Эренфест (Ehrenfest) Пауль (18 января 1880, Вена — 25 сентября 1933, Лейден, Нидерланды), физик-теоретик, игравший видную роль при формировании и популяризации теории относительности и квантовой механики. Иностранный член АН СССР (1924).Петербургский период
После окончания в 1904 университета в Вене и защиты в 1907 выполненной под руководством Людвига Больцмана диссертации вместе с женой, Татьяной Алексеевной Афанасьевой (они познакомились в Геттингеме, куда она приехала из Петербурга, чтобы изучать математику), и их маленькой дочкой (тоже Татьяной, которую в стиле научных традиций молодой веселой семьи ученых в шутку называли «Те — штрих») перебрался в Петербург.
Положение в физической науке в России того времени вряд ли могло быть названо блестящим. Были, конечно, замечательные ученые, но если говорить конкретно о петербургской физике, то приходится признать, что она находилась на провинциальном уровне. Во многих случаях работы сводились к повторению опытов, проделанных в европейских лабораториях.
А в это время на смену классической — нерелятивистской и неквантовой — эре физики пришла новая эра. В такие переходные моменты науки особенно важной становится роль проводников новых идей, и Эренфеста можно назвать одним из самых пылких и талантливых из них.
В Петербурге он начал преподавать в Политехническом институте, но его статус не стал устойчивым. Неповоротливость чиновничьей машины иногда проявлялась даже несколько комично. Так, когда чиновник, оформлявший прописку на жительство, услышал от Эренфеста, что тот «не принадлежит ни к какой вере», он глубокомысленно изрек: «Вы сами подумайте, на каком кладбище мы будем вас хоронить, если вы умрете?!»
Если в ответ на это Эренфест мог только расхохотаться, то бывало и похуже. Для того, чтобы обрести ученую степень, точнее, документ о ее наличии, по тогдашним правилам полагалось сдать определенное количество экзаменов. Не для одного только Эренфеста, но и для ряда его молодых коллег эти экзамены, к тому же при отсутствии четкой программы, требовали огромной затраты труда и времени и реально отрывали от исследовательской научной работы. Вот что писал об этих экзаменах А. Ф. Иоффе, которого связывала с Эренфестом многолетняя большая дружба: «За 25 лет ни один физик не мог сдать магистерских экзаменов».
Хотя коллеги говорили Эренфесту, что для него это — всего лишь проформа, что никто не сомневается в его квалификации и не собирается его всерьез экзаменовать, добросовестный Павел Сигизмундович (так называли Эренфеста в России) принялся штудировать множество работ. Но дело продвигалось очень медленно: часто учеба переливалась в самостоятельное творчество, появлялись оригинальные публикации, но экзамены отодвигались на неопределенное время.
Была и еще одна, гораздо более важная причина задержек. Дело в том, что много времени и сил Эренфест отдавал созданному им совместно с женой «домашнему семинару», где группа молодых в то время петербургских физиков получала возможность познакомиться с новейшими достижениями науки. Павел Сигизмундович был пылким и блестящим популяризатором новых идей. К тому же он обладал редкостным критическим талантом, что делало такие семинары событиями, оказавшими большое влияние на дальнейшее развитие физики не только в Петербурге, но и во всей России.
Но, будучи человеком активнейшей жизненной позиции, Эренфест не мог ограничиться только физикой. Когда в 1911 в знак протеста против реакционных действий министра Кассо из Московского университета ушла довольно значительная группа профессоров, в том числе и П. Н. Лебедев, Эренфест публично высказал свое сочувствие протестовавшим. Это, разумеется, не улучшило отношение чиновников к человеку, который «не принадлежит ни к какой вере», и не приблизило получения им должности профессора, или приват-доцента. Пришлось вновь задуматься о надежном месте работы. Покинув с сожалением Петербург, Эренфест с семьей отправился искать в Европе прибежища и работы.
Профессура в Лейдене
Поиски работы оказались далеко не простыми. Эренфесты переезжали из одного города в другой, и, пожалуй, единственным плюсом во всем этом было общение со многими коллегами. В Берлине его принял Макс Планк. Но главное — он познакомился, а вскоре и подружился с Эйнштейном.
Эйнштейн принял живое участие в судьбе Эренфеста и, видимо, сыграл в ней решающую роль. Во всяком случае, кажется вероятным, что именно высокое мнение Эйнштейна об Эренфесте стало одной из важнейших причин, по которой великий Х. А. Лоренц, решив в 1912 оставить кафедру в университете Лейдена, избрал своим преемником именно Эренфеста.
Эренфест воспринял поразившее его известие об этом как величайшую и не заслуженную им честь. До самого последнего момента, до торжественной церемонии вступления на профессорский пост, он не мог поверить, что такое счастье возможно. К тому же, несмотря на успокоительные слова великого Лоренца, он мучительно сомневался, не должен ли он был настоять, чтобы это место было отдано более достойному, как ему казалось, Петеру Дебаю.
Великий учитель
Эренфест, возможно, был в большей мере педагогом и воспитателем молодых физиков, нежели теоретиком-исследователем. Во всяком случае, он сам так считал, и эта мысль, со временем укреплявшаяся в нем, становилась причиной все более тяжелых переживаний. Он все яснее чувствовал, что творческое начало в нем уступает началу критическому. Эренфест переставал верить, что он еще сумеет создать в физике что-то значительное. Он всегда стремился к ясности, но в квантовой механике, хотя ему здесь и принадлежит ряд важных положений (вспомним хотя бы о «теореме Эренфеста», позволяющей объяснить соотношение между статистическими, вероятностными законами микромира и детерминистическими законами макромира), с отказом от классической наглядности описания явлений ему было трудно примириться. Но здесь уместно напомнить историю со спином.
Два молодых в ту пору ученика Эренфеста, Сэмюэл Гаудсмит (1902-79) и Джордж Уленбек (1900-74), пришли к выводу о том, что электрон как бы представляет собой некий микроскопический волчок — у него имеется собственный момент количества движения. Эренфеста захватила, но и насторожила эта идея, и он решил обратиться к патриарху теоретической физики — Лоренцу. Тот с обычной для него благожелательностью отнесся к работе молодых коллег, но после некоторых оценок указал, что для объяснения значения момента количества движения приходится приписать электрону либо недопустимые размеры, либо заведомо нереальные скорости вращения. Если представлять электрон как шарик радиуса R и массы M, вращающийся так, что его поверхность имеет скорость V, то его момент количества движения порядка R.M.V. Но спиновый, т. е. собственный момент количества движения, согласно Гаудсмиту и Уленбеку, следовало принимать равным половине постоянной Планка, так что приняв, что приближенно R.MVhdar / 2$, невозможно при естественном ограничении $V меньше C$ получить разумные значения для $R$.
Мнение Лоренца могло бы положить конец всей этой деятельности, но Эренфест, хотя у него оставались сомнения и он не разделял мнения Вольфганга Паули, считавшего, что спин — попросту новое квантовое число, существенное для статистики электронов и не допускающее наглядной интерпретации в духе классической механики, начал энергично добиваться публикации работы двух своих учеников. Ему (хотя и не без труда) удалось даже заручиться поддержкой Нильса Бора, и работа в 1926 была опубликована (разумеется, без фамилии Эренфеста) и получила мировое признание.
Основные научные достижения
Эренфест разработал метод адиабатических инвариантов (1916). В 1927 сформулировал «теорему Эренфеста» о средних значениях квантовомеханических величин. В 1933 вывел термодинамические соотношения, связывающие макроскопические характеристики фаз термодинамической системы при фазовом переходе второго рода (при переходе жидкого гелия в сверхтекучее состояние, ферромагнетика в парамагнетик и т. п.): вставить формулу из ст. БСЭ
Связи с Россией
Эренфест на много лет оказался оторванным от его русских друзей. Только в 1918 в Лейден пришло первое письмо из Петербурга. Эренфест развил бурную деятельность, чтобы помочь русским физикам в трудное для них время. Нужда была во всем: в литературе, в научном оборудовании и, может быть, больше всего — в общении. Хлопоты Эренфеста увенчались заметными успехами. Уже в 1921 первые два физика из России — Дмитрий Сергеевич Рождественский (1876-1940), а за ним и Абрам Федорович Иоффе (1880-1960) — получили возможность посетить не только Лейден, но и ряд других научных центров Европы. И валюту для поездок коллег из России удалось выхлопотать Эренфесту.
Он также несколько позже, в 1929, побывал у русских физиков и даже какое-то время им рассматривался вариант переезда в Харьков, чтобы возглавить работу теоретиков в недавно созданном Физико-техническом институте. От этого плана Эренфест отказался, и одной из причин этого явилось то обнаруженное им обстоятельство, что теоретики России уже вполне вышли из поры ученичества и не нуждались в его наставлениях. Возможно, это также укрепило в душе Эренфеста горестные мысли о его бесполезности для физики.
В дни молодости Эренфест обладал, казалось бы, неисчерпаемым запасом жизнерадостности. Вот как вспоминал о нем один из виднейших наших физиков, А. Ф. Иоффе: «И хотя в его жизни вовсе не всегда небо было безоблачным, его, думалось бы, можно было бы считать счастливым человеком. У него была пламенно любимая им работа, замечательная жена, трое из их четырех детей (четвертый, увы, болел) были очень разными, но все обладали несомненными способностями. Он занимал видное и почетное положение».
Эйнштейн об Эренфесте
Но вот что писал один из его ближайших друзей, Альберт Эйнштейн, уже после того, как стало известно, что Пауль Эренфест 25 сентября 1933 покончил с собой:
«Мы познакомились 25 лет тому назад. Он посетил меня в Праге, куда приехал прямо из России. За несколько часов мы стали настояящими друзьями, будто наши чаяния и мечты были одинаковыми. Нас соединила тесная дружба, продолжавшаяся до его смерти.
Его величие заключалось в чрезвычайно хорошо развитой способности улавливать самое существо теоретического понятия и настолько освобождать теорию от математического наряда, что лежащая в ее основе простая идея проявлялась со всей ясностью. Эта способность позволяла ему быть бесподобным учителем. По этой же причине его приглашали на научные конгрессы, ибо в обсуждения он всегда вносил изящество и четкость... Некоторые его выражения могли быть истолкованы как высокомерные, но его трагедия состояла именно в почти болезненном неверии в себя. Он постоянно страдал от того, что у него способности критические опережали способности конструктивные. Критическое чувство обкрадывало, если так можно выразиться, любовь к творению собственного ума даже раньше, чем оно зарождалось.
Вскоре после нашей первой встречи в карьере Эренфеста произошел решительный поворот. Наш высокочтимый наставник Лоренц, желая удалиться от систематического чтения лекций в университете и видя в Эренфесте вдохновенного учителя, рекомендовал его в качестве своего преемника. Перед ним, еще молодым, открылось замечательное поле деятельности. Он не только был самым лучшим профессором из людей нашей профессии, которого я знал, но его страстно занимали становление и судьба людей, особенно его студентов. Понимать других, завоевывать их дружбу и доверие, помогать тому, кто был подавлен внешней или внутренней борьбой, ободрять молодые таланты — все это было его истинным призванием даже больше, чем углубление научных вопросов. В Лейдене его любили и уважали студенты и коллеги. Они знали его абсолютную преданность делу преподавания и постоянную готовность прийти на помощь. Не должен ли он был быть счастливым человеком?
На самом деле он был несчастнее всех бывших мне близкими людей. Причина состояла в том, что он не чувствовал себя на уровне той высокой задачи, которую должен был выполнять. Чем помогало ему всеобщее уважение! Его постоянно терзало объективно необоснованное чувство несовершенства, часто лишавшее его душевного покоя, столь необходимого для того, чтобы вести исследования...
В последние годы это состояние обострилось из-за удивительно бурного развития теоретической физики. Всегда трудно преподавать вещи, которые сам не одобряешь всем сердцем: это вдвойне трудно фанатически чистой душе, для которой ясность — все. К этому добавлялась все возрастающая трудность в приспособлении к новым идеям, трудность, которая всегда подстерегает человека, перешагнувшего за пятьдесят. Не знаю, сколько читателей этих строк способны понять эту трагедию. Но все-таки она была главной причиной его бегства из жизни.»
