Война в отечественной науке

Против отрицания закона
сохранения и превращения энергии

В.Г. Фридман

В порядке обсуждения.— Ред.
«Под знаменем марксизма», 1937, №12, с. 192 – 200.

Не успела (в конце 1934 г.) затихнуть борьба за закон сохранения энергии, развившаяся в связи с проблемой бета-распада радия и закончившаяся тем, что пришлось признать справедливость этого закона и для индивидуальных актов в микромире (в частности, для бета-распада), как эта борьба вспыхнула с новой силой,— на этот раз в связи с тем самым эффектом Комптона, вокруг которого шла борьба за закон сохранения энергии еще в 1924 – 1925 годах. Как известно, этот эффект, открытый в 1923 г. американским физиком Артуром Комптоном, заключается в том, что рентгеновские лучи, подвергшись рассеянию в какой-нибудь среде (например, в графите или парафине), несколько меняют свою длину волны; она становится больше, причем величина этого изменения не зависит ни от первоначальной длины волны, ни от природы рассеивающего вещества: это изменение зависит лишь от величины угла рассеивания. Причина возникновения этого эффекта состоит (согласно квантовой теории света) в том, что световой квант (фотон), столкнувшись со сравнительно слабо связанным электроном рассеивающего вещества, теряет от этого столкновения часть своей энергии, каковую получает электрон; в итоге фотон летит (с уменьшенной энергией, а значит с увеличенной длиной волны) в одном направлении (см. рис. 1), а электрон — в другом. Этот электрон носит название электрона отдачи.

Рис. 1.

Применяя к этому столкновению два основных закона классической физики, а именно — законы сохранения количества движения и энергии, удалось вывести формулу изменения длины волны, которая и была подтверждена экспериментально; удалось также установить связь между величиной угла рассеяния луча и величиной угла, образуемого направлением движения электрона отдачи, с направлением первоначального рентгеновского луча (угла отдачи), причем оба эти угла оказались (и это также было подтверждено экспериментально) расположенными в одной плоскости, проходящей через первоначальный луч. В связи с этим получилось, что каждому рассеянному рентгеновскому фотону соответствует электрон отдачи, так что общее число электронов отдачи должно быть таким же как и число рассеянных фотонов.

Последнее обстоятельство приобрело особенное значение в связи с тем, что в 1924 г. физики Бор, Крамерс и Слетер выступили (с целью соединения волновых и корпускулярных представлений о свете) с новой гипотезой о природе света. Согласно этой гипотезе, если атом источника света теряет энергию (в виде фотона), то это не значит, что этой потере энергии соответствует индивидуальное приобретение такой же энергии одним из атомов воспринимающего свет тела, ибо световая волна не переносит (согласно этим представлениям) энергии, а лишь создает в атомах последнего тела то или иное «предрасположение» к поглощению фотона; таким образом, излученная атомом излучателя энергия просто теряется и появляется вновь (но не как перенесенная волнами энергия) в виде этой поглощенной энергии.

В общем и целом для макромира закон сохранения энергии статистически соблюдается, так как поглощающее свет тело в конечном итоге поглощает столько же фотонов, сколько было излучено излучающим телом. Таким образом, эта теория говорила о том, что закон сохранения энергии соблюдается лишь статистически и не имеет места для индивидуальных актов микромира. Отсюда, между прочим, вытекало, что применение этого закона (а также закона сохранения количества движения) к вышеописанному индивидуальному столкновению фотона с электроном (эффект Комптона) было неправильно, и в связи с этим отпадало вышеотмеченное точное соответствие между рассеянным фотоном и электроном отдачи.

Чтобы проверить экспериментально возможность применения закона сохранения энергии к индивидуальным актам микромира, немецкие физики Боте и Гейгер (1925 г.) воспроизвели эффект Комптона, подвергая рассеянию рентгеновские лучи в атмосфере водорода, причем как полученные рассеянные фотоны, так и электроны отдачи регистрировались при помощи двух чувствительных счетчиков Гейгера; специальное внимание было обращено на проверку того, имеет ли место совпадение во времени между моментом регистрации рассеянного фотона в одном счетчике и моментом регистрации электрона отдачи в другом счетчике. Боте и Гейгер установили наличие такого совпадения в пределах ошибок наблюдения.

Особенности устройства прибора Боте и Гейгера были таковы, что на 10 отбросов указателя счетчика фотонов должен был бы приходиться (по расчету конструкции прибора) один совпадающий во времени отброс счетчика электронов отдачи, между тем как при правильности теории Бора вероятность совпадения была равна лишь 10 ^–1, т.е., говоря практически, совпадения совсем не должны были бы иметь место. Эксперимент показал, что на 11 отбросов в первом счетчике приходился один совпадающий по времени отброс во втором счетчике! Это вскрыло неправильность теории Бора.

Почти одновременно А. Комптон и его сотрудник Саймон произвели проверку другим методом, а именно, фиксируя эффект Комптона в камере Вильсона; они измеряли углы между направлением полета рассеянного фотона с первоначальным направлением рентгеновскою фотона и между направлением полета электрона отдачи и этим же первоначальном направлением. Эти углы оказались удовлетворяющими тому соотношению, которое (см. выше) было установлено для них, исходя из применения к индивидуальному акту столкновения фотона с электроном законов сохранения энергии и количества движения.

Таким образом, в 1925 г. удалось отстоять справедливость обоих этих законов. Одновременно с этим была показана и справедливость квантовой теории излучения.

В начале 1936 г, были опубликованы результаты опытов, произведенных американским физиком Р. Шенклендом (R. Schankland) в лаборатории А. Комптона, аналогичных вышеописанным опытам Боте и Гейгера, Но в то время как Боте и Гейгер оперировали с рассеянием лучей Рентгена, Шенклед наблюдал рассеяние (в воздухе, алюминии, парафине и т.д.) гамма-лучей, испускаемых заключенной в трубочку эманацией радия (радоном) ; как известно, гамма-лучи имеют значительно более короткую длину волны чем обычные лучи Рентгена, так что соответствующие гамма-фотоны значительно богаче энергией (в десятки и сотни раз).

В связи с этим необходимо отметить, что еще в 1927 г. известный физик-теоретик Г. Вентцель (G. Wentzel) развил вместо старой квантовой теории эффекта Комптона волномеханическую теорию (основанную на принципах волновой механики), причем его теория дала результаты, практически совпадающие с результатами квантовой теории; но теория Вентцеля оказывается пригодной лишь для сравнительно небольших энергии фотонов, соответствующих обычным лучам Рентгена. Поэтому можно было бы ожидать, что для гамма-лучей могли бы иметь место некоторые отступления от тех закономерностей эффекта Комптона, которые были (см. выше) установлены, исходя из классической квантовой теории.

Но в действительности Шенкленд получил результаты, полностью расходящиеся с результатами Боте и Гейгера 1925 года. У Щенкленда электроны отдачи учитывались особым счетчиком (точнее — парой последовательно расположенных счетчиков), помещенным под углом в 35° к первоначальному направлению гамма-лучей; рассеянные гамма-фотоны учитывались «батареей» из 6 счетчиков, расположенных друг за другом под углом рассеяния, соответствующим (по расчету классической квантовой теории) углу отдачи в 35°. Сравнивались ожидаемые (по этой теории) числа совпадений отбросов в обеих группах счетчиков с числом фактически наблюдавшихся совпадений. Оказалось, что, последнее число значительно расходилось с первым; число фактических совпадений оказалось почти таким же, как и число совпадений, которое могло бы (по расчету) иметь место при случайности совпадения. Вот небольшая табличка числа совпадений в час, это подтверждающая:

Результаты опытов Шенкленда возбудили всеобщее внимание, тем более что они были произведены в лаборатории самого Артура Комптона. По поводу этих результатов Поль Дирак [выступление П. Дирака, как и большинства других иностранных физиков, имело место главным образом на страницах журнала «Nature»] высказался (в феврале 1936 г.) в том смысле, что они, с одной стороны, подрывают значимость закона сохранения энергии для этой области явлений микромира, а с другой стороны, говорят в пользу теории света Бора, Кремерса и Слетера (см. выше), т. е. подрывают квантовую теорию электромагнитного поля (излучения), которой придется пожертвовать.

На мартовской сессии Академии наук СССР, происходившей в 1936 г., мнения советских физиков разделились: одни отнеслись очень скептически к самой методике опытов Шенкленда и считали необходимым их повторение и проверку, прежде чем делать из них какие-нибудь принципиальные выводы; другие допускали возможность того, что опыты Шенкленда были произведены правильно и что необходимая дальнейшая экспериментальная проверка этих опытов, возможно, подтвердит их правильность. При этом предполагалось, что, может быть, придется отказаться от закона сохранения энергии для элементарных (процессов, считая, что в таком ограничении всеобщей применимости этого закона нет ничего принципиально страшного.

На последней точке зрения стояли академики А. Иоффе и С. Вавилов, также профессора И. Тамм, Д. Скобельцын и др. Надо заметить, что и в предыдущей дискуссии по поводу закона сохранения энергии (о которой было упомянуто в начале настоящей статьи) А. Иоффе занимал аналогичную позицию, утверждая, что не может быть «святых», абсолютных законов, что закон сохранения энергии является обобщением нашего опыта и что поэтому в дальнейшем, при расширении нашего опыта на новые области исследования (например, в микромире), этот закон может оказаться неприменимым. Именно такова позиция и других упомянутых здесь советских физиков.

Интересно отметить, что когда была опубликована вышеупомянутая теория света Бора, связанная с отказом от закона сохранения энергии в области микромира, то проф. С. И. Вавилов писал: «Отказ от закона сохранения энергии необходим для применения основного постулата теории Бора о существовании стационарных состояний в молекуле с фактом непрерывного поглощения света. Это сознается теперь многими теоретиками, начиная с самого Бора» [«Успехи физических наук». Вып. 1, стр. 60. 1924].

Это проф. С. Вавилов писал в 1924 году. Таким образом, его подход (как и другие упомянутых физиков) к закону сохранения энергии далеко не случаен, а является выражением определенной принципиальной линии, содержание которой может быть выражено следующим высказыванием самого проф. Вавилова в 1927 г.: «Всякий принцип, основанный на точном опыте», сохраняет «свою реальную силу в определенных границах» [«Успехи физических наук». Вып. 2, стр. 93. 1927]. Это же принципиальное положение в XIX в. очень ярко выразил знаменитый Генрих Герц следующими словами: «Что возникло через опыт, через опыт же может и погибнуть». Ближе к концу статьи мы еще вернемся к этому вопросу.

В мае 1936 г. известный физик-теоретик Р. Пайерлс (R. Peierls) выступил с указанием на то, что 1) необходима тщательная проверка опытов Шенкленда и 2) результаты этих опытов могут быть истолкованы по-разному, сам Пайерлс предложил три варианта такого истолкования, согласно которым нет необходимости во что бы то ни стало жертвовать законом сохранения энергии. Немного раньше Пайерлса с заявлением о необходимости проверки опытов Шенкленда выступил английский физик Э. Вильяме (E. I. Williams).

Экспериментальная проверка не заставила себя слишком долго ждать, ибо очень уж важен был принципиальный вопрос, затронутый опытами Шенкленда, В первую очередь повторные опыты произвели Боте [тот самый Боте, который производил опыты по эффекту Комптона в 1925 году] и Майер-Лейбниц (Bothe, Maier-Leibnitz), причем методика их опытов была такая же, как и у Шенкленда. Результаты, ими полученные, подтвердили классическую квантовую теорию эффекта Комптона и вместе с тем применимость закона сохранения энергии и в этой области явлений. Боте и Майер-Лейбниц считают, что опыты Шенкленда дали ошибочный результат потому, что он оперировал с недостаточно однородными (неодинаковой энергии) гамма-лучами.

Вслед за этим произошла вторая опытная проверка результатов Шенкленда в Институте теоретической физики в Копенгагене; она была произведена сотрудником Нильса Бора И. Якобсеном (I. С. Jacobsen). Если проверка Боте и Майера-Лейбница исходила от физиков, не согласных с опытами Шенкленда, опровергавшими результаты опытов Боте, относившихся к 1925 г., то на этот раз проверка производилась физиком школы Бора, заинтересованной в подтверждении опытов Шенкленда. И все же эти опыты Якобсена опровергли результаты Шенкленда.

Якобсен пользовался гамма-лучами Ra Th, профильтрованными через слой свинца в 0,5 см толщины (и значит однородными). Сосчитывалось число совпадений показаний счетчика рассеянных гамма-фотонов (рассеяние в парафине) и счетчика электронов отдачи, причем оказалось, что число этих совпадений значительно превышало число возможных случайных совпадений. В одном случае Якобсен загораживал счетчик электронов отдачи экраном из свинца толщиной в 2 мм; благодаря этому в этот счетчик переставали попадать электроны отдачи, и Якобсен, так сказать, возмещал их тем, что пропускал в этот счетчик электроны, излучаемые небольшим количеством Ra D. Ясно, что в этом случае совпадения во времени показаний этого счетчика с показаниями счетчика рассеянных фотонов могли быть лишь случайными. Сосчитав число этих случайных совпадений, Якобсен убедился в том, что оно было значительно меньше общего числа совпадений в том случае, когда не было ни свинцового экрана, ни Ra D. Это означало, что большая часть нормально наблюдавшихся Якобсеном совпадений была не случайна, а получалась согласно классической квантовой теории эффекта Комптона. Все это подтверждало правильность и закона сохранения энергии и квантовой теории света.

В связи с этими опытами Якобсена Нильс Бор, возглавляющий Институт теоретической физики в Копенгагене, выступил с важным заявлением, что применимость закона сохранения энергии в микромире следует считать вполне доказанной и (с одной стороны) опытами Боте, Майера и Якобсена над эффектом Комптона и (с другой стороны) гипотезой нейтрино, развитой Ферми в связи с бета-распадом радия. В то же время Бор отмечал, что в теоретической физике с 1924 – 1925 гг., когда производились первые опыты Боте, произошли к 1936 г. большие изменения, что ситуация здесь далеко не такая, как в 1925 г.: в настоящее время нам известно соотношение неточностей Гейзенберга, согласно которому нельзя одновременно определить вполне точно пространственно-временные координаты, с одной стороны, и импульс-энергию, с другой стороны; и поэтому нельзя с полной точностью проверить применимость обоих законов сохранения в микромире; но, как указал Бор, во всяком случае несмотря на это теперь не приходится против этих законов возражать (после вышеупомянутых опытов).

В августе 1936 г. была опубликована работа Пиккара и Стаэля. (A. Piccard et E. Stahel), произведенная в физической лаборатории Брюссельского университета, посвященная проверке одновременности (появления рассеянного фотона и электрона отдачи при эффекте Комптона. Мы не будем описывать здесь детали этих достаточно тонких (и теоретически и практически) опытов; укажем лишь, что названные авторы положили в основу своих опытов следующее рассуждение: если прав Шенкленд, то электрон отдачи и рассеянный фотон появляются неодновременно и, значит, их эффект сможет дать себя знать и через некоторый (правда, очень короткий) промежуток времени после падения на рассеивающее вещество первоначального рентгеновского или гамма-кванта (это было бы явлением, аналогичным фосфоресценции, когда подвергнувшееся освещению тело светится своим светом после прекращения освещения). Но такого «последействия» авторы в своих опытах не обнаружили, что категорически опровергало выводы Шенкленда.

В том же месяце были опубликованы и результаты опытов физиков Крэна, Тертнера и Тюрина (Н. R. Crane, Е. R. Gaerttner and I. I. Turin), произведенных в Мичиганском университете; эти опыты являлись повторением вышеупомянутых опытов Комптона и Саймона, произведенных в 1925 г., но источником лучей служил мезоторий вместо рентгеновской трубки у Комптона и Саймона. Эти опыты также дали результат решительно в пользу закона сохранения энергии.

Весьма интересны опыты по проверке применимости закона сохранения энергии в микромире, опубликованные в сентябре 1936 года. Они были произведены Э. Вильямсом (см. выше) и Э. Пикуп (Е. I. Williams and Е. Pickup) в Манчестере. Эти опыты относились, правда, не к эффекту Комптона, а к фотоэлектрическому эффекту в рентгеновских лучах, заключающемуся в том, что лучи Рентгена, проходя через вещество, оказываются способными выбивать электроны из самых низких (наиболее связанных с ядром атома) электронных слоев атома; в результате этого выбивания в этих слоях освобождаются места, куда начинают перескакивать электроны из более верхних электронных слоев; как известно, этот перескок ведет к излучению атомом вторичных рентгеновских лучей (так называемых лучей флуоресценции).

В сравнительно небольшой части атомов вещества, через которое проходят первичные рентгеновские лучи, этим дело и ограничивается. Но в большинстве этих атомов происходит еще эффект Оже (Auger), состоящий в том, что возбужденные вторичные лучи подвергаются так называемой внутренней конверсии, т. е. их энергия тут же, внутри атома, затрачивается на то, чтобы выбросить из того же атома еще один фотоэлектрон (иногда даже два и больше). Если получить фотографии этого эффекта в газе, наполняющем камеру Вильсона, то в этом случае на фотографии видны следы (треки) разлетающихся от одного атома двух (или больше) фотоэлектронов; в более же редком случае отсутствия эффекта Оже на фотографии «получается лишь один трек вылетающего из атома одного фотоэлектрона, но кроме того в некотором отдалении от атома получается еще трек (притом более короткий) фотоэлектрона, образованного действием вторичного рентгеновского излучения, возбужденного в этом атоме. Таким образом, должны получиться два резко отличающихся друг от друга рода треков.

Применительно к проверке закона сохранения энергии Вильямс и Пикуп рассуждали так: если этот закон строго справедлив для индивидуальных актов в микромире, то треки на вильсонавских фотографиях действительно получаются такие, как только что было описано. Но, если этот закон верен лишь статистически (как об этом говорят Бор, Крамерс и Слетер), то короткие треки фотоэлектронов, образовавшиеся вне атомов, будут получаться, по законам случая, не только около атомов, в которых не произошло эффекта Оже, но и около атомов с возбужденным эффектом Оже, распределяясь между теми и другими атомами приблизительно в одинаковом числе. Вильяме и Пикуп получили вильсоновские фотографии треков в аргоне, наполнявшем камеру, для лучей Рентгена с энергией в 20 киловольт. Оказалось, что распределение коротких треков внеатомных фотоэлектронов удовлетворяло требованиям строго индивидуального применения закона сохранения энергии к каждому отдельному атому!

Итак, и эта новая атака на закон сохранения энергии, завязавшаяся с самого начала 1936 г., была к концу этого года полностью и крепко отбита. С точки зрения диалектико-материалистической, в этом результате нет ничего неожиданного, ибо закон сохранения энергии занимает совершенно исключительное положение, являясь законом единства мирового движения материи, законом самодвижения материи. Энгельс, который, как известно, категорически подчеркивал относительность законов природы, в отношении закона сохранения и превращения энергии подчеркивал другой момент — момент абсолютного. Энгельс придал этому закону следующую формулировку: «...любая форма движения, оказывается, способна и должна превращаться в любую иную форму движения». По поводу этой самой общей формулировки Энгельс тут же добавляет: «В этой форме закон достиг своего последнего выражения, благодаря новым открытиям мы можем найти новые доказательства его, придать ему новое, более богатое содержание. Но к самому закону, как он здесь выражен, мы не можем прибавить более ничего. В своей всеобщности, в которой одинаково всеобщи форма и содержание, он неспособен к дальнейшему расширению: он — абсолютный закон природы» [Ф. Энгельс «Диалектика природы», стр. 102. Партиздат. 1936].

Знаменитое эйнштейновское соотношение эквивалентности массы и энергии (e = mc²), столь широко используемое в ядерной и атомной физике (а также гипотеза нейтрино, выдвинутая Ферми), обогатило закон сохранения энергии новым содержанием, показало, что в ряде случаев масса является мерой энергии; сам закон стал благодаря этому еще более всеохватывающим, приобрел еще большее значение — как основной из основных законов природы.

К сожалению, даже среди наших, советских физиков находятся такие, которые до сих пор не могут понять того, что (как это видно из приведенных слов Энгельса) закон сохранения энергии нельзя ставить, так сказать, на одну доску с многочисленными другими, более частными, законами физики. Правда, закон сохранения энергии является обобщением огромной суммы человеческого опыта, но это отнюдь не означает того, что к этому закону применимо то, что Герц говорит (см. выше) о возможности ограничения или даже уничтожения в результате опыта того, что установлено опытом же.

Конечно, о законе сохранения (превращения) энергии, этом основном законе движения материи, мы узнали из опыта, через наши ощущения; точно так же через наши ощущения мы вообще познаем материю, различные формы ее движения, и на основании этого познавания (этого нашего опыта) у каждого материалиста имеется твердое и окончательное (абсолютное) принципиальное убеждение в том, что материя (и ее движение) есть единственная объективная реальность, существующая в пространстве и времени независимо от человека, воздействующая на наши органы чувств, нами благодаря ощущениям отражаемая. И, несмотря на то что это убеждение есть результат опыта, мы, материалисты, твердо знаем, что ни один будущий опыт ни одного ученого не сможет опровергнуть это абсолютно правильного убеждения. Это относится и к закону превращения энергии, отказ от которого равносилен измене материализму и поддержке фидеизма (религии). Нельзя так беспринципно и грубо эмпирически подходить к этому закону, как это делают, к сожалению, упомянутые советские физики.

С этой точки зрения интересно вспомнить ту глубокую беспринципность, которую обнаружил Дирак (в подходе к вопросу о возможности нарушения закона сохранения энергии) во время Первой всесоюзной ядерной конференции в Ленинграде в 1933 году. Как это видно из напечатанного сборника докладов этой конференции [«Атомное ядро», изд. 1934 г., стр. 127—128, 154, 167], Дирак, с одной стороны, безоговорочно отстаивал применимость закона сохранения количества движения в микромире, а с другой стороны, занял по отношению к закону сохранения анергии более чем странную позицию: на стр. 154 мы читаем его заявление о том, что, после того как открыта верхняя граница бета-спектра, становится «труднее говорить о несохранении», а на стр. 167 он говорит о том, что в области микромира нельзя производить подсчет энергии связи на основе закона сохранения энергии, так как «здесь может не иметь места сохранение энергии, как и при бета-распаде». В то же время Дирак не замечает того, что, считая возможным нарушение закона сохранения энергии в микромире, он этим самым ставит под сомнение и закон сохранения количества движения, ибо оба эти закона (по существу) внутренне связаны друг с другом; между тем этот последний закон он признает вполне определенно, без всяких колебаний.

Причина этой путаницы и грубого, беспринципного эмпиризма у Дирака заключается в том, что Дирак, выросший и работающий в условиях капитализма, незнаком с диалектическим материализмом. Но такой нематериалистический подход не должен иметь места у советских физиков. Нашим физикам следовало бы, вместо того чтобы заимствовать у Дирака его беспринципность и эмпиризм в проблеме сохранения энергии, наоборот, повлиять на Дирака, бывшего тогда нашим гостем, и направить его на правильный путь на основе диалектического материализма!

Но, к сожалению, приходится констатировать, что до сих пор многие наши физики не только не поняли по-настоящему принципиальных основ диалектического материализма, но и просто мало знакомы с ним, и в этом основная причина их неправильной позиции в проблеме сохранения энергии.

Ряд видных советских физиков до сих пор спутывает физическое и философское понимание материи, несмотря на то что Ленин еще в 1909 г. в своей знаменитой книге «Материализм и эмпириокритицизм» (глубокое знакомство с которой обязательно для каждого советского физика) усиленно предостерегал против этого спутывания как одного из источников идеалистических гносеологических выводов из новых открытий физики.

Так, проф. И. Тамм в своей статье «Учение о свете» (помещенной в сборнике «Физика XX века», II, стр. 27 и 33, изд. 1929 г.) заявляет, что «окончательный удар теории материального (?? — В. Ф.) эфира был нанесен изучением оптических явлений в движущихся телах», и это заявление делается проф. Таммом несмотря на то, что он в этой же статье (стр. 23) правильно говорит о том, что надо понимать в философском смысле под словом «материя»; но, как видно из приведенной цитаты, практика проф. Тамма расходится с его же словами на стр. 23. В книге «Электронные явления» И. Курчатова, Д. Наследова, Н. Семенова и Ю. Харитона (изд. 1935 г., стр. 45) говорится о том, что масса электрона не состоит из двух частей — материальной (??) и электромагнитной, а что эта масса вся электромагнитная.

В обоих приведенных случаях отказ от механического понимания эфира или массы ошибочно приравнивается к пониманию их как чего-то нематериального. Проф. А. Тудоровский во 2-й части своего большого курса «Электричество и магнетизм» (стр. 148, изд. 1935 г.) говорит о движении зарядов «без материи (катодный поток) или вместе с материей». Итак, по Тудоровскому, получается, что катодные лучи, этот поток электронов, не представляют потока чего-то материального, электрон у него сказывается нематериальной частицей!

Акад. С. Вавилов в своей книге «Экспериментальные основания теории относительности» (1928 г., стр. 100, 101 и 102). говорит, будто бы дефект массы указывает на «превращение материи в энергию» и будто бы известное соотношение эквивалентности массы и энергии (см. выше) Эйнштейна есть «эквивалентность материи и энергии». Аналогичную философскую ошибку делает и проф. Л. Мысовский в своей книге «Новые идеи в физике атомного ядра», (изд. 1936 г., стр. 19 и 20), утверждая, будто упомянутое соотношение ведет к тому, что «грань между энергией и материей как бы стирается» и что «энергия имеет такую же инертную массу, как и материя». Говорящие так забывают, что, с материалистической точки зрения, масса есть лишь свойство материи, что энергия есть мера движения материи при его превращении из одной формы в другую и что отождествление массы или энергии с материей недопустимо.

Проф. Я. И. Френкель в 1-й части своего курса «Электродинамики» (изд. 1934 г., стр. 274) заявляет, что «материей — в философском смысле этого слова — следует считать не совокупности наэлектризованных частиц, из которых слагаются материальные тела, а электромагнитное поле; что же касается материальных частиц, то их следует рассматривать лишь как узловые точки электромагнитного поля». Мы не будем вдаваться здесь в рассмотрение правильности (с физической точки зрения) приведенного здесь утверждения проф. Френкеля о соотношении между электронами и электромагнитным полем, тем более что сам проф. Френкель на стр. 295 делает уже прямо противоположное утверждение о том, что «материальный мир состоит из электронов, действующих друг на друга через пустое пространство»; отметим здесь лишь то, что вопрос о строении материи, как это замечательно четко разъяснил Ленин, не философский, а физический вопрос, и напрасно проф. Френкель говорит, будто здесь идет речь о материи в философском смысле.

Перед советскими физиками стоит задача, являющаяся для них делом чести, — серьезно и основательно изучить, действительно усвоить диалектический материализм — не только в смысле знакомства с содержанием основных положений диалектического материализма, но и в смысле применения их на практике в специальной работе по физике. И дело чести наших специалистов-философов приложить дальнейшие максимальные усилия к тому, чтобы помочь нашим специалистам-физикам освоить диалектический материализм, великое учение Маркса — Энгельса — Ленина — Сталина.

Письмо в редакцию

С.И. Вавилов

УВАЖАЕМЫЕ ТОВАРИЩИ!

В №№ 7 и 11—12 «ПЗМ», в статьях и письмах в редакцию А. А. Максимова, В. Г. Фридмана, Э. Кольмана, ошибочно излагаются мои взгляды на закон сохранения энергии, именно: мне приписывается отказ от закона сохранения, что ни в какой степени не соответствует истинному положению дела и моим печатным, высказываниям.

Полагаю, что мои воззрения по этому вопросу совершенно ясно формулированы в моем заключительном слове на мартовской сессии 1936 г. Академии наук: «Я считаю, что принципиальный отказ от закона сохранения энергии в самых общих формах означал бы для физиков переход в невозможную для естествоиспытателя область индетерминизма».

Утверждения А. А. Максимова, В. Г. Фридмана, Э. Кольмана основаны на недопустимо небрежном цитировании моих статей и выискивании в них диаметрально противоположного истине смысла, что я и вынужден сейчас доказать документально. А. А. Максимов («ПЗМ» № 7, стр. 51) пишет, ссылаясь на материалы мартовской сессии: «Печальные размышления вызывают, например, такие строки из докладов акад. С. И. Вавилова...» «Едва ли можно видеть какую-то принципиальную, тем более философскую невозможность в попытках отказа от законов сохранения для элементарных процессов». В. Г. Фридман («ПЗМ» № 11—12, стр. 195), ссылаясь на те же материалы, пишет: «...При этом, предполагалось, что, может быть, придется отказаться от закона сохранения энергии для элементарных процессов, считая, что в таком ограничении всеобщей применимости этого закона нет ничего принципиально страшного. На последней точке зрения стояли академики А. Иоффе и С. Вавилов...»; Э. Колыман по поводу тех же материалов пишет: «Я выступил с критикой тех положений доклада академика С. И. Вавилова, которые сводились, по существу, к упразднению закона превращения и сохранения энергии» («ПЗМ» № 11 —12, стр. 232).

Воспроизвожу теперь то, что мной в действительности было сказано на мартовской сессии по поводу закона сохранения энергии. Я говорил: «Едва ли можно видеть какую-то принципиальную, тем более философскую невозможность в попытках отказа от законов сохранения для элементарны процессов. Понятия об элементарных частицах и процессах сами по себе являются, несомненно, абстракцией, очень полезной и необходимой, но едва ли верной до конца. Мир неразрывен, и изменения в его частях могут и, вероятно, должны всегда находить отзвук в окружающем. С этой точки зрения нарушения законов сохранения в элементарных процессах могут оказаться столь же допустимыми, как исчезновение энергии в остывающей печи. Кроме того типично механические понятия энергии и импульса могут оказаться замененными другими, более общими понятиями. Физик чувствует большое смущение при попытках отказа от законов сохранения в элементарных процессах глазным образом потому, что он не знает других законов, которые должны быть введены им на смену».

Полагаю, что для всякого, внимательно прочитавшего этот абзац, ясно, что в нем высказывается предположение о том, что если в элементарных процессах имеет место нарушение законов сохранения, то оно объясняется тем, что элементарные процессы не изолированы и что исчезновение или появление энергии в одном месте пространства компенсируется обратным процессом в другом месте. Это поясняется вполне однозначной аналогией с остывающей печкой. Такое предположение (может быть, и, неверное), разумеется, ни в каком противоречии с законами сохранения не стоит, а, наоборот, проистекает из законов сохранения. Таким образом, утверждения А. А. Максимова, В. Г. Фридмана и Э. Кольмана об упразднении мной законов сохранения на мартовской сессии явно не соответствуют действительности. Э. Кольман ссылается на свою «критику» моего доклада на мартовской сессии. Я слышал подлинное выступление Э. Кольмана, перечитал напечатанный текст и никакой критики моих утверждений не нашел. В моем заключительном слове, после доклада на мартовской сессии по поводу выступления Э. Кольмана, мной было сказано, что его замечания мне кажутся совершенно правильными, «но эти замечания не расходятся с теми высказываниями, которые сообщались в моем докладе, и потому я считаю, что они не являются возражениями, а только комментариями к сказанному мною».

В. Г. Фридман решил «углубить вопрос», заняться также историческим изысканием и доказать, что я еще в 1924 г. отказывался от закона сохранения энергии. Он ссылается на следующий искусственно выдернутый абзац в моей статье 1924 г. в «УФН» «Действия света и теория квантов»: «Отказ от закона сохранения энергии необходим для примирения основного постулата теории Бора о существовании стационарных состояний в молекуле с фактом непрерывного поглощения света. Это сознается теперь многими теоретиками, начиная с самого Бора».

Для меня совершенно очевидно, что В. Г. Фридман, в охоте за «подходящими» цитатами не успел познакомиться с моей статьей. Весь смысл этой статьи (представляющей сейчас только исторический интерес и во многом устаревшей) заключался как раз в том, чтобы противопоставить закон сохранения энергии первоначальной теории Бора и показать неприемлемость этой теории именно потому, что она связана с необходимостью нарушения закона сохранения. В те годы (15 лет тому назад) я, исходя из закона сохранения, считал физически приемлемым только так называемый второй вариант теории Планка, предполагавший непрерывное классическое поглощение световых волн и квантовое прерывное излучение (с этой точки зрения, в частности, написана моя популярная книга «Действия света» и мои научные работы этого времени). В последнем, § 8 статьи, из которого В. Г. Фридман взял цитированный абзац, я привожу несколько примеров самых причудливых предположений, которые физики и те годы делали для объяснения квантовых свойств вещества и света, в том числе фигурирует и цитированная фраза о старой теории Бора. Обо всем вместе оказано: «Попытки такого рода свидетельствуют, по нашему мнению, больше о трудности задачи, чем о ее решении. Нагромождение новых затруднений редко разрешает старые. Наиболее приемлемым подходом к решению задачи о поглощении остается по-прежнему теория Планка (второй вариант. — С. В.), соединяющая главные результаты классической теории с основным постулатами теории квантов».

Таким образом, вопреки утверждению В. Г. Фридмана, в 1924 г., как и теперь, я твердо стоял на почве закона сохранения энергии, и В. Г. Фридман вводит читателя «ПЗМ» в заблуждение. Приведя цитированную выше фразу, В. Г. Фридман не ограничивается одним этим «маневром», но добавляет еще и следующую сентенцию: «Его (Вавилова. — С. В.) подход... к закону сохранения энергии далеко не случаен, а является выражением определенной, принципиальной линии, содержание которой может быть выражено следующим высказыванием самого проф. Вавилова в 1927 г.» («Успехи физических наук». Вып. 2-й, стр. 93. 1927): «Всякий принцип, основанный на точном опыте», сохраняет «свою реальную силу в определенных границах». Я развертываю цитированным журнал и вновь убеждаюсь, что В. Г. Фридман вводит читателя в заблуждение. По поводу ньютоновского экспериментального принципа неизменности цвета монохроматического луча при любых условиях я писал: «Во всяком случае принцип Ньютона оказался только частным случаем более широкого начала, в своей общей форме мало похожего на принцип постоянства. Но, как всякий принцип, основанный на точном опыте, он только обобщился и сохранил свою реальную силу в определенных границах». Иначе говоря, В. Г. Фридман представил дело так, что я будто бы утверждаю, что принцип сохранения энергии имеет реальную силу только в определенных границах. В действительности, как видно из правильно приведенной цитаты, мною сказано, что экспериментальный принцип, основанный на точном опыте, в своем развитии только обобщается и при этом сохраняет свою силу хотя бы в определенных границах (например старое нерелятивистское выражение для кинетической энергии сохраняет свое значение для скоростей, значительно меньших скорости света). При этом моя фраза вообще никакого отношения к закону сохранения энергии не имела.

Мне трудно понять, для чего товарищам, выступающим на страницах «ПЗМ», понадобилось путем искажения и вивисекции цитат выставлять меня «адептом несохранения энергии» вопреки моему совершенно ясному утверждению противоположного?

Смысл законов сохранения мне ясен, полагаю, не меньше чем товарищам критикам, законами сохранения мне приходится, и очень часто, пользоваться в повседневной работе, философское значение этих законов мне также всегда было очевидным. Чему же хотят меня научить тт. Максимов, Фридман и Кольман?

С товарищеским приветом,
С. Вавилов