Федор Кедров - Цепная реакция идей

Многие экспериментаторы обращались к гипотезе об экситоне как носителе энергии для объяснения тех или иных физических явлений. Например, роль экситона принималась во внимание при объяснении внешнего и внутреннего фотоэффекта.

Вопрос о том, действительно ли существует такая квазичастица в кристаллах, долго не находил ответа. Существование экситонов было позднее доказано при изучении оптических явлений в кристаллах.

Лауреат Ленинской премии, присужденной в 1966 году за исследования экситонов, ленинградский физик, член-корреспондент Академии наук СССР Евгений Федорович Гросс еще в 1952 году писал, что экситон действительно существует и его спектр есть спектр бегущего в кристалле возбуждения (экситоны были экспериментально открыты спектроскопистами). Экситонные спектры позволяют широко изучать физические явления в кристаллах. Теперь они составляют целую главу физики твердого тела. По мнению Е.Ф. Гросса, экситонные спектры в спектроскопии твердого тела могут дать для изучения энергетической структуры твердого тела столько же, сколько атомная спектроскопия дала для изучения строения отдельного свободного атома. Другими словами, экситонная спектроскопия представляет собой одно из крупнейших достижений физики.

Так, теоретическое открытие Френкеля, пройдя сложный путь развития, оказалось не только вкладом в постижение процессов в кристаллической решетке, но и стало важным орудием экспериментальных исследований в физике твердого тела — в этом обширном разделе науки, роль которого в наше время необычайно велика и разнообразна.

Е.Ф. Гросс начал экспериментальные поиски экситонов еще при жизни Я.И. Френкеля и некоторое время мог обсуждать свои результаты с Яковом Ильичом.

Е.Ф. Гросс сказал автору этой книги: «Я никогда не забуду, как несколько молодых физиков-экспериментаторов Физтеха, в числе которых был и я, решили проверить на опыте, существуют ли в действительности экситоны Френкеля. После серии опытов, давших положительные результаты, я как-то встретил в коридоре института Якова Ильича. Я сказал ему; — Яков Ильич, мы обнаружили новые явления.

Кажется, ваш экситон можно считать экспериментально доказанным.

Френкель всплеснул руками.

— Что вы говорите! Это поразительно. Приду к вам в лабораторию. Сейчас, к сожалению, не могу. Спешу на лекцию в Политехнический.

Он уже не смог прийти к нам в лабораторию. Скоро он умер. Я шел в похоронной процессии и думал о том, как радовался бы он, слушая объяснения опытов, подтвердивших существование экситонов».

Квазичастицы — экситоны, теоретически предсказанные Френкелем и экспериментально открытые Е.Ф. Гроссом — двумя советскими физиками, быстро заинтересовали исследовательские институты различных стран. Подобно цепной реакции, они порождали все новые и новые исследования, помогая ученым решить сложные проблемы физики твердого тела.

Френкеля к этому времени уже не было в живых. Но он имел счастье одним из первых узнать об экспериментальном открытии экситонов и бурно выразить свое удовольствие по этому поводу.

Френкель не стеснялся проявлять свою радость в таких случаях. Все знали, что он придавал большое значение соответствию между созданной им теоретической картиной (А.Ф. Иоффе называл теоретические построения Френкеля «интуицией, облеченной в математическую форму») и характером наблюдаемых экспериментально явлений. Правда, не всякое расхождение теории с результатами опыта он воспринимал как противоречие.

Профессор Ф.Ф. Волькенштейн, участник студенческих семинаров в Физико-техническом институте, писал; «Нередко между Абрамом Федоровичем и Яковом Ильичом возникали острые „пикировки“, за которыми мы (студенты. — Ф. К. ) следили с волнением. Обычно Абрам Федорович прерывал Якова Ильича и смущенно замечал, что такие-то экспериментальные данные находятся в полном противоречии с теорией Френкеля. Это, однако, ни в малейшей мере не смущало самого Якова Ильича. Немедленно вводились поправки, уточнения, которые выправляли теорию в нужном направлении».

Но прямое подтверждение экспериментаторами его теории было всегда кульминационным моментом, которого Френкель ждал с нетерпением, никому в этом, правда, не признаваясь.

Необходимость подтверждения его теорий экспериментами вызывалась почти во всех случаях и особенно в любимых Френкелем областях, рассматривающих физические явления, связанные со структурой вещества и происходящими в нем физическими явлениями на уровне молекул.

В тридцатых годах многие физики, занимавшиеся молекулярной физикой, переходили к исследованиям атома и ядра. Из Ленинградского физико-технического института, где долгие годы изучали свойства полупроводников и диэлектриков, а также различные вопросы молекулярной физики, естественно, вышли почти все первые крупнейшие советские физики-атомники. Среди них был и академик И.В. Курчатов. Впоследствии он руководил всеми научными работами по атомной проблеме в нашей стране. В области молекулярной физики начинали свою деятельность академики А.П. Александров, Ю.Б. Харитон, И.К. Кикоин, Л.А. Арцимович и многие другие наиболее видные участники атомных исследований.

Для того чтобы сделать решительный шаг в ядерной физике, которая к середине века приобрела наибольшее значение из всех физических наук, пришлось сконцентрировать все физические (и не только физические) знания, полученные человеком в XIX и XX веке.

Вскоре после того, как физики впервые обратили внимание на процессы, происходящие в ядрах атомов, и тем более.. когда возникли первые предположения о гигантских энергетических ресурсах ядер (а такие предположения высказывали Кюри, Резерфорд, Содди и многие другие ученые еще в начале XX века), стало ясно, что эти проблемы очень сложны. Для решения их необходимо было не только сконцентрировать знания, но и объединить ученых в мощные коллективы, поставив перед ними трудно выполнимые специальные задания. Во всей истории ядерной фпзики и атомной энергетики как нельзя лучше проявилась исключительная ценность теоретических идей, которые часто указывали экспериментаторам, что им нужно делать, чтобы добиться существенного прогресса в этой области.

Ядерная проблема требовала участия в общей работе многих выдающихся ученых (не говоря уже о грандиозных контингентах рядовых исследователей и технического персонала). Можно уверенно сказать, что из крупнейших современных физиков, игравших решающую роль в исследовании ядра и ядерных процессов, многие по своему дарованию не уступали таким великим ученым прошлого, как Ньютон, Фарадей, Максвелл, Галилей, а некоторые и превосходили этих людей, прославленных всемирной историей.