Владимир Шапиро 0524 81 87 85

0524 81 87 85

Борн и Штерн

Борн и Штерн – звучит красиво, раскатисто. Соединить вместе эти два имени - мое изобретение. Они были великими физиками. Но для меня они еще и два старых еврея, проживших интересную и довольно длинную жизнь в тяжелый для европейских евреев период.

Если взглянуть на мою теперешнюю фотографию, то можно увидеть нечто похожее. Все старые ашкеназcкие евреи похожи друг на друга. В судьбах Борна и Штерна много общего. Хотя по характеру они были совершенно разными. Начну с общего в их биографиях.

Итак, в городе Бреслау, столице силезской области, входивший с 1811 года в состав Германии, провели детство и юность два будущих нобелевских лауреата по физике - Макс Борн и Отто Штерн. Борн родился в Бреслау в декабре 1882 года, а Штерн родился в Сорау (Нижняя Лужица) в феврале 1888. Но, когда мальчику исполнилось четыре года, семья переехала в Бреслау. Оба мальчика происходили из обеспеченных еврейских семей. Макс Борн был одним из двух детей в семье анатома и эмбриолога Густава Борна и Маргариты Кауфман. «Отец преподавал в университете анатомию, но больше всего его интересовали исследования в области эмбриологии и механизмы эволюции. Я рос в культурной семье, в атмосфере глубоких научных интересов» - напишет Борн в своих воспоминаниях.

Отто Штерн был старшим из пяти детей Оскара Штерна и Евгении Штерн (в девичестве Розенталь). Его родители происходили из богатых семей, составивших состояния на мукомольном деле и торговле зерном.

Автор далек от мысли, что наука может быть еврейской, русской французской или немецкой. Однако несомненно, что происхождение, окружение и круг общения влияют на раскрытие способностей и таланта ученого. Даже признание того или иного ученого зависит от обстоятельств его жизни и исторических событий. Борну и Штерну как будущим физикам повезло в том, что они родились в еврейских семьях в конце девятнадцатого века. Во второй половине 18 века - начале 19 в. прусская Силезия стала одним из очагов Хаскалы - движения, возникшего в среде евреев Европы во второй половине 18-го века, которое выступало за принятие ценностей просвещения, большую интеграцию в европейское общество, и роста образования в области светских наук. Эмансипация евреев прусской Силезии завершилась лишь в июне 1869 г. в конце 19–го - начале 20-го веков. Хотя сохранялись некоторые формы негласной дискриминации евреев: их, в частности, не допускали на высшие государственные должности и в офицерский корпус. Однако среди преподавателей Бреславского университета было некоторое количество евреев. Макс и Отто с разрывом в шесть лет учились в немецкой гимназии, а затем продолжили учебу в университете Бреслау и, по-видимому, были вполне ассимилированы и не ощущали антисемитских настроений в то время. Во всяком случае, Борн не упоминает об этом в своих автобиографических заметках.

Как германские поданные Борн и Штерн могли свободно перемещаться по Европе, учиться и работать в лучших европейских университетах. «В то время немецкие студенты вели подвижный образ жизни, проводя лето в каком-нибудь небольшом университетском городке, чтобы быть поближе к природе и заниматься спортом, а зиму — в большом городе, где можно посещать театры, концерты и вечеринки. Так я провел одно лето в Гейдельберге, прелестном, веселом городе, через который протекает Неккар, и одно лето в Цюрихе, вблизи Альп. …Зимние семестры я регулярно проводил в Бреслау — в те времена веселом городе, жившем бурной общественной и художественной жизнью. … Я узнал, что Меккой немецких математиков был Гёттинген и что там жили три пророка: Феликс Клейн, Давид Гильберт и Герман Минковский. И я решил совершить паломничество». - Макс Борн, «Физика в жизни моего поколения».

Так Макс Борн впервые попал в Геттинген в тот самый, о существовании которого я знал со школьной скамьи от Александра Сергеевича - «С душою прямо геттингенской, Красавец, в полном цвете лет, Поклонник Канта и поэт ...» Серьезно изучал Канта и Борн: «еще совсем юным студентом, я последовал совету моего кузена и наставника читать Канта… его влияние на умы не прекращается и в наше время».

В 1919 году Макс Борн начал работать во Франкфурте-на-Майне в качестве ординарного профессора университета и директора Института теоретической физики. «Я был переведен во Франкфурт. Там мне был предоставлен небольшой институт, оборудованный аппаратурой, и я пользовался также помощью механика. Моим первым помощником (ассистентом) стал Отто Штерн, который немедленно нашел применение нашему экспериментальному оборудованию. Он разработал метод, позволявший использовать атомные пучки для исследования свойств атомов, и применил его впервые для экспериментальной проверки закона Максвелла о распределении скоростей в газе, а затем при содействии Герлаха (ассистента кафедры экспериментальной физики, руководимой Вахсмутом) для исследования странного результата квантовой теории, названного «квантованием ориентации». Эксперимент Штерна — Герлаха справедливо считается одним из фундаментальных демонстраций того, что классическая механика неприменима на атомном уровне и что она должна быть заменена новой квантовой механикой».

Во Франкфурте переплелись судьбы Борна и Штерна. В одном из своих воспоминаний Борн пишет о том, как он воспринял идею эксперимента Штерна: «Мне понадобилось время, чтобы оценить серьезно эту идею. Я всегда думал, что [пространственное] квантование было своего рода символическим выражением для нечто такого, чего мы не понимаем. Я не мог принять это явление за реальность, как это принял Штерн, это было его идея … Я пытался убедить Штерна, что такой эксперимент ставить довольно бессмысленно, но он сказал мне, что стоит попробовать".

Еще один общий и очень знаменательный факт в биографиях моих героев – дружба с Альбертом Эйнштейном. В 1912 году в период работы Эйнштейна в Пражском университете Штерн становится его первым учеником. Именно от Эйнштейна он узнает немало нового о последних событиях в физике – о световых квантах, природе атомов и об их магнитных свойствах. В каких-то воспоминаниях я прочел, что Эйнштейн и Штерн предпочитали говорить о физике в кафе при борделе, так как это было наиболее тихое и спокойное место в городе.

Эйнштейн два раза выдвигал Штерна на Нобелевскую премию. В 1923 году и в 1940. В 23-году он выдвигает несколько кандидатур, в том числе ..Штерна и Герлаха – за экспериментальное подтверждение ориентации атомов в магнитном поле, соответствующей квантовой теории, и Франка и Герца – за исследования возбуждения света при столкновениях электронов. В 1925 г. премия по физике была присуждена Франку и Герцу. В 1940 году Эйнштейн предложил кандидатуры Отто Штерна и И.А. Раби к присуждению премии за создание новых методов измерения молекулярного магнитного момента.

В 1944 году премия за 1943 год была присуждена Штерну, премия за 1944 год - Раби.Otto Frish “What Little I Remember” p.44

Между прочим, Штерн оказался «чемпионом» по выдвижению на Нобелевскую премию по физике. С 1925 года по 1944 год было 81 предложение на его номинацию.

Вальтеру Герлаху не повезло с «Нобелем». В 1937 году Гитлер обозлившись на Нобелевский комитет за присуждение премии мира пацифисту Карлу Осецкому (выдвинутого на премию Эйнштейном), постановил, что ни один немец не имеет больше права принимать Нобелевскую премию. В дальнейшем Герлах «подмочил» свою репутацию тем, что, как считалось, во время второй мировой войны участвовал в немецком атомном проекте.

Теперь об отношениях между Борном и Эйнштейном. С Эйнштейном Борн дуэтом исполнял классическую музыку и спорил по поводу того, играл ли Господь «в кости». «В мрачные годы войны (когда трудно было достать для семьи пропитание) великим утешением была моя дружба с Эйнштейном. Мы виделись очень часто, играли вместе скрипичные сонаты и обсуждали не только научные проблемы, но и политическую и военную обстановку, в чем, кстати, принимала участие моя жена». Кстати о жене Борна Гедвиге. Приведу еще одну цитату из книги Б.Г.Кузнецова об Эйнштейне: «В 1916 г. Эйнштейн заболел и его жизни угрожала опасность. Если бы не заботы Эльзы, непрерывно дежурившей у постели больного, Эйнштейн не выжил бы. Гедвига Борн (жена Макса Борна), посетив Эйнштейна во время болезни, услышала его рассуждение о смерти. Причем он говорил с таким спокойным безразличием, что Гедвиге показалось уместным спросить, не боится ли он смерти. "Нет, - ответил он, - я так слился со всем живым, что мне безразлично, где в этом бесконечном потоке начинается или кончается чье-либо конкретное существование"

Разумеется, это не было фразой. Гедвига Борн, так ценившая веселые шутки Эйнштейна, поняла абсолютную серьезность этих слов. Она прибавляет к словам Эйнштейна несколько очень глубоких замечаний. В словах Эйнштейна, говорит она, выразилось то слияние с людьми, к которому Эйнштейн стремился всю свою жизнь в поисках законов природы».

Здесь мне хочется сделать небольшое авторское отступление. Все-таки, мне кажется, что великий Эйнштейн кокетничал в разговоре с женщиной. Даже гений вряд ли может быть безразличен к тому, что в тридцати семь лет он будет вынужден уйти в небытие.

В лице Гедвиги – женщины умной, ценившей юмор, Борн нашел верного спутника его долгой и насыщенной жизни.

А Штерн так никогда и не был женат. Теперь я подхожу к тому, что бы показать насколько разными и по внешности и по характеру были эти двое ученых.

Борн всегда тщательно одет, у него был представительный вид и он смотрелся настоящим европейским аристократом. В 1921 году его пригасили занять должность директора Физического института Геттингенского университета. При этом он поставил условие, чтобы его старый приятель и коллега Джеймс Франк был назначен в этот же институт руководить экспериментальной работой. Я не случайно упомянул о Франке, чем он знаменит, кроме того, что он лауреат Нобелевской по физике, и какое он имеет отношение к общественной деятельности Борна речь пойдет в дальнейшем.

Под руководством Борна Физический институт стал ведущим центром теоретической физики и математики. Но здесь я пишу не о науке, а о человеческих отношениях. Из воспоминаний Джоржа Гамова о пребывании в Геттингене: «Пойдемте со мной, — сказал Фок, — я уверен, что про­фессор Борн будет рад видеть Вас. Я отправился туда. Оказалось, что это типичная немецкая вечеринка с танцами и с такими играми, как, например: с помощью большой сто­ловой ложки поднять рассыпанные на полу картофелины или попытаться схватить одними только зубами яблоки, плаваю­щие в ведре с водой. Здесь было разумное количество мюн­хенского пива и превосходный ликер «Клостер Гейст».

Штерн с 1923 по 1933 год работал в Гамбурге, где у него была отлично оборудованная лаборатория. Его ассистентом был Отто Фриш, племянник Лизы Мейтнер, которая по странному стечению обстоятельств не получила Нобелевскую премию по физике за открытие деления ядер урана. Из воспоминаний Фриша: It was Stern, employed as theoretical physicist in Frankfurt, who started experiments to measure first the mean speed of gas molecules and later their deflection by suitably shaped magnets – designed by his colleague Walter Gerlach – in order to learn about their magnetic properties.

That was the work – the Stern-Gerlah experiment - that made them both famous, by confirming some rather incredible conclusions from the quantum theory, still quite new then.

He realized that there were many other phenomena to be studied in that way, and when he got his chair as professor of Physical Chemistry at the University of Hamburg he set to work.

The researches of his school were published in a series of papers entitled U.Z.M.-1 to U.Z.M.-30, using an abbreviation for a German phrase (Untersuchungen zur Molekularstrahlmetode) which means research on molecular beams.

In “U.Z.M. No.1” (1926) he outline a programme of research which indeed he largely carried out over the next seven years, until Hitler came to power.

His amazing foresight enabled him to map out practically all the experiments that were feasible and important.

He is still regarded as the great-grandfather of molecular beams;

but now I have become one of the grandfathers, together with a few other pupils who have in their way spread the use of that versatile research technique.

It is still almost a family affair, and nearly everybody who works with molecular beams can trace his “ancestry” back to Stern.

Let me describe one of Stern’s experiments in which I took part.

As early as 1927, de Broglie’s idea that a beam of electrons behaves like a train of waves had been confirmed by having such a beam strike the surface of a crystal and showing that the that the electrons came away in certain definite direction;

the wavelength of the electrons calculated from the “diffraction” fitted de Broglie’s formula.

«Обедать мы ходили все вместе - Штерн и его четыре помощника. Штерн был достаточно состоятельным и любил хорошо поесть. Мы также любили поесть, но было бы лучше, если бы это было подешевле. Как-то Штерн объявил, что он нашел ресторан, в котором еда была гораздо лучше и лишь немного дороже. Через некоторое время, один из молодых людей сказал, что он просто не может себе позволить питаться в этом месте и он нашел другой ресторан, где еда была почти, такая же хорошая, но намного дешевле. Стерн благожелательно воспринял слова молодого человека и согласился поменять ресторан. Добрый юмор и дружелюбие были его наиболее яркими чертами его характера. Он был полный, среднего роста, с черными вьющимися волосами, редкими на макушке. Несмотря на крупный нос и выдающийся подбородок, глаза, излучающие интеллект, и солнечная улыбка делали лицо его необычайно привлекательным. Разговоры за обедом были либо о физике или кино. Штерн ходил в кино практически каждый вечер и иногда смотрел по два различных фильма в один день. Он обычно жаловался на то, что ни одна из газет Гамбурга не использует его как кинокритика. Он считал, что он мог бы писать гораздо лучше чем профессиональные кинокритики, так как ему не нужны гонорары, и он будет ходить в кино, так или иначе! Поэтому всякий раз, когда мы спрашивали у него, какой фильм, мы должны посмотреть, он поудобнее устраивался в кресле и с счастливой улыбкой приступал к изложению того, что было хорошо, и то, что было плохо в том или ином фильме». Штерн был искусным экспериментатором, сам конструировал свои экспериментальные установки и добивался запланированной точности результатов. Но при этом он не любил работать поздно вечером. «В шесть часов обычно мы заканчивали. Но иногда, когда измерения шли хорошо, Штерн продолжал работать, и если мы задерживались позднее семи, было понятно, что он пригласит меня на обед. Он обычно водил меня в один из лучших ресторанов Гамбурга».

Штерн в отличие от Борна любил курить сигары (и не всегда аккуратно обращался с пеплом). Это увлечение доставляло ему большое удовольствие и даже помогло сделать великое открытие. В эксперименте «Штерна-Герлаха» пучок летящих атомов серебра осаждался на стеклянную пластинку. Экспериментаторы тщетно пытались заметить на пластинке пятно серебра, изучить его форму и определить видят ли они одно пятно или два - пятно было очень слабым и малозаметным. Как-то в очередной раз, вынимая пластинку из установки и разглядывая её, Герлах не смог ничего увидеть. Он передал её Штерну, который приблизился к пластинке, и тут они оба увидели, как на их глазах, на пластинке проступают две чёткие черные линии. Объяснение Штерна: "В то время я был небогат и не мог позволить себе хорошие сигары. Дешёвые сигары содержали много серы, моё серное дыхание вступило в реакцию с серебром на пластинке, образуя чёрный и хорошо видимый сульфид серебра - как в фотографии".
Когда к власти в Германии пришли нацисты, оказалось, что немецкие полностью ассимилированные евреи и чистокровные немцы с точки зрения расистских идеологов не одно и то же. Профессора-евреи стали неугодны немецким университетам.

В 1933 г. профессора Эстермана, в прошлом ассистента Штерна, увольняют из Франкфуртского университета. Штерна на какое-то время защищает от расистских законов служба в германской армии во время первой мировой войны. Однако в знак протеста он подает в отставку и вместе с Эстерманом принимает приглашение физического факультета Технологического института Карнеги в штате Пенсильвания, США. Он был назначен профессором физики, но средства, предоставленные в его распоряжение в годы депрессии, были весьма скудными. Тот подъем творческой активности, который пришелся на Гамбургский период, уже не повторился, хотя во время пребывания в институте Карнеги было опубликовано несколько серьезных статей. В 1946 году Штерн выходит в отставку году и переезжает в Беркли (штат Калифорния), где поселились две его сестры. Он продолжает поддерживать некоторые контакты с физическим сообществом, но избегает публичных выступлений. Более двадцати лет Штерн живет в свое удовольствие, сохраняя вкус к дорогим сигарам и изысканной пищи и не изменяя своему пристрастия к искусству кино. Смерть от сердечного приступа настигает его на дневном сеансе в одном из кинотеатров Беркли. Штерн ушел из жизни 17 августа 1969 года. Все послевоенные годы он отказывался ступить на землю Германии и получать пенсию от германского правительства.

Макс Борн пережил своего коллегу почти на полгода, он скончался 5 января 1970 года в больнице в Геттингене. Он был отстранен от работы в Геттингенском университете весной 1933 года и вскоре покинул Германию, переехав в Кембридж. В октябре 1936 года Макс Борн приступил к работе на кафедре натуральной философии Эдинбургского университета. Он был избран членом Лондонского Королевского общества и проработал в Эдинбурге 17 лет. За эти годы не раз приглашался за границу для чтения лекций, участвовал в работе многих научных конференций, вел большую педагогическую работу, публиковал много статей по теоретической физике и по философским вопросам естествознания. Достигнув предельного возраста 70 лет, Борн вышел в отставку и в 1953 вернулся с семьей в Германию и поселился в маленьком уединенном курортном местечке Бад Пирмонт неподалеку от Геттингена, где и прожил до своей кончины. Он получил компенсацию за убытки, понесенные им от гитлеровского режима – возмещение конфискованного имущества, восстановление прав на пенсионное обеспечение.

Вот так, по-разному, распорядились Борн и Штерн своей немецкой идентичностью. Обладающий эмоциональным характером, Штерн порвал с ней, а философ и мыслитель Борн принял покаяние немцев и вернулся на родину.

На этом собственно можно было бы и кончить рассказ о двух неординарных личностях больших ученых, чьи имена знакомы каждому физику. Тем не менее, уж очень хочется поговорить на тему, очень волновавшую Борна после возвращения в Германию и близкую автору. Как пишет Борн, его занятия по прибытию в Западную Германию «связаны с социальными, экономическими и политическими последствиями развития науки, в основном, вызванными созданием атомной бомбы, но также и с другими патологическими симптомами нашего века науки, такими, как ракетные исследования, космические путешествия, перенаселение и т. д.»

В 2004 году московское издательство УРСС выпустило вторым изданием (оригинальное издание 1968 года) тиражом 500 (!?) экземпляров книгу Макса Борна «Моя жизнь и взгляды». В этой книге две главы: «Эволюция и сущность атомного века» и «Человек и атом» посвящены в основном трем проблемам -неизбежности технического прогресса, ответственности ученого в атомную эпоху и условиям выживания человечества. Борн подходит к обсуждению этих проблем с позиции ученого – физика-теоретика и философа, усвоившего труды великих философов прошлого. Казалось бы, парадоксальная мысль Борна о том, что «именно теоретическая физика есть подлинная философия» оправдана простым соображением - только физику-теоретику в наше время доступно полное, (хотя, конечно, не абсолютное) знание об окружающей нас действительности. Собственно поэтому мы и воспринимаем часто их высказывания в качестве пророчеств, как например, высказывания о будущем Стивена Хокинга.

Далее я коснусь лишь одного из рассматриваемых Борном вопросов – об ответственности ученых военных и политиков за атомную бомбардировку ХИРОСИМЫ И НАГАСАКИ.

«Трагическим поворотом событий было решение применить новое оружие, сбросив две бомбы на густонаселенные города Японии. На ком лежит ответственность за это решение? Президент Трумэн отдал приказ, выслушав предварительно множество советников. Среди них были не только политические и военные деятели, но и выдающиеся ученые. Действительно, группа ученых-атомников в своем докладе предупредила министра обороны и правильно предсказала последствия этого шага; доклад подписал председатель комитета Джеймс Франк, мой старый друг и коллега по Геттингену далекого мирного времени. (Тот самый Франк который вместе с Герцем получил Нобелевскую премию в 1925 году, опередив Штерна на 18 лет в её получении, и, который вошел в историю еще и словосочетанием «Доклад Франка» - В.Ш.) Но другая группа выдающихся физиков одобрила сбрасывание атомных бомб. Я употребил слово «ответственность», а не «вина». Ибо кто может осмелиться судить людей, которые, неся бремя войны, честно отдавали все свои силы и знания? В качестве оправдания этого решения обычно выдвигается тот довод, что оно ускорило окончание войны и спасло жизнь сотням тысяч солдат, не только американских, но и японских. Мы избегаем упоминать сотни тысяч японских мирных граждан — мужчин, женщин и детей, которые были принесены в жертву. Или, если о них упоминают, то говорят, что их уничтожение существенно не отличалось от того, что происходило при обычных воздушных нападениях. И действительно, этого нельзя отрицать. Но можно ли оправдывать большое преступление утверждением, что мы привыкли совершать множество мелких преступлений?» - так писал Макс Борн в пятидесятых годах прошлого века.

Что думают по этому поводу физики спустя полвека? В качестве журналиста-любителя я разговаривал с несколькими известными физиками. Фрагменты этих интервью опубликованы в книге «МОРАЛЬ И БОМБА. О моральной ответственности ученых и политиков в ядерную эпоху» (УРСС, Москва, 2007). Первоначальное название книги было «Дилемма Трумэна». Всем ученым я задавал вопрос – «Думаете ли вы, что Трумэн был прав, когда отдал приказ об атомной бомбардировке Хиросимы и Нагасаки?» и был обескуражен тем, что, казалось бы, близкие по своему восприятию современного мира ученые дали совершенно противоположные ответы на этот вопрос. Профессор Константин Кикоин: "Применение атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки я считаю преступлением против человечества. Военной необходимости в бомбардировке Хиросимы и Нагасаки не было. Это была чисто политическая демонстрация, основанная на идее о расовом превосходстве. Я, родившийся в день бомбардировки Нагасаки, много думал об этом и выстрадал свое отношение к этому. Я был в Хиросиме в музее, где собраны свидетельства этого ужасного события, видел многое своими глазами, мое мнение отнюдь не случайно. Я совершенно уверен, что Трумэн достоин суда типа Нюрнбергского". Профессор Александр Воронель высказал прямо противоположное мнение: "Я думаю, Трумэн был абсолютно прав, потому что у Трумэна задача состояла не в том, как поступить гуманнее, а как сохранить своих солдат. Было известно, этот вопрос был хорошо изучен в Соединенных Штатах, что для высадки на японские острова понадобилось бы пожертвовать жизнью полумиллиона американских солдат. Трумэн спас жизнь полумиллиона американцев за счет 100 или 200 тысяч убитых японцев, и это та альтернатива, которая стоит перед каждым командующим и перед каждым политиком. Я хочу, чтобы мой генерал думал о том, как сохранить своих солдат, а не о том, как сохранить солдат чужих. Чужие солдаты не в счет для него".

Академик Виталий Лазаревич Гинзбург один из тех, кто начинал разработку советского термоядерного оружия. В своих выступлениях в печати он не раз затрагивал проблемы ответственности ученого за разработку оружия массового поражения. Естественно, что именно ему мне хотелось задать аналогичный вопрос. Вот что ответил академик: «Насколько знаю, без применения атомного оружия союзники, да и японцы, до окончания войны понесли бы огромные потери. Если это действительно так, то я не вижу оснований упрекать Трумэна и Черчилля. Но все же можно было, вероятно, ограничиться одной бомбой и предупреждением о возможности сбросить вторую».

В тексте интервью, которое Виталий Лазаревич поместил в своей книге "О науке, о себе и о других" (Москва, 2001), он сделал примечание: «Еще раз подчеркну, что мне недостаточно ясна ситуация, и быть может, капитуляции Японии можно было добиться какой-то демонстрацией мощи атомного взрыва, а не на примере Хиросимы».

По мнению Борна, ответственность ученых состоит в разъяснении обществу последствий атомной войны, он предупреждал: «Человечество находится в состоянии глубокого кризиса. В настоящее время только один страх вынуждает людей сохранять мир…Восток и Запад вооружаются атомным оружием, так как не доверяют друг другу». При этом Борн был убежден, что единственный путь избежать всеобщего уничтожения заключается во взаимном отказе от применения силы в политических конфликтах, в способности противоборствующих сторон договариваться друг с другом. Но договариваться можно с теми, кто адекватно воспринимает действительность, но мир изменился. В наше время противостояние Восток-Запад меняется на еще более жесткое цивилизационное религиозное противостояние, вероятность ядерного конфликта увеличивается. Атомное оружие может попасть в руки неадекватных фанатичных политиканов – найдет ли человечество способ разрешения кризисной ситуации в новых условиях?