления. Если совершенно абстрактно поставить во-
прос о том, для чего мы отапливаем здания, то оказыва-
ется, что по существу дела никакого тепла здесь не
нужно, потому что для человека, живущего в том или
ином здании, требуется только подогревать воздух, кото-
рым он дышит и который периодически сменяется. Но
это количество тепла совершенно ничтожно. Оно меньше
того количества тепла, которое человек выделяет вслед-
ствие усвоения пищи. Следовательно, тепловой баланс
человека скорее положителен — человек больше выделяет
тепла, чем поглощает. Если нам нужно топливо, то ис-
ключительно для того, чтобы предохранить здание от
охлаждения. Тепло выходит наружу через степы и окна.
Мы от него ничего пе получаем, здесь нет продуктивного
использования энергии. С этой точки зрения можно, аб-
страктно говоря, сказать, что потребление топлива для
отопления есть недостаток нашей техники.
Но это — малоубедительная точка зрения, поскольку
она остается абстрактной. Можно поставить вопрос:
нельзя ли провести строительство таким образом, чтобы
либо совершенно не отапливать здания, раз это по су-
ществу не нужно, либо сделать так, чтобы для этого тре-
бовалось как можно меньше топлива. Оказывается, что
решающим моментом в этом вопросе является окно. Окно,
которое мы используем для освещения, которое мы вар-
варски используем и для вентиляции (чего никак до-
пускать не следовало бы), это окно заставляет пас иметь
внешние стены, а внешние стены есть то единственное
место, через которое тепло уходит.

Топливо тратится из-за внешних стен. Внешние степы
существуют из-за окна. Можно поставить вопрос так:
нужно ли окно в каждой комнате или, может быть, во-
обще окна не нужны. Можно поставить и третий во-
прос: нельзя как-нибудь переконструировать окно, сде-
лать его более целесообразным. Существующая форма
окна со всех точек зрения совершенно нецелесообразна.
Можно получить то же самое количество света, имея
окна значительно меньшего размера. На этом я не буду
останавливаться, потому что я хотел бы обратить внима-
ние на более сложный вопрос — о необходимости окна во-
обще, а пе на вопрос о том, как делать окно, раз оно нужно.

Почему, собственно, нужно окно? Потому, что мы
пользуемся благодаря ему солнечным светом. Кроме сол-
нечного света, есть еще электрический свет. Однако вся-
кий понимает, что электрический свет не может заменить
солнечного. Это совершенно правильно. То электрическое
освещение, которое мы имеем, если его и усилить во
много раз, все-таки не заменит солнечного света, потому
что дело не только в количестве, но и в качестве света.
Качество же света определяется длиной волн. Наше элек-
трическое освещение недостаточно потому, что, хотя оно
и может дать большую силу света, этот свет не содержит
некоторой части ультрафиолетовых лучей, которые биоло-
гически и гигиенически необходимы для длительного су-
ществования человека. Однако на данной стадии тех-
ники мы уже имеем и такие источники света, которые
в качественном отношении ничуть не уступают солнеч-
ному свету, а при желании могут и превосходить его.
Это не только проблема, это уже реальность. Мы имеем
электрическую лампу не очень сложной и дорогой кон-
струкции, которая может давать свет, по своему составу
не только превосходящий состав того света, который по-
падает в комнату через окно, но и состав света на ули-
цах Москвы. Можно получить свет, который по своему
составу соответствует освещению, скажем, на уровне Ки-
словодска, на уровне 1000 м. Этот свет наиболее здоро-
вый и наиболее благоприятный для жизни человека. Та-
кие источники света производятся в Америке и в Герма-
нии. У нас тоже было уже пробное производство. Никаких
препятствий к широкой постановке этого дела в Совет-
ском Союзе нет.

Наличие такой лампы, мне кажется, ставит вопрос об
освещении в новую плоскость. Электрическое освещение,
дающее нам и количественно, и качественно именно тот
свет, который биологи признают наиболее правильным
и наиболее нужным для нашего существования, может
пе только заменить солнечный свет, но имеет перед ним
большие преимущества. Неправильно думать, будто все,
что естественно, — хорошо, а все, что искусственно, —
плохо. Это неверно. Человек, конечно, приспособлен к тем
естественным условиям, в которых он живет, но это при-
способление пе идет так далеко, чтобы считать, будто все
существующее хорошо. На самом деле в условиях пашей
современной жизни свет Солнца не дает нам того, что
нужно. В пасмурный день, если надо делать тонкую ра-
боту или читать мелкую печать, приходится напрягать
зрение, так как света недостаточно. Бывает и обратное —
солнечный свет ослепляет человека, это также не по-
лезно. Электрический свет надлежащего состава представ-
ляет то огромное преимущество, что он может быть пол-
ностью приспособлен к нашим производственным зада-
чам. Целесообразно приспособленный искусственный свет
будет гораздо здоровее солнечного в отношении биологи-
ческом и гигиеническом. Надо только подойти к этому
вопросу без мистических предрассудков.

Если принять, что все эти предположения не совсем
неверны, то станет ясным, что окно вовсе не является
чем-то неизбежным, не является фетишистским элемен-
том строительства. Отсюда тот вывод, что в учреждениях,
на производстве, а может быть, и в жилых помещениях
целесообразнее для улучшения условий существования
человека ввести искусственный свет взамен естествен-
ного. В таком случае строительство зданий, и особенно
энергетическая часть этого строительства, представится
в совершенно ином свете.
'Внешние степы вовсе не необходимы в каждой ком-
йате. Чем меньше внешних стен, тем лучше. Например,
можно представить, что весь квартал представляет собой
одну строительную массу, одну единицу, где на улицу
выходят только внешние стены. Соотношение между
внешними стенами и полезной площадью становится тем
благоприятнее, чем больше размер этого здания, этого
квартала. Самой коренной формой такого строительства
будет целый город-дом. Город, для которого я производил
расчеты, — это заново строящийся социалистический го-
род в виде одного дома на один миллион жителей. Если
этот миллион жителей разместить так, чтобы на одного
человека жилищная площадь составляла 35 м2, если соот-
ветственное количество площади отвести для учреждений
и производственных предприятий в этом доме, то такой
дом получится примерно в виде здания с радиусом около
одного километра и высотой около десяти этажей (дело,
конечно, не в этих числах, — их можно варьировать).

Какие преимущества дает такой дом? Первое и глав-
ное преимущество — то, что здесь совсем не нужно топ-
лива для отопления. Наоборот, тепловой баланс этого
дома заключается в том, что люди, там находящиеся,
лампы, его освещающие, источники нагрева, которые там,
конечно, должны иметься в виде электрических печей,
производство, там находящееся и потребляющее энер-
гию, — все это выделяет значительное количество тепла,
в то время как наружу ничего не тратится. За счет этого
очень большого избытка тепла весь энергетический ре-
сурс этого дома остается внутри пего. За счет него может
быть произведена и даже с избытком — это легко подсчи-
тать — очень сильная вентиляция. Опа должна быть более
сильной, чем это требуется санитарными нормами, просто
в силу того, что эту энергию нужно куда-то выводить.
Таким образом, затрачивать топливо на отопление и на
вентиляцию не потребуется, а это даст экономию при-
мерно в 60 % топлива.

Кроме того, такой дом почти не потребует транспорта.
Если сколько-нибудь правильно спланировать размеще-
ние в этом доме, то максимальное расстояние будет со-
ставлять около половины километра, па что потребуется
7—8 мин ходьбы пешком пе по скользким улицам, но
в переполненных трамваях, а по коридорам, без галош,
зонтиков, без гриппа. Если в этом доме устроить еще
самый элементарный транспорт, то время ходьбы сокра-
тится до 2—3 мин. Следовательно, транспорт в таком
городе есть роскошь. Время, теряемое на бесполезное пре-
бывание на улице, переход от своего жилья до своего
производственного предприятия или до разного рода уч-
реждений, сокращается до минимума. Автомобили, трам-
ваи — все это совершенно отпадает. Канализация, водо-
провод, электрическая энергия внутри такого дома пред-
ставляет собою задачу, неизмеримо более простую, чем
обычно. Мощение улиц, дворов и т. д. отпадает.

Я не гарантирую верности экономических подсчетов,
но если учесть все эти преимущества со стороны энерге-
тической и экономической, то можно сказать следующее:
для того чтобы живущее в таком доме население в 1 млн
человек давало ту же сумму труда, сумму реального про-
изводства, которое оно совершит в обычном городе, можно
рабочее время свести примерно к 5 часам. Но это — пере-
ход к совершенно новой культурной стадии, к совершенно
новой форме жизни.

Я вижу здесь еще одно преимущество. Это преимуще-
ство заключается в том, что жизнь в таком городе необы-
чайно приближает человека к природе. Дело в том, что
максимальное расстояние для выхода за пределы этого
дома из жилья человека составляет примерно 3 мил
ходьбы. Через 3 мин человек может оказаться вне города,
не па мощеной улице, среди каменных домов, а среди
самой настоящей природы. Ведь такой социалистический
город будет, конечно, окружен хорошими парками и са-
дами. Спорт будет проходить в естественных условиях на-
стоящей природы, а не на площадках, среди мощеных
улиц и т. д. Я считаю это тоже одним из больших пре-
имуществ такого решения задачи. Мне кажется, что тогда
совершенно исчезнет тип городского жителя, который ме-
сяцами, иногда годами не видит настоящей природы,
а все ходит по мощеным улицам. Житель дома-города,
когда ему нужно для выполнения его производственных
функций направиться куда-нибудь из одного места в дру-
юе, из жилья па производство, из производства в какое-
нибудь учреждение, с которым он связан, и т. д., совер-
шает это без галош и без пальто. Если же он отдыхает,
то всегда имеет полную возможность находиться в усло-
виях настоящей полноценной природы.

Мне представляется, что такое решение вопроса во
всяком случае не заключает в себе совершенно очевид-
ных нелепостей. Этот вопрос можно было бы сер»»«зно и
технически продумать, рассчитать. Само строительство
выйдет гораздо дешевле, чем строительство нормального
типа домов. Это совершенно естественно, потому что все
стены будут внутренними, и от стройматериалов надо бу-
дет требовать только одного — малой звукопроводи-
мости.

Я подробно остановился на этой задаче, так как она
кажется мне типичной для того, чтобы видеть, к каким
новым постановкам вопроса приводит полное использова-
ние данной стадии науки и техники. В данном случае
все основывается на электрической лампочке, дающей
солнечный свет. Десять лет тому назад такого решения
этой задачи не могло быть. Теперь такое решение этой
задачи возможно. Надо его продумать, рассчитать все по-
ложительные и отрицательные стороны; все, что можно,
сообразить заранее, проверить опытом, подумать о всех
трудностях, которые тут встречаются. Во всяком случае
эта задача перед нами стоит.

* * *

Другая проблема — тоже энергетическая — это исполь-
зование энергии Северного Ледовитого океана. Дело
в том, что наша страна (и только наша) всем своим
фронтом обращена на север. В этой северной части,
в районах вечной мерзлоты имеются большие сырьевые
ресурсы, которые нам недоступны из-за отсутствия энер-
гии. Наш Север населен весьма слабо и является очень
тяжелым местом для жилья. С точки зрения жилья
именно на севере такой дом, о котором я говорил выше,
представляет особые преимущества, потому что там отоп-
ление является центральным вопросом. Но дело не только
в отоплении — нужно иметь энергию. Источником энергии
может служить то, что на севере, в северных реках, на
Северном Ледовитом океане мы имеем сравнительно на
небольшом расстоянии отделенную только коркой льда
под льдом воду при 0°, а над льдом — более низкую
температуру. Эта разность температуры может быть
использована.

Представим себе, что в воде находится котел, напол-
ненный аммиаком, который при 0° дает */з атмосферы.
Это газ, применяемый в холодильной технике. Этот ам-
миак приводит в движение турбину, дает механическую
288
энергию и выходит с давлением в пол-атмосферы при бо-
лее высокой температуре; здесь он охлаждается внешним
воздухом. Единственная техническая трудность — это си-
стема конденсации, использование большого количества
внешнего воздуха. Нужно продувать этот воздух, чтобы
создать в конденсаторах большие потоки воздуха. Задача
представляется технически осуществимой. Тепловой под-
счет дает примерно 9—10 % кпд. Теоретически этот ко-
эффициент составляет 20 %. Если принять во внимание,
что для такого рода сооружений не нужно никаких уста-
новок, что машина может быть поставлена на элементар-
ном фундаменте, не требуется плотины, гидротехнических
сооружений, то такой способ получения энергии может
оказаться весьма рентабельным, а для нашего Севера,
может быть, и очень заманчивым. И здесь нужно подсчи-
тать и попробовать.

Еще па одной из таких задач остановлюсь — па про-
блеме использования солнечной энер1ии в жарком
климате. Солнечные лучи представляют собой огромный
источник энергии, но только энергия эта довольно труд-
ноуловима. На каждый квадратный метр солнце дает при
освещении около 1 кВт, нагревая освещенное тело. Од-
нако этого недостаточно для технических целей, потому
что параллельно с поглощением солнечных лучей, с с®-
греванием идет и лучеиспускание, потеря тепла в окру-
жающий воздух. Между поглощением солнечной энергии
и лучеиспусканием существует следующее качественное
различие: солнечные лучи, согревающие землю, обладают
длиной волны от 1/2 до 1 мк (микрон — 1/1000 милли-
метра) , свет, излучаемый землей, — 10 мк. Это различие
очень важно. Можно подобрать сколько угодно таких ве-
ществ, которые пропускали бы одни лучи и не пропу-
скали бы другие. Если, например, они пропускают сол-
нечный свет очень сильно и совсем не пропускают лучей,
излучаемых землей, то это значит, что у нас будет боль-
шое получение энергии и почти никакого расхода энер-
гии. Следовательно, если почву покрыть тончайшим слоем
такого вещества, эта почва будет прогреваться гораздо
сильнее, чем обычно. Если торф для сушки покрыть
слоем такого вещества, то вода из этого торфа будет ис-
паряться быстрее.

Можно, наоборот, подобрать вещества, которые слабо
поглощают солнечный свет, но сильно излучают. У них
энергетический баланс будет невыгоден, опп будут мало
получать и много отдавать. В жарком климате можно по-
крыть таким веществом стены дома и сделать такой дом
более прохладным. Если покрыть этим веществом металл
или камень, то их лучеиспускание будет настолько сильно,
что по ночам они будут поглощать влагу из воздуха,
а, может быть, и технически смогут собирать влагу пз
влажного воздуха, не дающего дождя.

Вы видите, что, целесообразно используя качество све-
товой энергии и различные свойства тел в разных обла-
стях, мы можем и агрономию поставить на иную ступень.
Мы можем удобрять землю пе только химически, вводя
в нее фосфор и азот, но и физически, изменяя ее свой-
ства по отношению к лучеиспусканию и к испарению так.
чтобы решать те или другие задачи. Можно сократить
время прогревания весной, можно задержать время про-
гревания осенью, можно уменьшить испарение почвы ле-
том в сухие дни и существенно повлиять на неурожайные
годы.

Ни один из этих методов нигде не проведен сколько-
нибудь систематически и целесообразно. Есть методы бо-
лее или менее близкие, например способ покрывания чер-
ной бумагой земли для хлопка, для ананасов. Но какая
это бумага, что она дает, трудно сказать... Можно с уве-
ренностью утверждать, что разумного, научного анализа
и правильного подхода к этому делу пе существует. Сле-
довательно, внесение этих новых методов в технику мо-
жет дать решающий сдвиг.

Защищенные стеклом ящики дают нагревание, доходя-
щее до 150—200°. Но можно вполне получить и 400°,
если это нужно. Вот целый ряд задач.

Приведу пример более конкретный. Вокруг Каспий-
ского и Аральского морей расположена пустыня. Там не-
ограниченное количество соленой воды и солнца. Эту со-
леную воду можно превратить в пресную воду. Населения
там нет потому, что нет питьевой воды. Для питья поль-
зуются снегом который закапывается зимой в ямы, а ле-
том постепенно тает и дает воду для питья. Достаточно
имеющийся здесь солнечный свет соединить с водой,
чтобы получить большое количество пресной воды. Надо
этот вопрос разработать и подсчитать, насколько выгодна
такая установка. Во всяком случае она будет выгодна
для получения питьевой воды, но очень вероятно, что
эти установки окажутся выгодными и для получения
воды в целях орошения.
A i I

Назову еще две проблемы. Об одной из них уже го-
ворил т. Кржижановский. Это проблема преобразования
постоянного тока в переменный и обратно, что дает воз-
можность вести высоковольтные передачи не на перемен-
ном, а на постоянном токе.

Это позволит, во-первых, сильно повысить вольтаж и,
следовательно, уменьшить во столько же раз потери на
передачу. Это, во-вторых, совершенно избавит от всех
трудностей, связанных с самоиндукцией и емкостью про-
водов, которые при большой мощности становятся наибо-
лее узким местом. И наконец, замена переменного тока
постоянным, может быть, даст возможность заменить
воздушную высоковольтную проводку кабелем, более де-
шевым и совершенно защищенным от всякого рода не-
приятностей, которые связаны с этими воздушными про-
водами (мачты, опасность для жизни и т. д.).

Другая задача, которая в ближайшее время также раз-
решима, — это использование мощных электронных по-
токов, которые создаются Миллионами вольт. Эти напря-
жения в миллион вольт осуществимы. Сейчас за границей
получают напряжение в 2 млн, а, вероятно, в недалеком
будущем получат в 7 млн. В.

Что означает такой электронный поток? Лангмюр
в Америке уже несколько лет тому назад получил такие
потоки при 300 тыс. В. Помещенный в этот поток кусок
известкового шпата давал свет, соответствующий свету
лампы в 200 свечей. Вся лаборатория была освещена
фосфоресцирующим светом этого минерала. Освещение
этими лучами уха кролика в течение 0.1 с вызывает
сквозной свищ. Можно представить, какое мощное дей-
ствие будет у этих лучей, если они будут иметь не
300 *тыс. В, а 3 млн. В. Ведь их действие растет пропор-
ционально квадрату напряжения, следовательно, в таком
случае действие будет в 100 раз сильнее и предел распро-
странения, который у американского ученого составляет
около 1 м, будет составлять около 100 м. Нет ничего не-
вероятного, что мы скоро дойдем до возможности полу-
чать напряжение в десятки миллионов вольт. Тогда мы
будем иметь дело с несколькими километрами расстояния
и с потоками мощности, которую сейчас трудно себе пред-
ставить: искусственными молниями, которые будут в ру-
ках у человека. Я думаю здесь пе о смертоубийственном
применений такого рода лучей, не о том, чтобы уничто*
жать ими кроликов или людей, а о том, что такие лучи
вызывают совершенно невиданное химическое действие.
И мне представляется, что такая электронная пушка бу-
дет одной из существенных машпн химических заводов
и фабрик. Я думаю, что многие производства в качестве
рабочего орудия будут иметь такую электронную пушку.
У некоторых она уже есть, но нынешние масштабы, мне
кажется, все-таки далеки от имеющихся возможностей.

Этим я ограничу перечисление тех проблем, в отно-
шении которых современная наука имеет все данные для
того, чтобы их экономически оценить, а если нужно, то
и осуществить. Конечно, для этого нужно затратить опре-
деленное количество труда, мысли, энергии, знаний, ра-
боты и революционного энтузиазма, без которого такие
большие задачи не решить, потому что все-таки капита-
листическая техника их не решает многими годами и де-
сятилетиями. Все это я не считаю фантазией. Наоборот,
я считал бы недопустимым забывать о возможности появ-
ления новых технических проблем, когда мы строим свои
планы на будущее.

* * *

К проблемам, решение которых, по-видимому, вполне
достоверно, но календарных сроков этого решения в дан-
ный момент предсказать нельзя, я бы отнес проблему
фотохимии. Это основной метод использования солнечной
энергии в будущем. Пути к нему довольно очевидны, но
здесь есть еще много трудностей. Разрешение этой задачи
несомненно приведет к тому, что мы догоним и значи-
тельно перегоним живую природу. Живая природа создает
все наши топливные запасы при помощи фотохимической
реакции хлорофилла. Но делает она это плохо, коэффи-
циент полезного действия составляет 6%. Мы это, на-
верно, сумеем сделать гораздо лучше. Есть все основания
считать, что если вообще эта задача будет решена, то
коэффициент использования будет не 6 %, а 60—80 %,
т. е. солнечная энергия будет использована в 10 раз
лучше, чем ее использует живая природа.

Но если так, то возникает вопрос, нужно ли пользо-
ваться зелеными растениями или их нужно оставить
только как эстетические элементы — парки, напоминаю-
292
ЩИе о ирошлом, дающие эстетические ощуЩеаия и т. и.
А в качестве материала, в качестве источника энергии
Дерево будет заменено фотохимическим веществом, кото-
рое более совершенно используется, по которое, конечно,
должно быть еще сначала найдено.

Сюда же всего лишь каких-нибудь несколько месяцев
тому назад нужно было отнести и фотоэлектричество. Но
из того, что я сказал раньше, видно, что, может быи>,
скоро фотоэлектричество перейдет из второй группы
в первую.

Наряду с фотохимией и фотоэлектричеством, можно
поставить также разрешение проблемы термоэлектриче-
ства, непосредственного превращения тепла в электро-
энергию. Термоэлементы известны давно. Много лет тому
назад возлагали большие надежды на техническое исполь-
зование термоэлементов. Однако оказалось, что все термо-
элементы пз металлов обладают тем принципиальным,
существенным недостатком, что в них от горячего конца
металла к холодному концу переходит в 50 раз больше
тепла, чем используется для электрические целей. Сле-
довательно, коэффициент полезного действия составляет
меньше 2 %, значит, они никакой конкуренции с нашими
тепловыми двигателями выдержать не могут. Но можно
думать, что существуют такие вещества, для которых эти
соотношения будут иными. Пока нельзя сказать, что эти
паши работы привели к очень большим успехам, но уже
есть обнадеживающие результаты. Это результат четырех
месяцев работы. Конечно, нельзя из этого сделать окон-
чательный вывод, но исследовать этот вопрос необходимо.
Правда, сейчас еще нельзя предсказать результатов, од-
нако есть шансы на то, что если не полное, то частичное
разрешение задачи возможно. Преимущества же совер-
шенно ясны: речь идет о создании машины, пепосред-
ствено дающей электрический ток и пе имеющей пи
котла, пн паровой машины, ин самой динамо-машины.

* * *

На третье место я поставил бы (хотя, может быть, это
можно отнести и к первой группе) задачу использования
новых достижений, которые мы имеем в лабораториях
Физико-технического института. Несколько лет мы после-
довательно изучаем явления механического разрушения,
йвления Электрического пробоя, т. е. электрического раз-
рушения вещества. Нам удалось показать, что те пределы,
которыми определяются техническое использование ма-
териала (пределы, после которых материал разрушается),
обусловлены не существом дела, а вызваны побочными
причинами, которые удалось установить и устранить. Не-
посредственно па опыте получена прочность как механи-
ческая, так и электрическая, которая в несколько сот
раз превышает то, что считалось предельным для тех-
ники. Предел механической и электрической прочности
раздвигается в несколько сот раз.

То же справедливо и по отношению к диэлектриче-
ским свойствам. Наверное, многие незнакомы вообще
с ними. Л тем, которые знакомы, может показаться уди-
вительным, что я о них говорю как о какой-то техниче-
ской задаче, потому что в этой области мы имеем дело
со слабыми электрическими свойствами тел. Их можно
сравнить с магнитными свойствами. Большинство тел при
точном исследовании оказываются так или иначе магнит-
ными, по они очень слабо магнитны. Эти свойства могут
быть измерены только физическими методами в лабора-
ториях. Мы имеем лишь три материала (железо, никель
и кобальт), которые обладают так называемым ферро-
магнетизмом. Применение магнетизма в технике связано
только с этими материалами. Только железо, кобальт и
никель являются практически магнитными. Но все дело
в том, что часто количественные различия придают со-
вершенно иные качества. Количественное различие за-
ключается в том, что эти материалы в несколько десят-
ков, сотен и даже тысяч раз более магнитны, чем другие.
Электротехника па них и построена. Если бы железа пе
было, а были бы остальные элементы таблицы Менде-
леева, то магнетизм звучал бы так же странно, как и
диэлектричество. В течение 1930 г. нам удалось обнару-
жить и изучить — изучить всесторонне, тщательно, в виде
ударной задачи — новые явления в сверхдиэлектрических
телах, соответствующих железу. В то время как диэлектри-
ческая постоянная обычно равна двум, трем, десяти, эти
тела обладают постоянной в 20—40 тысяч. Благодаря
этим результатам перед нами открываются новые воз-
можности в трех направлениях: электрической прочности,
механической прочности и электрических свойств. Во всех
этих трех направлениях соответствующие пределы раз-
двинуты в сотни и тысячи раз. И мы надеемся уже
в этом году иметь первые практические результаты, ко;
торые можно было бы передать в промышленность.

Я не стану дальше подробно говорить об этих пробле-
мах, назову только несколько перспективных проблем,
относительно которых я пе мшу с уверенностью сказать,
что пх разрешение может быть определено сколько-нибудь
близким временем, скажем, 20 годами. Назову проблему
окисления угля при низких температурах, разрешение ко-
торой сразу дало бы возможность получить 100 % исполь-
зования угля вместо нынешних: 20 %. Стоит также про-
блема передачи энергии на расстояние без проводов, но
подпой уверенности в ее разрешении мы пе имеем. Суще-
ствует проблема легких аккумуляторов, связанная
с электростатическими машинами вместо электромагнит-
ных. Наконец, проблема фантастических романов — про-
блема атомной энергии. Эта проблема находится в такой
стадии, когда к пей нужно очень осторожно подходить.
В атомах заключается колоссальный запас энергии, но из
того, что запас энергии есть и что мы хотим ее получить,
конечно, не следует, что мы ее получим. Может быть, эта
энергия почему-либо недоступна. Ведь почему-то опа со-
хранилась в мироздании и не разрушилась? Вряд ли нам
удастся справиться с такой проблемой в 20—30 лет. Но
если мы сильно и активно хотим чего-либо достигнуть,
я все-таки позволю себе думать, что мы получим то, чего
хотим.

СОВЕТСКАЯ ФИЗИКА ЗА 20 ЛЕТ*

Дореволюционная Россия могла гордиться рядом уче-
ных, оставивших заметный след в истории физики. По-
мимо Д. И. Менделеева, который был не только выдаю-
щимся химиком, но и замечательным физиком, можно
назвать П. Н. Лебедева, Б. Б. Голицына. С этими име-
нами связаны успехи физики в таких важных ее обла-
стях, как световое давление, фотоэффект и сейсмология.
По дореволюционные русские ученые были обычно одиноч-
ками, ио оставлявшими после себя научной школы или
определенного направления. И сами они чаще всего им-

♦ Статья опубликована: ЖЭТФ, 1937, т. 7, вып. 11, с. 1189—1193;
перепечатана в том же году журналом: Природа, 1937, № 10,
С. 43-19.
портировали тематику своих исследований из-за границы
как результат командировки к немецкому или француз-
скому ученому. Попав в одну из западно-европейских
школ п выполнив там исследование, входившее в тема-
тику этой школы, русский ученый превращал ее обычно
в магистерскую диссертацию. Дальнейшее развитие этой
темы становилось предметом докторской диссертации,
причем, естественно, сохранялось тяготение к загранич-
ному идейному центру. Самостоятельной русской школы
не возникало.

Единственным исключением была замечательная школа
Петра Николаевича Лебедева в Московском университете.
Однако политика Нассо изгнала ее оттуда в 1911 г.,
а вскоре после этого умер и П. Н. Лебедев. Часть этой
школы, сгруппировавшись вокруг 11. II. Лазарева, пере-
шла в Институт биофизии, который первоначально пред-
назначался для 11. Н. Лебедева. Другая часть — значи-
тельно позже возвратилась в Московский университет.

В Петрограде до революции положение с физикой
было значительно хуже. Университет оставался бесплод-
ным. Отсутствие живой творческой мысли и удручающая
система магистерских экзаменов отталкивали от универ-
ситета наиболее талантливых физиков (А. Л. Гершуна,
В. Ф. Миткевича, В. К. Лебединского). Развившиеся
после революции ленинградские научные школы вышли
по из Петроградского университета, а из заграничных
лабораторий: Парижской (Д. С. Рождественский), Мюн-
хенский (А. Ф. Иоффе) и Геттингенской (Д. А. Рожан-
ский). К началу революции в Петроградском политехни-
ческом институте организовалась школа физиков, кото-
рая стала затем ядром Физико-технического института.
Большое влияние на молодых физиков последних пред-
революционных лет оказало пребывание П. С. Эренфеста,
занявшего, когда для него выяснилась невозможность
продолжать свою деятельность в России, кафедру теоре-
тической физики в Голландии. Он стал одним из лучших
друзей Советского Союза.

До революции физика развивалась почти исключи-
тельно в университетах и одной-двух высших техниче-
ских школах. Число докторов физики не превышало 15.
Общее число творчески работавших физиков составляло
около 100 человек, но для громадного большинства из
них научная работа была побочным делом, которым они
занимались наряду с основной педагогической работой.
Вне высшей школы, кроме небольшой физической ла-
боратории Академии наук, занимавшейся сейсмологией,
физики работали еще в Главной палате мер и весов,
директором которой после Д. И. Менделеева стал фи-
зик Н. Г. Егоров, и в Главной геофизической обсерва-
тории. Но область их работы (сейсмология, измерения,
метеоролшия) лишь частично была связана с основными
проблемами физического исследования.

Отдельные работы школы Лебедева и некоторых пет-
роградских физиков представляли значительный научный
интерес. Однако большая часть научной продукции часто
представляла собой посредственные работы: описание на-
блюдений без их теоретического толкования, варианты
иностранных работ, измерения тех или иных констант
и т. п. А в Петроградском университете «научные ра-
боты» оставленных при кафедре студентов сводились
к воспроизведению опытов, напечатанных в последних
выпусках иностранных журналов.

Но даже лучшие работы русских физиков представ-
ляли собой, как правило, разрозненные исследования, не
образовавшие определенного научного направления и не
ставившие более глубоких проблем или каких-либо техни-
ческих целей. Можно утверждать, что в дореволюцион-
ной России почти не было технической физики и не
было условий для ее возникновения. Заимствованная в го-
товом виде — вплоть до рабочих чертежей — из-за гра-
ницы русская техника пе нуждалась в своей собственной
научной базе и не имела ее. Университетские физики
считали для себя зазорным всякий выход в практику.
Университеты свято хранили «чистоту» пауки и обере-
гали ее от техники.

Таким образом, несмотря па присутствие отдельных
крупных ученых, русская физика была до революции
одним из наиболее отсталых и слабых отрядов мировой
науки. Статьи по отдельным вопросам, разрабатываемым
крупными заграничными школами, печатались физиками,
жившими в России. Из таких статей и доморощенных
опытов складывалась основная масса продукции русских
физиков.

Физика одна из первых почувствовала на себе благо-
творное влияние пролетарской революции. Уже в 1918 г.
в Петрограде были основаны главные физические инсти-
туты: Физико-технический и Оптический, которые объеди-
нили все живые силы петроградских физиков.
13 1919 г. в Петрограде был создан фпзпко-мехаинче-
ский факультет Политехнического института, давший
впоследствии основные кадры для физико-технических
институтов и ряда заводских лабораторий. Советские фи-
зические институты с самого начала отказались от фе-
тиша чистой науки и связали свою работу с задачами тех-
нического прогресса. В 1920 г. они объединились в физи-
ческую ассоциацию, которая выдвинула задачу создания
научных центров в различных республиках и областях
Союза и первая пыталась внести плановое начало в об-
ласть научной работы. В 1923 г. была образована Физико-
техническая лаборатория Высшего совета народного хо-
зяйства, которая выделила позже институты: Электрофи-
зический, Теплотехнический, Химической физики, Физи-
ко-химических проблем, Телемеханики, Телевидения, Му-
зыкальной акустики и Лабораторию электротехнических
материалов. Каждый из этих институтов имел к моменту
выделения в самостоятельное учреждение готовые кадры
и оборудование, свою тематику и разработанные уже ме-
тоды исследования. Из Физико-технического института
образовался в свое время (1921 г.) и Радиевый институт.

Оптический институт за эти же годы разросся, охва-
тив своею деятельностью, помимо вопросов физической
оптики, производство оптического стекла, оптических
приборов, фотографию, осветительную технику, обработку
(шлифовку) поверхностей.

Кроме того, в Петрограде были созданы Центральная
радиолаборатория и Институт проволочной связи и рекон-
струированы Палата мер и весов в Институт метрологии
и Геофизическая обсерватория — в Институт геофизики.

Таким образом, в Ленинграде за 20 лет, прошедших
после пролетарской революции, помимо физических лабо-
раторий высших школ, число и объем которых также зна-
чительно возросли, и некоторых специальных лаборато-
рий, было создано 5 больших физических институтов и
10 институтов прикладной физики.

В Москве развитие шло иным путем. Физика продол-
жала группироваться вокруг двух центров: Института
биофизики и Физического института университета. Позже
отдельные физики и группы физиков начали входить
в институты промышленности: Электротехнический, Теп-
лотехнический, Прикладной минералогии и др. С перехо-
дом Академии наук СССР в Москву начал развиваться
Физический институт Академии паук, объединивший луч-
ших работников университета, часть бывших сотрудников
Института биофизики и некоторых ленинградских физи-
ков,

В крупнейших республиках и областях Союза воз-
никли, начиная с 1921 г., новые физические центры, для
которых Ленинградский физико-технический институт
выделил из своего состава основное ядро работников. Так,
были созданы физико-технические институты в Харькове,
Томске, Днепропетровске, Свердловске. Каждый из них
является всесоюзным научным центром в определенных
областях физики: низких температур и высоких напря-
жений (Харьков), физики металлов (Свердловск), рентге-
новского анализа металлов (Днепропетровск). Новая
область атомного ядра разрабатывается в основном Ле-
нинградским и Харьковским физико-техническими инсти-
тутами, по, кроме того, Радиевым институтом и Физиче-
ским институтом Академии паук СССР.

Другие физические институты, созданные за последние
20 лет, — это Физический институт Академии наук УССР
в Киеве, Физико-технический институт в Горьком и Фи-
зический институт Одесского университета. Процесс роста
научных центров в отдельных республиках и областях
Союза продолжается. Научные работы начинают разви-
ваться в лабораториях и кафедрах физики отдельных ву-
зов.

За время, прошедшее после революции, кадры физи-
ков возросли в 10 раз. Свыше 1000 физиков не только
участвуют в научной работе, но и считают науку своим
основным делом. Из них можно насчитать не менее
100 ученых с определившимися направлениями научных
исследований, имеющих степень доктора физико-матема-
тических паук. Почти все они относятся к молодому по-
колению ученых, вся деятельность которых прошла в Со-
ветском Союзе; из физиков, работавших еще до револю-
ции, не менее 20 продолжают и сейчас творческую науч-
ную работу. Некоторые институты (Харьковский, Сверд-
ловский, Днепропетровский) сплошь состоят из физиков,
пришедших в науку после революций.

К 1930 г. работы советских физиков, которые тогда
печатались в иностранных журналах, настолько возросли,
что стали занимать от 25 до 30 % объема основного не-
мецкого журнала «Zeitschrift fur Physik». Тогда совет-
ские физики создали два своих журнала на иностранных
языках: «Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion»
в Харькове и «Technical Physics of the USSR» в Ленин-
граде. Эти журналы публиковали результаты более 90 %
всех работ, производимых в Союзе, и получили значитель-
ное распространение и признание за границей: уже
в 1934—1935 гг. харьковский журнал оказался в числе
первого десятка наиболее читаемых физических журна-
лов. За последние годы полечили широкое распростране-
ние «Доклады Академии наук СССР» и вновь созданы
«Известия физической группы Академии паук СССР».

Советская физика резко отличается от дореволюцион-
ной не только по количеству работ и работников, но и по
качеству. Исчезли провинциальные темы и приемы. Не
менее чем в 20 актуальнейших проблемах, разрабатывае-
мых мировой физикой, советская паука занимает видное
место, а ино1да даже одно из передовых.

Особенно следует отметить развитие многочисленных
отделов прикладной физики, которой вовсе не существо-
вало до революции. «Журнал технической физики» в два
раза превышает по объему «Журнал экспериментальной
и теоретической физики».

Вместо разрозненных вопросов, которыми занимались
физики до революции, сейчас перед нами широкий охват
поля физических исследований. Однако в этом поле есть
белые пятна, в особенности в области прикладной физики,
где еще недостаточно исследованы наиболее ответствен-
ные участки — нефть и уголь, металлургия, текстильное
и бумажное дело, горное дело и гидравлика.

За прошедшие 20 лет советская физика в отдельных
направлениях иногда играла ведущую роль. Так было
в 1923—1930 гг. в отношении электрических свойств твер-
дых тел, в 1924—1928 гг. — в отношении их пластичности
и прочности, 1930—1934 гг. ознаменовались успехами
в изучении сегнетоэлектричества, 1925—1933 гг. — в ано-
мальной дисперсии, 1928—1935 гг. — в кинетике цепных
реакций, с 1930 г. наблюдается быстрый прогресс иссле-
дований по нелинейным колебаниям. Одно из крупнейших
открытий этого периода — эффект Рамана — был наблю-
ден фактически ранее Рамана Л. И. Мандельштамом и
Г. С. Ландсбергом в СССР.

Перечислю важнейшие, на мой взгляд, научные ре-
зультаты, полученные советскими физиками и прочно во-
шедшие в мировую науку.

1.	Впервые примененный в ЛФТИ в 1918—1919 гг.
рентгеновский метод наблюдения деформации кристаллов
показал, что пластическая деформация сопровождается
сдвигами и перестановками отдельных частей кристалла,
причем ход деформации часто носит скачкообразный ха-
рактер и приводит к упрочнению кристалла (М. В. Клас-
сен-Неклюдова). Эти исследования привели в дальнейшем
к развитию новых разделов физики и техники (текстуре
металлов, учению о пластических сдвигах и двойникова-
нии, новому методу получения монокристаллов), изуче-
ние которых дало много ценных результатов как за грани-
цей, так и в СССР (Г. В. Курдюмов, И. В. Обреимов,
М. В. Якутович).

2.	В 1924 г. А. Ф. Иоффе п М. А. Левитская в ЛФТИ
показали, что устранение поверхностных трещин раство-
рением повышает прочность соли в десятки раз. Затем
этот результат был распространен на стекло и сталь.
Установлен механизм хрупкого разрыва и связь его
с искажениями поверхности при пластических сдвигах.
Наблюдения над влиянием адсорбированных слоев на
прочность тонких нитей содействовали дальнейшему раз-
витию теории хрупкой прочности (А. П. Александров,
С. Н. Журков и А. В. Степанов). Твердость металлов
изучалась школой В. Д. Кузнецова в Томске.

В течение 12 лет эти факты и их объяснения подвер-
гались самой оживленной дискуссии.

3.	Не меньшее влияние имело изучение механизма
тока в диэлектриках (ЛФТИ). Обнаружено было появле-
ние объемных, электрических зарядов, часто конденси-
рующихся в тончайших слоях, изучено влияние примесей
п установлены основные законы электрических токов
в диэлектриках (А. Ф. Иоффе, Б. М. Гохберг и др.). Как
показали позднейшие опыты А. Ф. Иоффе и А. И. Алек-
сандрова, выводы, сделанные относительно тонкослойной
изоляции, оказались неверными. Однако и сейчас основ-
ные представления и факты в области электрических
свойств диэлектриков обязаны работам ЛФТИ.

Точно так же в ЛФТИ были наиболее полно изучены
все основные электрические свойства аморфных пласти-
ческих тел (И. И. Кобеко) и открыто явление сегнето-
электричества (И. В. Курчатов), представляющее собой
электрическую аналогию ферромагнетизма.

А. Ф. Вальтер и его сотрудники экспериментально
изучили область теплового и электрического пробоя изо-
ляции и выяснили условия пробоя жидкостей. Им уда-
лось наблюдать последовательные стадии пробоя и сде-
лать па этой основе ряд технически ценных указаний.
Школа Л. Ф. Вальтера занимает весьма видное место
в вопросах изоляции. Электрические свойства сжатых га-
зов были изучены Б. М. Вулом.

По всем этим трем разделам работа в пределах Союза
продолжается в Ленин! раде, Москве, Харькове, Томске,
Свердловске. Но ведущая роль по некоторым вопросам,
например пластичности кристаллов, перешла к школам
Смекаля, Тэйлора и др. за границей. В области электри-
ческих свойств твердых тел, наряду с советской школой,
не меньшую роль играют школы Гюнтершульце, Шумана
и Роговского за границей.

4.	Значительное участие советские физики приняли
в изучении полупроводников. Выяснение механизма тока
и выпрямления, роли примесей и спектрального состава
света в большой степени обязано трудам Физико-техни-
ческих институтов (А. В. Иоффе, А. Ф. Иоффе, К. Д. Си-
нельников, Б. В. Курчатов, А. К. Вальтер и др.).
В Уральском физико-техническом институте И. К. Кикои-
пым и М. М. Носковым открыт и изучен новый фотомаг-
нитный эффект. В Одесском физическом институте обна-
ружены интересные явления нарушения аддитивности
при действии различных участков спектра. ЛФТИ были
представлены по этим вопросам основополагающие до-
клады на международном съезде, соответствующие дан-
ные вошли в международные таблицы и в собрания мо-
нографий.

5.	В вопросах приложения физики к химическим явле-
ниям работы Института химической физики внесли круп-
ный вклад. Здесь на основе обширного опытного мате-
риала Н. Н. Семеновым была создана теория разветвлен-
ных цепных реакций, которая нашла себе широкое при-
менение в явлениях горения и взрывов, в кинетике хими-
ческих реакций. Эти исследования пользуются широкой
известностью и относятся к числу наиболее актуальных
разделов современной физической химии.

Оптическое изучение сложных молекул дало в ра-
ботах ГОИ и Института химической физики ряд фун-
даментальных результатов (А. Н. Теренин и В. И. Коп
дратьев).

Очень значительна роль советских ученых в выясне-
нии явлений катализа (С. 3. Рогинский, Институт хими-
ческой физики) и электродных процессов (А. Н. Фрум-
кин, Институт им. Л. Я. Карпова).
6.	13 области поверхностных явлений в СССР были
выполнены работы крупного научного значения: теория
линейной адсорбции (Д. Л. Талмуд), выяснение влияния
среды и поверхностных слоев на прочность, твердость,
пластичность (П. А. Ребиндер, Д. Л. Талмуд). Эти иссле-
дования привели к важным техническим результатам (са-
харное производство, глубокое бурение, защита от корро-
зии металлов), выполненным в Институте физико-хими-
ческой промышленности, Физическом институте АН СССР,
Химическом институте им. Л. Я. Карпова.

7.	В области оптики наибольшее значение имело от-
крытие некогерентного рассеяния (явление Рамана), обна-
руженного и изученного одновременно и независимо
в Индии и в СССР (в Физическом институте Московского
университета). Ряд тщательных, систематических иссле-
дований ГОИ был посвящен проблемам аномальной дис-
персии (Д. С. Рождественский, В. К. Прокофьев, А. И. Фи-
липпов). Этими работами были установлены основные
факты, использованные для развития теории спектров.

Большое значение для выяснения природы спектров и
строения молекул имело изучение оптического возбужде-
ния атомов и молекул (А. Н. Теренин, В. Н. Кондратьев).
Ряд новых закономерностей, установленных в явлениях
флюоресценции (С. И. Вавилов, В. Л. Левшин), позволил
понять многие свойства жидкостей.

Изучение свечения жидкостей под действием у-лучей
привело Черенкова к открытию нового явления — направ-
ленного свечения, испускаемого электроном, когда его
скорость превышает фазовую скорость света в данной
среде (Физический институт АН СССР). Теория этого яв-
ления была дана И. М. Франком и И. Е. Таммом.

8.	В электронной физике работами советских ученых
найдено распределение скоростей электронов при фотоэф-
фекте, выяснено влияние на эмиссионные свойства като-
дов поверхностных молекулярных слоев (П. И. Лукир-
ский и С. С. Прилежаев) и картина внутренних потен-
циалов в металлах. Независимо от выполненных в Америке
исследований и даже несколько раньше, чем там, для
усиления фототоков была применена вторичная электрон-
ная эмиссия (Л. А. Кубецкий). Явление катодного рас-
пыления было исследовано Н. М. Моргулисом, теория
радиометрического эффекта — Г. В. Спиваком, выяснив-
шим и роль метастабильных атомов в газовом разряде.
9.	В области магнитных явлений советским физикам
принадлежит инициатива в изучении магнитных спект-
ров (В. К. Аркадьев и сотрудники). И. К. К иконным и
Я. Г. Дорфманом были обнаружены и изучены магнито-
электрические свойства жидких металлов. Изучен магнит-
ный гистерезис в области сверхпроводимости и исследо-
ваны законы ферромагнетизма (Н. С. Акулов). Магнит-
ная дефектоскопия (Н. С. Акулов, Р. Я. Янус) начинает
находить широкое применение па советских заводах.

10.	Область нелинейных колебаний и их применений
в электротехнике, радио и акустике, поставленная и ши-
роко развитая в Москве и Ленинграде Л. И. Мандельшта-
мом и Н. Д. Папалекси, является оригинальным направ-
лением, где советская физика сохраняет ведущее место.
Теоретическая работа здесь сочетается с разработкой но-
вых электромашин, новых методов приема радиоволн и
с изучением распространения волн в различных средах.
На этих исследованиях выросла крупная научная школа.

11.	В области физики атомного ядра уже первые ра-
боты советских ученых оказали большое влияние на ее
развитие. Работам советских физиков наука обязана
наиболее достоверными данными в распределении скоро-
стей испускаемых радиоактивными ядрами электронов и
позитронов (братья Алихановы). Были разработаны ме-
тоды наблюдения и получен ряд новых результатов для
быстрых электронов и космических лучей (Д. В. Скобель-
цын), изучены ядерные реакции и свойства нейтронов
(ЛФТИ, УФТИ — Украинский физико-технический инсти-
тут). Однако в целом советские работы по атомному ядру
еще не вышли в ряд передовых, создающих новые пути и
ставящих новые проблемы. С большим запозданием соз-
дается и техническая база для этих исследований.

12.	Советская теоретическая физика, практически от-
сутствовавшая до революции, заняла значительное место.
Широко известны советские работы по вычислению спект-
ров атомов (В. А. Фок), по теории твердого тела и жид-
костей (Я. И. Френкель), по теории металлов (И. Е. Тамм,
Д. И. Блохинцев, Я. И. Френкель), по магнитным свой-
ствам металлов, сверхпроводимости, полупроводникам
(Л. Д. Ландау), по квантовой механике (В. А. Фок) и
ряд других исследований, стоящих на уровне современ-
ной науки.

13.	Значительное развитие получила биофизика. Фи-
зико-химический механизм нервного возбуждения, адап-
304
тация глаза и уха, порог светового и звукового ощущений
изучались школой II. II. Лазарева в Москве в Институте
биофизики. Эти работы привели к развитию физических
методов изучения центральной нервной системы и к раз-
работке метода измерения слабого света по достижению
порога видимости (С. И. Вавилов).

Митогенетические лучи А. Г. Гурвича обусловили по-
явление обширной литературы и привели к разработке
новых методов изучения слабой ультрафиолетовой радиа-
ции (Г. М. Франк), использованных во время эльбрус-
ских экспедиций.

14.	Много нового внесла советская физика и в вопросы
акустики. В их числе назовем: законы распространения
волн в поглощающей среде и вдоль поглощающих поверх-
ностей (Л. И. Мандельштам, М. А. Леонтович, Н. Н. Анд-
реев) ; резонансное звукопоглощение (С. Н. Ржевкин);
акустический ветер и применение его к насосам
(Н. Н. Андреев); законы архитектурной акустики
(С. Я. Лифшиц); применение ультразвука к исследова-
нию и контролю материалов (С. Я. Соколов, Ленинград-
ский электротехнический институт); ряд новых законо-
мерностей физиологической и музыкальной акустики, зву-
козапись (А. Ф. Шорина) и работы по электромузыкаль-
ным инструментам (Е. А. Шолпо).

15.	Постановка производства оптического стекла Го-
сударственным оптическим институтом сопровождалась
наиболее полным изучением его свойств, которое привело
к открытию новых точек перехода (А. А. Лебедев), но-
вого явления рассеяния света (Е. Ф. Гросс) и новой
теории поверхностных свойств стекла (И. В. Гребенщи-
ков). И. В. Гребенщиков создал оригинальную химиче-
скую теорию обработки и полировки не только стекла,
но и металлов. Эта теория приносит теперь свои плоды
в технике, упрощая и ускоряя производство.

16.	Новое и многообещающее применение физика по-
лучила в агрономии. Созданный в 1932 г. при ЛФТИ
Физико-агрономический институт впервые поставил себе
задачу изменить физические условия роста растений,
определяемого светом, теплом, влагой. И действительно,
покрытие почвы битумной эмульсией повысило ее тем-
пературу на 5—10°, закрепило пески и склоны (Н. Н. Ба-
насевич). Введение вытяжек из торца или соломы создает
прочную структуру почвы, повышая урожай (П. В. Вер-
шинин, Н. Я. Солечник). Взамен стекла для оранжерей,
парников и гелиотеплиц Д. Л, Федоровым разработано
производство прозрачных листов ацетилцеллюлозы, улуч-
шающих световые и тепловые условия. Освещение опре-
деленным спектральным светом томатов и других овощей
ускоряет плодоношение и в несколько раз повышает уро-
жай. Рост деревьев ускоряется во много раз (в 10-15)
при непрерывном пли добавочном освещении (В. П. Маль-
чевский) .

Наконец, здесь ;кс, в Физико-агрономическом инсти-
туте, удалось разработать новью более совершенные ме-
тоды измерения температуры почвы, ее излучения, коли-
чества поглощаемого света и т. и. (Б. П. Александров и
А. В. Куртенер).

17.	В области тепломеханики в СССР был широко раз-
работан принцип подобия и применен в методе моделей,
в изучении теплопередачи и движения газов в печах и
котлах (М. В. Кирпичев).

18.	Отметим еще осуществление и изучение самых
коротких электромагнитных волн, непосредственно смы-
кающихся с инфракрасным излучением (А. А. Глаголева-
Аркадьева, Физический институт Московского универси-
тета и М. А. Левитская, ЛФТИ); получение сантиметро-
вых незатухающих волн (Д. А. Рожапский, ЛФТИ).

Перечислим в заключение главнейшие направления
технической физики, развивающиеся сейчас в СССР:

1.	Оптотехника — расчет и конструкция оптических
приборов.

2.	Светотехника — расчет освещения.

3.	Фотографический процесс.

4.	Спектральный анализ в геологии и металлургии.

5.	Рентгеновский анализ металлов и сплавов.

6.	Электрическая изоляция.

7.	Производство оптического стекла.

8.	Электроразведка и сейсмология.

9.	Кристаллическая структура металлов и сплавов
в связи с их тепловой обработкой.

10.	Телевидение и телемеханика.

11.	Радиотехника и вакуумная техника.

12.	Применение низких температур к разделению
газов.

13.	Твердые и газовые выпрямители тока.

14.	Твердые и вакуумные фотоэлементы.

15.	Высоковольтная техника.

16.	Агрофизика.
17.	Теплотехника.

18.	Музыкальная акустика.

19.	Обработка поверхностей.

20.	Химические производства.

Техническая физика, созданная после революции, не
получила еще достаточного развития, и это находится
в резком противоречии с требованиями быстро растущей
промышленности. Однако по многим разделам она уже
не уступает технической физике Франции, Англии, Ита-
лии.

Советская физика ушла далеко вперед по сравнению
с довоенным своим уровнем. Опа является одним из серь-
езных участков научного фронта и перестала иметь некий
провинциальный отпечаток, Есть области (нелинейные
колебания, цепные реакции), где советская паука явля-
ется ведущей. Выше был перечислен ряд других областей,
где советские ученые находятся в первых рядах совре-
менной физики. Имеются и оригинальные направления
технической физики (химическая полировка, агрофизика),
созданные в Советском Союзе. Однако, оценивая состоя-
ние советской физики в данный момент, мы, несмотря на
все ее успехи, должны признать, что она еще отстает от
нашей промышленности, вышедшей по ряду отраслей на
первые места в мире. Перед советской физикой стоит по-
четная задача: догнать свою быстро растущую промышлен-
ность и в содружестве с ней перегнать пауку других раз-
витых стран. Исключительно благоприятные условия на-
шей социалистической родины обеспечивают реальную
возможность великих научных достижений и широкого
проникновения науки в жизнь.

СОВЕТСКИЕ ФИЗИКИ

И ДОРЕВОЛЮЦИОННАЯ ФИЗИКА

В РОССИИ*

В самом начале XX в. в физике произошли резкие
изменения. Эпоха, охватывающая период 1895—1912 гг.,
характеризуется установлением принципиальных основ

* Статья опубликована в юбилейном выпуске журнала «Успехи
физических наук» (1947, т. 83, вып. 4, 453—468), приуроченном
к празднованию 30-летия со дпя Великой Октябрьской социа-
листической революции.
атомной физики. Была доказана атомная структура элект-
ричества, определены заряд и масса электрона, установ-
лено атомное строение вещества, измерено число атомов
в данном теле и число заключенных в каждом атоме
электронов, расположение атомов в кристалле. Броунов-
ское движение сообщило статистическому представлению
о тепловом движении молекул такую же реальность, ка-
кой обладали прежде только непосредственно наблюдае-
мые макроскопические явления.

Настойчивые попытки дать теорию лучистой энергии
привели Планка к необходимости ввести новую универ-
сальную постоянную — квант действия. Выяснилось, что
в природе света, кроме давно известных волновых свойств,
имеется другая, квантовая сторона. Решающей в этом
направлении была работа Эйнштейна, который показал,
что основные факты в области фотоэффекта и флюорес-
ценции свидетельствуют о квантовой структуре самих
электромагнитных волн, а не только явлений испускания
и поглощения света. Наконец, теория относительности
Эйнштейна составила одно из важнейших направлений
физики этой эпохи.

Основой физики дореволюционных лет были две за-
дачи — узнать строение атома и понять физический смысл
квантов. Каждый новый факт, связанный с атомной фи-
зикой, использовался, чтобы построить новую гипотезу
атома. Одну из таких гипотез — пластинчатый атом —
предложил в это время О. Д. Хвольсон. Но только
с 1912 г., когда появилась идея Резерфорда об электро-
нах, вращающихся вокруг положительного ядра, и вслед
за тем ее дальнейшее развитие в квантовой модели Бора,
эта задача нашла свое решение. В том же 1912 г. откры-
тие интерференции рентгеновых лучей в кристаллах об-
наружило атомную структуру кристаллов и положило
начало спектроскопии рентгеновых лучей. В работах
Мозлея эти спектры связались со строением атома.

Строение атомов и кристаллов, рентгеновые и оптиче-
ские спектры атомов и загадка сверхпроводимости —
вот чем жила физика в период перед первой мировой
войной.

Что было у нас в это время?

В 1906 г., когда я начинал работать в Петербурге,
в физике были еще сильны традиции XIX в., скорее, его
середины — школы Ф. Ф. Петрушевского. Преподавание
физики в высшей школе шло по линии так называемой
308
измерительной физики — методов измерения как основы
точного знания.

Во всех высших школах С.-Петербург первый курс
отводился описанию измерительных приборов, и только
со второго курса излагались законы из области теплоты,
электричества, магнетизма, оптики, акустики. Теоретиче-
ская, или, вернее, математическая, физика в университете
сводилась к феноменологической формулировке законов
и решению уравнений в частных производных из области
теплопроводности и электростатики.

Профессора и преподаватели физики высших школ
обладали обширной эрудицией, но мало внимания уделяли
творческой деятельности. Научные работы оставленных
при университете физиков часто сводились к повторению
опубликованных работ.

Блестящие, но также по преимуществу феноменологи-
ческие лекции О. Д. Хвольсона пользовались успехом
у студентов, по не давали импульса к научному творче-
ству. Таков был и его замечательный многотомный курс
физики, полно и дидактически ясно охвативший всю со-
вокупность физических знаний того времени и переведен-
ный на ряд иностранных языков.

Научная работа в Физическом институте Петербург-
ского университета находилась на невысоком уровне. Ее со-
стояние можно иллюстрировать напутствием, которое после
смерти основного руководителя Физического института
И. И. Боргмана было сделано мне и Д. С. Рождествен-
скому, как его преемникам по руководству научными
работами: «Конечно, Дж. Дж. Томсон или Резерфорд
создают новые пути в пауке, ио пе может же обык-
новенный наш физик придумывать какие-то новые про-
блемы, а поэтому задача Физического института — повы-
шать знания и экспериментальное искусство сотрудников».

Однако в эти же годы в Петербурге вел свою работу
Д. С. Рождественский, который создал «метод крюков» и
закончил уже свое замечательное исследование диспер-
сии в парах натрия.

Другим блестящим физиком того времени в Петер-
бурге был Д. Л. Рожанскнп, диссертация которого (иссле-
дование искры) привлекла всеобщее внимание свежестью
физических идей.

Столь же ярким явлением была диссертация
В. Ф. Миткевича о механизме вольтовой дуги, наглядно
показывающая роль электронов. В области оптики вызы-
вали интерес работы С. II. Покровского по интерферен-
ции и Л. Л. Гершуна — по оптотехппке.

Недостаточно оценены интересные исследования
II. А. Гезехуса и Н. Н. Георгиевского по электризации
трением.

Дальше позвольте назвать себя: возвратившись в Пе-
тербург из Мюнхена, где я работал с Рентгеном, я поста-
вил своей целью экспериментальное доказательство суще-
ствования электронов и квантов света, очевидность ко-
торых мне стала ясна с самого начала. Наряду с этим,
я продолжал начатые в Мюнхене исследования электри-
ческих свойств кристаллов.

Большое влияние па всех петербургских физиков,
в частности па меня, имел Павел Сигизмундович Эреп-
фест. Его необычайная творческая и общественная актив-
ность подняла научные интересы и научную критику на
большую высоту.

Нельзя забывать, что в том же Петербургском универ-
ситете кафедра химии являлась мощным центром физи-
ческой и химической мысли, возглавляемым великим
Менделеевым.

Одним из важнейших тормозов для физиков того вре-
мени была университетская система сдачи магистерских
экзаменов, необходимых для получения доступа к научной
работе в университете. Эта уродливая система была кам-
нем преткновения, который в течение многих лет в Пе-
тербурге не преодолел ни один физик. Преподаватели-
математики не делали различия между учеными с мате-
матическими интересами и физиками, для которых мате-
матика являлась вспомогательным методом в работе, а не
существом их деятельности.

Такова была физика столичного С.-Петербурга.

По другому обстояло дело в Москве. Здесь зародилась
первая русская школа физиков, школа Петра Николае-
вича Лебедева, из которой вышел ряд ведущих ученых.
Школа Лебедева по тематике и научной организации
представляла собой самое отрадное явление дореволюци-
онной физики. Она пе могла, однако, развернуться
в условиях царской России. Я хорошо помню 1907 -
1909 гг., когда мне приходилось бывать у Лебедева
в Москве. Его научные лаборатории помещались в подвале
Физического института, потому что основные этажи
предназначались для других целей. Однако и из подвала
ему пришлось уйти, когда Московский университет, про-
tcctjh Против увольнения прогрессивной профессхрь!,
вступил в конфликт с реакционным царским правитель-
ством. Значительная часть профессоров ушла из универ-
ситета; вместе с ними ушел и Лебедев. Хотя он и пы-
тался организовать лабораторию в небольшой частной
квартире, настоящего большого института из нее в то
время вырасти по могло; до окончания же постройки но-
вого института он пе дожил.

К Лебедеву примыкали: его товарищ, блестящий фи-
зик н педагог Александр Александрович Эйхенвальд —
автор классического исследования магнитного поля дви-
жущегося заряда и токов смещения, сильно способство-
вавший подъему научного уровня московских физиков, и
ближайший ученик Лебедева — Петр Петрович Лазарев,
организовавший научную работу в области биофизики и
геофизики.

В лаборатории Лебедева проводился ряд интересных
физических исследований. Прежде всего, это были заме-
чательные работы самого Лебедева по световому давле-
нию на твердые тела и газы, работы II. П. Лазарева и
А. К. Тимирязева по кинетической теории газов, акусти-
ческие измерения В. Д. Зернова и др., работы в области
радиоволн В. К. Аркадьева и В. И. Романова. Из этой же
школы вышли С. И. Вавилов, Б. В. Ильин и многие дру-
гие. В Москве работали еще И. А. Умов и А. П. Соколов.

В провинции работали отдельные крупные ученые,
среди них такие, как Д. А. Гольдгаммер и В. А. Ульянин
в Казани, Д. А. Рожанский и Т. П. Кравец — в Харькове,
в Одессе — Н. И. Кастерин, в Киеве — И. И. Косоногов
и И. И. Шиллер.

И в Петербурге, помимо университета, имелись отдель-
ные крупные физики: Н. А. Гезехус, Д. Ф. Егоров,
А. Л. Гершун, В. Ф. Миткевич, братья Д. А. и Н. А. Смир-
новы, но школ они пе создали. В Академии паук работал
один из основоположников сейсмометрии Б. Б. Голицын,
а затем и А. Н. Крылов.

Русская физика может назвать ряд выдающихся имен:
Ломоносова, Петрова, Ленца, Столетова, Менделеева и
такие технические достижения, как вольтова дуга Пет-
рова, гальванопластика Якоби, свеча Яблочкова, лампа на-
каливания Лодыгина и радиосигнализация Попова.

Перед Октябрьской революцией мы имели немало
образованных физиков, но единственной большой научной
школой была школа Петра Николаевича Лебедева, к тому
времени умершего. Ёго заменил П. П. Лазарев. Только
перед самой революцией в Петро! раде выделилась наша
группа, в которую входили П. Л. Капица, Я. И. Френ-
кель, Н. Н. Семенов, П. И. Лукирский, Я. Г. Дорфман и
несколько других. Из этой школы потом вырос Физико-
технический институт.

В этот период существовало физическое общество,
среди членов которого, помимо научных дискуссий, не-
редко возникали острые политические конфликты. В Пе-
тербургском физическом обществе числилось немногим
больше 100 членов и столько ;ке в Московском, причем
значительная часть членов состояла одновременно в двух
обществах сразу. Кроме того, среди членов общества име-
лись любители физических знаний, пе занимавшиеся
научной работой. Я думаю, что число ученых физиков
в России того времени правильно будет оценить при-
мерно в 100 человек.

У нас был журнал Физико-химического общества, со-
стоявший из двух частей: физической и химической.
В физической части было два раздела — оригинальные
работы и обзоры, но все это в очень небольших масшта-
бах — 9 тощих номеров в год.

Подготовка кадров в Петербургском университете оп-
ределялась программой государственных экзаменов, кото-
рая была составлена чиновниками. Мне приходилось уча-
ствовать в государственных экзаменах в Петербургском
университете и па Высших женских курсах. Я часто
задавал вопрос: «Почему стрелка амперметра отклоняется
при прохождении тока?». Большей частью вопрос вызы-
вал недоумение, а иногда ответ был такой: «Электриче-
ская стрелка, потому и отклоняется». В университетском
преподавании физика и техника не связывались, а даже
противопоставлялись друг другу.

Великая Октябрьская революция круто повернула
судьбы русской физики. Уже в 1918 г. начала организо-
вываться советская физика, причем совсем другими пу-
тями, чем шла физика дореволюционная. Советская власть
создала крупные научные центры, которых почти не было до
революции, поскольку физическая лаборатория Академии
наук, руководимая Б. Б. Голицыным, занималась вопро-
сами сейсмологии, а физическая лаборатория была невелика.

На протяжении только 1918 г. было образовано три
больших института. В Москве создан Институт физики и
биофизики. Этот институт, предназначавшийся для
П. Н. Лебедева и возглавляемый П. П. Лазаревым, полу-
чил сильный уклон в биологию, но занимался также моле-
кулярной физикой, оптикой, геофизикой и другими раз-
делами физики. В Ленинграде в октябре 1918 г. был орга-
низован Физико-технический институт и вскоре там же —
Оптический институт, который вырос затем в самый
большой в мире институт, являющийся научной базой
оптической промышленности Советского Союза.

Каждый из этих трех институтов ставил себе целью
как развитие самой физики, так и связь ее с соответ-
ствующими сторонами жизни. Институт физики и биофи-
зики, естественно, тяготел к медицине, Физико-техниче-
ский — к электротехнике, энергетике, металлам, Оптиче-
ский институт поставил и решил задачу создания в Со-
ветском Союзе промышленности оптического стекла и
оптических приборов. Кроме того, каждый институт соз-
дал большую школу, в которой начали расти кадры но-
вого типа.

В первые годы существования Советской власти Со-
ветский Союз был отрезан от заграницы, и наша научная
работа велась в отрыве от мировой науки. Основные на-
правления и научные интересы, как потом выяснилось,
были те же, что и за границей. Новой была их связь
с задачами построения первого в мире социалистического
общества.

Первая мировая война застала физику в период бур-
ного расцвета атома Бора и метода Лауэ. С этих позиций
мы и начали свою работу.

Д. С. Рождественский организовал атомную комиссию.
В ее задачу входило дальнейшее развитие теории Бора
и обобщение ее на случай более сложных по сравнению
с водородом атомов и их спектров. Для всестороннего
использования метода Лауэ Физико-техническим инсти-
тутом была организована молекулярная комиссия. В ос-
нове работ первой комиссии лежал атом Бора, второй —
метод Лауэ.

В атомной комиссии зародилась передовая магнитная
теория спектральных двойников Рождественского. Моле-
кулярная комиссия привела к открытию механизма пла-
стических деформаций и текстур при холодной обработке
металлов.

В начале 1921 г. мне и Д. С. Рождественскому было
предложено восстановить научные связи с заграницей.
С этой целью, а также для закупки оборудования мы
были командированы за границу. С нами вместе выехали
А. Н. Крылов и П. Л. Капица. Встретили нас чрезвы-
чайно благожелательно, а доклад о результатах работ
советских ученых за этот период вызвал сенсацию. Никто
нс ожидал, что в «дикой стране большевиков» может раз-
виваться наука и давать результаты, в некоторых случаях
идущие дальше тою, что достшпуто Ji западных странах.
В первые же годы советская физика заняла достойное
место в мировой науке.

Наша поездка имела целью также обеспечить новые
институты оборудованием, потому что в те годы ждать
его от наших заводов было бесполезно. И эта вторая за-
дача была выполнена мной п Д. С. Рождественским.
Наши институты получили прекрасное оборудование,
причем в таком большом количестве, что когда из Физи-
ко-технического института выделилась целая серия ин-
ститутов, многие из них продолжали пользоваться частью
этого оборудования.

После нашего возвращения институты укрепились.
4 февраля 1923 г. наш институт переехал из Политехни-
ческого института в собственное специально оборудован-
ное здание, и примерно в то же время начал переме-
щаться из университета Оптический институт.

Оглядываясь на весь этот период, я считаю большой
заслугой советских физиков, что вместо случайной тема-
тики, иногда перенесенной пз-за границы, они стали раз-
вивать свои собственные научные направления. Многие
из поставленных у нас проблем заинтересовали загранич-
ные лаборатории и в некоторых случаях получили там
значительное развитие; но важно отметить, что наша
тематика строилась на том фундаменте, который был за-
ложен в самом начале советского периода, в условиях
полной изоляции от западной науки.

Начну с близкого мне Физико-технического института.
Здесь получила широкое развитие проблема прочности и
пластической деформации кристаллов и их электрических
свойств. Эти вопросы начали усиленно изучаться и па
Западе — в Англии, Германии п США. Некоторые из на-
ших выводов стали предметом оживленной дискуссии; но
все они полностью сохранили свое значение, но все же
ведущая роль принадлежала нам. Здесь же Иваном Ва-
сильевичем Обреимовым был разработан остроумный ме-
тод получения монокристаллов. В то время многие загра-
ничные лаборатории, перейдя к изучению моиокрнстад-
лов, использовали метод Обреимова, а иногда И его кри-
сталлы. Большое значение имели также работы Обреи-
мова по силам сцепления в слюде и позже по новому
виду двойникования, образующегося при пластической
деформации.

К этому времени относится также появление ряда
дру|их направлений, имеющих свои корни в советской
физике и распространившихся па лаборатории всего
мира.

Николай Николаевич Семенов уже в студенческие
годы стремился сочетать физику с химией. Начав с ис-
следования электрических полей методом раскаленного
зонда, он использовал эти данные для улучшения мето-
дики измерения энергии ионизации и диссоциации. Со-
здав теорию так называемого теплового пробоя диэлек-
триков, он перенес основные идеи этой теории на хими-
ческие явления и пришел к теории цепных реакций, ко-
торые открыли новый этап химической кинетики и дали
целый ряд важнейших практических результатов.

Петр Иванович Лукирский положил начало важному
направлению в области электроники и фотоэффекта. Со-
здав метод шарового конденсатора, он впервые опреде-
лил распределение скоростей электронов в металле. Петр
Иванович в течение долгого времени был также научным
консультантом лаборатории нашего основного в этой об-
ласти завода «Светлана».

Александр Алексеевич Лебедев в Оптическом инсти-
туте своими тщательными исследованиями процессов от-
жига стекла в значительной степени способствовал
созданию промышленности оптического стекла, раз-
деляя эту честь с И. В. Гребенщиковым и II. И. Ка-
чаловым.

Из новых направлений в области молекулярной фи-
зики большое значение получили рентгеновские текстуры
вещества, характеризующие изменения кристаллической
решетки при деформациях и холодной обработке. В 1918 г.
мной совместно с М. В. Кирпичевой были опубликованы
первые рентгенограммы деформированных кристаллов.

В Москве этим вопросом занимался Н. Е. Успенский,
бывший также сотрудником Физико-технического инсти-
тута, а в Ленинграде — Н. Я. Селяков и Г. В. Курдю-
мов. Часто забывают, что основное представление о рент-
генограммах как о результате отражения рентгеновских
лучей от атомных плоскостей в кристаллической решетке
было выдвинуто замечательным, к сожалению рано по-
гибшим, русским физиком-кристаллографом Юрием Вик-
торовичем Вульфом, причем раньше и, конечно, незави-
симо от Брэгга. В то время 10. В. Вульф был также со-
трудником Физико-технического института.

Д. В. Скобельцын, поместив камеру Вильсона в маг-
нитное поле, смог измерять скорости электронов. Этим
методом он изучил спектры гамма-лучей и открыл быст-
рые электроны космических лучей.

Выдающимся представителем советской науки первого
периода был безвременно скончавшийся профессор физи-
ко-механического факультета Александр Александрович
Фридман, автор теории относительности с отрицательной
кривизной, получившей столь важное значение. Л. А. Фрид-
ман создал передовую школу динамической метеороло-
гии, из которой вышли Н. Е. Кочин, И, Л. Кибель,
Б. И. Извеков и др.

К этому же времени относится и поток новых идей,
которые внес в физику Я. И. Френкель. Из них особенно
замечательны идея о перемещении свободных мест, о вяз-
кости жидкостей, о движении зарядов в твердых телах,
о поверхностном натяжении металлов и о квантовых элек-
тронных состояниях электронов проводимости в металлах.
Особенно большое значение получило представление Френ-
келя о переносе тока и диффузии путем перемещения
пустых мест в сплошь заполненной среде. Эта идея была
распространена Френкелем на перемещение внутри кри-
сталла возбужденных состояний (получивших название
экситонов) атомных электронов.

Новую струю в изучение фотоэффекта внес И. Е. Тамм,
установивший, что внешний фотоэффект имеет двоякое
происхождение — поверхностное и объемное. Он же по-
казал, в чем заключается основная сила, удерживающая
электроны в металле. Всеобщее признание получили ра-
боты Л. Д. Ландау по диамагнитным л парамагнитным
свойствам электронов в металле.

Большое значение имел переход Физического инсти-
тута Академии наук, руководимого С. И. Вавиловым,
в Москву. Здесь к нему присоединилась научная школа
Леонида Исааковича Мандельштама. Как для самого
Мандельштама, так и для его школы (Г. С. Ландсберг,
С. Э. Хайкин, А, А. Андронов, М. А. Леонтович) харак-
терно сочетание глубокой теории с блестящими экспе-
риментами. Опа значительно углубила паши знания в об-
Ласти молекулярной физики изучением механизма вязко-
сти, трения и дисперсии звука.

Всем советским физикам хорошо известно, что именно
Мандельштаму и Ландсбергу принадлежит честь первого
наблюдения и правильного объяснения комбинационного
рассеяния света, которое называется эффектом Рамана.
Тот же Мандельштам вместе с нераздельно связанным
с ним Николаем Дмитриевичем Папалексп положили на-
чало теории нелинейных колебаний и ее разнообразным
применениям. Другой вид комбинационного рассеяния
открыл и изучил позже Е. Ф. Гросс.

В. К. Аркадьев с сотрудниками изучали магнитные
свойства железа при больших частотах. Хотя объяснение
магнитных спектров и не могло быть полностью сохра-
нено без изменений, но работы эти далп немало ценных
результатов, в том чпсле феноменологическую теорию
магнитных свойств ферромагнетиков. А. А. Глаголева-Ар-
кадьева и М. А. Левитская были пионерами в деле полу-
чения электромагнитных волн, перекрывающих инфра-
красный спектр. В «массовом излучателе» Глаголева-Ар-
кадьева нашла оригинальный и остроумный путь решения
труднейшей технической задачи.

В Оптическом институте под руководством Дмитрия
Сергеевича Рождественского выросла сильная школа
спектроскопистов: С. Э. Фриш, В. М. Чулановский,
В. К. Прокофьев, Е. Ф. Гросс и др.

Идея Рождественского о магнитном происхождении
дублетов оказала большое влияние на развитие теории
спектров. Его метод крюков широко использовался при
изучении дисперсии. Из его школы вышел А. Н. Теренин,
положивший начало новому подходу к изучению меха-
низма химических реакций и свечения газов. Под влия-
нием Д. С. Рождественского получила развитие оптотех-
пика, светотехника, промышленность оптического стекла
п оптических приборов. К сожалению, значение научной
п организационной деятельности Рождественского одно
время недооценивали.

В Институте физики и биофизики Петр Петрович Ла-
зарев создал физико-химическую теорию передачи нерв-
ного возбуждения, установил законы адаптации зрения и
слуха. Им же было проведено исследование Курской маг-
нитной аномалии.

К этому же времени относится и начало работ в об-
ласти технической физики, которая впервые развернулась
При Советской власти. Наряду с успешной деятельностью
Оптического института, в Физико-техническом институте
покойным академиком А. А. Чернышевым была создана
лаборатория электрофизики, Н. Н. Андреевым — лабора-
тория акустики, М. В. Кириичевым — лаборатория тепло-
техники, где был разработан метод моделирования тепло-
вых установок. Здесь ;ке развилась школа II. II. Дави-
депкова по механическим свойствам металлов.

Первое десятилетие (с 1919 по 1928 г.) развития со-
ветской физики ознаменовалось, таким образом, целым ря-
дом новых научных направлений, созданием больших
школ, которые сделали советскую физику полноправным
членом мировой науки, связали ее с прогрессом советской
техники и включили в бурный расцвет социалистической
культуры. С этого времени начали расти новые физико-
технические институты в Томске, Харькове, Днепропет-
ровске, Свердловске, Горьком.

Следующий период лучше известен, поэтому я огра-
ничусь только кратким перечислением вновь созданных
научных течений.

Изучение аморфных тел, их механических и электриче-
ских свойств, связей между теми и другими, физическое
исследование полимеров и их специфических особенностей
были проведены П. П. Кобеко и А. П. Александровым.

По ферромагнетизму и по влиянию анизотропии па яв-
ление ферромагнетизма проводились работы Н. С. Аку-
лова и Е. И. Кондорского в Московском государственном
университете; в вопросы теории магнетизма новые черты
внесли работы Я. Г. Дорфмана, И. К. Кикоина и
С. В. Вонсовского, работающих в Свердловске. Сотрудники
Н. С. Акулова в Москве, Р. Н. Янус и П. Л. Халилеев
в Свердловске разработали новые методы магнитной де-
фектоскопии.

Исследования по нелинейным колебаниям Мандель-
штама и Папалекси привели к созданию повой области
учения о колебаниях и к конструкции электрических ма-
шин параметрического резонанса. Новыми методами раз-
вили теорию нелинейных колебаний Н. М. Крылов и
Н. Н. Боголюбов.

Люминесценция жидкостей — область, целиком создан-
ная С. И. Вавиловым, В. Л. Левшиным и их сотрудни-
ками. Им принадлежит также установление законов за-
тухания фосфоров и их использование в важных прак-
тических целях.
В последние годы вместе с рядом сотрудников Физи-
ко-технического института я занимался полупроводни-
ками, их физической природой и практическим использо-
ванием, надеясь этим путем разрешить общую проблему
электрических свойств твердых тел. В эту область уда-
лось внести значительную ясность. В этом же направле-
нии работали Киевская (А. Г. Гольдман) и Одесская
(Е. Л. Кириллов) школы физиков. И. К. Кикоин и
М. М. Носков открыли новый фотомагнитный эффект
в полупроводниках. В работах Д. И. Блохинцева,
В. П. Жузе, Б. И. Давыдова, А. В, Иоффе и С. И. Пе-
кара была выяснена природа выпрямительных свойств по-
граничных слоев. В десятки раз улучшены выпрямители,
фото- и термоэлементы и созданы новые их типы. Впер-
вые изучены полупроводниковые сплавы металлов и жид-
кие электронные полупроводники.

Неожиданное открытие в классической области элек-
тромагнитной теории света сделал П. А. Черенков в ла-
боратории С. И. Вавилова и под его руководством. Че-
репков обнаружил направленное излучение быстрых
вторичных электронов, выбиваемых гамма-лучами и дви-
жущихся в веществе со скоростями, превышающими
фазовую скорость света. Теория этого явления, данная
Франком и Таммом, полностью объяснила все детали
наблюденных явлений и была также подтверждена пря-
мыми опытами с быстрыми электронами, проведенными
в США.

Большим событием в советской физике было открытие
Петром Леонидовичем Капицей явления сверхтекучести
гелия-П (так напоминающего сверхпроводимость), при-
ведшее в дальнейшем к открытию Ландау и Пешковым
второго звука в том же гелии-П.

Помимо большого принципиального значения этого но-
вого яркого проявления квантовых законов, обнаружен-
ного Капицей, его исследования открывают путь для
дальнейшего приближения к абсолютному нулю темпера-
тур. Турбодетандер и вертушечная разгонка газов, пред-
ложенные П. Л. Капицей, создали новую технику низких
температур. Немаловажное значение имеет также выяс-
нение Л. Д. Ландау и А. И. Шалышковым природы про-
межуточного состояния между сверхпроводимостью и
нормальной проводимостью. В Харькове интересные ре-
зультаты дала криогенная лаборатория иод руководством
Б. Г. Лазарева.
Обширная школа по изучению механических свойств
твердых тел создана за годы Советской власти В. Д. Куз-
нецовым в Томске. Опубликованная ими пятитомная мо-
нография охватывает как советские, так и заграничные
работы в этой области. Помимо Кузнецова, особенно круп-
ные успехи достигнуты его сотрудниками М. Л. Болыпа-
пиной и В. М. Кудрявцевой.

Видное место занимают советские работы по рентге-
нограммам и фазовым превращениям в металлах, воз-
главляемые Г. В. Курдюмовым и С. Т. Конобеевским.
Большое значение получили исследования школы Н. Н. Да-
виденкова (Ф. Ф. Витман, Я. А. Фридман, М. В. Яку-
тович, Е. М. Шевапдин) ио ударной прочности, работы
А. В. Степанова — ио пластичности, А. П. Комара —
по диффузии, М. О. Корнфельда — по твердности жид-
костей. С. А. Векшипский предложил и осуществил но-
вый метод получения сплавов непрерывно изменяюще-
гося состава возгонкой металлов в вакууме из разных
центров.

Другая ведущая советская школа охватывает учение
об электрической изоляции. Работы П. П. Кобеко,
Б. М. Вула и Их сотрудников положили начало новым
научным течениям и привели к созданию новых техни-
ческих материалов: эскапона, полистирола, титаната
бария.

И. В. Курчатов вместо с II. П. Кобеко и Б. В. Курча-
товым открыли новое физическое явление, представляю-
щее собою электрическую аналогию ферромагнетизма и
названное ими сегнетоэлектрическом. Дальнейшим разви-
тием этого открытия являются исследования Б. М. Вула,
связанные с титанатом бария.

В область электронных явлений большие сдвиги внесли
работы В. Е. Лашкарева, Л. А. Арцимовича и Л. А. Ку-
бецкого, впервые создавшего фотоэлектрическую трубку
с многократным усилением благодаря вторичной эмиссии.
Новые типы фотоэлементов с запорным слоем разработали
Б. Т. Коломиец, М. П. Гельман. Новые методы матема-
тической физики в области электрических явлений и
электронной оптики созданы Г. А. Гринбергом.

В области акустики выросла школа Н. Н. Андреева,
к которой принадлежат Б. П. Константинов, А. А. Харке-
вич, А. И. Белов и А. В. Римский-Корсаков, сильно раз-
вившие акустику музыкальных инструментов, Д. И. Бло-
хинцев разработал теорию акустики движущейся среды.
Крупнейший в мире Оптический институт после смерти
Д. С. Рождественского развивался под руководством
С. И. Вавилова и занял ведущее место по разрешению
ряда оптических задач. С. И. Вавилов создал новый метод
наблюдения и измерения предельно слабого света и с его
помощью наглядно показал существование фотонов. Здесь
Е. М. Брумбергом был осуществлен отражательный уль-
трафиолетовый микроскоп; А. А. Гершуном разработана
теория светового поля, проведены исследования
Т. П. Кравца и М. А. Савостьяновой по фотографиче-
скому процессу, созданы новые астрономические приборы
Д. Д. Максутовым, широко развернута А. И. Тудоров-
ским работа по расчету оптических систем, разработаны
остроумные интерференционные приборы В. П. Линника,
А. А. Лебедевым создан электронный микроскоп. Во время
Отечественной войны Оптический институт обеспечивал
Советскую Армию отечественной оптикой.

В Институте химической физики под руководством
Н. Н. Семенова и его сотрудников Я. Б. Зельдовича и
Ю. Б. Харитона Получило новое обоснование учение
о взрывах и горении.

Л. Д. Ландау дал общую термодинамическую теорию
фазовых переходов.

Проблемой атомного ядра мы начали заниматься не-
сколько поздно, но все же имели ряд серьезных успе-
хов — в работах И. В. Курчатова по ядерной изомерии,
в исследованиях А. И. Алиханова, который, сочетав метод
магнитной спектроскопии со счетчиками совпадений, из-
мерил ряд спектров и установил свойства бета-распада
радиоактивных ядер, в работах Л. А. Арцимовича,
А. И. Лейпунского, К. Д. Синельникова и др. по рассея-
нию быстрых электронов, И. М. Франка и Н. А. Добро-
тина — по нейтронам. Г. Н. Флеров и К. А. Петржак
открыли самопроизвольный распад ядер урана. Новые
данные большого принципиального значения получены
также при изучении космических лучей Д. В. Скобель-
цыным и В. И. Векслером на Памире, А. И. Алиханяном
и А. И. Алихановым на Алагезе. Явление взрыва атом-
ных ядер под влиянием космических лучей было открыто
Г. С. Ждановым методом толстослойных фотографических
пластинок, разработанных впервые Л. В. Мысовским
в Радиевом институте. В. И. Векслеру принадлежит идея
синхротрона, открывающая новые пути получения частиц
сверхвысоких энергий.
Многие основные направления развития квантовой ме-
ханики созданы не у нас; однако метод, разработанный
В. А. Фоком, стал ведущим для проблемы атомных элек-
тронов. Современное представление о протонах и ней-
тронах как единственных элементах атомного ядра при-
надлежит Д. Д. Иваненко. Большое значение для разви-
тия наших представлений о ядерных силах имели идеи
И. Е. Тамма.

Представления о тепловом движении элементов ядра
и перетяжке ядер урана были высказаны впервые
Я. И. Френкелем. Количественная теория космических
ливней дана Л. Д. Ландау.

Особенно велики успехи советских физиков в обла-
стях пауки, граничащих с физикой. Кроме кинетики хи-
мических реакций, которая является одним из самых
блестящих выходов физики за ее пределы, у нас пере-
кинут и другой мост — от физики к химии. А. Н. Тере-
нин и В. Н. Кондратьев на основе спектрального анализа
разрешили ряд важных химических задач. Участие фи-
зиков (А. П. Александрова, П. П. Кобеко, С. Е. Брес-
лера, С. Н. Журкова) в изучении высокомолекулярных со-
единений открыло новые пути в этой области и оказало
влияние на английскую и американскую научную мысль.

По вопросам прочности технических материалов
Н. Н. Давиденков с сотрудниками, развивая мои пред-
ставления о температуре перехода из хрупкого в пластич-
ное состояние, дали новые методы оценки ударной проч-
ности сталей.

А. П. Александров и G. Н. Журков создали статисти-
ческую теорию хрупкой прочности, а А. В. Степанов -
теорию пластического разрушения кристаллов. М. В. Клас-
сен-Неклюдова изучила новое явление скачкообразной де-
формации. Идея о поверхностных трещинах как источ-
нике разрушения и о влиянии адсорбции поверхностно-
активных веществ была широко использована П. А. Ре-
биндером, который создал усовершенствованные методы
бурения нефтяных скважин, лучшие методы обработки
металлов, замену охлаждающих жидкостей водными рас-
творами и т. д.

Кристаллография в руках А. В. Шубникова дала но-
вые замечательные результаты в области строения и вы-
ращивания кристаллов и теории симметрии. Здесь полу-
чены новые пьезоэлектрики, анизотропные материалы по-
выгаенпой прочности, искусственные рубины и т. п,
Нельзя не упомянуть новых направлений в агрофи-
зике, стремящихся использовать физику для сельского хо-
зяйства. Эта задача была поставлена коллективизацией
сельского хозяйства, в условиях которой появилась воз-
можность в больших масштабах воздействовать на физи-
ческие условия урожая.

Вопросы теплового баланса, структуры, влажности и
теплопроводности почв, влияния светового режима па
жизнь растений, в частности роли отдельных участков
спектра на различных стадиях роста, — все это задачи,
требующие для своего разрешения современных методов
физического исследования. Физико-агрономическому ин-
ституту удалось добиться некоторых успехов в таких
важных практических проблемах, как борьба с засухой и
заморозками, укрепление и озеленение песчаных пустынь,
осушение почвы, а также решить целый ряд задач, стоя-
щих на границе физики с сельским хозяйством. Институт
разработал большую серию измерительных приборов для
агротехнических работ.

Сейсмометрия, созданная Б. Б. Голицыным, получила
у нас широкое развитие в Сейсмологическом институте
под руководством П. М. Никифорова. В этом институте
много сделано в области строительного и взрывного дела
и сейсмической разведки.

О. 10. Шмидт организовал новый центр геофизических
исследований, охвативших весь диапазон вопросов физики
атмосферы и твердой оболочки Земли, проблемы проис-
хождения звездного мира и образования континентов.
Здесь разработаны различные методы геофизической раз-
ведки полезных ископаемых: сейсмический, магнитный,
электрический, термический. И. А. Кибелю принадлежит
первая научно обоснованная теория прогноза погоды.
Продолжая дело рано умершего выдающегося ученого
А. А. Фридмана, И. А. Кибель создал сильную школу
советских метеорологов.

В. 13. Шулейкин в результате систематического изу-
чения явлений, наблюдаемых на морях, создал новую
научную область — физику моря. В частности, им были
открыты и изучены инфразвуки с частотой порядка 10 Гц,
вызываемые ветром на морских волнах. Большой интерес
представляет его теория влияния океанов на климат и
теория атмосферных сейш.

В области радиотехники Н. Д. Папалекси и Л. И. Ман-
дельштам по-новому использовали фазовые явления для
измерения расстояний. Большое значение Для развития
радиофизики имели работы Б. А. Введенского, Д. А. Ро-
жапского. Последний вместо с 10. Б. Кобзаревым создали
методы радиолокации, причем раньше, чем они появились
за границей; Г. В. Брауде принадлежит оригинальный
метод телевидения.

Советская физика немало сделала для фронта в дни
Отечественной войны. Результаты десятков работ исполь-
зовались на фронте, а некоторые из них получили боль-
шое значение.

Для того чтобы правильно оценить сдвиги, произо-
шедшие в физике за 30 лет Советской власти, необходимо
противопоставить важнейшие условия, определявшие на-
учную работу в предреволюционной России и в настоящее
время.

Вместо сотни физиков, среди которых было не больше
20 докторов наук, мы имеем не менее 2000 ученых и
в том числе несколько сот докторов. Вместо 30—40 науч-
ных работ за год сейчас мы ежегодно имеем до 3000 ис-
следований крупного научного значения. В одних только
физических журналах в сжатом виде научная продукция
занимает не менее 300 листов в год, тогда как до рево-
люции в 9 выпусках журнала подробно развернутые
статьи едва заполняли 30 листов. Число научных мо-
нографий и популярных изданий возросло в десятки
раз.

До революции научная работа паряду с педагогиче-
ской проводилась в скудно оборудованных университет-
ских лабораториях профессором физики и двумя-тремя
его ассистентами. Только в Московском и Петербургском
университетах были созданы физические институты с де-
сятком преподавателей, да в Академии наук — физиче-
ская лаборатория с 3—5 сотрудниками.

Сейчас, помимо трех прекрасно оборудованных физи-
ческих институтов Академии наук СССР с общим шта-
том, превышающим 1000 человек, научная работа раз-
вернута еще в ряде академических и внеакадемпческих
московских институтов, в физико-технических институтах
Свердловска, Харькова, Горького, в институтах и лабо-
раториях республиканских академий: в Киеве, Баку, Ере-
ване, Ташкенте, Алма-Ате, Минске.

Однако этим далеко не ограничивается масштаб на-
учной работы в области физики и ее приложений. Фи-
зические работы ведутся в сотнях исследовательских ин-
статутов промышленности, из которых некоторые, напри-
мер оптический, электротехнический, металлургический,
являются мощными центрами физического исследования.
Кафедры физики университетов и высших технических
школ выдвигают и решают значительное число чисто фи-
зических вопросов. Следует особо отметить широкое раз-
витие многообразных проблем технической физики, прак-
тически полностью отсутствовавшей в царской России.
Ежегодные Государственные премии, премии Академии
наук, социалистическое соревнование, внимание широкой
общественности к достижениям науки являются мощными
стимулами научного творчества.

Предусмотренный в плане новой пятилетки рост фи-
зического приборостроения уже сказывается на оборудо-
вании наших лабораторий.

До революции все кадры физиков как для высшей,
так и для средней школы поставляли 10 университетов
с физико-математическими факультетами. Сейчас препо-
давателей средних школ готовят педатагические вузы.
В ряде университетов выделились самостоятельные физи-
ческие факультеты, готовящие физиков-исследователей;
к ним надо присоединить физико-механические и физи-
ко-технические факультеты институтов Ленинграда и
Москвы.

До революции университеты оставляли несколько окон-
чивших курс студентов «для подготовки к профессор-
скому званию» и отправляли их с этой целью за границу.
Теперь в наших высших школах и исследовательских ин-
ститутах повышают свои знания и приобретают опыт
научной работы сотни аспирантов и докторантов. Защита
магистерской и в особенности докторской диссертаций
была редким событием в дореволюционной России. Теперь
ежегодно защищают многие десятки кандидатских и док-
торских диссертаций.

Рост научных кадров не ограничивается аспирантурой.
В нашей стране до 1000 исследовательских институтов,
где широко развернута творческая научная работа, где
на семинарах и научных советах обсуждаются проблемы
науки. Все это создает благоприятные условия для науч-
ного роста сотрудников.

Съезды физиков и ежегодные конференции по поли-
мерам и спектроскопии, магнетизму и люминесценции, по
полупроводникам и по акустике и т. д., и т. д. не только
позволяют оценить размах научной деятельности наших
лабораторий, ио й служат школой физиков. В качестве
типичного примера укажу, что в конференциях по поли-
мерам участвуют свыше 60 физических и химических ин-
ститутов и лабораторий. Популярные журналы, книги и
лекции привлекают широкие слои трудящихся, будят их
мысль и изобретательность, возбуждают интерес к физи-
ческим знаниям.

Как ни ярки приведенные факты и количественные
сопоставления настоящего и прошлого, они не дают пред-
ставления о главном, что дала Октябрьская революция, —
о новых путях развития советской науки, о качественном
ее превосходстве над буржуазной наукой.

История советской науки неразрывно связана с общим
расцветом культуры и народного хозяйства. В условиях
социалистического общества наука приобретает новое со-
держание одного из орудий борьбы за счастье нашего
парода и всего человечества. Все свои знания, весь свой
опыт советские ученые отдают пароду. Вместе с ним они
защищали свою Родину в годы войны и создали передо-
вую технику в период индустриализации.

Из побочного занятия преподавателей высшей школы
научная деятельность стала делом армии исследователей,
выдвигаемой трудовым народом. Разрыв между чистой и
прикладной наукой исчезает; они сливаются в едином
плане социалистического государства.

Разрозненные научные интересы заменяются широким
перспективным планом, сосредоточивающим лучшие силы
па узловых, ведущих проблемах и обеспечивающим в то
же время развитие всех областей знания. Питаясь соб-
ственными корнями, советская наука прокладывает новые
пути; исчезает преклонение перед буржуазной наукой и
растет патриотическое самосознание.

Узкие рамки отдельных научных дисциплин перекры-
ваются развитием пограничных областей, связывающих
математику с астрономией, физикой и химией, физику —
с химией, геологией, астрономией, биологией, инженер-
ным делом, сельским хозяйством и т. д.

Индивидуальные работы ученых перерастают в кол-
лективное творчество институтов и академий, двигающих
науку и решающих важнейшие народнохозяйственные
проблемы.

Критика и самокритика, социалистическое соревнова-
ние, передовая научная методология диалектического ма-
териализма, идейная направленность, указания и деятель-
ная помощь партии и правительства создают почву, на
которой расцветают таланты, растут и множатся откры-
тия и изобретения.

Такова советская наука, такова и советская физика.

За 30 лет она охватила весь диапазон от механики
до ядерпой физики почти без пробелов и вышла далеко
за свои пределы в области химии, биологии, электротех-
ники, теплотехники, агрономии, геофизики, изучения моря
и геологии. По всему этому обширному фронту советские
физики проложили новые пути, создали новые научные
направления и научные школы, получившие признание
во всем мире. Важнейшие из таких школ я попытался
охарактеризовать в настоящем очерке. В эпоху Отече-
ственной войны физики показали себя достойными сы-
нами своей Родины.

Характерной чертой советской физики является тес-
ная связь теории и практики, четкая марксистская мето-
дология, плановое развитие важнейших для народного
хозяйства областей физики, коллективный характер науч-
ного творчества. Благоприятные условия, созданные эпо-
хой бурного строительства социалистической индустрии и
сельского хозяйства, привели к мощному росту нашей
науки. Тысячи талантливых высококвалифицированных
физиков выдвинули из своей среды рабочие и колхозное
крестьянство. В десятки раз возрос объем и размах на-
учного творчества; высоко поднят идейный его уровень по
сравнению с дореволюционным прошлым. Из года в год
Государственные премии не могут охватить всех достой-
ных кандидатов, выдвигаемых страной.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ *

Обильный материал новых фактов привел к новым
представлениям, характеризующим современную физику
в отличие от классической физики XIX в.

Началом новой эпохи можно считать последние годы
прошлого столетия. В 1895 г. были открыты рентгеновы

* «Методологические выводы» представляют собой часть VI книги:
Иоффе А. Ф. Основные представления современной физики.
Л.; М.: ГТТИ, 1949, 368 с. Печатаются с небольшими сокраще-
ниями.
лучи, а в 1898 г. — радий и полоний. В 1897 г. было
получено опытное доказательство существования элек-
трона. На самом пороге XX в. впервые выступили на
сцену кванты, которые приобрели в 1905 г. физическое
содержание в форме фотонов. В 1905 г. была сформули-
рована частная теория относительности, а в 1915 г. —
общая теория относительности и тяготения. Теория броу-
новского теплового движения и ее опытная проверка со-
здали в 1909 г. твердую основу статистической физики и
опытом закрепили атомное строение вещества. В 1912 г.
открытие интерференции рентгеновых лучей в кристал-
лах наглядно показало также атомное строение твердых
тел и природу рентгеновых лучей. Спустя год модель
атома Бора ввела нас в чудесную область квантовых
свойств атома и осветила с новой стороны атомный мир
и периодическую систему Менделеева. Дальнейшее раз-
витие привело в 1925—1930 гг. к квантовой механике,
охватившей всю совокупность наших физических знаний
того времени. Но уже непосредственно вслед за ней факты
ядерной физики вышли за пределы квантовой механики
в еще более глубокие, неизведанные области релятиви-
стских квантовых теорий и ядерных сил. На смену усто-
явшимся, сделавшимся привычными классическим пред-
ставлениям и наглядным моделям пришла теория относи-
тельности и квантовая механика как теоретическая ос-
нова вновь открытого нового мира электронов и атомов.
Исчезли модели — не только механические, но и заменив-
шая их почти столь же наглядная электродинамическая
картина явлений природы.

Физика перестала быть наглядной. Такое прочное по-
ложение, как постоянство массы, оказалось лишь частным
случаем закона сохранения энергии. Установление одно-
временности двух событий, измерение длины и времени,
как оказалось, зависят не только от изучаемого объекта,
но и от движения его по отношению к наблюдателю. По-
нятия дискретной частицы, сосредоточенной па малом
объеме и размытой по всему пространству волны, соче-
тались в квантовой механике вопреки нашим прежним
представлениям, опиравшимся на многочисленные наблю-
дения над полетом снарядов и динамикой машин, с од-
ной стороны, над радиоволнами, светом и звуком —
с другой.

Корни новых понятий легко найти в новых фактах,
но их нет в представлениях классической физики. И это,
ио моему мнению, одно из убедительных доказательств
реального существования внешнего мира вне нашего со-
знания.

На примере физики XX в. мы ясно видим, что пе
внешний мир строится нами так, как нам удобно или
привычно его себе представлять, а наоборот, наши идеи
направляются под влиянием фактов реальной действи-
тельности. Иногда приходится коренным образом пере-
страивать привычные представления. Мы тогда говорим,
что наше знание потеряло наглядность. И эта ситуация
повторяется закономерно на всем протяжении истории
науки.

Когда Коперник заменил «наглядное» движение
Солнца по небесному своду вращением Земли вокруг
Солнца и собственной оси, когда по шаровидной Земле
антиподы стали ходить вниз головами — геофизика поте-
ряла для современников наглядность, хотя сейчас эти
представления кажутся очевидными.

Когда Ньютон создал систему механики и ввел миро-
вое тяготение — это был переворот во всех привычных
представлениях об окружающем мире. Вместо разрознен-
ных наблюдений появились объединяющие их уравнения
механики, которые казались абстрактными форму-
лами.

Столь же мало «наглядной», математичной казалась
современникам энтропия второго начала термодинамики,
пока ее смысл не вскрыла статистическая физика.

И совсем уже подобно современным упрекам кванто-
вой механике звучали высказывания о теории электро-
магнитных явлений Максвелла. Автор электронной тео-
рии Лоренц рассказал мне, что, познакомившись впервые
с уравнениями Максвелла, он не мог понять их физиче-
ского смысла и обратился за разъяснениями к перевод-
чику сочинений Максвелла. Но и этот подтвердил, что
никакого физического смысла эти уравнения не имеют,
попять их нельзя; их следует рассматривать как чисто
математическую абстракцию. Больцман в эпиграфе к пер-
вому тому своего блестящего изложения теории Макс-
велла привел слова Фауста: «Я должен научить вас тому,
чего сам не знаю».

Таким образом, как правило, накопление новых фак-
тов на известном этапе отвергает привычные взгляды п
заставляет заменить их иными представлениями, которые
лучше отображают новые звания о внешнем мире.
Эти исторические факты подрывают всякую почву
у идеалистической философии и приводят нас непосред-
ственно к материализму. Никогда еще они пе проявлялись
с такой очевидностью, как в наш век теории относитель-
ности и квантовой механики.

Другим столь же убедительным доводом в пользу ма-
териализма может служить судьба наиболее признанных
физических теорий. Механика Ньютона, оптика Френеля,
электродинамика Максвелла охватывали каждая в своей
области обширный опытный материал, принявший закон-
ченную математическую форму, и казались завершением
этой области. Планк рассказывал, что профессор Жоли,
которому он в начале своей деятельности сообщил о же-
лании заняться теоретической физикой, убеждал его от-
казаться от этой мысли, так как «теоретическая физика
уже закончила свою задачу, сведя ее к дифференциаль-
ным уравнениям. Теоретикам остается лишь решение их
в отдельных частных случаях». И это было в 80-х годах
прошлого столетия, перед началом бурного периода пере-
стройки физики! Такие же утверждения о конце теоре-
тической физики раздавались после формулировки зако-
нов квантовой механики. Снова многим казалось, что
дальнейший путь науки — лишь применение теории
к конкретным случаям.

И все же каждый раз, когда научное знание в данной
области принимало законченную форму теории, опыт и
наблюдение вне нас существующего мира обнаруживали
новые факты, которые никак не укладывались в рамки
теории, а наоборот, явно ей противоречили. Под давле-
нием новых фактов вырастала новая теория.

Механика Ньютона лишь как предельный случай вли-
лась в теорию относительности. Оптика Френеля была
заменена сначала электромагнитной теорией света, а по-
том с ней сочеталась чуждая ей идея фотонов. За элек-
трической картиной физического мира последовали ней-
троны и ядерные силы; за квантовой механикой — про-
блема ядерных взаимодействий и элементарных частиц.

Плавное развитие идей сменяется эпохой нарастаю-
щих противоречий и их синтезом на основе новых фак-
тов и в форме иногда совершенно неожиданных новых
идей.

Здесь мы видим уже не только материалистическую
основу, но и диалектическую форму развития наших зна-
ний о природе.
Неожиданный результат опыта Майкельсона и друитх
аналогичных опытов заставил заменить устоявшуюся си-
стему механики теорией относительности. В свойствах
реального мира открылась новая сторона, которую и
должна была отобразить теория.

Волновая теория света, владевшая в течение 150 лет
умами физиков и блестяще подтвержденная явлениями
интерференции, диффракции и поляризации, наткнулась
в XX в. на несовместимые с ней свойства фотоэффекта
и на неожиданные особенности спектрального состава
теплового излучения.

Ни одному оптику не могла прийти в голову мысль,
что энергия, получаемая электроном от поглощенного им
света, совершенно не зависит от интенсивности света и
определяется целиком его частотой. И тем не менее опыт
дал именно этот неожиданный результат. Идеи пришлось
радикально перестроить, чтобы привести их в согласие
с фактами.

Внимательный анализ истории физики пе оставляет
сомнений в том, что развитие пауки о природе идет по
пути все лучшего отображения реального мира. Его свой-
ства, конечно, не зависят ни от наших ожиданий, ни от
стройности существующих теорий. Многогранность же
явлений природы настолько велика, что самые совершен-
ные теории не могут охватить описываемый процесс во
всей его полноте и раньше или позже наталкиваются на
проявления неучтенных новых сторон явления. Для марк-
систа проявление неполноты всякой теории — неизбеж-
ный этап развития наших знаний. Для человека, незнако-
мого с диалектикой, каждое противоречие — катастрофа.

Противоречия между классической электродинамикой
и стационарными уровнями движущихся в атоме электро-
нов воспринимались таким крупным мыслителем, как
Лоренц, как показатель потери наукой логической строй-
ности. Что же на «самом деле» — излучает ли электрон
при криволинейном движении, как того требуют законы
электродинамики, или, двигаясь по квантовым орбитам,
не излучает, как утверждает модель атома Бора? Если
оба утверждения справедливы, значит, нет науки как по-
знания истины. Так говорил Лоренц, когда, излагая бле-
стящий путь своей научной деятельности, он дошел до
последнего периода — обострения противоречий между
созданной им электронной теорией п квантовой теорией
атома. Не видя выхода, он мог только выразить сожале-
нпе, что не умер 5 годами раньше, когда этих противоре-
чий не было.

Эта беседа происходила в 1924 г. Но за 20 лет до
этого так же стоял вопрос о том, движется или стоит
световой эфир: ио Физо, он стоял, по Майкельсоиу, дви-
гался вместе с телом. Этот конфликт разрешила теория
относительности.

Еще раньше казалось неразрешимым противоречие
между принципами статистики и составом лучистой
энергии. И это противоречие исчезло в квантовой ста-
тистике.

Не прошло и трех лет после пессимистических слов
Лоренца, как новая квантовая механика дала синтез тех
противоречий, которые казались ему неразрешимыми.

Ланжевеи, излагая в 1933 i. перед обширной ауди-
торией международного съезда историю исследования
атомного ядра, сказал: «Хотите вы этого или не хотите,
пет другого пути к пониманию ядра, кроме диалектиче-
ского материализма».

И действительно, на примере современной физики мы
особенно отчетливо видим, как развитый Лениным науч-
ный метод марксистской диалектики освещает и пройден-
ный путь и предстоящие перспективы.

Синтез противоположностей как неизбежный и снова
повторяющийся этап в развитии наших идей — типичная
черта материалистической диалектики. Сочетания в еди-
ный образ таких сторон явления, которые сначала пред-
ставлялись противоречивыми, а иногда и взаимно исклю-
чающими друг друга, могут принимать различные формы.
Здесь нет готового шаблона. Поэтому интересно подроб-
нее рассмотреть различные стороны синтеза, внесенного
в физику квантовой механикой.

1.	Противоположность атомизма и
сплошности. Техника строительства зданий и гидро-
технических сооружений, построенная на теории упру-
гости и гидравлике, вызвала к жизни физические модели
со свойствами, заимствованными из опытов с твердыми
и жидкими телами; тогда господствовали представления
о сплошности и непрерывности. Так родились идеи теп-
лорода, электрической и магнитной жидкости, упругого
светового эфира.

Появившиеся позже паровые и газовые двигатели, по-
том электротехника и радиотехника направили внимание
на кинетическую теорию газов, атомы и электроны как
332
основу наглядных моделей, воспроизводящих механизм
физических процессов. Развитие этих представлений при-
вело к атомизму в его крайней форме — к картине ма-
леньких шариков (электронов и атомных ядер), движу-
щихся в пустом пространстве. Шарики имели размеры
порядка Ю-13 см, а расстояния между ними составляли
К)-8 -10-9 см.

Квантовая механика сохранила электроны и ядра, по
их волновые картины заполнили сплошь весь объем тела.
Если изучать волновые свойства движения электронов,
то тело нам представится как среда, заполненная элек-
трическим зарядом, переменным во времени и простран-
стве. Электрическое поле зарядов заполняет все простран-
ство как внутри атома, так и междуатомные промежутки.
По мы располагаем и такими приборами, которые отме-
чают отдельные электроны и ядра. Такие приборы пока-
зывают, что размеры ядра в десятки тысяч раз меньше
атома, что почти весь объем атома прозрачен для быст-
рых частиц, что ядра и электроны можно выделить из
атома и наблюдать их пути как движение индивидуаль-
ных частиц. Электрическое поле и среднее распределение
заряда в теле дают картину сплошности, изучение заря-
дов приводит к атомизму, сам же объект сочетает в себе
обе стороны.

Когда мы наблюдаем пути частиц в камере Вильсона
или в фотографическом слое, мы не сомневаемся, что
движется частица вещества. Когда же мы изучаем интер-
ференцию тех же частиц в кристалле, мы склонны при-
писать ее волновому явлению. Эти волны, охватывающие
весь кристалл, определяют вероятность обнаружения ин-
дивидуальной частицы в том или ином месте сплошной
волновой картины.

2.	Непроницаемость или взаимное про-
никновение. Все учебники физики XIX в. опреде-
ляли взаимную непроницаемость как основное свойство
вещества. Это положение получило более ограниченный
смысл, когда было установлено, что диффузия — взаим-
ное перемешивание атомов и молекул — одно из наиболее
общих явлений не только в газах и жидкостях, но и
в твердых телах.

Квантовая механика идет дальше, сливая волновые
функции отдельных атомов и электронов так, что нельзя
даже различить каждый электрон в отдельности. Прибор,
с помощью которою можно оонаружить частицы, всегда
позволяет выделить из этой картины целые частицы, но
в одном и том же месте может оказаться либо одна, либо
другая из частиц, участвующих в общей волновой кар-
тине. В то же время одно твердое тело, состоящее из
тех же зарядов, при столкновении с другим отбрасывает
его назад или в сторону как сплошная непроницаемая
масса.

3.	И н д и в и д у а л ь и ы й электрон или кол-
лективный заряд. Квантовая механика рассматри-
вает совокупность элетронов в металле как один коллек-
тив, в котором свойства каждого электрона определяются
присутствием остальных членов коллектива. Во всем теле
пе может быть, например, двух электронов, занимающих
одинаковое квантовое состояние. В металле нельзя выде-
лить отдельные электроны и проследить за их движением
как за отдельными дискретными частицами.

G другой стороны, когда под действием света (фото-
эффекта) или высокой температуры (теплового испуска-
ния) заряды выходят за пределы кристаллической ре-
шетки металла, они покидают его в виде отдельных элек-
тронов с зарядом 4.8-КГ10 абс. ед. и массой 9.1 • 10’28 г.
Когда нам удается построить опыт так, чтобы в опреде-
ленном участке твердого тела создать свободный заряд
(внутренний фотоэффект), то и здесь этим зарядом ока-
зывается тот же электрон. Таким образом, не только вне,
но и внутри тела можно заметить электроны, хотя все
они в других опытах представляются как единый сплош-
ной коллектив, который нельзя рассматривать как сумму
независимых электронов.

4.	Фотоны или электромагнитные в о л-
н ы. Синтез частицы и волны в световых явлениях обла-
дает тем своеобразием, что каждую из этих двух сторон
мы воспринимаем дополняющим приемом. Мы не обла-
даем экспериментальными методами для того, чтобы од-
новременно охватить обе характеристики светового луча,
как нельзя сразу видеть лицо и затылок человека, хотя
мы не сомневаемся, что и лицо и затылок — неотделимые
части одной головы. С помощью фотоэффекта мы леюо
можем заметить место поглощения или испускания фо-
тона и определить его энергию; с помощью узких отвер-
стий можно установить координаты луча света, но при
этом мы в такой же мере теряем возможность узнать
импульс фотона и его волновые свойства.
Оптическими приборами удается наблюдать тончай-
шие явления интерференции и дифракции света и направ-
ление его распространения, но мы не можем сказать
с определенностью, в каком месте световой волны будет
обнаружен данный фотон. Пытаясь обнаружить фотоны,
мы забываем волновую сторону света и наоборот.

Напомним два опыта, сопоставление которых с осо-
бенной остротой показывает кажущееся противоречие вол-
новых и корпускулярных свойств. Оба опыта относятся
к той же области рентгеновых лучей.

Первый из них — интерференция рентгеновых лучен
при прохождении их сквозь кристаллы. Рассеиваясь от
атомов, расположенных в ряде лежащих друг за другом
кристаллографических плоскостей, лучи собираются в уз-
кие пучки, которые дают на фотографической пластинке
систему симметрично расположенных пятен.

По резкости ограничения пятен необходимо заключить,
что в рассеянии участвуют тысячи атомов в каждом слое
и тысячи слоев. Следовательно, электромагнитная волна,
созданная ударом электрона об антикатод рентгеновской
трубки и распространяющаяся от него в виде шаровой
волны, охватывает миллионы атомов кристаллической ре-
шетки. Так представляли себе распространение света в те-
чение 150 лет.

Сопоставим с этой привычной картиной волновой тео-
рии света опыт, произведенный в 1924 г. мной и
Н. И. Добронравовым.

Катод маленькой рентгеновой трубки (размером всего
8 мм) имеет форму острия и освещается слабым ультра-
фиолетовым светом. Примерно 1000 раз в секунду с острия
срывается электрон и с энергией в 10000 эВ ударяет
в антикатод, создавая здесь кратковременный импульс
рентгеновых лучей. К тому моменту, когда на антикатод
попадает следующий электрон, импульс от предыдущего
уйдет уже на сотни-тысячи километров. Не может быть
поэтому и речи о том, чтобы складывалось действие мно-
гих импульсов.

Вблизи рентгеновой трубки в электрическом поле кон-
денсатора была взвешена крупинка висмута размером
около одного микрона. Раз в несколько часов можно было
наблюдать, что под влиянием проходящих сквозь нее
рентгеновых лучей крупинка вдруг срывалась с места и
начинала двигаться, что указывало на потерю ею одного
электрона. Из других опытов было известно, что вышед-
ший из крупинки электрон должен был получить энер-
гию порядка 10 000 эВ, затраченную тем электроном,
остановка которого создала рентгеновы лучи па анти-
катоде трубки.

Таким образом, вся энергия, затраченная на создание
электромагнитного импульса рентгеновых лучей в трубке,
целиком отдана вылетевшему из крупинки электрону.
Из закона сохранения энергии следует, что нигде больше
в пределах данного импульса энергии пет, что каждый
единичный импульс создает только один фотон. А между
тем крупинка захватывает меньше одной миллионной
части всего телесного угла, в котором распространялась,
по нашим волновым представлениям, электромагнитная
волна, вышедшая из антикатода.

С точки зрения электромагнитной теории света, такой
результат непонятен. Что же представляет собой та часть
волны, которая распространяется в других направлениях,
если она не обладает энергией? Каким образом поглоще-
ние энергии одним электроном в крупинке мешает прояв-
лению энергии электромагнитного поля рентгеновых лу-
чей в противоположном от крупинки направлении?

Этот второй опыт приводит как будто к неизбежному
выводу, что энергия каждого импульса сосредоточена в фо-
тоне, вылетающем из антикатода каждый раз в одном
каком-нибудь направлении. Тот из фотонов, который про-
ходит через крупинку, может передать одному из ее элект-
ронов свою энергию. Остальные фотоны несут свою энер-
гию в других направлениях. Понятие о непрерывной
электромагнитной волне с ее электрическим и магнитным
полем в каждом элементе охватываемой ею части про-
странства оказывается непригодным для описания отдель-
ного импульса.

Однако, приписав свету такую корпускулярную струк-
туру, мы становимся в тупик перед результатами первого
опыта: электромагнитная волна должна охватить мил-
лионы атомов, частично рассеиваясь от каждого из них,
чтобы в результате сложения всех рассеянных волн вы-
звать наблюдаемую на опыте рентгенограмму.

Оба опыта, казалось бы, взаимно исключают друг
друга и тем не менее оба отражают разные стороны
того же явления — распространения света.

Квантовая механика, определяя вероятность передачи
энергии фотоном в данном месте, одинаково правильно
предсказывает результаты как первого, так и второго опы-
тов. Ее предсказания приобретают тем большую опреде-
ленность, чем большее число элементарных актов уча-
ствует в данном явлении.

Фотоны и электромагнитные волны нераздельны
в свете, но обнаруживаются разными способами. В этом
отличительная черта того синтеза, к которому привела
квантовая механика.

Хорошо известен закон диалектического материализма
о появлении в результате постепенных количественных
изменений на определенном их этапе новых качественных
сдвигов.

Физика XX в. дает особенно богатый материал для
подтверждения этого положения, принимающего разные
формы в зависимости от рассматриваемой области явле-
ний.

1.	Теория относительности показала, что масса тела,
остающаяся практически неизменной при небольших ско-
ростях движения, начинает расти, когда скорость его
приближается к скорости света. Масса электрона уже за-
метно изменяется, когда кинетическая энергия достигает
нескольких десятков тысяч электронвольт, удваивается
при 0.5 млп эВ и увеличивается в 200 раз при энергиях
в 100 млн эВ, создаваемых бетатроном. Пока скорости
малы, увеличение кинетической энергии проявляется
в росте скорости при почти постоянной массе, вблизи
скорости света — в росте массы при почти постоянной ско-
рости.

2.	Взаимодействие атомов и их столкновения при энер-
гиях в несколько электронвольт приводят только к изме-
нениям их скорости и к ряду физико-химических процес-
сов, но сохраняют неизменным атомное ядро, а следова-
тельно, и индивидуальность химических элементов. Это
утверждение остается еще справедливым при энергиях
в тысячи электронвольт. Но уже при столкновениях с про-
тонами, обладающими энергиями в десятки тысяч элек-
тронвольт, начинают обнаруживаться изменения в атомных
ядрах; одни элементы начинают переходить в другие.
С достижением определенного предела величины кинети-
ческой энергии атомные процессы переходят в каче-
ственно от них отличные ядерные превращения.

3.	Взаимодействие фотонов и электронов с атомами
приводит к возбуждению, т. е. переходу электронов
в квантовые состояния с более высокой энергией, или
к отрыву электрона от атома. Мы наблюдаем поглощение
iiJiH испускание света или рентгеновых луней, или, на-
конец, ионизацию атомов. Однако с того момента, когда
энергия фотона или электрона превысит 1.02-Ю6 эВ, т. е.
энергию двойной массы электрона, начинают появляться
новые неведомые до тех пор частицы — позитроны: вблизи
ядер фотоны образуют пары электрон—позитрон.

4.	Своеобразно соотношение между закономерностями
молекулярной статистики, наглядно проявляющимися
в броуновском молекулярном движении, при котором ча-
стицы постоянно меняют направление своего движения
самым неожиданным образом, и вытекающими из них
(при большом числе участвующих в статистике частиц)
однозначными законами термодинамики. Казалось бы,
трудно назвать более противоположные свойства, чем пол-
ная хаотичность движения крупинок в жидкости или теп-
ловое движение в газе, где каждая молекула с одинаковой
вероятностью может оказаться в любом участке простран-
ства и двигаться в любом направлении, с одной стороны,
и общий закон роста энтропии замкнутой системы, с дру-
гой стороны. А между тем разница здесь только ко-
личественная: хаотичное движение молекул и мелких
частиц управляется теми же законами статистики, ко-
торые для крупных тел приводят к формулам термо-
динамики.

5.	Статистические законы принимают различный вид
в зависимости от количественного значения определенных
величин, например температуры. В то время как при
низких температурах, как утверждает квантовая стати-
стика, только немногие степени свободы с минимальными
частотами участвуют в тепловом движении, та же ста-
тистика приводит к равномерному распределению энер-
гии по всем степеням свободы при высоких темпера-
турах.

Такой же переход от распределения энергии между
немногими к равномерному распределению между всеми
степенями свободы происходит при уменьшении числа
электронов в единице объема. При большой их плотности
и невысокой температуре тепловой энергией обмениваются
лишь немногие из них, при малой плотности — все.

6.	Наконец, вспомним проявление волновых свойств
движения при уменьшении размеров до величин порядка
длины волны; о прохождении в этих условиях энергетиче-
ских барьеров, превышающих энергию частиц, о невоз-
можности тогда однозначно предсказать их движение и
338
о всем комплексе явлении квантовой механики, само су-
ществование которых мы и не подозревали, пока имели
дело только с крупными объектами. Переход от макро-
мира приводит к новым, квантовым законам.

В каждом из перечисленных случаев новые качествен-
ные свойства иногда постепенно, а иногда, наоборот, скач-
ком проявляются при непрерывном изменении одной из
величин: скорости, энергии, плотности частиц, темпера-
туры, геометрических размеров.

Иногда на одном конце количественной шкалы мы на-
ходим классические законы, которые теперь становятся
частными законами для предельных случаев (постоянство
массы при малых скоростях), па другом же конце иные
законы (беспредельный рост массы с приближением к ско-
рости света); первые часто противоречат вторым; обна-
руживаются и совершенно неожиданные факты (позитрон,
расщепление ядра, волновые свойства движения) при пе-
реходе через определенные количественные границы. Все
это различные конкретные формы диалектического закона
перехода количества в качество.

Диалектический материализм рассматривает науку как
процесс все более совершенного отображения реального
внешнего мира.

И действительно, даже тогда, когда, факты опровер-
гают созданные в результате длительного развития
взгляды, новые теории, сменяя старые, не отвергают их,
а наоборот, обобщают, охватывая повую область, пере-
ходя к синтезу там, где новые факты противоречат ста-
рым представлениям.

Так, закон сохранения массы, соединившись с законом
сохранения энергии, лишь еще далее его обобщил.

Так, общая теория относительности охватила класси-
ческую механику и законы всемирного тяготения.

Так, наконец, квантовая механика объединила в одной
широчайшей картине частицы и волны.

На каждом новом этапе теория охватывает все новые
стороны явлений природы, никогда не теряя уже достиг-
нутых высот знания, но постоянно подымаясь и расширяя
горизонты науки. Этот путь вперед и вверх не может,
однако, рассматриваться как однообразное плавное движе-
ние. Периоды накопления фактов и их обобщений сме-
няются эпохами, когда открываются неизвестные ранее
стороны внешнего мира, не укладывающиеся в прежние
рамки. Такие эпохи завершаются подъемом науки на но-
вый уровень, устраняющий возникшие трудности.

В этой смене представлений и в , росте наших знаний
выделяются более общие законы природы, сохранившие
свое значение па дальнейших этапах. Таковы I, II и
III начала термодинамики, закон сохранения электриче-
ского заряда, принцип относительности и постоянство
скорости света, дискретность изменения количества дей-
ствия. Если в пределах этою опыта, который охватыва-
ется этими общими законами природы, будет обнаружено
противоречие с одним из них, мы ищем и всегда находим
ошибку в предлагаемой теории.

На первый взгляд может показаться, что общие за-
коны заранее ограничивают многообразие явлений при-
роды. Но это, разумеется, не так. Эти законы не навязаны
нам па основе априорных идей, а извлечены из наблю-
дений над свойствами реального мира на основе всего
уже накопленного человечеством опыта.

Рамки общих законов нисколько поэтому не противо-
речат возможности беспредельно улучшать научное зна-
ние, приближая его к полному познанию реальной дей-
ствительности. Они часто предупреждали возможные
ошибки при построении новых теорий.

Такая роль общих законов особенно наглядна, когда
они высказываются в виде положений о принципиальной
невозможности построения вечного двигателя I и II рода,
о недостижимости абсолютного нуля конечным процессом,
о невозможности заметить абсолютное перемещение в про-
странстве, о принципиальной невозможности одновремен-
ного измерения точного значения положения и импульса
или энергии и времени так, чтобы произведение неопре-
деленностей в их измерении было меньше квантовой по-
стоянной h. Наряду с этим, общие законы физики играют
активную роль в прогрессивном развитии науки и тех-
ники.

Общие законы природы являются наглядными выра-
зителями взаимосвязи различных по форме явлений при-
роды.

На первых этапах познания природы мы распределяем
разрозненные наблюдения в отдельные не связанные
между собою области, группируя их обычно в зависимости
от того, как мы их воспринимаем. Появляются: механика,
теория тяготения, гидродинамика, теория упругости твер-
дых тел, учение о газах, теплота, акустика, электриче-
ство, магнетизм, оптика — каждая область со своими за-
конами. Каждая из этих областей физики отделена от
остальных резкими границами, которые, однако, при даль-
нейшем развитии знания начинают стираться. Учения
о газах, о жидкостях и о твердых телах сливаются в мо-
лекуляпую физику; объединяются упругость с акустикой;
электричество и магнетизм в 20—30-х годах XIX в. обра-
зуют одну систему электродинамики, в которую через
несколько десятков лет вливается оптика, а к концу сто-
летия из нее вырастает радиотехника.

В XX в. происходит дальнейшее объединение физи-
ческих теорий. Все перечисленные явления природы
вместе с химией сводятся к электрическим процессам,
за пределами которых остается еще тяготение. Но вновь
вырастает область ядерных сил, связь которых с электри-
чеством пока установить не удалось.

В настоящее время мы различаем поэтому только три
вида сил: электрические, ядерные и силы тяготения.
Но нет никаких оснований считать эту классификацию
окончательной. Наоборот, можно ожидать, что развитие
ядерной физики приведет не только к появлению неиз-
вестных еще сил природы, но и к дальнейшему объеди-
нению известных уже на данном этапе проявлений этих
сил, а среди набора элементарных частиц, с которыми
связан каждый вид сил, будут установлены определенные
связи.

Новая физика привела к более углубленному анализу
многих понятий, которые раньше принимались на веру, и,
прежде всего, основного понятия о том, что такое измере-
ние. Часто физику называли измерительной наукой, но
измерение рассматривали абстрактно, не учитывая резуль-
татов опыта, а иногда и не думая о том, как можно
было бы измерить интересующую нас величину.

Поставив реально вопрос об измерении длин и проме-
жутков времени в быстро движущейся системе, мы сразу
обнаруживаем невозможность измерить эти величины
с одинаковым результатом для различных движущихся
относительно друг дру1а наблюдателей. Мы убеждаемся,
что в некоторых случаях нельзя даже одинаково ответить
на вопрос о том, какое из двух событий произошло
раньше, если мы не знаем движения системы, в которой
произошли эти события. Правда, это пе может пи для
одного из наблюдателей изменить последовательности двух
событий, связанных между собой, как причина и след-
ствие, так как любая связь между ними не может осу-
ществляться скорее, чем со скоростью света.

Мы считали, что точность любого измерения может
беспредельно расти с повышением техники эксперимента,
и это верно; но в то же время мы узнали, что свойства
реальных объектов атомного мира таковы, что нельзя
одновременно с полной точностью измерить их коорди-
наты и импульс или энергию и время, а только их про-
изведения в пределах целых значений элементарного ко-
личества действия h. Мы можем даже количественно оце-
нить пределы точности, с которой можно характеризовать
движение двумя дополняющими друг друга величинами.

Мы думали, что можем описать путь электрона и его
скорость внутри атома или молекулы, что можно просле-
дить после столкновения, куда пошла каждая из столк-
нувшихся частичек, по узнали, что не может быть четких
орбит при волновом характере движения, что нельзя про-
следить за движением отдельных частиц, если их волно-
вые картины при сближении сливаются, так как в это
время происходит постоянный обмен электронами.

Одна из важнейших задач теории и признак ее успеш-
ности — это умение правильно предсказать дальнейший
ход событий. Казалось бы, здесь не должно быть не-
ясности.

И все же наше априорное убеждение, что всегда можно
дать однозначный ответ на вопрос о том, как будут изме-
няться координаты и импульсы частичек, составляющих
данную систему, не выдержало критики.

Мы мирились с этим, пока считали, что только боль-
шая сложность реальных тел, недостаточность наших со-
временных измерительных приборов и методов математи-
ческого анализа заставляют прибегать к теории вероят-
ности вместо однозначного указания, где, когда и с ка-
кими скоростями окажется каждая индивидуальная ча-
стица тела.

Мы считали, что еще по умеем дать такой ответ, но
когда-нибудь научимся. А теперь мы должны сказать, что
наши сведения о свойствах реальных атомов и электронов
показывают, что выделить каждый из них в отдельности
невозможно, различить их места и скорости можно только
в определенных пределах, зависящих от волновых свойств
движения. Желательный однозначный ответ мы ждали от
пе существующей в действительности абстракции мате-
риальных точек и их траекторий, которой мы подменяли
реальный мир. Мы отказываемся от такого ответа не oi
неполноты наших знаний, которые, наоборот, сейчас го-
раздо полнее и ближе к действительности, чем во времена
классической физики. Наша ошибка заключалась в том,
что, не зная атомного мира, мы произвольно, чисто
механически перенесли на пего опыт, полученный из ис-
следований, проведенных па астрономических и лабора-
торных объектах. Эта экстраполяция и привела класси-
ческую физику к постановке неразрешимой в действи-
тельности задачи. Ее пе может разрешить и квантовая
механика, и понятно почему.

Достаточно поставить вопрос: в какой именно точке
пространства находится проходящая мимо нас волна,
чтобы убедиться, что не на всякий вопрос можно дать
ответ. Нельзя, например, упрекать в незнании зоологии
человека, который не может ответить па вопрос о том,
каков механизм полета ужа. Уж вообще летать пе может.

Только на основе творческого марксистского метода,
рассматривающего явления природы в их взаимосвязи и
диалектически сочетающего ее противоположности, можно
правильно поставить вопрос о взаимодействии физиче-
ского прибора, через который мы познаем наиболее топ-
кие черты внешнего мира, с явлениями этого мира. Кван-
товая механика показывает, что самый акт измерения
вносит изменения в измеряемый объект, что явление, по-
зволяющее определить одну сторону процесса, например
обнаружить отдельные частицы, непригодно для наблюде-
ния их волновых свойств и, наоборот, явления, дающие
возможность изучать волновые стороны процесса, не обна-
руживают частиц в этих волнах; однако свойства их
пе зависят от прибора.

Многообразие природы безгранично. Поэтому мы пе
ожидаем на каждом данном этапе знания явления во всей
его полноте; по мере расширения нашего опыта мы узнаем
все новые его стороны, непрерывно приближаясь к позна-
пию истинного реального мира, по как бы далеко пи
ушла вперед наука о природе, сколько бы мы пи узна-
вали, мы никогда не исчерпаем ее свойств до конца, ни-
когда не завершим прогресса науки.

Беспредельно богатство природы, но беспредельны и
пути его познания. С каждым завоеванным участком мы
лучше узнаем его и находим новые возможности еще бо-
лее глубокого проникновения в тайны природы. Здесь
также нет предела. Нас пе может остановить ограничен-
иость наших органов чувств. Ии одно из них в отдель-
ности не дает исчерпывающего знания какого-либо пред-
мета. Но все, что хотя бы частично или при посредстве
приборов воздействует на наши органы чувств, может
быть изучено и понято.

Мы имеем счетчики, отмечающие каждую отдельную
альфа-частицу, каждый электрон или фотон. Мы имеем
оптические и электронные микроскопы; последние дают
возможность различать отдельные крупные молекулы. Мы
имеем радиоусилители, позволяющие заметить отражение
радиоволн от далекой Луны. Все эти приборы далеко рас-
ширяют пределы наших органов чувств, хотя последние
также обладают чрезвычайно большой чувствительностью.
С. И. Вавилов показал, например, что глазом можно за-
мерить флюктуации потока фотонов в световом луче.

Каждый из приборов в отдельности дает ограниченные
сведения о внешнем мире, иногда отдаленно связанные
с изучаемым явлением. Однако серия приборов, приспо-
собленных для измерения различных сторон явления,
в своей совокупности может дать достаточно данных для
такого описания явления, которое соответствует уровню
наших знаний.

Не обладая чувством восприятия электричества, мы
изучили его свойства и поставили на службу технике.
Мы узнали микромир атомов и электронов, хотя не можем
их видеть или осязать в отдельности. Углубляясь в недра
вещества, мы узнали молекулярное строение газов, атом-
ное строение вещества, атмосферу атомных электронов,
окружающих ядро, и само ядро с его нуклонами. Уже
видны контуры следующего этапа, который вскроет свой-
ства или даже строение нуклонов, откроет смысл понятия
так называемых элементарных частиц — мезонов, электро-
нов, нейтрино, а может быть, и частиц всемирного тяго-
тения. Этот путь в глубь вещества беспределен, как и
предвидел В. И. Ленин.

Столь же беспределен путь от Земли к Солнечной си-
стеме, Млечному пути, внегалактическим туманностям,
метагалактикам, одна из которых включает нашу Галак-
тику как один из своих элементов.

Физика последних десятилетий в согласии с предвиде-
ниями диалектического материализма разрушила идею
о вечной неизменности 92 элементов периодической си-
стемы Менделеева. Первым шагом в этом направлении
была сама периодическая система, закономерность кото-
344
рой предполагала какой-то закон образования элементов
из более простых. Менделеев уже видел в факте связи
физико-химических свойств с атомным весом указание
на то, что масса определяет энергию атома.

Превращение элементов сделалось с тех пор опытным
фактом. Ядерная физика раскрывает строение и свойства
атомных ядер.

Уже намечаются далее контуры теории эволюции эле-
ментов, их распространенности на Земле и на звездах.
Уточняется энергетическая история Солнца и звезд, а за
ними встает как конкретная задача проблема эволюции
мира. Диалектика природы наполнилась новым содержа-
нием.

Изучение электрических явлений, начавшись с элект-
ризации трением и гальванических элементов, еще в са-
мом начале XIX в. дало мощную вольтову дугу Петрова,
затем генераторы и электродвигатели электростанций и
заводов, высоковольтные передачи электроэнергии в де-
сятки и сотни тысяч вольт; уже осуществляются напря-
жения в миллионы вольт и энергии заряженных частиц
в сотни миллионов электронвольт, а в ближайшее время
следует ожидать получения частиц с энергиями в мил-
лиарды электронвольт, приближающимися к энергиям
космических лучей. Электричество сделалось орудием не-
бывалой мощности для изучения и воздействия на ве-
щество.

Транспорт и связь прошли столь же поразительный
путь развития — от телеги к ракетному самолету, от сиг-
нальных огней к радио.

Таков беспредельный путь прогресса человеческого
знания. Основной движущей силой его всегда были тре-
бования техники. Взаимосвязь науки и техники прояв-
ляется и в стимуляции техникой развития науки и в об-
ратном влиянии успехов науки на прогресс методов про-
изводства. Техника ставит перед наукой все новые задачи
и дает ей все более совершенные орудия исследования.
С другой стороны, научные открытия и более правильное
понимание технических процессов служат постоянным
источником для все лучшего решения производственных
задач. Никогда эта взаимосвязь не была столь очевидной,
как в наше время.

Все эти черты истории науки с полной очевидностью
проявляются в изложенной в настоящей книге картине
современной физики; их можно проследить и на предыду-
щих этапах развития науки. Однако последний этап вы-
двигает некоторые специфические проблемы, которые бу-
дет полезно еще рассмотреть. Некоторые из них, как,
например, вопросы об измерениях и приборах и о значе-
нии общих законов природы, уже были нами упомянуты.

Современную физику больше, чем классическую, при-
нято упрекать в потере наглядности, в забвении модель
пых представлений и в чрезмерном преобладании мате-
матики над физикой «здравого смысла». Нельзя отрицать
пользы моделей при изучении физических явлений.
Удачно построенная модель упрощает выводы из извест-
ных фактов и позволяет ставить новые опыты, ведущие
науку вперед. Однако физическая модель вовсе не точ-
ный образ явления, а упрощенная схематическая картина,
основанная на аналогии. Хорошо, если сходство охваты-
вает достаточно большую и существенную для данного
явления группу свойств.

Другие стороны явления, быть может, следует свести
к другой модели. Каждая из них может оказаться полез-
ной на определенном этапе и может быть отброшенной
позже. Идея теплорода, электрических жидкостей, 1ипо-
теза эфира и многие другие сыграли в свое время поло-
жительную роль пе потому, что тепловая энергия есть
действительно теплород или что электрический заряд —
жидкость, а электрическое поле — натяжение эфира.
Но в этих сопоставлениях были правильно подмечены
черты сходства. Подобранные по этим признакам физи-
ческие модели позволяют перенести хорошо нам знако-
мые закономерности процессов внутри модели на новую,
еще недостаточно изученную область явлений. В тех
пределах, в которых аналогия действительно имеет место,
удачная физическая модель позволяет предсказывать ре-
зультаты опытов, искать новые проявления изучаемых
процессов и на их основе уточнять модель. Часто на про-
тяжении длительного времени модель служит путеводной
нитью научного исследования; тогда появляются ее
адепты, подменяющие ею истинное многообразие реаль-
ного мира. Но чаще всего модель — только попутчик до
одного из поворотов, где пути изучаемого явления и ею
модели расходятся.

Физическая модель удобна и как мнемоническое пра-
вило, сводящее многочисленные факты и их соотношения
к привычной стройной картине работы модели. Но, разу-
меется, пе эта экономия мысли определяет достоинство
346
теорпи, как утверждает Мах, и, уж конечно, не удобство
запоминания является критерием истины. Очень неудобно
и неэкономно было заменять механику Ньютона кванто-
вой механикой и теорией относительности, которые ли-
шили нас привычного орудия механических и электриче-
ских моделей.

Только непреложные факты реального внешнею мира
заставили, отказавшись от моделей, искать такие новые
пути, которые бы правильно отобразили, наряду с извест-
ными, и те явления, которые обнаружились при изучении
атомных процессов и скоростей, приближающихся к ско-
рости света. Не экономия мысли, а правильность пред-
сказаний и успешность применений отличают прогрессив-
ную теорию от ошибочной. Только такая теория прибли-
жает нас к познанию реального мира.

Такую же задачу, как модель, часто лучше и полнее
решает математическая теория. Ее значение определяется
охватываемой ею областью опытных фактов. Если их
математическая формулировка правильна, то все, что на-
ходится внутри данного опыта, может быть предсказано
с гораздо большей уверенностью и строгостью, чем
могли бы дать рассуждения на моделях или наглядных
образах.

Роль математики особенно возрастает, когда развитие
физики подводит к синтезу противоположностей. Наше
наглядное мышление и построенные по аналогии с ним
модели воспринимают еще в это время противоположные
свойства как противоречия.

Легче объединить такие две стороны явления в строй-
ной математической схеме, чем «представить себе» реаль-
ное явление, одновременно обладающее противоречивыми
свойствами.

Первый этап синтеза поэтому обычно выражается язы-
ком математических формул, и только много позже мы
начинаем осваиваться с их физическим смыслом. Но и
тогда математическая формулировка остается основным
орудием теории, способствующим наиболее успешному
раскрытию всех ее выводов. Математика позволяет заме-
нить давно разработанными и тщательно проверенными
приемами сложную цепь рассуждений. Без математики
мы не в состоянии ни строго сформулировать, ни тем бо-
лее успешно применять положения современной физики.

Но нельзя забывать, что всякая теория основана на
фактах в пределах ограниченного опыта и только в опре-
Деленных пределах выводы теории убедительны. Рас-
пространяя четко математически сформулированную ме-
ханику Ньютона па скорости, близкие к скорости света,
или на движение частиц в атоме, мы приходим к проти-
воречию с опытом. Математический метод — не философ
скип камень, а орудие, основанное па опыте и ограничен-
ное по своим возможностям, какими бы блестящими и
обширными они ни казались. Математическая формули-
ровка квантовой теории, созданная на основе опытов
с атомными электронами, охватила и значительную часть
ядерных явлений и открытие позитронов.

Такие же успехи могла отметить и теория Максвелла,
с помощью которой И. Е. Тамм и И. М. Франк могли
дать полную количественную трактовку недавно откры-
того П. А. Черенковым свечения электронов при их дви-
жении в среде со скоростью, превышающей фазовую ско-
рость света.

Мне кажется, что в этих чертах математических тео-
рий можно найти некоторую аналогию со свойствами
основных законов физики. Основные законы природы, ко-
нечно, выражают собой результат опыта, но столь обшир-
ного и разнообразного и настолько освобожденного от
частных деталей, что эти законы сохраняют свое значе-
ние в бурном потоке последующих открытий. Математи-
ческий метод, также основанный на длительном опыте
человеческой истории, сумел выделить из него самые
общие закономерности, которые всегда повторяются в раз-
личной конкретной форме. Возможно, что именно поэтому
в математическую форму так удачно укладывается физи-
ческий опыт. По мере углубления наших знаний растет
роль математики и растут требования к пей со стороны
физики.

Физика XIX в., изучавшая закономерности в явлениях,
доступных непосредственному наблюдению, исходила из
представлений непрерывности и сплошности. Ее основным
орудием были дифференциальное исчисление и уравне-
ния в частных производных. Если мы и не могли элемен-
тарными средствами предсказать точный результат вычис-
лений, то можно было всегда качественно проследить весь
ход процесса. Математика с большим совершенством и
простотой осуществляла то, что грубо можно было пред-
сказать рассуждением «па пальцах».

Иное положение занимает математика в современной
физике. В теории относительности она орудует в про-
странстве четырех измерении тензорами высоких поряд-
ков, свойства которых непохожи на свойства знакомых
нам из повседневного опыта скалярных и векторных
величин.

Статистическая физика перешла в пространства 6 и
(W измерений, подразделенные на конечные квантовые
ячейки.

Квантовая механика привлекла такие абстрактные об-
ласти математики, как теорию операторов и теорию
групп, такие величины, как спиноры, такие виды взаимо-
действия, как обменные силы, для которых мы еще
пе создали наглядных образов и не знаем аналогий.

Если математические методы в физике XIX в. можно
сравнить с механической обработкой, превращающей, на-
пример, стальную болванку в рельс или станок, то совре-
менная математика подобна химической реакции, со-
здающей воду из водорода и кислорода или резину из
спирта.

Разумеется, и теперь математика не может дать
больше того, что заложено в физических предпосылках,
ио она производит гораздо более глубокую их пере-
работку. Нелегко хотя бы грубо имитировать ее физиче-
скими моделями. Выход математической теории за пре-
делы своей применимости все же полезен. По тому, как
теория отходит от действительности и в чем сказываются
эти отступления, можно часто догадаться, как следует
исправить теорию, чтобы расширить пределы ее приме-
нимости на вновь открытые факты. Мы получаем также
указания, где следует искать пути проникновения в сле-
дующую область знания.

Математический метод становится не только мощным
средством, в сжатой и строгой форме объединяющим за-
пас опыта, но и орудием в поисках нового. Не следует
поэтому недооценивать громадной прогрессивной роли ма-
тематического метода в современной физике.

Однако на определенных этапах истории науки, когда
еще только сформулирована новая теория и еще не исчер-
пано ее содержание, создается ложное впечатление о ее
безграничных возможностях. Теория тогда постоянно пра-
вильно подсказывает то, что опыт потом подтверждает.
Так было одно время с теорией Максвелла, о которой
Больцман в эпиграфе ко второму тому своего труда ска-
зал опять-таки словами Фауста: «Не бог ли какой-нибудь
написал эти строки?».
Такое же преклонение перед моЩью математического
метода квантовой механики мы нередко встречаем в на-
стоящее время. Удачные численные совпадения приводят
некоторых идеалистов, вроде Эддингтона, даже к пред-
ставлению о числах и формулах как о философском
камне, который может не только заменить имеющиеся
данные науки, по и предсказать весь последующий опыт.
Естественно, что такая пифагорейская философия по-
падает впросак, когда выходит за границы применимости
данной теории.

Диалектический материализм, подтверждаемый всем
опытом прошлого и настоящего, заставляет нас помнить,
что основой знания служит опыт, а опыт всегда ограни-
чен. Только в рамках обобщенного опыта верна теория.
Она перестает быть верной, когда выходит за эти рамки.

Уже сейчас результаты изучения атомного ядра ука-
зывают на границы применимости квантовой механики, и
ядерная физика стремится к повой ее форме — к реляти-
вистской квантовой механике и к новому содержанию по-
нятия об элементарных частицах, их превращениях и
взаимодействиях.

Математика заменила наглядные представления и
здравый физический смысл, который часто позволял пра-
вильно оценивать результаты опыта. Здравый смысл — это
концентрированный опыт прошлого. В такие периоды, ко-
торые следуют за радикальной перестройкой старых по-
нятий, как это имеет место в современной квантовой ме-
ханике, здравый смысл и физическая модель — опасные
путеводители, которые могут завести в тупик. Поэтому
нельзя противопоставлять их математической трактовке
новых проблем, которая дает всегда верные, логически
неизбежные выводы из новой теории. Математический
метод в сочетании с опытом — испытанное орудие физи-
ческого исследования. На определенных этапах развития
науки ему помогают физические модели, которые неиз-
бежно одностороншг.

Объективный анализ современной физики приводит со
всей убедительностью к выводу, что она вновь и притом
с полной очевидностью подтверждает все основные поло-
жения диалектического материализма и те выводы, кото-
рые 40 лет назад сделал Ленин.

И все же именно из современной физики идеалисты
стремятся извлечь доводы в пользу своих взглядов. Не-
малую путаницу вносит идеалистическая философия в умы
350
буржуазной интеллигенции, пользуясь необычностью идей
теории относительности.

Вплоть до начала нашего столетия физика связывала
понятие физической материи с массой тела. Теперь мы
знаем, что масса является мерой энергии, знаем, что и
лучистая энергия обладает массой. Масса тела меняется,
когда изменяется запас его энергии, подобно тому, как
может изменяться температура или давление. Переносить
это новое определение массы на прежнее ее понимание
как меры физической материи или количества вещества
и затем далее на философское понятие материи как объ-
ективной реальности внешнего мира — значит, сознательно
обманывать читателя. Способность энергии переходить от
одного реального объекта к другому, соответственно изме-
няя их массу, очевидно, не имеет ничего общего с отри-
цанием реальности материального мира вне нашего со-
знания. Эти заблуждения разгромил до конца В. И. Ленин.

Диалектический материализм не только допускает, по
и требует проявлений изменяемости и эволюции вещества.

ОБСУЖДЕНИЕ КНИГИ

«ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ» *

Пятьдесят лет моей жизни в физике ознаменовались
потоком новых открытий и вызванных этими открытиями
новых представлений. Оказалось, что, проникнув в глу-
бины вещества, мы обнаружили такие свойства, которые
не укладывались в рамки XIX в. Пришлось эти рамки
раздвинуть и представления существенным образом изме-
нить. В результате появилась новая система представле-
ний о механизме явлений и об основных свойствах тех
процессов, которые протекают в атомном мире.

Новые идеи, которые были вначале ограничены инте-
ресами узкого круга физиков, стали все шире проникать
в другие области, прежде всего в химию, в инженерные
проблемы, в биологию и т. д.

* Из вступительного слова на заседании Ученого совета ЛФТИ.
состоявшемся 21 апреля 1950 г. и посвященном обсуждению
книги А. Ф. Иоффе.— См.: Московченко Н. Я., Френкель В. Я.
Из научного наследия А. Ф. Иоффе. — Вопросы философии,
1980, № 12, с. 138-140.
Без понимания новых идей и представлений, мне ка-
жется, нельзя сколько-нибудь правильно и разумно поль-
зоваться приложением их к той или иной области и тем
более нельзя находить новые пути для этих приложений,
не зная их. Естественно, что ни средняя школа, ни спе-
циальные, ни физические высшие школы не дают этих
представлений. Поэтому первая задача, которую я себе
поставил, — популяризация фактов и идей новой физики.

Я хотел показать, что та смена теорий и представле-
нии, которыми характеризуется развитие физики, на са-
мом деле является не сменой идей, а их развитием, обо-
гащением и углублением.

Одна сторона задачи, которую я преследовал, — в до-
ступной форме изложить современные представления, по-
казать, как они появились, какими фактами вызывалось
появление той или другой теории, и дать, таким обра-
зом, более или менее связную картину развития новых
теорий и самое их содержание и открыть возможность
пользоваться ими не одним только физикам.

Другая сторона, которая заставила меня этим заняться,
заключается в том, что непривычность идей новой физики
широко используется за рубежом для неправильных, лож-
ных идеалистических концепций, па самом деле пе выте-
кающих из современной физики, а наоборот, ей противо-
речащих. Незнакомство с истинным содержанием этих
идей позволяет использовать их для распространения
среди широких кругов утверждений о том, что происшед-
ший в физике перелом приводит к опровержению мате-
риалистических представлений и к необходимости пх за-
мены повой концепцией, идеалистической. С другой сто-
роны, механисты испугались новой физики и предлагают
лучше отказаться от ее достижений, чем иметь дело
с этим опасным объектом, предлагают вместе с водой из
ванны выплеснуть ребенка. И те и другие исходят из
представлений, что научные достижения противоречат на-
учной философии. На самом деле, я давно убедился, что
это неверно, что современная физика представляет собой
прекрасный материал для иллюстрации основных положе-
ний марксистско-ленинской философии н что поэтому из-
ложение ее с этой точки зрения может дать новый боль-
шой иллюстративный материал для основных законов
диалектического материализма. Сейчас при изложении
философских вопросов все примеры берутся из обще-
ственных наук. Между тем мне кажется, что физика дает
богатый ассортимент проверенных опытом, исторически
обоснованных фактических примеров в духе диалектиче-
ского материализма. Поэтому в конце книги я постарался
дать сводку теоретических представлений и фактов, кото-
рые изложены в предыдущих частях книги и которые
относятся к тем или иным положениям диалектического
материализма.

Такова задача, которую я себе ставил. Сколько-нибудь
разумно изложить я могу только те вопросы, которые
я сам продумал. Книгу я составил не путем ножниц и
клея, не подбором выдержек из разных книжек, а написал
так, как я себе представляю современную физику.
И только при изложении числовых данных я их подби-
рал по данным наиболее достоверных измерений. Мне хо-
телось создать связное изложение того, как строилась
физика на моей памяти за последние 50 лет и к чему она
привела.

Я хочу указать на важнейшие недостатки, которые я
вижу сейчас в этой книге. Существенным недостатком
(я даже не понимаю, почему я в свое время об этом не
подумал) является то, что, излагая историю развития
физических идей и развитие отдельных областей физики,
я старался показать связь с состоянием производитель-
ных сил, с состоянием техники данной эпохи и т. д., но
почти совсем не ставил себе задачи дать классовый ана-
лиз развития физики, связать ее не только с производи-
тельными силами, но и с производственными отношениями
различных эпох. Между тем можно было бы привести
наглядное и довольно любопытное сопоставление, которое
давно приходило мне в голову, но я о нем не упомянул.
Я одно время довольно подробно изучал эпоху 20-х годов
XIX в. — открытия Эрстеда, Ампера, Вебера, Фарадея
и т. д. Было бы небезынтересно сопоставить это время
с другой эпохой, например с концом XVII в., эпохой
феодализма. Любопытно, что Бойль в 1660 г. изложил
законы влияния давления на объем газов и только
в 1676 г. то же самое описал Мариотт, независимо от
Бойля. Это довольно наглядный пример того, как в эпоху
феодализма, по понятным условиям замкнутого хозяй-
ства, в двух близко расположенных странах связь между
ними была настолько слабой, что за 17 лет сведения из
одной страны в другую не проникали. Если с этим
сравнить эпоху Эрстеда—Ампера в 20—30-х годах XIX сто-
летия в условиях буржуазного мирового хозяйства, то
открытие Эрстеда, сделанное в 1820 г. в Дании, приводит
во Франции к серии открытий Ампера, Био-Савара, Араго,
Френеля. Оно получает широчайшее развитие, и в сле-
дующем году появляется открытие Вебера в Германии,
затем Фарадея в Англии, затем сказывается влияние Фа-
радея на Францию. Здесь видна тесная международная
связь, вытекающая из необходимости мировых рынков
для буржуазного общества.

Отсутствие классового анализа — существенный недо-
статок, который надо в дальнейшем продумать и испра-
вить.

Второй недостаток, более очевидный, это то, что, хотя
я всячески старался показать, что явления протекают
объективно и независимо от наблюдателя и не являются
только систематизацией его ощущений, что наша теория
является отражением реально существующего вне нас
мира, все-таки в этой книге наблюдателю отводится еще
слишком большая роль. Мне не удалось еще избавиться
от выдвижения наблюдателя и описания явлений природы
через наблюдателя. Нужно было так построить изложе-
ние, чтобы видно было, что ощущения наблюдателя лишь
путь к познанию, а не самое познание. Наблюдения
нужно использовать для того, чтобы описать, что же на
самом деле происходит, а у меня дело иногда ограничи-
вается изложением данного явления с точки зрения на-
блюдателя и того, как оно представляется наблюдателю.
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

АКАДЕМИИ НАУК СССР*

Ленинградский физико-технический институт является
одним из первых научных институтов, созданных Совет-
ским правительством в течение первого года Октябрь-
ской революции, в 1918 г.

Сосредоточив свою работу на изучении строения ве-
щества, институт ставил своей задачей установление тес-
ной связи между физикой и техникой. Однако в дальней-
шем тематика института расширялась, захватывая новые
области пауки и техники, а объем работ сильно вырос.
Это привело к выделению отдельных лабораторий в само-
стоятельные, более специализированные физические и
физико-технические институты. С 1939 г. Ленинградский
физико-технический институт вошел в систему учрежде-
ний Академии паук СССР.

В этой статье мы, пе излагая процесса развития ин-
ститута па протяжении 22 лет его существования, по-
пытаемся обрисовать основные направления и результаты
его работы в настоящее время.

На новом этапе, как и с самого основания института,
работа его посвящена изучению строения, электрических
и механических свойств вещества. Разумеется, конкретное
содержание в пределах этих областей физики теперь су-
щественно изменилось в связи с развитием науки и на-
родного хозяйства Союза за эти годы: 1) в строении ве-
щества ведущей является физика атомного ядра вместо
строения атома, 2) в электрофизике — полупроводники и
газы вместо изоляторов, 3) в области молекулярной фи-
зики изучение монокристаллов заменилось исследованием
пластмасс и хрупкости металлов.

* Статья написана совместно с проф. Б. М. Гохбергом. См.: Наука
п жизнь, 1940, № 10, с. 59—63.
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА

В настоящее время атомное ядро является крайним
пределом нашего проникновения в глубь вещества. Здесь
с поразительной быстротой одни открытия следуют за
другими, углубляя и расширяя наше диалектическое по-
нимание природы.

По современным представлениям, атомы построены
из положительно заряженных ядер, окруженных атмосфе-
рой отрицательных электронов. Заряд ядра целиком опре-
деляет электронную оболочку атома.

Атомное ядро в свою очередь имеет сложную струк-
туру: оно состоит из более простых частиц с массой, со-
ответствующей массе водородного атома (их масса
в 1840 раз больше массы медленных электронов). Одна
часть этих частиц — протоны — обладает положительным
зарядом, равным заряду ядра водорода. Этот заряд равен
по величине заряду электрона. Другая часть — ней-
троны — не несет электрического заряда, хотя на очень
близких расстояниях и взаимодействует с электрически
заряженными частицами. Сумма чисел протонов и ней-
тронов определяет атомный вес ядра, число же прото-
нов — его заряд или атомный номер в периодической
системе элементов Д. И. Менделеева.

По современным представлениям, силы взаимодействия
между частицами в атомном ядре существенно отличны
от обычных кулоновских электрических сил. Очень воз-
можно даже, что в атомном ядре не существует отдельно
заряженных протонов и нейтральных частиц — нейтро-
нов. Это различие проявляется уже тогда, когда, покидая
ядро, одни из них уносят положительный заряд, дру-
гие же уходят незаряженными. Выяснение характера
сил взаимодействия в атомном ядре является наиболее
важным вопросом современной ядерной физики. Этот во-
прос приобретает особенно большой интерес в связи с во-
просом использования колоссальных запасов энергии, со-
средоточенных в атомном ядре. Теория относительности
еще 35 лет назад установила, что каждому грамму массы
любого тела соответствует энергия, изображаемая 21-знач-
ным числом эргов энергии. Это почти сто миллиардов
килоджоулей. Чтобы получить такую энергию, нужно
сжечь 2000 т нефти. Преобладающая часть этой энергии
сосредоточена в протонах и нейтронах, но некоторая ее
часть, порядка долей процента, выделяется при образо-
вании или преобразовании ядер.

Такие преобразования происходят автоматически в яд-
рах тяжелых элементов, состоящих из большого числа
частиц. В этих радиоактивных веществах то одно, то дру-
гое ядро распадается, выбрасывая из своих недр либо
ядро гелия (альфа-частицы), либо вылетающие с громад-
ной энергией электроны (бета-частицы). Под воздей-
ствием альфа-частиц, протонов и в особенности при
встрече с нейтроном почти все ядра, захватывая временно
эти частицы, становятся неустойчивыми и, подобно ра-
диоактивным веществам, выбрасывают из своего со-
става альфа-частицы, протоны, нейтроны, электроны
или позитроны (электроны с положительным зарядом
вместо отрицательного). Кроме того, как естественные,
так и искусственные радиоактивные ядра испускают
электромагнитные лучи (гамма-лучи) весьма боль-
шой частоты, проникающие сквозь большие толщи ве-
щества.

Искусственные радиоактивные элементы уже сейчас
начинают находить большое применение не только в фи-
зике, но и в химии, биологии и медицине.

Работы в области ядерной физики занимают значи-
тельное место в тематике исследований Ленинградского
физико-технического института.

Большую известность получила работа братьев Али-
хановых по исследованию бета-лучей (электронов и пози-
тронов), испускаемых радиоактивными элементами. Было
известно, что радиоактивные ядра одного и того же эле-
мента испускают быстрые электроны (бета-лучи) самых
различных скоростей. Казалось, что это противоречит за-
кону сохранения энергии. Выход из этого противоречия
был найден немецким физиком Паули, предположившим,
что одновременно с электроном ядро испускает и неза-
ряженную частицу — нейтрино. Нейтрино не удается об-
наружить, так как эта частица, не обладая зарядом, не
взаимодействует с зарядами атома и в то же время обла-
дает слишком малой массой, чтобы, подобно нейтрону,
выбрасывать ядра из состава атома.

Теория радиоактивного бета-распада, т. е. радиоактив-
ного распада с испусканием быстрых электронов, основана
на гипотезе нейтрино. Работы Алихановых по распреде-
лению скоростей, испускаемых ядрами электронов и по-
ложительных электронов — позитронов, являются надеж-
дым фундаментом для проверки и направления этих
теорий. Из исследований Алихановых косвенным путем
вытекает, что нейтрино должно обладать определенной
конечной массой. Проводимые в настоящее время в ла-
боратории Алихановых опыты имеют своей целью непо-
средственное (а не только косвенное) доказательство су-
ществования нейтрино и количественное определение
свойслв этой частицы.

В течение ряда лет Д. В. Скобельцын, братья Алиха-
новы и Л. А. Арцимович изучали явления рассеивания и
излучения быстрых электронов. Эти исследования окон-
чательно установили правильность теоретических выво-
дов, но в то же время обнаружили некоторые особен-
ности поведения быстрых электронов, происхождение ко-
торых все еще пе ясно. В настоящее время основная часть
вопросов, вокруг которых долгое время существовала
оживленная полемика, может считаться разрешенной
этими исследованиями.

И. В. Курчатов и Л. И. Русанов обнаружили, что су-
ществуют ядра с одинаковым зарядом и одинаковой мас-
сой, которые, однако, распадаются с различной ско-
ростью, а следовательно, чем-то различаются между со-
бой. Последующие детальные опыты показали, что это
различие заключается в том, что одни ядра обладают
несколько большим запасом энергии, чем другие. Теряя
эту избыточную энергию, ядро излучает рентгеновские
лучи. По аналогии с химическими изомерами, различным
образом построенными из одних и тех же элементов, эти
ядра назвали изомерными. Превращение ядра с большой
энергией в ядро того же атома с меньшей энергией — это
новый вид яДерных превращений — изомерные превра-
щения, открытый в ЛФТИ.

Искусственное разрушение атомного ядра открыло но-
вый этап ядерной физики. Особенную роль при искус-
ственном разрушении ядер играют нейтроны. Для того
чтобы положительно заряженная частица (протон или
альфа-частица) воздействовала на ядро, опа должна
преодолеть силы отталкивания при приближении к ядру.
Для этого протонам приходится сообщать громадные
энергии. Разрушение же с помощью нейтронов облегча-
ется благодаря отсутствию у них зарядов; поэтому даже
самые медленные нейтроны могут доходить до ядер,
а в некоторых случаях медленные нейтроны оказываются
даже особенно эффективными.
В начале 1939 г. было открыто новое явление. Ока-
залось, что при столкновении с нейтронами ядра урана и
тория (наиболее тяжелых элементов периодической си-
стемы) расщепляются на два приблизительно равных
более легких ядра, выделяя 160 млп электронвольт энер-
гии, т. е. такую энергию, для которой электрону нужно
было бы пройти разность потенциалов в 160 млн В. Эта
энергия составляет менее одной тысячной доли всей
энергии ядра; однако опа все же в 10 млн раз больше
энергии, выделяемой атомом при любой химической
реакции.

Кроме двух осколков распавшегося ядра, уран выбра-
сывает при распаде и несколько нейтронов, которые
в свою очередь могут вызвать распад дальнейших ядер,
и т. д., образуя таким образом, своеобразную лавинооб-
разно растущую цепную ядерную реакцию. Раз начав-
шись, такой процесс может распространяться в больших
массах урана, выделяя колоссальные запасы энергии.
Однако возможность этого процесса определяется рядом
условий.

В лаборатории И. В. Курчатова детально исследуется
деление урана иод действием медленных нейтронов с целью
выяснения возможности осуществления условий, необхо-
димых для цепной реакции деления урана. Окончатель-
ный (по-видимому, отрицательный) ответ еще не полу-
чен, но в ходе этих исследований молодым сотрудником
института Г. Н. Флеровым совместно с аспирантом Ра-
диевого института К. А. Петржаком было обнаружено
новое замечательное явление.

Кроме распада ядер урана под действием попадающих
в них нейтронов, был подмечен и самопроизвольный рас-
пад ядер урана на два более легких ядра. Изучение этого
явления имеет громадное значение для теории устойчи-
вости тяжелых атомных ядер. Оно наглядно показывает
причину того удивительного на первый взгляд факта,
что периодическая система элементов закапчивается
92-м элементом — ураном. Самопроизвольный распад ядер
с еще большим зарядом, чем 92, очевидно, привел к их
исчезновению.

Изучение атомного ядра требует мощных технических
средств. Для воздействия на ядро и для получения ней-
тронов необходимо сообщать ядрам энергии в миллионы
электронвольт. Лучшее орудие для этой цели — цикло-
трон. В циклотроне между полюсами громадного магнита
по разворачивающимся спиралям движутся протоны или
ядра других атомов. На своем пути частицы многократно
ускоряются переменным электрическим полем, сообщаю-
щим частицам энергию в несколько десятков тысяч элект-
ронвольт; ио на спиральном пути частицы такое ускоре-
ние повторяется сотни раз, и к моменту выхода из
циклотрона частица накапливает уже миллионы электрон-
вольт энергии.

Первый циклотрон в Советском Союзе был построен
в Радиевом институте. Но он не удовлетворяет совре-
менным, возросшим требованиям. Дальнейшее развитие
советской ядерной физики в большой степени зависит от
создания новой технической базы. По постановлению Сов-
наркома Союза ССР в 1940 г. должна быть закончена
постройка циклотрона в ЛФТИ.

Циклотрон Физико-технического института будет зна-
чительно больше и мощнее циклотрона Радиевого инсти-
тута. Его магнит весит 75 т, высокочастотный генератор
имеет мощность в 100 КВт. Циклотрон позволит полу-
чать пучки заряженных частиц с энергией до 10 млн эВ.
Создаваемые им нейтроны сделают биологически опасный
зазор радиусом 50 м, что требует устройства специальной
защиты. Циклотрон ЛФТИ успешно строится под руко-
водством И. В. Курчатова и А. И. Алиханова.

Одновременно со строительством циклотрона в лабора-
тории проф. Л. А. Арцимовича проводится разработка
нового типа установки электронного ускорителя для по-
лучения быстрых электронов с энергией в несколько мил-
лионов электронвольт. В электронном ускорителе поток
электронов многократно ускоряется подобно тому, как
в циклотроне ускоряются тяжелые частицы — протоны и
ядра других атомов. Новая оригинальная конструкция
электронного ускорителя была разработана Я. Л. Хурги-
ным и Г. Я. Щепкиным. Сейчас строится модель ускори-
теля, которая должна давать электроны с энергией до
1 млн эВ. Аналогичный ускоритель разрабатывает
и Украинский физико-технический институт в Харь-
кове.

Создание мощного циклотрона и электронного ускори-
теля позволит ядерной группе ЛФТИ не только более
глубоко поставить задачи исследования атомного ядра, но
также и развить разнообразные применения ядерной фи-
зики и химии, биологии и медицины.
ЭЛЕКТРОФИЗИКА

Еще 10 лет назад электротехника применяла только
хорошо проводящие ток металлы или почти совсем не
проводящие ток изоляторы. До последнего времени
только эти вещества интересовали физику. Совершенно
забытой и неиспользованной оставалась громадная область
материалов с промежуточными свойствами — полупро-
водники.

За последнее десятилетие полупроводники получают
все более растущее применение в технике. Интерес к по-
лупроводникам быстро растет и в физике. Можно думать,
что путь к дальнейшему углублению понимания электри-
ческих свойств металлов и изоляторов определится даль-
нейшим изучением свойств полупроводников. Многообра-
зие полупроводников и их свойств чрезвычайно велико.
Им определяются и возможности технического использо-
вания полупроводников.

Уже ряд лет в ЛФТИ изучаются полупроводники
в связи с изготовленными из них техническими устрой-
ствами. Теоретические и экспериментальные исследования
электропроводности в широком интервале температур, хи-
мического состава, термоэлектрических явлений, роли
примесей, влияния магнитного поля, фотоэлектрических и
оптических свойств в своей совокупности в большой сте-
пени вскрыли механизм электропроводности полупровод-
ников, хорошо укладывающийся в представления новой
квантовой механики. Используя эти представления, мы
можем сознательно изменять почти все свойства полупро-
водников в самых широких пределах.

Наша далеко еще несовершенная теория позволяет ре-
шать стоящие перед практикой задачи не путем случай-
ных проб, а путем сознательного выбора материалов и
их обработки. Согласно воззрениям квантовой механики,
необходимо различать два существенно различных меха-
низма прохождения тока: свободное перемещение элект-
ронов и замещение ими свободных мест. Первый мы бу-
дем называть электронным, второй — током замещения
(или, как его часто называют, дырочным).

Квантовая теория установила, что в кристалле полу-
проводника, как и в отдельном атоме, электроны могут
обладать только вполне определенными «квантовыми»
состояниями с данной энергией и данной величиной и
направлением скорости. Каждое состояние может зани-
Мать только один электрон. В металле квантовых состоя-
ний гораздо больше, чем электронов; поэтому электроны
могут изменять направление своего движения или свою
энергию, переходя в иные, не занятые квантовые состоя-
ния. Мы выражаем это утверждением, что в металле
электроны свободны. В изоляторе же имеется столько же
состояний, сколько и электронов. Поэтому электроны мо-
1 ут только обмениваться между собой этими состояниями,
чего мы не заметим, так как пе можем отличать электроны
друг от друга. Но электроны нельзя заставить дви-
гаться в одну сторону, т. е. создать электрический ток,
если раньше они двигались по всевозможным направ-
лениям. Такие электроны мы должны признать связан-
ными.

Полупроводники отличаются от изоляторов в том отно-
шении, что, кроме нормальных, сплошь заполненных
электронами состояний, имеется еще группа квантовых
состояний, которым отвечает более высокая энергия.
Если электрону под действием теплового движения, по-
глощенного света или электрического поля удается приоб-
рести дополнительную энергию, достаточную для перехода
в эту новую свободную от электронов группу квантовых
состояний, то он здесь окажется «свободным», т. е. полу-
чит возможность изменить свое состояние на иное, на-
пример двигаться не вправо, а влево, еще более увели-
чить свою энергию и т. д.

Все такие электроны, перешедшие в свободную группу
состояний, могут участвовать в прохождении тока так же,
как и электроны металла. Но переход этих электронов из
нормальных состояний в новые, ранее незанятые состоя-
ния, освободит соответствующее число нормальных со-
стояний и снимет до некоторой степени запрет на движе-
ние с остальных электронов, оставшихся в нормальных
состояниях. Мы говорим, что перешедший в новое состоя-
ние электрон оставил «дырку» в ранее сплошь заполнен-
ной системе нормальных состояний.

В какой степени такая дырка освободит остальные
электроны?

Ушедший свободный электрон со своим отрицательным
зарядом уйдет из прежнего положения, оставив там избы-
ток положительного заряда. На это место перейдет один
из соседних электронов, оставив на своем месте избыток
положительного заряда, который снова будет замещен
третьим электроном, и т. д. Если мы проследим за поло-
362
жительиым зарядом, то заметим, что он все время пере-
мещается по полупроводнику.

Под действием электрических сил это перемещение
приобретает вполне определенное направление, противо-
положное перемещению свободных электронов. В самом
деле, положим, что электрические силы перемещают элек-
троны слева направо. Тогда обладающая положительным
зарядом дырка будет замещена электроном, находившимся
слева, и перейдет па его место. Электрические силы снова
перенесут в нее электрон, находившийся слева, и т. д.
Постепенно замещаясь электронами, приходящими слева,
сама дырка будет перемещаться справа налево, т. е. в ту
сторону, куда электрические силы должны были бы сдви-
гать положительный заряд. Таким образом, хотя в описан-
ном здесь токе замещения движутся отрицательные элек-
троны, по мы можем описывать его как перемещение
положительного заряда дырки.

Когда ток переносится свободными электронами, на-
гретый конец полупроводника, из которого под влиянием
более быстрого теплового движения уходят электроны,
заряжается положительно. При токе замещения, наоборот,
уходят положительные дырки, и нагретый конец заря-
жается отрицательно.

В выпрямителях из электронных полупроводников ток
проходит легко, когда металл является положительным
полюсом. Когда металл заряжен отрицательно, выпрями-
тель создает большое сопротивление току. В дырочных
полупроводниках, наоборот, выпрямитель пропускает ток,
когда металл является катодом, и запирает его, когда ме-
талл служит положительным полюсом.

В фотоэлементах металлический электрод заряжается
отрицательно, когда мы имеем дело с дырочным механиз-
мом тока в полупроводнике. В фотоэлементах с электрон-
ным механизмом тока металл заряжается положительно.

Уже эта «знаковая» особенность эффекта показывает,
как важно знание механизма тока. Ясно, что в случае
смешанной проводимости (а такие случаи весьма часты)
мы вообще пе получим ни значительною термоэффекта,
ни выпрямления, ни фотоэффекта.

Опишем некоторые применения полупроводников, раз-
работанные на основе изучения их свойств и механизма
тока.

Уже ранее были известны твердые фотоэлементы из
закиси меди или селена, которые при освещении дают
электрический ток без дополнительных внешних электро-
движущих сил. Благодаря этому твердые фотоэлементы
находят широкое применение в различных автоматиче-
ских устройствах. ТО. П. Маслоковец и Б. Т. Коломиец
построили фотоэлементы из сернистого таллия, которые
оказались во много раз лучше селеновых. Создание серно-
таллиевых фотоэлементов примечательно тем, что здесь
был сознательно использован перевод проводимости полу-
проводника от дырочного к электронному механизму, что
привело к открытию нового, более эффективного вида
фотоэффекта положительного знака. Чувствительность
серно-таллиевых фотоэлементов в 20 раз превышает чув-
ствительность всех известных ранее. Они создают ток
не только под действием видимого света, но и невиди-
мых инфракрасных лучей.

Б. Т. Коломиец совместно с заводом «Ленкинап» осу-
ществил звуковое кино на новых фотоэлементах. Эта
установка работает в четырех кинотеатрах Ленинграда и
обладает рядом важных преимуществ, главное из кото-
рых — отсутствие посторонних шумов. Серно-таллиевые
фотоэлементы начинают также находить применение
в различного рода автоматических устройствах.

Своеобразные условия на границе полупроводник—ме-
талл приводят к образованию переходных слоев, изучение
которых представляет исключительную важность для по-
нимания процесса выпрямления. Для многих задач
(электролитические покрытия, зарядка аккумуляторов,
электросварка, автоматика и др.) нужен постоянный ток.
Для преобразования переменного тока в постоянный при
высоких напряжениях применяются парообразные ртут-
ные выпрямители, при низких же напряжениях — твер-
дые выпрямители из полупроводников. Поэтому вопросы
теории выпрямления представляют не только теоретиче-
ский, но и практический интерес. Выпрямление опреде-
ляется переходными слоями с распределенным в них за-
рядом, возникающим на границе полупроводника с ме-
таллом или другим полупроводником. Явления эти
определяются прежде всего электронным или дырочным
механизмом проводимости данных полупроводников. Эти
явления впервые были изучены А. В. Иоффе, обнаружив-
шей ряд новых принципиальных фактов. Теории этих
контактных и выпрямительных эффектов были развиты
в хорошем согласии с экспериментальными данными
Б. И. Давыдовым.
В практических работах по выпрямителям в лабора-
тории П. В. Шаравского совместно с заводом был разра-
ботан технологический процесс производства мощных вы-
прямителей из закиси меди на сотни и тысячи ампер.
Параллельно медно-закисным выпрямителям была разра-
ботана технология изготовления селеновых выпрямителей.

К созданию новых выпрямителей привели работы
Б. В. Курчатова. Разработанный и построенный им вы-
прямитель из сернистой меди и магния позволяет вы-
прямлять токи от 50 до 150 А при рабочей площади
всего около 4 см3. В результате настойчивой работы уда-
лось добиться устранения одного из главных недостатков
этого выпрямителя — старения. По сравнению с медно-
закисными в выпрямителях из сернистой меди плотность
тока повышена в 200 раз. Чрезвычайно малые габариты и
большая механическая прочность обещают этому выпря-
мителю широкую область практических применений.

Кроме полупроводников, в группе электрофизики
ЛФТИ занимаются вопросами постоянных высоких напря-
жений. Со стороны ядерной физики и со стороны техники
высоких напряжений большой интерес вызывают высоко-
вольтные электростатические генераторы.

Электростатические генераторы были первыми электро-
статическими машинами, однако техника давно перешла
сначала к химическим, затем к электромагнитным маши-
нам. До последнего времени электростатические машины
сохранились и использовались разве только в школьных
лабораториях в качестве демонстрационных приборов.
Непрерывный рост напряжений в линиях высоковольтных
передач, связанный с необходимостью передачи энергии
на большие расстояния, в новой форме поставил вопрос
об электростатических генераторах. К этому же приводила
и ядерная физика, требовавшая все больших и больших
напряжений. Высоковольтные электростатические генера-
торы были разработаны Ван-де-Граафом в Америке. Ге-
нераторы этого типа позволяют получать напряжения
в миллионы вольт при незначительной силе тока. Недо-
статками генераторов Ван-де-Граафа являются их гигант-
ские размеры при сравнительно малых мощностях.

Нами были разработаны новые типы электростатиче-
ских генераторов, которые могут создавать не только вы-
сокое напряжение, но и значительные токи, занимая
сравнительно небольшой объем. Построенные модели под-
твердили расчетные данные, Можно ожидать, что эти ге-
ператоры найдут применение пе только в физических
лабораториях, но и для высоковольтных испытаний, для
рентгеновской техники и для создания мощных электрон-
ных пучков.

Эти исследования приводят к весьма заманчивому и не
невозможному в будущем вопросу о передаче электриче-
ской энергии с помощью электростатических генераторов
постоянного напряжения. Техника передачи энергии по-
стоянным током при высоком напряжении является дав-
нишней мечтой энергетика.

Замечательный успех достигнут в лаборатории
Б. М. Гохберга при изучении электрических свойств га-
зов. Было известно, что некоторые газы обладают элект-
рической прочностью, в 2—3 раза превышающей проч-
ность воздуха. Большинство этих газов вследствие не-
благоприятных физических и химических свойств не
могли найти значительного практического применения.
В связи с работами по электрическим генераторам
в ЛФТИ был обнаружен газ, который назвали «элегазом».
Этот газ обладает повышенной электрической прочностью
при прочих физических и химических свойствах, благо-
приятствующих его применению в технике высокого на-
пряжения, в первую очередь в высоковольтных кабелях
и радиотехнических конденсаторах. По решению Совнар-
кома Союза ССР строится установка для производства
элегаза и будут испытаны наполненные им кабели. Ра-
бота проводится совместно с заводом «Севкабель» и Госу-
дарственным институтом прикладной химии в Ленинграде.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Центральной задачей группы молекулярной физики
ЛФТИ в настоящее время является изучение механиче-
ских свойств аморфных и кристаллических тел.

Одним из главных объектов изучения аморфных тел
являются полимеры, т. е. вещества, состоящие из объеди-
нений больших молекул, применяемые в качестве пласт-
масс и каучуков. Химия полимерных веществ за послед-
ние годы сильно развилась и дает возможность получать
материалы самой разнообразной химической природы.
Физика полимерных веществ находится еще в начальном
состоянии. Мало выяснен вопрос о связи физических
свойств полимеров с их химическим строением и структу-
366
рой. Включение Физико-технического института в работу
над этой проблемой дало уже весьма существенные ре-
зультаты. Показ\цо, что условия связи отдельных молекул
в сложный комплекс и этих комплексов между собой
определяют все свойства полимеров.

Исследовав в самых разнообразных условиях большое
количество веществ, лаборатории П. П. Кобеко и А. П. Алек-
сандрова установили некоторые общие закономерности и
уяснили механизм наблюдаемых явлений. На основе ре-
зультатов своих исследований по полимерам П. П. Кобеко
и А. П. Александров добились увеличения морозостой-
кости резины из искусственного каучука. В настоящее
время они заняты работами, направленными на получе-
ние полимеров с повышенной теплостойкостью.

Интересная и важная работа была проведена С. Н. Жур-
ковым. Ему удалось найти способ получения резины из
жестких искусственных каучуков без снижения ее ка-
чества, к которому приводит применяемая в настоящее
время технология. Сейчас совместно с заводом Журковым
разрабатывается технология массового производства таких
резип. Опыты дают положительные результаты, что озна-
чает новый успех резиновой промышленности.

М. О. Корнфельд разработал методику испытания ре-
зин на усталость. Анализируя условия работы и конструк-
ций автомобильных покрышек па основе теории подобия,
он получил интересные результаты, направленные на усо-
вершенствование методов их расчета и конструкции.

Основным конструкционным материалом в технике до
сих пор являются металлы. Лаборатория акад. Н. Н. Да-
виденкова продолжает заниматься изучением механиче-
ских свойств металлов, их прочности и скорости дефор-
мации. Новые, более простые и дешевые методы испы-
тания материалов были разработаны для изделий, под-
вергающихся толчкам и ударам. Важные результаты по-
лучены Ф. Ф. Витманом, который установил связь между
хрупкостью стали и скоростью удара. Ф. Ф. Витманом и
Е. М. Шевандиным в этой же лаборатории проводятся
исследования влияния размеров на величину ударной
прочности металлов. Можно надеяться, что в результате
этих исследований техника будет иметь лучшие методы
расчета и испытания изделий, подверженных резким
ударам.

Современные методы технологии металлов (например,
прокат, бесслитковый прокат и др.) тесно связаны с во-
иросами пластической деформации при высоких темпе-
ратурах. Поэтому в развитие своих прежних работ по
пластической деформации ЛФТИ ставит задачу изучения
пластического деформирования и разрушения металлов
при высоких температурах, особенно при температурах,
близких к плавлению. Исследования этих вопросов про-
водятся А. В. Степановым пока на цветных сплавах,
главным образом латунях.

Таково далеко не полное описание работ, проводимых
в Ленинградском физико-техническом институте. Если до
сих пор работы группы ядерной физики были посвящены
больше теоретическим вопросам, то в группе электрофи-
зики и молекулярной физики, наряду с теоретическими
исследованиями, имеются и крупные практические до-
стижения. Следует особо отметить, что все эти практи-
ческие результаты достигнуты не за счет снижения тео-
ретического уровня работ института, а наоборот, благо-
даря углублению их теоретического фундамента. Особенно
резко это видно на примере полупроводников и поли-
меров.

Успешные результаты некоторых из описанных работ
и первые их применения в промышленности ни в какой
мере не позволяют успокоиться на достигнутом. Наобо-
рот, эти успехи заставляют нас еще упорнее работать над
углублением теоретических знаний, над достижением та-
ких практических результатов, которые дали бы решаю-
щее преимущество нашей советской промышленности и
увеличили бы обороноспособность нашей Родины.

ИЗ ОТЧЕТА

О НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

АН СССР ЗА 1941 г. *

Деятельность Ленинградского физико-технического ин-
ститута в 1941 г. следует разбить ыа три периода: до-
военный, краткий период военной работы в Ленинграде и
казанский.

* Документы датируются по содержанию началом 1942 г. Опубли-
ковано в кн.: Научно-организационная деятельность академика
А. Ф. Иоффе. Л.: Наука, 1980, с. 93—104.
Довоенный Период истории института в 1941 г. ха-
рактерен обширной промышленной тематикой, строитель-
ством первого мощного советского циклотрона, трансфор-
маторной подстанции, тира и других объектов. Не менее
характерной для этого времени является деятельность ин-
ститута в области широкой литературной популяризации
достижений современной физики, большого охвата самых
разнообразных учреждений консультациями по вопросам
общей, прикладной и теоретической физики и большой
лекционной работы. Институт был крепко связан с целым
рядом заводов и научно-исследовательских учреждений
и практиковал проведение совместных работ.

Не менее важным участком деятельности института
являлась подготовка кадров и рост научных сотрудников.
На институтские семинары, регулярно проводившиеся,
собиралось всегда большое количество физиков и инже-
неров из других учреждений, а сами семинары выходили
далеко за рамки внутриинститутского предприятия.

Не менее активной в то время являлась и деятель-
ность Ученого совета, партийных и общественных орга-
низаций Физико-технического института, отмеченная пе-
реходящим Красным Знаменем ленинградских научных
учреждений.

Институт развивался и рос интенсивными темпами.
В 1940—1941 гг. институтская территория выросла более
чем в два раза. Было широко развернуто благоустройство
и озеленение всего участка. Институт жил большой пол-
нокровной жизнью, имея перед собой перспективу бле-
стящего расцвета советского научного учреждения, нуж-
ного стране и получающего от нее такую поддержку, ко-
торую не имеет наука нигде в мире за пределами Со-
ветского Союза.

После начала войны с фашистской Германией инсти-
тут в чрезвычайно короткие сроки перестроил всю свою
научную тематику, поставив ее на службу фронту.

Широкая связь института с промышленностью и во-
енными организациями, близкое участие директора ин-
ститута в организации оборонной работы горкома ВКП (б)
позволили ему осуществить эту перестройку в быстрые
сроки и безболезненно. К моменту эвакуации из Ленин-
града в Казань институт имел уже совершенно четкий
план оборонной работы на весь 1941 г. Выехав из Ле-
нинграда 3 августа, институт прибыл в Казань 11 авгу-
ста, захватив с собой самое необходимое и ценное обору-
дованпе. Приблизительно полтора месяца пошло па
устройство на новом месте. С начала октября институт
работал. В новых условиях институту пришлось избрать
и новые организационные формы.

Вместо семнадцати научных лабораторий довоенного
времени были организованы десять научных групп. Была
заново налажена связь с промышленными и военными
организациями.

Все поставленные работы в Казани отличаются пре-
дельной четкостью задачи и ее актуальностью. Большин-
ство тем было рассчитано и действительно выполнено до
окончания 1941 г.

Группа № 2. Заведующий группой — профессор
А. Л. Харкевич.

1.	Лаборатория (группа) организована в марте 1941 г.
в составе Б. А. Гаева (заведующий лабораторией),
А. А. Харкевича, А. В. Римского-Корсакова, Б. П. Кон-
стантинова (старшие научные сотрудники) и П. Н. Гал-
кина (младший научный сотрудник и конструктор).

Цель организации и назначение лаборатории — работы
в области гидроакустики.

Одна из основных задач, поставленных перед лабора-
торией, — исследование распространения звука в воде. По
этой теме предполагался договор с ВМФ, который, од-
нако, не был заключен. Работа велась в области рассмот-
рения теоретических вопросов распространения звука,
а также создания методики и аппаратуры для экспе-
риментального исследования условий его распростра-
нения.

Кроме того, была поставлена задача разработки под-
водной приемной и передающей аппаратуры длц наблю-
дения и пеленгации с конечной целью построить на базе
этой аппаратуры устройство для безвизирной стрельбы.
Попутно разбирался теоретически вопрос о борьбе с по-
мехами и ряд относящихся к теме вопросов, как, напри-
мер, теория и расчет магнитострикционного преобразо-
вателя. Была начата также работа по получению ультра-
звуков чисто механическим способом (с использованием
явления скрипа). Все эти работы несколько продвину-
лись, по до конца доведены пе были.

2.	С началом войны по инициативе лаборатории была
поставлена разработка акустического взрывателя для
мины. Макет взрывателя был изготовлен и испытан
в Нове, по дал отрицательные1 результаты (мала чувстви-
370
дельность). Вслед за этим лаборатория работу прекратила
и эвакуировалась.

3.	По прибытии в Казань лаборатория одна из пер-
вых приступила к работе. Первое время занималась глав-
ным образом оборудованием лаборатории. Затем возобно-
вилась работа по акустическому взрывателю. Новый об-
разец был испытан в Волге и дал хорошие результаты
(уверенное срабатывание на расстоянии 30 м от малень-
кого катера). В настоящее время производится налажи-
вание схемы и релейной части. Работа сильно затяну-
лась, так как один из основных исполнителей, Б. П. Кон-
стантинов, переведен в другую лабораторию, и работу ве-
дет только один младший научный сотрудник.

Тематика лаборатории и организационное ее положе-
ние претерпели ряд изменений. Во-первых, в связи с во-
енной ситуацией решено было несколько сократить гидро-
акустическую тематику и оставить только разработку но-
вого образца гидрофона. Во-вторых, была введена новая
тема — разработка шифрованной телефонии.

В последующем первая тема переросла в область гео-
акустики — подземной звуковой разведки. Вначале пред-
полагалось воспользоваться для постройки гидро- и гео-
фонов текстурами Шубникова. После ряда опытов от
этого отказались и перешли к использованию обычных
кристаллов, с которыми работа ведется в настоящее
время. Одновременно разрабатываются теоретические во-
просы геоакустики.

По второй теме была разработана система шифрован-
ной телефонии, осуществленная в виде макета. Достиг-
нуто соглашение с заводом о проектировании промышлен-
ного образца, а затем и о производстве пробной серии.. .*

Кроме названных работ, в порядке отдельных заданий
прорабатывалась идейная часть следующих двух проблем:
1) бронебойное действие снарядов и методы увеличения
стойкости брони; 2) взрыватель для зенитного снаряда,
реагирующий на приближение к самолету.

Дальнейшее развитие этих проблем приостановлено
но указанию дирекции института.

Организационные изменения в лаборатории заключа-
лись в том, что ее заведующий Б. А. Гаев был переведен
в другую лабораторию, на его место с 1.10.41 г. был на-

* Здесь п далее в этом документе опущены подробности техниче-
ского характера.
значен А. А. Харкевич. В состав лаборатории были вклю-
чены три новых сотрудника: И. Г. Русаков, занимаю-
щийся гидрогеофонами и геоакустикой, М. Я. Кац, за-
канчивающий акустический взрыватель, и В. С. Мациев-
ский — механик. Из прежних работников оставался
А. В. Римский-Корсаков, работавший совместно
с А. А. Харкевичем над шифрованной телефонией.. .

Группа №	3. Заведующий лабораторией —

В. Л. Куприенко.

Лаборатория на 1941 г. вела работу по договору
с НИИ ВВС Краспой Армии, который предусматривал
две темы: 1) изучение движения пули в жидкости и по-
лучение данных для конструирования бензобаков само-
летов; 2) изучение явлений поворота пуль на различных
преградах с целью создания облегченной авиаброни.

1.	По первой теме до 1 августа 1941 г. были произ-
ведены все лабораторные работы по изучению движения
пуль в жидкостях. Были рассмотрены различные вари-
анты сочетаний брони с протектором, из которых наи-
более удачным оказался вариант, когда тонкий броневой
лист стоит внутри бака в виде перегородки. Построенный
в Ленинграде такой опытный бак 19 августа был испытан
обстрелом пулями 12.7 мм с дистанции 40 м. Испытания
дали вполне удовлетворительный результат. При 3 вы-
стрелах бак практически не дал течи бензина. Дальней-
шее испытание серий баков с представителем НИИ ВВС
КА провести не удалось из-за эвакуации института из
Ленинграда и чрезвычайных затруднений, связанных
с постройкой баков и получением необходимого количе-
ства нужной брони.

2.	Предварительные опыты по второй теме проведены
в Ленинграде до эвакуации института. В Казани работа
по данной теме начата в конце октября 1941 г., когда
была оборудована лаборатория. За это время испытано
большое количество вариантов экранов из решеток, про-
ходя через которые пуля 12.7 мм меняет положение
своей оси, выходит из устойчивого положения и летит
далее плашмя. Использование двухрядных разнесенных
решеток позволило не только изменить направление оси
пули, но и разрушить сердечник при прохождении через
решетку...

3.	Кроме работ, предусмотренных договором, лабора-
торией выполнено большое исследование по моделирова-
нию взаимодействий снаряда с броней. Были изготовлены
372
20-мм модели снарядов 45, 75, 122 и 180 мм и соответ-
ствующие броневые плиты. Проведенная работа дала воз-
можность для нехрупкого разрушения получить условия
моделирования пробы плит, что имеет большое практи-
ческое значение при подборе брони для крупных объек-
тов (кораблей, береговых укреплений и т. д.).

4.	Поведение снаряда за пробитой броней. Проведено
большое количество опытов (около 600) по выяснению
движения снаряда за плитой. Получены материалы для
мягких плит (твердость 4.0—4.1 по отпечатку) различ-
ных толщин и жестких плит (твердость 2.7—2.8 по от-
печатку) и не закончены измерения для плит средней
твердости (3.2—3.5). Полученные результаты позволили
сделать ряд важных предварительных выводов о взаимо-
действии снаряда с броней. Работа полностью еще не за-
кончена.

5.	Взаимодействие бронебойно-зажигательного 20-мм
снаряда с броней. Работа велась по предложению НИИ
ВВС КА. Получены тактические кривые для данного типа
снаряда для различных броневых плит. Работа закончена
и сдана НИИ ВВС КА.

Группа № 4. Заведующий группой — Л. А. Арци-
мович.

1.	В первом полугодии велись исследования свойств
быстрых электронов. Было закончено изучение рассеяния
быстрых электронов легкими атомными ядрами, причем
удалось подтвердить современные теоретические представ-
ления о процессе рассеяния. Была начата подготовка
к экспериментальному доказательству поляризации элек-
тронов и магнитного вращения плоскости спиновой по-
ляризации. К июлю 1941 г. был закончен прибор, пред-
назначенный для исследования поляризации при дву-
кратном рассеянии электронов. Сотрудником группы
И. И. Перримондом была защищена кандидатская дис-
сертация по теме «Рассеяние быстрых электронов».

2.	Во втором полугодии лаборатория целиком пере-
ключилась на работу по ночному видению. В Ленинграде
с 1 июля по 2 августа 1941 г. было произведено пере-
оборудование лаборатории (оно производилось дважды
в связи с переносом срока эвакуации) и начато исследо-
вание экранов с металлическими покрытиями. Было по-
казано, что можно делать флюоресцирующие экраны, не
дающие обратной засветки фотокатода в электронных
преобразователях.
3.	23 августа сотрудники лаборатории были эвакуиро-
ваны из Ленинграда в Казань. 20 сентября лаборатория
получила помещение в здании университета и было на-
чато оборудование этого помещения силами сотрудников
лаборатории. Основное оборудование (вакуумные уста-
новки, высокочастотная печь, сварочный станок, высоко-
вольтная схема) было смонтировано и пущено в ход
в ноябре.

Помимо этого, лаборатория приступила к освоению
производства сурьмяно-цезпевых фотокатодов и электрон-
ных преобразователей с такими фотокатодами. Была пол-
ностью освоена техника изготовления фотокатодов и
изготовлены сурьмяно-цезиевые фотоэлементы большой
чувствительности. Исследование свойств фотокатодов, из-
готовленных в лаборатории, показало, что возможно осу-
ществление фотоэлектронных преобразователей нового
типа, с каскадным усилением света.

Предварительные опыты показали, что усиление света
в одном каскаде может быть доведено до 10—12 раз.
Основная задача заключалась в разработке технологии
изготовления полупрозрачных сурьмяно-цезиевых фотока-
тодов большой чувствительности и экранов повышенной
яркости. Эта задача в 1941 г. еще пе была полностью
разрешена.

Сотрудниками лаборатории С. Ю. Лукьяновым и
А. А. Юзефовичем в 1941 г. была выполнена отдельная
работа по конструированию и изготовлению фотоэлемен-
тов особого типа для управления аэростатами воздушного
заграждения.

Группа № 5. Заведующий группой — Ю. Б. Коб-
зарев.

В 1940 г. закончился большой этап работ лаборатории,
начатых ею в 1935 г. Эти работы привели к созданию
установок для дальнего обнаружения самолетов при по-
мощи радиоволн типа «Редут», принятых в 1940 г. па
вооружение Красной Армии и к серийному заводскому
изготовлению. В этих установках был использован им-
пульсный метод, предложенный лабораторией для обна-
ружения самолетов в 1936 г. и заключающийся в том, что
электромагнитная энергия излучается периодически крат-
ковременными импульсами, а отраженные от объекта им-
пульсы принимаются специальным устройством. Измере-
ние интервала времени между излучением первичного им-
пульса и приемом отраженного от объекта позволяет
определить расстояние до последнего. Импульсный метод
доказал на практике ряд своих преимуществ перед дру-
гими методами, в частности перед применявшимся в пер-
вых работах лаборатории методом использования эффекта
Доплера. Установки типа «Редут» давали вполне удовле-
творительные для того времени результаты, пе достигав-
шиеся никакими другими методами, а именно: радиус
уверенного действия до 90 км при наибольшей дальности
обнаружения порядка 150 км, точность пеленга по ази-
муту порядка 5°, независимость от метеорологических
факторов, сравнительная простота и надежность действия,
позволившая обеспечить круглосуточную работу. Вместе
с тем установки типа «Редут» обладают рядом недостат-
ков, основными из которых являются недостаточная даль-
ность действия по низколетящим самолетам, невозмож-
ность измерения высоты полета объекта и сравнительно
малая точность в определении pact тояния до объекта и
его азимута, — недостатков, затрудняющих в некоторых
случаях наведение истребительной авиации и не позво-
ляющих использование установок для ведения загради-
тельного, а тем более прицельного огня зенитной артил-
лерией. Естественно, что дальнейшее развитие установок
предполагалось осуществлять по двум направлениям: с од-
ной стороны, создание установок «сверхдальнего» дей-
ствия, с другой стороны, с ограниченным радиусом дей-
ствия, но дающих третью координату (угол места) и
имеющих большую точность в определении первых двух
(азимута и расстояния), достаточную для ведения загра-
дительного, а в некоторых случаях и прицельного огня
зенитной артиллерией...

Объявление войны резко изменило всю работу лабо-
ратории. В ночь с 21 на 22 июня токсовская установка
по тревоге переключилась на боевое охранение Ленин-
града от воздушного нападения и, по имеющимся сведе-
ниям, в настоящее время является одним из основных
средств ВНОС 2-го корпуса ПВО. К моменту объявле-
ния войны 2-й корпус не имел квалифицированного пер-
сонала для обслуживания подобных установок. Поэтому
личный состав лаборатории пришлось использовать как
дежурных инженеров и наблюдателей для обеспечения
круглосуточной работы установки. Одновременно с боевой
работой командование 2-го корпуса ПВО использовало
токсовскуго установку как учебный пункт для подготовки
команд для обслуживания установок РУС-2.
Кроме того, лаборатория провела большую работу для
обеспечения бесперебойности круглосуточной работы
установки. Для этого были изготовлены вторые ком-
плекты аппаратуры для дублирования наиболее ответ-
ственных узлов установки, а именно: приемник вместе
с осциллографическим отметчиком и задающий генератор
импульсов. После этого и после того, как был подготов-
лен вполне квалифицированный начальник установки
в лице призванного на военную службу инженера Шеина,
токсовская установка была передана в конце июня 1941 г.
в эксплуатацию 2-му корпусу ПВО.

В августе лаборатория совместно с частью сотрудни-
ков института была переведена для работы в Казань.
Перед лабораторией встал вопрос об организации работы
на новом месте, о воссоздании основной аппаратуры, по-
зволившей бы вести работу лаборатории (так как имев-
шаяся в лаборатории ранее аппаратура была в основном
передана 2-му корпусу ПВО), и, наконец, о новой тема-
тике, так как основная старая тематика — разработка
импульсно-фазового метода — требовала для получения
первых практических результатов значительного времени
(по плану конца 1940 г. — 2 года), что в условиях воен-
ной обстановки явилось явно недопустимым, а также на-
личия хорошо оборудованной экспериментальной базы.
В связи с этим заведующий лабораторией выехал в сен-
тябре в Москву для согласования новой тематики
с НИИИС КА, а остальной персонал лаборатории был
занят в Казани работой по развертыванию лаборатории
и воссозданию аппаратуры ... Свою работу она строит
таким образом, чтобы уже по завершении первого ее
этапа оказалось возможным передать промышленности
заказ на установку, позволяющую улучшить и дополнить
тактические данные РУС-2.

В соответствии с этим на первом этапе производится
разработка «приставки» к РУС-2, представляющей собой
дополнительный агрегат в виде специального приемно-
осциллографического устройства во вращающейся кабине,
работающий совместно с РУС-2 и дающий (при нахож-
дении самолета в зоне пеленгования) азимут и угол места
с точностью до 0.5°, расстояние с точностью 0.5 км и вы-
соту с точностью 10%. Испытание аппаратуры по 1-му
этапу предполагается провести в марте 1942 г.

В настоящее время полностью разработаны теория
пеленгования (по азимуту и углу места) и схемы всех
376
узлов приставки. Заканчивается монтаж аппаратуры при-
ставки, разработаны быстродействующий переключатель
антенны, специальный синхронный мотор и гониометр.
Изготовлен полный технический проект кабины, но лабо-
ратория встретила большие трудности в размещении за-
каза на нее. Если эти трудности будут преодолены и ка-
бина будет изготовлена своевременно, есть все основания
полагать, что 1-й этап- работы лаборатория закончит
в срок.

Группа № 6. Заведующий группой — профессор
С. Е. Бреслер.

В 1941 г. было начато исследование процессов поли-
меризации углеводородов этиленового ряда при низких
температурах. Конечной целью этого исследования было
получение новых видов синтетического каучука типа бу-
тилкаучука, отличающихся малым количеством двойных
связей, а вследствие этого и исключительной стабиль-
ностью.

После подготовительной работы, заключавшейся
в разработке методики получения исходного вещества —
изобутилена и катализатора — трехфтористого бора,
а также методики проведения полимеризации при низких
температурах вплоть до —120 °C, приступили к опытам. . .

Наряду с исследованием полимеризации изобутилена
фтористым бором, был изучен тот же процесс для бута-
диона и изопрена, а также их смесей с изобутиленом.
Выяснилось, что полимеризация диенов осуществляется,
хотя и при несколько более высоких температурах
(—80°4—70°C). При этом получаются нерастворимые
пространственные полимеры с практически непригод-
ными механическими свойствами. . .

Состав лаборатории был значительно изменен, причем
ей была поручена разработка противотанковых средств.
В качестве таковых были изучены: 1) огневые завесы
«из горящей земли»; 2) дымовые завесы, воздействую-
щие непосредственно на двигатель тапка и заставляющие
его глохнуть.

Огневые завесы создавались таким образом, что по-
лоса земли и дерна пропитывалась нефтью и мазутом и
затем поджигалась специальными составами, после чего
горела в течение 1—2 ч. Для успешного создания подоб-
ных завес оказалось необходимым предварительно осо-
бым образом обработать почву — сделать ее гидрофобной,
не смачиваемой водой. Специальные опыты показали,
что можно гидрофобизировать практически любую почву,
обрабатывай ее вполне разбавленными растворами солей
железа, алюмината железа или меди, а затем раствором
мылонафта или камфолыюго мыла. Подобная почва об-
ладает рядом замечательных свойств, позволяющих при-
менять ее для всевозможных строительных и изоляцион-
ных целей. Предложения лаборатории дорабатываются
как в Ленинграде, так и в Казани.

Второй метод борьбы с тапками, исследованный пашей
лабораторией в тесном контакте с лабораторией П. П. Ко-
беко, заключался в создании дымовой завесы из какого-
либо полупроводника с тем, чтобы, оседая на поверхности
свечи в двигателе, частицы дыма приводили бы к шунти-
рованию свечи и выводили бы из строя зажигание дви-
гателя.

Были поставлены многочисленные и разнообразные
опыты в этом направлении, но работа была снова пре-
рвана вследствие эвакуации института в Казань.

Обе упомянутые здесь темы продолжают успешно
разрабатываться в ленинградской группе Физико-техни-
ческого института под руководством П. П. Кобеко и дают,
но-видимому, положительные результаты.

С переездом в Казань с сентября 1941 г. перед лабо-
раторией была поставлена в качестве основной задачи
разработка противотанковых мин и гранат. В качестве
таковых были сконструированы и исследованы:

1)	оригинальная противотанковая ручная граната
ударного действия конструкции Ю. А. Дунаева, которая
прошла уже предварительные испытания, подтвердившие
целесообразность ее применения;

2)	противотанковая мина с магнитным взрывателем
осуществлена в нескольких вариантах и прошла предва-
рительные испытания в полевых условиях;

3)	принципиально новая «мина давления», пли мина
пневматического действия. Ее взрыватель основан на по-
вышении давления в небольшом резервуаре вследствие
прогиба мембраны под действием давления, создаваемого
тапком в почве. Мина была сконструирована, изготовлена
и прошла предварительные испытания как в лаборатор-
ных, так и в полевых условиях вполне успешно. Кроме
этих основных тем, лабораторией с начала войны выпол-
нялся целый ряд более мелких тем и спорадических зада-
ний, поступавших из военных организаций. Так, в Ле-
нинграде были выполнены работы по методам изоляции
электрических противопехотных заграждений с помощью
гидрофобной земли, а также изготовлены загустеватели
для бутылочных горючих жидкостей.*

В Казани проводилась работа по созданию гранаты
против танков, защищенных сеткой; работа эта не закон-
чена и будет продолжаться в будущем году.

Группа № 10. Заведующий группой — профессор
Л. П. Александров.

Работа в 1941 г. резко разделяется па этап довоенный
и работу в военное время.

До войны в лаборатории велась работа по изучению
релаксационных явлений в полимерах п работа по про-
тивоминной защите кораблей путем размагничивания.

По первой теме изучалась релаксация в метилмета-
крилате при больших напряжениях ниже температуры
застекловапия. Установлен важный факт зависимости
скорости релаксации от напряжений, позволяющий по-
пять природу морозостойкости пластмасс. Изучен меха-
низм разрушения метилметакрилата и найдена специфи-
ческая картина, показывающая роль внутренних неодно-
родностей в разрушении образца.

По второй теме была изготовлена улучшенная модель
прибора для измерения магнитных полей кораблей.
Построена серия из 10 приборов. Выслана экспедиция на
Черноморский флот, которая произвела детальное изуче-
ние магнитных полей основных кораблей флота.

На основе полученных материалов были даны задания
на изготовление защитного устройства ЛФТИ для кораб-
лей этих классов.

Была отправлена экспедиция в Таллин па линкор
«Марат» для пуска в ход и испытания опытного образца
системы ЛФТИ на линкоре. Начало работ группы, пере-
шедшей с линкором в Кронштадт, совпало с первым днем
войны.

Установка на «Марате» была немедленно пущена в ход.
В тот же день ввиду постановки немцами мин на фарва-
тере силами группы были поставлены защитные уста-
новки па 2 тральщиках. В тот же день был сконструиро-
ван электромагнитный трал и построен в 2 дня.

В течение педели были оборудованы деревянные
тральщики для траления магнитных мин, поныне траля-
щих магнитные мины в Балтийском море.* На этих

* В тексте в Балтфлоте.
тральщиках были сделаны установки для размагничива-
ния двигателей. Вместе с этим велась круглосуточная
работа на ряде миноносцев и тральщиков, В этой работе
участвовал весь состав лаборатории.

В связи с массовым минированием Рижского залива
и нараставшей угрозой в западных базах В. Р. Регель и
затем А. П. Александров были переброшены в Таллин.
В ходе работ и перебросок группе приходилось участво-
вать в боевых походах кораблей Балтфлота.

Вследствие необходимости постановки подобных ра-
бот на Черном море (в результате потерь на этом театре
войны на магнитных минах) все работники группы были
переброшены на работу по размагничиванию. В Сева-
стополь была отправлена группа под руководством
П. Г. Степанова, состоявшая из научных сотрудников
А. Регеля, Ю. Лазуркина, Е. Лысенко и лаборанта
К. Щербо.

Одновременно на заводе «Электросила» было начато
производство 40 приборов ЛФТИ. Вслед за этим В. Регель
и Д. Филиппов были направлены на Северный флот,
а в Ленинграде к работам был привлечен В. М. Тучке-
чич, организовавший и возглавивший новую группу.

Для усиления работ черноморской группы был прт
влечен профессор И. В. Курчатов.

По распоряжению командования А. П. Александров i
И. В. Курчатов на самолете были переброшены в Сева
стополь для работ с английской комиссией по размагни-
чиванию и освоению английских методов размагничива-
ния. Одновременно этот приезд позволил улучшить орга-
низацию и качество работ южной группы. Профессор
И. В. Курчатов был оставлен на Черноморском флоте,
а А. П. Александров с новой группой, состоявшей из
Г. Я. Щепкина и Л. М. Неменова, по распоряжению ко-
мандования направлен на Северный флот в связи с не-
посредственной угрозой базам Северного флота вследствие
наступления германских войск на Мурманском направле-
нии. К этой группе в Архангельске присоединился
В. Р. Регель.

Через 4 дня после прибытия в Мурманск была орга-
низована и пущена в ход станция беспроводного размаг-
ничивания в Полярном, на берегу Баренцева моря, и
начато систематическое беспроводное размагничивание ко-
раблей Северного флота. После подготовки кадров стан-
ция в Полярном была передана флоту, а группа пере-
380
брошена в Архангельск, где и организована плавстанция
беспроводного размагничивания Беломорской флотилии,
в настоящее время перебазированная. В то же время
вновь привлеченные сотрудники Н. В. Федоренко и
И. Г. Факидов были направлены для работ на Тихоокеан-
ский флот, а А. Р. Регель и Ю. С. Лазуркин переведены
с Черного на Каспийское море.

В результате работ лаборатории по размагничиванию
в период войны на Балтийском, Черном, Белом и Барен-
цевом морях размагничены установками системы ЛФТИ
почти все боевые надводные * корабли (линкоры — все,
крейсеры — все, эсминцы — все, за исключением двух,
оборудуемых в настоящее время, быстроходные траль-
щики — все, за исключением одного, сторожевые ко-
рабли — все).

На театрах военных действий организовано 7 станций
по размагничиванию и подготовлены кадры этих станций.

Произведено и систематически повторяется беспровод-
ное размагничивание подводных лодок и вспомогательных
кораблей тоннажем до 3000 т, написаны инструкции по
размагничиванию, методике измерений, устройству при-
боров и т. д. В настоящее время почти на всех театрах
войны работа передана флоту (за исключением Каспий-
ского и Тихоокеанского, где работа еще только начи-
нается) .

Успешное размагничивание кораблей, снабженных си-
стемой защиты ЛФТИ, привело к тому, что флот не имел
потерь и повреждений на магнитных минах, за исклю-
чением одного миноносца, подорвавшегося на весьма ма-
лой глубине, на которой защитная система не гаранти-
рует безопасность.

За этот же период был подорван ряд кораблей (осо-
бенно транспортных), не имевших защитного устройства
ЛФТИ.

Успех работ и исключительно быстрый темп их про-
ведения всецело зависел от самоотверженной работы
сотрудников группы, работавших во время бомбежек,
обстрелов, торпедных атак, при всех затруднениях, свя-
занных с боевой обстановкой в передовых базах флота.

Особо необходимо отметить работу П. Г. Степанова и
В. Р. Регеля с первого дня войны и по настоящее время.
На них, как на основных работников группы, были воз-

* В документе ошибочно дано подводные.
.‘лО/Кепы наиболее опасные п ответственные работы, вы-
полнявшиеся всегда исключительно хорошо, даже в са-
мых тяжелых условиях. Из новых работников группы
следует отметить В. М. Тучкевича и Н. Л. Писаренко,
с исключительным мужеством и самоотверженностью
проводивших работу на Балтийском флоте в период же-
стоких бомбежек и обстрелов Кронштадта до 16 декабря
.1941 г.

Также следует отметить всех членов южной группы,
не раз рисковавших жизнью и все же выполнивших все
возложенные па них задания.

Заслуживает внимания то обстоятельство, что работы
по размагничиванию группы ЛФТИ по теоретическому и
техническому уровню оказались выше английских в этой
области, что было установлено при работах английской
комиссии на Черном море.

Все перечисленные работы были начаты в основном
по инициативе ЛФТИ. Большинство из них еще не за-
кончено. Рабочий план первого квартала 1942 г. является
логическим продолжением тех работ, которые были на-
чаты во второй половине 1941 г.
ВУЗЫ И МОЛОДЕЖЬ

ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ

ФАКУЛЬТЕТ ЛИИ В ЕГО ПРОШЛОМ

И НАСТОЯЩЕМ*

Построение коммунистического общества ставит перед
советской наукой небывалые по своему значению задачи.
Уничтожается разрыв между теорией и практикой, наука
получает возможность выполнять свою основную цель —
совершенствуя технику и экономику, улучшать условия
жизни народа. В частности, физика и механика, овладе-
вая силами природы и ставя их па службу человеку, ста-
повятся основой технического прогресса.

В огличие от «чистой» физики и чисто эмпирической
техники дореволюционной России в Советском Союзе ши-
роко развертывается техническая физика — физика про-
изводственных процессов. Для этой новой физики должны
быть созданы и новые кадры инженеров-физиков. С этой
целью в 1919 г. в Политехническом институте был осно-
ван физико-механический факультет, превратившийся
позже в самостоятельный Физико-механический институт
и наконец в инженерно-физический факультет.

Какие цели ставил себе новый факультет?

Среди многогранной техники нашего времени имеется
ряд производств, которые, выйдя, как и все остальные,
из физики, механики и химии, не успели еще от них от-
делиться. Таково производство измерительных приборов,
оптотехника, производство источников света, телевидение
и звуковое кино, теплотехника, авиация, некоторые хими-
ческие производства. Развитие всех этих производств и
сейчас еще тесно связано с ростом физики.

Инженеры, творчески работающие в этих отраслях
производства, должны, очевидно, гораздо полнее владеть
физикой, механикой, математикой и химией, чем выпу-
скники чисто инженерного втуза. Значительной части

Статья опубликована в сб.: Двадцать лет инженерно-физиче-
ского факультета ЛПИ. Л., 1939, с. 5—9.
инженеров здесь нужны не отдельные сведения по физике,
которые можно приобрести на старших курсах, а физика
математическая — основа всего инженерного образования.
Эти инженеры должны быть в основном физиками.

Университеты не могут создать необходимой для та-
кого воспитания обстановки. Отсутствие технических
дисциплин, инженерных лабораторий, крупных специали-
стов, живой инженерной мысли препятствует росту ин-
женера в стенах университета.

Инженер, в том числе и инженер-физик, должен вла-
деть языком чертежей, должен знать не только по описа-
саниям, но и по собственному лабораторному опыту свой-
ства технических материалов, должен научиться пра-
вильно оценивать конструктивные размеры, действующие
силы, скорости и ускорения. Все это возможно только
в техническом вузе.

Вот те многократно проверенные практикой соображе-
ния, которые неизбежно привели к организации физико-
механического факультета в составе Петроградского по-
литехнического института.

Далее, участие физика и механика в промышленности
не ограничивается перечисленными «физическими» про-
изводствами. В любом производстве оп найдет свое место
в заводской лаборатории, которая в современных усло-
виях становится самостоятельным цехом всякого передо-
вого завода. Контроль качества сырья и продукции,
оценка механических, электрических, тепловых, оптиче-
ских свойств материалов, внесение новых физических
методов в практику заводской лаборатории — таковы за-
дачи физика. Все более широкое применение рентгенов-
ских лучей, магнитной дефектоскопии, спектрального
анализа, ультразвука, электронной оптики — все это тре-
бует подготовки инженеров-физиков.

Наконец, автоматика и сигнализация, охватывающие
все новые и новые производства, открывают богатейшее
поле деятельности для заводского физика.

Хотя за годы советского строительства вновь созданы
многочисленные паправлепия технической физики, но на
самых ответственных ее участках все еще имеются про-
белы. В любой отрасли техники, выросшей в свое время
из физики, и сейчас имеется немало задач для физика.

В каждом втузе, в каждом отраслевом институте
должно быть ядро физиков, тесно связанных по своей
научной работе с задачами втуза или института. Здесь
должны завязываться связи физики со всем многообра-
зием производственных процессов, с контролем хода прд-
изводства и качества продукции. Это — одна из задач
ближайших пятилеток. Для успешного решения этой за-
дачи нужны кадры, которые может и должен создать
инженерно-физический факультет.

Новые производства, заводские лаборатории, физиче-
ские методы контроля, автоматика и телемеханика, втузы
и отраслевые лаборатории — таковы те области деятель-
ности инженера-физика, значение которых непрерывно
возрастает.

Разумеется, потребность в инженерах-физиках гораздо
больше, чем их может дать факультет. В ближайшие
годы этот разрыв будет расти. Поэтому необходимо не
только расширять прием на этот факультет, но и при-
ступить к организации таких же факультетов при неко-
торых других втузах.

Значение физико-механического факультета далеко
не сразу было понято правильно. Ленинградский политех-
нический институт еще до революции был одним из не-
многих центров инженерной мысли и научно-технической
работы. Поэтому идея нового факультета была сочув-
ственно встречена передовой профессурой, среди которой
были такие выдающиеся ученые, инженеры и педагоги,
как А. Н. Крылов, М. А. Шателен, Ф. Ю. Левинсон-Лес-
синг, А. А. Радциг, М. В. Кирпичев, Е. Л. Николаи и др.

В первые годы своего существования факультет не-
однократно подвергался опасности закрытия. Не раз мне
лично приходилось выступать в его защиту и доказывать,
что отсутствие такого факультета в дореволюционное
время вовсе не свидетельствует о его ненужности, что для
техники и экономики Советского Союза нужны другие
кадры, чем для царской России. В высших инстанциях
вопрос о факультете всегда решался в его пользу. Необ-
ходимо, однако, отметить, что основное ядро профессор-
ско-преподавательского состава института всегда поддер-
живало факультет и отмечало его положительную роль
в деле роста научно-технического уровня ЛПИ. Развитие
факультета отражало рост нашей промышленности и
культуры.

В 1919 г. и во все последующие годы — вплоть до на-
чала первой пятилетки — промышленность наша еще не
предъявляла сколько-нибудь значительных требований
к физике. Заводы восстанавливали довоенное производ-
ство и перенимали заграничный опыт. Заводские лабора-
тории еще только начинали организовываться.

Я помню первый наш план организации ИЗ завод-
ских лабораторий в Ленинградской области — план, ка-
завшийся нам тогда грандиозным. Я помню, как мы бо-
ролись за существование заводских лабораторий на всех
крупных заводах. Наши самые смелые планы не превы-
шали 500 лабораторий во всей стране. Но это были
только планы. Действительность очень медленно их осу-
ществляла.

Зато в тот период бытро росли исследовательские ин-
ституты, в частности связанный с инженерно-физическим
факультетом Физико-технический институт. Организованы
были также физико-технические институты в Томске и
Харькове, подготовлялось открытие институтов в Сверд-
ловске и Днепропетровске.

Основная масса выпускников инженерно-физического
факультета направлялась в эти институты, где и созда-
вала основные кадры. Это обстоятельство наложило свою
печать и на учебную жизнь факультета, руководители
которого, наряду с преподаванием технической физикой,
одним из основных направлений обучения студентов счи-
тали глубокое изучение экспериментальной и теоретиче-
ской физики. Соотношение между физическим и инже-
нерным образованием имело в 20-е годы сильный крен
в сторону физики.

В эпоху первой и второй пятилеток стала расти роль
инженерных предметов. Хотя и сейчас физика сохраняет
свое значение как основы учебных дисциплин факуль-
тета, обеспечивающих теоретический уровень студенче-
ства, подавляющая часть студентов специализируется по
различным разделам технической физики, работает на за-
водах и пополняет по окончании института кадры завод-
ских инженеров.

Сейчас инженерно-физический факультет — кузница
кадров для заводских лабораторий и для физических
производств. Кафедры вплотную связались с заводами.
Тематика научных работ аспирантов, преподавателей и
дипломпых работ студентов непосредственно вытекает из
потребностей социалистического производства. Перестраи-
ваясь в этом направлении, факультет не снизил теорети-
ческого уровня обучения. Естественно, что это направле-
ние все больше втягивает факультет в орбиту интересов
технических факультетов и делает его органической, со-
ставной частью ЛПИ и его научно-технической деятель-
ности.

Об успехах инженерно-физического факультета сви-
детельствует тот факт, что среди окончивших его инжене-
ров-физиков два академика, два члена-корреспондента
Академии наук СССР, многие профессора и доценты
факультета являются бывшими его питомцами. Немало
насчитывается инженеров-физиков среди руководящих
кадров заводских лабораторий, научно-технических ин-
ститутов и заводских цехов.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ТОМУ I
«КУРСА ФИЗИКИ»*

Третье издание тома I «Курса физики» существенно
отличается от первого издания, написаного в 1925 г. Это
отличие вызвано происшедшей переменой в наших пред-
ставлениях о физических процессах. 1925 год был перио-
дом наиболее полного торжества электрической природы
материи. Казалось, что все явления природы: упругость и
молекулярные силы, внутриатомные явления и оптика,
механика и акустика сводятся к электрическим и электро-
магнитным свойствам атомных зарядов — протона и элек-
трона. Квантовая же теория связывалась с электромагне-
тизмом принципом соответствия. Казалось несомненным,
что вся материя состоит из электрических зарядов. В этих
условиях я поставил себе задачу создать курс физики,
в котором, исходя из основных законов электростатики и
электромагнетизма, объяснялся бы механизм всех физи-
ческих явлений.

Однако 1925 г. был последним годом, когда эта про-
грамма имела оправдание в рамках сложившихся к тому
времени представлений. Новая квантовая механика Гей-
зенберга, Борна, Шредингера и Дирака отказалась от
электромагнитных законов как основы атомных явлений.
Если многие черты атома Бора сохранились и в современ-
ных квантовых теориях, то все же это скорее интересные

* Предисловие к третьему, заново переработанному изданию пер-
вого тома: Курс физики: Механика, теплота, электричество. Л.;
М.: ГТТИ, 1940, с. 3, 4. Первые два издания тома вышли в 1927
и 1933 гг.
аналогии, чем дальнейшее развитие электрической теории
атома.

Еще более жестокий удар нанесло электрической тео-
рии материи появление нейтрона, который сейчас нет
оснований рассматривать как систему электрических за-
рядов. Электричество — это теперь глава физики, а не
общая основа всех явлений природы.

Мне казалось необходимым начать настоящее издание
«Курса физики» с изложения современной картины атом-
ных явлений. Если нам, физикам прежнего поколения,
пришлось для понимания квантовых явлений атомного
мира создавать себе нечто вроде словаря для перевода
привычных представлений на новый язык, то нет ника-
ких оснований, чтобы и новое поколение физиков шло
тем же утомительным путем.

Так же как старая физика строилась на известной
системе наблюдений, так и новая физика исходит из ряда
экспериментальных фактов, устанавливающих волновой
характер движения и принцип неопределенности.

В вводной главе я попытался изложить эти волновые
представления как неизбежный вывод из новых опытных
фактов. Эти факты так же легко доступны пониманию,
как и старые, но построенная в них картина физических
явлений приводит читателя сразу к синтезу волны и ча-
стицы как элементарному свойству движения.

Пользуясь знаниями, приобретенными в средней
школе и из популярной литературы, читатель получает
в вводной главе предварительные представления о природе
атомных явлений и о тепловом движении. Это позволяет
разъяснить атомный механизм явлений.

Разумеется, без настоящей теории атома и квантовой
статистики нельзя дать законченной теории этих свойств.
Но мне кажется, что изложенная в настоящем курсе ка-
чественная картина поможет читателю понять явления,
с которыми он встретится в лаборатории и производстве.

Некоторым исключением является глава о теплоте,
в которой я имел своей целью изложить лишь физиче-
ские основы энергетики. Механизм тепловых явлений на-
столько тесно связан с квантовой статистикой и кинети-
ческой теорией материи, что ничем нельзя оправдать от-
деление тепловых явлений от молекулярной физики,
которой посвящен том IV «Курса».

Ни в главе о теплоте, ни в курсе электричества я не
излагаю технических применений, предполагая, что за
курсом электричества студенты прослушают более обшир-
ный курс электротехники, чем это возможно в курсе фи-
зики. Такой курс читается в высших технических учеб-
ных заведениях, но в университетах он, к сожалению, не
предусмотрен, и эта ошибка должна быть исправлена.
Курс физики, не сопровождаемый курсами теплотехники
и электротехники, останется незаконченным и в значи-
тельной степени бесцельным.

Исторический момент я вводил в свое изложение по-
стольку, поскольку он способствует правильной оценке
современных представлений. В иных случаях, говоря
о теплоте, электродинамике, электрическом поле, прихо-
дилось для этого излагать исторический ход развития до-
вольно подробно, в других — можно было ограничиться
краткими напоминаниями. Методические и методологиче-
ские замечания сопровождают те разделы книги, где они
углубляют понимание или облегчают пользование мате-
риалом.

Несомненно, спорным является изложение магнитных
явлений. Я считал полезным начать с тех свойств магнит-
ного поля, которые имеют аналогию в электрическом
поле. Это закрепляет у студентов новые приемы описания
поля и описания свойств различных веществ. По мере
того, как изложение переходит к явлениям, где сказыва-
ется различие электричества и магнетизма, неполнота
первоначальной аналогии подчеркивается с достаточной
отчетливостью.

При новом построении курса порядок расположения
частей не имеет уже столь существенного значения. Од-
нако и сейчас мне кажется целесообразной принятая
мною последовательность: она отвечает росту знаний и
развития студента, предусматривает переход от более
простых явлений к более сложным и вводит читателя по-
степенно в глубь физики.
ОСНОВНЫЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

КУРСА ФИЗИКИ ВО ВТУЗАХ*

Современный период характеризуется резким измене-
нием роли физики как в пауке, так и в технике. До сих
пор мы говорили о двух эпохах физики — классической,
в значительной степени феноменологической физике
XIX столетия и новой физике элементарных явлений,
стремящейся постигнуть внутренний механизм изучаемых
явлений. Сейчас наступает третий период, характеризуе-
мый быстрым переносом достижений физики в технику
и их слиянием.

Всякий, кто внимательно читал пятилетний план вос-
становления и развития народного хозяйства СССР па
1946—1950 гг., видел, что во многих его разделах чисто
физические задачи вводятся в план как требования бли-
жайших лет. Это попятно и необходимо потому, что уже
в предвоенные годы физика оказывала решающее влия-
ние на технический прогресс. Еще интенсивнее стало
расти использование физики для техники во время войны
благодаря стремлениям не только советских людей, но и
широких народных масс США и Англии напрячь ее силы,
чтобы уничтожить фашизм и навсегда устранить его
опасность.

Ясно было, что военную технику можно и нужно со-
здавать на основе физики. Действительно, если посмот-
реть, какими средствами велась борьба на протяжении
всей войны, то можно увидеть, что во всех решающих
направлениях были использованы новейшие достижения
физики.

Нет надобности говорить об атомной бомбе, вокруг
которой сейчас столько шума. Обратимся к радиолокации,
инфракрасной технике, оптике, акустике, к телевидению,
ко многим задачам авиации и т. д. Каждая из этих об-
ластей настолько пронизана физикой и ее последними до-
стижениями, что ведущая роль этой науки в военной
технике не вызывает сомнений.

С переходом к мирному строительству одной из важ-
нейших задач, зафиксированной в новом пятилетием
плане, является быстрейшее эффективное развитие тех-

* Статья опубликована: Вест. высш, школы, 1947, № 1, с. 5, 6.
390
ники на основе науки. Наша задача заключается в том,
чтобы не только догнать, но и превзойти технический
прогресс зарубежных стран. Путь к этому — через овла-
дение физическим знанием широкими кругами инженеров
и техников. Преподавание физики становится ответствен-
ной задачей высшей школы. Мы должны поэтому со
всей тщательностью разработать основные методические
установки преподавания физики в высшей технической
школе.

Важно установить, как и что мы должны сообщать
студентам, каких инженеров будут выпускать высшие
школы, насколько эти студенты будут владеть физиче-
ским содержанием и идеями этой науки.

Если обратиться к положению, существующему в на-
стоящее время, которое нельзя назвать сколько-нибудь
отвечающим поставленной задаче, то следует сделать
ряд замечаний.

Количество времени (120 лекционных часов), отведен-
ного в учебных планах втузов на преподавание физики,
совершенно недостаточно. В течение 120 ч нельзя дать
инженеру тех знаний физики, которые ему нужны для
того, чтобы иметь возможность пользоваться современной
наукой, чтобы решать те или иные технические задачи
по его специальности. Мы должны требовать, чтобы со-
держание курса физики было приведено в соответствие
с современной ролью этой науки. Таково первое заме-
чание.

Второе замечание следующее: неправильно рассмат-
ривать физику как общеобразовательный предмет, что
очень часто имеет место. Физика — основа, на которой
инженер должен строить свою техническую производ-
ственную работу.

Каждому инженеру прежде всего приходится иметь
дело с какими-нибудь техническими материалами. Для
одних — это железо и сталь, для других — пластмассы,
для третьих — дерево, бумага, резина, текстильные мате-
риалы и т. д. А что мы даем студентам по физике?
Только физическое представление о газах, жидкостях,
твердых телах. Студенты знают, что есть кристаллическое
и аморфное состояния, что кристаллическое тело пла-
вится, а жидкость кристаллизуется. Но на этом все и за-
канчивается. Представление же о таких материалах, как,
например, резина, цемент, кирпич и т. д., отсутствует.
Л ведь инженеру надо помнить, например, чем держится
кирпич. Я уверен, что не все студенты скажут, почему
он не разваливается.

Особенно бросается в глаза абстрактное, схематиче-
ское отношение к материалу, точно такое же, какое было
30 лет назад. С тех пор техника обогатилась большим
ассортиментом сплавов, пластмасс, керамики, а физике
удалось выяснить и количественно учесть внутренние
силы связи, удалось по желанию придавать материалу те
или иные свойства. Нужно, чтобы каждому инженеру
были понятны свойства основных материалов, чтобы он
сознательно мог их выбирать и видоизменять.

Существующая программа по физике имеет, каза-
лось бы, свои положительные стороны: она очень кратка.
Указаны лишь большие разделы курса, и это оставляет
преподавателю некоторую свободу изложения. Однако
если учесть число часов, отведенных по учебному плану,
то вместо свободы и возможности развивать отдельные во-
просы преподаватель, ограниченный 120 ч, не может дать
ничего, кроме элементов, мало выходящих за пределы
средней школы.

Возьмем, например, оптику. Всякий инженер должен
знать оптические приборы, которыми ему приходится по-
стоянно пользоваться, фото- и кинотехнику, осветитель-
ную технику, оптические методы измерений и анализа.

Я не хочу сказать, что физику во втузах следует пре-
вратить в техническую науку, но если исходить из того,
что физика — один из самых существенных элементов ин-
женерного образования, то будущий инженер должен по-
лучить в высшей школе ясное физическое представление
о процессе и о веществе, с которыми он встретится
в своей деятельности.

О физических процессах в программе кое-что сказано,
а о веществе — практически ничего. В итоге инженер,
прослушавший такой курс физики, не будет иметь пред-
ставления о том, чем определяется прочность металла,
как кирпич держится цементом, почему резипа эластична,
почему стекло хрупко. А ведь это и есть физика!

Программу нужно и можно расширить в этом на-
правлении. Те дополнения, которые нужно внести в про-
грамму, потребуют примерно лишних 30 ч. Это, конечно,
не радикальное решение проблемы, но такое дополнение
поможет инженеру вынести из курса физики ясное пред-
ставление о многом, с чем он встретится на практике.
Физика быстро развивается, и то, что сообщалось сту-
дентам несколько лет назад, теперь пе вполне удовлетво-
ряет. В современном курсе физики нельзя обойти вопро-
сов об атомной энергии. В существующих же курсах об
атомах имеется лишь небольшой раздел, трактующий
о возникновении спектров. Связь строения атома с перио-
дической системой элементов — это основное, что должно
быть введено в курс физики. Следует также включить
в курс основы строения атомов и атомных ядер, должны
быть даны представления о космических лучах и об изо-
топах. Необходимо познакомить студентов с современ-
ными методами ускорения частиц, излагая их либо в раз-
деле строения атома, либо в разделе электричества.

Коснусь еще одного существенного момента. В совре-
менной физике и измерительной технике большую роль
стали играть новейшие методы радиотехники. Будущему
инженеру необходимо знать такие элементы радиотех-
ники, как принципы усилителя, выпрямителя и резонанса.

Безусловно необходимо дать студентам представление
об основных методах измерения и анализа. Общеизвестно,
что спектральный анализ в металлургической практике
играет сейчас большую роль. Поэтому я считаю, что во-
просы спектрального анализа также следовало бы изло-
жить.

Если сделать правильный вывод из положения, с ко-
торого я начал, то лекционный курс физики в техниче-
ском вузе должен быть удвоен и доведен до 240 ч. Это
минимальный объем, который позволит изложить то, что
будущий инженер безусловно должен знать. При таком
объеме, распределенном на двух курсах втуза, можно бу-
дет не только сообщить необходимые сведения, но и за-
ложить прочную основу для освоения новых фактов и
идей, непрерывно возникающих в ходе дальнейшего науч-
ного исследования. Такой инженер, если он по окончании
втуза будет повышать свои знания, будет передовым дея-
телем техники, достойным звания советского инженера.
Этого нельзя обеспечить на базе отрывочного курса фи-
зики, принятого в настоящее время.
О ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ

В ВЫСШЕЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ШКОЛЕ*

Курс физики в высших технических учебных заведе-
ниях нуждается в радикальной перестройке.

Часто рассматривают физику только как общеобразо-
вательный предмет, расширяющий кругозор будущего ин-
женера и знакомящий его с достижениями передовой
науки.

Такая установка неправильна, в особенности на том
этапе перехода от социализма к коммунизму, в который
вступила наша Родина. Физика — основа технического
прогресса, физика — резервуар, откуда черпают новые
технические идеи, — и новая технология. На определенной
стадии своего развития физические исследования перера-
стают в крупнейшие достижения техники.

Явления люминесценции долго составляли отдельный
участок физики. Затем они начали использоваться в тех-
нике вместе с катодными осциллографами и с задачей
телевидения. Когда кпд превращения свечения одного
спектрального состава в другой достиг значений, близких
80—90 %, появились флюоресцентные лампы, в 2—3 раза
снизившие расход электроэнергии и давшие дневной свет.
Инженер-светотехник должен освоить процессы люминес-
ценции.

Изучение полупроводников было делом «чистой фи-
зики», областью применения квантовой механики. Твер-
дые выпрямители переменного тока оказались первым
техническим выходом полупроводников. За ними последо-
вали фотоэлементы и фотосопротивления как неотъемле-
мый элемент всех видов сигнализации и автоматики.

Полупроводники совершенно изменили состояние во-
проса о непосредственном превращении тепловой энергии
в электрическую; вместо кпд порядка нескольких сотых
и десятых процента для металлических термоэлементов
полупроводниковые термобатареи дают несколько про-
центов и могут уже служить генераторами электро-
энергии.

Еще большее значение должны получить в ближай-
шие годы усилители радиочастоты из полупроводников
наряду с электровакуумными приборами.

♦ Статья опубликована: Вест. высш, школы, 1951, № 10, с. 16—20.
394
Радиоинженер, который во времена Попова имел дело
с искрой, перешел к поющей дуге, а затем к электронно-
вакуумным приборам. Сейчас ему придется разбираться
в квантовых уровнях электронов в полупроводнике.

Общеизвестно значение физики атомного ядра, от-
крывшей новые, небывалые по мощности источники энер-
гии.

Физика вместе с химией создает усовершенствованную
резину и пластмассы, новые виды изоляции и магнитных
материалов. Новые возможности открывает электронный
микроскоп, катодный осциллограф, электронно-лучевые
приборы телевидения.

В условиях социалистического сельского хозяйства воз-
никает и уже начинает разрешаться проблема овладения
микроклиматом — изменением в благоприятную для ра-
стения сторону условий тепла, света и влаги.

Прогресс химических производств, топлива, двигате-
лей, механической технологии, транспорта и связи во все
большей степени обусловливается внедрением в технику
достижений современной физики.

От физической лаборатории к производству развива-
ются такие разделы техники, как вакуумная, изоляцион-
ная, осветительная и многие другие. Автоматика, теле-
управление, контроль качества продукции непрерывно
черпают из физических лабораторий свои приемы и ап-
параты. Достаточно напомнить о внедрении в заводскую
практику фотосопротивлений, термосопротивлений, спект-
рального и рентгеновского анализа, ультразвуковой и
магнитной дефектоскопии, интерференционных методов
оценки точности изготовления металлических изделий.

В этих условиях высшая школа должна обеспечить
будущему инженеру не только знание современного про-
изводства и его технологии, но и вооружить его таким
знанием физики (в особенности областей, ближайших
к его специальности), которое позволило бы вносить
в производство новые, более прогрессивные методы, когда
они созреют для техники. Отсюда следует, что курс фи-
зики не должен быть узкоспециализированным, ориенти-
рованным только на существующие методы производства.

Современная техника использует самые разнообразные
материалы, начиная от специальных сталей и цветных
сплавов, пластмасс и керамики до полупроводников, сте-
кол, люминесцентных составов. Инженер обязан знать их
специфику, понимать, какие силы обеспечивают твердость
и прочность стали, пластичность резины, хрупкость
стекла, пластичность глины и метилметакрилата, что свя-
зывает кирпич, дерево, цемент. А для этого он должен
понимать механизм молекулярных сил, знать их разно-
образные проявления и уметь ими пользоваться. Инже-
неру нужно знать, как хрупкие материалы становятся
пластичными, чем отличается релаксационная дефор-
ция пластмасс от упругости металла.

А наши учебники вместо всей этой обширной и
крайне нужной инженеру главы физики кратко знакомят
студентов с кристаллической решеткой каменной соли.

Высшая школа обязана вооружить инженера ясным
пониманием физических процессов, па которых строится
производство, и достаточно широким кругозором, чтобы
он мог подыскивать в богатом арсенале физики нужные
для своих целей средства. Для этого курс физики должен
давать не разрозненные сведения, а стройную систему
знаний, проникнутую диалектическим материализмом.
Как и курс марксизма-ленинизма, курс физики должен
формировать мировоззрение инженера.

Вышедший из советской школы инженер призван
быть деятелем передовой науки как одного из средств
борьбы за коммунизм. Он должен понимать взаимосвязь
науки и техники, их обусловленность развитием произво-
дительных сил и производственных отношений, диалек-
тический путь их развития; видеть корни советской науки
и техники в наследии великих ученых и изобретателей
дореволюционной России — Ломоносова, Лобачевского,
Менделеева, Попова, Лодыгина и др.; ясно представлять
себе значение советской науки, ее коренное отличие от
дореволюционной и зарубежной; хорошо знать о ее дости-
жениях.

Физика, как учение о строении, свойствах и явлениях
природы, должна входить в состав вооружения любого
специалиста. Но нельзя преподавать одну и ту же фи-
зику — физику «вообще» — металлургу и электрику,
врачу и агроному. Такое преподавание и делает физику
только общеобразовательным предметом, тогда как она
призвана также обогащать и углублять специальное обра-
зование. Для агронома физика — это основа агротехники,
светофизиологии, для врача — биофизики. Электрику фи-
зика (а не курс электротехники) должна дать основанное
на квантовой механике учение об электронах в вакууме,
в газах, в металлах, полупроводниках и изоляторах —
396
понимание механизма намагничивания и сегнетоэлектри-
чества. Металлургу и теплотехнику необходима молеку-
лярная физика, статистическая термодинамика и т. п.

Давно пора отказаться от практики такого преподава-
ния физики, которое плохо и в общем виде излагает то,
что потом подробно и конкретно студент узнает из спе-
циальных курсов. С другой стороны, нельзя в преподава-
нии технических дисциплин игнорировать научно обосно-
ванные знания, уже приобретенные студентом в курсе
физики, и сводить технику к совокупности практических
правил и рецептов.

Преподавание физики и технических дисциплин
должно быть четко согласовано по каждому типу втузов.

Курс механики не может ограничиваться учением
о решении дифференциальных уравнений первого по-
рядка, здесь должна найти место физическая картина
движения. Курс сопротивления материалов должен стро-
иться на данных физики о процессах упругости, пластич-
ности и разрушения технических материалов, об их струк-
туре.

Таким образом, важнейшие задачи перестройки курса
физики во втузах (оставляя в стороне вопросы методики
преподавания) сводятся к следующим требованиям:

1.	Первое условие, необходимое для того, чтобы фи-
зика заняла достойное место в высшей школе, — это на-
учно-исследовательская работа кафедры, связанная со
спецификой втуза. Такая направленность тематики на
деле покажет значение физики для втузов, вызовет по-
вышенный интерес и участие студенчества в жизни ка-
федры и будет способствовать подъему уровня физиче-
ских знаний среди представителей технических кафедр.

Каждая кафедра физики должна иметь определенное
лицо, создать в своей области научную школу, которая,
несомненно, привлечет как физиков, так и оканчивающих
данный втуз студентов. Естественно, что такая кафедра
физики должна иметь возможность воспитывать аспиран-
тов из числа оканчивающих институт и получать необхо-
димое для научной работы оборудование.

2.	Преподавание физики должно быть основным эле-
ментом технического, а не только общего образования.
Поэтому курс и учебник физики нужно приспособить
к профилю втуза.

Необходимо создать 5—6 различных учебников для
важнейших типов втузов. Инженерная направленность об-
щего курса физики должна выразиться в особом внимании
к вопросам преобразования энергии, технических мате-
риалов, методов контроля и измерений, автоматики.

3.	Курсы физики и технической термодинамики необ-
ходимо согласовать, обеспечив широкое освещение в них
вопросов энергетики, понимания свободной энергии,
роли необратимых процессов, места энергии атомного
ядра.

Учение о колебаниях — как линейных, так и нелиней-
ных — распределяется между курсами физики и теорети-
ческой механики.

В общем курсе физики необходимо уделить достаточ-
ное место тем разделам, которые связаны с наиболее про-
грессивными направлениями техники: радио, полупровод-
ники, пластмассы, электроника, люминесценция и, разу-
меется, атомное ядро.

С другой стороны, следует покончить с высокомерным
отношением к средней школе: знание важных для втуза
элементарных законов должно обеспечиваться четкими
требованиями на вступительных экзаменах и в физиче-
ском практикуме. Нет надобности загружать этим мате-
риалом лекционное преподавание.

Изложение тех глав курса физики, которые связаны
с профилем втуза, нужно согласовать с техническими
кафедрами: курс физики должен дать все сведения, не-
обходимые для понимания производственных процессов,
но не излагать плохо и без знания дела то, что потом
будет сообщаться студентам крупным специалистом.

В одних втузах студенты получают серьезные знания
электротехники и радиотехники, в других эти дисциплины
полностью отсутствуют. Ясно, что при изложении учения
об электричестве нельзя не считаться с этим различием
Всякий инженер обязан знать принцип построения элек-
трических сетей, машин и радио; при отсутствии в про-
грамме втуза соответственных специальных предметов эта
задача ложится на курс физики.

В одних втузах профессора строят изложение техни-
ческих предметов на основе физики производственных
процессов — для них курс физики должен обеспечить
прочную базу физических знаний, в других техника из-
лагается как описание машин, а технология — как ре-
цептура. Неплохо будет, если в курсе физики студент
получит ясное представление о процессах, на которых
строится производство, о свойствах применяемых мате-
риалов и о механизме явлений, протекающих на произ-
водстве.

4.	Помимо общегр курса физики, на первых годах
обучения необходимо в большинстве втузов ввести обяза-
тельный специальный курс на 4-м году в объеме 30—
40 ч (в зависимости от типа втуза). Содержание этих
лекций следует строго согласовать с задачами данного
втуза и с тематикой исследовательских работ кафедры
физики. Можно надеяться, что такие лекции будут посе-
щаться не только студентами, но и преподавателями, что
повысит их интерес и знания в вопросах физики.

Основным видом обучения является, конечно, лекци-
онное преподавание. Курс лекций должен дать стройную
систему физических знаний, доводя ее до достигнутых
в данное время пределов.

Как ни непривычны для окончившего среднюю школу
идеи квантовой механики, статистической физики и тео-
рии относительности, они должны войти в состав про-
граммного курса. Без этого физика потеряет свое значение
и как одна из основ передового мировоззрения, и как
источник знаний о наиболее прогрессивных направлениях
научной мысли — об энергии атомного ядра, об электро-
нике, о полупроводниках, о химической физике и о мно-
гочисленных других достижениях современной науки и
техники.

Трудности начального преподавания новейшей физики
значительно облегчаются, если в основу изложения поло-
жить экспериментальные факты, выявить кажущиеся
противоречия между ними и изложить теорию как их
синтез и обобщение.

Факты новой физики нисколько не сложнее прежних,
они неизбежно ведут к новым идеям. Усвоению их по-
могает общефилософская подготовка студентов.

Совершенно неприемлемо обычное положение, когда
атомная и ядерная физика излагается наспех в конце,
«под занавес», без внимательного рассмотрения их кон-
кретных проявлений в природе, в лабораторном экспери-
менте и в технике.

Ни в каком случае нельзя допускать догматического
изложения курса физики как законченной дисциплины.
Студент должен постоянно чувствовать, что законы и тео-
рии физики неравнозначны всему богатству и разнообра-
зию опыта. Физика должна быть показана в своем раз-
витии как последовательное раскрытие богатства внеш-
него мира, ведущее к синтезу тех свойств его, которые
кажутся противоположными, идущее по путям, сформу-
лированным философией диалектического материализма.

Курс физики необходимо обязательно согласовать как
с программой диалектического и исторического материа-
лизма, так и с содержанием курсов механики и химии,
сопротивления материалов и технической термодинамики
и других технических дисциплин.

Лекционные демонстрации имеют особенно большое
значение для технических втузов. Наблюдая на лекции
данное явление, студент получает правильные представ-
ления о течении процесса и его масштабе. Он видит, на-
пример, что хотя законы Кулона для электрических заря-
дов и магнитных масс выражаются одинаковыми форму-
лами, их масштабы резко различны: в одном случае это
бузиновые шарики и кусочки бумаги, в другом — большие
железные массы. Он сразу поймет различие технического
значения электромагнитных и электростатических машин.
Студент наглядно убеждается в том, как различны ско-
рость процессов диффузии, внутреннее трение и тепло-
проводность в газах, жидкостях и твердых телах.

Лабораторные занятия призваны не только помогать
конкретному усвоению курса и прививать необходимые
навыки, но и научить студента выбору измерительных и
контрольных приборов, оценке точности измерений и по-
лученного на их основе численного результата. А для
этой цели физический практикум должен быть обеспечен
измерительными приборами, применяемыми на производ-
стве и в ОТК заводов.

Желательно, чтобы измерения в физической лабора-
тории производились на объектах, взятых на производ-
стве. Спектральный анализ в металлургических и маши-
ностроительных втузах следует изучать на металлах
стилоскопами академика Г. С. Ландсберга, а в химиче-
ских — на солях. Интерференцию необходимо применять
к заводским измерениям по методу академика В. П. Лин-
ника.

Физическая лаборатория не может не учитывать полу-
чающих все более широкое распространение радиотехни-
ческих методов. Разумеется, в лаборатории должна
иметься соответствующая аппаратура.

Расчетные упражнения по курсу физики следует вести
на техническом материале, соответствующем профилю
данного втуза. Для того чтобы разбираемые на упражне-
400
ниях задачи отвечали на реальные вопросы производства,
желательно, чтоС>ы среди руководителей упражнениями
были молодые сотрудники технических кафедр. Такой вид
связи кафедры физцки с ведущими техническими кафед-
рами втуза полезен еще потому, что он повысит квали-
фикацию преподавателей специальных дисциплин в об-
ласти физики.

Наконец, не следует выпускать из виду и производ-
ственную практику студентов, их экскурсии на заводы.
Здесь студент должен научиться наблюдению физических
процессов в производственных условиях. Полезно рас-
сматривать такие вопросы на упражнениях и использо-
вать этот материал в специальном курсе технической фи-
зики.

ПИСЬМО В ОФМН АН СССР

ПО ПОВОДУ УЧЕБНОГО ПЛАНА

ФИЗИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА МГУ*

6 августа 1952 г.

В ответ на Ваше письмо от 12 июля за № 101 сооб-
щаю свои замечания по учебному плану физического фа-
культета МГУ.

Основные установки, изложенные в объяснительной
записке, следует всячески приветствовать, так же как и
повышение роли дипломной работы, лабораторных работ,
семинаров, математического практикума, ремесленного
практикума.

Неоправданным мне кажется удлинение срока обуче-
ния до 5.5 лет. Я бы считал 5 лет максимально допу-
стимым сроком, а задачей плана — наиболее целесообраз-
ное использование этого времени.

Самым существенным недостатком плана я считаю
почти полное пренебрежение проблемой строения веще-
ства и чрезмерный упор на математические методы его
изучения.

На математику и теоретическую физику план отводит
1500 ч, на химию же — 34 ч лекций, а знакомство с кри-

* Письмо опубликовано в кн.: Научно-организационная деятель-
ность академика А. Ф. Иоффе. Л.; Наука, 1980, с. 295, 296,

26 А, Ф, Иоффе ''

401
сталлографией объявляется необязательным для физика!

Та же тенденция проводится и в построении курса
теоретической физики: вместо систематического курса,
аналогичного курсу общей физики, план предусматривает
лишь избранные главы, исключая теорию твердого тела
и молекулярную физику.

Я считаю такую установку в корне ошибочной: совре-
менный физик должен владеть химией в объеме, значи-
тельно превосходящем 2 семестровых часа. Механические,
электрические, магнитные и оптические свойства твердых
и жидких тел, их связи с кристаллохимическими дан-
ными должны входить в основу обучения всякого физика,
стремящегося к исследовательской деятельности.

Таким образом, я предлагаю: 1) заменить отдельные
главы теоретической физики систематическим курсом,
включающим квантовую теорию твердого тела; 2) расши-
рить лекционный курс химии с 34 до 136 ч; 3) ввести
обязательный курс кристаллографии в 34 ч; 4) несколько
сократить курс математики (с 910 до 750 ч) и спецкурсы
(с 556 до 450 ч).

В специальность «физика полупроводников» следо-
вало бы ввести из специальности «рентгеноструктурный
анализ» курсы: структурный анализ, физико-химический
анализ, кристаллохимию.

Обе эти специальности, как и некоторые другие, не-
мыслимы без основательного курса общей и физической
химии на первых годах обучения.

ВОСПИТАНИЕ УЧЕНОГО*

Быть активным творцом новых идей, новых средств
технического прогресса — заманчивая задача для строите-
лей коммунизма.

Но это и трудная задача, требующая систематической
работы всю жизнь — от студенческой скамьи до конца
жизни. Научная деятельность только тогда плодотворна,
когда она составляет содержание жизни, ее цель.

Недостаточно обладать природными способностями и

* Доклад на собрании комсоргов научно-исследовательских инсти-
тутов, проходившем в Ленинграде 25 марта 1955 г.; опубли-
кован в кн.: Научно-организационная деятельность академика
А. Ф. Иоффе. Л.: Наука, 1980, с. 298—303.
интересом к делу — нужна и громадная трудоспособность.
В научной жизни каждого ученого неизбежны трудности,
разочарования и ошибки. Часто кажется, что задача уже
решена, а при ближайшей проверке обнаруживаешь не-
дочет в доказательствах или в постановке опыта, узнаешь
о новых фактах, опровергающих сделанные выводы. Хо-
рошо, когда ошибку заметишь в ходе работы, хуже, если
на нее обратят внимание другие уже после опубликова-
ния работы или после передачи соответствующих реко-
мендаций и методик в производство.

Нужно воспитывать в себе острое чувство ответствен-
ности за свои утверждения, тщательно их проверять.
Нужно воспитывать волю к преодолению препятствий,
к достижению поставленной цели во что бы то ни стало,
через сколько бы неудач ни пришлось пройти. Истина
дается только тому, кто упорно ее ищет. Задачу решает
не тот, кто довольствуется частичным успехом, а тот уче-
ный, который добивается полноценного результата.

Иногда такой результат дается скоро. Одну из своих
работ, доказавшую атомное строение электрических заря-
дов и законы воздействия на них света, мне удалось за-
кончить в несколько месяцев.

Другая задача — измерение скоростей электронов, вы-
рываемых светом, потребовала 4 лет упорного труда и
была опубликована заграничным ученым раньше, чем я
мог на это решиться.

Эйнштейн уже 30 лет отдает все свои силы задаче
создания единой теории поля, объединяющей электромаг-
нетизм и тяготение. Он прошел за эти годы через ряд
неудавшихся решений и все еще не достиг цели. Но и
оставить ее он не в состоянии.

Был в моей научной жизни случай, когда я считал
выдвинутую мною теорию доказанной и приступил к осу-
ществлению практических выводов из нее — нового типа
изоляторов. Однако спустя 5 лет появилась квантовая
теория, которая опровергла мои соображения и объяс-
нила неудачу новой изоляции.

Был и другой случай, когда удалось провести в жизнь
и осуществить радиолокацию за несколько лет до поста-
новки этой задачи в Англии и США, несмотря на реши-
тельные возражения всех наших специалистов радиотех-
ников и радиофгзнков.
Удачи радуют, неудачи огорчают, но настойчивая ра-
бота и увлечение своим делом всегда дают и положитель-
ные результаты.

1.	Критическое и творческое изучение литературы.

Первое требование — знание своего предмета, но не
усвоение прочитанного, а критическая его проработка и,
более того, творческое его изучение.

Критически изучать — значит, что нужно тщательно
рассмотреть: действительно ли правилен ход рассуждения
автора, насколько убедительны приводимые им факты, не
вносит ли постановка опытов возможных ошибок, обес-
ценивающих результат, наконец, нельзя ли дать опытам
другого объяснения.

Творческий элемент заключается в том, чтобы найти
другой, более совершенный путь к решению поставленной
автором задачи или поставить, исходя из данных опытов,
дальнейшую задачу, глубже раскрывающую вопрос, по-
пытаться найти объяснение фактам, оставшимся непонят-
ными автору или незамеченным им.

Приступая к своей задаче, необходимо критически и
творчески проработать как русскую, так и иностранную
литературу. При этом нельзя ограничиться изучением по-
следних пескольких работ или применяемых в последнее
время приемов.

Чтобы создавать новое, нужно знать старое, а иногда
даже очень старое, нужно знать историю вопроса. Нельзя
забывать, что всякое наше знание — лишь относительная
истина, что многообразие природы неисчерпаемо. В ходе
исторического развития науки и техники выдвигается то
одна, то другая сторона задачи. То, что было отброшено
на определенном этапе, быть может, правильно отражало
одну сторону явления. А в новых условиях эта сторона
снова получает значение.

Приведу несколько примеров.

Источником радиоволн и у Герца, впервые их обнару-
жившего в 1888 г., и у Попова, впервые их применив-
шего для радиосвязи, служила электрическая искра.
С 1908 г. ее заменили вакуумные радиолампы. Но люби-
тели применяли более доступные средства радиосвязи —
кристаллические детекторы радиоволн. Олег Владимирович
Лосев создал даже кристадин, испускающий радиоволны.
Однако кристаллики были забыты, и вакуумные радио-
лампы вошли во всеобщее употребление. А сейчас на
основе более глубокого знания полупроводниковых кри-
сталлов радиотехника возвращается к ним и для многих
целей отдает им преимущество перед лампами.

Другой пример. Ньютон считал свет потоком частиц.
Гюйгенс показал, что свет распространяется как волновое
движение. Несмотря на авторитет Ньютона, волновая тео-
рия света признавалась всеми на протяжении 150 лет.
А вот уже 50 лет, как мы увидали в свете, наряду с вол-
нами Гюйгенса, и поток ньютоновых частиц — фотонов.

Такие же изменения претерпело учение об электронах.
Крукс считал их частицами, Герц — волнами. Теперь мы
видим в них и те, и другие свойства.

Еще решительнее, чем против пренебрежения исто-
рией вопроса и зарубежной литературой, следует предо-
стеречь против недооценки теории. Без теории, строго
математически обобщающей весь накопленный опыт, не
может быть здорового эксперимента. Опыт, не руководи-
мый теорией, слеп, подвержен случайностям и ошибкам.

Не всякому легко овладеть теорией своей области зна-
ния. Но, товарищи, сколько бы труда вы ни затрачивали,
он необходим. Опыт, вытекающий из теории, пополняю-
щий и улучшающий ее, — это лучший путь к практиче-
ским достижениям. Только обобщающая опыт теория мо-
жет правильно ориентировать дальнейшие эксперименты
и открыть творческие перспективы.

2.	Всесторонний охват вопроса.

Одно из требований пашей марксистской методоло-
гии — всестороннее рассмотрение изучаемого вопроса.
Между тем часто при постановке задачи вопрос ставится
односторонне. Такое нарушение правильной методологии
ведет к серьезным ошибкам. Автор, идя указанным путем
и придя к определенным выводам, часто не видит, что
те же результаты можно истолковать иначе. Не раз
в истории науки данные, которые автор считал подтверж-
дением своей точки зрения, оказывались неубедитель-
ными при более широкой постановке вопроса. Свои за-
ключения нужно проверить на всей совокупности изве-
стных фактов.

Поэтому, придя к тому или иному выводу, следует
тщательно продумать другие возможные объяснения и,
в частности, необходимо рассмотреть свои результаты
с других возможных точек зрения и выяснить, насколько
факты однозпачно свидетельствуют в пользу заключения
автора.

3.	Борьба противоположностей,
В относительно правильной картине явлений природы
научное исследование часто вскрывает противоречия
с новыми фактами, а иногда и противоречия между раз-
ными сторонами картины.

Почти всегда такие противоречия становятся источ-
ником более глубокого познания природы, источником но-
вых открытий. Они дают указания, в каких направле-
ниях нужно искать прогресс. В борьбе противоположно-
стей раскрывается истина.

Поэтому творческая наука не избегает, не замалчивает
противоречий, а ищет их и через их разрешение идет
вперед. В особенности это относится к противоречиям
между своими взглядами и опытом. Развивая теорию и
проверяя ее на своих или чужих опытах, никак нельзя
подбирать те из них, которые согласуется с теорией, как
часто поступают, закрывая глаза на то, что, наряду с бла-
гоприятными, для теории имеются и противоречащие или
не объяснимые теорией факты. Они-то и помогут развить
и обобщить исходные представления в теорию явлений
реального внешнего мира. Примеры из опыта: упругое
последействие в кварце, пластическая деформация кри-
сталла, магнитное поле катодных лучей; пример Ло-
ренца — непонимание марксистской методологии; яркий
пример концентрации мысли и сопоставление всех сторон
вопроса — Эйнштейн.*

4.	Дискуссия на семинарах.

«Сколько голов — столько умов», — говорит пословица.
Требования всестороннего охвата вопроса, выявления
скрытых противоречий, попытки иного объяснения фак-
тов — все это легче осуществляется коллективной работой
и не только тогда, когда она закончена и автор старается
доказать свою правоту, но и в ходе работы, когда автор
еще ищет правильного подхода к теме и охотно вдумы-
вается в новые предложения. Систематическая дискуссия
учит шире мыслить, выделять в вопросе главное, созна-
тельно и убедительно обосновывать свои утверждения.

Коллективное обсуждение обогащает узкий опыт од-
ного ученого идеями и опытом товарищей, работающих
в близких областях. В особенности плодотворно сочетание
в коллективе теории, опыта и практики. Трудно объеди-

* Здесь и далее в некоторых других местах конспективно наме-
чены мысли, получившие развитие в устном изложении. {Прим,
сост.).
нить их в одном человеке, но они охватываются коллек-
тивом. Семинары создали научную школу И. П. Павлова.
Крупнейшие ученые-физики также выросли на наших
семинарах. Среди них большинство академиков. При-
мер — Курчатов, Алиханов, Д. В. Скобельцын, Александ-
ров, Журков, Гросс.

5.	Специализация.

История выкристаллизовала ряд наук и специально-
стей в каждой из них. Специализация непрерывно растет
и далее. Но нельзя забывать, что классификация наук не
означает их изоляции. Между науками нет границ, и
чаще всего именно вопросы, сочетающие разные науки и
их разделы, приводят к самым важным открытиям. Та-
ковы: астрофизика — история Вселенной и Земли; хими-
ческая физика — горение и механизм реакции; биофизика,
агрофизика — поставившие физику на службу земледе-
лию; биохимия — белок, мускулы; радиоастрономия — не-
видимые глазом скопления материи; фотосинтез — радио-
изотопы.

Методы исследования, разработанные одной наукой,
используются другой (изотопы, радио, электронный ми-
кроскоп).

Между ходом процессов имеется далеко идущая ана-
логия. Опыт оптики передается радиотехнике, полупро-
водники — в катализ, рентгеновы лучи — в медицину.
Тепловой пробой и горение (Семенов).

Поэтому нельзя замыкаться в узкие рамки своей спе-
циальности, необходимо следить за успехами соседей и
изучать их, используя в своей области. Процессу специа-
лизации сопутствует противоположная тенденция: рост
обогащающих разные дисциплины идей и методов.

6.	Требования к советскому ученому.

Советский ученый не может забыть, что он работает
для народа и что научная истина — не самоцель, а вер-
ный путь к подъему культуры, к овладению силами при-
роды на благо народа. Поэтому, приобретая знания, уче-
ный несет их своему народу, поэтому он растит новые
кадры и стремится к тому, чтобы его ученики знали
больше и умели работать лучше, чем он.

Наша партия снабдила молодого ученого верным ком-
пасом — философией диалектического материализма. Плох
тот ученый, который изучает марксизм в отрыве от своего
дела, который не строит своей работы в согласии с пере-
довой методологией, не использует ее преимуществ.
Наша страна, идя впереди передового человечества,
осуществляет высшую форму социальной жизни — ком-
мунизм. Каждый мыслящий человек, а ученый должен
быть и мыслителем, должен стремиться к тому, чтобы его
работа вносила бы вклад в строительство коммунизма.

Нелепо бы выглядел ученый, который, живя в нашей
стране, ушел бы в разработку радиоаппаратуры, забывая
о том, для кого и для чего она нужна. Участие в обще-
ственной, культурной и политической жизни своего на-
рода — долг и право, счастье каждого ученого.

Наконец, хочу напомнить, что деятельность ученого
требует хорошего здоровья. Нельзя пренебрегать физиче-
ской культурой, экскурсиями и туризмом как лучшими
средствами укреплять и сохранить здоровье. А у нас та-
кие богатые возможности! Попутные наблюдения (сне-
жинки, загар).

7.	Техника научной работы.

В деле накопления знаний нельзя полагаться на одну
только свою память. Нужно иметь возможность восстано-
вить в памяти уже прочитанное и продуманное. Этой
цели служит непрерывно пополняемая картотека. Содер-
жание каждой прочитанной статьи и свои соображения
по ее поводу следует конспективно записывать на кар-
точку и складывать карточки в определенном порядке (по
авторам или по разделам).

Большое значение имеет журнал наблюдений — это
основной документ проделанной работы. Здесь должны
быть записаны непосредственные результаты наблюдений
и обстановка, в которой они получены (день и час, тем-
пература и т. д.).

В эти данные нельзя вносить никаких поправок. От-
дельно следует записывать формулы, по которым произ-
ведены вычисления, выводы, соображения по постановке
опыта и сводку результатов опыта. Такое ведение жур-
нала всегда позволит восстановить факты, даже если они
были сначала неправильно подсчитаны или истолкованы.
Можно будет учесть те стороны внешних условий, кото-
рым не придавали раньше значения.

Чрезмерная точность иногда так же вредна, как недо-
статочная, — затрачивается лишнее время, усложняется
установка, а внимание отвлекается на детали, не имею-
щие реального значения. Полезно предварительно грубо
оценить величину ожидаемого эффекта и потребную точ-
ность результата и, исходя из такой оценки, выбрать ус-
ловия опыта и аппаратуру. Грубая оценка определяет по-
рядок величины, а опыт ее уточняет.

Очень важно правильно выбрать метод измерения,
лучше отвечающий заданию: не стрелять из пушек по
воробьям, но и не пытаться снежками убить медведя.
Современная метрология дает богатый выбор. Чрезвы-
чайно упрощают и ускоряют задачу такие хорошо разра-
ботанные методы, как радиотехнические методы, осцилло-
граф, рентгеновский анализ и т. п.

Все шире входят в практику счетно-аналитические
электронные машины, которые в несколько минут решают
сложнейшие расчетные задачи, требующие многих меся-
цев. Измерительные приборы, методы наблюдений и из-
мерений — инструмент ученого, от совершенства которого
зависит успех его работы.

БОЛЬШОЕ СЧАСТЬЕ БЫТЬ

СТРОИТЕЛЕМ КОММУНИЗМА! *

Богата и многообразна жизнь нашей Родины, идущей
к светлым перспективам коммунизма. Быть активным
участником такой жизни — большое счастье. Найдите об-
ласть, которая вам по душе, способна вас увлечь, и вне-
сите в это дело все свои силы и способности. Тогда не-
избежные трудности и препятствия вам не страшны —
вы их преодолеете; более того, сама борьба с ними до-
ставит вам удовлетворение. Содержание вашей жизни
возрастет еще во много раз, если вы найдете новые, более
совершенные пути выполнения стоящих перед вами за-
дач. А для этого нужно учиться, учиться до конца жизни
и, отталкиваясь от уже известного, искать новое.

, На своем опыте я узнал, какую полноту счастья дает
настойчивый труд, разрешение загадок, которых еще не
мало в окружающей нас природе, какое удовлетворение
доставляет сознание, что каждое новое открытие — это но-
вые возможности улучшить жизнь человека, его быт и
культуру. Вместе с тем расширяются и наши гори-
зонты — недаром сравнивают научпое творчество с посто-
янным подъемом на все большие высоты; такому подъ-
ему нет конца: науку движет вечное стремление вперед.

* Статья опубликована в книге (Наука и молодежь. М., 1958,
с. 151), вышедшей в свет к 40-летию комсомола.
Тем из вас, кто, как и я, изберет путь науки, пожелаю
всеми помыслами влиться в этот мощный поток творче-
ской мысли и, вечно учась, направлять свои знания на
пользу передового человечества.

Лучшие достижения освещают путь человечества на
многие века, подобно идеям и делам Маркса и Ленина,
подобно научному творчеству Ломоносова, Менделеева,
Павлова, Ньютона и Эйнштейна, подобно произведениям
Пушкина, Горького и Маяковского, Шекспира и Гёте,
подобно музыке Глинки и Чайковского, Бетховена и
Шопена, подобно картинам Леонардо да Винчи и Репина,
Рафаэля и Гойи. Но пути к светлому будущему откры-
вают не только гиганты мысли и дела — прогресс созда-
ется сознательным движением миллионов людей, вдох-
новленных общими идеями.

Моя научная жизнь началась вместе с XX веком.
В 1900 г. я построил первый железнодорожный мост и
прочел первую лекцию. С тех пор я видел появление
радио и кино, автомобилей и авиации, радиолокации и
телевидения, электронного микроскопа и электронно-счет-
ных машин, ядерных реакторов и атомного ледокола.

Мне дано счастье в меру своих сил участвовать в по-
строении социализма, охватившего около миллиарда лю-
дей. Впереди видна уже заря коммунизма.

Моя Родина, которая в начале века была одной из
наиболее отсталых стран Европы, за сорок лет стала пере-
довым участком мировой культуры. Уже не десятки,
а многие тысячи наших ученых двигают науку, уже нага
самолет ТУ-104 обгоняет Солнце, за пределы Земли ухо-
дят наши спутники, ядерная энергия подчиняется чело-
веку, а моя Родина делает все, чтобы отвлечь ее от раз-
рушения и направить на благо человечества. К Совет-
скому Союзу направлены взоры и лучшие надежды всех
передовых людей.

Не замыкайтесь же в себе, в коллективе ярче и бо-
гаче станет ваш труд. Желаю и горячо советую вам, мои
молодые друзья, все силы своей молодости и зрелости
сосредоточить на творческом движении к коммунизму,
какую бы из бесчисленных дорог к нему вы ни избрали.
Ищите и осуществляйте новое, лучшее — оно есть в каж-
дом деле. Главное — живите и дышите своим делом, ни-
когда не переставайте учиться и двигаться вперед; пом-
ните, что вы и ваши товарищи по работе — один друж-
ный коллектив строителей человеческого счастья.
МЕМОРИАЛЬНЫЕ

И АВТОБИОГРАФИЧЕСКАЯ СТАТЬИ

ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД РЕНТГЕН*

Вильгельм Конрад Рентген родился в 1845 г. в Гер-
мании, вблизи голландской границы, в г. Ленепе. Сначала
он готовился к деятельности инженера и окончил поли-
техникум в Цюрихе, но ясно выразившийся еще на сту-
денческой скамье интерес к физике определил его по-
ступление в университет. После защиты докторской дис-
сертации он стал ассистентом по кафедре физики сначала
в Цюрихе, потом в Гиссене, откуда вместе со своим про-
фессором Кундтом переехал в Страсбург. В качестве
экстраординарного профессора он работал сначала в Гис-
сене, а затем снова в Страсбурге. Оттуда Рентген пере-
шел на ординарную кафедру в Гиссен, затем в Вюрцбург
и наконец в 1900 г. — в Мюнхен. В 1919 г. по достиже-
нии предельного возраста Рентген передал свою кафедру
В. Вину, но сохранил за собой заведование Метрономиче-
ским институтом в том же помещении Физического ин-
ститута Мюнхенского университета. Здесь он продолжал
работать до самых последних дней своей жизни. Скон-
чался Рентген в возрасте 78 лет 10 февраля 1923 г.

Свою физическую школу Рентген получил у Кундта,
который воспитал целую плеяду крупных эксперимента-
торов. К их числу принадлежали и русские физики —
Петр Николаевич Лебедев и Александр Александрович
Эйхенвальд. Помимо Кундта, Рентген был близок и с дру-
гими крупными современниками: Гельмгольцем, Кирхго-

* Статья опубликована в качестве предисловия к кн.: Рент-
ген В. К. О новом роде лучей. М.; Л., 1933, с. 5—20. В эту
книгу, редактором которой был А. Ф. Иоффе, включены первые
и основные публикации Рентгена 1896 г. об открытии им нового
рода лучей. Работы Рентгена кратко прокомментированы
А. Ф. Иоффе.

А. Ф. Иоффе написал еще три статьи о Рентгене: некролог
(Успехи физических наук, 1924, т. 4, с. 1—8), включенный
в 1-й том «Избранных трудов» А. Ф. Иоффе (с. 317—324),
статью к 15-летию со дня смерти Рентгена (Природа, 1938, № 2,
с. 107) и в книге: Очерки развития медицинской рентгенологии:
50 лет рептгеновых лучей в медицине. М., 1948, с. 29.
фом, Лоренцем, но с годами стал все больше замыкаться
в себе, и связь его с другими физиками ограничивалась
чисто деловыми и научными отношениями. Он не посе-
щал съездов естествоиспытателей, а в своей частной
жизни и во время путешествий не выходил из круга
своих ближайших ассистентов и нескольких старинных
друзей — математиков, философов, врачей. Поэтому лич-
ное его влияние на физиков, не бывших его учениками,
невелико. Он пользовался славой лучшего эксперимента-
тора. Когда умер Друде, его избрали на кафедру физики
Берлинского университета; после ухода Кольрауша ему
был предложен пост президента «Physikalisch-technische
Reichanstalt», а после смерти вант Гоффа — место ака-
демика. Однако Рентген отклонил все эти предложения,
точно так же как и предложения дворянства и различ-
ных орденов (в том числе и русских), последовавшие зэ
его открытием, а сами лучи до последних лет жизни на-
зывал Х-лучами.

Из числа его учеников многие занимают кафедры, и
на всей их научной деятельности чувствуется влияние
школы Рентгена. Сказанное относится к следующим ли-
цам: М. Вину, Л. Цендеру, П. П. Коху, Э. Вагнеру,
А. Шмауссу, Р. Ладенбургу, П. Прингсгейму, Э. Анге-
реру, Валентинеру, Фридриху, дю Прелю и Иоффе.

В течение своей более чем пятидесятилетней научной
деятельности Рентген напечатал около 50 работ, посвя-
щенных нескольким вопросам. Наиболее известные из
них — это открытые им рентгеновские лучи и рентгенов-
ский ток (магнитное поле движущегося в электрическом
поле диэлектрика). Большое число его работ посвящено
свойствам жидкостей (сжимаемости, внутреннему трению,
поверхностному натяжению), газов (поглощению инфра-
красных лучей, измерению ср с„) и кристаллов (пьезо- и
пироэлектричеству, электро- и пьезооптическим свой-
ствам) . Рентген первый изучил вязкость смолистых ве-
ществ; ряд его работ посвящен электрооптическим явле-
ниям (двойному преломлению в жидких и кристалличе-
ских телах, в электрическом поле, ионизации кристаллов
светом). Каждая работа печаталась только тогда, когда
результаты ее Рентген считал совершенно законченными.
Большое число произведенных им опытов не было опуб-
ликовано, так как в них оставались еще неясности.

Блестящий экспериментаторский талант, ясная и про-
стая постановка опытов, всесторонний и тонкий анализ
Вильгельм Конрад Рентген

возможных ошибок, наивысшая точность и достоверность
полученных результатов — вот черты, общие всем его
50 работам, сделавшие их классическими. Значительная
часть его работ имеет измерительный характер. Рентген
всегда достигал большей точности, чем другие, и многие
его измерения остались рекордными и через 40 лет (cp!ct,
снимаемость и др.). Однако этой точности он добивался
не усложнением аппаратуры и многочисленными поправ-
ками (подобно, например, Реньо), а применением нового
целесообразно придуманного метода, который в корне
устранял важнейшие ошибки и позволял получать точ-
ные результаты при помощи простых, часто самодельных
приборов, отвечавших его вкусу, как он сам выразился
в одной из своих заметок. Так, например, в течение дол-
гих лет шел спор между двумя крупнейшими физиками
Тиндалем и Магнусом о том, поглощают ли водяные
пары инфракрасные лучи. Опыты Тиндаля давали поло-
жительный ответ, Магнус всегда находил в них ошибки
и отрицал поглощение. Плотность паров невелика; нужно
было очень точно знать количество лучей, входящих
в пар и выходящих из него, чтобы измерить небольшую
разность, поглощенную паром. Взбирались даже на Монб-
лан, чтобы установить поглощение в воздухе между вер-
шиной Монблана и его подошвой. Рентген, поставив себе
этот вопрос, поступил проще: он измерил то повышение
давления, которое должно произойти в замкнутом сосуде
с водяным паром или другим газом вследствие нагрева-
ния поглощенными лучами. Без сложных приборов и
грандиозных затей ему удалось не только установить
факт поглощения, но и измерить его количественно.

Столь же характерна и его работа о рентгеновском
токе. Диэлектрик вращается между заряженными пласти-
нами конденсатора и создает магнитное поле. Могло бы
появиться сомнение, не течет ли ток по самим металличе-
ским пластинкам конденсатора и не этот ли ток вызывает
магнитный эффект. Рентген уничтожает это сомнение
простым опытом. Пластинки изготовляются из металличе-
ских секторов, отделенных эбонитовыми прокладками;
тока в пластинках быть не может, а эффект Рентгена
остается неизменным.

Любопытно, пожалуй, отметить, что и знаменитый
метод Кундта скрещенных спектров, который обнаружил
аномальную дисперсию, вызван критикой Рентгена. По-
следний, как дальтоник, плохо отличал красные цвета от
синих, и поэтому его нисколько не убедило изменение
порядка цветов в спектре. Он потребовал от Кундта более
объективного доказательства, не зависящего от зрения
того или другого физика, и в результате подробного ана-
лиза возможностей Кундт придумал свой метод.

Важнейшими из работ Рентгена являются, конечно,
три его статьи «О новом роде лучей», напечатанные
в 1895—1897 гг. Они создали ему мировую славу, за них
Рентген получил Нобелевскую премию, они оказали са-
мое решительное влияние на все последующее развитие
физики. Открытие рентгеновских лучей Рентгеном часто
приводят в качестве примера роли случайности в науке.
Правда, изучение катодных лучей в разреженных газах
подготовило почву для Рентгена, но, несомненно, требо-
валась недюжинная наблюдательность, чтобы, едва при-
нявшись за изучение катодных лучей, сразу заметить
создаваемые ими новые, рентгеновские, лучи. Трубки
с катодными лучами существовали уже 40 лет, но никто
из работавших с ними (в том числе и Ленард, считаю-
щий, что он имел в своих опытах дело с этими лучами)
не заметил испускаемых ими рентгеновских лучей. Во
всяком случае не случайна, а теснейшим образом связана
со всей научной личностью Рентгена та форма, в которую
вылилось его исследование. В трех небольших статьях,
опубликованных на протяжении одного года, дано на-
столько исчерпывающее описание свойств этих лучей, что
сотни работ, последовавших затем на протяжении 12 лет,
не могли ни прибавить, ни изменить ничего существен-
ного. И все это исследование в совершенно новой области
было проведено самыми элементарными средствами: един-
ственный «прибор», которым пользовался Рентген, — это
электроскоп с листочком. Для изучения каждого свойства
лучей им были придуманы новые чрезвычайно остроум-
ные методы, не раз затем использованные в самых раз-
нообразных случаях.

Вспомним некоторые из таких приемов Рентгена.

1.	Отражение. Рентген заметил, что лучи не отража-
ются заметно даже от хорошо полированных поверхно-
стей Можно было, однако, думать, что разница (по срав-
нению со светом) здесь только количественная: коэффи-
циент отражения рентгеновских лучей очень мал. Но
вместо того, чтобы улучшением измерительных приборов
измерить эту малую величину, Рентген устанавливает,
что истолченное в порошок и цельное вещество одина-
ково прозрачны для рентгеновских лучей; отсюда сле-
дует, что многочисленные поверхности отдельных зерен
истолченного тела отражают и рассеивают лучей не
больше, чем внутренность целого тела. Рентген дает со-
вершенно точное описание рассеяния и поглощения лу-
чей, сравнивая тело с комнатой, полной табачного дыма,
сквозь который проходит луч света. Каждый атом внутри
тела и на его поверхности рассеивает лучи одинаково и
тем сильнее, чем больше его атомный вес. Рентген ставит
вопрос, идентичны ли рассеянные лучи с первичными, и
совершенно правильно предполагает, что, наряду с откло-
ненными первичными лучами, появляются еще другие,
всегда более мягкие лучи, созданные атомами рассеиваю-
щего тела. Сама характеристика жесткости лучей по их
поглощаемости, сохранившаяся и после открытия Лауэ,
наряду с количественной спектроскопией, принадлежит
Рентгену.
2.	Ионизация. Рентген обнаружил эффект разряжения
наэлектризованного тела под влиянием лучей и сейчас же
установил, что главную роль в этом явлении играет иони-
зация воздуха. Лучи, проходящие мимо наэлектризован-
ного тела, разряжают его так же, как и лучи, прямо на
него падающие. Однако и этот эффект можно приписать
вторичным лучам, вызванным в воздухе и попадающим
на тело. Рентген показывает, что если засосать через
длинную трубку освещенный лучами воздух, то он сохра-
няет способность разряжать заряженное тело. Поместив
на пути ионизированного воздуха в трубе ватную пробку,
можно лишить воздух его способности снимать заряды
с тел. Чтобы удостовериться, что причина этого явления
лежит в соприкосновении ионизированного воздуха с по-
верхностями пор в вате, а не в замедлении движущегося
в трубе воздуха, Рентген помещает ту же пробку в такое
место трубы, через которое воздух проходит еще до иони-
зации (по другую сторону освещенного лучами участка
трубы). Движение воздуха в трубке замедляется одина-
ково, куда бы ни поместить пробку, между тем как раз-
ряжающая способность сохраняется только в том случае,
если ионы не соприкасались с ватой.

3.	Первые же опыты с лучами приводят Рентгена
к правильной конструкции трубки: наклонный платино-
вый антикатод, вогнутый алюминиевый катод. Сделанные
им тогда же снимки являются образцами эксперимен-
тального искусства. Так, он получил, например, изобра-
жение надписи, выгравированной на стволе охотничьего
ружья: предельное достижение и для современной рент-
геновской техники.

4.	О необыкновенном экспериментаторском чутье
Рентгена свидетельствуют его настойчивые попытки об-
наружить эффект, через 17 лет открытый Лауэ. Уста-
новив, что лучи рассеиваются каждым атомом, Рентген
заключает, что при правильном расположении атомов,
имеющем место в кристалле, рассеяние и поглощение
должны зависеть от направления. Он ищет это явление
в обстановке, весьма напоминающей опыты Лауэ и Фрид-
риха, но только с фотографической пластинкой, прижатой
к кристаллу. Более тонких соображений о дифракции или
интерференции у него быть пе могло, так как волновая
природа лучей не была известпа. Но и основные сообра-
жения Рентгена настолько убедительны, что в каждой
из трех работ он повторяет свою уверенность в существо-
вании эффекта, несмотря на то, что все его попытки дали
отрицательный результат. Если бы даже и случай, столь
благоприятствовавший ему в открытии лучей, заставил
Рентгена поставить фотографическую пластинку на пра-
вильное место, то все же при малой мощности тогдашних
трубок он вряд ли мог бы обнаружить искомый эффект.
Ведь и первые опыты Фридриха, знавшего, что он ищет,
дали отрицательный результат, и только наугад постав-
ленная Книппингом на пути лучей фотографическая пла-
стинка привела к открытию Лауэ. В 1895 и 1896 гг. не
было еще почвы для нового открытия, но Рентген знал,
где его искать. Не оправдалась гипотеза Рентгена о фи-
зической природе его лучей как о продольных колебаниях
эфира, но, принимая во внимание происхождение лучей
при продольном толчке катодного потока и резкое их от-
личие от световых, нельзя не считать гипотезу Рентгена
весьма естественной для того времени.

Наряду с этими образцами качественного исследования,
Рентген умел выполнять и точнейшие измерения там, где
это требовалось постановкой задачи. Так, например, он
видел, что нельзя создать теорию жидкого состояния, не
имея полной количественной характеристики свойств раз-
личных жидкостей и растворов. И эту работу он выпол-
нил с удивительным мастерством и последовательностью,
затратив на нее десять лет (с 1883 по 1892 г.). Измере-
ния постоянных воды и водных растворов привели его
в 1892 г. к представлению, что вода — это равновесная
система молекул различного состава. Такой же количе-
ственный характер получил вопрос о связи пиро- и пьезо-
электричества. Работы 1913—1914 гг. полностью под-
твердили, что пироэлектричество без остатка сводится
к пьезоэлектричеству. Сюда же относятся классические
опыты определения с/с, с помощью удачно поставлен-
ного на анероиде зеркальца, измерение теплового расши-
рения алмаза при низких температурах, приведшее
к теории Дебая.

По всем своим взглядам и деятельности Рентген был
типичным представителем классической физики второй
половины прошлого столетия. К той же школе принадле-
жали Кундт, Варбург, Кольраупг, Рубенс, Браун, Па-
шен — почти все уже ушедшие от нас. Рентген больше,
чем кто-либо из современников, способствовал созданию
новой физики нашего столетия — физики элементарных
процессов и электронных явлений. Тем не менее сам он
оставался верен прежним заветам и сторонился того по-
тока не всегда достаточно обоснованных «открытий» и ги-
потез, который последовал за его собственным открытием.

Методом его работы был последовательный форма-
лизм, отрицавший изучение механизма явлений. Вот при-
мер его отношения к работам с открытыми им лучами.
Темой моей работы было изучение упругого последей-
ствия в кварце при помощи пьезоэлектрического метода.
Однако по ряду соображений я пришел к заключению;,
что последействия в кварце вовсе не существует, а на<-
блюдаемые явления вызваны пьезоэлектрическими заря-
дами в массе кристалла. Чтобы удалить ИХ, я хотел уве-
личить электропроводность лучами радия и рентгенов-
скими лучами. Это действительно удалось. После этого»
я исследовал другие кристаллы и диэлектрики. Накопив,
интересный и часто неожиданный материал, я поспешил;
сообщить его Рентгену, находившемуся тогда в Santa'
Margareta. В ответ я получил открытку следующего со-
держания: «Я жду от Вас солидной научной работы, а нс
сенсационных открытий. Вернитесь к упругому последей-
ствию». Возвратившись в Мюнхен, Рентген объяснил;
свой совет антипатией к многочисленным поспешным:
опытам с рентгеновскими лучами и радием. Ко всякому,
кто занимался этими опытами, он относился с недоверием:
и считал, что не следует начинать свою научную дея-
тельность с изучения именно этих вопросов. Лишь путем:
острого конфликта я получил разрешение продолжать,
свои опыты. Только когда я обнаружил, что электропро-
водность рентгенизированной каменной соли резко меня-
ется при освещении обычным светом, Рентген, увидав,
здесь новую связь между светом и электричеством, заин-
тересовался работой и принял в ней участие. С тех пор>
до самой смерти Рентгена мы работали совместно над,
этой проблемой.

Другой яркий пример — отношение Рентгена к элек-
трону. До 1906—1907 гг. слово электрон не должно было
произноситься в Физическом институте Мюнхенского уни-
верситета. Рентген считал представление об электроне
недоказанной гипотезой, применяемой часто без достаточ-
ных оснований и без нужды. В течение двух лет я еже-
дневно в разговорах с Рентгеном пользовался этим по-
нятием, чтобы показать его проявление в самых разнооб-
разных явлениях. И только через 2 года электрон полу-
чил права гражданства в Мюнхене,
Рентген придавал значение лишь фактам, а не их
объяснению. Наше исследование кристаллов за 7 лет,
с 1904 по 1911 г., привело к пониманию явления электро-
проводности. Предлагая мне изложить наши результаты
для печати, Рентген настаивал, чтобы я систематически
изложил наши наблюдения, не создавая у читателя пред-
взятых мнений своими объяснениями. Мне, наоборот, ка-
залось необходимым излагать факты в свете той картины
явления, которая из них вытекает. Чтобы убедить в пре-
имуществе такого изложения, я расположил весь громад-
ный материал в 7 главах без всяких пояснений и затем
на двух листочках изложил «разгадку семи загадок».
В течение трех дней Рентген проверял, действительно ли
каждый опыт объясняется моей разгадкой и наконец со-
гласился включить разгадку в текст. Однако в таком виде
«статья настолько противоречила его принципам, что он ее
так и не сдал в печать. Только в 1913 г. он опубликовал
введение, заключающее методику измерения и приборы,
и в 1921 г. — опыты с каменной солью: 200 страниц од-
них опытных фактов. В 1922 г. Рентген предложил мне
самому дать изложение вопроса. Эта статья, корректуру
которой он еще самым тщательным образом проверил,
появилась вскоре после его смерти в 1923 г. Все осталь-
ные свои незаконченные работы (вместе с ними оказа-
лись также и результаты моих опытов в Петрограде)
<он завещал сжечь после его смерти, что и было выпол-
нено.

Рентген высоко ценил лучших представителей «но-
вой физики»: Д. Д. Томсона, Резерфорда, Милликена,
•Зоммерфельда, Эйнштейна и Бора (кандидатуру послед-
него «он даже представил на Нобелевскую премию), но
сам держался от нее в стороне. И чем больше появля-
лось в немецкой научной литературе скороспелых «пред-
варительных сообщений», тем основательнее и докумен-
тальное становились его работы, — последняя со своим
юпытным материалом заняла целую книжку «Анналов»
в 200 страниц. Из-за последовательно проведенного фор-
мализма в изложении она трудно читается.

Таким же последовательным, верным раз и навсегда
'выработанным принципам оставался Рентген и в частной
жизни. Он не был дипломатом, не умел приспосабли-
ваться к обстановке. На факультете и в Академии он
шел свою линию, не считаясь ни с какими влияниями.
Когда после отказа Лоренца Рентген счел нужным пред-
дожить кафедру теоретической физики в Мюнхенском
университете Зоммерфельду, действительно поднявшему
ее на большую высоту, он не побоялся вступить в самый
ожесточенный спор с влиятельной группой математика
Линдемана. Ему пришлось проделать большую работу,
чтобы опровергнуть возражения Линдемана против одной
из основных работ Зоммерфельда и добиться его избра-
ния.

Рентген не допускал ни для кого из своих ассистентов
и учеников никаких уклонений от того метода работы,
который он считал единственно научным, и здесь бывал
часто слишком прямолинейным. Но так же последовате-
лен он был и с власть имущими: Вильгельм II при посе-
щении Германского музея в Мюнхене, выслушав объясне-
ния Рентгена к физическому отделу, попытался так же
объяснить Рентгену артиллерийский, но не мог ничего
сказать, кроме общеизвестных тривиальных фраз. Рент-
ген прямо так ему и сказал, после чего Вильгельм, отвер-
нувшись, немедленно ушел, оскорбленный в своей гор-
дости военного специалиста.

В 1917 г. вследствие блокады в Германии царил голод,
и все население получало распределявшиеся по карточ-
кам скудные продукты питания. Рентген имел в Голлан-
дии много друзей, посылавших ему продовольственные
посылки с маслом и сахаром. Однако, считая, что при та-
ком положении в стране никто не должен пользоваться
привилегиями, он все свои посылки сдавал государству
для общего распределения. За год он потерял 17г пуда
в весе, и только когда врачи заявили, что еще месяц такой
жизни приведет его к смерти, он согласился принять по-
вышенный больничный паек.

Для ведения войны государству необходима была ва-
люта. Все значительные капиталы Рентгена были поме-
щены в голландских бумагах, и все он отдал без остатка
по первому требованию. Он и здесь не знал компромиссов
и из сотен тысяч не оставил себе ни гульдена. Последние
годы своей жизни он принужден был отказывать себе
во многом. Только раз в неделю он позволял себе мясное
блюдо. Чтобы исполнить свое желание — перед смертью
снова посетить места в Швейцарии, где он жил с неза-
долго перед тем скончавшейся женой, он должен был
почти на целый год отказаться от кофе и т. п.

Рентген был большой и цельный человек в науке и
в жизни.
Вся его личность, его деятельность и научная мето-
дология принадлежит прошлому. Но только на фунда-
менте, созданном физиками XIX в. и в частности Рентге-
ном, могла появиться современная физика. Рентгеновский
ток был толчком в электронной теории; рентгеновские
лучи — к электронике и атомистике. На этом прочном
фундаменте выросло новое здание. Если яркая окраска
иных деталей эюго здания часто и противоречила его
вкусу, то все же фундамент, материал и методы для по-
стройки дал нам Рентген.

Впечатление, вызванное открытием Рентгена, было
чрезвычайно велико. В течение только 1896 г. о нем было
напечатано более 1000 статей. Появились сотни научных
работ, посвященных этим лучам, и ряд попыток открыть
еще какие-нибудь новые лучи. После большего или мень-
шего периода оказывалось, однако, что лучи эти были пло-
дом недоразумения или ошибок наблюдения (лучи Герца,
Блондло, F-лучи и т. н.). Работы по рентгеновским лучам
в течение 12 лет также не могли прибавить ничего суще-
ственного к результатам, установленным Рентгеном в его
первых работах. Не только само открытие новых лучей,
но и их исследование, классическое по своей простоте,
объективности и полноте, произведенное с самодельными
приборами по совершенно новым методам, легшим в ос-
нову позднейшей физики, представляет собой выдаю-
щуюся заслугу. Вполне по праву Рентгену первому была
присуждена Нобелевская премия по физике. Теперь, после
30-летнего изучения рентгеновских лучей, открывшего нам
наконец их природу и объяснившего их свойства, мы
можем еще лучше, чем современники Рентгена, оценить
необычайную точность его наблюдений и умение находить
в хаосе фактов характерные черты нового явления.

ДОПОЛНЕНИЕ К «ВОСПОМИНАНИЯМ
О ПРОФЕССОРЕ П. ЭРЕНФЕСТЕ»

Г. Е. УЛЕНБЕКА*

Павел Сигизмундович Эренфест оказал большое влия-
ние не только на физиков Голландии, где он после Ло-
ренца занимал кафедру теоретической физики, но и на

* Статья написана по просьбе редакции журнала «Успехи физи-
ческих наук» в качестве дополнения к опубликованной на
развитие советской физики. То обстоятельство, что Ой
занял по настоянию самого Лоренца его кафедру, соста-
вило впоследствии трагедию его жизни. Он считал себя
недостойным такого высокого положения и думал, что
узурпировал место более достойного, всякий раз, когда на
это место выдвигался один из его учеников. Настойчиво
он искал выхода, пытался, например, получить кафедру
в одном из институтов Сибири или Урала. Для Ленин-
града, Москвы и Киева он видел физиков, которых счи-
тал много выше себя, в частности Л. Д. Ландау. Эренфест
погиб в год, когда Гитлер захватил власть в Германии.

А между тем именно во времена Эренфеста Лейден сде-
лался мировым центром теоретической физики, куда при-
езжали поучиться или побеседовать с Эренфестом все
лучшие физики. Во втором этаже его дома была комната,
на белой стене которой оставляли свои подписи те, кто
в ней жил. Здесь были и Эйнштейн, и Бор, и немцы, и
американцы, и англичане, и, конечно, русские, которые
особенно были близки сердцу Павла Сигизмундовича.

Несколько лет Павел Сигизмундович жил в Петер-
бурге, одним из первых после 20-летпего перерыва сдал
магистерский экзамен, но к чтению лекций в универси-
тете пе был допущен. Только Политехнический инсти-
тут — тогда самый передовой — решился предоставить
ему возможность чтения необязательного курса диффе-
ренциальных уравнений физики. И что это был за курс!
Ни в одном изложении этого классического предмета фи-
зика с математикой не сочетались в такое гармоническое
целое.

Помню, когда во время своих магистерских экзаменов
я высказал академику Стеклову некоторые из обобщений
Эренфеста, сославшись на него, это произвело сильное
впечатление и, думаю, надолго определило мнение Стек-
лова о моей математической эрудиции.

Еще больше давали семинары, происходившие под
руководством или даже только при участии Эренфеста,
или беседы с ним. Уленбек это убедительно показал.

страницах этого журнала статье проф. Г. Е. Уленбека. В основе
статьи Уленбека лежала его речь, произнесенная при награжде-
нии его медалью Эрстеда за заслуги в преподавании физики и
практически полностью посвященная П. С. Эренфесту, который
был его учителем в Лейдене. «Дополнения» А. Ф. Иоффе опуб-
ликованы в том же выпуске, что и статья Уленбека (1957, т. 62,
с. 371, 372). П. С. Эренфесту посвящена также специальная
глава в кн.: Иоффе А. Ф. Встречи с физиками. М., 1960.
Пауль Эренфест

Я помню семинар в Лейдене, где тот же Уленбек —
тогда еще начинающий физик — изложил гипотезу о вра-
щающемся электроне и о «спине» как четвертой коорди-
нате в схеме Паули. Можно с уверенностью сказать, что
для самих докладчиков (Гаудсмита и Уленбека) физиче-
ский смысл их гипотезы полностью выяснился лишь
в ходе дискуссии, в результате вопросов и ответов Эрен-
феста.

Лично для меня общение с Эренфестом имело громад-
ное значение. За все годы его пребывания в Петербурге
он ежедневно в письмах излагал свои мысли, а дважды
для самих докладчиков (Гаудсмита и Уленбека) физиче-
скими вопросами у него на квартире. Эти письма и сей-
час хранятся у меня.

Это были дореволюционные годы. Многое нас возму-
щало в системе научной работы. В частности, постановка
магистерских экзаменов, которая на несколько лет отры-
вала от активной научной работы и все же оказывалась
непреодолимой для таких физиков, как В. К. Лебедин-
ский, А. А. Гершун, В. Ф. Миткевич. Я помню выступле-
ние Эренфеста на съезде естествоиспытателей в Москве,
когда он, рассказав, как поставлены магистерские экза-
мены в Петербурге и как Д. С. Рождественский, оставив
научные исследования и отказавшись от участия в съезде,
насыщается бесполезными знаниями, пе выдержал и
расплакался.

Эренфест жил интересами русской науки, любил ее и
уважал, что он доказал позже, став после революции и
блокады России связующим звеном молодой советской
физики с Западом.

С благодарностью вспоминаю, сколько энергии вложил
Эренфест в обеспечение научных командировок нынеш-
них академиков В. А. Фока и Д. В. Скобельцына.

В краткой заметке трудно рассказать о значении и
своеобразии вклада Эренфеста в развитие физики.

Мы обязаны ему физическим пониманием Я-теоремы
Больцмана (учителя Эренфеста), квантовой гипотезы
Планка, закона смещения Вина и его обобщения в адиа-
батических инвариантах, механизма термоэлектродвижу-
щих сил и многих других принципиальных основ совре-
менной физики. До сих пор лучшим изложением статисти-
ческой физики является статья в Энциклопедии матема-
тических наук, написанная П. С. Эренфестом вместе с его
женой Татьяной Алексеевной Афанасьевой-Эренфест.

В лице Павла Сигизмундовича физика потеряла один
из самых светлых умов; он умел в каждом физическом
вопросе показать его суть, умел видеть в физике не раз-
розненные факты, а цельную взаимосвязанную картину
захватывающей красоты и стройности. Это был верный
друг советской науки, друг и учитель многих советских
физиков.

По всему миру рассеяны ученые, обязанные Эренфесту
своим интересом к проблемам физики. Закончу тем, с чего
начал: Эренфест оказал колоссальное влияние на разви-
тие физики не только чисто научной деятельностью, т. е.
своими печатными трудами и т. д., но и личным влия-
нием.
МАКС ПЛАПК*

В 1947 г. в возрасте 89 лет умер Макс Планк. Откры-
тие им квантовых свойств световых явлений создало но-
вую эру в физике и химии, привело к радикальной их
перестройке.

На грани XIX и XX вв. произошел ряд событий, опре-
деливших дальнейшую судьбу физики. Они совпали с на-
чалом научной деятельности Планка в 80-х годах XIX в.
Вскоре после этого были открыты радиоволны Герца, еще
через семь лет — лучи Рентгена, затем — электрон Том-
сона и наконец Беккерелем и супругами Кюри была от-
крыта радиоактивность. Первое десятилетие XX в. от-
мечено окончательной победой атомных теорий и теории
относительности. Во второе десятилетие исследованы
атом Бора и структура кристаллов. Центром этой науч-
ной бури были кванты и относительность. Если можно
связывать целую научную эпоху с отдельными именами,
то это была эпоха, выросшая вокруг Планка и Эйн-
штейна, как ее первооткрывателей.

Научные результаты неотделимы от личности их ав-
тора. Поэтому небезынтересно вспомнить не только то,
что сделал Планк и к чему привели результаты его дея-
тельности, но и то, как он сам пережил вызванный им
перелом в физике. Мне пришлось часто встречаться и бе-
седовать с Планком, и о своих впечатлениях я попытаюсь
рассказать.

Некоторое представление о том, как понимали задачи
и роль теоретической физики современники Планка, дает
следующий эпизод, рассказаный Планком однажды
в Берлине на банкете, данном в его честь Физическим
обществом.

В ответ на ряд приветствий Планк рассказал об исто-
рии своей научной карьеры. Представив и защитив
в Мюнхене работу на звание доцента, он направился
к заведующему кафедрой физики Жолли и сообщил
о своем намерении посвятить себя развитию теоретиче-

• Статья представляет собой обработанную стенограмму выступ-
ления на объединенном заседании Отделений физико-математи-
ческих и химических наук совместно с Институтом истории
естествознания и техники, состоявшемся 17 апреля 1958 г.
в Москве и посвященном 100-летию со дня рождения М. Планка.
Она опубликована в кн.: Планк Макс. 1858—1958: Сборник
к 100-летшо со дпя рождения М, 1958.
Ской физики. На это Жолли сказал: «Молодой человек,
зачем Вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретиче-
ская физика уже в основном закончена, дифференциаль-
ные уравнения решены, остается рассмотреть отдельные
частные случаи с измененными граничными и началь-
ными условиями. Стоит ли браться за такое бесперспек-
тивное дело?»

В свете бурного развития теоретической физики по-
следующих десятилетий эти слова звучат как анекдоц но
они отражают определенные эпохи, которые повторяются.
Такие же слова я слышал из уст выдающихся физиков
в эпоху расцвета квантовой теории, когда казалось, что
теоретическая основа физики дана в общих положениях
квантовой механики. Но вслед за этим последовало от-
крытие нейтронов и ядерной физики с ее все еще нераз-
решенными проблемами. Диалектический материализм
не допускает таких прогнозов. Планк не испугался тогда
предостережений и пошел своей дорогой широких обоб-
щений термодинамики. Он сумел развить ее содержание,
подчеркивая особое место тепловых явлений, но отказы-
ваясь сначала от статистических теорий. Пытаясь вы-
вести спектр абсолютно черного излучения из общей
формы связи энтропии с энергией, Планк пришел к фор-
муле Вина и ошибочно заявил, что пределы справедли-
вости ее совпадают с пределами справедливости второго
начала термодинамики.

Когда вскоре опыт показал непригодность формулы
Вина, Планк исправил свое утверждение: формула не
вытекала из второго начала, а только удовлетворяла ему.
В исправленном виде она оказалась в наилучшем воз-
можном согласии с опытом. Чтобы обосновать ее теоре-
тически, потребовалось воспользоваться методом Больц-
мана.

Введя в теорию кванты и определив их конечную ве-
личину, Планк оставался на почве классической электро-
динамики и сводил их появление к своеобразному закону
излучения света атомными осцилляторами.

В 1905 г. появилась заметка Эренфеста, показавшего,
что кванты — это новая гипотеза, а не вывод из класси-
ческой теории. В том же году Эйнштейн опубликовал
новую теорию оптических явлений, в которой сама лучи-
стая энергия строилась из квантов — фотонов. Физиче-
ские явления фотоэффекта, люминесценции, закон Стокса
были настолько наглядны, что они убедили многих фи-
426
Макс Планк

зиков и меня в том числе. Я попытался построив
лучистой энергии по аналогии с кинетическое
газов. Сами собою вытекали закон Больцмана
смещения Вина, но для вывода формулы Пла-
тилось допустить возможность любого числа
в той же ячейке. По совету Рентгена,
в Химзее, близ Мюнхена, к Планку узнать ег<
о теории фотонов.

Планк отнесся к ней отрицательно. Помимо ,,
личий фотонов от молекул газа (иесохранение чии.,
тонов) и необходимости актов поглощения и испускав
для достижения равновесия, он особенно подчеркивал
лательность остаться в рамках теории Максвелла. «Онг
так много дала физике и, наверное, еще немало поле?
ного даст в будущем, надо поэтому быть ей благодарным
и без крайней необходимости не отступать от нее.
Раньше, чем рассматривать другую точку зрения, следует
убедиться, что положение старой — безвыходно. Лучше бы
Вы придумали, как попять факты, приведенные Эйнштей-
ном, в рамках классической теории». Планк все еще на-
деялся, что это возможно! На вопрос, согласится ли оп
как редактор «Annalen der Physik» поместить мою
статью, он ответил, что не будет возражать против ее
напечатания, но предпочтет, чтобы это сделал второй
редактор, Вин, а лично он будет сожалеть, что опублико-
ван еще шаг в сторону от Максвелла.

Это было в 1910 г. С тех пор Планк под влиянием
фактов уступал постепено свои позиции, но все же реши-
тельного шага в направлении квантовой теории пе осме-
лился сделать.

Планк предпочитал факты, не затрагивающие строе-
ния лучистой энергии. В беседах со мною он пе касался
опытов по квантовому строению света, по с интересом
относился, например, к работам по электрическим и ме-
ханическим свойствам кристаллов. Каждый раз, когда я
бывал у него для совместного обсуждения этих фактов,
приглашался также Грюнейзен.

На семинаре в Берлинском университете Планк редко
принимал участие в дискуссиях и ограничивался вопро-
сами, в отличие от его ученика Лауэ и Эйнштейна.

Вспоминая свои посещения ПлаАка в Грюневальде —
предместье Берлина, не могу забыть его музыки. Оп был
блестящим пианистом, глубоким знатоком классической
музыки. Не все помнят, что Планк изучал вопрос о тем-
перированной нормальной гамме, что он читал в Берлин-
ском университете лекции по теории музыки. Как отли-
чался Бах в классическом исполнении Планка от легкого
человечного Баха у Эренфеста! Как различны были раз-
меренный поток звуков у Планка и задумчивая скрипка
Эйнштейна! Все они любили музыку и охотно играли,
каждым я восхищался, но совсем по-разному. Мне при-
шлось слышать и Гейзенберга, рояль которого наполнял
комнату океаном звуков.

Жизнь Макса Планка, о которой он сам расказал па
банкете и которую описал в автобиографии, несложна:
приват-доцент в Мюнхене, профессор в Киле, профессор
теоретической физики Берлинского университета и член
Берлинской Академии наук, ее непременный секретарь
в последующие годы. В этой должности он получил мое
последнее письмо с отказом быть членом Берлинской
Академии наук в период человеконенавистнического ре-
жима Гитлера.

Вспоминая научные работы Планка, мы видим раз-
витие понятия энтропии и термодинамики сложных си-
стем и растворов, борьбу за правильное понимание вто-
рого начала термодинамики, а потом последовательную
интерпретацию третьего начала. В центре стоит термоди-
намика лучистой энергии, приведшая его к статистической
физике и к кванту действия; стремление сочетать кванты
с электродинамикой, как ее дальнейшее развитие в мик-
ромире; серия статей по релятивистской термодинамике;
борьба с формалистической школой Маха и Оствальда, не
поднявшаяся, однако, до последовательно диалектического
материализма; защита культуры и ученых от гитлеров-
ского расизма, пе доведенная до активной борьбы или до
отказа от ответственных должностей.

В связи с 200-летним юбилеем Академии наук СССР
Планк выступал в Ленинграде и Москве и дал высокую
оценку советской науке. Симпатии к Советскому Союзу
не помешали ему, однако, присоединиться однажды
к враждебному выступлению немецких ученых.

Таков, по моим представлениям, был Планк, создавший
новую физику, доживший до ее расцвета, до ее победы,
переживший крушение династии Гогепцоллернов и гибель
гитлеровского нацизма. Планк видел рост социализма,
расцвет его культуры и умел это ценить.

Но своим воспитанием и симпатиями он был связан
с классической эпохой термодинамики и электродина-
мики, с немецким патриотизмом XIX в. и с религией.

Искренний и честный сын своего времени и своего
народа, он был неустанным талантливым тружеником,
открывшим, благодаря глубокому анализу, неожиданную
сторону в явлениях природы.

Моральный и научный авторитет Планка был непре-
рекаем для физиков во всем мире.

В ряду научных событий, определивших научную ре-
волюцию XX в., решающим были кванты Планка, вышед-
шие из расчета спектрального распределения излучения
абсолютно черного тела.

В истории науки кванты действия произвели такой
же переворот, как и великие открытия Галилея и Нью-
тона.
АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН*

Альберта Эйнштейна я впервые увидел в Берлине.
Первые же его работы 1905 г. — броуновское молекуляр-
ное движение, фотонный механизм действия света и тео-
рия относительности — оказали решающее влияние на
дальнейшее развитие физики и на идеи физиков, в том
числе и мои.

Для меня лично теория относительности и фотоны
придали реальное содержание возникшему у меня еще
в средней школе недоверию к световому эфиру и в то же
время вскрыли новую сторону взаимодействия света
с веществом.

Экспериментальная работа Эриха Ладенбурга (брата
Рудольфа Ладенбурга, работавшего у Рентгена) по
внешнему фотоэффекту, хотя и приводила, по мнению
автора, к выводам в пользу резонансной теории Ленарда,
при ближайшем анализе подтверждала эйнштейновы фо-
тоны. Вскоре (в начало 1907 г.) я опубликовал заметку,
в которой показал, что измеренная Ладепбурюм энергия
фотоэлектронов на самом деле связана с частотой света
линейно, а пе квадратично, как утверждал автор, что
было в полном согласии с теорией Эйнштейна.** Кроме
того, я указал путь окончательного решения вопроса
о фотонах — изучение фотоэффекта щелочных металлов:
натрия, калия и их сплава. Около четырех лет я посвятил
этой работе, по не опубликовал ее в физических журна-
лах, так как появилась статья Милликена, в которой за-
дача была решена с большей точностью, чем удалось сде-
лать мне.

Я очень хотел поговорить о всех этих вопросах с Эйн-
штейном и вместе со своим приятелем Вагнером поехал
к нему в Цюрих. Однако дома мы его не застали, п пого-
ворить нам не удалось. Жена его сообщила (с его слов),
что оп только чиновник патентного ведомства и о науке

* Статья написана к 5 лстию со дня смерти Л Эинппейна и
опубликована в журнале: Успехи физических паук, 1960, i 71,
с 3—7.

Первая личная встреча Иоффе с Эйнштейном состоялась
в Берлине 19 мая 1922 г

** Упоминаемые в статье работы А. Ф Иоффе по правильному
(в пользу фотонной теории Эйнштейна) толкованию опытов
Ладенбурга опубликованы в 1907 г. в ЖРФХО и воспроизве-
дены во втором томе его «Избранных трудов» (с 9).
Альберт^ «Эйнштейн

думать серьезно не может, а тем более об экспериментах.

Возможно, что работа Эйнштейна в патентном ведом-
стве не была столь бессмысленной. Когда в 20-х годах я
узнал его ближе, оказалось, что в нем сильны тенденции
изобретательства. Вместе с художником Орликом и зуб-
ным врачом Гринбергом Эйнштейн разрабатывал новый
тип полиграфической машины для художественной гра-
фики. За ним уже числились различные технические изо-
бретения, и он никогда не прекращал попыток в этом на-
правлении.

В своих статьях Эйнштейн часто характеризовал свои
идеи как эвристические точки зрения. Поэтому свое по-
сещение мы мотивировали желанием выяснить, суще-
ствует ли Эйнштейн как реальное физическое явление
или лишь как некоторая эвристическая точка зрения. Он
позже ответил, что как физик действительно не суще-
ствовал.
В Цюрихе, и особенно, когда Эйнштейн занял кафедру
физики в Пражском университете, его творческая работа
развернулась широко. Затем он перешел на специально
для него созданную и хорошо оплачиваемую должность
академика при Прусской Академии наук в Берлине. Та-
кую же должность ранее предлагали Рентгену. Здесь
Эйнштейн читал лекции и активно участвовал в работе
коллоквиума в университете. Однако, как он мне од-
нажды сказал, берлинская обстановка его не удовлетво-
ряла. Люди, с которыми ему приходилось обсуждать
вопросы физики, не жили наукой, она была лишь побоч-
ной деталью их существования.

А чем была научная мысль для Эйнштейна показывает
случай, о котором хочется вспомнить и рассказать во всех
деталях.

Во время одного из моих приездов в Берлин Эйн-
штейн заинтересовался моими исследованиями механиче-
ских и электрических свойств кристаллов; он просил меня
рассказать о них подробнее. Помню, в 3 ч дня я пришел
к нему и вскоре приступил к изложению своих опытов.
Примерно через час зашла его жена и просила Эйн-
штейна в 5 ч принять какого-то человека, приехавшего
из Гамбурга познакомиться со знаменитым ученым.
Эйнштейн избегал таких встреч и всего, что могло иметь
характер рекламы или подчеркивало его знаменитость.
Видимо, в своей семье он не находил поддержки. Поэтому
он увел меня в соседний парк, чтобы беспрепятственно
продолжать беседу. Только когда опасность встречи мино-
вала, мы вернулись в его кабинет.

Часа за два я рассказал все существенное, и тогда
начался исключительный по глубине и настойчивости
процесс освоения нового для Эйнштейна материала. Про-
цесс этот можно охарактеризовать как органическое вве-
дение новых фактов в сложившуюся ранее единую кар-
тину природы.

Наступило 8 час вечера, нас позвали к ужину; но и
здесь работа мысли и обсуждение темы не прекращались,
продолжала усваиваться духовная пища, а усвоение ма-
териальной пищи происходило по указаниям жены — что
взять на вилку и когда направить ее в рот. Внимание
Эйнштейна было далеко от макарон, которыми нас уго-
щали. По окончании ужина работа мысли продолжалась:
1C0 с новых ж новых сторон обсуждались факты и их тол-
кование. Приближалась полночь, уходил последний поезд
432
в Вердер, где я жил, под Берлином. Я предложил про-
должить беседу завтра или в любой другой день, но уви-
дел, что смысл моих слов не доходил до Эйнштейна, и не
стал настаивать. Наконец в 2 часа ночи процесс закон-
чился — все стало на свои места, сомнения выяснены;
прибавился еще один участок в лишенной внутренних
противоречий картине окружающего мира, которую соз-
дал себе Эйнштейн.

Ни мне, ни, вероятно, большинству ученых не прихо-
дилось наблюдать такое длительное и систематическое
напряжение мысли. Но для Эйнштейна это было, ви-
димо, привычным делом. Так вскрывались нерешенные
проблемы, так они разрешались или возбуждали но-
вые идеи.

Для многих научная деятельность сводилась к изуче-
нию и разрешению тех задач или тех их сторон, которые
удается разрешить. Наряду с этим, остаются невыяснен-
ными, быть может, еще более фундаментальные про-
блемы, но ими займутся другие. Для Эйнштейна не было
частных решений. Проблема одна, а разные ее стороны —
только пути к проникновению в то, что происходит в при-
роде.

В этом заключалась громадная сила Эйнштейна, его
гениальность. Но это сделалось и трагедией его жизни.
Теория относительности, развившаяся в теорию тяготе-
ния, оставляла в стороне электромагнитное поле. Между
тем Эйнштейн был убежден, что существует единое поле,
различными проявлениями которого являются тяготение
и электромагнетизм. Он настойчиво стремился к единой
теории поля, но не мог ее создать. Оставить же нерешен-
ной глубокую проблему, с которой столкнулся, Эйнштейн
по своему научному складу не мог. Свыше тридцати лет
своей жизни, до самой смерти, он затратил на поставлен-
ную перед собой цель и 30 лет не мог заняться никакой
другой задачей. Так почти бесплодно протекли эти годы,
хотя они были богаты яркими переживаниями для Эйн-
штейна. Новые гипотезы, их анализ, выявление их неубе-
дительности и все новые и новые попытки — это напол-
няло научную жизнь, но не приносило ожидаемых плодов.

Во время наших прогулок, особенно ночных, вопрос
о единой теории поля, как о маниакальном увлечении, из
которого не было выхода, часто подымался самим Эйн-
штейном, по разговор всегда сводился к изложению
последней из его гипотез, от которой он ждал удачи,
после чего мог бы вернуться в сферу физики. Гипотеза
проваливалась, а через год-два появлялась новая.

Я видел гибельность такого положения вещей для
самого Эйнштейна, но, конечно, ничем не мог ему по-
мочь в деле разработки единой теории поля. Однажды —
это было в 1926 г. — я попытался сбить его с безвыход-
ного пути. Мы вместе направлялись в Брюссель на засе-
дание комитета Сольвея. С 11 утра до 10 час. вечера мы
провели в одном купе поезда, направлявшегося из Бер-
лина в Амстердам. Это было еще до окончательного
оформления квантовой теории.

Я построил свое наступление следующим образом.
Обрисовав глубокие противоречия, вызванные обнаруже-
нием квантовых явлений в микромире, и разброд мыслей
физиков, я высказал убеждение, что Эйнштейн со своей
исключительной физической интуицией скорее, чем кто-
нибудь другой, может найти выход. В интересах науки
от имени физиков я потребовал, чтобы Эйнштейн нашел
выход. Как бы его пи отвлекали проблемы единого поля,
он обязан выполнить свой моральный долг и сосредото-
чить свою мысль на проблеме теории квантов.

Чтобы обосновать свое требование, я предложил ему
прослушать мой рассказ о том, кто такой Эйнштейн, что
это не только и не столько создатель теории относитель-
ности, которая принесла ему славу. Не менее важно его
влияние на все физическое миросозерцание.

Я напомнил броуновское движение, оценку размеров
молекул исходя из вязкости раствора, квантовую теорию
теплоемкости твердых тел, вырождение газов, теорию лу-
чистой энергии, статистику испускания и поглощения лу-
чистой энергии, фотоны и правило Стокса, новую стати-
стику и даже данное им объяснение обрывистости высо-
ких правых берегов рек. Я показал, как эти открытия
вошли в историю физики и повели ее к новым достиже-
ниям. И в то же время Эйнштейн устраняется от самой
трудной задачи, ставшей перед физикой. Нельзя не ви-
деть тумана мистики, который обволакивает четкие кон-
туры физики; в науку вливается неверие в свои силы,
отказ от реальности самой природы. Выход один — Эйн-
штейн обязан выполнить свой долг и не имеет права
скрываться в пучинах единого поля. У ученого не одни
преимущества, но и обязанности перед историей.

Времени у нас было много. Эйнштейн объяснял, как
легко, в сущности, приходили его новые мысли — почти
434
как неизбежный вывод — и как мало убедителен поэтому
был их успех. Я пытался показать, какие глубины в яв-
лениях природы вскрывали эвристические точки зрения и:
конкретные идеи Эйнштейна и насколько его интуиция,,
разъяснившая уже столько запутанных положений
науки, необходима именно на данном этапе. Он обещал,
приложить все свои силы, чтобы перестроиться, но сом-
невался, что это ему удастся.

Эйнштейн был Нобелевским лауреатом, но представле-
ние его к премии со стороны немецких физиков происхо-
дило пе без противодействия со стороны, конечно, анти-
семитов, а также некоторых ученых-консерваторов, не
способных простить ему перелома в пауке. Отношение
к Эйнштейну в Германии было как бы пробным камнем
политических настроений. Рентген рассказал мне об этом
и о своем решении всемерно поддержать кандидатуру
Эйнштейна, что он и сделал.

Политические взгляды Эйнштейна определялись нена-
вистью к прусской военщине и милитаризму, к полицей-
ским методам подавления свободы. Он стоял всегда на
стороне демократии и социального прогресса. Однако
мысли его были далеки от политических проблем, и по-
этому многие его выступления в этой области следует
признать непродуманными.

Приведу следующий факт. Однажды в конце 20-х го-
дов группа германских ученых, воспользовавшись одной
из судебных ошибок, составила антисоветское воззвание,
под которым я обнаружил подпись Эйнштейна. Когда я
рассказал ему, что случай, о котором шла речь, только
повод для выступления против Советского Союза, он от-
ветил, что не подумал об этом, но подписал по телефон-
ному звонку Планка. Я спросил, считает ли он правиль-
ным, что в разгар борьбы нового социального строя
с предрассудками старого Эйнштейн оказывается по ту
сторону баррикады, в лагере прусского капитализма. Он
ответил: «Конечно нет, я бы пе подписал, если бы поду-
мал о последствиях. В будущем не буду участвовать в по-
литических действиях, не посоветовавшись с Вами».

Столь же непродуманным является, на мой взгляд, его
поддержка сионистского движения. Жена убедила его
даже выступить на концерте, который был организован
сионистами в синагоге.

Еще одним примером может служить его увлечение
американской идеей «единого государства», которая, по
существу, была предназначена для того, чтобы дискреди-
тировав естественное стремление каждого народа к само-
стоятельности, облегчить большим и богатым странам
захват и эксплуатацию малых. А Эйнштейн сначала при-
нимал внешний фасад за существо дела. По этому воп-
росу состоялась опубликованная в нашей печати пе-
реписка между Эйнштейном, с одной стороны, и академи-
ками Семеновым, Вавиловым, Фрумкиным и мною,
с другой.*

Что касается философских взглядов Эйнштейна, то,
насколько я могу судить, они были столь же непоследо-
вательными, как и его политическая позиция. Несомненно,
что, воспитанный в эпоху Маха, он признавал его кон-
цепцию физики, но, с другой стороны, столь же несом-
ненно, что идея экономии мышления как оправдания тео-
ретической физики была далека от него. Реальность
внешнего мира и его познаваемость были для Эйнштейна
непререкаемой истиной, из которой вытекало его требо-
вание единой картины внешнего мира. Мне казалось,
когда мы затрагивали такие вопросы, а это было редко
и без интереса с его стороны, что в Эйнштейне сочетается
материалист с почитателем Маха, система которого каза-
лась ему стройно построенной.

Эйнштейн еще на ранней стадии развития ядерной
физики понял заключающуюся в ней опасность. Он пред-
видел возможность того, что атомная бомба может по-
пасть в руки Гитлера, а тогда гибель грозит всему, что
ему было дорого, что он ценил в мире. Возглавив группу
физиков, оп поставил этот вопрос перед президентом
США Франклином Рузвельтом. Это привело к организа-
ции работ по созданию атомной бомбы силами англо-
американских физиков. Поэтому инициатором создания
ядерной бомбы многие в США считают Эйнштейна. Од-
нако, когда уже после фактического решения исхода
войны встал вопрос о Хиросиме и Нагасаки и, особенно,
когда бомба из защитницы цивилизации стала ее прямой
противоположностью, Эйнштейн и в еще большей сте-
пени Джеймс Франк восстали против ее примене-
ния.

♦ Упоминаемое письмо «О некоторых заблуждениях проф. Аль-
берта Эйнштейна», подписанное А. Ф. Иоффе, С. И. Вавиловым.
Н. Н. Семеновым и А. Н. Фрумкиным, опубликовано в журнале:
Новое время, 1947, № 48, с. 14.
Заканчивая свои воспоминания об Эйнштейне, я не
могу не сказать о нем, как о прекрасном скрипаче. Ак-
компаниатора в его семье не было, и однажды мы отпра-
вились к знакомым. Он взял с них слово, что никого
посторонних не будет, но они воспользовались посеще-
нием Эйнштейна, чтобы продемонстрировать его. Увидев,
что за открытой дверью собралось несколько человек,
Эйнштейн пришел в страшное негодование и приступил
к игре только тогда, когда двери были плотно прикрыты
и никого, кроме нас и аккомпаниатора, не было видно.

Когда Эйнштейн решил переехать в США и принял
предложение Принстонского института высших исследо-
ваний, к его приезду была организована торжественная
встреча. Но Эйнштейну удалось ускользнуть от своих
почитателей, и другим путем, в одиночку, он при-
ехал в Припстон и позавтракал в первом попавшемся
ларьке.

Эйнштейн был дважды женат. Первой его женой, еще
когда он жил в Швейцарии, стала югославская студентка-
математичка. С детьми он обращался довольно сурово, и
они принесли ему мало радости. Позже, когда я бывал
у него в Берлине, его женой стала его кузина. Однако
она не сделалась его близким другом и всячески противо-
действовала его стремлению держаться вдалеке от вся-
ких чествований и демонстраций его мировой славы.
Я решаюсь сказать об этом потому, что об этом в самой
резкой форме говорил мне Эйнштейн.

Берлинский магистрат принял постановление о пере-
даче Эйнштейну участка земли па берегу озера вблизи
Берлина, где он мог бы спокойно отдыхать. Такая пер-
спектива радовала Эйнштейна, но тут начались недоразу-
мения: оказалось, что магистрат подарил участок, при-
надлежавший другому лицу. Стали подыскивать другой
участок. Немало препятствий пришлось преодолеть Эйн-
штейну, пока он смог построить свою дачу, но и ту скоро
отняли, когда к власти пришел Гитлер.

Своей жизнью в Принстоне он был доволен — здесь
он спокойно жил и работал и сделался для местных ре-
бятишек курьезным старичком с взлохмаченной головой,
которого все любили.

До последних дней своей жизни он пе переставал ра-
ботать над единой теорией поля. Он не страшился
смерти. Больше всего его огорчала мысль, что он уйдет
из жизни, не доведя до конца своей теории.
НИЛЬС БОР*

Резерфорд, Ланжевен, Пьер, Мария и Ирен Кюри,
Рентген и Зоммерфельд, Эренфест и Лоренц, Планк и
Эйнштейн, Ферми и Жолио-Кюри умерли, но продолжают
жить в современной науке. Истинным вдохновителем
новых идей в ней стал и продолжает быть Нильс Бор.

С Нильсом Бором я впервые встретился в 1922 г.
в Геттингене, где он прочел курс лекций об электронной
оболочке атома. Здесь были развиты представления о пе-
риодической системе элементов, об их магнитных свой-
ствах. Не раз Бор бывал в Советском Союзе. Однажды
мы вместе просмотрели на площади у Зимнего дворца
первомайский парад и демонстрацию, которые произвели
на Бора большое впечатление единством населения боль-
шого города с партийным руководством. Это находилось
в таком кричащем противоречии с утверждениями запад-
но-европейской печати, что не могло не вызвать соответ-
ственных выводов. Напечатанные Бором по возвращении
на родину статьи в датской печати вызвали там боль-
шое недовольство.

Бор охотно принимал советских ученых, включая их
в творческую научную жизнь всегда группирующегося
вокруг него коллектива передовых ученых. Многие наши
ведущие ученые-теоретики с благодарностью вспоминают
месяцы, проведенные в Копенгагене. Еще больше наших
физиков имели возможность в Москве и Ленинграде об-
судить с Бором наиболее остро интересующие их во-
просы.

В широкой печати у нас имя Бора чаще всего встре-
чается в связи с его философскими воззрениями. Си-
стема квантовых идей, столь отличная от классической
физики, вызвала у него стремление достигнуть такого
понимания, которое лишено было бы внутренних противо-
речий, хотя бы путем отказа от любых установившихся
взглядов.

Бор пытался даже отказаться от закона сохранения
энергии в его применении к элементарным актам в мик-
ромире. Но эта попытка была опровергнута опытными
фактами, в том числе измерениями академика А. И. Али-
ханова.

♦ Статья опубликована в качестве гл. 7 кн.: Иоффе А. Ф. Встречи
с физиками. Л.: Наука, 1983, с. 76—82.
Нильс Бор

В стремлении как можно шире обобщить противоре-
чивую на первый взгляд систему наших знаний Бор вы-
двинул философскую идею дополнительности. Для пего
это было дальнейшим развитием принципа соответствия,
который помог ему в свое время систематизировать кван-
товые законы в их связи с положениями классической
физики. Не отрицая реальности внешнего мира, Бор пы-
тается установить своеобразие его познаваемости, или,
вернее сказать, односторонность сведений, которые мы
способны получить. Гейзенберг идет гораздо дальше,
по пути идеалистических концепций. Однако вся эта
система воспринимается как единая копенгагенская
школа.

В Копенгагене Бор занимает исключительно высокое-
положение. Он почетный гражданин города. Ему были
оказаны высокие почести; юрод предоставил ему пре-
красный особняк вблизи его института.

Все физики хорошо знают результаты научных иссле-
дований Бора, определившие вместе с открытиями школы
Резерфорда пути развития ядерной физики. Не меньшее
значение имели идеи, возникавшие у собеседников в ре-
зультате дискуссий с Бором или на основании его выска-
зываний на семинарах. Поэтому справедливо говорить
о школе Бора как центре ядерной физики нашего вре-
мени. По влиянию на развитие ядерной физики с Бором
можно сопоставить лишь рано умершего Энрико Ферми.
С последним мне приходилось встречаться только на
конгрессе Сольвея, где он был в сопровождении своей
жены, явно близкой ему по духу. В этом отношении и
Бору суждена была такая же счастливая семейная
жизнь. Тяжелым ударом для него была гибель старшего
сына во время морской прогулки. Это произошло вскоре
после нашей встречи в Ленинграде, и Бор письмом
с грустью сообщил мне о его смерти. Зато другой сын
порадовал его своим научным талантом. Он с успехом
продолжает дело отца по разработке физики атомного
ядра. Недавно (в конце 50-х годов) он участвовал в кон-
ференции в Москве, а за несколько дней до этого я видел
его дома вместе с родителями за завтраком в Копенга-
гене. И отец и сын с большой симпатией говорили о со-
ветских ученых и Советском Союзе.

ПЬЕР КЮРИ*

Пьер Кюри родился почти 100 лет назад — в 1859 г.
и прожил всего 47 лет. В 1906 г., едва получив благо-
приятные условия для научной работы, он погиб в ре-
зультате несчастного случая на улице. Несмотря на ко-
роткий период своей исследовательской деятельности,
большую педагогическую нагрузку и отсутствие приспо-

♦ Статья опубликована в журнале' Вести. АН СССР, 1956, т. 4,
с. 30 (см. также: Природа, 1956, № 5, с. 74; Ленинградская
правда, 1956, 4 апр. и Известия, 1956, 19 аир.).

О Пьере Кюри см. кн.: Кюри Мария Пьер Кюри, выдержав-
шую в Советском Союзе три издания (1924, 1959 и 1968 гг.).
См. также- Кюри Пьер. Избр. тр. Сер. «Классики науки». М.,
1966. В этой книге имеется подробный биографический мате-
риал, составленный Н. Н. Андреевым и Л. С. Сазоновым.
Пьер Кюри

собленной для научных изысканий лаборатории, Кюри
оставил большое научное наследие непреходящего значе-
ния. Его труды, собранные в одном томе, занимают 600
страниц. Но скойько здесь классических результатов,
навсегда вошедших в науку, и не только в физическую!
Если пользоваться современной классификацией, то мож-
но сказать, что работы Кюри обогатили и кристаллогра-
фию, и физику, и ядерную физику, и медицину (если не
биологию в целом). Замечателен вклад Кюри в развитие
методики точных знаний, в теорию и практику измери-
тельных приборов.

При всей широте своих интересов Кюри был прежде
всего физиком-новатором. Не случайно, а под влиянием
непреодолимого стремления искать новое и даже неожи-
данное, Кюри делал свои открытия. Он непрерывно
спрашивал природу: так ли обстоит дело, как мы прп-
выкли думать, что происходит в действительности? — и
не испытывал разочарования, если опыт лишь подтверж-
дал уже известное. Пьер Кюри стремился понять общие
закономерности явлений природы, а не увеличивать
число своих научных трудов, из которых многие так и
не увидели света. Поразительна была его интуиция, опе-
режавшая взгляды современников. Приведу примеры
этого.

Жак Кюри — брат Пьера — видимо, при ближайшем
его участии опубликовал в 1888 г. докторскую диссерта-
цию об электрических свойствах изолирующих кристал-
лов. Тогда, да и долгое время спустя, принято было счи-
тать, что затухающие по времени токи в этих кристал-
лах — результат медленно устанавливающейся диэлектри-
ческой поляризации. Пьер Кюри, выступив на заседании
Физического общества, дал совершенно иное толкование,
согласно которому токи создавались движением ионов,
а затухание тока — накоплением объемных зарядов.
Спустя 15 лет взгляды Пьера Кюри получили полное
подтверждение в опытах, произведенных мною вместе
с Рентгеном.

Другой пример. Открытие явления радиоактивности
рассматривалось всеми учеными как важный шаг вперед
в познании мира и как новое лечебное средство. Далеко
еще было до атомной бомбы! А Пьер Кюри уже в 1903 г.
в речи, произнесенной в связи с присуждением ему Нобе-
левской премии, сказал: «Не трудно предвидеть, что
в преступных руках радий может сделаться крайне опас-
ным. .. Но все же новые открытия в конечном счете при-
носят человечеству больше пользы, чем вреда».

И еще: в конце XIX в. среди ученых было принято
считать атомное строение вещества лишь удобной рабо-
чей гипотезой, но она отвергалась как отражение реаль-
ного строения вещества. Хорошо известно, что только
в результате открытий, сделанных на рубеже нашего сто-
летия и в первые его годы (рентгеновы лучи, электроны,
радиоактивность, открытие дифракции рентгеновых лу-
чей), атомы стали реальностью в сознании физиков.
Кюри же признавал атомное строение вещества и пы-
тался доказать его анализом симметрии кристаллов, кото-
рая сводится к атомной их структуре.

Если попытаться охарактеризовать Кюри как физика,
то необходимо отметить, наряду с новаторством, глубоким
анализом основ науки и наблюдательностью, также и его
исключительно строгую требовательность к выводам из
своих опытов и связанное с этим внимание к методике
эксперимента.

Все это, разумеется, лишь методы научной работы;
успех ее объясняется громадным талантом, которым Пьер
Кюри обладал как немногие ученые, чьи имена сохрани-
лись в истории.

Лучшей характеристикой ученого служат его труды,
Вспомним же, чем обязана Пьеру Кюри современная фи-
зика.

Первая работа 20-летнего юноши Кюри была посвя-
щена инфракрасным лучам, или тепловым волнам, как их
тогда называли. Устроив дифракционную решетку пЗ
тонких проволок с периодом в 1/4 мм, Кюри определял
с ее помощью длины волн; распределение же интенсив-
ности по спектру давала призма из каменной соли, по-
зволявшая измерять самые слабые линии.

Вопросы спектроскопии, видимо, мало интересовали
молодого Кюри. Его мысли занимала проблема симметрии
в строении вещества, с одной стороны, и свойства сим-
метрии физических явлений, с другой.

В 1880 г. Пьер Кюри и его брат — кристаллограф —
сообщают об открытии ими пьезоэлектричества, которое
Пьер рассматривает как обобщение и дальнейшее разви-
тие известных уже пироэлектрических свойств турма-
лина. Оба явления вызваны изменением размеров кри-
сталла. Сжимается ли турмалип под влиянием внешнего
давления или охлаждения, на его гранях появляются
такие же заряды; нагрев и растяжение производят про-
тивоположное действие. Через две недели братья Кюри
докладывают Академии о своих исследованиях пьезо-
электрических свойств большой серии кристаллов, среди
которых мы находим, наряду с турмалином, кварц и
сегнетову соль. Еще через полгода формулируются коли-
чественные законы пьезоэлектричества и обсуждаются
вытекающие отсюда выводы, важные для исследования
вопроса об атомной или сплошной теории строения ве-
щества.

Пьер Кюри еще пе раз возвращался к этой проблеме.
В свойствах симметрии кристаллической среды он видит
проявление ее молекулярного строения и пытается при-
дать этой связи характер убедительного доказательства.
До тех пор, пока это ему не удалось, он рассматривает
каждое явление с точки зрения как атомного, так и не-
прерывного заполнения пространства, и объективно про-
тивопоставляет друг другу выводы из обоих представ-
лений.

Проходит еще год, и братья Кюри сообщают об откры-
тии ими явления, обратного пьезоэлектричеству,
а именно — электрической деформации пьезоэлектриче-
ских кристаллов. На протяжении ближайшего года уста-
навливаются количественные законы нового явления и
их связь с количествеными характеристиками пьезоэлект-
рических свойств тех же кристаллов.

Позже, в 1889 г., бартья Кюри публикуют полученные
ими еще в 1881 г. данные опытов и их детальное описа-
ние. Здесь излагается целая серия новых методов, при
помощи которых Пьеру Кюри удалось с большой точ-
ностью измерить ничтожные по величине деформации
кварца. Описываются основанные на пьезоэлектричестве
приборы для измерения количества электричества: две
склеенные кварцевые пластинки с противоположным
направлением электрических осей. Изгиб их при электри-
зации отклоняет связанную с ними стрелку, снабженную
микрометренной шкалой. В связи с изучением электриза-
ции Кюри разрабатывает усовершенствованный квадрант-
ный электрометр, абсолютный конденсатор и ряд других
приборов, которые он даже не счел нужным описать.

Еще много лет спустя после смерти Пьера Кюри боль-
шое значение имел его прибор для измерения количества
электричества при помощи пьезоэлектрического кварца,
состоявшей из тонкой пластинки, вырезанной перпенди-
кулярно к электрической оси и подвешенной вдоль глав-
ной оси кристалла. После того как пьезоэлектрическая
постоянная была с большой точностью измерена, можно
было определить выделяющийся на поверхности кварца
заряд по величине павески на подвешенной к пластинке
чашке.

Этим прибором пользовались в лаборатории Марии
Кюри еще в 30-х годах, когда я там бывал. И, надо ска-
зать, для измерения количества электричества это — ве-
ликолепный прибор, простой и точный.

С пьезокварцем Кюри у меня связано воспоминание
о первой научной работе. Мне было предложено выяс-
нить: что является причиной упругого последействия —
деформация или напряжение, вызывающее деформацию.
Разделить их, казалось, можно было при помощи пьезо-
кварца. Напряжение, определяемое подвешенным грузом,
остается неизменным; если деформация будет продолжать
расти, она создаст дополнительный заряд на электродах.
В ходе этого исследования пришлось наблюдать упругое
последействие при изгибе пластинки Кюри. Я приписал
его пьезоэлектрическим зарядам, заполняющим в этом
случае весь объем кристалла. Чтобы устранить появление
зарядов при изгибе, следовало вырезать пластинку в дру-
гом кристаллографическом направлении.

Об этом я паписал Пьеру Кюри и просил его, если он
признает мои соображения правильными, передать ма-
стерской заказ на такую пластинку. Вскоре я получил
ответ, подтверждающий мои соображения, а вслед за
этим и саму пластинку, с помощью которой мне удалось
установить отсутствие истинного упругого последействия
в кварце.

Другое воспоминание, связанное с Пьером Кюри, от-
носится к самому началу моей работы у Рентгена. Это
было в конце марта 1903 г. Рентген вызвал меня и сооб-
щил, что появилась статья Кюри, в которой говорится
о больших количествах тепла, непрерывно выделяемых
радием. «Я бы не поверил этому, — сказал Рентген, —
ведь так много появляется сенсационных сообщений, ко-
торые не оправдываются, но ведь Пьер Кюри — один из
лучших экспериментаторов нашего времени и человек
осторожный. Результат слишком важный и необычный —
необходимо его проверить. Вот ампула, содержащая
63 мг радия, — посмотрите, сколько она выделяет
тепла».

Спустя короткое время я уже докладывал на семинаре
статью Резерфорда, который, исходя из обнаруженного
Кюри выделения тепла, высказал мысль о распаде ато-
мов и их превращениях.

Впечатление, которое произвела заметка Кюри, было
исключительно велико. Вспоминается посвященный ему
некролог, в котором предсказывалось, что будущее чело-
вечество примет за начало своей эры открытие Пьером
Кюри в марте 1903 г. теплоты, выделяемой радием.

Однако вернемся к научной жизни Кюри в 80-е годы —
годы открытия пьезоэлектричества. Он не успел еще
опубликовать полностью своих исследований, как появи-
лась обобщающая работа Фогта, посвященная пьезоэлек-
тричеству, и монография Кюри не была написана. Позд-
нее Кюри хотел восполнить этот пробел в курсе своих
лекций и приступил к изложению вопроса о пьезоэлек-
тричест’вй, йо смерть не дала закончить этого близкого
ему дела.

Для Пьера Кюри законы пьезоэлектричества тесно
переплетались с основной для него проблемой — симмет-
рией. Он обобщил и дополнил учение об элементах сим-
метрии и сформулировал положение о том, что как на-
личие симметрии, так и ее отсутствие в любом явлении
могут быть объяснены только такими же свойствами при-
чин, которые вызывают это явление. Глубокий анализ
он посвятил вопросу о взаимосвязи элементов симметрии
среды, где протекает явление, и свойствам симметрии
самого явления. В частности, Кюри подробно исследовал
симметрию электрического и магнитного полей. В кри-
сталлах он видел не только их ограпение, но прежде всего
анизотропную среду, вызванную соответствующим распо-
ложением образующих ее молекул.

Впрочем, и проблеме внешней формы кристалла Кюри
отдал немало времени и труда. Он тщательно изучал рост
и растворение отдельных граней, открыл закон, связы-
вающий скорость роста грани с величиной ее поверхност-
ной энергии и густотой расположения в ней молекул.

Знакомясь с этим циклом работ Кюри, видишь в нем
кристаллографа, владеющего всем богатством накоплен-
ного опыта и творчески его развивающего. Кристаллогра-
фические законы Кюри представляются столь же фунда-
ментальными, как и его законы в области пьезоэлектри-
чества, магнетизма и радиоактивности.

Замечательны работы Кюри по кристаллографии, по
пьезоэлектричеству, но еще больше поражает его труд,
посвященный магнетизму. Каждый следующий шаг Кюри
был крупнее предыдущего и подымал его как ученого на
большую высоту. Так было и дальше, когда он принял
участие в исследованиях по радиоактивности.

Работа Кюри по магнетизму стала его докторской
диссертацией; она была напечатана в 1895 г. Исследовав
20 различных материалов — диамагнитных, парамагнит-
ных и ферромагнитных — в широком интервале темпера-
тур (до 1400°), Кюри дал исчерпывающее описание их
свойств. Он установил «закон Кюри» для парамагнитных
веществ, согласно которому парамагнитная восприимчи-
вость обратно пропорциональна абсолютной температуре.
Он показал независимость диамагнитной восприимчивости
от температуры. Позднее его ученик П. Ланжевен создал
теорию, объяснившую результаты Кюри.
Исследование ферромагнитных материалов привело
Пьера Кюри к установлению «точки Кюри» — момента,
когда ферромагнитные свойства переходят в парамагнит-
ные. «Точка Кюри» сделалась с тех пор понятием, далеко
выходящим за рамки магнетизма.

Кюри правильно заключил из своих опытов, что фи-
зическая природа диамагнетизма и парамагнетизма со-
вершенно различна, тогда как природа парамагнетизма
близка ферромагнетизму.

Трудно передать в краткой статье хотя бы важнейшие
результаты магнитных исследований Кюри, своеобразие
различных изученных им материалов, влияние давления,
температуры, агрегатного состояния. Переход парамагнит-
ного состояния в ферромагнитное напоминал ему процесс
конденсации. Недаром он одновременно проанализировал
уравнение Ван-дер-Ваальса, в котором нашел много об-
щих черт с закономерностями, обнаруженными им в маг-
нитных свойствах. На 100 страницах работы по магне-
тизму Кюри сумел изложить такое богатство фактов и
выводов из них, для которого потребовался бы толстый
том.

Разумеется, и здесь не обошлось без разработки новой
методики и новых приборов, обеспечивших большую точ-
ность, которую сам Кюри оценил в 1—2 % при крайней
малости измеряемых воздействий.

Идеи симметрии Кюри распространил и на явления
магнетизма. Не ограничиваясь наблюдениями, он спраши-
вал себя: возможно ли существование свободного магне-
тизма и каковы были бы его свойства симметрии? На этот
вопрос ему пришлось дать отрицательный ответ.

Руководствуясь, видимо, такими же соображениями
симметрии, Кюри настойчиво искал аналога ферромаг-
нетизму среди диамагнетиков и пе нашел его. Но не при-
вела ли открытая через 5 лет после смерти Кюри сверх-
проводимость к сверхдиамагнетизму, о котором он мечтал,
к полному вытеснению магнитного поля? Можно пожа-
леть, что в то время было неизвестно явление антифер-
ромагнетизма; оно дополнило бы картину магнитных
свойств, которую обрисовал Кюри. Антиферромагнетизм,
пожалуй, единственное, что внесла наука в эту область
за 60 лет, прошедших после опубликования труда Кюри.

Последний период деятельности Пьера Кюри — после.
1895 г., когда он вместе с Марией Склодовской-Кюри при-
ртупил к исследованию радиоактивности, известен лучше.
В их содружестве трудно выделить долю каждого в от-
дельности. Несомненно, что соединению их талантов че-
ловечество обязано открытием радия и полония, анали-
зом радиоактивных излучений альфа- и бета-лучей, уста-
новлением переноса заряда бета-лучами. Пьер Кюри об-
наружил и тщательно изучил явление наведенной актив-
ности, выделение эманации.

Выше уже упоминалось об открытии Пьером Кюри
теплоты, выделяемой радием. В первой же его краткой
заметке правильно оценивается количество тепла, выде-
ляемого одним грамм-атомом радия, и вытекающие из
этого факта выводы. Однако, наряду с гипотезой об осво-
бождении внутриатомной энергии при превращении эле-
ментов, он считал необходимым сначала уточнить — не
поглощает ли радий энергию какого-то неведомого еще
вида из окружающего пространства. Как мы знаем, энер-
гия, освобождаемая радием, — результат его распада на
альфа-частицу и эманацию. Но неведомый тогда источник
энергии — космические лучи — существовал и также вы-
зывал внутриядерные превращения, хотя и иного порядка
величины по сравнению с самопроизвольным распадом
радия.

Чтобы правильно оценить Пьера Кюри как одного из
самых выдающиеся физиков-экспериментаторов, необхо-
димо учесть не только замечательные результаты, полу-
ченные им в каждой области знания, которой он посвя-
щал свое внимание, но и те условия, в которых протекала
его научная деятельность. Без специально оборудованной
лаборатории, в уголке под лестницей, среди студенческого
практикума, в сарае, при помощи самодельных приборов,
Кюри делал одно открытие за другим, проводил самые
тонкие прецизионные исследования.

Даже получение Нобелевской премии, присужденной
ему совместно с Марией Кюри и Беккерелем, не внесло
решающего перелома в условия работы. После преодоле-
ния многочисленных препятствий Кюри получил неболь-
шую лабораторию и необходимые средства на ее обору-
дование. Нелепая смерть оборвала его деятельность в пе-
риод ее расцвета.

Дело Пьера Кюри продолжали его друзья и ученики.
Под руководством Марии Кюри вырос и получил миро-
вую известность Институт радия, где было выполнено
свыше 500 исследований по радиоактивности. Его ученик
Поль Ланжевен па основе результатов, полученных
Пьером Кюри, и в полном согласии с ними создал теорию
магнетизма, а открытие пьезоэлектричества использовал
для получения и приема ультразвука в морской воде.
Кристаллографические идеи Кюри также нашли продол-
жателей, в том числе в лице русского ученого
Ю. В. Вульфа.

Из биографических данных о Пьере Кюри следует
указать, что он получил домашнее образование и никогда
не посещал школы. Отец его — врач со склонностью к на-
учной деятельности — видимо, рано понял своеобразие
дарований своего сына и выбрал для него преподавателя,
которого не раз вспоминал с благодарностью Кюри-
ученый.

Сразу же после сдачи экзаменов за среднюю школу
Пьер Кюри стал препаратором в лаборатории Дезена, где
и выполнил свою первую научную работу. Еще до этого
он несколько лет помогал в лабораторной работе своему
старшему брату Жаку, с которым его связывала трога-
тельная дружба. Вместе с ним Пьер проводил исследова-
ния в области кристаллографии, пьезоэлектричества и
электрических свойств изолирующих кристаллов. В дли-
тельных беседах с ним выработалось научное миросозер-
цание Пьера Кюри, в котором проблема симметрии за-
няла такое большое место. Здесь же вырос интерес
к кристаллам и накопились глубокие знания их свойств.

Если первая половина короткой по времени, но бога-
той содержанием научной деятельности Пьера Кюри
была тесно связана с Жаком — его братом и другом, то
вторая половина, начиная с 1895 г., протекала в совмест-
ной работе с его женой и другом Марией Склодовской-
Кюри. Последней принадлежит лучшая биография Пьера
Кюри, дважды изданная в СССР. Ею же написано преди-
словие к собранию его трудов, изданному в 1908 Фран-
цузским физическим обществом.

Вспоминая блестящую научную деятельность Пьера
Кюри, нельзя забыть о его личности, о его высокой прин-
ципиальности и передовых убеждениях. Он решительно
отклонял все виды наград и почестей, которые ему пред-
лагали, с отвращением говорил о французском обычае до-
биваться научных должностей путем посещения канди-
датами влиятельных лиц. Нобелевскую премию он с же-
ной истратил па организацию лечения радием. Кюри не
знал компромиссов, был правдив до конца не только
в науке, по и в жизни.
В политических вопросах, по отношению к религии
Пьер Кюри был одним из наиболее прогрессивных людей
своего времени. Его демократические убеждения, полное
отсутствие национального шовинизма, сочувствие угнетен-
ным народам и ненависть к угнетателям, так же как и
его научные идеи, разделялись и развивались его женой —
другом Советского Союза, его учеником Полем Ланже-
веном, вступившим во Французскую коммунистическую
партию.

Его дочь Ирен, также отдавшая свою жизнь науке, и
ее муж Фредерик Жолио-Кюри, стоящий во главе дви-
жения за мир во всем мире, еще выше развили эту се-
мейную традицию, начатую еще отцом Пьера Кюри —
врачом, который лечил коммунаров и был близок им
по духу.

50 лет прошло со дня смерти Пьера Кюри. Пройдут
еще столетия, но память о Кюри-ученом, о Кюри-учителе
не изгладится в истории науки. Основоположник учения
о магнетизме, радиоактивности, ядерной энергетике, ав-
тор ведущих идей о симметрии в природе, открывший
взаимосвязь деформаций и электризации кристаллов,
Пьер Кюри останется яркой фигурой в физике конца
XIX—начала XX в.

МАРИЯ СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ *

Мария Склодовская родилась в 1867 г. в Варшаве и
окончила там гимназию. Из школы и польской семьи
(отец и мать ее были преподавателями средней школы)
она вынесла мечту об освобождении Польши от царского
ига, о свободе и социализме, глубокое уважение к науке
и стремление к личной самостоятельности. С этими на-
строениями в 1892 г. она приехала в Париж, где вскоре
познакомилась и подружилась с одним из самых талант-
ливых физиков Франции Пьером Кюри и в 1895 г. вы-
шла за него замуж. Одиннадцать лет жизни и совместной
работы с этим замечательным экспериментатором и мыс-
лителем несомненно наложили свой отпечаток на научное

* Статья написана в связи с кончиной Марии Склодовской-Кюри,
последовавшей в Париже 4 июля 1934 г., и опубликована в га-
зете: Известия, 1934, 18 июля.
Мария Склодовская-Кюри

творчество Марии Склодовской, как на творчество Лан-
жевена, Перрена и других учеников и друзей П. Кюри.
Но совершенно ложно и ни на чем не основано мнение,
что в величайшей совместной работе супругов Кюри —
•открытии радиоактивности — мадам Кюри принадлежала
.лишь роль технического помощника. Такое мнение, когда
«оно высказывалось, основывалось лишь на «принципиаль-
ном» недоверии к женщине, к ее способности подняться
до вершин творческой деятельности.

Всякий, кто на самом деле прочтет работы мадам
Кюри за этот героический период открытия полония и
.радия и затем почти за 30-летний период после смерти
Пьера Кюри, увидит такую общность научного стиля,
такое единство индивидуальности, что он принужден бу-
дет расстаться со своими «принципиальными» предрас-
судками. 40 лет научной деятельности мадам Кюри — это
цельный, непрерывно растущий вширь и вглубь поток
научного творчества. Не только в молодости, но и до са-
мой смерти мадам Кюри и ее школа шли в первых рядах
мировой науки. Она не замыкалась, подобно многим
старым ученым (Дж. Дж. Томсону, Ленарду и др.), в об-
ласть своего личного опыта и своих взглядов, но знала,
учитывала и использовала каждый новый шанс дру-
гих школ радиоактивности (Резерфорда и Лизы Мейт-
нер).

В октябре 1933 г. я участвовал вместе с мадам Кюри
в конгрессе Сольвея, посвященном атомному ядру. Ее вы-
ступления и замечания па заседаниях, ее беседы со мной
ясно показали, как глубоко она продумала все новейшее
развитие учения о ядре, как широки были ее эрудиция
и личный опыт в этих вопросах. В то же время она от-
личалась исключительной скромностью. Ни малейшего на-
мека на свой авторитет; чисто объективные соображения,
вызванные интересом к вопросу, а пе желанием подчерк-
нуть свою роль в его разрешении. Нобелевская премия,
которую супруги Кюри получили еще в 1904 г., почести
в Америке и Польше нисколько не изменили скромной и
увлеченной своей наукой мадам Кюри.

Всегда, даже в годы военного и послевоенного нацио-
нального угара, мадам Кюри оставалась верна своим пе-
редовым, прогрессивным убеждениям. Она всегда была
верным другом Советского Союза, членом Общества дру-
зей новой России. Я помню, сколько энергии она затра-
тила, чтобы дать возможность работать в ее институте
советскому физику Д. В. Скобельцыну.

Мадам Кюри пришлось на себе испытать всю хан-
жескую тупость буржуазной морали. Ее поездка на науч-
ный конгресс послужила поводом к газетной травле ее,
к обвинениям в нарушении «приличий». И этого оказа-
лось достаточно, чтобы Академия наук «провалила» ее
кандидатуру и выбрала вместо нее посредственного элек-
тротехника Бранли.

В 1895 г. Рентген открыл новые лучи, исходящие из
пустотной трубки, в которой создавались катодные лучи
^потоки электронов, как потом оказалось). В месте удара
катодных лучей о стеклянную стенку стекло светится
зеленым светом и отсюда же исходят рентгеновские лучи.
Анри Пуанкаре предположил, что источником лучей слу-
жит самое свечение стекла, и, судя по его личным рас-
сказам, рекомендовал Рентгену посмотреть, не испускают
ли подобных лучей все светящиеся (фосфоресцирующие)
тела. Рентген уже знал на основе своих опытов, что ис-
пускание рентгеновских лучей не связано со свечением
стенок трубки. Еще лучше получались лучи, когда катод-
ные частицы ударялись о платиновый антикатод, не вы-
зывая в нем видимого глазу свечения. Одпако указание
Пуанкаре подхватил Анри Беккерель и стал изучать
давно известное свечение урановых руд. Оказалось, что
это свечение, подобно рентгеновским лучам, сопровожда-
ется испусканием лучей, проходящих сквозь черную бу-
магу и вызывающих почернение фотографической пла-
стинки.

Что же является источником непрерывного испускания
лучей и непрерывной, следовательно, потери энергии?
Этот вопрос и поставила себе мадам Кюри, которая при-
влекала к его исследованию своего мужа. Методика, при-
менявшаяся при изучении открытых им явлений пьезо-
электричества, была положена в основу изучения нового
явления: количественной мерой лучей служил ток, про-
ходящий под их воздействием сквозь воздушный конден-
сатор. Этот ток компенсировался и измерялся пьезоквар-
цем Пьера Кюри. Чтобы скомпенсировать ток, идущий от
заряженной пластинки конденсатора к незаряженной,
нужно было нагружать соединенную с ней кварцевую
пластинку определенными грузами. Этим точным методом
СУПРУГИ Кюри прежде всего установили, что интенсив-
ность лучей определяется исключительно содержанием
урана и не зависит от того, в каких соединениях он
встречается в данном образце. Следовательно, источник
лучей — атомы урана.

Перепробовав все другие известные тогда химические
элементы, супруги Кюри нашли, что, наряду с ураном,
один лишь торий дает такие лучи. Это новое свойство
атомов некоторых элементов мадам Кюри назвала радио-
активностью. Название это сохранилось и сейчас.

Проверяя свой закон не только на искусственно при-
готовленных солях урана и тория, но и на содержащих
эти элементы минералах, мадам Кюри убедилась, что их
радиоактивность намного сильнее, чем этого можно было
ждать. Отклонение превышало пределы возможных опти-
бок очень точного метода измерений. Опа сразу же за-
ключила, что причиной избыточной радиоактивности
должпо быть присутствие в минералах небольшой при-
меси элемента гораздо более активного, чем уран. А так
как Среди известных элементов нет более активных, то
это должен быть какой-то новый, еще неизвестный эле-
мент.

Здесь супруги Кюри, и, по-видимому, главным образом
мадам Кюри, производившая всю систему химических
анализов, выработали новый, замечательный по своей це-
лесообразности метод, который и обеспечил им успех.
Радиоактивная примесь (радий и полоний) составляла
меньше одной миллионной части руды, и все Hie они ее
выделили; потом мадам Кюри получила теми же мето-
дами химически чистые соли радия и наконец уже после
смерти мужа — чистый металлический радий. Метод Кюри
заключался в разделении обрабатываемого материала на
две фракции путем воздействия определенных веществ.
Измерение их радиоактивности показывало, в какую из
этих фракций ушло искомое радиоактивное вещество. Эта
фракция подвергалась новой обработке и разделению на
две части — и снова находилась фракция, содержащая
радиоактивное вещество, и т. д. После каждого нового
разделения получались фракции, все более богатые дан-
ным радиоэлементом, пока не удалось выделить чистое
вещество в виде его соли. Метод Кюри получил с тех пор
разнообразные применения.

Радий сделался одним из важнейших элементов науч-
ного исследования н получил широкое применение в ме-
дицине. В добычу радия были вложены крупные капи-
талы, и громадные прибыли потекли в руки ловких ка-
питалистов, так же как это случилось с рентгеновскими
лучами. Но супруги Кюри, как и Рентген, ничего не по-
лучили за свои открытия. Весь свой опыт они предоста-
вили всем желающим его использовать.

Как метод получения радиоэлементов был основан на
точном измерении их излучения, так эти же измерения,
доведенные до высшего предела точности, послужили
основой изготовленного мадам Кюри международного эта-
лона радия. Все современные приемы радиоактивных из-
мерений основаны на классических работах мадам Кюри
1911—1912 гг. Мадам Кюри достигла в измерениях ско-
рости радиоактивного распада точности, превышающей
все другие измерения, определив 7-й знак. Она даже пред-
ложила измерять время по скорости распада, так как эта
скорость может быть измерена с громадной точностью и
не меняется ни от каких внешних воздействий. С 1903 г.
существуют радиоактивные часы Кюри.
С такой же исключительной точностью мадам Кюри
стала изучать и непосредственно излучение радиоэлемен-
тов. К этому времени она была уже директором большого
Радиевого института с физическим и медицинским отде-
лами. Вокруг нее образовалась школа, получившая типич-
ные черты научного направления мадам Кюри. Область
исследования расширилась: наряду с химией радиоэле-
ментов, с изучением их лучей, выросла область молеку-
лярной физики, адсорбции, ядерпых спектров и т. п.
В центре всего этого движения стояла мадам Кюри. Она
направляла каждую из многих десятков работ, ежегодно
выходивших из ее института. Ближайшим помощником
ее была дочь Ирен Кюри.

В школе мадам Кюри выросли такие талантливые экс-
периментаторы, как Хольвек, Розенблюм, Ирен Кюри и
ее муж Жолио. Для всех них характерны те же черты
прекрасно разработанной количественной методики, выс-
шей прецизионности, систематического выделения изучае-
мого явления, хотя бы по едва заметным его признакам.

Так была найдена небольшая примесь альфа-частиц
с большим пробегом среди громадного преобладания одно-
родных частиц малой скорости (работы Ирен Кюри), так
были обнаружены нейтроны (Ирен Кюри и Жолио), так
ими же было обнаружено образование позитрона и элек-
трона при поглощении светового кванта (фотона) — ма-
териализация энергии, как это явление назвала мадам
Кюри. Наконец, совсем недавно те же Ирен Кюри и Жо-
лио открыли новый вид радиоактивности, вызванный бом-
бардировкой атомного ядра, — явление, открывающее но-
вую эру в учении о ядре. Все это — крупнейшие откры-
тия нашего времени. Все они выросли на той методике,
которую создали мадам Кюри и ее школа.

Пьер Кюри умер 28 лет назад. Только что умерла и
Мария Склодовская-Кюри. Начатое ими 40 лет назад дело
изучения радиоактивности росло подобно лавине. На
смену им пришли супруги Жолио. Прошедшие школу
мадам Кюри, они в новых условиях нашего времени под-
нялись на такую же высоту, как 40 лет назад супруги
Кюри. Научное исследование, которое было религией для
мадам Кюри, увлекло и ее дочь, которая так же безза-
ветно ему предана. Мадам Кюри сумела заразить своим
энтузиазмом весь свой институт. Многие сотни научных
работ, десятки диссертаций уже вышли из школы мадам
Кюри. Несомненно, что влияние ее скажется еще на мно-
гих сотнях работ, которые будут созданы ее учениками
после ее смерти. Наряду со школами Резерфорда и Лизы
Мейтнер, школа Склодовской-Кюри определила развитие
учения о радиоактивности и атомном ядре, которые сей-
час сделались центром всей физической науки.

ПОЛЬ ЛАНЖЕВЕН*

10 лет прошло уже со дня смерти Поля Ланжевена,
но он все еще жив в памяти тех, кто имел счастье лич-
ной дружбы с ним, он жив в своих учениках, в своих
научных идеях, в моральной красоте своей личности.

Я вспоминаю Ланжевена в 1924 г. на конгрессе Соль-
вея в Брюсселе. Это были годы власти Пуанкаре и Кле-
мансо. Для Ланжевена была невыносима мысль, что не-
достойный поток шовинизма, вражды ко всему передо-
вому, и в частности к Советскому Союзу, могут припи-
сать французскому народу. С гордостью истого патриота
он утверждал, что французский народ остался верен тра-
дициям Великой революции, идеям Коммуны. И как же
он сиял, когда ближайшие выборы принесли победу На-
родному фронту.

Так же горячо Ланжевен протестовал против клеветы
на легкомыслие парижан, вызванной индустрией увесе-
лений для иностранных туристов. Французы скромный,
трудолюбивый и свободолюбивый народ!

С какой любовью он говорил об истории Франции,
о красотах ее провинций, не упуская случая внушить
любовь к своей родине тем, кто ее еще не знает.

Все лучшее, что мы связываем с Францией, как све-
точем культуры на протяжении столетий, все это вопло-
щается в личности Поля Ланжевена и поэтому никогда
не умрет.

Яркий образ Ланжевена вырос на французской почве
и отражает ее. Недаром же он так тесно связан с плея-
дой лучших людей Франции — своим учителем Пьером
Кюри, учеником Фредериком Жолио-Кюри, своими друзь-
ями и учениками, лучшими представителями французской
науки. Все, что окружало Ланжевена, подпадало под
влияние его моральной чистоты, его таланта, силы и ис-
кренности его убеждений.

* Статья написана 17 декабря 1956 г. к десятилетнему юбилею
со дня смерти П. Ланжевена для газеты «Юманите» и опубли-
кована в журнале: Вопросы философии, 1980, № 12, с. 145.
Поль Ланжевен

Как итог его глубоких размышлений прозвучала
в 1933 г. фраза: «Если вы хотите понять развитие учения
об атомном ядре, нет другого пути, кроме диалектического
материализма».

С такой же логической неизбежностью Ланжевен при-
шел к коммунизму, как к выразителю стремлений всей
своей жизни.

Как физик я полюбил Ланжевена за неувядаемую
свежесть и яркость его мысли. Знанием магнитных
свойств мы обязаны Пьеру Кюри, их пониманием — Полю
Ланжевену. Многое изменилось в физике за 40 лет, про-
шедших с опубликования теории магнитных явлений
Ланжевена, но его идеи живы и сейчас. Больше того, ме-
тоды и мысли его перешли на другие области физики и
там оказались плодотворными. Такую же судьбу разде-
ляет и вся его научная деятельность.
Ланжевен предоставлял полную свободу творчества
своим ученикам. И все же на всей французской физике
нашего века лежит печать его личности. Но это в то же
время печать французского гения, четкой мысли, широ-
ких обобщений, здравого материализма.

Я не знал человека лучше Ланжевена. В нем сочета-
лось все, за что мы любим Францию.

СУПРУГИ жолио*

Ирен Кюри и ее муж Фредерик Жолио заняли в со-
временной физике такое же выдающееся место, как 35 лет
тому назад Мария Склодовская и ее муж Пьер Кюри,
открывшие радий и создавшие учение о радиоактивности.
Ирен Кюри и Жолио открыли искусственную радиоактив-
ность, вместе с Чедвиком они участвовали в открытии
нейтрона. Но этим далеко не исчерпывается их роль
в физике атомного ядра. Изучение позитрона, произведен-
ное Жолио, открытие новых семейств радиоактивных эле-
ментов Ирен Кюри дали новый и большой толчок к рас-
ширению наших знаний об атомном ядре.

Жолио и Ирен Кюри вышли из школы Марии Кюри.
Эта школа — Парижский радиевый институт, который соз-
дала и которым до самой смерти в 1934 г. руководила
Мария Кюри, — отличалась исключительной тщательно-
стью и строгостью методики, точностью измерений и ши-
роким охватом явлений радиоактивности.

Когда 5 лет тому назад начался штурм атомного
ядра, во главе соответствующих исследований в институте
Кюри стали супруги Жолио. За ними был опыт и пре-
красная школа в области радиоактивности, им пришел
на помощь талант экспериментатора, но у них не было
основных технических орудий, которые имели физики
Кембриджской школы и физики Америки, — установок
на миллионы вольт и соответственных энергий потоков
протонов и дейтонов. Тем не менее, после искусственного
расщепления атомов протонами именно Ирен Кюри и
Жолио достигли крупнейших успехов, пользуясь ста-
рыми, казалось, уже превзойденными средствами, при-

* Статья написана в связи с приездом супругов Жолио-Кюри
в СССР для участия в работе Менделеевского съезда в Ленин-
граде и опубликована в газете: Известия, 1936, 24 сент.
Ирен Жолио-Кюри, Фредерик Жолио-Кюри, А. Ф. Иоффе

менявшимися на ранней стадии изучения радиоактивных
лучей.

Здесь нет необходимости в исчерпывающей оценке
всех работ супругов Жолио. Напомню только их важней-
шие результаты последних лет.

На первое место, конечно, нужно поставить открытие
искусственной радиоактивности. По своему значению для
познания природы и по возможностям практического ис-
пользования это — одно из важнейших завоеваний
в штурме атомного ядра. В предстоящей менделеевской
речи Жолио, несомненно, осветит открывающиеся здесь
перспективы, за которые ухватились уже такие учрежде-
ния, как General Electric в Америке.

В своем докладе на 1-й Всесоюзной ядерной конферен-
ции Жолио изложил опыты, произведенные им с Ирен
Кюри по расщеплению алюминия альфа-лучами. При
этом расщеплении из образовавшегося от столкновения
ядра вылетают протоны (ядра водорода), оставляя ядро
кремния. Но супруги Жолио подметили, что, кроме того,
вылетают нейтроны и позитроны.

Тщательное изучение этого явления показало, что ней-
троны и позитроны вылетают не одновременно. В момент
попадания частички в ядро алюминия вылетает только
нейтрон, позитрон же выбрасывается значительно позже —
уже не первоначальным ядром, а тем, которое осталось
после потери нейтрона.

Из подсчета ядерной реакции можно было заключить,
что это — ядро фосфора с атомным весом 30. Такого фос-
фора мы не знаем, да оп и недолго существует; выбрасы-
вая позитрон, он превращается в кремний. Это — радио-
активный фосфор, или радиофосфор, как его назвали суп-
руги Жолио.

Они тут же показали, что разрушение радиофосфора
происходит по тем же законам, как и распад других
давно уже известных радиоактивных элементов.

Радиофосфор — это гипотеза, прекрасно объясняющая
ход явления. Но существует ли на самом деле в ходе
превращения алюминия в кремний промежуточный радио-
активный элемент с химическими свойствами фосфора?
Можно ли химически доказать временное существование
радиофосфора? Количество радиофосфора ничтожно — не
более 10 000 атомов (а в 1 см3 воздуха мы имеем двадца-
тизначное число атомов). Задача кажется безнадежной.
Но здесь па помощь смелым исследователям пришел их
опыт в изучении радиоактивности. Химическая реакция
на фосфор показала, что испускание позитронов прекра-
щается вместе с уходом фосфора и в алюминии и кремнии
отсутствует. Источник позитронов — действительно эле-
мент, обладающий свойствами фосфора.

С тех пор прошло три года. Искусственная радиоак-
тивность изучается в лабораториях всего мира, в том
числе и у нас. Открыто много десятков новых ядер с ис-
кусственной радиоактивностью; на очереди уже их прак-
тическое применение в биологии, медицине и химии.
Всей этой новой отрасли знания мы обязаны супругам
Жолио.

Весьма значительна роль супругов Жолио в открытии
нейтронов. Боте и Бекер при бомбардировке альфа-лу-
чами некоторых элементов наблюдали появление очень
жестких гамма-лучей. Супруга Жолио со свойственной им
тонкой наблюдательностью заметили, что, кроме гамма-
лучей, здесь имеются какие-то особенные лучи, сочетаю-
щие способность проникать сквозь большие толщи веще-
ства со свойством выбивать из сложных органических мо-
лекул ядра водорода и сообщать им большие скорости.
Именно это сочетание привело Чедвика к мысли, что лучи
супругов Жолио — это нейтроны. В изучении свойств ней-
тронов первые важнейшие данные были получены в ра-
ботах Жолио.

Позитрон был открыт Блеккетом в Англии, хотя еще
до него на отдельные случаи появления позитронов ука-
зал Андерсон (США). Еще ранее они наблюдались Ско-
бельцыным. Опыты супругов Жолио дали ясную и коли-
чественно точную картину исчезновения позитрона при
соединении с электронами (причем испускается два фо-
тона гамма-лучей) и появления позитрона одновременно
с электроном (при поглощении гамма-лучей). Эти про-
цессы весьма неудачно называются аннигиляцией и ма-
териализацией. Опыты Жолио доказали, что энергетиче-
ский баланс обоих явлений в точности соответствует тео-
рии Дирака и что здесь полностью оправдывается экви-
валентность массы и энергии.

Вот три примера той смелой и в то же время осто-
рожной и точной научной работы, которая выдвинула
супругов Жолио в первые ряды современных ученых и
привела их к Нобелевской премии. Наша Академия наук
остановила свой выбор именно на них, когда возник во-
прос о первом Менделеевском чтении.

Хорошо известно, каким другом Советского Союза
была Мария Кюри, пронесшая свои социалистические
убеждения через империалистическую войну и интервен-
цию. И в этом отношении Ирен Кюри и Фредерик Жолио
являются достойными ее преемниками. Оба они принад-
лежат к лучшим передовым умам современной Франции,
с глубокой симпатией относящимся к отечеству мирового
пролетариата — Советскому Союзу.

Мы счастливы, что в числе наших верных друзей, на-
ряду с Ланжевеном и Перреном, мы можем назвать и
супругов Жолио, как недавно еще могли назвать Марию
Склодовскую-Кюри. Дочь ее — Ирен Кюри — руководи-
тель всей научной работы в составе правительства Народ-
ного фронта Франции.

Мы, советские физики, особенно горячо приветствуем
приезд наших товарищей по науке и по борьбе против
фашистского мракобесия и с величайшим интересом ждем
их докладов и обмена мнениями.
A. H. КРЫЛОВ В АКАДЕМИИ НАУК*

Еще свежа намять о живом Алексее Николаевиче,
о незабываемом образе этого замечательного человека, и
поэтому трудно было бы в спокойных академических то-
нах говорить о его работе в Академии. Я надеюсь, вы не
посетуете на меня, если в моем выступлении будет много
личных моментов и личных воспоминаний, часть кото-
рых, может быть, и не относится прямо к теме.

Из 29 с лишним лет работы Алексея Николаевича
в Академии наук 25 лет мы работали вместе, и, несмотря
на то что он был значительно старше меня годами и выше
в науке, нас связывали все это время дружеские отно-
шения.

Впервые я встретил А. Н. Крылова на заседании фи-
зического отделения физико-химического общества в Пет-
рограде; я помню его яркие доклады о физике в морском
деле, доклады о цистернах Фрама и их влиянии на качку
корабля, помню его замечательный по содержанию доклад
памяти В. Л. Кирпичева в этом обществе, помню много-
численные живые выступления по поводу докладов физи-
ков, механиков п математиков. В особенности, конечно,
вспоминаются его, как всегда своеобразные, замечания
по поводу одного пз моих докладов об элементарных элек-
трических зарядах-электронах; он назвал их «комариной
плешью» по сравнению с многотонными объектами кора-
бельной техники.

Алексей Николаевич представлял меня и в члены-кор-
респонденты и в действительные члены Академии наук
в 1920 г. И когда сложная процедура этих выборов за-
кончилась положительными результатами, он привел меня
к себе. Этот эпизод в своеобразной и остроумной форме
Крылов описал в одной из своих статей. С этого времени
я по личным воспоминаниям могу говорить о работе Алек-
сея Николаевича в Академии наук.

Надо сказать, что он был избран членом-корреспонден-
том в 1914 г., а в 1916 г. — действительным членом Ака-
демии наук. И сейчас же вслед за этим был назначен ди-

* Статья представляет собой стенограмму речи, произнесенной
15 декабря 1945 г. на совместном заседании Академии наук
СССР и Народного комиссариата Военно-Морского Флота, посвя-
щенном памяти А. Н. Крылова. Она опубликована в кн.: Труды
инет, истории естеств. и техн. Т. 15. Л., 1956, с. 6—12.
А Ф. Иоффе,*П. Л. Капица, А. Н. Крылов

ректором Главной географической обсерватории. Алексей
Николаевич часто вспоминал о формализме, который он
застал в этом научном учреждении. Предшественником
его был академик Вильд, который, как об этом рассказы-
вал А. Н. Крылов, с русским правительством сносился на
французском языке и иногда через швейцарское посоль-
ство, так как он был подданным Швейцарии, а печатал
труды русской обсерватории и общался со своими сотруд-
никами на немецком языке.

Но еще больше Алексея Николаевича поразило в этом
учреждении состояние науки, которая, в прямую проти-
воположность так хорошо ему знакомым задачам мате-
матики, механики и инженерных дисциплин, оказалась
расплывчатой и мало обоснованной.

Когда Алексей Николаевич на конкретных примерах
убедился в том, что не только метод этой науки, но и
сделанные на основании этого метода заключения оказы-
ваются часто неверными, то потерял всякий интерес
к этому делу и отказался от дальнейшего руководства об-
серваторией.

В 1917 г. Алексей Николаевич был избран директором
Физической лаборатории, в которой развивалось направ-
ление, заложенное Б. Б. Голицыным.

Крылов способствовал развитию сейсмологии, прини-
мал деятельное и непосредственное участие в изучении
Курской магнитной аномалии, которой руководили ака-
демики П. П. Лазарев и И. М. Губкин. По его совету эта
экспедиция была снабжена магнитометрами А. Н. де Ко-
лонга, которого он очень уважал. Однако геофизика твер-
дой оболочки Земли, как и задачи исследования атмо-
сферы не увлекали Алексея Николаевича. Алексей Нико-
лаевич был математиком, механиком и прежде всего ко-
раблестроителем.

Он читал курс приближенных вычислений, который
у всех слушателей оставил неизгладимое впечатление.
С. П. Тимошенко, по его словам, был настолько под влия-
нием этого курса, что вся его дальнейшая научная дея-
тельность в большой степени определилась тем, что он
прослушал у Алексея Николаевича.

Организованные в то время Оптический и Физико-тех-
нический институты в Петрограде сосредоточили внима-
ние на вопросах строения атома, модель которого была
построена Бором в 1913 г. В этой работе Алексей Нико-
лаевич также принимал живое участие. Ему принадлежит
мемуар, как всегда тщательно и подробно разработанный,
о проблеме трех тел в применении к модели атома гелия.
Насколько я знаю, этот мемуар не напечатан, и в списке
трудов Алексея Николаевича я не нашел упоминания
о нем. Он, несомненно, имеется в делах Атомной комис-
сии (как она тогда называлась) при Оптическом ин-
ституте.

Спустя несколько месяцев после моего избрания в Ака-
демию наук Алексей Николаевич привлек меня к рассмот-
рению вопроса о создании кафедры прикладных наук
в системе Академии. 20 октября 1929 г. Алексей Нико-
лаевич снова поднял этот вопрос в Академии. Он самым
решительным образом возражал против концепции, про-
тивопоставлявшей чистую науку практической науке,
концепции, ведущей свое происхождение еще от аристо-
телевской философии и особенно типичной для схола-
стики средних веков. Безусловно, эта концепция совер-
шенно не оправдывается современным положением науки,
и в частности инженерной науки. Алексей Николаевич
доказывал, что наука едина, что теоретическая и практи-
ческая наука представляют собою нераздельное целое,
что они взаимно обусловливают одна другую и помогают
одна другой и что для Академии наук было бы чрезвы-
чайно полезно и даже необходимо создать, наряду с ка-
федрами математики, физики и химии, из которых фор-
мировалось тогда отделение естественных наук, также и
кафедру прикладных наук. Алексей Николаевич говорил,
что такое расширение деятельности Академии послу-
жит только для пользы и развития науки и техники:
первая будет черпать во второй жизненно важные на-
правления, вторая — применять результаты, достигнутые
первой.

Говоря о прикладной математике и о ее значении для
техники, Алексей Николаевич более подробно развивал
те же мысли. Инициативе Алексея Николаевича Акаде-
мия обязана тем, что в ее составе имеется большая группа
крупных ученых, развивающих в нашей стране техниче-
ские дисциплины.

Алексей Николаевич утверждал, что теоретическая
наука и практические задачи должны находиться в гар-
моническом единстве. Всю свою жизнь, всю свою дея-
тельность он отдал этой идее. Алексей Николаевич на
деле показал, как надо сочетать теорию и практику
в жизни и творчестве и какие громадные полезные ре-
зультаты это дает.

Вообще надо сказать, что Крылов никогда не высту-
пал с советами, которые повисали бы в воздухе.

Алексей Николаевич не раз возвращался к вопросу
о том типе математики, которая необходима для инже-
нера, о том, что преподавание математики и механики не
должно ставить своей целью загружать инженера боль-
шим количеством ненужных для его деятельности знаний,
а должно давать ему те сведения, которыми он на самом
деле может пользоваться, и научить пользоваться этими
энаниями.

В статьях о преподавании математики и механики, ко-
торые были опубликованы, А. Н. Крылов во всей широте
поставил этот вопрос и довел рассмотрение его до со-
вершенно конкретных выводов о преподавании матема-
тики на современном этапе развития техники.
Когда в Академии наук была создана аспирантура, то
оказалось, что многие из аспирантов недостаточно подго-
товлены, и для них был создан подготовительный класс.
Однако в аспирантуру по математике часто привлекались
люди, которые не имели ни склонностей, ни способностей
к математике, и было ясно, что из таких аспирантов твор-
ческих ученых не получится.

Алексей Николаевич, которому была поручена подго-
товка кадров через аспирантуру, в острой, резкой форме
выступил в Академии наук и на примерах показал, что
важное дело подготовки математике будущих ученых по-
лучило неправильное направление. Вообще подготовке ин-
женеров, подготовке ученых Алексей Николаевич всегда
придавал принципиальное значение. И в Академии наук
мы обязаны Алексею Николаевичу тем, что много пред-
рассудков и ошибок было устранено и что создалось бо-
лее правильное отношение к этому большому и важному
вопросу.

В 1921 г. Алексей Николаевич вместе с некоторыми
другими учеными был командирован за границу для вос-
становления научных связей. И здесь деятельная натура
его не ограничилась только беседами с отдельными уче-
ными; сразу же он занялся важными практическими за-
дачами. В частности, ему был поручен подбор судов для
перевозки в Советскую Россию особенно необходимых
тогда для нас паровозов.

Алексей Николаевич со всей энергией и исключитель-
ным знанием корабля и его возможностей из этой, каза-
лось бы, простой задачи транспорта и паровозов сделал
и решил крупную научно-техническую проблему. Он на-
шел совершенно новые способы перевозки паровозов
в неразобранном виде и такое размещение их на корабле,
при котором тот мог перевозить гораздо больше паро-
возов.

Мне лично пришлось присутствовать при отборе судов,
когда Алексей Николаевич вместе с крупнейшими гер-
манскими специалистами пароходных компаний рассмат-
ривал толстую громадную книгу (регистр) с перечнем
судов. Я до сих пор помню, как все эти крупные деятели
техники, руководители крупнейших германских фирм
«Гамбург—Америка-линия» и других как студенты
в классе большого ученого, профессора сидели и слушали,
что говорил Алексей Николаевич, и тщательно все запи-
сывали. Я помню, как по этому регистру, начинавшемуся
с парохода «Абердин», Алексей Николаевич сразу же да-
вал все сведения о данных корабля. Например, «Абер-
дин» — корабль 7200 т водоизмещением, находится в Аль-
парайзо, его остойчивость недостаточна. И по другим по-
казателям он не подходит для организации перевозок. По
каждому из следующих кораблей Алексей Николаевич
давал почти исчерпывающие сведения, и его высказыва-
ния были решающими. Ни один из присутствовавших спе-
циалистов не мог ничего добавить или изменить в его
характеристике. Впечатление, которое Алексей Николае-
вич произвел, было потрясающим. Такого знания кораб-
лей никто из них и представить себе не мог.

Во время пребывания Алексея Николаевича в Париже
ему было поручено наблюдение за проектом нефтеналив-
ных судов, которые изготовлялись во Франции, и прием
этого проекта. И здесь опять мне приходилось не раз на-
блюдать, как директор кораблестроительной компании
как ученик выслушивал все замечания Алексея Николае-
вича и принимал беспрекословно тс изменения и исправ-
ления, которые он вносил в его проекты. И в конце кон-
цов оказывалось, что те же самые суда, по той же цене,
которая была установлена договором, могли перевозить
на 15 % нефти больше, чем предполагалось по первона-
чальному проекту.

Я помню, с какой тщательностью Алексей Николаевич
рассматривал каждую деталь проекта и обязательно на-
ходил какие-то пути его улучшения. Я не могу не упо-
мянуть здесь о том исключительном внимании, которое
Алексей Николаевич уделял нуждам будущих матросов
этих кораблей. Он особенно заботился о том, чтобы каж-
дая каюта и вход в нее были наиболее удобны, обращал
внимание на ее внутреннее устройство. Значительные за-
труднения представляли умывальники. Во Франции краны
делаются так, что вода поступает в самый умывальник,
наполняя таз. А мы привыкли к тому, чтобы вода текла
струей. Этому, казалось бы, маленькому вопросу Алексей
Николаевич уделял большое внимание. Он сам разыски-
вал подходящие заводы и радовался, когда нашел фирму,
которая могла изготовить краны нужного типа.

Алексей Николаевич выполнил и ряд других поруче-
ний Академии, в частности содействовал подбору книг
для библиотеки Академии наук, много времени и внима-
ния уделял постройке 42-дюймового рефлектора для Си-
меизской обсерватории.
В своих письмах, адресованных в Академию, он давал
подробные оценки и характеристики тем кандидатам, ко-
торые выдвигались тогда в академики. В ряде писем, на-
правленных академику-секретарю, Алексей Николаевич
высказывал соображения, касающиеся жизни Академии
наук и особенно ее участия в укреплении мощи нашей
Родины.

Алексей Николаевич доказывал, что иметь ученых,
работающих по своей специальности па пользу пароду,
даже и не в стенах Академии, есть прямой долг Академии
и что их деятельность не может рассматриваться как по-
стороннее дело чужого ведомства. Эти мысли казались
еретическими, потому что для смотревших со «своей ко-
локольни» они были непонятными.

Мы знаем, какую реальную пользу принес Алексей
Николаевич своей стране. Правительство высоко оценило
эту деятельность, присвоив Алексею Николаевичу высо-
кое звание Героя Социалистического Труда.

Я хочу только кратко остановиться на деятельности
Алексея Николаевича в самой Академии, на его научных
докладах на заседаниях отделений — сначала Отделения
естественных наук, затем в Ассоциации групп физической
и математической и потом в Физико-математическом от-
делении. Вероятно, никто из присутствовавших на этих
докладах не забудет четких, тщательно продуманных до-
кладов Алексея Николаевича по самым различным во-
просам: о вибрации артиллерийского орудия — эта задача
была решена полностью, о показаниях компаса, о качке
корабля и т. д.

Никогда не забудутся его замечательные характери-
стики деятелей науки прошлых эпох и современных уче-
ных: доклады о Ньютоне, Эйлере, Лагранже, а также
о С. А. Чаплыгине, Б. Б. Голицыне, Б. Г. Галеркине,
Н. Н. Лузине.

За 60 лет своей научной работы, из которых 30 про-
шло в стенах Академии наук, А. Н. Крылов, благодаря
своей замечательной памяти, накопил громадное количе-
ство знаний и фактов. Из этой сокровищницы воспомина-
ний Алексей Николаевич всегда умел подобрать такие
эпизоды, факты или исторические события, которые иллю-
стрировали его мысли лучше, чем любые длинные рас-
суждения.

Я хотел бы этим ограничиться. Я думаю, что каждый
читал замечательные «Воспоминания» А. Н. Крылова и
468
ряд книг, посвященных ему, и поэтому не нуждается
в подробном перечислении всех фактов его жизни.

Яркий образ Алексея Николаевича навсегда останется
в памяти всех, кто его знал. Имя его дорого каждому
русскому ученому и никогда не будет забыто корабле-
строителями и моряками всего мира. Тем, кто знал его
лично, нельзя забыть эту исключительную личность, в ко-
торой сочетались чрезвычайная доброжелательность ко
всем и в то же время непримиримость, прямота и рез-
кость суждений — с мягкостью, юмор — с серьезным и
тщательным изучением каждой стоявшей перед ним про-
блемы.

Высокое чувство долга и преданность своему пароду,
присущие А. Н. Крылову, никогда пе изгладятся из па-
мяти тех, кто имел счастье его видеть и знать.

Жизнь и творчество Алексея Николаевича навсегда
войдут в историю науки, в историю пашей страны.

ЯКОВ ИЛЬИЧ ФРЕНКЕЛЬ*

23 января 1952 г. в возрасте 58 лет умер Яков Ильич
Френкель. Советская физика потеряла одного из крупней-
ших своих деятелей, многие идеи которого вошли в основ-
ной фонд нашей науки. Область научных интересов Якова
Ильича поразительно широка. Она простиралась от мате-
матики через все разделы физики вплоть до ядерной фи-
зики, геофизики, физиологии и техники.

Яков Ильич не довольствовался кафедрой теоретиче-
ской физики, которую он возглавлял в Ленинградском
политехническом институте. Он имел учеников и консуль-
тировал на местах: в Свердловске и в Риге, в Ростове и
Одессе, в Казани и Харькове. Своими научными идеями
он делился не только во всех физических институтах и
университетах Советского Союза, но и в Главной геофи-
зической обсерватории, в Институте авиационных мате-
риалов, в отраслевых электротехнических и радиотехни-
ческих институтах. Яков Ильич был инициатором разви-
тия научного и учебного кино, был председателем Со-

* Статья-некролог опубликована в ЖТФ, 1952, т. 22, с. 1905—1907.

О Я. И. Френкеле см. также статью: Иоффе А. Ф. О научном
наследии Я. И. Френкеля. — В кн.: 1) Френкель Я. И. Собр.
избр. тр. Т. 2. М.; Л., 1958, с. 17, 18 и 2) Френкель Я. И. Кине-
тическая теория жидкостей. Л., 1975, с. 577—579.
Яков Ильич Френкель

вета Дома ученых в Лесном, где давал систематические
консультации, читал большое число популярных лекций
во всевозможных организациях.

Наконец, нельзя не вспомнить о его деятельной по-
мощи всем, кто к нему обращался, или кому он считал
нужным помочь. Необычайная доброта, любовь и уваже-
ние ко всякому, в ком Яков Ильич мог предположить
добрые побуждения и стремление к знанию, были орга-
нически присущи светлой личности Якова Ильича.

Яков Ильич вначале не знал философии диалектиче-
ского материализма и долго не понимал ее значения для
науки. Но изучив ее и поняв ее решающую роль для на-
учного творчества, он не пожалел сил на перестройку
всего научного мировоззрения. Поняв свои ошибки, Яков
Ильич их открыто признал и пытался построить ЙОсЛё-
довательную материалистическую теорию частиц и поля.

Чтобы оценить место Якова Ильича Френкеля в со-
временной физике, лучше вспомнить те его идеи, в кото-
рых он живет и сейчас. В области ядерной физики — ка-
пельная модель ядра с его электрокапиллярными колеба-
ниями, приводящими к делению; понятие о температуре
и термодинамике атомных ядер; понятие об испарении
нуклонов и о ширине энергетических уровней, о самопро-
извольном делении ядер урана. В физике твердых и
жидких тел — представления о зарождении и перемеще-
нии дырок, об их роли в тепловом движении, в механизме
диффузии и адсорбции, идеи о механизме дислокаций
в кристалле, наконец, идеи об общности теплового дви-
жения в жидкостях, а также самой их структуры с твер-
дым теплом вместо общепринятого рассмотрения жидко-
сти как сжатого газа. Все это — далеко не полный пере-
чень идей, внесенных в физическую науку Я. И. Френ
келем.

Трудно перечислить отдельные результаты, к которым
пришел Я. И. Френкель при развитии им теории жидкого
и аморфного состояний вещества.

Большое влияние на развитие оптики твердого тела
имела и будет еще иметь теория экситонов, созданная и
тщательно разработанная Френкелем в 1931 г. Роль этой
теории растет по мере того, как раскрываются все новые
и новые факты, находящие объяснение в теории экси-
тонов.

Теория твердых ионных и электронных проводников
обязана Френкелю многими основными идеями: «дефекты
по Френкелю» не сходят со страниц любого описания
этих явлений.

Первая квантовая теория металлов была создана еще
в 1924—1927 гг. Яковом Ильичом. Она сводилась к утвер-
ждению, что в металле электроны находятся в квантовых
состояниях и постоянно обмениваются местами с сосед-
ними. Появившаяся вскоре теория Зоммерфельда, приме-
нившего к электронному газу в металле статистику
Ферми, своей простотой на некоторое время заслонила
физически более глубокую теорию Френкеля. И только
сейчас мы начинаем понимать плодотворность картины,
развитой последним.

Идея об электрическом двойном слое па поверхности
металла, высказанная Яковом Ильичом еще в 1916 г., и
сегодня Сохраняет свое значение. Ему же принадлежи!
мысль о роли квантовой энергии электронов в определе-
нии сил сцепления и постоянной решетки металла.

Теория вращающегося электрона, его магнитного мо-
мента и массы, и теория электрического момента движу-
щегося электрона, обладающего магнитным моментом,
были опубликованы Френкелем за несколько лет до по-
явления теории Дирака и уравнений Прока.

Я. И. Френкелю также принадлежит приоритет идеи
об обменном взаимодействии как причине ферромагне-
тизма. А в последние годы Яков Ильич развивал новое
понимание квантовой механики как теории квантового
поля.

Большое значение получили работы Якова Ильича по
ориентационным колебаниям как в кристаллах, так и
в полимерных цепочках. Они привели к открытию и пра-
вильному пониманию ориентационного плавления и ано-
малии теплоемкости в кристаллах и к теории некоторых
спектров комбинационного рассеяния.

Больше чем на десять лет упредил Френкель теорию
волн дислокации как основы пластичности кристаллов.

К теории электрического поля в атмосфере Яков Ильич
возвращался несколько раз. Основная мысль об электро-
статической индукции, вызванной облаками с зарядами,
разделенными земным тяготением, оставалась неизменной.
Недавно, в 1949 г., Якову Ильичу удалось в отдельной
монографии дать цельную теорию атмосферного электри-
чества.

Яков Ильич опубликовал больше систематических кур-
сов и учебников, чем кто-либо. И здесь он не ограничи-
вался изложением общепринятых основ науки, но широ-
ким потоком вносил свои смелые мысли, свои аналогии,
поясняющие сложные теоретические выводы. По этим
учебникам учились физике тысячи советских студентов
и ученых. К Якову Ильичу приезжали учиться физике
из многих республик и городов Советского Союза.

Более 200 печатных работ, десятки курсов, учебников
и монографий оставил после себя Яков Ильич Френкель.
Он не боялся посылать в печать свои труды, как только
приходил к заключению, что они правильно отражают
свойства изучаемого явления. Не все его статьи выдер-
жали испытание временем.

Наряду с весьма плодотворными идеями, глубоко про-
думанными, Яков Ильич высказывал и опубликовывал
472
более сырые. Высказывая в основном правильную мысль,
Яков Ильич часто выходил за рамки твердо установлен-
ных фактов и давал повод для резкой критики ее дета-
лей. Эти детали исправлялись, картина уточнялась и по-
дробно разрабатывалась иногда самим Френкелем, иногда
же его более осторожными последователями. При этом
часто незаслуженно забывали того, кто дал жизнь новой
идее.

Оценивая научное наследие Якова Ильича, нельзя за-
бывать, что он не только выдвинул ряд основных пред-
ставлений и идей современной физики, но и привлек к на-
учной деятельности сотни молодых сил. В истории куль-
туры первых десятилетий Советской власти Яков Ильич
Френкель занял большое место, достойное нашей великой
эпохи.

Еще в первые революционные годы Яков Ильич читал
лекции в Крымском университете и принимал участие
в работе Комиссариата просвещения. Он был заключен
в тюрьму при захвате Крыма контрреволюцией и осво-
божден в 1921 г. с восстановлением Советской власти.
Всю свою сознательную жизнь Яков Ильич был горячим
патриотом социалистической Родины.

Искренний и честный, верный товарищ и друг, всегда
живо увлеченный всем передовым, прогрессивным в науке
и жизни, Яков Ильич прошел свою жизнь, окруженный
любовью всех, его знавших.

Я. И. Френкель был награжден орденом Трудового
Красного Знамени, был удостоен Государственной премии
первой степени и был избран член-корреспондентом
Академии наук СССР. Он заведовал теоретическим отде-
лом Физико-технического института и кафедрой Поли-
технического института и состоял членом ученых советов
ряда отраслевых институтов.

ПЕТР ЛЕОНИДОВИЧ КАПИЦА*

Академик Капица — одна из самых ярких фигур со-
временного научного мира. Он сочетает в себе черты тон-
чайшего экспериментатора-физика, выдающегося инжене-

♦ Статья написана в связи с исполнившимся 9 июля 1944 г.

50-летием со дня рождения академика П. Л. Капицы. Учитывая
техническую направленность журнала, А. Ф. Иоффе при описа-
Петр Леонидович Капица

ра-конструктора и замечательного организатора. Его на-
учные способности проявились еще на студенческой
скамье и в первые годы его работы в нашем Ленинград-
ском физико-техническом институте. Произведенные им
тогда исследования остались неопубликованными, хотя и
представляли значительный интерес. Измерение смеще-
ния точки Кюри для никеля при растяжении позволило
оценить характер сил молекулярного поля. Оказалось,
что силы эти с расстоянием убывают гораздо быстрее,
чем это предполагалось.

нии научных достижений П. Л. Капицы специальное внима-
ние уделяет его работам, имевшим и имеющим поиыне исклю-
чительно большое практическое значение. Статья опубликована
в журнале: Электричество, 1944, № 8/9, с. 18—20.
Изучение магнитных свойств отдельных железных пы-
линок в электромагните без сердечника, дававшем до
5000 Гс, представляло сложную и интересную экспери-
ментальную задачу.

Чрезвычайно интересен и замечателен по ясности опыт
по выявлению момента вращения намагниченного стер-
женька при переходе через точку Кюри. Подвешенный
в вакууме на длинной кварцевой нити стерженек при пе-
реходе через 360 °C получает вращательный толчок пра-
вильного знака и правильного порядка величины взамен
исчезнувшего суммарного момента вращения электронов,
создававших его намагничение.

Чтобы избавиться от всяких магнитных влияний,
нужно было скомпенсировать земное поле. Капица сделал
это при помощи большого эллипсоида с равномерной об-
моткой, внутри которого размещался весь прибор.

Когда Физико-технический институт (называвшийся
в то время Рентгеновским) поставил задачу получения
мощных монохроматических пучков электронов, два луч-
ших решения, которые позже сделались стандартными ме-
тодами рентгеноскопии, были предложены П. Л. Капицей
и Я. Р. Шмидт.

Капица предложил применять в качестве спектографа
изогнутую слюдяную пластинку, фокусирующую пучок
электронов. Я. Р. Шмидт предложила фильтр из вещества,
занимающего предыдущее место в периодической системе
элементов.

С 1921 г. П. Л. Капица стал сотрудником лаборатории
Резерфорда, и первой его научной работой было опреде-
ление скоростей альфа-частиц на их пути через газ. Ка-
пица поместил камеру Вильсона в сильное магнитное
поле и наблюдал изогнутый путь альфа-частицы. Это
было первое сочетание камеры с магнитным полем, так
расширившее впоследствии эффективность камеры Виль-
сона.

Д. В. Скобельцын произвел с помощью этого метода
количественный анализ спектров гамма-лучей и впервые
наблюдал в камере космические электроны. Обычно ему,
а не Капице приписывают приоритет.

Для более подробного изучения альфа-лучей магнитное
поле оказалось недостаточным. Перед Капицей стала за-
дача создать гораздо более сильное поле.

Решение этой задачи впервые прославило имя моло-
дого физика. Чтобы получить сильное поле в большом
объеме, требуется соответственная большая мощнрмь.
Однако затрата энергии будет невелика, если поле созда-
вать на короткие промежутки времени. Сначала Капица
изготовил особые аккумуляторы, которые, разряжаясь на-
коротко, создавали громадные токи. Затем он пришел
к мысли построить вращающуюся динамо-машину, кото-
рая, внезапно останавливаясь, давала бы кратковремен-
ные сильные токи. Машина была построена; попутно был
решен ряд важных для электротехники задач. Сотрясение
от остановки машины, напоминавшее землетрясение, ка-
залось, устраняло всякую возможность производить вблизи
нее точные измерения. Капица воспользовался, однако,
тем, что ток от остановки машины, передаваемый со ско-
ростью света, приходит раньше, чем толчок, идущий со
скоростью звука. За этот промежуток самозаписывающие
приборы уже успевали точно записать и измерить вели-
чины, характеризующие явление.

Потребовалась новая методика, чтобы изучать самые
разнообразные электрические и оптические явления за
тысячные доли секунды. Все эти трудности Капица ус-
пешно преодолел и получил орудие, позволявшее измерять
свойства вещества в полях до 300 000 Э. Капица вышел
тогда далеко за пределы доступных полей порядка
60 000 Э и открыл новое поле исследований. Предел ста-
вит механическая прочность катушки, создающей магнит-
ное поле.

Из многочисленных результатов, полученных Капицей
в новооткрытой им области, следует отметить как наибо-
лее важное и значительное по объему систематическое ис-
следование сопротивления тридцати шести чистых метал-
лов в магнитных полях. В то время как в известной
тогда области полей до 50 000 Э, казалось, оправдывается
выведенный Зоммерфельдом теоретический квадратичный
закон, Капица показал, что в более сильных полях во
всех случаях квадратичная зависимость относитель-
ного добавочного сопротивления от поля переходит
в линейную зависимость, — результат, неожиданный для
теории.

Капицу эти исследования привели к новым воззрениям
на природу сопротивления металлов и на роль примесей.
Область еще далеко не исчерпана и ждет продолжения
исследований.

Наряду с основной проблемой, Капица ставит, а ино-
гда и решает ряд других физических проблем. Он, напри-
476
мер, создает метод получения мойоКристаллов чистого
висмута, ставит вопрос о металлах и полупроводниках и
выдвигает идею об изучении свойств металлов вблизи аб-
солютного нуля.

Изучение самых низких температур — удел немногих
лабораторий. Соответствующие опыты крайне сложны.
Чтобы развернуть работы в этой области, нужно создать
новую, более доступную технологию получения жидкого
гелия. И Капица берется за задачу создания новой крио-
генной техники.

Сначала он строит на новых рациональных принципах
машину для получения жидкого гелия, делающую его по-
лучение доступным для любой лаборатории без промежу-
точного этапа — жидкого водорода. В основе машины Ка-
пицы лежит не только новый, термодинамически оправ-
данный принцип, не только новые данные о свойствах
гелия, но и ряд остроумнейших идей о материалах, при-
меняемых при низких температурах, об устранении
смазки и замены ее щелью и много других.

В Кембридже Капица избирается членом Королевского
общества, получает профессорскую степень и новую соб-
ственную лабораторию. Джон Джозеф Томсон читает
о нем лекции в США. Он приглашается па конгресс Соль-
вея и другие международные съезды.

Пробыв 13 лет в Кембридже, метрополии атомного
ядра, в школе Резерфорда, в его ближайшем окру-
жении и в дружбе с ним, Капица все же создал собст-
венное направление, не связанное с ядром. Один этот
факт уже свидетельствует об его своеобразии и незави-
симости.

Капица возвращается в СССР, куда он систематически
и надолго приезжал и ранее во время работы в Кем-
бридже. В СССР яркая индивидуальность Капицы полу-
чает полное развитие. Для него и по его планам был по-
строен прекрасный Институт физических проблем, куда
перевезены были из Кембриджа приобретенная советским
правительством магнитная машина Капицы. И Капица
показал, чего может достигнуть выдающийся ученый в тех
условиях, которые созданы для передовой науки в социа-
листическом обществе Советского Союза.

Основой техники низких температур является жидкий
воздух. Капица видит несовершенство существующих ма-
шин и радикально перестраивает всю технику. Вместо
поршневых машин — турбодетандеры: быстро вращаю-
щиеся небольшие вертуШКй. Ёместо 200 атм — всего 6—
8 атм. Повышается коэффициент полезного действия и
экономичность. Открываются возможности значительного
повышения производительности и срока службы уста-
новок.

Машины Капицы по сравнению с предшествующей
техникой — это современный паровоз рядом с машиной
Стефенсона.

Из многочисленных инженерных задач, решенных Ка-
пицей при конструировании машины жидкого воздуха,
нельзя не упомянуть о новом решении задачи об устой-
чивости осей быстро вращающихся машин и о роли жид-
кой смазки и шарикоподшипников. Значение этих резуль-
татов выходит за пределы криогенной техники в область
турбин и всех вращающихся механизмов.

Изготовляя громадные количества жидкого воздуха,
нужно выделить из него кислород. Капица взамен гро-
моздких разделительных агрегатов создает вертушечный
разделитель, компактный и производительный. Создана
новая техника получения больших количеств дешевого
кислорода. А это открывает новые пути в технике, и пре-
жде всего в металлургии и химии. Правительство пору-
чает руководство этой технической революцией П. Л. Ка-
пице, который назначен начальником особого Главного
управления «Главкислород» при СНК СССР и председа-
телем Технического совета по использованию кислорода
в народном хозяйстве. Замечательная инженерная интуи-
ция и организаторский талант Петра Леонидовича про-
являются в этой новой, необычной для ученого сфере
деятельности и дают уже плоды.

Не следует, однако, думать, что Капица из ученого
физика превратился в инженера и организатора произ-
водства. Он сумел сочетать обе эти стороны в своей ин-
дивидуальности. Наряду с конструированием кислородных
машин, он делает новый вклад в проблему абсолютного
нуля. 30 лет тому назад Каммерлинг-Оннес открыл явле-
ние сверхпроводимости, остающееся загадкой и до на-
стоящего времени, несмотря на сотни посвященных ей
исследований. Капица открыл второе, принципиально не
менее важное явление — сверхтекучесть жидкого гелия-2.
Рядом поразительных по своему остроумию и эксперимен-
тальному мастерству опытов он показал, что вязкость
жидкого гелия-2 ниже всякого измеримого предела и во
всяком случае меньше 10-9 Пуаз. Капица обнаружил по-
разительный факт течения гелия-2 по трубке одновре-
менно в двух противоположных направлениях, новые
энергетические эффекты и термодинамические свойства
гелия-2. Эти последние открывают, кроме того, и новый
путь для приближения к абсолютному нулю.

В небольшой статье невозможно исчерпать все богат-
ство научных идей и результатов, принадлежащих
П. Л. Капице. Я ограничусь сказанным: его исследования
следует прочесть в оригинале, а не излагать своими сло-
вами.

Известность, вернее сказать, слава Петра Леонидовича
растет с развитием его деятельности. Не только в акаде-
мических кругах, но и в самых широких слоях советской
интеллигенции и рабочих Капица известен как замеча-
тельный ученый, инженер и изобретатель. Капица полу-
чил две Сталинские премии первой степени: за машину
жидкого кислорода и открытие сверхтекучести. Дважды
он награжден орденом Ленина. Об известности его за
границей можно судить по многочисленным чествованиям:
ему присуждены высшие знаки отличия в науке и тех-
нике в Англии и США — медали имени Фарадея и
Франклипа, он избран почетным членом Французского
(Алжирского) университета.

Как естественно ожидать от передового советского уче-
ного, Капица широко известен и по своей общественной и
научно-организационной деятельности. Его выступления
на антифашистских митингах привлекают большое вни-
мание.

Его идеи об организации «большой пауки», о роли на-
учно-исследовательских институтов и университетов, его
личное участие в работе Московского университета ока-
зывают большое и благотворное влияние на развитие
науки в Советском Союзе. Большое место занимает руко-
водимый им физический семинар, который объединяет на-
учные силы Москвы — не только физиков, но и инжене-
ров и изобретателей.

В Англии Капица организовал научное издательство,
печатающее английских и советских ученых, как, напри-
мер, книги Н. Н. Семенова и Я. И. Френкеля. В Совет-
ском Союзе он редактирует выходящий на английском
языке физический журнал.

В США существует понятие, обозначаемое там словом
personality — это личность, индивидуальность человека.
Капицу нельзя представить себе вне яркой своеобразной
его личности. Ясный, незатемненный предвзятыми идеями
здравый смысл, оригинальный подход к каждому вопросу,
смотрящий в его существо, а не в словесное оформле-
ние, — это черты, одинаково заметные и в научной дея-
тельности и в повседневной жизни Капицы. Большая тре-
бовательность к себе, отсутствие «головокружения от ус-
пехов», благожелательное отношение к товарищам и слу-
жащим, переходящее в активную помощь им, когда это
нужно, горячность при защите своих убеждений — все
это вызывает истинное уважение к его личности. Весе-
лость и юмор, искренность и глубокая честность привле-
кают всякого, кто узнает Капицу. А знают его многие:
и руководители правительства, и физики, и писатели, и
архитекторы, и артисты, и инженеры, и рабочие. Совет-
ские ученые и инженеры, вся советская общественность
многого еще ждут от Петра Леонидовича, которому только
что минуло пятьдесят лет.

И. В. КУРЧАТОВ - ИССЛЕДОВАТЕЛЬ
ДИЭЛЕКТРИКОВ*

Совсем еще молодым, в возрасте 23 лет, в Ленинград-
ском физико-техническом институте появился Игорь Ва-
сильевич. А институту было в то время семь лет от роду,
и молодость сотрудников была привычным делом. Инсти-
тут даже поддразнивали, называя «детским садом».
И Курчатов пришелся как нельзя лучше к этой среде не
только своей молодостью, но и своим энтузиазмом, своим
стремлением и умением работать в коллективе, способ-
ностью заражаться его интересами. А интересы эти кон-
центрировались тогда вокруг физики диэлектриков, меха-
низма электрического пробоя, загадочной еще в то время
высоковольтной поляризации.

Участвуя в общей работе, Курчатов внимательно изу-
чал литературу не только своего вопроса, но и всего, что
было связано с физикой твердого тела. Он обращал вни-
мание на явления, противоречащие его представлениям.
Его удивили результаты экспериментов по прохождению

* Статья опубликована в выпуске журнала «Успехи физических
паук», посвященном И. В. Курчатову (1961, т. 73, вып. 4,
с. 610—614).
электронов сквозь тонкие слои металлов. Не ограничив
ваясь критическими замечаниями, он заподозрил, что ис-
точником ошибок автора работы было нарушение сплош-
ности слоя, и тут же доказал это на опыте. Так, его пер-
вой печатной работой в лаборатории диэлектриков оказа-
лось исследование прохождения медленных электронов
сквозь тонкие металлические пленки. Наблюдавшиеся ра-
нее аномалии были устранены, и вопрос выяснен.

Работа была выполнена, как позже и некоторые
другие, совместно с Кириллом Дмитриевичем Синель-
никовым, с которым Курчатов был связан неизменной
дружбой, а потом и свойством до последних дней своей
жизпи.

Уже при выполнении этой первой задачи проявилась
одна из типичных черт Игоря Васильевича — подмечать
противоречия и аномалии и выяснять их прямыми опы-
тами. Это сказалось в течение всего многолетнего иссле-
дования, в котором оп участвовал. Эта же черта привела
его к открытию сегнетоэлектричества, к поискам меха-
низма выпрямления тока, к изучению нелинейности то-
ков в карборундовых предохранителях, к изучению пред-
пробойных токов в стеклах и смолах, упиполярности то-
ков в солях, а позже к открытиям в области атомного
ядра.

Основной проблемой лаборатории, в состав которой во-
шел Игорь Васильевич, было поведение диэлектриков
в сильных электрических полях и наступающий затем
пробой. В то время как в слабых полях наблюдался закон
Ома, внешне осложнявшийся высоковольтной поляриза-
цией, начиная с некоторой силы поля удельная электро-
проводность быстро возрастала. Механизм тока в преде-
лах закона Ома удовлетворительно объяснялся как элек-
тролиз в твердой среде. Но можно ли распространить эти
представления и на токи, экспоненциально растущие с на-
пряжением? Увеличивается ли подвижность ионов, ра-
стет ли их концентрация или вступают новые носители
тока — электроны?

Эту задачу взялся разрешить Курчатов. Его соратни-
ком и другом стал другой энтузиаст, химик по образова-
нию, Павел Павлович Кобеко. Курчатову принадлежало
открытие того, что Кобеко был химиком. Кобеко посту-
пил к нему в качестве служителя, который варил олифу
и убирал помещения. Но вскоре Курчатов заметил ано-
малии в поведении своего служителя — тот слишком хо-
Игорь Васильевич Курчатов

рошо все понимал и признался, что имеет диплом высшей
сельскохозяйственной школы.

Одни ли ионы являются носителем тока за пределами
закона Ома? Точное соответствие закону Фарадея, кото-
рое установили Курчатов и Кобеко, дало положительный
ответ. Задача была нелегкой: стекло — почти изолятор, и
продукты электролиза можно едва заметить, а нужно
было точно измерить их количество. Они точно опреде-
лили не только выделение вещества па катоде, по изме-
рили и количество выделяющегося на аноде кислорода.

Впоследствии оказалось, что в некоторых кристаллах,
например в слюде, отступления от закона Ома в сильных
полях обязаны электронам, но в стеклах электронов не
оказалось, и это обстоятельство надолго наложило свой
отпечаток на идеи, развивавшиеся в лаборатории.

Большое участие принимал Курчатов совместно
с К. Д. Синельниковым в изучении высоковольтной поля-
ризации - накопления объемных зарядов вблизи электро-
дов в результате прохождения электрического тока. Тща-
тельными измерениями удалось определить распределение
объемного заряда вдоль толщины заряженного слоя, из-
меряемой долями микрона.

Наряду со стеклами, Июрь Васильевич тщательно изу-
чал механизм токов и электрического пробоя в смолах и
в особенности в олифе, которая считалась перспективным
материалом для новой высококачественной изоляции. Эти
надежды основывались на том, что, устранив ряд поро-
ков, свойственных в то время измерениям пробивных на-
пряжений, Курчатову удалось получить результаты, да-
леко превосходившие все, что было известно: вместо не-
многих сотен тысяч вольт па сантиметр — несколько мил-
лионов. Правда, позже А. II. Александров выяспил, что
в измерения того времени вкралась систематическая
ошибка, растущая с уменьшением толщины слоя. Однако
в опубликованных в 1928 г. исследованиях Курчатова, Ко-
беко и Синельникова по механизму электрического про-
боя твердых диэлектриков имеется большой материал, не
потерявший своей ценности и до настоящего времени.

Механизм теплового пробоя был полностью выяснен
опытами Н. Н. Семенова и теорией В. А. Фока.

По собственной инициативе Игорь Васильевич пред-
принял в 1928—1929 гг. изучение аномалий тока в не-
которых солях, и прежде всего их униполярной проводи-
мости. Подробно изучалось влияние геометрии электродов
острия, с одной стороны, и пластины, с другой, а также
вторичных процессов электролиза. При ближайшем уча-
стии своих друзей — Кобеко и Синельникова — Курчатову
удалось дать полное объяснение многим наблюденным
фактам. Сделана была попытка распространить эти ре-
зультаты и на такие выпрямители тока, как закись меди,
для которой паличие электролиза по было установ-
лено.

Как в случае электрического пробоя, так и при вы-
прямлении тока были последовательно развиты представ-
ления, вытекавшие из гипотезы об электрической природе
токов. Они не оправдались для электронных полупровод-
ников, но остаются справедливыми для твердых электро-
литов. В те годы, когда производил свои исследований
Игорь Васильевич, не существовало предпосылок для раз-
вития электронных процессов в твердых средах, не было
квантовой теории электронных токов, зонной структуры
энергетических уровней, идеи дырок. Поэтому изучение
полупроводников могло сводиться тогда лишь к накопле-
нию фактов, а путь аналогии с ионами был устранен
квантовой природой электронных процессов.

Во всей своей силе талант Игоря Васильевича про-
явился в открытии и изучении сегнетоэлектричества. Ряд
аномалий в диэлектрических свойствах сегнетовой соли
был описан до пего. Курчатов интуитивно заподозрил
в этих аномалиях проявление новых сторон в поведении
диэлектриков. Вместе с Кобеко он вскоре установил да-
леко идущие аналогии с магнитными свойствами ферро-
магнетиков и назвал их сегнетоэлектриками. Это название
удержалось у советских авторов; за границей их назы-
вают ферроэлектричеством, что еще больше подчеркивает
аналогию с ферромагнетизмом.

Об исследованиях Курчатова мне пришлось докла-
дывать па международном электротехническом конгрессе
в Париже и в лаборатории Резерфорда в Кембридже.
Опыты были произведены исключительно четко, а система
кривых, изображавших зависимости эффекта от силы
поля, от температуры, с такой убедительностью демон-
стрировали открытие, что к ним почти не требовалось по-
яснений. Мой доклад мог быть прочитан на интернацио-
нальном языке диаграмм.

Курчатов исследовал зависимость эффекта от кристал-
лографического направления, от длительности воздействия
электрического поля, от предыстории. Установлена точка
Кюри и открыты нижняя точка Кюри, спонтанная ори-
ентация кристалла и свойства сегнетовой соли за преде-
лами точек Кюри.

От чистой сегнетовой соли Курчатов и его сотрудники
перешли к твердым растворам и сложным соединениям
с сегнетоэлектрическими свойствами. В этих исследова-
ниях, помимо Кобеко, участвовал и брат Игоря Василье-
вича — Борис Васильевич Курчатов.

Только спустя 10 лет Б. М. Вулу удалось сделать
следующий существенный шаг вперед открытием сегнето-
электрических явлений в титанате бария, а еще 10 лет
спустя Г. А. Смоленский еще дальше расширил область
сегнетоэлектриков.
Что касается теории открытых Курчатовым явлений,
то Игорь Васильевич сразу понял значение идей, выдви-
нутых Львом Давидовичем Ландау, и на их основе строил
все свои представления, из них делал выводы для раз-
вития своих опытов.

Сегнетоэлектричеству Игорь Васильевич посвятил
в 1933 г. монографию размером более ста страниц.

Своеобразными диэлектрическими свойствами, хотя и
по другим причинам, чем в сегнетоэлектриках, обладают
при низких температурах кристаллы хлористого водорода.
Вместе со Щепкиным Курчатов исследовал их и дал
ясное физическое толкование наблюдаемым фактам.

Загадочными представлялись электрические свойства
применявшихся в высоковольтной технике карборундовых
предохранителей. Вместе со своими учениками Курчатов
принялся за новую загадку. Обширное экспериментальное
исследование привело к определенной гипотезе о меха-
низме контакта между зернами карборунда, успешно объ-
яснившей совокупность всех накопленных наблюдений.
Теорию их развил Я. И. Френкель. Это была последняя
дань, которую Игорь Васильевич отдал проблеме диэлек-
триков, перешедшей уже, впрочем, в проблему электрон-
ных полупроводников. Его интересы и несокрушимая
энергия были перенесены в область атомного ядра, ко-
торая так многим ему обязана.

Хотя с позиций сегодняшнего дня участие Игоря Ва-
сильевича Курчатова в проблеме диэлектриков представ-
ляется сравнительно скромным этапом, но нельзя забы-
вать, что самый выдающийся результат в учении о ди-
электриках — это сегнетоэлектрики Курчатова и Кобеко.

Игорь Васильевич был беспредельно предан науке,
жил ею. Почти систематически приходилось в полночь
удалять его из лаборатории. Каждому молодому физику
представлялась заманчивой поездка в лучшие загранич-
ные лаборатории, где можно познакомиться и с новыми
людьми, и с новыми методами научной работы. Двадцать
научных сотрудников Физико-технического института уда-
лось направить за границу на сроки от полутора до двух
лет. В течение нескольких лет такая возможность имелась
и у Курчатова. Но он все дальше откладывал ее осуществ-
ление: каждый раз, когда падо было выезжать, у него
шел интересный эксперимент, который он предпочитал
поездке. Он попал в Англию только много позже, когда
был включен в состав правительственной делегации.
Вспоминая предшествовавший атомному ядру период
деятельности Игоря Васильевича, нельзя забыть его по-
стоянного стремления сочетать физику с техникой, искать
практические пути использования сегнетоэлектриков
(в этом участвовал В. П. Вологдин), карборунда, новых
видов изоляции.

С поразительной силой эта тенденция проявилась
с первого же дня Отечественной войны. И циклотрон, и
нейтроны, которыми жил Курчатов, в мгновение ока были
заменены защитой кораблей Военно-Морского Флота, для
чего оп пошел в помощь А. П. Александрову. Самоотвер-
женной своей работой в этой области в Севастополе он
снискал неограниченное доверие наших моряков. Адми-
рал Галлер говорил, что с разрешения Курчатова они без
опасений выходили в море и только ему вверяли свою
жизнь.

Когда безвременно скончался руководитель лаборато-
рии танковой брони Владимир Лаврентьевич Куприенко,
во главе лаборатории стал Игорь Васильевич Курчатов,
изменивший затем ее тематику.

Корабли и броня были кратковременными «прослой-
ками» между диэлектриками, которым были посвящены
первые восемь лет научной деятельности Игоря Василье-
вича, и ядром, которому отданы были восемь предвоенных
лет и вся его последующая жизнь — 15 лет после Отече-
ственной войны.

Как сильно ни различаются физические проблемы и
условия работы по диэлектрикам и ядру, в обеих обла-
стях И. В. Курчатов был тот же неповторимый ученый,
целиком преданный своему делу, талантливый исследова-
тель природы, безграничный патриот своей Родины, от-
давший ей всего себя. Железный в своих требованиях
к себе и своему делу, Игорь Васильевич был верным дру-
гом, трогательно заботившимся о своих товарищах и со-
трудниках. Его неизменная доброта и дружеский юмор
в жизненных переделках многим облегчили жизнь. Игоря
Васильевича Курчатова никогда не забудут пароды Со-
ветского Союза, а для тех, кто его знал, память о нем
окружена ореолом личного обаяния.
МОЯ ЖИЗНЬ И РАБОТА*

РЕАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ

В среднюю школу, реальное училище в г. Ромнах Пол-
тавской губернии, я попал очень рано. Мне пе было еще
8 лет, когда в 1888 г. открылся приготовительный класс.
За компанию со старшими я отправился на страшный
тогда конкурсный экзамен и без труда был принят.
С этого началась систематическая учеба. До тех пор
мною руководил только интерес к новым фактам, в таком
изобилии рассеянным по книжкам, и к приемам счета,
ловко придуманным правилам, заменяющим трудную за-
дачу расчета в уме. Я не зпал, что эти правила — ариф-
метика; мне они казались каким-то не очень честным
способом, с помощью которого можно, не думая, давать
правильный ответ. Помню, меня очень удивляло, что
школа именно этим механическим правилам сложения,
умножения и деления придавала главное значение. По-
том, когда мне удавалось разобраться «по существу» в за-
ковыристой задаче, казалось обидным узнать от учителя,
что для каждого рода таких задач, с бассейнами, с еду-
щими навстречу путешественниками, с делением наслед-
ства, существуют готовые механические шаблоны, даю-
щие правильный ответ без размышлений.

Все преподавание в наше время было формальным:
нужно было знать, а не понимать. И все же того вреда,
которого можно было ждать, школа не принесла, — ей не
удавалось отучить учеников думать. Спасала пас вражда
к преподавателям. Учителя — это чиновники, начальство,
связанное с полицией. Против них — товарищеская орга-
низация учеников. Мы старались разыскивать, читать и
обсуждать именно те книги и вопросы, которые препода-
ватели считали преступными. Наряду со скучными обя-
зательными учебниками, мы добывали нелегальные
книжки, слушали рассказы высланных студентов. Вот
пример наших отношений к преподавателям. Когда мы
сдали последний выпускной экзамен, пас собрал клас-
сный наставник, преподаватель математики, п обратился
к нам с напутственной речью: «Я знаю, что вы хотите
меня убить, так знайте, что со мной всегда ходит Гордей

* Статья опубликована в виде отдельной брошюры: Иоффе А Ф

Моя жизнь и работа: Автобиографический очерк. М.; Л., 1933.
(училищный шпик), и вы попадете на каторгу». Не всех
мы ненавидели, иных жалели (если их преследовал ди-
ректор, панример за пьянство), но никого не любили.
Учителя в целом были враждебным лагерем. Среди уче-
ников были их сторонники — вылощенные мальчики, пи-
жоны, как мы их называли; они оставались вне товари-
щеской среды. Впрочем, отчетливого, сознательного рас-
слоения в школе не было.

Большое влияние на всю мою научную деятельность
оказали две идеи, возникшие еще в школьные годы. Одна
из них относилась к так называемому мировому, или све-
товому, эфиру. На уроке физики учитель рассказал, что
распространение света можно объяснить колебаниями
частиц светового эфира, быстро передающимися от ча-
стицы к частице и достигающими нашего глаза, вызывая
ощущение света. Эти колебания меня очень заинтересо-
вали, и, придя домой, я пытался наглядно представить
себе свет лампы и поведение эфира в комнате. Но вдруг
ине пришло в голову: как же доходит до нас свет Солнца
и отдаленных звезд? Ведь нельзя же себе представить,
что в безграничных пространствах Вселенной, где ничего
нет, все яге остается эфир для передачи пам световых
колебаний. А за пределами Вселенной, куда не проникает
ни один световой луч? Что же — и там есть эфир, кото-
рый миллиарды лет ни чем себя пе проявляет, но все же
существует на случай, если туда попадет свет, так как
иначе нам этого света пе объяснить.

Мысль, что все мировое пространство заполнено ве-
ществом, единственное назначение которого облегчить
нам понимание распространения света, если оп там прой-
дет, мне показалась абсурдной. Когда я, вопреки обыкно-
вению не говорить учителям о том, что нас интересует,
поставил этот вопрос, то узнал, что этот абсурд есть
убеждение физиков. Да, эфир имеется везде, но колеба-
ния его возникают лишь там, где есть свет. Можно ли
еще по какому-нибудь признаку, кроме света, узнать, что
между звездами есть эфир? Нет! Этого достаточно. Меня
этот ответ мало удовлетворил. Мне казалось, что в при-
роде свет распространяется па самом деле не через эфир.
Нужно придумать какое-то другое объяснение, и я решил
это объяснение искать — задание для высшей школы,
которую я представлял себе как место научной работы.

Года через два у меня возникла другая идея — о при-
роде запаха. Колебания светового эфира различной ча-
сто гы создают различные цветовые ощущения в глазу.
Колебания различной частоты струн, натянутых в улитке
внутреннего уха, дают ощущение различных звуков. Но
ведь разнообразие запахов не меньше, чем разнообразие
цветов и звуков. А между тем обоняние объясняют хи-
мическим воздействием пахучих газов на нервные оконча-
ния в слизистой оболочке носа. Ведь пет же особых нер-
вов для каждого из многочисленных запахов. Нет ли сход-
ства и в механизме запаха и света? Не является ли запах
колебательным движением, которое, приводя в колебание
(в различной степени) три основных обонятельных
нерва, создает ощущение самых разнообразных запахов?
Какие это колебания? Лучи света, даже попадая во внут-
реннюю полость носа, пе пахнут. С другой стороны, я
прочел в книжке Тиндаля о теплоте, что ничтожнейшая
примесь пахучих веществ к воздуху в десятки и сотни
раз увеличивает поглощение инфракрасных волн — коле-
баний более медленных, чем видимый свет. А поглощается
газом лишь то, что он сам испускает.

Вот откуда я заключил, что механизм, который создает
ощущение запаха, — это инфракрасные колебания, та-
кие же, как световые, но меньшей частоты. Колебания
чего? Здесь я снова наталкивался на эфир, в существова-
ние которого я не верил. Мне казалось, что, разобра-
вшись в колебаниях запаха, я пойму и колебания света,
узнаю, как можно обойтись без мирового эфира.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Из реального училища путь был только в техническую
высшую школу. Я выбрал Санкт-Петербургский техноло-
гический институт, так как думал, что там легче, чем
в горном или путейском, можно заниматься физикой и
разобраться в природе запаха. Мне не было 17 лет, но
этого не заметили, и я был принят. Через несколько ме-
сяцев начались студенческие волнения, забастовки. Про-
фессора оказались такими же врагами, какими были учи-
теля в реальном училище. Теперь я знаю, что некоторые
были серьезными учеными, по тогда мне не приходило
в голову искать у них совета и помощи в разрешении
интересовавшего меня вопроса о запахе. Запах — граница
между биологией и физикой. Я читал книги по физике,
главным образом курс О. Д. Хвольсона, книги по физио-
Яогии органов чувств и пытался работать по биологии.
В Технологическом институте читался курс микробиоло-
гии (это, кажется, относилось к производству пива), и
в лаборатории можно было работать, так как других
охотников не было. С большим увлечением я приступил
к двум научным работам, развел сотпи склянок с куль-
турами бактерий. Но тут начались очередные демонстра-
ции и забастовка, и я был исключен из института.
К маю исключенные снова были приняты, по культуры
покрылись плесенью и высохли. Работа погибла.

В институте мы занимались только в чертежных —
чертили и проектировали. Лекций никто не слушал. Дру-
гих занятий почти не было. Только весной, к началу экза-
менов, мы узнали, какие предметы читаются на курсе.
Экзамен сдавали по определенной программе, и о техни-
ческих предметах снова забывали до следующей весны.
Иногда только, когда период исключения затягивался
с января—февраля (с начала волнений) до осени, прихо-
дилось заниматься в сентябре.

Летом — обязательная практика. В 18 лет я в первый
раз должен был участвовать в сборке железнодорожного
моста на линии Полтава—Ростов. Но инженер, который
должен был возглавить строительство, так и не приехал,
и мне сразу пришлось вести все работы совершенно са-
мостоятельно. А вопросы были ответственные. Вместо
того, чтобы строить на сваях деревянные подмостья, на
которых полагалось по проекту собирать мост, я решил
использовать ближайшую насыпь и оттуда перекатить го-
товый мост весом в 200 т по рельсам на свои устои. Ма-
лейший просчет, и мост свалился бы в реку. Затем оказа-
лось, что инженер, строивший устои и быки, пе знал точ-
ных размеров железного моста, и последний не вошел
в приготовленные устои; пришлось отрубить часть желез-
ных консолей. Все разрешилось благополучно. Немало
ночей просидел я над техническими справочниками, чтобы
не наделать ошибок. Постройка моста закончилась для
меня большим разочарованием. На среднем быке опоры
обоих пролетов пришлось поставить так близко друг
к другу и так близко к краю подферменпого камня, что
возникала опасность: опора могла сорвать кромку камня.
У меня это было предусмотрено: между' опорами я хотел
поместить соответственную чугунную болванку. Но тут
запротестовал главный инженер. Несмотря на все мои
настояния, так и не положили прокладки.
Еще хуже окончилась практика следующего года —
постройка новых мастерских на Ижорском заводе. Это
был казенный завод Морского ведомства, где эксплуата-
ция рабочих и произвол достигали совершенно невероят-
ных размеров. О действительных интересах производства
никто не думал. Железные изделия обходились в два раза
дороже, чем на частных заводах и частном рынке, но
заработная плата была ниже, чем где-либо. Годами суще-
ствовала дикая система: очень высокие расценки сдель-
ной работы при очень низкой зарплате. Сколько бы ни
выполнить, оплачивалось не больше 20 % сверх зарплаты.
Поэтому не было смысла работать больше трех дней
в неделю — остальное время уходило на ремонт машин и
починку зубчатых колес. Каждый приезд начальства
сопровождался ухудшением условий труда.

Сборка мастерских, изготовленных Путиловским заво-
дом, продвигалась быстро, значительно опережая уста-
новленные сроки, при меньшем, чем предполагалось,
числе рабочих. Поэтому завод пе вмешивался во внутрен-
ние отношения и организацию работы и даже терпел бо-
лее высокие ставки рабочим. Но однажды мы столкну-
лись па «принципиальном» вопросе рабочей политики.
Из-за праздников работы были приостановлены на не-
делю, вопреки моему протесту. Я потребовал, чтобы ра-
бочим на это время были выданы хотя бы авансы, так
как знал, что многим без этого пе прожить. Несмотря
на то что я это поставил условием продолжения работ,
администрация не могла отойти от своих «принципов».
Пришлось оставить работу. Когда па следующий год мне
было предложено взять на себя сборку и установку всех
железных мостов на Сибирской ж. д., я поставил усло-
вием, чтобы администрация не вмешивалась в организа-
цию работы; на это завод не пошел.

Столкновение с «принципами» рабочей политики рус-
ских заводов и явная безнадежность преодолеть их, оста-
ваясь на службе заводским инженером, окончательно
определили мое решение отказаться от инженерной дея-
тельности. Заниматься паукой в высшей школе было не-
возможно. Попытки произвести исследование природы
запаха в домашней обстановке при помощи коробки от
какао, каменной соли и сургуча показали, что в этой об-
становке убедительных результатов получить нельзя и
чго ставить опыт — это особое искусство. Единственное,
что оставалось — учиться эксперименту и именно в той
области, где он стоит выше всего, — в физике. Но зани-
маться научной работой в России тех лет, как показал
опыт с заплесневевшими бактериями, было безнадежно.
По отзывам петербургских физиков, лучшим физиком-
экспериментатором был Рентген, профессор Мюнхенского
университета. К нему я и поехал. У меня хватило средств
па полгода скромной жизни.

МЮНХЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В Мюнхен я приехал перед самыми рождественскими
каникулами. На другое же утро я отправился в универси-
тет разыскивать Рентгена и внезапно столкнулся с ним.
Прежде всего я ощутил, что школьных знаний немецкого
языка, на которые я рассчитывал, совершенно недоста-
точно. Больше того, я даже пе мог объяснить, чего я
хочу. 10-дпевные каникулы были посвящены изучению
немецкого языка. С утра до ночи я переводил немецкий
учебник физики. Итак, первое препятствие было устра-
нено. Мне было разрешено одному работать в лаборато-
рии. За месяц я проделал полный цикл (60) работ по фи-
зике и затем провел исследование с электрическими вол-
нами. Один случай сыграл здесь некоторую роль. Работая
по спектральному анализу, я получил одно значение, явно
пе укладывавшееся в общую закономерность. Рентген это
сразу заметил и хотел показать, как следует произвести
это измерение с наибольшей точностью. Но его результат
и по величине и по точности совпал с моим. Оказалось,
что в русском издании таблиц, которым я пользовался,
была ошибка. Рентген отметил мое уважение к опытному
факту и точности измерения — наиболее ценные, с его
точки зрения, качества будущего физика.

Весной 1903 г. П. Кюри опубликовал измерения, по-
казывающие, что лучи радия выделяют значительную
энергию. Рентген предложил мне проверить этот резуль-
тат. Мне удалось показать, что тот конец запаянной
стеклянной трубки, куда пересыпаются находящиеся
в трубке крупинки препарата радия, нагревается. Затем
я уже сам предложил метод и провел точный количе-
ственный учет этого тепла и придумал целую серию воз-
можных объяснений источника энергии радия. Одно из
этих объяснений особенно заинтересовало Рентгена, и он
предложил вместе с ним произвести соответствующее ис-
492
следование. Магнитные свойства радия не были известны.
Среди громадного многообразия веществ есть три эле-
мента, в миллионы раз более магнитных, чем все остальные.
Могло бы оказаться, что неисследованный радий еще во
много раз более магнитен и нагревается оттого, что на-
ходится в непостоянном земном магнитном поле. Это
предположение не оправдалось, но исследование выявило
другие интересные факты и затянулось па долгий срок.
Отъезд пришлось отложить. Поскольку средства мои
иссякли, то университет оказал мне некоторую денежную
поддержку.

Вопрос о запахе был мною опять отложен, так как
Рентген предложил мне изучить причины электризации
кристаллов кварца при сжатии и растяжении. Для этого
он хотел воспользоваться так называемым упругим после-
действием. Явление это заключается в том, что тело,
растягиваемое или изгибаемое какой-нибудь нагрузкой,
не сразу принимает свой окончательный вид, а лишь
постепенно, с течением времени. После разгрузки оно
так же медленно принимает свою прежнюю форму. Разо-
бравшись в этом вопросе, я, однако, пришел к убежде-
нию, что последействие может существовать лишь в бес-
порядочно построенных телах, а в кристалле кварца его
быть не должно. Те явления, которые наблюдаются
в кварце, — это не последствие; они вызваны побочными
причинами, которые можно устранить. Это утверждение
я действительно доказал на опыте. Главной причиной,
вызывавшей замедление и запаздывание, были электриче-
ские заряды, скопляющиеся внутри кварца при его
изгибе. Мне удалось значительно ускорить отвод этих за-
рядов из кварца, подвергая его действию лучей радия,
рентгеновых лучей и ультрафиолетового света.

Отсюда я пришел к изучению влияния всех этих лучей
на прохождение электрического тока через разные кри-
сталлы. С большим увлечением я сообщил о своих новых
по тому времени результатах Рентгену, находившемуся
в Италии. В ответ я получил очепь сухую открытку
с предложением бросить сенсационные открытия и за-
няться солидной работой по упругому последействию.

Для личности Рентгена очень характерно, что, как
только открытые им лучи привлекли широкое внимание,
как только о них стали писать не только в серьезных
научных журналах, по п в газетных статьях, он перестал
ими заниматься и хотел заставить меня прекратить изу-
чение нового явления, потому что оно связано с его лу-
чами и радием. Кстати, все мои исследования над энер-
гией, выделяемой радием, не были напечатаны.

Я предложил Рентгену отказаться от публикации этих
опытов, но не изучать их я не мог. Больше двух недель
он со мною не разговаривал, а я в это время, изучая ка-
менную соль, совершенно запутался. Электрическая про-
водимость после освещения рентгеновыми лучами дела-
лась то во много раз больше, то меньше без всяких види-
мых оснований. Мне приходило в голову, что причиной
этого здесь может оказаться дневной свет, но выяснилось,
что соль при освещении пе меняет своих свойств. И вот
однажды, изучая образец, освещенный рентгеновыми лу-
чами, я заметил, что уменьшение тока всегда связано
с прохождением облака; яркий солнечный свет снова
увеличивал ток. Оказалось, что свет сам по себе пе дей-
ствует на соль, ио после действия рентгеновых лучей
соль становится черзвычайно светочувствительной: ток
при освещении может увеличиваться в миллион раз по
сравнению с током в неосвещенном образце. Когда Рент-
ген увидел, что обычный свет, даже свет спички, резко
меняет электрические свойства соли, он настолько этим
заинтересовался, что предложил присоединиться к ра-
боте.

С тех пор, с 1904 г., и до самой смерти Рентгена
(1923 г.) продолжалась наша совместная работа над
электрическими свойствами кристаллов. До 1906 г. мы
работали вместе в Мюнхене, затем до самого начала
войны я каждое лето проводил в его лаборатории. Два
раза, в 1908 и 1911 гг., мы приступали к написанию
статьи для печати. Но я излагал результаты па фоне тех
представлений, которые у меня выработались в ходе ра-
боты. Рентген же хотел объективного изложения, кото-
рое бы чисто формально описывало все полученные ре-
зультаты, не высказывая никаких гипотез об их причи-
нах и не пытаясь их объяснить. Чтобы убедить его
в ошибочности его метода, я изложил весь огромный ма-
териал в семи главах и приложил к пим семь разгадок,
занимавших не более полустраппцы каждая, сразу осве-
щающих смысл бесчисленного нагромождения фактов
данной главы. Три дня Рентген вместе со мной проверял,
действительно ли все факты каждой главы объясняются
разгадкой. Казалось, что он убедился и согласился, чтобы
я написал статью по-своему. Но потом оп решил сам
написагь iy же работу привычным ему методом. Описа-
ние небольшой части опытов с каменной солью, подго-
товленное им, появилось в 1921 г. в объеме 200 стра-
ниц.

Весь громадный опытный материал — 16 тетрадей
наблюдений и свыше 300 страниц примечаний — хра-
нился во время войны у него. Шовинизм, так пышно рас-
цветший во время империалистической войны, пе позво-
лял и думать о публикации нашей совместной работы. На
случай своей смерти до окончания войны он распорядился
сжечь все материалы по этой работе. В тот же конверт
с надписью о сожжении в случае смерти Рентген вложил
материалы более поздних исследований (1921—1922 гг.),
когда мы вместе просматривали материалы.

В 1923 г. Рентген неожиданно умер, и все эти мате-
риалы были сожжены. К счастью, основные извлечения
наших работ незадолго до этого были мною уже посланы
в печать, и Рентген читал корректуру. Благодаря расхож-
дению в методах изложения, моих и Рентгена, работа,
написанная в 1908 г., появилась в печати (в извлечениях)
через 15 лет — в 1923 г. Все остальные материалы по-
гибли, и о них не стоит писать.

Мне, однако, хотелось бы упомянуть о нескольких
фактах, освещающих личность Рентгена — человека замк-
нутого, необычайно строгого и к другим и к себе. Это
был блестящий экспериментатор. Три коротенькие статьи,
вышедшие в течение года, в которых оп изложил свой-
ства открытых им лучей, дали исчерпывающее их описа-
ние. Многие сотни работ, посвященных рентгеновым лу-
чам на протяжений 15 лет, ничего к ним не прибавили.

Когда Вильгельм II при осмотре Германского музея
естествознания и техники в качестве специалиста стал
объяснять Рентгену отдел артиллерии, Рентген прервал
его, сказав, что в его объяснениях нет ничего, кроме об-
щих мест, всем известных. Вильгельм был оскорблен до
глубины души.

Рентген был богат. Одна Нобелевская премия, кото-
рую он получил первым, дала ему 200 000 крон. Все его
деньги были в голландских бумагах. Когда в начале войны
германское правительство обратилось с предложением пе-
редать государству валюту, Рентген отдал все без изъя-
тия. В 1921 г., когда я его видел, он пе мог чаще раза
в неделю покупать мясо. В год острого недостатка продо-
вольствия, и особенно жиров, его друзья из Голландии
присылали ему большие количества масла. Он все отда-
вал в общий фонд и дошел до такого истощения, что вра-
чам пришлось перевести его на больничный паек, чтобы
спасти от голодной смерти.

Весь пропитанный чувством долга, но стоящий в сто-
роне от жизни, сторонящийся новизны с ее незакончен-
ными очертаниями, Рентген был одним из последних пред-
ставителей ученых-одиночек, десятилетиями вынашиваю-
щих и отделывающих свои труды. Это была крупная лич-
ность, но ей не было места в современности. Кратковре-
менная Советская власть в Баварии гарантировала ему
полную безопасность и уважение, но нельзя было бы на-
деяться привлечь его на свою сторону.

ПЕТЕРБУРГ

Теперь город с таким названием имеется лишь во
Флориде в США, а раньше так назывался Ленинград.
В 1906 г., в разгар столыпинской контрреволюции, я воз-
вратился в этот город. Нелегальные массовки, револю-
ционные ячейки в войсках, студенческие забастовки —
такова была атмосфера, в которую я попал по возвраще-
нии. Отказавшись от профессуры в Мюнхене, я был за-
числен лаборантом по физике в Политехнический инсти-
тут в Сосновке. Это был единственный живой центр
научно-технической мысли. Виктор Львович Кирпичев
объединял науку с техникой, понимаемой в широком плане.
Тимошенко, Миткевич, Рерих, Бахметьев удачно осуще-
ствляли это объединение. Серьезная научная работа ве-
лась по химии (школа Курнакова, Кистяковского), по
геологии (Левинсон-Лессинг). С другой стороны, техниче-
ские науки сочетались с экономическими и историческими
(научная школа статистики А. А. Чупрова, экономическая
география Дена). В институте искали новых педагогиче-
ских методов, велась практическая проработка теории;
ставились специальные научные работы студентов. На
фоне застывших в традиционных формах других техни-
ческих школ и русских университетов здесь, в Политех-
ническом институте, чувствовались зачатки нового, .раз-
вернувшегося полностью только при Советской власти.

С 1906 г. и до настоящего времени я связан с Поли-
техническим институтом. Войдя в организованную уже
группу физиков, я встретил со стороны заведующего ка-
496
федрой физики проф. В. В. Скобельцына и со стороны
всего состава самую определенную поддержку всех моих
научных начинаний. Вскоре почти все присоединились
к решению поставленных мною задач. Потом удалось при-
влечь и студентов. Большую роль сыграл приезд в С.-Пе-
тербург Эренфеста — теперь голландского профессора и
большого друга Советского Союза. Вместе с ним мы на-
чали борьбу с застоявшимися нравами Петербургского
университета, за теснимую чиновниками Министерства
просвещения московскую группу П. Н. Лебедева. Главной
ареной этой борьбы было Физическое общество, фактиче-
ское руководство которым вскоре перешло к нам. Во
время войны удалось удержать физику от шовинистиче-
ского угара, охватившего университет. Кстати, профессо-
ром университета я пе был избран, как прошедший не-
мецкую школу и сторонник германской пауки. Большую
борьбу пришлось вести с допотопной системой магистер-
ских экзаменов, которые практически почти на два деся-
тилетия лишили всех способных физиков возможности
заниматься наукой. Я уже сдавал экзамены по новым
правилам, не требующим хождения на дом к каждому из
многочисленных экзаменаторов и сдачи целого десятка
отдельных экзаменов.

Защитив, как полагалось, две диссертации, я в допол-
нение к иностранному званию доктора философии полу-
чил здесь звание доктора физики, а с ним и профессуру
в Политехническом институте. Преподавание физики
в большинстве высших школ начиналось с изучения в те-
чение полугода измерительных приборов — нониуса, дели-
тельного круга и т. д. Этого достаточно, чтобы навсегда
отбить всякий интерес к физике. Я же попытался расска-
зать студентам сразу то, чем действительно живет совре-
менная физика, начав с общих представлений о строении
атома, о молекулярных силах, о кристаллических решет-
ках, и оказалось, что эта живая наглядная физика воспри-
нимается нисколько не труднее, чем формальные законы
и правила измерений. В Горном институте я читал тер-
модинамику. В университете читал курс лучистой энер-
гии. Одно время читал па курсах Лесгафта, где оставался
некоторое время и после смерти основателя этих курсов.

Из 10—12 учеников, работавших как в университете,
так и в Политехническом институте, был в 1916 г. обра-
зован семинар, который впоследствии и составил ядро
Физико-технического института. В нем участвовали
II. II Иоменов, Я. II. Френкель, IJ. Л Кашща, 11. 11. Лу-
кирский, Н. И. Добронравов, Я. Г. Дорфман — теперь
крупнейшие физики с мировыми именами. Остальные,
если и пе достигли по разным причинам такой научной
высоты, то все же оставили заметный след в науке. Се-
мипар был первым опытом коллективной проработки од-
ной большой темы. Этот опыт мы положили в основу ра-
боты Физико-технического института.

Научная работа за это время шла по двум направле-
ниям. С одной стороны, мы продолжали и развивали ра-
боты по прохождению электрического тока через кри-
сталлы, начатые в Мюнхене. Все материалы по этим ра-
ботам пересылались Рентгену и были сожжены после его
смерти. Другой ряд работ исходил из возникшего еще
в средней школе недоверия к механическому эфиру.
В конце 1905 г. появилась статья Эйнштейна, в которой
он приводил целый ряд фактов, показывающих, что свет
распространяется в виде отдельных световых квантов че-
рез пустое пространство. Этот взгляд, так согласующийся
с моими представлениями, заставил меня подумать об его
экспериментальной проверке. В 1907 г. Ладенбург опуб-
ликовал работы по измерению фотоэффекта, которые я
как раз собирался произвести. Ладенбург пришел к совер-
шенно иным результатам, но, проанализировав его дан-
ные, я убедился, что они гораздо лучше согласуются
с теорией Эйнштейна, чем с теорией автора. Для проверки
теории световых квант требовалась иная постановка
опыта, к которой я и приступил. Опыты оказались весьма
трудными и заняли четыре года упорного труда. За это
время я опубликовал свою теорию световых квант; та-
кие же точно опыты были одновременно проведены и
опубликованы в Америке Милликеном. Главное мое вни-
мание было направлено на прочное установление атомного
строения электричества и света, на разъяснение всех нако-
пившихся в литературе противоречий. Позднее я еще раз
вернулся к вопросу о свете.

РЕВОЛЮЦИЯ

Значение Октябрьской революции я пе сразу понял.
Взятие власти большевиками я сначала рассматривал как
один из эпизодов революции, определяемый стремлением
кончить войну, и думал, что решающая роль будет при-
498
надлежать крестьянству, снабженному оружием в резуль-
тате демобилизации. Однако моя поездка летом в Крым,
где под покровительством германской оккупационной ар-
мии держалась буржуазная власть и где я наблюдал зве-
риную ненависть крымских либералов к пролетариату,
покушение на Ленина в Москве окончательно определили
мою позицию. Для меня уже не было сомнений: у проле-
тариата — светлое будущее, у буржуазии - - жалкое догни-
вающее прошлое.

Возвратившись в сентябре 1918 г. в Петроград,
я твердо решил навсегда связать свою судьбу со страной
Советов и внести свою долю в будущее строительство. Уже
через несколько дней я принял предложение организовать
вместе с М. И. Неменовым институт. В научном отноше-
нии пас объединяла общая тема — рентгеновы лучи —
тогда самое мощное орудие повой физики и новый метод
в медицине; политически — мы оба твердо стояли па
платформе Советской власти. 24 сентября был утвержден
персональный состав нового института — сначала физико-
технического отдела Государственного рентгенологиче-
ского и радиологического института, который затем при
разделении получил название Физико-технического рент-
геновского института.

Основной установкой нового института была такая
организация физического исследования, которая могла бы
сделать физику научной базой будущей социалистической
техники. Хотя в это время внимание было устремлено па
фронты, ио все же Советская власть всемерно содейство-
вала организации науки. Представители Наркомпроса —
т. Гринберг, а потом Кристи — сыграли здесь большую
положительную роль. К указанной основной цели мы по-
шли следующими путями. Сначала надо было расширить
научную базу. К группе моих учеников присоединились
другие физики Петрограда и Москвы и ряд ученых-техни-
ков. С самого начала к работе был привлечен А. А. Чер-
нышев, к которому вскоре перешло руководство техниче-
ской частью института. С тех пор паша совместная работа
пе прекращалась. Затем после организации института
в Петроград возвратились Френкель и Семенов. Послед-
ний со своей организаторской способностью и энергией по-
мог развернуть институт до его нынешних размеров. Но-
вую установку — физика как основа будущей техники —
я постарался обеспечить пе только в Петрограде. После
небольшой конференции в Москве в декабре 1918 г., в ян-
варе 1919 г. в Петрограде собрался довольно многочислен-
ный съезд физиков (свыше 100 человек со всей страны),
который принял нашу установку и учредил ассоциацию,
созвавшую с тех пор уже семь съездов. На последнем
съезде в Одессе было уже свыше 1000 членов. Основная
линия на тесную связь физики с техникой с тех пор пе
менялась.

Другой задачей было обеспечение института п совет-
ской физики кадрами. С этой целью осенью 1919 г. при
Политехническом институте был организован физико-ме-
ханический факультет, в котором физика сочеталась
с основами техники. Почва для такого факультета была
подготовлена Политехническим институтом. Очень рано,
иногда уже со 2-го курса, студентов привлекали к науч-
ной работе, и ко времени окончания втуза почти все
имели один или несколько печатных трудов. Физико-ме-
ханический факультет в насмешку называли детским до-
мом, но опыт себя оправдал. Для научной работы отби-
рали только самых способных студентов, которым удава-
лось вести исследования, не удлиняя срока своего пребы-
вания во втузе.

Первые годы при каждом сокращении штатов факуль-
тет пытались закрыть, мотивируя это тем, что раньше
обходились без него, значит, и теперь в нем нет большой
нужды. Требовалось вмешательство центральной власти,
чтобы сохранить факультет. Почти десять лет я был дека-
ном факультета, по по мере развертывания масштабов
научной работы все больше отходил от оперативного ру-
ководства. Меня заменяли М. В. Кирпичев и Н. Н. Семе-
нов. Последний положил начало значительному количе-
ственному росту преподавательского состава и студентов.
Сейчас благодаря энергии М. С. Лазуркипа факультет
стал самостоятельным втузом с 1000 студентами. Связь
с исследовательским институтом и теперь осталась
столь же тесной. Это — основная база кадров пе только
нашего института, но и весьма многих отраслевых инсти-
тутов и заводских лабораторий.

В 1921—1922 гг. я впервые после войны поехал за
границу для закупки оборудования. Пришлось также вос-
станавливать прерванные войной связи с германскими
учеными и ликвидировать научную изоляцию Советской
России. Курьезно, что первый германский физик Ленард,
институт которого я хотел осмотреть (это был совер-
шенно новый радиологический институт в Гейдельберге),
500
оказался отъявленным шовинистом и пе принял меня,
поручив передать, что не желает разговаривать с врагами
своего отечества. Оказалось, что во время войны он ездил
по стране и призывал к уничтожению не только России,
но и русского народа.

Оказанный мне «прием» сделался широко известен.
Многие американские ученые, приезжая в Германию, на-
рочно являлись к Ленарду, чтобы получить ту же отпо-
ведь. Впрочем, случай этот вовсе не был типичным; даже
фашистски настроенные ученые, а их немало, поддержи-
вают научную связь с советскими учеными. Германские
научные журналы самым гостеприимным образом предо-
ставили свои страницы работам наших ученых, несмотря
на то что последние годы мы заполняли больше четверти
всего их объема (только с 1932 г. мы приступили к изда-
нию собственного журнала на иностранном языке). Пу-
тем взаимного обмена лекциями и докладами, участия
в съездах и конференциях мы теперь установили прочную
связь с наукой передовых капиталистических стран, и со-
ветская физика стоит с ними на одном уровне.

Начиная с 1921 г. я почти ежегодно бывал за границей
с целью знакомства с заграничным опытом, выяснения
важнейших научных вопросов, проведения дискуссий,
консультаций и т. д. В крупнейших европейских универ-
ситетах: в Париже, Берлине, Геттингене, Лейдене, Кемб-
ридже, в 15 американских университетах и во всех круп-
ных заводских лабораториях я читал доклады и лекции.
В Калифорнийском университете и Бостонском техноло-
гическом институте я читал систематические курсы. Бла-
годаря этому я мог на деле познакомиться с организацией
научной работы и преподавания в университетах и про-
мышленных предприятиях Запада и Америки. В крупней-
ших электротехнических заводских лабораториях Германии
и Америки я руководил техническими исследованиями
и давал консультации. Часть институтского оборудования
и около 20 заграничных командировок сотрудников ин-
ститута были оплачены за этот счет. Много раз я прини-
мал участие в международных конгрессах по физике,
энергетике и истории науки как член советской
делегации.

С другой стороны, советские физические съезды
устраивались с участием крупнейших иностранных уче-
ных. Мы обеспечивали возможность советским физикам
полнее использовать присутствие иностранцев. Одновре-
монио знакомили иностранцев с размахом нашей научной
работы и нашего строительства. VI съезд проходил на
особом пароходе, идущем от Нижнего Новгорода до
Сталинграда, VII съезд — от Одессы до Батуми и об-
ратно. Систематическое посещение наших институтов
иностранными учеными и работа в них также вошли
в норму.

В 1923 г. была наконец закончена постройка нового
здания института; до тех пор мы ютились в физической
лаборатории Политехнического института. К этому времени
мы уже считали выполненной первую стадию своего раз-
вития — создание достаточно мощного ядра физиков — и
перешли к разворачиванию применений физики в про-
мышленности, присоединив к институту Наркомпроса ла-
бораторию ВСНХ.

Вскоре мы убедились, что для тесной связи науки
с производством не хватало важного звена — заводской
лаборатории. В 1925 г. было проведено обследование ле-
нинградских заводов и составлен план оборудования их
113 лабораториями. Не без трений этот план в основном
был проведен в жизнь, а за ним последовало проведение
такой же работы по всему Союзу.

G укреплением научного коллектива в Ленинграде
стал на очередь вопрос о кадрах других промышленных
центров страны. Насколько вначале необходима была кон-
центрация всех сил в одном центре, настолько же вред-
ным было бы дальнейшее продолжение такой политики.
В отдельных республиках и областях должны быть соз-
даны самостоятельные центры научной работы, связан-
ные с задачами местной промышленности. Нужен не один
центральный институт и его местные отделы, а система
институтов, специализированных в определенном направ-
лении, и в этом направлении основных для Союза. Мы и
приступили к развертыванию такой сети, организовав фи-
зико-технические институты в Харькове и Томске. В бли-
жайшее время предстоит организовать такие институты
в Свердловске, Ташкенте, Ростове. Съезды физиков также
служили этой цели. VI съезд 1928 г. собрался в Москве;
затем участники ого посетили Нижний Новгород, Казань,
Саратов, Тифлис. К сожалению, необходимость создания
по всей стране центров научно-технической работы не
была подкреплена соответствующим финансированием этих
центров, и решения съездов не были проведены в жизнь.
Еще хуже обстоит дело с Москвой, которая п до пастоя-
щего времени не имеет достойного ее физического инсти-
тута.

Первые же годы пятилетки показали, что, несмотря на
быстрый количественный и качественный рост физиче-
ских исследований и на ясную установку связи физики
с техникой, советская физика стала отставать от предъяв-
ляемых ей запросов. Явно необходимы были более дей-
ственные новые пути. Я вижу их в объединении всей со-
ветской физики в единый организм с общим рабочим пла-
ном, составляющим часть всего народнохозяйственного
плана. Плановость в науке, как и плановость в хозяй-
стве, — путь к социализму. Далее, я считаю, что темы для
своих изысканий наша паука должна черпать пе только
из заграничной литературы, но и из изучения производ-
ственных процессов, которые должны обогатить физику
новым содержанием. Наконец, нужно вовлечь в общий
план научной работы широко развернутое рабочее изобре-
тательство, а рабочий-изобретатель должен стать основным
ядром научных кадров. Знания должны приобретаться
параллельно с разработкой изобретений, с исследователь-
ской работой. Самое ценное в научном работнике — это
его способность к научному творчеству и твердая воля
к преодолению всех встречающихся препятствий. Наи-
большее число таких нужных для науки п социально цен-
ных работников могут выделить рабочие-изобретатели.

НАУЧНАЯ РАБОТА

Переходя к описанию моей научной работы, я прежде
всего должен указать, что ее никак нельзя рассматривать
как чисто личное занятие. Как содержание ее, так и ме-
тоды работы определялись историческими условиями и
социальными заданиями эпохи строительства социализма,
который все мы имеем счастье строить. Если вместо
школы в несколько учеников я создал большой исследова-
тельский институт, если я ставил и разрешал вопросы
серьезного теоретического и практического значения, то
это, конечно, пе моя личная заслуга. Подготовленный
до некоторой степени условиями, которые я пытался изло-
жить вначале, я попал в русло революции, и потом уж
только активное участие в величайшей в истории челове-
чества задаче построения социализма сделало меня созна-
тельным ее работником. Чем бы я занимался и как рабо-
тал бы в иных исторических условиях, вряд ли стоит га-
дать. Во всяком случае, не тем и не так, как сейчас.
Я хочу сказать этим, что одни биографические сведения
дореволюционной эпохи никак не могут объяснить всей
моей научной работы.

Я должен заранее указать и еще на одно обстоятель-
ство, о котором я уже говорил. Я не только вел свою ин-
дивидуальную работу, но и руководил научной работой
быстро растущего института. Первые 7—8 лет я факти-
чески участвовал в постановке и разработке почти всех
работ института, и только постепенно начали выделяться
в пределах института группы, самостоятельно идущие
вперед, вплоть до образования самостоятельных институ-
тов (химико-физический, электрофизический, Украинский,
Томский, Уральский). С другой стороны, и мою научную
работу я проводил пе один, а вместе с коллективом в 10—
15 человек. Поэтому, если бы я даже захотел со всей
добросовестностью выделить долю моего личного участия
в научной работе, это было бы неосуществимо и бесцельно.
Выделенная из общей коллективной работы и оторванная
от своих социальных корней живая работа преврати-
лась бы в бессодержательный перечень, вроде загадки,
где по первому или последнему слогу каждой строки надо
угадать стихотворение. Такой задачи я себе и не ставлю.
Я хочу изложить содержание и развитие четырех основ-
ных проблем, разрешению которых была посвящена глав-
ная часть моей научной деятельности; при этом я не
выделяю своей личной доли в этой работе.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ

(ПРОБЛЕМА ПЕРВАЯ)

Первым фактом, с которым я столкнулся в этой об-
ласти, было явление упругого последействия. Оно заклю-
чается в том, что результат воздействия данной силы на
тело сказывается но весь сразу. Изгиб, кручение, растя-
жение продолжаются, постепенно ослабевая, еще долгое
время под действием постоянной силы. Точные приборы
могут отметить медленный ход даже через несколько ме-
сяцев. Когда сила перестает действовать, тело не сразу
принимает прежний вид. От каждого воздействия оста-
ется, таким образом, след, который можно заметить долгое
время спустя после исчезновения вызвавшей его причины.
Имеет место нечто вроде памяти в теле о том, что оно
испытало в прошлом. Рентген предложил мне воспользо-
ваться этим явлением, чтобы при помощи него выяснить,
что именно вызывает электризацию кварца при сжатии:
самая ли сила, на него действующая, или вызванное этой -
силой сжатие кристалла.

Если положить на кварцевый кристалл груз, то сила
с течением времени не будет меняться, пока па кристалле
лежит тот же неизменный груз, а сжатие, благодаря упру-
гому последействию, может продолжаться еще долгое
время. Если и электризация при этом будет усиливаться,
значит, она зависит от сжатия; если же она останется
неизменной, значит, она определяется пе сжатием, а са-
мой силой давления груза.

Взявшись за эту задачу, я из средства сделал цель
исследования. Меня заинтересовала природа упругого
последействия. Постепенное изменение размера тела
было бы понятно в том случае, если бы в нем (теле)
происходили какие-нибудь сложные процессы. Но какие
процессы могут происходить при сжатии кристалла?
По тем представлениям, которые мы себе составили о кри-
сталлах, при сжатии происходит только сближение ча-
стиц, которое должно бы закончиться очень быстро,
в ничтожные доли секунды (со скоростью распростране-
ния звука в кварце). Одно из двух: либо наше представ-
ление о кристалле неверно, либо в нем не должно быть
последействия. Действительно, последействие всегда на-
блюдали на телах, состоящих из массы мелких кристал-
лов, или на неупорядоченных смесях, где сжатие произво-
дит сложные перегруппировки. Никто не изучал кристал-
лов под этим углом зрения; а это необходимо было сде-
лать, чтобы проверить правильность моего заключения.
Вот почему я и взялся за изучение упругого последей-
ствия кристаллического кварца.

Я уже упоминал, что последействие, которое я сна-
чала наблюдал при изгибе кварцевых пластинок, не было
истинным последействием, а результатом тех электриче-
ских зарядов, которые образовывались внутри пластинки
при изгибе. Избавившись от зарядов, я избавился и от
всякого измеримого упругого последействия.

Эта работа привела меня к изучению электрических
свойств кристаллов, но далеко пе все было ясно и в об-
ласти механических свойств. Если первое противоречие
разъяснилось и упругое последействие можпо было счп-
тать результатом несовершенств в строении большинства
реальных твердых материалов нашей техники, то оста-
вался ряд других непонятных свойств — прежде всего
длительная пластическая деформация, которая в той пли
иной степени наблюдается почти во всех телах, и в част-
ности в кристаллах. Мне кажется характерным для тог-
дашнего мюнхенского периода моей работы, что, выяснив
мучившее меня логическое противоречие, я удовольство-
вался фактом, что в совершенных кристаллах упругого
последействия нет, и не заинтересовался тем, как оно про-
текает в обычных материалах, которыми пользуется вся
современная техника. Точно так же по я, а другие физики
применили это свойство кристаллического кварца к прак-
тическим задачам (пружины Бриллюэна для точных
измерений, стабилизация и стандартизация радиоволн
пьезокварцем, ультракороткие звуковые генераторы
Ланжевена*). И никто до сих пор еще не разобрался
в упругом последействии технических материалов и его
влиянии на перераспределение напряжений в соору-
жениях.

Только в 1918 г. я вернулся к вопросу о механических
свойствах кристаллов. К этому времени теория Борна
дала уже конкретную картину тех сил, которые связы-
вают частицы кристалла в одну цельную, правильно по-
строенную решетку, а открытие Лауэ дало новый путь
к изучению этих решеток. Суть этого отрытия заключа-
ется в том, что, благодаря правильному расположению
атомов в решетке, имеется целый ряд плоскостей, пред-
ставляющих собой как бы сетку из атомов. Каждый такой
усеянный атомами слой, подобно зеркалу, отражает пучок
рентгеновых лучей, отбрасывая их па светящийся под их
воздействием экран или на фотографическую пластинку.
Такой отраженный зайчик позволяет установить сетку
атомов, от которой он отброшен. По длине волны отра-
женных рентгеновых лучей можно, далее, судить о рас-
стояниях между отдельными параллельными атомными
слоями и, таким образом, составить себе полную картину
распределения атомов в кристалле.

Это открытие Лауэ как нельзя более пригодно для
выяснения того, что па самом деле происходит в тело при

* Ультразвуковые генераторы разрабатывались совместно К. В.-Ши-
ловским и П. Ланжевеном. См.: Клюкин И. И., Шошков Е. Н.
Константин Васильевич Шиловскпй. Л.: Наука, 1984.
любых воздействиях на него, С другой стороны, реальная
возможность для использования этого открытия — рентге-
нова установка. Моя работа с рентгеновыми лучами,
совместно с группой сотрудников, была налажена с орга-
низацией физико-технического отдела Рентгеновского
института. Это и была первая моя работа в новом внетп-
гуте.

Одпако прежде чем изложить саму работу, мне хоте-
лось бы па примере открытия Лауэ, протекавшего почти
на моих глазах, отметить типичные черты научных откры-
тий и роль того автора, с именем которого открытие оста-
ется связанным в учебниках истории как проявление его
личности.

На теоретическом семинаре проф. Зоммерфельда
в Мюнхене докладывалась работа Эвальда об оптических
свойствах правильно расположенной решетки из электро-
нов. В лаборатории Рентгена в это же время производи-
лись опыты п вычисления для определения длины волны
рентгеновых лучей, показавшие, что эта длина порядка
миллиардных долей сантиметра. И та и другая работа об-
суждались на ежедневных беседах за чашкой кофе — тра-
диция, которую мы установили еще за несколько лет до
этого. И вот один из участников этих бесед — Лауэ —
высказал мысль, что если длина волны рентгеновых лучей
только немногим менее, чем расстояния между атомами
в кристаллической решетке, то кристалл должен пред-
ставлять для рентгеновых лучей то же самое, чем для
обычного света является так называемая дифракционная
решетка (пластинка с густо, на одинаковых расстояниях
нанесенными штрихами или царапинами, служащая для
спектрального разложения света).

Другой участник беседы (покойный Эрпст Вагнер),
наоборот, считал это утверждение фантастическим, так
как в кристалле ряды атомов расположены хотя и на
равных расстояниях, но пе в одном направлении, парал-
лельно друг другу, как в оптической решетке, а по всем
направлениям, взаимно перекрещиваясь. Лауэ все же
утверждал, что какая-то правильность должна сказаться.
Для решения этого спора решено было привлечь работав-
шего у Рентгена с рентгеновыми лучами Фридриха.
Он должен был поставить на пути рентгеновых лучей кри-
сталл и посмотреть, не отразят ли его атомные слои лучей
па помещенную над кристаллом фотографическую пла-
стинку.
Йесколько дней непрерывного действия рентгеновых
лучей не дали никакого результата, пока работавший
в той же комнате Книппинг не решил поставить фотогра-
фическую пластинку па пути лучей, прошедших сквозь
кристалл, вместо того, чтобы помещать ее сверху. По-ви-
димому, он стремился привести опыт к скорейшему окон-
чанию, так как на пластинке должен был появиться во
всяком случае след от рентгеновых лучей. Оказалось,
однако, что вокруг этого следа от лучей, прошедших
сквозь кристалл, появились еще правильно расположен-
ные пятна-зайчики, отраженные от определенных атом-
ных слоев внутри кристалла. Впрочем, толкование Лауэ
было сложнее. Такой простой смысл ему придали англий-
ский физик Брэгг и русский кристаллограф Ю. Вульф —
энергичный работник нашего института.

Мне кажется, на этом примере хорошо видно, как под-
готавливается научное открытие, какую роль играет спо-
собность синтезировать разнородные факты, связь между
теорией и опытом и, наконец, какова роль случайной
удачи в ускорении результата. Работа была опубликована
тремя авторами — Лауэ, Фридрихом и Книппипгом. Все
элементы открытия имелись уже налицо. Нельзя сомне-
ваться, что открытие Лауэ было бы сделано им и без
Фридриха и Книппинга, если не в 1912, то уж во всяком
случае в 1913 г.

Теперь я возвращаюсь к своему применению метода
Лауэ для изучения механизма деформации в кристаллах.
Вместо фотографической пластинки я воспользовался
экраном, светящимся под действием рентгеновых лучей.
После 15—20 мин пребывания в совершенно темной ком-
нате глаз прекрасно различает отдельные светящиеся
пятна, получающиеся от отражения атомными слоями
внутри кристалла. Если атомы этих слоев переместятся,
повернутся, то и пятно сместится. Наблюдая таким пу-
тем, что происходит с атомами кристалла, подвергаемого
все увеличивающейся нагрузке, мы заметили, что как
только нагрузка превзойдет определенный предел, пятна
раздваиваются, потом появляются рядом третьи, четвер-
тые, десятые, сотые и т. д.

Это значило, что один кристалл с одинаково располо-
женными атомными слоями распадается на два, три, сто
отдельных кристалликов, несколько повернутых относи-
тельно друг друга, но составляющих все же одно прочное
целое. Одно из пятен при этом оставалось неизменным. Это
показывало, что все перемещения и повороты происходят
вдоль определенной плоскости, которая не меняется и ко-
торая одинакова во всех кристаллах. Эти наблюдения и
ото толкование изменений, происходящих в рентгеновой
картине, создаваемой кристаллом, были затем подтверж-
дены многими авторами и развились в целую науку, изу-
чающую процессы холодной обработки металлов и метал-
лических кристаллов.

Изучая далее сдвиги отдельных кристалликов, мы об-
наружили их необычайную правильность. Под действием
данной нагрузки отдельные сдвиги происходят один за
другим, через одинаковые промежутки времени и на со-
вершенно одинаковые перемещения. Если в лаборатории
пот шума, можно отчетливо слышать эти сдвиги, подоб-
ные тиканию часов. То, что при грубом наблюдении пред-
ставляется как медленное, непрерывное течение мате-
риала, в действительности состоит из большого числа
отдельных сдвигов и поворотов внутри отдельных кристал-
лов, из которых состоит материал. При помощи рентге-
новых лучей можно было отчетливо заметить, при какой
нагрузке начинается расслоение пятен, т. е. сдвиги и по-
вороты частей кристалла. Оказалось, что эта нагрузка
тем меньше, чем выше температура, а при температуре,
близкой к плавлению кристалла, уже самые ничтожные
силы вызывают сдвиги в кристалле. Можно было утверж-
дать, что в каменной соли, на которой проведены наибо-
лее тщательные опыты, плавление наступает тогда, когда
уже всякая, самая ничтожная сила может нарушить пра-
вильность кристалла и заставить его течь.

Далее мы обнаружили, что самый процесс сдвигов ме-
няет все свойства кристалла, делает его более жестким,
более прочным. По мере нарастания пластической дефор-
мации прочность возрастает от нескольких сот граммов
на 1 мм2 до 5—6 кГ.

Казалось, что момент, когда в рентгеновых лучах за-
мечаются повороты в кристалле, соответствует первому
признаку изменения кристалла. Однако применение дру-
гих методов показало, что еще задолго до этих поворотов
могут уже начаться сдвиги в кристалле.

При комнатной температуре в каменной соли повороты
в рентгеновых лучах замечаются при нагрузке в 920 Г на
1 мм2 поперечного сечения кристалла. Но при изгибе
в микроскоп можно заметить пластическое смещение уже
при нагрузке в 200 Г, а при помощи разработанных нами
(И, В. Обреимов, Л. В. Шубников, М. В. Классен) опти-
ческих методов в очень хороших кристаллах можно обна-
ружить первый сдвиг уже при нагрузке в 10 Г. Чем
больше произошло сдвигов, тем большие усилия необхо-
димы, чтобы создать новые сдвиги, — кристалл становится
жестче, мепее пластичным.

Наряду с изучением пластичности, мы занимались и
изучением прочности на разрыв. Теория кристаллических
решеток утверждала, что силы, связывающие атомы кри-
сталла в одно целое, в несколько сот раз больше тех, ко-
торые на самом деле уже разрывают кристалл. Это про-
тиворечие необходимо было выяснить, чтобы понять ме-
ханизм разрушения кристаллического тела. Оказалось,
что нагрузка, при которой наступает разрыв кристалла,
действительно очень мала по сравнению с вычислениями
теории (400 Г вместо 20 кГ на 1 мм2) и что она почти
совсем не меняется ни при нагревании до 600°, пи при
охлаждении до —180°. При высоких температурах тече-
ние начинается* раньше, чем наступает разрыв, и поэтому
каменная соль является пластичпоп как воск. При низких
температурах кристалл разрывается раньше, чем он мо-
жет начать течь, и соль кажется хрупкой. Нет хрупких
и мягких материалов; все зависит от соотношения при
данных температурах между пределом текучести и преде-
лом прочности.

Одно из возможных объяснений того, что реальная
прочность на разрыв так мала по сравнению с теоретиче-
ской, — это предположение, что разрыв никогда не проис-
ходит сразу по всему сечению, а начинается с малень-
кой трещины, которая, углубляясь, все далее разделяет
кристалл на две части. В каждый момент вся нагрузка
действует только на маленький участок около края тре-
щины, а для этого маленького участка нагрузка доста-
точно велика, чтобы углубить трещину. Попятно, что
нужно гораздо большее усилие, чтобы разделить сразу по
всей ширине полоску бумаги, чем, надорвав край, посте-
пенно ее разорвать. Если это объяснение правильно, то
нужно было ожидать, что от свойств поверхности, от су-
ществования или легкого образования па пей трещин бу-
дет зависеть прочность всего кристалла.

С целью по возможности устранить существующие на
поверхности трещины и предотвратить их образование мы
погрузили кристалл каменной соли в горячую воду, кото-
рая быстро растворяла и постоянно обновляла его по-
верхность. Действительно, прочность при этом повысилась
во много десятков раз. Правда, здесь мы имеем дело уже
нс с первоначальным отдельным кристаллом, а с целой
системой сдвинутых и повернутых относительно друг
друга кристалликов, так как под водой пластическая де-
формация идет чрезвычайно быстро и упрочняет кри-
сталл. Но важно, что самые силы сцепления действи-
тельно гораздо больше, чем при разрыве одиночного су-
хого кристалла; легко происходят только сдвиги, а не
отрыв частей кристалла. Даже в том случае, когда нахо-
дящаяся в воде часть кристалла во много раз тоньше,
кристалл никогда не рвется в воде, а всегда в сухой
части. Этот очень наглядный опыт теперь обычно показы-
вают па лекциях по физике. Так как под водой проч-
ность соли во много раз выше, чем продол ее текучести,
то под водой соль уже пе хрупка, а наоборот, чрезвычайно
пластична. Это тоже весьма легко воспроизводимый
опыт.

Другой опыт, который показывает, что дело здесь не
в изменении свойств соли, омываемой водой, а в поверх-
ности кристалла, был нами произведен позже. Из каменной
соли вытачивался шарик, который предварительно охлаж-
дался в жидком воздухе; затем он внезапно переносился
в расплавленное олово или свинец. Здесь внешние слои
шарика быстро нагревались, тогда как его центральная
часть оставалась еще совсем холодной. Внешние слои
поэтому расширялись и растягивали по всем направле-
ниям внутреннюю часть шарика. Напряжения в центре
достигали десятков килограммов па квадратный милли-
метр, и тем не менее шарик не разламывался. Все дело
здесь в том, что напряжения, растягивающие кристалл,
существуют только внутри и достигают больших значений
в самой центральной части, тогда как поверхность ша-
рика свободна и никаких растяжений но испытывает.
Поэтому поверхностные трещинки дальше пе распростра-
няются.

Как в случае с кристаллом, погруженным в воду, так
и в опыте с шариком мы убедились, что в кристалле,
обычно разрушаемом напряжениями в 0.5 кГ, можно
создавать напряжения, в 20 раз большие, пе разрушая его,
если только позаботиться о том, чтобы па поверхности не
создавалось трещины, способной своим ростом разорвать
кристалл. Каково бы ни было толкование этих фактов,
они показывают, что силы, связывающие твердое тело,
в десятки раз больше тех, которые его обычно уже разру-
шают.

Раньше, чем эти данные были опубликованы, они ка-
ким-то образом сделались известными за границей и вы-
звали там целый поток газетных статей о том, как уве-
личение прочности материалов повлияет па технику. Пи-
сали о мостах из проволок, пароходах, в несколько дней
достигающих Австралии, новых перспективах для транс-
порта, в особенности воздушного, легких машинах и т. д.
Печатались интервью с крупнейшими учеными без того,
чтобы кто-нибудь знал точно, в чем дело. Однако между
наблюдением исключительной прочности кристалла камен-
ной соли и получением такой же прочности технических
материалов — громадный путь; да и успех весьма сомни-
телен. В технических материалах масса мелких кристал-
ликов, у каждого своя поверхность, масса неоднородно-
стей, отсутствующих в отдельном кристалле. Трудно
определить, как здесь использовать опыт каменной соли.
И действительно, в этом направлении ничего еще не сде-
лано. Значение этих опытов пока заключается в том, что
они подтвердили правильность наших представлений
о строении кристаллов и дали более прочное основание
для использования этих представлений.

Опыты с прочностью соли в воде во всяком случае
указывают на большую роль поверхности. Обычно ее не
замечают, потому что внутренние части образца влияют
еще больше, чем поверхность. Но чем тоньше образец,
тем меньшая часть вещества внутри и тем большее зна-
чение получают поверхностные слои атомов. Можно было
ожидать, что в мелко раздробленном виде, в Тонких ли-
стах, в очень тонких нитях механические свойства будут
совсем иными, чем в больших кусках. Действительно,
давно известно, что очень тонкие металлические, стеклян-
ные и кварцевые нити обладают особенно большой проч-
ностью. Однако часто возражали, что это происходит не
от «тонины» нити, а оттого, что поверхность ее подверг-
лась совсем иной обработке, чем внутренность. Так, на-
пример, для получения топких металлических нитей их
волочат, протягивают много раз через все более узкие от-
верстия, вследствие чего они становятся тверже и проч-
нее. В стеклянных нитях, быстро застывающих, остаются
натяжения, и свойства стекла иные.

Чтобы выяснить роль этих обстоятельств, мы приня-
лись за изучение тонко нащепленной слюды, о которой
уже никак нельзя было думать, что поверхностный слой
как-то изменен обработкой. Результат был тот же: чем
тоньше листок слюды, тем больше его прочность, так же
как в тонких стеклянных и кварцевых нитях.

Роль поверхности сказывается и в других отношениях.
Стоит покрыть поверхность тончайшим слоем какого-
нибудь вещества (масла, спирта, воды) как прочность ни-
тей резко меняется: для воды — в 5 раз, спирта — в 4 раза
и масла — в 2 раза по сравнению с совершенно сухой
нитью.

Эти факты приводят к новому представлению о меха-
нической прочности, о механизме разрыва. Мне представ-
ляется, что разрыв начинается с течения материала
в разных местах внутри разрываемого образца. Напряже-
ние материала здесь ослабевает, зато на краях такой
области сосредоточиваются перенапряжения, которые
в свою очередь заставляют течь все большие и большие
области внутри образца. Достигая поверхности, такое
расслабление может привести к образованию трещины
или к росту уже существующей трещины. Если эти пред-
ставления правильны, то они действительно открывают
путь к повышению прочности, если и не в десятки и
сотни раз, то все же настолько, чтобы получить резкий
технический эффект.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТВЕРДЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

(ПРОБЛЕМА ВТОРАЯ)

В то время, когда я приступал в Мюнхене к изучению
изоляторов, представления об их электрических свойствах
были крайне запутаны. Сами свойства назывались либо
электрическим последействием, либо электрическими ано-
малиями (неправильностями). Что же являлось правиль-
ным, нормальным, было неясно. Мне прежде всего уда-
лось показать, что и в изоляторах мы имеем дело с та-
ким же электрическим током, переносящим электрические
заряды, как и в проводниках, но только зарядов этих
меньше, и поэтому ток слабее.

Эта естественная мысль отвергалась потому, что ток
обычно быстро ослабевал; по выключении внешнего источ-
ника появлялся обратный ток; ток не подчинялся тем за-
конам, которые были установлены для проводников. Не-
посредственными опытами мне удалось показать, что вес-
эти осложнения происходят оттого, что внутри изолятора:
при прохождении тока накапливаются электрические за-
ряды, в свою очередь влияющие на силу тока. Учитывая1
их, мы получаем такие же точные законы тока, как и:
в проводниках. На основе обширного материала была соз-
дана общая теория тока в изоляторе и электрических
свойств твердых тел. И. В. Курчатовым и П. П. Кобеко,
открыто явление сегнетоэлектричества.

Особый интерес представлял случай, когда заряды:
скапливались в очень тонком слое вблизи одного из элект-
родов. Концентрация энергии и сила электрического поля,
в этом слое были так велики, как нигде до тех пор..

Французский физик Ланжевен первый обратил внима-
ние на громадные технические возможности, заключаю-
щиеся в этом явлении. В течение нескольких лет коллек--
тивными усилиями большой группы сотрудников мы пы-
тались разобраться в этом загадочном явлении и исполь-
зовать его для концентрации электрической энергии..
Удалось исследовать распределение зарядов в тончайших
слоях изолятора толщиною в тысячную миллиметра и ус-
тановить законы их накопления, зависимость явления от-
температуры, тока, свойств кристалла и т. д. В особенно-
сти существенную роль играют примеси, находящиеся
в изоляторе. Вводя их, можно вызвать скопление зарядов..
Очищая изолятор от всяких посторонних примесей ш
включений, можно совсем освободиться от зарядов. Эта’,
связь позволяет изучить вхождение и распределение раз-
личных веществ внутри твердого тела — изолятора. Явле-
ние было тщательно изучено, но практическое применение
вылилось в совершенно иную форму. Ход исследования
показал, что такие исключительные по величине электри-
ческие силы потому нс разрушают изолятора, что слой,
в котором собираются заряды, очень тонок. Любая до-
статочно топкая пластинка изолятора обладает такими же
свойствами, как и этот тонкий, заряженный слой в кри-
сталле.

Следующей стадией работы было изучение тонких
слоев. Для этого оказалось необходимым изучать пленки
в тысячные и десятитысячные доли миллиметра толщи-
ною. Опыты привели нас к следующему представлению:
когда электрическое напряжение в изоляторе достигает
определенных пределов, в нем начинает развиваться
электрическая лавина, приводящая к его. разрушению, лж


Пробою. Заряды, перемещение которых в изоляторе
обычно составляет ток, ускоряются здесь настолько, что
получают способность своим ударом выбивать новые за-
ряды. Если бы мы проследили за одним каким-нибудь
зарядом на его пути сквозь кристалл, то обнаружили бы,
что, постепенно ускоряясь, уже па расстоянии в десяти-
тысячные доли миллиметра он выбивает новый заряд. Эти
два заряда, пройдя такой же путь, вырвут еще по одному
заряду. При следующем столкновении будет уже четыре
заряда, потом 8, 16, 32, 64 и т. д. Легко видеть, что после
одного только десятка столкновений один заряд создаст
1000 новых, после двух десятков их появится миллион и
т. д. Такое неограниченное нарастание новых зарядов
должно привести к пробою. Как же его избежать? Как
ограничиться только немногими столкновениями? А эти-то
именно условия мы и имеем в очень топких слоях; здесь
лавина доходит до противоположного края изолятора
раньше, чем успеет разрастись и сделаться гибельной. Чем
раньше будет остановлена лавина, тем лучше; поэтому
можно было ожидать, что этот прием будет тем действен-
нее, чем тоньше слой.

Действительно, первые паши опыты заставили нас ду-
мать, что те напряжения, которые совершенно неизбежно
пробивают обычные изоляторы, не разрушают его, если
тот же изолятор испытывается в виде пленки в тысячную
миллиметра толщины. Чем толще была пленка, тем
больше в пей накапливалось зарядов и тем сильнее был
проходящий через нее ток. Это наблюдение также под-
тверждало представление о лавине зарядов.

Такой же прочностью, какой обладает отдельный тон-
кий слой, должна обладать и комбинация из наложенных
друг на друга тонких слоев — тонкослойная изоляция.
Для электротехники изоляция со столь высокой проч-
ностью представляла бы громадный интерес. Для техни-
ческой разработки нового вида изоляции нами были за-
ключены договоры с крупнейшими американскими и гер-
манскими электротехническими фирмами с тем, чтобы на
эти работы фирмами были ассигнованы крупные суммы;
все результаты должны были быть предоставлены бес-
платно нашей промышленности, а изделия, производимые
за границей, должны были давать нам определенный ва-
лютный доход. Однако цель эта не достигнута, хотя и
удавалось получать прочность в 6 млн В на сантиметр
вместо 500 000 В, которые раньше определяли прочность
изоляции, но в ходе работы применяемые материалы сами
по себе были настолько улучшены, что они и без тонко-
слойное™ выдерживали до 4—5 млн В. Разница не так
велика, чтобы оправдать такой дорогой продукт, как тон-
кослойная изоляция.

С другой стороны, и представления о причинах пробоя
в результате этой работы существенно изменились. Была
разработана новая, более точная методика измерений тон-
ких слоев. Произведенное вместе с А. П. Александровым
исследование пробоя стекла и некоторых лаков не укла-
дывается в представление о лавине зарядов и не дает уве-
личения прочности в тонких слоях. Правда, опыты со
слюдой, лаками и разнообразными жидкостями, произве-
денные в Германии, подтверждают представление о ла-
вине, но есть основание думать, что более подробный их
анализ и проверка, которой мы сейчас заняты, и здесь
приведут к иным результатам. Для создания новой тео-
рии пробоя имеется уже обширный материал, доставлен-
ный опытами А. Ф. Вальтера, К. В. Синельникова,
А. Хиппеля. Дальнейшая работа в этом направлении
покажет, какой прочности удастся реально достиг-
нуть и насколько можно будет удешевить стоимость изо-
ляции.

В ходе работ по тонкослойной изоляции созданы и
изучены новые изоляционные материалы (стирол и эфиры
целлулозы), представляющие большие преимущества для
нашей электропромышленности. Эти же материалы ока-
зываются чрезвычайно важными и для агрономических
целей. Разработаны новые методы защиты от краевого
пробоя — главного врага высоких напряжений — и более
совершенная методика измерений. Таким образом, эта ра-
бота, изменив наши теоретические взгляды, привела и
к усовершенствованию техники изоляции.

За последние годы немецким физиком Смекалем было
выдвинуто представление, сводящее ток к тем случайным
неоднородностям, которые существуют во всяком реаль-
ном кристалле. Мне вместе с группой сотрудников при-
шлось предпринять обширное исследование, чтобы разо-
браться в этом вопросе. Однако опыты не подтвердили
взглядов Смекаля; наоборот, выяснилось с полной очевид-
ностью, что те неоднородности, которые, несомненно, су-
ществуют в кристаллах, никакого влияния на его электри-
ческие свойства, на его электропроводность не оказывают.
В феврале 1930 г. в Берлине состоялась большая дискус-
СИЯ по этому вопросу, которая пе оставила никаких сом-
нений в неприменимости взглядов Смекаля к теории
электропроводности изоляторов.

ЭЛЕКТРОНЫ И СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ

(ПРОБЛЕМА ТРЕТЬЯ)

В 1910—1911 гг. возникла полемика между американ-
ским физиком Милликеном и его австрийским коллегой
Эренгафтом по вопросу о реальности существования
электрона. С другой стороны, я уже упоминал о своем
особом интересе к идее распространения света в виде от-
дельных квантов. На этой почве возник ряд работ, опуб-
ликованных лишь частично.

Впервые электроны были получены в сильно разре-
женных трубках в виде потока, вылетающего из катода
(отрицательного полюса) и называемого поэтому катод-
ными лучами. Удалось показать, что они действительно
переносят с собою электрический заряд, но одно иэ
свойств, которым должен был бы обладать поток электро-
нов, упорно не подтверждалось. Не удавалось обнаружить
магнитное поле, которое должен был бы создать такой
поток вокруг себя. Проанализировав все произведенные
опыты, я обнаружил допущенные в них ошибки и, устра-
нив их, мог с достаточной точностью не только устано-
вить, но и измерить магнитное действие катодных лучей.

Нужно было, далее, доказать, что эти лучи состоят из
отдельных элементарных частиц — электронов. Для этого
я воспользовался следующим способом; маленькие заря-
женные цинковые пылинки вводились между двумя пла-
стинками, из которых нижняя заряжалась электричест-
вом того же знака, как и пылинка; верхняя — противопо-
ложным. Можно было подобрать заряд пластин так, чтобы
пылинка, отталкиваясь от нижней пластины и притяги-
ваясь к верхней, как раз уравновешивала силу тяжести,
тянущую ее вниз. Частичка часами висела неподвижно,
пока заряд ее не менялся. Если он менялся, то приходи-
лось изменять заряд пластин на вполне определенную
величину. Освещая пылинку ультрафиолетовым светом,
можно было заставить ее потерять отрицательный заряд.

Изменение заряда никогда не происходило непре-
рывно. Время от времени с пылинки сразу слетало опре-
деленное количество электричества. Многие тысячи таких
наблюдений показали, что, какова бы пи была частичка
цо размерам или по составу (например, ртуть вместо
цинка), электричество теряется всегда строго одинако-
выми порциями, равными заряду электрона. Ни разу не
наблюдалась частичка, на которой было бы ‘/г электрона
или 17г электрона. Так как под действием освещения те-
ряется именно электричество, а не атомы вещества, то эти
опыты показали, что отрицательное электричество встре-
чается в природе лишь в виде определенного числа целых
порций — электронов.

Те же опыты были использованы и для изучения
строения того света, который срывает с пылинки элект-
роны. Опыты наши в этом направлении имели следую-
щий вид: алюминиевое острие, находящееся в миниатюр-
ной пустотной трубке, освещалось слабым ультрафиолето-
вым светом так, чтобы с него время от времени срывались
электроны. Эти электроны ускорялись в трубке электри-
ческим полем в 10 000 В и попадали на тонкую алюмини-
евую фольгу, где создавали световые, или, точнее, рентге-
новские кванты. На небольшом расстоянии над фольгой
находилась взвешенная пылинка висмута. И вот мы могли
наблюдать, как изредка (раз в несколько часов) с пы-
линки висмута слетал электрон, и тогда он сразу уносил
с собою весь тот запас энергии, который другой электрон
затратил в алюминиевой фольге при создании кванта
света. Таким образом, вся энергия, полученная световым
квантом в фольге, целиком передается пылинке, находя-
щейся на расстоянии, которое, хотя и мало, но в тысячу
раз больше, чем размер пылинки. Если пылинка получила
всю энергию, то тем самым приходится признать, что
в других направлениях этот световой квант уже не будет
двигаться. Этот опыт — один из наиболее убедительных
фактов, свидетельствующий о квантовой природе света.

Но это только одна сторона его свойств. Одновременно
с этим свет является и электромагнитной волной. Синтез
этих двух сторон света дан был новой квантовой механи-
кой, которая не только световым волнам приписала свой-
ства движущихся частиц, но и в движущихся частицах
обнаружила волновые явления.

Волны материи и сейчас остаются физически неяс-
ными. В результате стремления конкретизировать идею
волн материи появился ряд работ по опытному изучению
их свойств. Мы пытались выяснить, могут ли эти волны
обладать поляризацией, подобно световым и радиоволнам,
т. о. обладать разными свойствами в разных направлениях
вокруг направления своего распространения. Ответ полу-
чился отрицательный. Далее, мы искали резонанс этих
волн, их преломление и т. п.

ПРОБЛЕМЫ НОВОЙ ТЕХНИКИ

(ПРОБЛЕМА ЧЕТВЕРТАЯ)

Осуществление первой пятилетки и подготовка к ши-
рокому развертыванию социалистического хозяйства, к ге-
неральному плану электрификации поставили перед со-
ветской физикой ответственную задачу— своевременно
подготовить научную базу новой техники нашего близ-
кого будущего. Изучая с точки зрения современного зна-
ния состояние важнейших областей техники, нельзя пе
видеть, что в большинстве случаев те возможности, кото-
рые заключаются в современной физике, не используются
техникой и, более того, физика пе развила и пе изучила
методов, наиболее радикально решающих проблемы энер-
гетики, электрификации, строительства, сельского хозяй-
ства, транспорта.

В течение 1930—1931 гг. я в ряде статей формулиро-
вал главнейшие задачи физики в этом направлении. Не-
которые из поставленных задач требуют сравнительно не-
большого развития и уточнения их физических основ.
Главное — это техническая и экономическая разработка
каждой отдельной задачи. Только па основе такой разра-
ботки можно будет судить о пригодности и значении их
для народного хозяйства. К числу этих задач относятся:
использование солнечной энергии для опреснения воды,
для бытовых нужд, для сушки, выплавки руд и солей, ра-
ционализации парников, получения механической энергии
и т. д.; применение физики в агрономии: покрытие почвы
и растений пленками, лаками и газами с целью усиления
прогревания, воздействие физических факторов (токов,
лучей, ионов, волн) на почву и растения и т. д.; новые
формы строительства, освещения, вентиляции, отопления,
в частности использование для отопительных целен холо-
дильных машин; постройка с минимально возможным
протяжением внешних стен, с помещениями (нежилыми),
лишенными окон как средство к уменьшению расхода
топлива; новые источники электрического освещения,
дающие больше ультрафиолетового света, особенно источ-
ники со светящимся газом; машины, использующие раз-
ность температур, существующую па далеком Севере
между водой в реках и океане и воздухом.

Среди этих задач некоторые требовали еще основатель-
ной научной проработки. Таков вопрос о непосредствен-
ном превращении тепловой энергии в электрическую при
помощи термоэлементов. Здесь пришлось поставить за-
дачу изучения природы явления на гораздо более широ-
ком круге материалов, чем до сих пор, изучить для этих
новых материалов как электрические, так и тепловые их
свойства. Был разработан совершенно новый оптический
метод измерения теплопроводности материалов, пе тре-
бующий ни измерений температур, ни затрат тепловой
энергии. Широкая техническая задача использования по-
лупроводников привела к необходимости решения глубо-
ких научных вопросов их теории.

Нет основания надеяться, чтобы термоэлементы могли
конкурировать с современными тепловыми станциями, но
для использования новых источников энергии южного
солнца, северного холода они могут оказаться пригод-
ными.

Другая задача — это фотоэлектричество: превращение
световой энергии в электрическую. И здесь мы еще да-
леки от практического решения задачи. Но на пути к ней
лежит ряд совершенно достижимых и весьма полезных
результатов. Современная электротехника уже начинает
пользоваться новыми фотоэлементами, которые одновре-
менно являются и выпрямителями переменного тока. Мы
попытались создать теорию этих новых явлений и приме-
нить ее к опытному исследованию. И здесь получен ряд
весьма интересных новых фактов и выводов.

Если по первым трем проблемам, которыми я и мои
товарищи по институту занимались уже 25 лет, имеется
ряд определенных результатов, то последние задачи нахо-
дятся еще в начальной стадии; получены только первые
результаты, которые мы надеемся развить в научную
базу, подготовляющую будущую технику.
ПИСЬМА

В. К. РЕНТГЕНУ*

[Август—сентябрь 1906 г.] **

Многоуважаемый господин тайный советник!

Когда шесть недель тому назад я попрощался с Вами,
я отправлялся па каникулы в Россию с намерением про-
вести следующий семестр в Мюнхене. Однако теперь я
должен сообщить Вам, что не могу осуществить это на-
мерение.

Недолгое время, которое я провел в России, привело
меня к убеждению, что в настоящее время я не имею
права пользоваться всеми преимуществами, предостав-
ленными мне за границей. Более того, я считаю своим
долгом при теперешнем печальном и критическом поло-
жении в [России] сделать все от меня зависящее (пусть
даже очень малое) в этой ожесточенной борьбе или же,
по крайней мере, не уклоняться от опасностей, связан-
ных с ней. Ни в коем случае я не хочу стать «полити-
ком» — у меня к этому нет никакого предрасположения,
я могу найти удовлетворение только в науке. И несмотря
на это, я должен отказаться от самых благоприятных для
меня предложений. Во всяком случае спокойная и успеш-
ная работа для меня теперь невозможна. Я думаю, что
тем самым могут быть объяснены причины моих поступ-
ков в последнее время и соображения, которые привели
меня к решению остаться в России. Большинство высших
учебных заведений сейчас открыто — вероятно, только на
несколько месяцев. Предположительно, я займу долж-
ность ассистента в Петербургском политехническом ин-
ституте.

После того как я откровенно изложил Вам мои мысли,
я надеюсь, что Вы найдете мое решение объяснимым и

* Письмо опубликовано в кн.: Иоффе А. Ф. Встречи с физи-
ками. Л.: Наука, 1983, с. 125, 126. Пер. с нем. В. К. Абалакина.

** Датируется на основании писем В. К. Рентгена от 29 сентября
1906 г. и Э. Вагнера от 28 ноября 1906 г.
Вильгельм Конрад Рентген

простительным (оно было для меня нелегким) и не ли-
шите меня Вашего доброго расположения, которое я вы-
соко ценю.

П. ЭРЕНФЕСТУ*

18 июня 1920 г., Петроград

Дорогой друг!

Надеюсь, что это письмо дойдет до тебя, а поэтому
спешу (сейчас 1 час ночи, а завтра в 9 утра надо сдать
письмо) сказать главное. Мы прожили тяжелые годы и
многих потеряли, по сейчас начинаем снова жить. Науч-
ная работа у нас идет все это время. Все физики скон-
центрированы в 2 институтах: рентгеновский (мой) и
оптический (Рождественского), а в Москве — биологиче-

* Письма опубликованы в кн.: Эренфест—Иоффе. Научная пе-
реписка. Л.: Наука, 1973, с. 276, 277, 286, 287, 289, 290. Пер.
с пем. И. Л. Гандельсмана.
И. В. Обреимов, Н. Н. Семенов, П. С. Эренфест, А. Ф. Иоффе,
А. А. Чернышев

ской физики (Лазарев) и университет (Романов). В каж-
дом человек по 20. Работаем много, но закончено пока
немного, так как год ушел на организацию работы в но-
вых условиях, устройство мастерских и борьбу с голодом.
Сейчас главная наша беда — полное отсутствие иностран-
ной литературы, которой мы лишились с начала 1917 г.
И первая и главная моя просьба к тебе — выслать нам
журналы и главные книги по физике [...].

Вторая просьба — написать о том, чем живет совре-
менная физика и ты в частности. Мы здесь целиком по-
глощены строением атома и молекул. Пытаемся по ме-
тоду, предложенному тобой и Debye’eM, фотографировать
монохроматическими рентгеновыми лучами, измеряем
ионизационные потенциалы и скорости вторичных элект-
ронов, измеряем и вычисляем рентгеновы и оптические
спектры. В этом участвуют все физики, которых ты знал:
я, Рождественский, Прутков, Бурсиан, Крылов, Фрид-
ман, Тамаркин, Вульф, Фредерикс, Чернышев, Горев.
Рождественский построил схему спектральных серий
(каждая серия (терм) — это совокупность орбит с одина-
ковым п (по углу) и разными п' (по радиусу) в теории
Sommerfeld’a) и проверил ее, пока качественно, на гро-
мадном опытном материале. Прутков подробно развил
теорию адиабатических инвариантов и усердно квантует
атом. Бурсиан вычислил рентгенограмму от ориентиро-
ваннпых молекул жидкости, электронный ток между пло-
скими электродами с начальными тепловыми скоростями.
Крылов вычисляет орбиты в атоме Не. Кроме того, все
мы вместе пытаемся проверить атом Бора, исправить его
и извлечь все следствия. В промежутке между вычисле-
ниями я изучал: 1) прохождение заданных ионов (из
расплавленной соли или из амальгамы) через кристаллы,
скорость движения (1 см в час) и размеры ионов, могу-
щих пролезть (через кристаллы, — В. Ф.); 2) пластиче-
скую и упругую деформацию кристаллов при помощи
рентгенограмм. При упругой деформации получаются
сразу деформации и повороты по всем направлениям. При
остаточной — обнаружилось, что кристалл разбивается на
отдельные куски, которые сдвигаются вдоль определенных
плоскостей, испытывая в то же время вращение в этой
плоскости. Пластичный кристалл — это агрегат мелких
кристалликов, решетка которых сохраняется.

С Капицей мы наблюдали явление Einstein’a и de На-
as’a в пустоте, без всякого поля при размагничивании ни-
келя (при 350°).’ Сейчас измеряем скорости молекул по
способу Физо в пустоте. Но большинство работ только на-
чинается. Любопытные результаты дают рентгенограммы
металлов (а-, у-, о-железо, кристаллизация стекла
и т. и.) — ведь это новый метод анализа, подобный спек-
тральному. Вообще, увлечение у нас большое, нет
только литературы и приборов.

Третья просьба к тебе — не сердись, что редко писал
(впрочем, и на эти письма не получил ответа), и на-
пиши о себе, о Татьяне Алексеевне, Танечке, Гале и
двух еще мне незнакомых.2 Таня уже совсем большая.
Кто она: физик или геометр? И помнит ли еще меня?
Вера Андреевна и Валя3 на неделю уехали в Лугу. Жи-
вем в Политехническом. Студентов мало, но лекции идут.
Меня выбрали в Академию. Очень хотел бы месяца на
два съездить за границу и повидать всех вас, но пока не
удается. Итак, жду письма и книг.

Твой далекий друг А. Иоффе.
1	Эти исследования составили предмет дипломпой работы П. Л. Ка-
пицы, выполненной в Политехническом институте под руковод-
ством А. Ф. Иоффе. Размагничивание никеля осуществлялось
его нагревом выше точки Кюри. При этом наблюдались опреде-
ляемые законом сохранения момента вращения крутильные ко-
лебания никелевого стержня.

2	Татьяна Алексеевна Афанасьева-Эренфест (1876—1964)—жена
П. С. Эренфеста. Дети Эренфеста: Татьяна Павловна ван
Аарденне-Эренфест (р. 1905) — голландский математик; Галина
(Анна) Павловна ван Боммель-Эренфест (1911—1979) —голланд-
ский художник и педагог; «двое еще незнакомых» — Павел Пав-
лович Эренфест (1915—1939)—физик и Василий (1918—1933),
умерший совсем молодым.

3	Вера Андреевна Кравцова (1881—1948) —жена А. Ф. Иоффе по
первому браку, библиотечный работник; Валентина Абрамовна
Иоффе (1910—1985) — дочь А. Ф. Иоффе и В. А. Кравцовой, фи-
зик, доктор физ.-мат. наук.

16 мая 1930 г., Ленинград

Дорогой друг мой!

Уже сколько времени не писал тебе! Я все это время
хвораю — или, вернее, попал в руки врачей, которые хо-
тят меня в этом убедить. Целый месяц мне едва позво-
ляли вставать, хотя, кроме усталости, первую декаду
я ничего не ощущал. Кажется, на самом деле ничего пло-
хого нет. Увижу ли я тебя еще до отъезда в Аме-
рику? 15 июня я буду в Берлине (Weltrafkonferenz)
до 25.VI, потом, может быть, 2 дня в Gottingen’e и —
домой.

В институте я провожу ряд реформ. Главное, я хочу
поставить большинство работ по определенному плану,
выбрать в каждой области важнейшие и доступные нам
проблемы, усиленно разрабатывая их со всех сторон.
Пытаюсь также контролировать темп каждой работы, на-
мечая для каждой задачи нормальные сроки и наблюдая,
как они выполняются.

Затем я отказываюсь от руководства таким большим
институтом и отделами, в которых я сам мало понимаю.
Я разделил институт на 4 самостоятельных института:
теплотехнический, электротехнический, химической фи-
зики и, наконец, мой физико-технический, в котором бу-
дет не больше 100 человек.

В научном отношении у меня ряд успехов.

1.	Я тебе говорил, что хочу развить электронную тео-
рию проводников с малым числом электронов — освещен-
ной каменной соли. Мы получили уже между частями,
различно освещенными, термоэлектродвижущую силу до
0.1 В и ряд других, видимо, любопытных явлений (Не-
менов).

2.	В сегнетовой соли диэлектрическая постоянная до
25 000 вследствие вращения диполей в твердом монокри-
сталле и молекулярного поля порядка 107 В/см. Очень хо-
рошо получается электротермический эффект при вклю-
чении и выключении поля и, по-видимому (пока еще Не
доделано), аномалия теплоемкости (Курчатов).

3.	В вопросе об объемных зарядах типа СаСО3 на-
конец Гохбергу и Вале удалось получить много нового и
разъясняющего, изучая NaNO3. Получены очень простые
и красивые закономерности и показано решающее влия-
ние загрязнения кристалла со стороны электродов.

4.	Мы с Анной Васильевной1 получили катодные
лучи, изучили катодное падение и катодное распыление
серной кислоты и электролитов, но, оказалось, это уже
сделано.

5.	Лосев1 2 получил в карборунде и других кристаллах
свечение под действием электронов в 2—6 В. Граница
свечения в спектре ограничена hv~eV. Ultraviolet! Brem-
strahlung, по-видимому. В пустоте с пучком электронов
мы пока дошли до 18 В, но, видимо, удастся дойти, как
и в воздухе, до тех же вольт.

Еще больше начатых интересных работ у меня.
В других лабораториях тоже, кажется, начинают заря-
жаться. Думаю, что мне удастся снова поднять работу
института. Изоляция,3 кажется, сдвинется с мертвой
точки; кое-что уже есть и сейчас.

Чтобы не откладывать на завтра, кончаю. Павлику,
Гале и Катерине Ульяновне4 привет. Анна Васильевна
кланяется, [она] очень настаивала, чтобы я скорее на-
писал тебе.

Твой А. Иоффе.

1 Липа Васильевна Иоффе (р. 1903) —жеиа Л. Ф. Иоффе по вто-
рому браку, физик, соавюр большинства экспериментальных
работ Иоффе, выполненных после 1930 г.

2 О. В. Лосев (1903—1942) —выдающийся советский физик, начав-

ший свою работу в Нижегородской радиолаборатории, где им
был выполнен ряд ставших классическими исследований по

электрическим и оптическим свойствам полупроводников и кон-
тактным явлениям. Последние годы жизни работал на кафедре
физики Ленинградского медицинского института и поддержи-
вал тесную связь с Физико-техническим институтом.
* Имеются в виду работы по топкослойпой изоляции, см. с. 516
настоящей книги. .

4 Екатерина Ульяновна Афанасьева — мать Татьяны Алексеевны
Афанасьевой-Эренфес\ жившая вместе с Эренфестами в Лей-
дене.

1 мая 1931 г., Ленинград

Дорогой друг мой!

Опять я пе пишу тебе Потому, что хочу написать
'о многом.

Все это время я путешествовал по ряду конференций
в Харькове и Москве. Трудно себе представить издали,
какие громадные задачи вырастают у нас по всем на-
правлениям: и по науке, и технике, по культуре и про-
свещению. Вот, завод с 6 тысячами рабочих: 85 % взя-
лось за учебу — [изучают, — В. Ф.] математику, физику,
химию, прикладную механику. Беллетристику не читают,
требуют учебников, посылают сюда делегатов с проте-
стом, что нет подходящих книг по физике. Учебник ма-
тематики для заочного обучения печатается в 200 тыся-
чах экземпляров, настойчиво требуют 720 тысяч. Высшая
математика в 100 тысяч раскупается в один месяц. На
собрании комсомольцев заводских рабочих от 17 до
20 лет — самые горячие споры о coscp на электротехниче-
ских установках. Резолюция: немедленно всем обучиться
электричеству и ввести курс электричества с младших
уже классов во все школы. Кстати, у нас уже обязатель-
ное 7-летнее обучение в Ленинграде! и Москве.

Вместо Политехнического института выросло 7 вту-
зов 1 с 30 тыс. студентов. Кругом строятся лаборатории
и общежития. Вместо физико-механического факультета
с приемом в 50 чел. у нас Физико-механический ин-
ститут с приемом в 400 чел. и еще два в Харькове и
Свердловске по 200 чел. Сейчас мы приступаем к орга-
низации института по физике металлов в Свердловске,
который не уступит Харьковскому. Туда идут Дорфман,
Селяков, Лашкарев2 и ряд других (человек 20).

У нас в институте группа в 30 человек рабочих-изо-
бретателей, из которых я надеюсь сделать физиков. Глав-
ная и единственная трудность — нет людей. Научные ин-
ституты растут и стремятся засосать все (около 30 тысяч
научных работников и около 400 миллионов бюджет).
Высшие учебные заведения растут еще быстрее, методы
обучения более индивидуальные (лекций нет) — нужны
преподаватели, профессора; втягивают всех, кого можно.
И так во всем. Ни одного незанятого человека, а за этот
год потребуется еще 2 • 106 человек. Нужно только идти
в ту сторону, куда идет страна, — к социализму, с рабо-
чими и путем марксизма (в последнем вопросе речь идет
не об ортодоксальности, а об общем направлении — без
мистики, идеализма). Основное — это ощущение, что мы
перевалили через главные трудности и что страна раньше
или позже построит себе новую жизнь, а строят ее уже
миллионы увлеченных людей, а не единицы.

Как видишь, если бы ты действительно надумал пе-
рейти к нам, дела много. Но все же мпе кажется, что
этот вопрос в твоих условиях и при нашем валютном ре-
жиме не так прост. Я очень надеюсь летом (в июне и
июле) быть за границей — тогда побеседуем с тобою до
конца и обо всем. Пока же лучше ничего не предприни-
май. Тогда же очень хотел бы побеседовать с Татьяной
Алексеевной о ее планах и помочь ей их осуществить.

Итак, дорогой мой друг, до свидания! Когда решится
вопрос о поездке, напишу еще раз и отвечу на твои
вопросы.

Твой А. Иоффе.

Анна Васильевна шлет привет.

1	В начале 30-х годов факультеты, входившие в состав Ленинград-
ского политехнического института, были преобразованы в от-
дельные институты. Эта система, однако, пе оправдала себя, и
через несколько лет было восстановлено прежнее положение.

3	Я. Г. Дорфман, Н. Я. Селяков и В. Е. Лашкарев — сотрудники
ФТИ.

Н. БОРУ*

23 марта 1934 г., Ленинград

Дорогой профессор Бор!

Возвратившись из Москвы, я сегодня с радостью об-
наружил сообщение о Вашем предстоящем визите.

Мы сделаем все от нас зависящее, чтобы Ваше и гос-
пожи Бор пребывание было приятно и по возможности
неутомительно.

* Письма опубликованы в кн.: Иоффе А. Ф. Встречи с физиками.

Л.: Наука, 1983, с. 197—200. Пер. с англ. В. Я. Френкеля.
Нильс Бор, А. Ф. Иоффе

Мы хотели бы показать Вам характерное в развитии
Советского Союза. Начало мая — очень удобное время.
Было бы прекрасно, если бы Вы смогли остановиться
дней на 10 в Ленинграде, 3—4 дня пробыть в Москве и
5—6 дней —в Харькове.1 Затем, если бы у Вас оста-
лось еще время, Вы смогли бы одну или две недели
отдохнуть на южном берегу Крыма (Дирак делает это
охотно).

Мы хотели бы попросить Вас прочитать доклад
в Академии наук для широкого круга ученых и еще
один — для физиков в нашем институте.

Если это для Вас очень утомительно, то можно отме-
нить один или оба доклада.

Господина Розенфельда мы, конечно, хотим использо-
вать больше, и я надеюсь, что он это охотно примет.

Что касается языка [выступлений], то совершенно
все равно, какой — немецкий или английский.

Все расходы по проезду и Вашему проживанию в Со-
ветском Союзе (естественно, и Вашей жены, и Розен-
фельда) будут оплачены моим институтом и в Харь-
коле. В Ленинград, вероятно, удобнее ехать через Гель-
синфорс или Ревель (Таллии).

Для своевременного оформления визы сообщите, по-
жалуйста, мне необходимые сведения: о Вас, Вашей
супруге и докторе Розенфельде — возраст, место рожде-
ния, имя.

Если Вы приедете сюда к I мая, то сможете посмот-
реть одну из интереснейших массовых демонстраций.

Мы будем очень рады Вашему приезду. Вас ждут
с глубоким уважением и любовью не только те немногие
физики, которых Вы знаете лично, но и многие, которых
Вы никогда не видели.

Глубоко преданный Вам А. Иоффе.

1 Эта программа была осуществлена. II. Бор со своей женой Мар-
гарет Бор и ассистентом Д-ром Л. Розенфельдом (впоследствии
крупным физиком-теоретиком, сотрудником Института Бора
в Копенгагене) приехали в СССР в самый канун майских празд-
ников. Они наблюдали в Ленинграде первомайскую демонстра-
цию и парад, а затем, после краткого пребывания в Москве,
направились в Харьков, где в Украинском физико-техническом
институте приняли участие в конференции по теоретической
физике.

5 декабря 1940 г., Ленинград

Дорогой господин Бор!

В связи с установленным Петржаком и Флеровым яв-
лением спонтанного распада урана1 возникает неко-
торое сомнение, связанное с Вашим объяснением этого
явления. Я посылаю Вам одновременно с этим пись-
мом соответствующее замечание Берестецкого и Миг-
дала.2

Несколько дней тому назад у нас в Москве состоя-
лась конференция по физике ядра и космическим лучам
с интересными докладами по теории мезонов. К сожале-
нию, мы не имеем почти никаких сведений о соответ-
ствующих научных достижениях за пределами нашей
страны. Мы надеемся, что это жестокое время не сказа-
лось на Вашей личной судьбе и желаем Вам, Вашей
жене и Вашим сотрудникам всего самого хорошего.

Глубоко преданный Вам А. Иоффе.
1	О работе ленинградских физиков К. Л. Петржака и Г. Н. Фле-
рова см. статью А. Ф. Иоффе па с. 134 наст. сб.

2	О сущности замечаний, содержавшихся в работе молодых совет-
ских теоретиков В. Б. Берестецкого и А. Б. Мигдала «О меха-
ханизме деления ядер» (ДАН СССР, 1941, т. 30, № 8, с. 701,
702) см. подробный комментарий к данному письму в кн.:
Иоффе А. Ф. Встречи с физиками. Л.: Наука, 1983, с. 200.

И. ПЛЕП1У*

21 января 1931 г., Ленинград

[...] Работа по трибоэлектричеству и по контактным
потенциалам, которую провела Анна Васильевна, дала
новые п интересные результаты. Мне очень хотелось бы,
чтобы эта работа как можно скорее была бы подготов-
лена к печати.

* Профессор Иогапп (Янош) Плеш (1878—1957), известный уче-
ный и врач. Научные труды Плеша посвящены, в частности,
проблемам «медицинской гидродинамики» — движению крови
в сосудах, методам измерения кровяного давления, болезням
сердца. Он является автором ряда запатентованных им приборов;
для измерения артериального давления и т. д. Одна из книг'
И. Плеша «The blood pressure and its disorders including anginal
pectoris» имеет посвящение: «Моему другу Абраму Иоффе»..
В предисловии к этой книге говорится: «Посвящая эту книгу'
физику Абраму Иоффе, лауреату Сталинской премии высшей:
степени и организатору физических исследований в Союзе Со-
ветских Социалистических Республик, я не только выражаю;
свои дружеские чувства большому ученому и верному другу,,
но хочу также выразить, хотя бы в небольшой степени, благо-
дарность, которую я испытываю ко всем русским людям, чьи:
гений и жертвы противостояли разгулу варварства» (Лондон,
декабрь 1943 г.). И. Плеш познакомился й подружился
с А. Ф. Иоффе в 20-е годы в Берлине — через Эйнштейна и-
Эренфеста (Эйнштейп был пациентом Плеша в берлинские
годы). И. Плеш, эмигрировав в Англию (1933 г.), написал там
книгу: «Янош — история доктора» («Janos: The story of a doc-
tor»), выдержавшую несколько изданий в Англии и переведенную
па немецкий язык уже после войны. В этой книге очепь много
паписапо о А. Ф. Иоффе — в необычайно уважительных и дру-
жеских топах.

Оригиналы приведенных ниже писем А. Ф. Иоффе
к И. Плешу хранятся в рукописном отделе Государственной
библиотеки в Западном Берлине. Ксерокопии с них были лю-
безно предоставлены профессором П. Плешем (сыном И. Плеша),
которому мы, пользуясь случаем, выражаем искреннюю призна-
тельность. Письма написаны в основном на немецком (пер.
И. Л. Гандельсмана), а также на английском (пер. В. Я. Френ-
келя) языках.
Иоганн Плеш

Моя организаторская деятельность разворачивается
все шире. У меня целый ряд «грандиозных» планов, осу-
ществлению которых, как я могу о том судить, ничто не
препятствует. Они открывают широкие пути и для чисто
научных исследований.

Я продумал множество технических проблем. И мне
кажется, что во многих из них самое существенное схва-
чено неверно. Либо я так глуп или не практичен, либо
они должны идти по совсем другим путям, которые мне
видятся довольно ясно. И это относится ко всему возмож-
ному: источникам энергии, термоэлементам, строительным
конструкциям, мелиорации и т. д.

Если уж я и сожалею по поводу отказа от поездки
в Берлин, то только потому, что не смогу эти свои идеи
обсудить с Вами.
Внешняя обстановка за последнее время значительно
улучшилась. Продуктов питания (икры, сыра, ветчины,
фруктов, сладостей и т. п.) достаточно. Улучшилось фи-
нансовое положение. В частности, у нас есть своя столо-
вая, где очень хороший обед стоит 35 коп. Рабочая про-
грамма и бюджет па 1931 г., как Вам наверное известно
из газет, и в самом деле грандиозны. Еще год, и мы пре-
одолеем трудности.

Я осуществил свою идею — выбрать наитолковейших
изобретателей из среды заводских рабочих и дать им
высшее образование, и теперь на них не нарадуюсь. Ин-
терес, с которым они подходят к каждому вопросу, п
оригинальность их высказываний показывают, что мы
в действительности имеем дело с людьми думающими.

15 августа 1933 г., Крым

Мой дорогой друг!

Наконец-то я уверен, что Вы избежали опасности.1
Я провел многие бессонные ночи без какой-либо ве-
сточки от Вас, пока не сообразил навести справки через
Эренфеста.

Моя попытка с поездкой в Париж сорвалась.
Первое письмо меня мало успокоило, так как Вам пред-
стояло еще возвращаться, а это означало, что семья
Ваша оставалась еще там [в Германии]. В это время
я прочитал постановление о конфискации всего у тех,
кто уехал за границу. Значит, теперь опасность позади.
А все остальное уладится. Не придаст ли это импульс
Вашей энергии, сделав Вашу жизнь более полной и ин-
тересной по сравнению с прежним спокойным существо-
ванием? Может ведь и так? Во всяком случае дети Ваши
узнают многое из настоящей жизни и в свою очередь
должны будут активно бороться (хотя их успех будет
обеспечен все-таки Вами). Кроме того, они попадут
в среду английских детей...

Я в самом деле думаю, что Ваши дети от новой об-
становки только выиграют, а пе это ли самое главное
как для Вас, так и для Вашей супруги?

В октябре я приеду (может, даже с Анной Васильев-
ной) в Брюссель и Париж. Надеюсь там Вас увидеть
(два с половиной часа полета). Возможно, что приеду и
в Англию.
В данное время мы пребываем в Крыму в санатории
для научных работников. Это — дворец с большим пар-
ком у моря. Мы много ходим пешком, играем в теннис
и плаваем. Я пишу книгу по молекулярной физике для
студентов и др. заинтересованных лиц.

К юбилею2 должна выйти серия монографий (свыше
2000 страниц), сначала на русском, а затем, частично, и
на французском языках [...].

Как только я снова окажусь в Ленинграде, то напишу
Вам. Каждое известие от Вас радует меня необычайно.
И вот только опасность, которой Вы были подвержены,
показала, насколько Вы мне близки.

Сердечный привет от Анны Васильевны.

Весь Ваш А. Иоффе.

1	Имеется в виду опасность, связанная с фашистским переворо-
том в Германии, в результате чего Плеш эмигрировал в Анг-
лию.

2	1—3 октября 1933 г. Физико-технический институт отмечал свой
15-летпий юбилей. К этой дате было издано более 20 моногра-
фий, написанных ведущими сотрудниками ФТИ (А. П. Алек-
сандровым и С. Н. Журковым, А. И. Алихановым, А. Ф. Иоффе,
П. П. Кобеко, И. В. Курчатовым, П. И. Лукирским, Д. А. Ро-
жанским, Я. И. Френкелем и др.). На французский язык были
переведены книги А. Ф. Иоффе «Электронные полупроводники»
и И. В. Курчатова «Сегнетоэлектрики».

16 сентября 1933 г., Ленинград

Дорогой друг!

Вот уже несколько дней, как я вернулся с юга и
вдобавок с гриппом, что, кстати, предоставляет мне не-
много свободного времени. А предстоит мне настоящая
кутерьма. Завтра на 15 дней приезжает д-р Кулидж из
фирмы Дженераль Электрик, 24—30 [сентября] у пас
будет конференция по атомному ядру с участием Дирака,
Грея, Жолио, Перрена, Оккиалини, Блоха и др., затем
1—3 октября мы празднуем 15-летний юбилей. А затем
5 октября я еду в Париж (конгресс по физической хи-
мии, где мне предстоит сделать обзорный доклад) и
в Брюссель на сольвеевский конгресс. Вместо того, чтобы,
как обычно, [ехать] через Берлин, на этот раз, по легко
понятным причинам, ехать придется через Лондон. Я,
КОйечпо, надеюсь там Вас встретить. Советское судно
придет в Лондон числа 11—12 октября, и там я, пожа-
луй, пару дней смогу пробыть. Напишите или телеграфи-
руйте мне, устраивает ли это Вас. Перед отъездом я дам
Вам еще телеграмму. Хочется рассказать Вам о многом,
и мы это сделаем при встрече.

Итак, до скорого свидания! Вашей супруге и детям
самый сердечный привет. Я очень надеюсь па то, что
все будет не только хорошо, но даже еще лучше.

Липа Васильевна просит приписать привет и от нее.

Ваш искренний друг А. Иоффе.

18 декабря 1933 г., Ленинград

Мой дорогой друг!

Посылаю Вам с этим письмом несколько почтовых ма-
рок со стратостатами. Здесь, в Ленинграде, я не смог их
найти и только во время моей поездки в Москву разы-
скал этот набор. Но вот я не знаю, какие Вам жела-
тельны марки — гашеные или негашеные. Далее, мне не-
известны существующие правила пересылки марок по
почте. В Москве я видел такие чудесные почтовые марки
этнографической серии (различные пароды Советского
Союза). Если Вы захотите приобрести такие марки,
то лучше всего написать в Москву в гостиницу «Нацио-
наль» в филателистическое отделение. Почтовые марки
в большинстве случаев продаются по номинальной стои-
мости.

В Париже и Брюсселе я пробыл, пока не закончились
конгрессы, и уже 1 ноября вернулся, но прошел еще
месяц, пока я приступил к работе. Теперь мы с Анной
Васильевной усердно трудимся.

Настроение здесь очень поднялось, поскольку аграр-
ная проблема решилась благоприятно, и не только по-
тому, что исключительно высоким был урожай, но и ор-
ганизация колхозов удалась отлично. Уже задолго до за-
планированных сроков во всех районах Союза были вы-
полнены все поставки государству, заложен неприкосно-
венный запас и подготовлен семенной фонд для следую-
щей весны. Также сильно возросло производство угля,
чугуна и стали. Поэтому перспективы перед следующим
партийным съездом весьма оптимистичны.
У нас в Академии обстоятельно разработан и обсуж-
ден грандиозный план реконструкции бассейна Волги.
Частично он начнет осуществляться уже в ближайшем
будущем.

В нашей работе мы дошли до решающих эксперимен-
тов. Если их результаты будут соответствовать ожида-
ниям, то они представляют собой существенный шаг
вперед. Об этом я Вам потом напишу.

Как идут дела у Вас и у Вашей семьи? На рождество
дети, наверное, приедут домой? Видели ли Вы Капицу
или Блекетта? 1 Может быть, мы с Анной Васильевной
в мае—июне приедем в Англию.

Напишите, пожалуйста, получили ли Вы марки.

Ваш, совершенно преданный Вам А. Иоффе.

1 II. Л. Капица в это время работал в лаборатории Э. Резерфорда
в Англии. В 1934 г. он вернулся в СССР. П. Блеккет — ученик
Резерфорда, лауреат Нобелевской премии по физике 1948 г.

6 мая 1934 г., Ленинград

Дорогой господин Плеш!

От души благодарю за прекрасные сверкающие краски
посылки, которую мы в полном порядке получили.

Поездка наша отодвигается на осень, так как атомная
конференция в Лондоне,1 которую мне очень хочется
посетить, перенесена на 1—6 октября. Мы намереваемся
теперь выехать в середине августа из Одессы через Стам-
бул, Афины, Италию (конгресс по радиобиологии в Ве-
неции в середине сентября) и прибыть в Англию. Как
долго мы там пробудем — еще определенно неизвестно:
это зависит от того, как будет развертываться наша ра-
бота.

Исследование полупроводников мы рассчитываем за-
кончить до июля; затем мы отправимся в горы на Кав-
каз (Теберда). Но, кроме этого, у меня на ходу и другая
работа, которая в благоприятном случае может обрести
большое значение для техники. Она-то и делает мои
планы столь неопределенными.

В настоящее время у нас в гостях Нильс Бор с женой
и своим ассистентом Розенфельдом. Через десять дней
приедет Жан Перрен со своим сыном. Все это отнимает
много времени, хотя также при этом многому учишься.
Бор исключительно милый и глубокий человек.

Как это было бы прекрасно заполучить Вас еще раз
в гости.

К сожалению, в ближайшее время и Академия наук
и Институт экспериментальной медицины переселяются
в Москву. Я же со своим институтом, конечно, остаюсь
в Ленинграде.

Как Вы? Мне кажется, что до 7 июня (тогда, ка-
жется, должен быть последний экзамен?) у Вас дел бу-
дет предостаточно. Вся эта история с экзаменом такого,
как Вы, медика представляется как насмешка над ан-
глийским консерватизмом. Но это, наверное, стоило Вам
многих месяцев.

Как воспринимает Ваша супруга условия жизни
в Англии? Вжилась ли она уже и обзавелась ли кругом
знакомых, из числа которых можно было бы в дальней-
шем найти друзей? Без этого остаешься чужаком. Ну,
а дети, наверняка, найдут в Англии более естественную,
чем в Германии, атмосферу. Там становится все хуже и
опаснее, равно как и в Японии.

В нашей стране хозяйственное и культурное развитие
продвигается огромными шагами. Если нам только удастся
избежать войны (а для этого делается все возможное),
то будущее видится мне весьма оптимистично. Самые
большие трудности в развитии сельского хозяйства пами
уже преодолены.

Работа в моем институте идет так интенсивно и ус-
пешно, как только об этом можно желать.

1 На конференции в Лондоне, имевшей две секции: физики ядра
и твердого состояния материи, были физтеховцы А. И. Алиха-
нов и Д. В. Скобельцын. А. Ф. Иоффе на конференцию не по-
ехал, но представил туда две статьи по физике прочности,
опубликованные в трудах конференции и переведенные для
1-го тома его «Избранных трудов» (Л.: Наука, 1974, с. 296—307).

24 сентября 1934 г., Ленинград

Дорогой друг!

К сожалению, на лондонский конгресс приехать я не
смогу. А значит, переносится и наша встреча. И это для
меня большое разочарование. После смерти Эренфеста
Вы остались моим единственным другом, которому я могу
совершенно доверительно все рассказать. Может, в мае
мне удастся поехать в Кембридж, но до той поры —
вряд ли.

Месяц каникул мы провели на Кавказе; много пеших
прогулок и восхождений в горы пошли нам на пользу.
Погода была превосходной, а множество голубых озер и
белых ледников в лесах или в окружении белых вершин
выглядели чудесно.

Мое здоровье в наилучшем состоянии, научная ра-
бота — так же. Кроме полупроводников, поведение кото-
рых мы обстоятельно выяснили, я работаю над совер-
шенно новым высоковольтным электрогенератором и над
новым видом масс-спектрографа. Обе работы идут пол-
ным ходом. Мы даже сделали маленькую модель генера-
тора, которая дала нам точно ожидаемые результаты.
Теперь мы заняты тем, что повторяем эксперименты
в больших масштабах. Если на них все подтвердится, то
я ожидаю очень важных результатов в различных при-
менениях. Единственное, что мне очень неприятно, так
это отказ от поездки в Лондон.

На менделеевском конгрессе у нас было много зару-
бежных гостей,1 среди них много немцев и несколько
англичан. Юбилейную марку, как и другие юбилейные
почтовые марки, я Вам вышлю, поскольку Вы проявили
интерес к стратостатным маркам.

От Вас вот уже два месяца ничего не слышу. Пред-
полагаю, что Вы уже снова в Лондоне. Начали ли Вы
практиковать? Есть ли у Вас лаборатория, где Вы мо-
гли бы заниматься своими идеями? В каких отношениях
Вы с лондонскими медицинскими кругами? Привыкла ли
Ваша жена к Англии? Не чувствует ли она себя больше
такой чужой? А в Германии все хуже и хуже. Как об-
стоят дела с конфискацией? Довольны ли Вы развитием
Ваших детей?

Можно ли надеяться на Ваш приезд к нам is гости?

Развитие СССР продвинулось вперед невообразимо.
Сравнение с тем, что Вы видели здесь за несколько лет
до этого, действительно очень поучительно. Вопреки дли-
тельной угрозе войны (Япония, далее Германия), соз-
дана огромная промышленность, новое сельское хозяйство
и новый мир социальных отношений. В Москве будут
построены новая Академия наук и новый великолепный
Институт экспериментальной медицины. Жизнь стала
несравненнр удобней, для иностранных туристов тоже
(ужо по так дорого, много авто ii Т. д., лучший обед fi го-
стинице «Националь» в Москве стоит 2—3 марки).
Между Лондоном и Ленинградом прямое сообщение мо-
рем

1	На юбилейном менделеевском съезде, проводившемся в Ленин-
граде в 4034 г., присутствовали, в частности, О. Ган, Л. Мейтнер,
П.Ноддак (Германия), супруги Ф. и П. Жолио Кюри (Франция).

17 декабря 1935 г., Ленинград

Дорогой друг!

За последние месяцы я получил множество различных
знаков Вашей дружбы и внимания, за которые благодарю
Вас от всего сердца. Как прекрасно уже столько лет и
за много километров иметь настоящего друга. И я ощу-
щаю это еще глубже потому, что здесь у меня нет та-
кого близкого друга, да нет и времени поддерживать
дружбу. И это из-за своей научной работы и многочис-
ленных обязанностей (я издатель 4-х физических журна-
лов, директор двух научных институтов, председатель фи-
зического отделения Академии, руководитель физического
семинара в техническом институте и т. д. — по меньшей
мере, их не менее 30). Все это требует времени, энергии.
Я пе могу сказать, что это чересчур много для одного че-
ловека, так как никогда не устаю, но, во всяком случае,
хватает вполне. И, действительно, это огромное счастье
принимать активное участие в историческом развитии со-
циалистического строительства. А вокруг все заметнее
растет процент счастливых людей, и это, наверное, наи-
лучший критерий.

В ближайшее время мне предстоят решающие дела.

1.	Моя научная работа, которая с конца июня зани-
мала меня целиком, подходит тем временем к концу. Как
я могу предвидеть, все мои ожидания сбудутся.

2.	Одновременно я разрабатываю огромный план ис-
следований ядра и масс-спектрограф.

3.	25 февраля в Сельскохозяйственной академии дол-
жен состояться мой доклад о результатах моей деятель-
ности в этой области за последние 4 года. Неожиданным
образом результаты эти оказались весьма значительными.
Ведь до сих пор никто всерьез не использовал физику
применительно к этой области. И уже первые опыты по-
Этому оказались ойеиь удачными. Мы нашли практиче-
ские пути преобразования плохих почв в хорошие, под-
нимать их температуру на 6—10 °C, останавливать дви-
жение песков в пустыне, световой обработкой заставлять
овощи созревать значительно раньше и давать лучшие
урожаи (до пяти крат), выращивать деревья за не-
сколько месяцев до размеров 4—5-летних и много дру-
гого. До сих пор я с этим публично не выступал, вот
теперь такое должно состояться.1

4.	5 или 7 марта я по предложению председателя
Совета Народных Комиссаров В. Молотова должен сде-
лать доклад в Академии наук о всей своей деятельности
в области науки.2 Затем доклад будет обстоятельно
(2 полных дня) обсуждаться. На основе этого обсужде-
ния будет приниматься решение о дальнейших путях
развития науки в СССР.

Как видите, дорогой друг, мне в действительности
предстоят очень волнующие события.

1	См., впрочем, первые две статьи А. Ф. Иоффе из раздела «Агро-
физика» наст. сб. (с. 222—228).

2	Указанный доклад А. Ф. Иоффе «Условия моей научной ра-
боты», прочитанный в рамках мартовской сессии АН СССР
1936 г., опубликован: Изв. АН СССР. ОМЕН. Сер. физ., 1936,
№ 1—2, с. 7—33. В этом же выпуске Известий АН СССР поме-
щена стенограмма дискуссий по докладу А. Ф. Иоффе и другим
прочитанным на сессии пленарным докладам (С. И. Вавилова,
Д. С. Рождественского, И. Е. Тамма, В. А. Фока, Я. И. Френ-
келя) .

1 января 1937 г., Ленинград

Дорогой друг!

Желаю Вам счастливого Нового года, без войны и
с меньшей угрозой войны!

Я вчера вернулся из Москвы после серии заседаний
в Академии. На физическом отделении (я там председа-
телем) мы ежемесячно проводим конференцию по важ-
нейшим проблемам физики. Как правило, очень увлека-
тельно и интересно.

К трем физическим журналам, которые я издаю, те-
перь добавляется еще один, четвертый — Доклады Ака-
демии. В обоих институтах, которыми я руковожу (Фи-
зико-технический и Агрофизический), мне пришлось от-
пустить своих заместителей. Пока найду им хорошую
замену — остаюсь один. Как раз в Новом году, когда
утверждается бюджет, такая ситуация не из приятных.
К счастью, мне не нужно выколачивать деньги. Все не-
обходимое мне утверждается безо всяких трудностей.

Я писал уже Вам, что мои научные работы продви-
гаются успешно. Если пойдет так дальше, то я смогу
заявить, что не зря прожил на свете. Я надеюсь все са-
мое существенное установить уже к лету [...].

11 мая 1937 г., Ленинград

Дорогой друг!

Я только что вернулся после отдыха. Мы снова были
в Крыму. Анна Васильевна остается там еще на следую-
щий месяц. Я приехал хорошо загорелым, и дел у меня
очень много. В обоих институтах, директором которых я
все еще остаюсь, предстоит провести под моим председа-
тельством 25 защит докторских диссертаций. В восьми
из них я еще и официальный оппонент.

В будущем году мы вступаем в 3-ю пятилетку. К пер-
вому июня я должен представить директивные направле-
ния для физики и ее применений в технике и сельском
хозяйстве и продумать важнейшие задачи. В двух местах
я должен сделать доклады о результатах, к которым мы
пришли с Анпой Васильевной (вчера один уже состоялся
здесь, а другой — через 5 дней в Москве, в Академии).
В конце мая у нас будет 3-дневное заседание физиче-
ского отделения Академии в Свердловске (на Урале), где
я прошлой осенью организовал Физико-технический ин-
ститут.

И т. д., и т. д. Вот так оно и идет.

Но в общем я доволен. Тем более, что лично моя
работа, так же как многие из работ, поставленных мною
и проводимых под моим руководством, приводит к столь
успешным результатам, что это частично даже превосхо-
дит мои ожидания [...].

Я очень благодарен Вам за книги (половину я уже
прочитал и в первую очередь, конечно, детективы) и за
выпрямители, которые представили для меня большую
ценность, поскольку я смог убедиться, что мы произво-
дим значительно лучшие.
Дорогой друг!

Вот уже прошло много времени с тех пор, как пре-
рвалась наша переписка. Чего только ни натворили же-
стокость, предательство, подлость Германии, да и неко-
торых других государств.

Я порвал с обеими германскими академиями (] (рус-
ской п Геттингенской), куда в свое время был избран
членом-корреспондентом. И надо же, что соответствую-
щее послание мне пришлось направить М. Планку. Сама
мысль о том, чтобы быть сотрудником правительствен-
ного учреждения в нынешнем Германском государстве,
а ведь Академия является государственным учреждением,
Становится ненавистной, стоит мне только подумать об
их внутренних и внешних разбойничьих деяниях. И я
как никогда счастлив, что живу в социалистическом об-
ществе, где не может быть расовой и культовой нена-
висти.

Моя личная научная работа и в особенности развитие
моего института продвигаются вполне удовлетворительно.
У нас есть определенные успехи [...].

В октябре 1939 г. состоится наконец сольвеевский
конгресс.1 Если за это время не будет никаких новых
опасностей и политических осложнений, то я бы
охотно туда поехал, разумеется, через Лондон. Было бы
здорово, если бы можно было себе позволить в это по-
верить.

В остальном у нас все хорошо. Испытываешь радость,
видя как тысячи свежих молодых сил стремятся вперед,
как культурно растут рабочие и крестьяне. Когда я чи-
таю лекции, то нет такого зала, который мог бы вместить
всех интересующихся. В СССР понимают важность науки
и ее уважают.

Сердечно благодарю Вас за знаки любви, которые я
все время от Вас получаю, особенно за прекрасную но-
вогоднюю открытку [...].

Пишите хоть иногда. Мне так хочется знать, что
у Вас. Несмотря на пять лет, пролетевших со времени
нашей последней встречи, я продолжаю питать к Вам
все такие же, как и прежде, горячие дружеские чувства.

1 Сольвеевский конгресс в связи с началам второй мировой войны
не состоялся.
Дорогой друг!

Пару дней тому назад вернулся я с юга и застал
Ваше письмо от 11 мая.

В Синопе, где я провел месяц, было изумительно: мы
жили прямо в субтропическом парке, со всеми удоб-
ствами. К сожалению, простуда удерживала меня боль-
шую часть времени в помещении.

Мой институт был все время в подчинении промыш-
ленного ведомства, а теперь его передали Академии наук
(по моему предложению). За два последних года мы
пытались решить ряд технических проблем. И нам уда-
лось достигнуть практически важных результатов.

Одновременно оказалось, что без обширного развития
теоретических представлений не обойтись. В этом на-
правлении мы довольно далеко продвинулись. И, как
всегда, успехи настраивают на оптимизм и вызывают
к жизни новые планы развития наших работ. 8 лет тому
назад я высказывал в печати некоторые надежды на при-
менение полупроводников в различных практических це-
лях.1 Тогда мое творчество воспринималось как фанта-
зия. А сейчас мы даже превзошли ее. И, конечно, очень
приятно иметь возможность показать это.

Я надеюсь своим трудом принести настоящую пользу
моей стране и строительству социалистического обще-
ства, и это — лучшее из того, что я бы мог себе пожелать,

До конца июля я теперь останусь в Ленинграде, по-
том мы поедем в горы до середины сентября. В октябре
я. может быть, поеду в Брюссель на сольвеевский кон-
гресс. Вот такие у нас планы.

1 А. Ф. Иоффе имеет в виду статью: Полупроводники — новый
материал для электротехники. — Сорена, 1931, вып. 2/3,
с. 108—112.

29 аш уста 1956 г., Лондон

Дорогой друг!

Я был так счастлив в ожидании наконец-то встретить
Вас в Лондоне.1 Но из телеграммы Вашего сына из Ка-
нады узнаю, что Вы странствуете где-то между Австрией
и Италией. G Вашим сыном Питером-2 .мы увидимся пред-
положительно в Оттаве, куда я завтра выезжаю. К сожа-
лению, другой возможности, как плыть пароходом «Квин
Мэри» в каюте-люкс, нет, что, конечно, очень дорого.

По телефону я разговаривал с Вашей дочерью Гоно-
рией и надеюсь повидать ее. Примерно полгода назад
я посылал на Ваш старый адрес русскую газету на анг-
лийском языке с моим портретом и коротеньким очерком
о моей научной деятельности. Но газета вернулась об-
ратно. Я хочу воспользоваться возможностью и эту
газету все же Вам передать, если Ваша дочь будет на-
столько любезна, чтобы проделать это.

У меня все вполне хорошо. Из старого института, ко-
торый я в свое время основал, я ушел и создаю сейчас
новый институт полупроводников, которыми и я и Анна
Васильевна интересуемся особенно. Для этой цели я по-
лучил здание французского посольства на Неве. Через
один-два месяца институт будет готов. А пока мы рабо-
таем в старом дворце. Кроме этого института, я еще
директор Агрофизического института.

В Лондоне я — по пути в Оттаву, где планируется
конференция по полупроводникам. Есть ли какая-нибудь
возможность встретиться с Вами где-нибудь на обратном
пути? Я, наверное, мог бы поехать через Париж. Может
быть, тогда больше надежды? Во всяком случае я проин-
формирую Вашу дочь о том, когда и куда мы поедем.

Моя жена, которая едет со мной в Оттаву, добилась
за это время некоторых довольно существенных научных
успехов. Наши результаты в некоторых отношениях по
сравнению с США и Англией впереди на несколько лет.
Так, например, у нас есть холодильники, использующие
всего только маленькую полупроводниковую пластинку,
а также генераторы электрической энергии, состоящие из
полупроводниковых термоэлементов, обладающие значи-
тельным коэффициентом полезного действия и т. д.

Если сомнительно, что наша встреча состоится, то
хоть напишите мне и расскажите о своей жизни. Ведь
наша старая дружба никогда не заржавеет, не так ли?
Что касается меня, то я никаких изменений не замечаю.

1 В 1956 г. А. Ф. Иоффе был командирован в Канаду на Между-
народную конференцию по полупроводникам и по дороге был
в Лондоне.

г Профессор Питер Плеш, специалист по физической химии вы-
сокомолекулярных соединений; ныне работает на химическом
факультете университета г. Киля (Англия).