Анна Ливанова - Физики о физиках

Об этом же говорил и Андронов:

— У Мандельштама и в научной работе и в преподавании было стремление устранять даже не совсем отчетливо сознаваемые трудности умозаключений, те психологические препятствия, которые часто мешают нам полностью принять те или другие выводы, как бы ни была неумолима логика, приводящая к этим выводам. Он умел в этих случаях быстро понять, что именно затрудняет его собеседника («А что вас шокирует в этом рассуждении?» — обычный для него в таких случаях вопрос), а поняв, двумя-тремя фразами «снять» все трудности. Точно так же он всегда знал, какие выводы будут шокировать аудиторию, и заранее в соответствии с этим строил аргументацию.

Многие, даже очень хорошие физики, часто так и не достигают «второй степени понимания», у них не возникает даже потребности так мыслить, заметил Михаил Александрович Леонтович.

В одной из последних лекций Мандельштама было интересное рассуждение о частном и общем в науке. Художник-специалист, сказал он, изучает на картине, как надо класть краски, как работать кистью. Но для того чтобы получить общее впечатление, надо отойти от картины. Детали при этом теряются, но зато приобретается нечто другое. Мы видим, как входят понятия в мировоззрение физика.

Самого Мандельштама отличало и великолепное знание деталей, «владение кистью», и удивительная способность обобщать, вводить новые понятия, формировать научное мировоззрение.

Он был ученым на редкость широкого профиля — «в громадном здании физической науки для него не существовало запретных комнат». Эти слова Андронова хороши не только образностью, но и точностью. Как ему удалось получить ключи от всех этих комнат?

Во-первых, он хорошо знал всю физику. И не просто знал — явления, факты, теории, но глубоко их продумывал, анализировал, каждый раз докапываясь до корней, до их сущности, находя аналогии там, где они, на первый взгляд, отсутствовали. Таким образом, фрагменты отдельных явлений вписывались у него в единую картину физического мира. Обычно по каждому вопросу у него было или уже сложившееся мнение — результат тщательного анализа и размышлений, — или он отчетливо представлял, что мешает сложиться определенному отношению, в чем есть неясность, недоработки, в каком направлении следует «рыть». А если вопрос был еще очень далек от разрешения, если трудности подхода, теоретические и экспериментальные, были пока непреодолимы, то и в этом он давал себе полный отчет и умел ценить степень затруднений.

Во-вторых, он любил математику и свободно владел математическим аппаратом, а это есть необходимое качество физика-теоретика. Вместе с тем ему всегда был свойствен глубокий интерес к общим вопросам структуры науки, научного мышления и познания. Поэтому его теоретические работы часто относились к узловым проблемам физики. Но и техника физического эксперимента давалась ему легко. И в технических приложениях физики — касалось ли дело радиотехники, электричества, оптики, ультразвука — он чувствовал себя как дома.

Действительно, все «комнаты» открывались перед ним. Но были среди них особенно привлекавшие его, к которым он постоянно возвращался. Примером такой постоянной привязанности было рассеяние света — процесс, в котором наиболее ярко проявляется взаимодействие света и вещества.

Когда на пути световых лучей оказывается какая-нибудь среда — газ, жидкость или твердое тело, — происходит контакт света с этой средой. В результате свет претерпевает изменения. Какие — это уже зависит от характера взаимодействия, от того, какие «струны» вещества сумело задеть направленное на него излучение. Если лучи света после их общения с веществом уметь разумно допросить, то ответы дадут немалую информацию о характере структуры среды, о том состоянии, в котором она находится как единое целое, и о состоянии и поведении составляющих ее атомов и молекул.

Таким образом, рассеяние света веществом есть ключ к раскрытию множества физических процессов. Мандельштам это понял еще в ранний страсбургский период своей деятельности. Ключ этот он всегда, всю жизнь носил с собой. Большинство его главных открытий связано с рассеянием света.

Издавна людей занимал вопрос: почему небо голубого цвета, хотя та же воздушная среда на близком расстоянии бесцветна и прозрачна? И почему солнце, находясь в зените, бледно-желтое, совсем светлое, а на восходе и закате становится красноватым, иногда даже багровым?

Эти долго остававшиеся загадочными явления лишь в семидесятых годах прошлого века объяснил выдающийся английский физик Джон Уильям Рэлей. Причина всех их — рассеяние солнечных лучей находящимися в движении молекулами воздуха.

Короткие световые волны — синие и фиолетовые — рассеиваются гораздо сильнее, чем длинные — желтые и красные. Поэтому в земной атмосфере преобладает коротковолновое сине-голубое рассеянное излучение. На восходе и закате, когда прямой свет солнца должен пройти большую толщу воздуха, прежде чем дойдет до нас, короткие волны почти целиком успевают рассеяться, и нам в глаза попадает свет с резким преобладанием длинных, красных волн.

Заслуга Рэлея была не только в объяснении этого феномена. Важно, что, строя свою теорию, он подчеркивал — причина рассеяния лежит в реальном существовании молекул, свет рассеивают движущиеся молекулы воздуха. Не только тогда, в конце XIX века, но даже и в начале нынешнего спор о реальности молекул не был еще завершен.

Вероятно, мало кто из физиков был настолько близок по духу Мандельштаму, как Рэлей. «Изумительная разносторонность этого ученого, глубина анализа, несравненное умение выделить существенную сторону вопроса, наглядно и выпукло показать его физическую сущность, дать теорию, пользуясь простейшим, но вполне адекватным аппаратом, — все эти качества творений Рэлея отвечали стремлениям и способностям ума Леонида Исааковича и вызывали в нем особый резонанс, были ему конгениальны. И действительно, в характере ума Мандельштама было много общего с Рэлеем, и не случайно, что пути их научного творчества часто шли параллельно и неоднократно перекрещивались», — свидетельствовал Николай Дмитриевич Папалекси.

При всем том именно Мандельштаму выпало доказать ошибочность (сам он предпочитал говорить «недостаточность») объяснения Рэлеем рассеяния света в атмосфере.

Процесс этот действительно происходит благодаря движению молекул воздуха. Но просто одно их беспорядочное тепловое движение, при котором среда, в данном случае воздух, остается, как полагал Рэлей, оптически однородной, не может вызвать рассеяния. Свет будет проходить через такую среду нерассеянным, неизмененным. Для рассеяния обязательно должна быть нарушена оптическая однородность среды, должна появиться мутность.