Когда физики в цене

В конце двадцатых годов XX века возникло творческое содружество тогда мало кому известных ученых: Гейзенберга, Шредингера, Бора, де-Бройля, подаривших миру новую физику, физику квантовую, которая стала трамплином для мощного скачка в знаниях человечества. И это произошло в двадцатом веке, когда физика как наука, казалось, полностью сложилась. Известный английский ученый на вопрос одного из молодых своих коллег, чем заняться, ответил, что теоретической физикой заниматься не стоит, эта наука в основном завершена, остались, может быть, один-два неясных вопроса и подчистка некоторых деталей.

Вот эта-то пара неясных вопросов и толкнула ученых на переоценку ценностей, накопленных классической физикой.

Ученые обратили пристальное внимание на кирпичики, из которых сложена система мироздания. Атом материи. Что это такое? Древние считали, что атомы неделимы. Они учили, что теплота и огненность возникают из различий в форме, положениях и порядке атомов; теплота и огненность вызываются наиболее острыми и тонкими из них, а тупыми и толстыми вызываются сырость и холод; первые порождают свет и яркость, вторые — сумрак и темноту.

Демокрит в своем воображении наделял атомы величиной и формой, Эпикур щедро добавлял им тяжесть. А Резерфорд в начале двадцатого века разбил атом на части: полюбуйтесь, атом — это мир, это Вселенная со своими головокружительными, ошеломляющими тайнами! Эти тайны оказались перчаткой, брошенной природой ученым.

Одним из самых молодых физиков, поднявших перчатку, был советский ученый Игорь Тамм. Он начал свой творческий путь в 1919 году как преподаватель Крымского университета. Ему было тогда 23 года. Кто знает, как сложилась бы его судьба, если бы ему не пришлось через два года перейти в Одесский политехнический институт, где в то время преподавал профессор, а впоследствии академик Мандельштам. Эта встреча определила всю дальнейшую деятельность Игоря Евгеньевича. Мандельштам ввел его в сферу самых актуальных задач физики. И вот с 1924 года в научных журналах рядом с работами Гейзенберга, Шредингера, Бора начали регулярно появляться статьи Тамма, относящиеся к самым сложным вопросам теоретической физики.

Первые работы молодого ученого были посвящены пересмотру с точки зрения теории относительности различных сложных разделов физики. Затем он включается в величайшее дело нашего века — в построение нарождающейся в это время квантовой физики.

Тамм попал в число тех, на чью долю выпали счастье и трудности, которые и не снились старшему поколению физиков. Они должны были разрешить то, что не смог бы разрешить ни один из их гениальных предшественников — ни Аристотель, ни Галилей, ни Ньютон, которые писали целые поэмы в формулах и уравнениях о течениях жидкостей, о работе механизмов, о движении планет.

Все вокруг было зримо, осязаемо, материально. Атом же жил по неведомым еще людям законам. И эти законы нужно было установить. И новая физика разоблачила тайны атома. Многое прояснилось и в таких с древности, казалось бы, знакомых явлениях природы, как свет, магнетизм, электричество.

В 1929 году выходит первый том уникального учебника Тамма «Основы теории электричества», выдержавшего десятки изданий и распространившегося по всему миру в качестве одного из авторитетнейших полпредов советской науки. В этом же году он разработал сложный вопрос о связи теории относительности и квантовой механики, устанавливая мост между этими двумя китами, на которых зиждется современная физика.

Уже в следующем году Игорь Евгеньевич закончил квантовую теорию рассеяния света в кристаллах. В этой работе он отважился на беспримерную дерзость, он стал квантовать звук так же, как в свое время Эйнштейн квантовал свет.

Вслед за этим Игорь Евгеньевич прокладывает новый путь в теории, проделав первый расчет, в котором объединена квантовая электродинамика и теория относительности. При этом он узаконил понятия античастицы и «отрицательной энергии», не поддававшиеся в то время (до открытия позитрона, первого представителя антимира) физической интерпретации. Он не остановился на этом и высчитал (одновременно с Дираком и Оппенгеймером) вероятность аннигиляции электрона с позитроном — удивительного и непонятного тогда процесса, во время которого электрон исчезает, порождая квант электромагнитной энергии.

Следующие годы Игорь Евгеньевич отдал главным образом квантовой теории металлов. Здесь он, помимо прочего, открыл «уровни Тамма», попав на которые электрон остается на поверхности металла, не имея возможности ни выйти наружу, ни войти во внутрь.

Эти труды позволили ученому перебросить мостки между самыми отдаленными друг от друга областями физики.