Матвей Бронштейн - Атомы и электроны

Атомы и электроны

Новое издание первой части популярной книги известного советского физика и популяризатора науки М. П. Бронштейна, выходившей в 1935 г. В ней рассказывается о развитии науки, о том, как впервые измерили массы атомов и их размеры, какие работы и опыты привели к открытию электронов и выяснению строения атомов. Книга относится к числу лучших образцов научно-популярных изданий прошлого.

Рассчитана на школьников, преподавателей, студентов.

Матвей Петрович Бронштейн

Библиотечка Квант

Выпуск 1

Москва «Наука» Главная Редакция

Физико-Математической Литературы 1980

Предисловие редколлегии

Этой книгой Академия наук СССР начинает издание новой серии научно-популярных книг. Предназначены эти книги главным образом для школьников - учеников старших классов. Но мы надеемся, что большинство книг будут интересны и многим другим читателям - учителям, студентам, всем тем, кто интересуется естественными науками, их успехами и историей.

Серия создана по инициативе редколлегии популярного в нашей стране журнала «Квант» и ставит перед собой те же цели, что и этот журнал. Главные из них - формирование у читателя марксистско-ленинского мировоззрения, коммунистических черт личности, пробуждение интереса к активным занятиям физикой, математикой, астрономией и оказание помощи в этих занятиях.

Для того чтобы эти цели были достигнуты, читателю нужно не просто читать книги, но и работать над ними - решать задачи, доказывать теоремы, ставить описанные опыты.

Мы надеемся, что эта серия поможет нашей молодежи в овладении знаниями, необходимыми теперь в любой сфере их будущей деятельности.

Мы ждем от читателей предложений, замечаний и советов, какие книги следует издать, на какие темы. Все эти предложения будут приняты с благодарностью.

Редколлегия серии

Предисловие редактора

Книга, предлагаемая вниманию читателей, впервые увидела свет в 1935 г. Она предназначалась для школьников старших классов, а ее автор был примерно в два раза их старше: Матвею Петровичу Бронштейну в то время не было еще 30 лет. Он работал в Ленинграде, в теоретическом отделе прославленного Физико-технического института, который справедливо называют колыбелью советской физики. Исследования Бронштейна охватывали целый ряд областей теоретической физики - астрофизику, физику полупроводников и атомных ядер.

Сейчас вошло в моду слово «хобби» - увлечение, часто не имеющее ничего общего с основной профессией человека. Одним из самых сильных увлечений М. П. Бронштейна была популяризация физики. К 1936 г. вышли четыре его книги для юношества. Одна из них особенно полюбилась читателям и сделала имя автора известным далеко за пределами того сравнительно небольшого в 30-е годы круга физиков, в котором Матвея Петровича и без того хорошо знали.

Эта книжка - «Солнечное вещество» - о необыкновенной истории открытия благородного газа гелия - была переиздана в 1959 г. В предисловии к ней Л. Д. Ландау, товарищ Бронштейна по Ленинградскому университету и Физико-техническому институту, писал: «Книга «Солнечное вещество», принадлежащая перу безвременно погибшего талантливого физика Матвея Петровича Бронштейна,- незаурядное явление в мировой популярной литературе. Она написана с такой простотой и увлекательностью, что читать ее, пожалуй, равно интересно любому читателю - от школьника до физика-профессионала. Раз начав, трудно остановиться и н дочитать до конца». Л. Д. Ландау убедился в этом на собственном опыте, подготавливая книгу к переизданию. В это время он был ведущим в нашей стране физиком-теоретиком, «профессионалом» самого высокого класса, академиком, Героем Социалистического Труда; в 1962 г. его работы по исследованию жидкого гелия Шведская Академия наук удостоит Нобелевской премии по физике.

Книга М. П. Бронштейна «Атомы, электроны, ядра» отличается теми же высокими достоинствами и блеском, что и «Солнечное вещество». Матвей Петрович сравнивает в ней ученых с искусными сыщиками, умеющими по самым незначительным и незаметным следам раскрывать картину физического явления, задавать Природе такие вопросы, чтобы ответы на них восстанавливали всю цепь событий, приводящих к результату, зафиксированному в искусном эксперименте. Эта книга читается как талантливо, прекрасным языком написанный детективный роман. Только действующие лица этого романа, за которыми следят внимательные и проницательные ученые, не преступники, а атомы, электроны, ядра.

Есть два рода хороших книг. От одних через много лет сохраняется общее благоприятное впечатление, другие же запоминаются даже в деталях. Быть может, это индивидуальная особенность памяти, но, так или иначе, книгу Матвея Петровича, впервые прочитанную более 30 лет тому назад, я сразу же запомнил во всех подробностях. Еще одно наблюдение: книги, понравившиеся в детстве, могут произвести совершенно иное впечатление при повторном чтении, уже в зрелые годы. Многие из опасения утраты таких впечатлений воздерживаются от перечитывания когда-то любимых авторов и книг - вне зависимости от того, относятся ли эти книги к жанру художественной или научно-популярной литературы. В последнем случае, пожалуй, такие опасения особенно основательны. Ведь за годы, прошедшие от юности до «взрослости», быстро развивающаяся наука может настолько далеко уйти вперед, что упрощенными оказываются сами теории и концепции, а не только популярная их трактовка, как бы хорошо она ни была выполнена.

Книги М. П. Бронштейна блестяще выдерживают испытание временем. Через тридцать с лишним лет после первого знакомства с «Атомами, электронами, ядрами» я с не меньшим удовольствием прочел эту книгу, хотя и по-другому оценивая те или иные ее разделы и абзацы. Причина здесь, помимо очевидного таланта Матвея Петровича, которого - вслед за С. И. Вавиловым, Я. И. Перельманом, А. Е. Ферсманом - следует считать одним из пионеров советской научно-популярной литературы, еще и в том, что из прогресса науки совсем не следует необходимость отказа от всех ее предшествующих завоеваний. Развитие исследований в области микромира может служить тому хорошим подтверждением. Открытия Рентгена, Беккереля, супругов Пьера и Марии Кюри, Резерфорда по-прежнему составляют фундамент ядерной физики, являясь первой и замечательной главой ее истории.

Необычайно углубились наши сведения об элементарных частицах, из которых построена материя, были открыты - с тех пор, как книга Бронштейна увидела первое издание - десятки новых удивительных частиц, обнаружено явление цепного распада урана, синтезированы заурановые элементы периодической системы Менделеева, нашли техническое применение силы, заключенные в ядрах атомов. Но все это не поколебало значения всколыхнувших воображение современников открытий, сделанных в последние годы прошлого и первые десятилетия нашего века, о которых и рассказано в книге Бронштейна. В настоящем выпуске «Библиотечки «Квант» публикуется ее первая часть; вторая часть, содержащая увлекательный рассказ о ядрах и их штурме, будет издана позднее.

Теперь - небольшая биографическая справка о Матвее Петровиче Бронштейне. Он родился в 1906 г. в Виннице в семье врача. Его детство пришлось на годы первой мировой войны, революции и гражданской войны - он практически не учился в средней школе и прошел ее программу самостоятельно. Работая на заводе в Киеве, молодой человек заинтересовался физикой; первые его шаги на этом поприще направлял известный советский физик Петр Саввич Тартаковский. Девятнадцатилетним юношей, студентом электромеханического техникума, Бронштейн опубликовал свою первую работу, посвященную спектру рентгеновского излучения. Она была напечатана в известном в те годы немецком физическом журнале. Именно на его страницах - и примерно в то же время - были опубликованы знаменитые работы Гейзенберга и Борна, с которых началась современная квантовая механика. В нем постоянно печатались в 20-е годы советские физики; иногда их статьи занимали около трети объема журнала: экспериментальная и теоретическая физика страны Советов выходила на международную арену.

Творческая активность Бронштейна была удивительной: три статьи оп опубликовал в 1925 г., еще три - в следующем. Двадцатилетним студентом первого курса физико-математического факультета Ленинградского государственного университета оп был, таким образом, автором шести статей по квантовой физике!

Блестяще закончив университет, Бронштейн в 1930 г. поступил в теоретический отдел Физико-технического института.

В ноябре 1935 г. - в год выхода книги «Атомы, электроны, ядра» - Матвей Петрович Бронштейн защитил докторскую диссертацию на тему о квантовании гравитационного поля. Одним из оппонентов Бронштейна был член-корреспондент АН СССР И. Е. Тамм, впоследствии - академик, Герой Социалистического Труда, лауреат Нобелевской премии по физике. В своем отзыве о работе диссертанта он писал: «В диссертации М. П. Бронштейна впервые, и притом совершенно последовательным и исчерпывающим образом, произведено квантование поля тяготения - путем соответствующего изменения и обобщения методов квантовой электродинамики». Матвей Петрович ввел понятие о квантах гравитационного поля _ гравитонах, аналогичных квантам электромагнитного поля - фотонам. Подобно тому, как квантовая электродинамика рассматривает электромагнитное взаимодействие как результат обмена фотонами, так и тяготение, по Бронштейну, есть результат обмена гравитонами между тяготеющими массами: гравитоны испускаются одним телом и поглощаются другим.