Яков Ильич Френкель

О Якове Ильиче я узнал гораздо раньше, чем лично встретился с ним. Заочное знакомство состоялось в 1929 г., когда я поступил в Киевский политехнический институт на электротехнический факультет и очень интересовался математической и теоретической физикой. В те времена А. Ф. Иоффе и Я. И. Френкель приезжали в Киев с докладами и лекциями, молодые люди буквально боготворили их, считали самыми замечательными нашими физиками. На их лекции трудно было попасть: зал всегда был забит, но тем не менее мы Якова Ильича видели и слышали.

На практику я попал в Ленинград на заводы «Светлана» и им. Козицкого и часто бывал в Ленинградском электротехническом институте, где мне посчастливилось присутствовать на диспуте между В. Ф. Миткевичем и Я. И. Френкелем о природе электрического тока и магнитных силовых линий. Диспут был очень горячий и интересный: Миткевич утверждал, что магнитные силовые линии сами по себе материальны, Френкель же разъяснял формальный, иллюстративный характер представления о силовых линиях при реальности, естественно, самого магнитного поля. Яков Ильич сравнивал магнитные силовые линии с меридианами, которых на земном шаре можно провести сколько угодно. В ответ на это Миткевич заявил: «Какой меридиан у Френкеля, я не знаю, а у меня меридиан красный». Это ура-патриотическое заявление вызвало в зале аплодисменты. Но на нас, молодых ребят, доклад и разъяснения Якова Ильича произвели большее впечатление.

В Киеве мой старший брат Наум Ильич Ахиезер (в то время уже известный математик) следил за моим физико-математическим образованием. Он давал мне разные книги, которые, по его мнению, я должен был изучить. В числе этих книг были «Теория электричества» Абрагама и «Введение в волновую механику» Френкеля (обе на немецком языке). Из книги Якова Ильича я узнал, что существуют какие-то волны материи, причем даже комплексные, но понять толком что к чему из этой книги тогда не смог и счел бы все это мистикой и схоластикой, если бы не то, что книгу написал сам Френкель.

Тогда я не имел возможности серьезно заниматься волновой механикой, так что мне пришлось отложить разбор природы волн материи до лучших времен. Я занялся более конкретными и «земными» вопросами: уравнениями математической физики, механикой, теорией функций комплексного переменного. По окончании Киевского политехнического института (1934 г.) я был направлен на работу в Харьков в Украинский физико-технический институт (УФТИ), и даже сейчас не могу понять, как это произошло, но после предварительного экзамена меня взял к себе Лев Давидович Ландау, руководивший теоретическим отделом УФТИ.

Началась сложная и тяжелая жизнь — сдача Ландау так называемого теорминимума, участие в работе теоретического семинара, чтение статей в наших и зарубежных научных журналах.

На вопросы теорминимума приходилось искать ответы в различных книгах. И здесь я снова обратился к трудам Я. И. Френкеля. Мне очень нравились книги Якова Ильича «Курс векторного и тензорного исчисления с приложениями к механике» и «Электродинамика». Они были очень полезны. Трудности возникли с квантовой механикой, которую в основном приходилось изучать по оригинальным статьям. В связи с электродинамикой вспоминается такой эпизод. Гораздо позже (после сдачи всех экзаменов) я как-то спросил Якова Ильича, почему он в своей электродинамике поменял местами магнитную индукцию и напряженность магнитного поля, на что он ответил мне со смехом: «Я ведь известный путаник».

Работы у нас в УФТИ в отделе Л. Д. Ландау было очень много, и мы не имели возможности заниматься вопросами, непосредственно не связанными с нашей тематикой. Поэтому, хотя я и знал немного работы Якова Ильича, настоящее знакомство с ними произошло позже. Еще в довоенные годы мы встречались с Я. И. Френкелем на конференциях, и чем больше я видел и слышал его, тем больше он мне нравился — простотой, доброжелательностью, юмором, всем своим обликом.

Яков Ильич Френкель на лекции

В 1940 г. я защищал докторскую диссертацию, посвященную поглощению звука в диэлектриках и металлах. Яков Ильич был моим официальным оппонентом, и я был буквально потрясен, когда он обсуждал со мной результаты работы. Как я понял, он делал бы эту работу совсем не так, как я (у него даже был сотрудник С. Н. Ткаченко, занимавшийся аналогичными вопросами). Но какой же Яков Ильич был замечательный человек! Он сразу согласился с моим подходом, в котором фононы фигурировали как настоящие «живые» частицы. Я хочу заметить, что один крупный московский ученый, которому я рассказывал свою работу, снисходительно говорил мне: «Ну, знаете ли, фононы — что это такое? Это не больше чем манера выражения. Можно и не говорить о них, и получить те же результаты». Правда, получить результаты без фононов этот ученый так и не смог. Суть же дела заключалась в том, что фонон ведет себя как реальная частица, подчиняющаяся определенной статистике. Фононы как «живые» частицы давно были приняты в физике. Как «живые» они и были введены Эйнштейном и Дебаем в их классических работах о теплоемкости твердых тел, в которых учитывалась, естественно, статистика фононов. Новым у меня было рассмотрение кинетики этих частиц (точнее говоря, квазичастиц), потому что они в кристаллах характеризуются не импульсом, а квазиимпульсом. Изучая кинетику, я получил кинетические уравнения для фононов и исследовал их неравновесное распределение, вызываемое внешней звуковой волной. Мой подход не вызывал сомнений у Якова Ильича, и он его горячо поддержал. Позже мне стало ясно, что Яков Ильич не мог его не принять, ибо такой подход был близок ему по духу: ведь Яков Ильич придумал экситоны (тоже квазичастицы), распространяющиеся в кристаллических средах.

Понятие экситона явилось для меня первым примером того, какое важное значение имеют многие идеи Я. И. Френкеля. Но об этом я скажу позже, а сейчас вернусь к своей диссертации. Отзыв Якова Ильича, который я, готовя эти воспоминания, перечитал, показывает, как глубоко он понимал физику твердого тела и, в частности, проблемы переноса и поглощения колебаний и связь между ними.

В отзыве есть одно место, очень характерное для стиля и даже мировозрения Якова Ильича как физика-теоретика. Поэтому я его приведу. «Следует поставить в заслугу автору — пишет Яков Ильич — то обстоятельство, что он не ставит себе иллюзорной задачи точного численного определения интересующих его величин (коэффициентов затухания звука, теплопроводности, электропроводности и т.д.), но довольствуется установлением их температурной зависимости, в особенности для предельных случаев высоких и низких температур, и оценкой порядка величины, что может быть осуществлено без полного решения соответствующих весьма сложных кинетических уравнений».

Этот отзыв отражает общий подход Якова Ильича к теоретическим работам. Его всегда интересовала главным образом идея, выражающая физическую суть дела, а не детали математических выкладок (если, конечно, речь шла не о таких фундаментальных задачах, как, например, задача об атоме водорода). Следует при этом иметь в виду, что Яков Ильич прекрасно владел математическим аппаратом.

В процессе наших разговоров и встреч, связанных с моей диссертацией, я понял, что Яков Ильич не только первоклассный физик, но и человек удивительных душевных качеств. Приведу один пример. Я позвонил Якову Ильичу в Ленинград, чтобы условиться, когда он приедет в Харьков. Он ответил и добавил: «Шура, может быть, Вам надо захватить масло, у Вас ведь маленький мальчик, а мне это совершенно не трудно». Я об этом не только не просил Якова Ильича, но не мог и представить, что Френкель будет везти мне снедь из Ленинграда.

По приезде Якова Ильича в Харьков мы прямо с вокзала заехали ко мне домой позавтракать. Однако оказалось, что за стол нельзя было сесть, так как скандалил мой маленький сын, залезший под стол. Дело принимало нехороший оборот, но Яков Ильич, не долго думая, снял пиджак и тоже полез под стол. Там они о чем-то пошептались, а затем сын вылез из-под стола утихомиренный, держась за руку Якова Ильича, а Яков Ильич сказал: «Ваш Илюша хороший парень, но нужно уметь с ним обращаться». Он рассказал, что его жена шефствует над детским садом и много возится с ребятишками, а он сам хорошо знаком с детским писателем С. Я. Маршаком.

В ту уже далекую эпоху не все правильно относились к теории относительности Эйнштейна, и, когда Яков Ильич был в Харькове, я и мои товарищи попросили его зайти в университет и объяснить в ректорате, что наличие максимальной скорости распространения взаимодействий не противоречит никаким философским принципам и что это не то же самое, что проявление «предельщины» на транспорте. Яков Ильич умел хорошо объяснять и, по-видимому, убедил сомневающихся. Кроме того, он заявил, что теоретики, работающие в университете — квалифицированные и толковые товарищи и что следует их беречь. Он также поддержал мою кандидатуру на должность руководителя кафедры теоретической физики. Я возглавлял эту кафедру в университете примерно в течение 40 лет.

В Харькове Я. И. Френкель всегда был желанным и дорогим гостем. Его очень любили все, в том числе Кирилл Дмитриевич Синельников и Антон Карлович Вальтер, которых Яков Ильич знал по 20-м годам в Ленинграде. Яков Ильич всегда в командировку брал свою скрипку и музицировал с Кириллом Дмитриевичем, который хорошо играл на рояле. Для нас это был настоящий праздник. Правда, дело было не только в музыке, но и в интереснейших беседах и рассказах Якова Ильича о разных научных проблемах и о жизни. Почему-то вспоминается такой небольшой эпизод, очень, впрочем, характерный для Якова Ильича. Он и я жили в Москве в гостинице. Я был у него в номере, мы разговаривали, но вдруг он поднялся и сказал: «Я ведь сегодня вечером уезжаю, нужно сходить в буфет и принести дежурной по этажу пирожное, а то ведь ей скучно так сидеть».

Яков Ильич обладал огромной физической интуицией, дававшей ему возможность сразу «схватить» суть явления, не обращаясь к его строгому математическому описанию. Можно сказать, пользуясь известным разбиением математиков на классиков и романтиков, что Якова Ильича по стилю мышления следует отнести к категории романтиков, именно физических романтиков, а не классиков, ибо математика для него сама по себе не была источником физического откровения, что является характерной особенностью классиков.

В этой связи хорошо помню такой случай. Я подготавливал курс «Строение материи» для чтения в университете. Яков Ильич был тогда в Харькове, и я решил посоветоваться с ним, сказав, что у меня как-то не ладится с курсом в смысле его логики и внутренней стройности. Ответ Якова Ильича был таков: «Не надо стремиться все раскладывать по полочкам». Иными словами, не надо стремиться к излишней логической стройности при преподавании общего курса физики.

Некоторые из его идей на первых порах, хотя и казались заманчивыми, но представлялись нежизнеспособными. Однако время распорядилось по-своему, и с годами эти идеи Якова Ильича обретали все большую жизненную силу и входили в развивающуюся физику как ее неотъемлемые части.

Взять хотя бы френкелевские пары. Вначале многие полагали, что эта идея, если и правильна, то может реализоваться для узкого класса очень рыхлых структур, в которых теплота испарения атома из узла в междоузлие невелика. Однако со временем, когда начала развиваться радиационная физика твердого тела, оказалось, что одновременное появление пары — вакансии и атома, внедренного («испарившегося», по терминологии Якова Ильича) в междоузлие, — является одним из основных элементарных процессов создания радиационных дефектов не только в рыхлых, но и в плотноупакованных структурах.

Долгие годы, около 20 лет, к френкелевским экситонам относились весьма настороженно, даже скептически. Среди скептиков был сам Вольфганг Паули. Но в начале 50-х годов началось активное развитие экситонной физики — важнейшей главы современной физики твердого тела.

Знаменитая «Кинетическая теория жидкостей» Я. И. Френкеля, идеи которой оказали огромное влияние на развитие физики и физической химии во всем мире, при своем появлении вызвала скептическое к себе отношение со стороны некоторых «рафинированных» теоретиков, которых смущал в книге избыток авторской интуиции, а главное, отсутствие «малого параметра», а без «малого параметра», как они считали, нельзя строить теорию. И опять все тот же судья — время — поставило книгу Якова Ильича Френкеля в ряд выдающихся сочинений по молекулярной физике. Сейчас каждый физик знает, что Я. И. Френкель высказал фундаментальную идею о том, что жидкость по своему строению далека от газа и ближе к твердому телу благодаря наличию ближнего порядка в расположении атомов.

Не менее важны работы Якова Ильича в области физики ядра. Он первым обратил внимание на необходимость применения методов статистической физики при изучении ядра. Ему принадлежит важная идея о том, что излучение нейтрона возбужденным ядром аналогично испарению молекул нагретой каплей.

В конце 1938 г. было открыто явление деления ядра урана, а уже в начале следующего года Яков Ильич предложил теорию деления тяжелых ядер. Он исходил из того, что деление следует рассматривать как результат колебаний электрически заряженной капли. Такая же идея (несколько позже) была положена в основу теории деления, развитой Бором и Уиллером. Количественная теория была создана Яковом Ильичем для малых колебаний капли, деление же представляет собой большой эффект. Но тем не менее механизм деления и основные его черты были правильно объяснены Яковом Ильичем. К этому следует добавить, что малые колебания капли сами по себе очень важны, так как они лежат в основе современной теории коллективных возбуждений атомных ядер.

Можно привести много примеров, иллюстрирующих блестящую интуицию и прозорливость Якова Ильича. Достаточно указать, что Яков Ильич независимо от Гейзенберга объяснил природу ферромагнетизма и понял роль обменного взаимодействия в нем, а также предложил (совместно с Дорфманом) теорию доменного строения ферромагнетиков. Он применил представления о квантово-механическом туннелировании к рассмотрению выпрямления на контакте металл-полупроводник. Сейчас, спустя много лет, можно по-новому оценить научное наследие Якова Ильича. Мы видим, как много блестящих идей, высказанных и развитых Яковом Ильичем, вошли в золотой фонд современной физики.

Когда сегодня просматриваешь его «Принципы теории атомных ядер» или «Введение в теорию металлов», получаешь истинное наслаждение от богатства и глубины мыслей, простоты «хорошей» физики, которой так много в этих книгах, и мастерского изложения.

Яков Ильич навсегда остался в нашей памяти замечательным ученым — физиком до мозга костей, прекрасным учителем и педагогом, редким по своим душевным качествам человеком, гуманистом в подлинном смысле этого слова.