Олег Спиридонов - Людвиг Больцман: Жизнь гения физики и трагедия творца
После переезда семьи в небольшой австрийский городок Линц Людвиг поступает в гимназию. Сказать, что он хорошо учился, было бы очень мало. В своих воспоминаниях Больцман пишет, что он был даже слишком усердным учеником. Этому не мешала развившаяся у него в детстве сильная близорукость.
«Поскольку я вследствие своей близорукости не видел даже того, что было написано и начерчено на классной доске, — писал он впоследствии, — то судьба моего образования всегда держалась на волоске, я чуть было не сказал: к моему счастью… В самом деле, хотя, быть может, сила моего воображения и выигрывала, но это происходило за счет объема приобретенных знаний».
Больцман много и охотно читает, причем его любимыми произведениями являются признанные шедевры мировой литературы. Прекрасная память позволяет ему цитировать наизусть отрывки из произведений Гомера, Шекспира, Гёте. Особенно большое влияние на формирование характера юноши оказали жизнь и творчество немецкого поэта Фридриха Шиллера (1759-1805). В этом нет ничего удивительного, так как его произведения владели умами и сердцами молодого поколения Европы. «Свобода выращивает гигантов», — утверждает Шиллер и прославляет
Гордость пред лицом тирана
(Пусть то жизни стоит нам).
Смерть служителям обмана,
Слава праведным делам!
Эти пламенные призывы Шиллера пробуждали общественную мысль и находили отклик во всех странах Европы. «Другу человечества» было написано в патенте на право гражданства, посланном Шиллеру французским конвентом. Великий поэт-романтик видел путь к решению проблем человечества в сотворении человеком самого себя, в эстетическом воспитании людей. Идеалы Шиллера стали основой мировоззрения Больцмана. «Я высоко ценю произведения Гёте, “Фауст” которого, возможно, величайшее из всех произведений искусства; Шекспира и других я ценю за величие духа; но Шиллера — за нечто другое. Тем, чем я стал, я обязан Шиллеру», — признается он.
Ф. ШиллерУчебу в гимназии Людвиг сочетает с серьезными занятиями музыкой и увлечением литературой. Уроки игры на рояле в Линце ему дает на высоком профессиональном уровне австрийский композитор А. Брукнер (1824-1896), который был, безусловно, личностью своеобразной, яркой, одаренной и целеустремленной. Он привил юному Больцману любовь к музыке и дал ему навыки игры профессионального пианиста, что впоследствии признавалось многими друзьями Больцмана. Серьезные занятия музыкой сопровождали всю его последующую жизнь. Уже в первой части книги вы могли почувствовать это, читая его неожиданное «музыкальное переложение» такой физической теории, как кинетическая теория газов Максвелла (с. 58). Музыкальные сравнения часто встречаются в его речах и статьях, придавая им живость и очарование. В серьезных физических работах приводятся точные и емкие характеристики любимых композиторов Больцмана. Например, Моцарт — «образец веселья и скромности», Бетховен — «мыслитель в звуках». Будущему ученому больше всего импонирует творчество Людвига ван Бетховена, мужественность, героизм и проникновенная возвышенная лирика сочинений которого оказали на Больцмана, как он сам подчеркивал, огромное воздействие.
Учеба в гимназии, серьезные занятия музыкой и литературой очень много значили для формирования характера Больцмана. «Художественный вкус» многих его научных работ отмечали современники ученого. Три грации — музыка, литература, наука — слились в одном человеке и образовали прекрасное и могучее единство, подтверждая строки любимого поэта Больцмана — Ф. Шиллера:
Чем больше ваши мысли, ваши чувства
Открыты для безбрежного искусства,
Для светлого потока красоты, —
Тем он яснее различает звенья
Единства мирозданья, — те черты,
Которых прежде он не знал значенья.
2. Венский университет
После окончания гимназии и переезда в Вену в 1863 г. девятнадцатилетний Людвиг поступает в Венский университет. В ту пору это было одно из наиболее передовых учебных заведений Европы. Интересы Больцмана сосредоточиваются на углубленном изучении физики и математики, для этого в университете имелись весьма благоприятные условия. Физику в нем преподавали известные ученые — Й. Стефан, Й. Лошмидт, К. Доплер и др. Серьезные научные исследования в различных областях физики велись в Физическом институте при университете. Учителями Больцмана были, в частности, профессор Й. Петцваль, известный своими исследованиями в области математики и физики, экспериментатор А. Эттингсхаузен, открывший явление возникновения поперечной разности температур при протекании тока по образцу, помещенному в магнитное поле (эффект Эттингсхаузена). Но, конечно, своим становлением как ученого Больцман в полной мере обязан учебе у двух замечательных физиков XIX в. — Й. Стефана и Й. Лошмидта, которые оказали большое влияние на формирование как личности вступающего в науку юноши, так и его научных интересов. На всю жизнь сохранил Больцман чувство глубокого уважения и любви к своим учителям.
Ученый, педагог и крупный организатор науки Й. Стефан (1835-1893) заведовал в годы учебы Больцмана кафедрой физики университета. Среди исследований Стефана — труды по диффузии и теплопроводности газов, проводимости металлов, акустике, связи электрических и оптических явлений. В 1879 г. он устанавливает (экспериментально) закон излучения абсолютно черного тела (закон Стефана), доведя до полной ясности имеющиеся к тому времени противоречивые результаты исследований других ученых по данному вопросу. Й. Стефан чутко улавливал то новое, передовое, что появлялось в физике и на первых порах еще не получало должного признания. Так, он был одним из первых, кто в полной мере оценил значимость теории электромагнитных явлений Д.К. Максвелла и немало способствовал ее распространению и признанию. «Когда я, еще студентом, подружился со Стефаном, — вспоминал Больцман, — он мне первому передал сочинения Максвелла вместе с английской грамматикой, ибо я тогда совсем не знал английского языка». Влияние Й. Стефана было столь значительным, что теория Максвелла была сразу же прочно усвоена Больцманом. Его первой научной работой стала статья «О движении электричества на изогнутых поверхностях» (1865). В дальнейшем научные интересы Больцмана сосредоточиваются в основном на развитии теории газов, но и в последующие годы им выполнены интересные и глубокие работы в области электричества.
Йозеф Стефан был прекрасным педагогом. Уверенное владение как теоретическим, так и экспериментальным методом исследований давали ему глубокое понимание взаимосвязи явлений в природе, и это находило отражение в его лекциях. В одних случаях Стефан давал строгие математические выводы, в других предельно ясно излагал физическую сторону явлений, не прибегая к математике. Стиль педагогики Стефана был исключительным. «Совершенно олимпийское веселье и возвышенный юмор, превращающие для студентов самые трудные дискуссии в интересную игру, так вошли в меня, что до известной степени сделались моей собственной натурой», — писал Больцман.
Исследования австрийских ученых, выполненные в Физическом институте при Венском университете (размещенном в Эрдберге), приобретают широкую известность. «Для меня Эрдберг остался на всю жизнь символом серьезной, одухотворенной экспериментальной деятельности» — так характеризует Больцман научную обстановку в институте. Чувство нового, которое мы уже отмечали в Стефане, находит отражение и в его руководстве институтом. В 1865 г. появилась работа Й. Лошмидта «О размерах молекул воздуха», и Й. Стефан сразу же оценил ее значение для развития атомистической теории и пригласил ее автора на работу в Эрдберг. Это дает Лошмидту возможность активизировать свои исследования. В 1867 г. Лошмидт избирается членом-корреспондентом Венской академии наук, а в 1870 г. — ее действительным членом.
Многое сближает Лошмидта и Больцмана, и во многих отношениях учитель является для ученика примером. Людвиг восхищается преданностью Лошмидта науке, учится у него глубокому проникновению в существо решаемой физической проблемы. Можно с уверенностью говорить о том, что именно Лошмидту удается заразить молодого ученого глубокой верой в атомистику. С гордостью отмечал впоследствии Больцман, что «одно из важнейших научных открытий, а именно, порядок величин, связанных с дискретностью внутреннего строения материи, сделано никем иным, как нашим Лошмидтом». Под влиянием учителя Людвиг выбирает свой путь в науке, который впоследствии принес ему всемирную известность. В этой связи уместно упомянуть о многочисленных попытках Лошмид-та научно доказать второй закон термодинамики. Ему не удалось найти его решения, но, несомненно, под его влиянием двадцатидвухлетний Больцман выступает со своей второй научной работой — «О механическом смысле второго начала механической теории теплоты» (1866). Эта работа была его первой попыткой решения этой чрезвычайно трудной и актуальной проблемы физики. Дружба и научное сотрудничество с Лошмидтом продолжаются и после окончания Больцманом университета, причем первым ценителем и строгим судьей его научных достижений неизменно был Лошмидт, замечания которого во многом помогали Больцману в оценке сделанного, в выборе пути дальнейших исследований. «Величие души» отмечал Больцман в своем учителе.
