Алексей Васильевич Шубников (1887—1970) - [38]

И. С. Желудеву приходилось неоднократно обсуждать с Алексеем Васильевичем симметрию электрических и магнитных полей, многих физических явлений. Однажды И. С. Желудев заметил, что поток электронов в проводнике создает магнитное поле, подобное «выворачивающемуся» кольцу дыма, когда через него «продувают» воздух. Алексею Васильевичу сравнение понравилось, но от себя он добавил: «Даже проще, резинка, надетая на карандаш, при протягивании последнего „выворачивается[* Желудев И. С. Полная симметрия скаляров, векторов и тензоров второго ранга. — Кристаллография, 1960, т. 5, вып. 3, с. 346—353.] подобно Вашему кольцу дыма; симметрия одна и та же». Подобная четкость моделирования была характерной особенностью его мышления.

Одно из самых крупных достижений А. В. Шубникова — учение об антисимметрии. Им самим это учение развивалось как учение о симметрии (и антисимметрии) фигур, а не явлений. Перенос обобщений основных положений антисимметрии на физические явления был выполнен И. С. Желудевым, с помощью рассмотрения полной симметрии скаляров векторов и тензоров. Поначалу Алексей Васильевич принял это обобщение спокойно, но позднее отнесся к нему весьма критически. Сберегая «чистоту симметрии фигур» (хотя бы и черно-белых), он протестовал против введения в понятие, как он говорил, уже занятого слова «симметрия» таких представлений, которые уходили бы от фигур/ Все это, к сожалению, уживалось с тем обстоятельством, что в свое время А. В. Шубников явился апологетом распространения симметрии на физические явления с использованием фигур с предельной симметрией (например, шаров, описывающих симметрию скаляров и псевдоскаляров). Вместе с тем позднее было интересно наблюдать, как Алексей Васильевич «обнаруживал» плоскости антисимметрии в магнитном поле, ориентированные вдоль поля, и тем самым фактически признавал справедливость положений полной симметрии [261].

А. В. Шубников неоднократно обращался к проблеме симметрии светового луча. В конечном счете его представления базировались на уже указанных особенностях взаимной ориентации электрических и магнитных полей. По Алексею Васильевичу, в плоскополяризованной световой волне, соответствующей колебаниям вектора E, меняющегося по синусоидальному закону, магнитное поле перпендикулярно плоскости поляризации и также меняется по синусоидальному закону, изменяя направление через каждые полволны.

Образцом модельно-симметрийного подхода к физическим явлениям служит проведенное А. В. Шубниковым рассмотрение эффекта Холла. Эффект моделируется через текущую воду, перпендикулярно поверхности которой помещен вращающийся цилиндр. В этих условиях половина боковой поверхности цилиндра движется по течению воды, ускоряя его, а вторая — против течения, замедляя его. В результате с одной стороны уровень воды прибывает, а с другой — убывает. Возникает «поперечный перепад» воды. Потоку воды в модели отвечает текущий ток: вращающемуся цилиндру — перпендикулярное магнитное поле, а перепаду уровней — поперечная разность потенциалов, возникающая в эффекте Холла. Все явление имеет симметрию т (плоскость симметрии, перпендикулярная магнитному полю).

В конце 50-х годов большой резонанс получило открытие так называемого несохранения четности при слабых взаимодействиях. В литературе появились разного рода толкования этого явления, в том числе неправильные. А. В. Шубников сразу понял, что несохранение четности может быть объяснено прежде всего на основе законов симметрии и дал его ясную интерпретацию, базирующуюся на представлениях о симметрии магнитного поля [125]. При этом он попытался смоделировать элементарные частицы с использованием «движущихся» и «вращающихся» «черных» и «белых» шаров. Такой подход был несомненно перспективным.

Глава 11 Рост кристаллов в работах А. В. Шубникова

Одним из первых, определивших значимость проблемы роста кристаллов, сложность ее задач и важность практического метода, был А. В. Шубников. Он писал: «По многообразию явлений, сопровождающих образование кристаллов, оно может быть сопоставлено, пожалуй, только с жизнью организмов». Эта проблема «непосредственно связана с промышленным выращиванием искусственных кристаллов, без которых немыслимо дальнейшее развитие ни самой науки о кристаллах, ни некоторых отделов современной техники» [211, с. 13].

Реальная структура кристаллов

Именно работами А. В. Шубникова начинаются систематические исследования процессов роста кристаллов. В отличие от старой кристаллографии, которая рассматривала только идеальные формы и идеальные структуры, А. В. Шубников заложил основы современной кристаллографии, обратив особое внимание на исследование структуры «реальных кристаллов со всеми присущими им дефектами формы и строения» [244]. По Шубникову, всякий реальный кристалл представляет собой тело конечных размеров. Его можно рассматривать как совокупность «пирамид», сходящихся своими вершинами в начальной точке роста; основаниями пирамид служат грани кристаллов; ребрами пирамид — линии движения вершин многогранника во время его роста (закон Бекке) [256]. Из этого определения следует, что физические свойства пирамид с основаниями, принадлежащими к разным простым формам, оказываются неодинаковыми. Это определяется «различием структуры граней разных форм», что, естественно, сказывается при захвате примесей и образовании дефектов.