"Природа", №03-04, 1926 год, стр. 3-10
| "Важнейшею целью, девизом всей моей
научной работы, для меня всегда являлось стремление к возможному упрощению и единству физического мировоззрения; важ- нейшим же средством к достижению этого — примирение противоположных теорий вза- имным оплодотворением. |
| М. Планк. |
Имя Планка хорошо известно далеко за пределами Германии, далеко за кругом физиков. Его значение для химии только начинает явственно ощущаться, и, вероятно, следующие десятилетия пройдут под влиянием его учения о квантах, высказанного им 25 лет тому назад 2).
Дело физиков и специальных журналов подробно осветить его работы. Нам бы хотелось лишь проследить общий ход развития жизни и творчества одного из глубочайших мыслителей нашего времени.
Все, кому случалось встречаться с ним или в научном обиходе,или в частной жизни, вероятно, испытывали всю кристаллическую, спокойную и проникновенную ясность его ума, объективность его суждения, все то обаяние, которое исходит от общения с великим человеком.
В моих работах в области истории химии и знания вообще и научного творчества в частности, для меня представлялось всегда интересным проследить, как в научном мировоззрении возникают, встречаются и сталкиваются две противоположные идеи: идея непрерывности в явлениях и идея прерывности. Вот почему меня — не физика — всегда привлекали работы М.Планка и его личность. Во время академических торжеств и недавней поездки в Германию, мне пришлось неоднократно встречаться с ним, и потому я и решился попытаться дать его образ.
Макс Планк родился 23 апреля 1858 года. Его отец был профессором права в Киле, а с 1867 г. — в Мюнхене, где играл руководящую роль в жизни университета; его дядя, рано ослепший профессор права в Гёттингене, создатель немецкого гражданского права, дед его, первоначально пастор, был профессором теологии, также в Гёттингенском университете.
Макс Планк провел свою молодость в Мюнхене, здесь он окончил университет и с 1880 по 1885 г. состоял приват-доцентом теоретической физики в Мюнхенском университете. Sommerfeld в своих воспоминаниях рассказывает, что он колебался, посвятить ли себя физике или музыке. Музыка осталась для него постоянным источником освежения и омоложения. Он прекрасно играет на рояли и на построенном по почину Гельмгольца, находящемся в физическом Институте Берлинского университета — органе.
Другою страстью его являются горы. Каждое лето он совершает большие экскурсии в горы.
Его диссертация посвящена второму закону термодинамики (Мюнхен, 1879). Он в ней различает физические процессы, предпочитаемые природою ("bevorzugte"), так называемые необратимые, и такие, к которым она относится индиферентно — так назыв., обратимые процессы. Период разработки термодинамических проблем продолжается до 1897 г. В противоположность химикам, применяющим, так назыв., круговые процессы, он, как и Gibbs, отдает предпочтение методу термодинамических потенциалов. Его интересуют самые глубокие основы термодинамики, — что можно с безусловной точностью вывести из чистой термодинамики, где при этом возникают новые гипотезы физического или химического характера и т. д.
Из его работ этого периода, нашедших более широкое применение, упомянем "Das Prinzip der Erhaltung der Energie" — премированную Гёттингенским университетом монографию (6-е изд. в 1924 г.), и "Vorlesungen über Thermodynamik" (1-е изд. в 1897 г., 6-е в 1921 г.). Минуя все статистические и кинетические представления, он излагает термодинамическую мысль во всей ее чистоте до новейшего ее течения в тепловой теореме Нернста.
С логическою неизбежностью Планк должен был притти, исходя от своей общей термодинамической точки зрения, в соприкосновение с физическою химией, которая успешно и быстро в то время развивалась, исходя из совершенно других исходных точек.
Планк вывел закон действия масс Guldberg’a и Waage для газообразных систем, осветил теорию разбавленных растворов Вант-Гоффа, дал термодинамическое определение осмотического давления, вывел для него уравнение состояния PV = nRT из формулы энтропии и на основании понижения упругости пара и точки замерзания пришел к теории диссоциации.
В своей статье "Das chemische Gleichgewicht in verdünnten Lösungen (Wied. Ann. 34, 139—154, 1888) он так определяет свое отношение к одновременно появившимся работам Сванте Аррениуса: "тем временем появилась работа С. Аррениуса о диссоциации растворенных в воде веществ, в которой он высказывает ту же самую мысль и проводит ее для ряда водных растворов в различных направлениях. Хотя лежащая в основе его рассуждений аналогия между осмотическим давлением в разбавленных растворах с давлением идеальных газов не может считаться вполне доказанной, мне кажется, то обстоятельство, что совершенно независимо от чисто теоретических рассуждений те же идеи высказываются с химической стороны,... является признаком, что и в этом случае требования второго закона теории теплоты найдут со временем общее признание".
В своей статье: "Über die Grundlagen der Lösungstheorie" (Ann. d. Phys. 10, 436, 1903) Планк высказывается по поводу значения, так называемых, идеальных процессов, лежавших в основе и идей Вант-Гоффа: "...я рассматриваю их, как особый триумф человеческого ума; с их помощью можно проследить связь законов природы вплоть до таких областей, которые недоступны непосредственному опыту... Идеальный процесс играет роль указателя пути, указания которого ясны и просты, имеют обычно общее значение, даются сравнительно легко и, наконец,... до сих пор еще никого не вводили в заблуждение".
Может быть, будет небезинтересна следующая справка; в своем классическом учебнике "Теоретическая химия" Нернст упоминает Планка — в 3-м изд. (1904 г.) три раза, в 15-м изд. (1921 г.) — 14 раз.
На пороге между термодинамическим и электродинамическим периодом творчества Планка происходит спор между энергетикою и механикою (Lübecker Naturforscherversammlung, 1895), и Планк выступает "Gegen die neuere Energetik" (Wiedem. Ann. 57, 72—78, 1896).
С 1885 no 1889 г. он читал теоретическую физику в Киле. В виду особого доверия к силе его мысли Гельмгольц настоял на приглашении его по смерти Кирхгоффа в Берлинский университет. В это время, благодаря Максвеллю и Герцу, руководящую роль в естествознании заняла электродинамика, и, в дополнение к работам Willy Wien’a, Планк занялся обработкою электродинамики с точки зрения термодинамических принципов. 1897—1901 г.г. могут служить классическим примером концентрации ученого на своей работе. Одновременные измерения в Physik. technische Reichsanstalt дали ему возможность проверить свои теоретические идеи результатами опыта. Итогом этих работ явился его закон излучения, носящий его имя (1901), но еще более важным, чем самый закон, оказалось то его разъяснение, которое дано Планком во время доклада в немецком физическом обществе 14 декабря 1900 года. Это дата рождения квант 3).
Теория квант возникла в один из замечательнейших периодов физики: минувшее столетие в быстрой последовательности принесло открытие Рентгеновских лучей, радиоактивности и Зееманского эффекта, разъяснение первых представлений об электроне, и в 1905 г. появилась первая работа Эйнштейна о принципе относительности.
"Теория квант показала все значение прерывистости в природе, постепенно она подчиняла себе все большие и большие области, раскрыла строение атома, расшифровала язык спектров". Так характеризует его значение знаменитый, тоже недавний юбиляр, Н. A. Lorentz ("Die Naturwissenschaften“ 18/XII 1925 г. 1077—1082 стр.).
В 1904 г. Планк издал "Vorlesungen über die Theorie der Wärmestrahlung” (1906, 4-е изд. в 1921 г.).
Для биологии творчества интересно отметить, что сам Планк лишь в 1911 г. — через 10 лет — вернулся к квантам. (Эйнштейн, 1905 г., Nernst — в исследованиях удельных теплот, в теории газов). На Solvay-Конгрессе в Брюсселе (1911 г.) он выступил с докладом "Die Gesetze der Wärmestrahlung und die Hypothese der elementaren Wirkungsquanten".
Все значение квант для физики и химии обнаружилось, однако, лишь в 1913 г., когда Niels Bohr опубликовал свою теорию спектров и атомов. В настоящее время ясно, что кванты являются основой всего построения Bohr’a.
С этой точки зрения особенно показательны его работы: "Die Quantenhypothese für Molekeln mit mehreren Freiheitsgraden" [Erste und zweite Mittheilung. Verh. d. D. Phys. Ges. 17, 407—418, 438—451 (1915) и "Die physikalische Struktur des Phasenraumes". Ann. d. Phys. 50, 385—418 (1916)].
В годы, когда теория квант внешне отдыхала, Планк живо интересовался принципом относительности [ср. "Das Princip der Relativität und die Grundgleichungen der Physik“. Verh. d. D. Phys. Ges. 8, 136-141 (1906)].
В ней он, до Минковского, выводит относительную формулу основных механических уравнений. В своей большой работе "Zur Dynamik bewegter Systeme“ [Berl. Ber. 1907, 542—570; Ann. d. Phys. (4) 26, 1—34 (1908 г.)] он уже совершенно принимает новое учение.
В последние годы Планк подарил нам ряд статей по самым общим вопросам научного познания. Статьи эти большею частью собраны в сборнике "Physikalische Rundblicke“ (1922). В 1918 г. Планк получил Нобелевскую премию. Его замечательные речи "Kausalgesetz u. Willensfreiheit" и "Vom Relativen zum Absoluten“ нами реферировались в "Природе". Его лекция "Природа света“ переведена на русский язык 4).
Его дидактические способности ясно сказываются в его элементарном учебнике по механике.
В 1909/10 г. он единственный раз в своей жизни вышел из своей обычной сдержанности и страстно полемизировал с Махом в защиту свободы образования гипотез, веру в простоту и красоту законов природы, здорового начала физического мировоззрения.
Точное распределение времени, правильное чередование работы и отдыха, полный отдых ежегодно в течение многих недель помогли Планку сохранить юношескую гибкость тела и души и, наряду с нагрузкою преподавательской деятельности, нести еще обязанности непременного секретаря Прусской Академии Наук.
Многие видят источники той неисчерпаемой выдержки и терпения, с которыми Планк посвятил себя самым общим научным проблемам, не отвлекаясь более благодарными и легче достижимыми задачами, в исключительной силе воли и внутренней дисциплине. А. Эйнштейн ("Motive des Forschens“) с этим не согласен. "Ученый, — говорит он, — находит при каждом новом крупном успехе свои ожидания превзойденными, видя все большее упрощение основных законов под влиянием опыта. Он с удивлением замечает, как кажущийся хаос подчиняется порядку, основанному не на воле отдельного ума, а на строении всего мира, доступного опыту; он переживает состояние, которое Лейбниц так удачно назвал "prästabilierte Harmonie". Ежедневное стремление такого ученого не является преднамеренным или выполнением программы, оно — результат непосредственной внутренней потребности".
Сам Планк весьма скромно оценивает свою работу. "Вообразите, — говорит он, — юношу, который в течение многих лет со всей своей энергиею занят поисками благородных руд и который однажды встречает золотоносную жилу, оказывающуюся при более внимательном изучении бесконечно более богатой золотом, чем кто-либо мог предположить. Если бы он сам не наткнулся на клад, то его, несомненно, посчастливилось бы найти одному из его сотрудников".
Свою задачу жизни Планк определяет следующим образом:
"Важнейшею целью, девизом всей моей естественно-научной работы, являлось для меня всегда стремление к возможному упрощению и единству физического мировоззрения; важнейшим же средством к достижению этого — примирение противоположного взаимным оплодотворением. Когда два воззрения или две теории оспаривают друг друга, то, обыкновенно, в каждой из них содержится здоровое, непреходящее ядро. Вся задача заключается лишь в том, чтобы его изолировать и отделить от ненужных примесей, часто выступающих далеко на первый план и стремящихся казаться необходимыми”.
Первое впечатление, получаемое от Планка, это чрезвычайная сдержанность, необычайная проницательность, но уже при непродолжительном знакомстве за этою внешнею замкнутостью обнаруживаются сердечность и благожелательность. Его умные глаза редко совсем раскрываются, но когда они смотрят на вас, то чувствуется, как глубоко они пронизывают вас и как сразу умеет он схватить суть вопроса.
Планк довольно молчалив, часто его ум как бы улетает в пространство, и вы даже не можете точно сказать, слушает ли он вас или думает о дальнейшем разъяснении загадки квант. Великий вопрошатель природы, он сам ведь сумел задать вопрос, решение которого, несомненно, дало и даст нам еще совершенно непредвиденную научную жатву.
Планк живет в Груневальде — предместье Берлина, с чудным лесом, в особняке, поражающем изысканной простотой и уютом обстановки.
Он необычайно меток в своих замечаниях, и улыбка его совсем молодая.
Во время юбилейных торжеств Академии он с необыкновенным, тихим, еле заметным юмором подвергался интервью, фотографированию. Его очень интересовали ландшафт, природа и Детскосельские дворцы. С особым интересом он осматривал домик Петра Великого и с трудом расстался с видом на Стрелке.
Тут, на берегу далекого моря, как-то невольно и, может быть, незаметно для него самого раскрылась вся поэтическая душа глубокого художника. И еще раз — в Детском Селе, когда он записывал в книжки сотрудниц, показывавших дворцы, свое факсимиле, выглянуло что-то теплое, сердечное, ласковое.
К радости всех, знающих его, как физика и почитающих его, как человека, он имеет счастье в полном творческом расцвете быть свидетелем влияния и развития своих идей.
Друзья и почитатели, которым приходилось встречаться с ним, могут только пожелать, чтобы ему было суждено еще долго радоваться успехам теории квант и самому найти симбиоз между нею и классической физикой.
1) Литература: Zu Max Plancks sechzichstem Geburtstag. Ansprachen, gehalten am 26 April 1918 in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft von E. Warburg, M. v. Laue, A. Sommerfeld u, A. Einstein nebst einer Erwiederung von M. Planck. Karlsruhe. 1918. Ср. также статьи в юбилейном № журнала "Die Naturwissenschaften": A. Sommerfeld. Max Planck zum sechzigsten Geburtsag. — E. Warburg. Über Plancks Verdienste um die Experimentalphysik. — W. Wien. Die Entwicklung von Max Plancks Strahlungstheorie. — W. Nernst. Quantentheorie und neuer Wärmesatz. — M. Laue. Thermodynamik und Kohärenz. — Fritz Reichе. Die Quantentheorie. — Paul S. Epstein. Anwendungen der Quantentheorie in der Theorie der Serienspektren (русский перевод в "Успехах физических наук”). — Н. A. Lorentz, 1. с. (1925), 1077.
(стр. 3.)
2) О применении теории квант к химическим проблемам. Eric К. Rideal. Nature 108, 259—60, Physikal. Ber. 3.701. Ср. также Niels Bohr. Atomtheorie und Mechanik. "Die Naturwissenschaften" 1926 r. Heft 1, 1—10. — Hermann Mayer. Die Grösse der Energiequanten im Vergleich zu den bei chemischen Reaktionen freiwerdenden Energiemengen. Z. f, angew. Ch. 4. III, 1926. № 9, 306—308.
(стр. 3-4.)
3) Планку тогда минуло 43 года.
(стр. 7.)
4) Н.Х.-Т.И. 1923. Перев. М. А. Блох с предисловием акад. П. П. Лазарева.
(стр. 8.)