Читать «Солнечное вещество (сборник)» онлайн - страница 82

М. П. Бронштейн работал и в области физики полупроводников в самом начале ее бурного развития. В обзоре ЖЭТФ (1932 г.) в простой и доступной форме он изложил количественную теорию проводимости полупроводников, а также термоэлектрических, гальваномагнитных и термомагнитных явлений в них. С экспериментальным открытием в 1932 году нейтрона и позитрона в ФТИ развернулись интенсивные исследования в области физики атомного ядра и ядерной физики, и Матвей Петрович активно принимал в них участие. Им были подготовлены обзоры для первой Всесоюзной конференции по физике ядра (Ленинград, сентябрь 1933 г.). Его работы в области квантовой электродинамики относились к вопросам рассеяния гамма-лучей и установления границ применимости формулы Клейна-Нишины, а также к физике космических лучей. В одной из последних работ по ядерной физике им проделаны расчеты влияния магнитного момента нейтрона на взаимодействие с веществом, в котором он движется. Эти расчеты были выполнены по просьбе И. В. Курчатова. За первые пять физтеховских лет Матвей Петрович опубликовал больше двух десятков научных статей и столько же популярных работ. Написал книгу для детей «Солнечное вещество».

В этот период плодотворной научной работы М. П. Бронштейн преподает в Ленинградском университете, читая лекции по квантовой механике, статистической физике, общей теории относительности и электродинамике для студентов и аспирантов.

Научная и просветительская деятельность М. П. Бронштейна внесла свой вклад в стремительное развитие теоретической и ядерной физики в нашей стране первой половины 30-х годов.

Зарождение основ квантовой гравитации

Летом 1935 года М. П. Бронштейн занялся проблемой квантования гравитации и вскоре написал две работы, которые стали его главным вкладом в области теории гравитации и космологии. Они же послужили основой его диссертации «Квантование гравитационных волн», которую он успешно защитил в ноябре 1935 года в Ленинградском ФТИ. Оппонентами выступали В. А. Фок и И. Е. Тамм, а в дискуссии приняли участие Ю. А. Крутков, Я. И. Френкель и В. К. Фредерикс. В. А. Фоком было отмечено, что проведенное исследование – «первая работа по квантованию гравитационных волн, в которой дело доведено до получения физических результатов». Один из важнейших результатов, сохранивших свое значение до нашего времени, состоит в общем анализе совместимости квантовых и общерелятивистских представлений. М. П. Бронштейн рассмотрел гравитацию в приближении слабого поля, когда можно не учитывать геометрический характер гравитационного поля. Он получил два важных физических следствия: во-первых, формулу для интенсивности гравитационного излучения, которая совпала в классическом пределе с аналогичным выражением Эйнштейна, и, во-вторых, ньютоновский закон тяготения как следствие квантово-гравитационного закона взаимодействия. Исследования Матвея Петровича продемонстрировали глубокие связи классического и квантового вариантов описания гравитации, что свидетельствовало о возможности и необходимости квантового обобщения теории гравитации. Он, в частности, указал на причину, по которой нельзя гравитацию квантовать по подобию квантовой электродинамики. В 1935 году, исследуя условия приближения слабой гравитации, он обратился к анализу измеримости гравитационного поля и пришел к выводу: «В области общей теории относительности, где отклонения от «евклидовости» могут быть сколь угодно велики… возможности измерения еще более ограничены, чем можно заключить из квантово-механических перестановочных соотношений», и «без глубокой переработки классических понятий кажется едва ли возможным распространить квантовую теорию гравитации также на эту область». Тем самым были впервые указаны границы применимости общей теории относительности и установлено различие квантовой электродинамики, не учитывающей структуры элементарного заряда, и квантовой теории гравитации, в которой гравитационный радиус пробного тела не может превосходить его линейных размеров. Таким был качественный анализ границ применимости ОТО, и, конечно, для количественных оценок необходима точная теория квантовой гравитации и единая теория всех фундаментальных взаимодействий, которые все еще не построены.