О некоторых горе-историках физики
В. Л. Гинзбург
ВИЕТ. 2000. № 4. С. 5–14
Физика плазмы в настоящее время представляет собой очень широкую и многообразную область исследований. Достаточно упомянуть такие объекты, как плазма в газовых разрядах, ионосферная и разреженная космическая плазма, высокотемпературная плазма в установках для управляемого термоядерного синтеза и плотная плазма в звездах и твердых (или, лучше сказать, конденсированных) телах. Любопытно, что плазма была названа четвертым состоянием вещества еще в XIX веке [1]. Естественно, литература, посвященная плазме сегодня, буквально необозрима. Например, даже в моей книге «Распространение электромагнитных волн в плазме», опубликованной более 30 лет назад [2], имеется около 1200 ссылок на литературу. В подобной ситуации интересно и полезно было бы познакомиться с историей развития физики плазмы, причем во взаимосвязи ее различных направлений. Однако, насколько мне известно, такая задача еще не решена, в связи с чем можно приветствовать исторические исследования даже частного характера, т. е. касающиеся лишь отдельных проблем (например, колебаний и волн в плазме).
В современной России, когда уже нет цензуры и идеологического давления, побуждавшего недобросовестных авторов доказывать, что «Россия — родина слонов», а отечественные работы являются обязательно «основополагающими», имеются все условия для объективного освещения истории науки. К сожалению, советский стиль «исторических» изысканий еще не забыт, и мне недавно пришлось с этим столкнуться. Последнее и послужило мотивом для того, чтобы написать настоящую статью.
После опубликования книги [2] я физикой плазмы активно не занимался и поэтому не обратил внимания на появление в 1997 г. в журнале «Физика плазмы» под рубрикой «Из истории науки» статьи А. Ф. Александрова и А. А. Рухадзе [3]. Об этой статье узнал лишь в июле 2000 г. из подкинутой мне в ФИАНе рукописи под названием «Ландау и другие». В качестве автора указан М. Ковров, но адреса нет, а сочинение это антисемитского типа, поэтому, вероятно, это анонимка. Тем не менее я указываю здесь на эту рукопись, поскольку нецензурных слов она не содержит и в современных условиях может оказаться опубликованной. Конечно, цитировать господина (или товарища) Коврова не собираюсь, укажу лишь, что статья Александрова и Рухадзе широко используется в, ней для «доказательства» того, как Л. Ландау и другие травили А. А. Власова. И действительно, Александров и Рухадзе беззастенчиво искажают содержание критики некоторых работ А. А. Власова, изложенной в статье В. Л. Гинзбурга, Л. Д. Ландау, М. А. Леонтовича и В. А. Фока (далее ГЛЛФ) и опубликованной в 1946 г. [4].
Чтобы читателям была ясна ситуация, придется сделать несколько предварительных замечаний. Еще в 1920-е гг. был достигнут немалый прогресс в изучении газоразрядной плазмы — ионизованного газа малой плотности. Известны работы Ленгмюра и в особенности статья Тонкса и Ленгмюра [5], опубликованная в 1929 г. Эти авторы самосогласованным образом рассматривали движение частиц (электронов и ионов) и уравнения электромагнитного поля (уравнения Максвелла) и, в частности, понимали, что в плазме могут распространяться не только поперечные, но и продольные волны (колебания) с характерной циклической плазменной частотой ωp, причем ωp2 = 4πe2N/m (здесь e и m — заряд и масса электрона, а N — концентрация электронов). В статье [5] рассмотрен и вопрос о вкладе ионов, а также некоторые другие, но кинетические уравнения для частиц не использовались. Последнее, на первый взгляд, может вызвать удивление, поскольку кинетическое уравнение Больцмана широко применялось для описания процессов в газах уже много десятилетий до появления этой работы. По всей вероятности, дело в том, что в плазме, в отличие от неионизованных газов, совсем непросто записать выражение для нетривиальной части уравнения Больцмана, а именно для столкновительного члена (интеграла столкновений) Stf (здесь и ниже пользуюсь обозначениями, принятыми в книге [6]). С учетом этого члена уравнение Больцмана для функции распределения частиц f(t, r, p) имеет вид
где v = p/m — скорость частиц, E и B — напряженности электрического и магнитного полей (частицы считаем электронами, их заряд равен е). При рассмотрении процессов переноса (электропроводности, теплопроводности и т. п.) поля E и B обычно считаются внешними, заданными, и, как было сказано, главным является уточнение смысла интеграла столкновений Stf. Для плазмы эта нетривиальная задача была в хорошем приближении решена Л. Д. Ландау в 1936 г. [7] (см. [6, § 41]). Имеется, однако, круг вопросов, для анализа которых поля E и B нельзя считать заданными, а нужно учитывать также и поля, создаваемые частицами самой плазмы. Простейшая задача такого типа — распространение волн в плазме. Для ее решения, да и в более широком плане, А. А. Власов в опубликованной в 1938 г. работе [8] предложил использовать кинетическое уравнение с согласованным полем. В этом методе интеграл столкновений Stf вообще отбрасывается, но поля E и B считаются полными, т. е. учитываются также поля, созданные частицами самой плазмы. В подобных условиях поля E и B подчиняются уравнениям Максвелла. В простейшем случае, когда речь идет о продольном поле, в линейном приближении нужно использовать уравнения
где положено f = f0 + δf, f0 — невозмущенная функция распределения и δf — малая добавка; при этом в (2) для простоты считается, что функция /о отвечает состоянию, в котором заряд и ток равны нулю (разумеется, заряд электронов компенсируется зарядом ионов). Таким образом, для потенциала получается уравнение Пуассона ∆ф = 4πeʃδfdp. Уравнения (2) или более общие для полей E и B, подчиняющихся уравнениям Максвелла, в литературе нередко называют уравнениями Власова. Нисколько не умаляя заслуги Власова, применившего такое самосогласованное приближение, я не вижу разумных оснований для подобного словоупотребления, ибо речь идет об укороченном уравнении Больцмана и уравнениях Максвелла (или уравнении Пуассона). Любопытно, что А. А. Рухадзе в своей книге [9], о которой речь пойдет ниже, на с. 73 похваляется тем, что всячески популяризировал термин «уравнение Власова». Вместе с тем в учебнике [10], одним из авторов и редактором которого является тот же Рухадзе, посвященном уравнениям типа (2), параграф 3. 2 назван «Кинетическое уравнение с самосогласованным полем». Думаю, что такое название правильнее всего. Но, разумеется, вопрос о терминологии не имеет особого значения, и, когда говорят «уравнения Власова», физики понимают, о чем идет речь, а по сути дела только это и важно. Я позволил себе сделать это отступление потому, что в книге [9] на с. 73 Рухадзе утверждает также, что я якобы «всеми фибрами своей души не любил Власова» и оказывал «яростное сопротивление» использованию термина «уравнение Власова». И то и другое, как и многое в [9], совершенно не соответствует действительности и является плодом богатого и, к сожалению, весьма недоброкачественного воображения Рухадзе[57].
Вернемся, однако, к существу дела. Полагая в (2) функцию δf пропорциональной exp[i(kr — ωt)]> находим
57
«Клевещите, клевещите, что-нибудь да останется». Это известное выражение правильно, к сожалению, отражает нравы, нередко царящие в человеческом обществе. Замечу поэтому, что лишь в 1938–1940 гг., тогда аспирант на физфаке МГУ, я был формально знаком с А. А. Власовым. Но ни тогда, ни позже никогда не участвовал в каких-либо дискуссиях с ним. Никогда не приходилось мне писать какие бы то ни было отзывы о работах или деятельности Власова, если не считать соавторства в статье ГЛЛФ [4]. Работу Власова [8] я в своей книге [2], естественно, цитирую, причем без всякой критики.