Амбарцумян

Путь к преодолению этой трудности был найден независимо Амбарцумяном и кембриджским математиком Урселлом. Описание такого преодоления выходит за рамки популярного описания этой сложной и до конца не завершённой теории. Во всяком случае, В. Паули [104] сомневался в окончательном решении задачи таким путём и считал создавшееся положение почти безнадёжным.

В 1929 году в Харькове состоялись представительные конференции, посвящённые вопросам квантовой физики. На конференциях присутствовали П. Йордан [105], Паули, Дирак, Зоммерфельд, Гамов, Иваненко, Фок [106], Ландау, Френкель [107], Гельфанд [108], Мусхелишвили [109] и многие другие видные физики.

На этих конференциях была представлена и вызвала огромный интерес идея Амбарцумяна — Урселла о теории квантования пространства — времени. Разработку этого понятия очень поддерживал Дмитрий Дмитриевич Иваненко, с которым Амбарцумян в те годы тесно сотрудничал. Однако Амбарцумяну, как и многим другим, показалось, что избранный путь не может привести к успеху. Дело в том, что в этом направлении в то время не было получено значительных результатов, и опубликованные Амбарцумяном две статьи развития не получили. Но впоследствии выяснилось, что Амбарцумян тогда несколько поторопился с выводами: идея квантования пространства нашла в дальнейшем широкое применение в теории элементарных частиц и теории поля и даже сегодня является важнейшей проблемой, но далеко не завершённой.

Теперь перейдём к другой, не менее важной проблеме квантовой теории.

Широкой публике малоизвестно, что 20-летний Амбарцумян и 24-летний Иваненко являлись авторами основополагающей идеи, высказанной всего через два года после создания квантовой механики Гейзенбергом и Шрёдингером, когда Дираком была основана квантовая электродинамика. Эта идея включалась в том, что не только кванты электромагнитного моля — фотоны, но и другие частицы (в том числе обладающие ненулевой массой покоя) могут рождаться и исчезать в результате их взаимодействия с другими частицами. Настоятельность такой идеи была связана с теми трудностями, с которыми столкнулась модель строения ядра, предложенная Э. Резерфордом [110].

Основываясь на том, что при β-распаде ядра испускают электроны, а в ядерной реакции под действием а-частиц из ядра азота выбиваются протоны, Резерфорд, естественно, предположил, что атомные ядра состоят как раз из протонов и электронов. Модель ядра Резерфорда по существу базировалась на очевидных классических представлениях, согласно которым из составной системы могут испускаться только такие частицы, из которых она состоит. Однако модель Резерфорда не смогла объяснить удержание электрона в ядре. Расчёты показывали, что для этого удержания требуется аномально сильное взаимодействие между электронами и протонами. Добавилась и другая трудность: наличие сплошного спектра при β-распаде свидетельствовало о некоторой потере энергии, которая также не объяснялась моделью.

Возникшая ситуация, как говорил Н. Бор, породила ряд безумных гипотез. Такой же безумной показалась гипотеза Амбарцумяна и Иваненко, предположивших вопреки очевидности, что электрон не содержится в ядре, а рождается в процессе β-распада. Это соответствовало корпускулярно-волновому дуализму — основе квантовой физики. А именно: частицы, образующиеся при распаде какой-либо системы, могли и не содержаться ранее в самой этой системе. В качестве иллюстрации этого авторы приводили пример радиационного перехода атома из возбуждённого состояния в нормальное: фотон, испускаемый в этом процессе, вовсе не содержится в возбуждённом атоме, а рождается в результате электромагнитного взаимодействия, приводящего к этому переходу. В силу корпускулярно-волнового дуализма подобным образом может возникать при процессе β-распада и электрон, не содержавшийся до этого в атомном ядре.

Это была большая смелость со стороны молодых исследователей, несмотря на то, что их гипотеза полностью соответствовала квантово-механическим представлениям. Не сразу приняли гипотезу В. Паули и Н. Бор. Всё разрешилось после открытия нейтрона в 1932 году и создания Э. Ферми [111] теории β-распада. Ферми, по-видимому, не знал о гипотезе Амбарцумяна и Иваненко 1929 года и независимо пришёл к ней. Как рассказывал Б. Понтекорво [112], самое трудное для Ферми было понять, что не только фотоны, но и массивные (с массой покоя, отличной от нуля) частицы могут рождаться и исчезать в результате взаимодействия их квантовых полей.

Таким образом, Амбарцумян был первым, указавшим на то, что в атомном ядре нет электронов (1929), а Иваненко, также впервые, предложил гипотезу наличия нейтронов в ядре атома (1930). Соответствующие статьи были опубликованы в Докладах Академии наук СССР и Докладах Французской академии наук («Comptes Rendues»). Об этом подробно рассказали академики РАН С. С. Герштейн и А. А. Логунов в своих воспоминаниях об Амбарцумяне и Иваненко.

В конце 1938 года были объявлены выборы в Академию наук. Ленинградский университет предложил кандидатуру Амбарцумяна. Газета «Правда» [113] поместила статью, в в которой говорилось о том, что академия должна избрать передовых учёных. В этой статье приводилось три-четыре примера таких учёных, среди которых было названо и имя Амбарцумяна. В январе 1939-го состоялись выборы, и Амбарцумян был избран членом-корреспондентом АН СССР. Газеты писали об этих выборах как о победе настоящей науки над тёмными силами.

Глава восьмая ЗВЁЗДНАЯ ДИНАМИКА И ВОЗРАСТ ГАЛАКТИКИ

В научных трудах раннего периода В. А. Амбарцумяна особое место заняли работы по звёздной астрономии, в частности по динамике звёздных систем. Амбарцумян постоянно и упорно искал закономерности, проливающие свет на катастрофические явления в туманностях, звёздах, звёздных агрегатах, во внегалактических объектах — галактиках, квазарах и квазизвёздных объектах, находящихся в состоянии неустойчивости. Он считал, что суть физических процессов в звёздах и галактиках наилучшим образом выявляется в экстремальные, поворотные, быть может, даже в катастрофические моменты их жизнедеятельности. Но общепонятный физический смысл нестационарности небесных тел нужно было сформулировать в строго математических терминах. Амбарцумян прежде всего пишет руководство — «Статистико-механические методы изучения звёздных систем». К сожалению, рукопись осталась неопубликованной, но на её основе в 1930-х годах он читал в Ленинградском университете лекции по звёздной динамике. Она послужила основой многочисленных трудов для него и других астрономов, его коллег и учеников.

Первым неоспоримым успехом приложения разработанной Амбарцумяном статистической механики звёздных систем явилось получение в 1936 году очень важной формулы для потенциальной энергии самогравитирующей сферической системы. Соответствующая статья была опубликована, однако осталась незамеченной, и в 1954 году эту формулу независимо вывел Шварцшильд, которому она была приписана в «Пулковском курсе астрофизики и звёздной астрономии». Из этой формулы непосредственно следует знаменитая формула Кинга для гравитационного потенциала.

Затем последовало решение вопроса о рассеянии открытых звёздных скоплений в Галактике.