Издание осуществлено при поддержке "Книжных проектов Дмитрия Зимина"

В книге использованы иллюстрации Николая Лапшина

© Г. Горелик, составление, послесловия, примечания, комментарии, 2018

© Л.К. Чуковская, наследники, 2018

© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2018

© ООО “Издательство АСТ”, 2018

Издательство CORPUS®

Три повести, составившие эту книгу, написал выдающийся физик-теоретик, когда ему не было еще и тридцати лет. Наука была главным делом его жизни.

Свое призвание Матвей Бронштейн обнаружил в кружке при Киевском университете, хотя сам еще не был студентом, а формально не имел и среднего образования. Гражданская война, кроме прочего, разрушила и прежнюю школьную систему. Однако самообразования Бронштейну хватило, чтобы в восемнадцать лет написать первую научную работу – о фотонной структуре рентгеновского излучения. В 1925 году его статью опубликовал ведущий мировой журнал по физике Zeitschrift für Physik. Юный исследователь предсказал эффект, обнаружение которого добавило бы довод в пользу идеи фотонов, а “в противном случае, – писал он, – будет пролит некоторый свет на вопрос о границах применимости теории световых квантов в области рентгеновских лучей”. В то время идею фотонов еще не принимали даже видные физики, включая Нильса Бора. Так что восемнадцатилетний Матвей Бронштейн оказался в самой гуще событий тогдашней физики.

В 1926 году он поступил в Ленинградский университет. Слушал лекции сразу на двух отделениях – физическом и астрономическом, где подружился со Львом Ландау и Виктором Амбарцумяном, позднее ставшими учеными мирового уровня.

В студенческие годы он решил трудную задачу о температуре звезд, и его результат, впоследствии названный соотношением Хопфа – Бронштейна, опубликовал главный тогда астрономический журнал, издававшийся в Англии.

В апреле 1930 года заведующий теоретическим отделом Ленинградского физико-технического института Яков Ильич Френкель написал на заявлении двадцатитрехлетнего выпускника университета:

Когда в СССР в 1934 году вновь ввели ученые степени (отмененные в 1917-м), ученый совет института присвоил Бронштейну кандидатскую степень без защиты диссертации – за его работы по астрофизике, а докторскую предложил ему защитить по физике полупроводников, на основе уже опубликованных им работ.

Бронштейн, однако, выбрал гораздо более трудную – но более интересную для него – проблему квантовой теории гравитации и уже осенью 1935 года стал доктором наук.

Полная теория квантовой гравитации до сих пор не построена и ныне считается центральной проблемой фундаментальной физики, важной и для физики элементарных частиц, и для физики Вселенной – космологии. Бронштейн первым обнаружил глубину этой проблемы и предсказал, что ее решение потребует пересмотра основных представлений о пространстве и времени.

Непросто объяснить проблему квантовой гравитации человеку, знающему физику лишь по школьному учебнику, и даже тем, кто слышал, что гравитация – это кривизна пространства-времени, и понимает непредставимость квантовых законов. Вряд ли кто мог бы объяснить это лучше самого Матвея Бронштейна. О сложной науке он умел рассказывать просто, понятно и правильно. Однако о проблеме квантовой гравитации он рассказать не успел. В августе 1937 года, в разгар сталинского Большого террора, тридцатилетний физик был арестован и, полгода спустя, казнен в ленинградской тюрьме.

Кроме научных работ, понятных лишь физикам-специалистам, Матвей Бронштейн оставил книжки, написанные для любознательных читателей всех возрастов. Ему было интересно не только самому исследовать, как устроена Природа, но и делиться своими знаниями с другими. Он с удовольствием преподавал и писал о науке, быть может, еще и потому, что его отрочество пришлось на годы Гражданской войны, когда главными его учителями служили книги. Учиться он любил, и сделался – сделал себя – необычайно образованным человеком; на трех языках говорил свободно, еще на нескольких читал.

Повести Матвея Бронштейна о науке, собранные в этой книге, рождались благодаря помощи замечательных литераторов – Самуила Маршака и Лидии Чуковской. И повести эти, по мнению нобелевского лауреата Льва Ландау, написаны так увлекательно, что читать их “интересно и школьнику, и физику-профессионалу: трудно остановиться, не дочитав до конца”.

Какую роль сыграл бы Матвей Бронштейн в истории, не погибни он в тридцать лет? Большие научные таланты рождаются редко, а талантливых физиков, одаренных литературно, и вовсе единицы.

И первый – это, конечно, Галилей, который не только изобрел современную физику, но и своими “Диалогами”[1] вошел в историю итальянской литературы и литературы научно-популярной. Свои главные книги Галилей написал, когда ему было за шестьдесят. Бронштейн в последний год своей короткой жизни, занимаясь проблемами космологии и ядерной физики, начал писать книгу о Галилее…

Я расскажу о веществе, которое люди нашли сначала на Солнце, а потом уже у себя на Земле.

Астрономы изучают поверхность Солнца с тех пор, как у них есть телескоп. Они видят на Солнце темные пятна, огненные облака, извержения и взрывы. Но разве можно разглядеть в телескоп химический состав Солнца, исследовать, из каких веществ оно состоит? Для этого химикам пришлось бы побывать на Солнце, захватив с собой свои пробирки, колбы, реактивы и весы.

Какая же это экспедиция пролетела полтораста миллионов километров и открыла на Солнце новое вещество?

Такой экспедиции никогда не было. Не отрываясь от своей планеты, люди ухитрились узнать, из чего состоит Солнце. Узнали это они не очень давно – всего только лет семьдесят пять тому назад[2].

И, как часто бывает в науке, для этого необычайного открытия понадобились самые скромные средства и орудия.

Эти орудия – маленькая, тусклая горелка Бунзена да еще самодельный спектроскоп, сооруженный из сигарной коробки, стеклянного клина и двух половинок распиленной подзорной трубы.

Началось все дело с горелки, а потом уже дошла очередь и до спектроскопа.

Горелка Бунзена

Горелку Бунзена вы и сейчас еще найдете в любой лаборатории. За десятки лет она нисколько не изменилась.

Простая металлическая трубка, стоящая на подставке. По резиновому шлангу в трубку течет снизу светильный газ[3], а чуть пониже середины в ней проделано отверстие для воздуха. Поднесите к верхнему концу трубки зажженную спичку, и газ загорится тусклым, бледным, почти бесцветным пламенем.

Днем этого пламени даже не заметишь. Горелка Бунзена горит гораздо тусклее самой плохонькой керосиновой коптилки, но зато пламя у нее такое жаркое, какого никогда не бывает в нашей обыкновенной печке: две тысячи триста градусов[4].