К вопросу об авторстве открытия автофазировки

(Опубликовано в книге «Исследования по истории физики и механики». 2008. – М.: Физматлит, 2009. 416 с., С. 213–233.

Утверждено к печати Учёным советом Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН)

Аннотация

Явление автофазировки относится к области ускорителей заряженных частиц. В настоящее время автором его открытия официально считается
В. И. Векслер. В статье рассказывается, как было сделано это открытие, откуда следует, что у В. И. Векслера должен быть соавтор – Е.Л. Фейнберг.

L. L. Zinovyeva. On the question about the autophasing discovery authorship.

The phenomenon of the autophasing concerns to the field of high energy accelerators. Now V. Veksler is officially regarded as the author of this discovery. In the article is told how this discovery was made in reality. From this it follows that E. Feinberg must be V. Veksler’s co-author.

Явление автофазировки относится к области ускорителей заряженных частиц. В этих установках получают ускоренные до больших энергий атомные частицы, которые нужны физикам для изучения микромира. Для более глубокого проникновения в тайны мироздания требуются частицы всё больших энергий. Каждый шаг в значительном повышении энергии ускоренных частиц является научным достижением.

Открытие в 1944 году автофазировки и стало таким очередным шагом. Его относят к одному из самых значительных открытий XX века, так как оно положило начало новой эпохе в развитии ускорителей заряженных частиц, а, следовательно, и всей физики в целом. На основе автофазировки созданы все современные циклические ускорители на высокие энергии: синхротроны, синхроциклотроны, синхрофазотроны, микротроны.

До недавнего времени открытие автофазировки связывали исключительно с именами советского учёного Владимира Иосифовича Векслера и американца Эдвина Макмиллана, сделавшего то же самое на год позже независимо от Векслера. В 1963 году оба учёных за это открытие были удостоены американской премии  «Атом для мира».

Чтобы понять значение открытия автофазировки, начнём с того, что в начале 1940-х годов существующие в то время ускорители типа циклотрона и бетатрона практически исчерпали себя по энергии. Связано это было со следующими обстоятельствами.

В циклотроне, ускорителе, предложенном в 1929 году Лоуренсом и построенным им в 1932 году, положительно заряженные частицы обращаются в постоянном магнитном поле и ускоряются в щели между дуантами. В основе этого процесса лежит равенство, иными словами резонанс, частот обращения частицы ω и изменения ускоряющего переменного электрического поля ω₀:

 

 

где e, m – заряд и масса частицы, c – скорость света,  H – напряжённость магнитного поля.

При таком условии энергия протонов не могла превысить 20 МэВ, так как именно с этой энергии начинал сказываться эффект увеличения массы частицы при скоростях, соизмеримых со скоростью света, который следует из теории относительности Эйнштейна:

 

 

 

где m₀ – масса покоя частицы, ν – скорость частицы, c – скорость света.

Вследствие этого нарушается резонанс прохождения частицы через ускоряющий промежуток и соответствующей фазы ускоряющего электрического поля, что влечёт за собой торможение.

По этой же причине циклотроны вообще нельзя было использовать для ускорения электронов вследствие слишком малой их (электронов) массы покоя. Уже при энергиях 1–3 МэВ электрон достигал скорости, близкой к скорости света, вследствие чего его масса заметно возрастала, и частица быстро выходила из резонанса.

Кроме того, нарушение резонанса зависело от небольшого уменьшения напряжённости магнитного поля H от центра к краю зазора магнита.

Первым циклическим  ускорителем электронов стал бетатрон на энергию 2,2 МэВ, построенный Кёрстом в 1940 году по идее Видероэ. В бетатроне, подобно циклотрону, существует ограничение для получения частиц очень высокой энергии. Это вызвано тем, что движущиеся по круговым орбитам электроны, согласно законам электродинамики, излучают электромагнитные волны, которые при релятивистских скоростях уносят очень много энергии. Для компенсации этих потерь требуется значительно увеличивать размер сердечника магнита, что имеет практический предел.

Таким образом, в ускорителях типа циклотрона и бетатрона существовал энергетический барьер ускоренных частиц. Однако для дальнейших исследований микромира требовались частицы более высоких энергий, поэтому необходимо было искать  новые пути в этом направлении.

Очень скоро как в Советском  Союзе, так и в Америке, ряд исследователей привлекло решение, лежащее на поверхности, – достаточно было взглянуть на математическое условие резонанса частот обращения частиц  и ускоряющего электрического поля  в циклотроне (1).

Из него хорошо видно, что для сохранения равенства при изменении массы и напряжённости магнитного поля, что физически соответствует сохранению резонанса, а, следовательно, и сохранению процесса ускорения, необходимо изменять либо частоту ускоряющего электрического поля, либо величину управляющего магнитного поля, либо и то и другое одновременно. Иными словами, решение состояло в синхронизме частот ускоряющего электрического поля и обращения пучка ускоряемых частиц. И такие предложения не замедлили появиться.  Например, идея синхроциклотрона, то есть сохранение резонанса в циклотроне с помощью изменения частоты  ускоряющего поля в сторону постепенного понижения, высказывалась
М. С. Козодаевым [1. С. 220–222].

А в 1943 году Л. А. Арцимович в своем докладе на семинаре в Казани, а позже – в Институте физических проблем в Москве, предложил ускоритель типа синхротрона как более экономичного ускорителя электронов по сравнению с бетатроном [2. С. 184; 3. С. 23].

Однако возникал ряд вопросов, без ответов на которые нельзя было приступать к созданию ускорителей нового типа. И самый главный среди них касался интенсивности, то есть числа частиц, ускоренных до конечной высокой энергии. Интенсивность наравне с энергией является важным параметром ускорителя. Чем больше она, тем лучше, так как тем больше вероятность наблюдения тех или иных событий в физическом эксперименте. При поверхностной же оценке интенсивности при ускорении методом синхронизма она получалась практически нулевой.

Дело в том, что ускоряемый пучок частиц имеет некоторую протяжённость, а это означает, что при синхронизме в строгий резонанс попадает очень малое число частиц, явно не достаточное для проведения физических экспериментов. Поэтому от внешне привлекательной идеи синхронизма частот на первых порах отказались.

В 1944 году в журнале «Доклады Академии наук СССР» В. И.Векслер опубликовал две статьи с предложениями новых ускорителей на основе метода резонанса, или синхронизма [4,5]. В первой статье  рассматривался способ ускорения релятивистских электронов в циклотроне путем обеспечения кратности периода обращения пучка при каждом переходе через ускоряющий промежуток относительно периода ускоряющего электрического поля. Это было равносильно идее синхронизма. Впоследствии такой ускоритель назвали микротроном. Во второй статье рассматривалась идея синхротрона, надо полагать, предложенная независимо от Л. А. Арцимовича. (Хотя интересно, что в 1943 году Векслер тоже находился в Казани [8. С.9–10]). Эти статьи  сразу же привлекли к себе внимание, так как в них приводилось доказательство того, что процесс ускорения методом синхронизма является устойчивым. Устойчивость в данном случае означала, что в процесс ускорения автоматически вовлекалась и часть частиц пучка, не попадающих в точный резонанс. Вследствие этого можно было получить интенсивность хотя и гораздо меньшую, чем в циклотроне или бетатроне, но в какой-то степени достаточную для проведения физических экспериментов! Это было настоящее открытие! На его основе можно было уже серьёзно говорить о практическом создании ускорителей на высокие энергии. В соответствии с терминологией ускорителей Векслер назвал эту устойчивость автоматической фазировкой, или автофазировкой. После чего вскоре метод синхронизма был назван принципом автофазировки.

Так как в литературе доказательство автофазировки было впервые приведено в работах Векслера без каких-либо ссылок на других авторов по этому вопросу, то и считалось, что он является единоличным автором открытия явления автофазировки.

Однако осенью 1997 года из неопубликованных воспоминаний
И. Б. Иссинского, сотрудника Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), я впервые узнала, что устойчивость процесса ускорения методом синхронизма строго математически была доказана физиком-теоретиком Евгением  Львовичем Фейнбергом, который работал вместе с
В. И. Векслером в Физическом институте им. П. Н. Лебедева (ФИАН) в Москве.

Помню, как поразила меня эта новость. Ведь я была лично знакома с
Владимиром Иосифовичем, и в марте 1997 года, то есть незадолго до чтения воспоминаний Иссинского, опубликовала в газете «Вести Дубны»  хвалебную статью в его адрес по случаю его 90-летия [6]. Казалось невероятным, чтобы неожиданный факт из воспоминаний Иссинского был опубликован. Однако в 2000 году это было сделано на страницах газеты ОИЯИ «Дубна» [7] в следующем виде:

«…вспоминаю о встречах и беседах с работавшим в сороковых годах в ФИАНе Л. Н. Беллом, который был свидетелем «процесса» открытия принципа автофазировки. В то время у В. И. Векслера родилась идея ускорения в циклотроне частиц, переходящих в релятивистскую область, напряжением переменной частоты, синхронной с частотой обращения частиц. Вокруг царила доброжелательная атмосфера, и он широко обсуждал с сотрудниками своё предложение. Но, поскольку оно не имело расчётного подтверждения, идея вызывала сомнение и не могла стать общепризнанной. Делу помог Евгений Львович Фейнберг, к которому Владимир Иосифович обратился с просьбой помочь в обосновании предложенного принципа ускорения. Через несколько дней Евгений Львович принёс формулы, доказывающие устойчивость движения неравновесных частиц, то есть возможность ускорения пучка как целого, которые стали теоретическим обоснованием принципа автофазировки. Владимир Иосифович написал статью, включив туда уже количественно аргументированные расчёты, а Л. Н. Белл, поскольку родился в Америке и для него английский язык был родным, сделал её перевод. В апреле 1944 года В. И. Векслер направил рукопись для публикации в «Докладах Академии наук», издававшихся тогда одновременно на русском и английском языках. Вопрос авторства вызвал в ФИАНе большие дискуссии. В том же году была подготовлена вторая публикация. Статьи вышли значительно раньше публикации Э. Макмиллана (который, видимо,  не будучи знаком с публикациями В. И. Векслера, пришёл к открытию этого принципа независимо) и стали приоритетными».

Многие тогда отнеслись с большим недоверием к неожиданному сообщению – слишком силен был культ Векслера. Мне, как и другим, не верилось, что Фейнберг, проделавший основную работу по доказательству автофазировки, мог оставить без должного внимания факт своей причастности к этому после опубликования статей Векслера только за одной его фамилией. Ведь в тех статьях Фейнбергу не было выражено даже ни к чему не обязывающей благодарности.

Ещё больше вопрос запутывался тем, что в своей книге «Эпоха и личность» Е. Л. Фейнберг, говоря о поворотном моменте в развитии ускорителей в 1944 году, все лавры сам отдал Векслеру, даже намёком не упомянув о своей причастности к знаменательному событию [8. С. 233]. Вот как он пишет об этом:

«…в феврале 1944 года В. И. Векслер, все годы, чем бы он одновременно ни занимался, неустанно размышлявший над проблемой ускорения, буквально разрубил гордиев узел: он обнаружил, что можно перескочить через релятивистский барьер. Открытая им возможность создания ускорителей совершенно нового класса повернула всю мировую технику ускорителей на другой путь».

Это стало сильным козырем для оправдания Векслера в руках его защитников.

Что-то в этой истории не договаривалось и хотелось понять, что именно. Создавшаяся ситуация требовала расставить все точки над «i», тем более, что в то время (2004 г.) я занялась работой по  истории создания дубненского синхрофазотрона, в основе которого лежал принцип автофазировки. И мне пришлось погрузиться в эту проблему.

Вообще проблема авторства в науке не нова, если не сказать извечна. Хорошо известен неоднозначный взгляд на авторство всемирного закона тяготения – Ньютон или Гук? До сих пор не утихают споры вокруг теории относительности, выясняя, кто же её истинный родоначальник – Эйнштейн или Пуанкаре с Лоренцем? А уж взаимных претензий по поводу авторства на нижних этажах науки не счесть. Так что говорить, что история с автофазировкой явилась чем-то исключительно неожиданным, нет необходимости.

С просьбой прояснить возникший вопрос я обратилась к Виталию Лазаревичу Гинзбургу, зная, что в те далёкие годы он был сотрудником ФИАНа. Он сразу подтвердил факт того, что автором автофазировки является Е. Л. Фейнберг. И тут же, к моей неожиданной радости,  предложил поговорить с самим …Фейнбергом, дав мне его домашний телефон. Я позвонила, представилась, и наше знакомство состоялось.

Вопрос об автофазировке Евгений Львович встретил без всякого воодушевления и первое мгновение просто не хотел об этом говорить. Фамилия Векслера явно напомнила ему неприятные моменты в его жизни. Потребовалась убедительная аргументация моего интереса, чтобы расположить его к серьёзному разговору. Однако одного разговора оказалось недостаточно. Потом что-то уточнялось по телефону, в переписке, в деловых встречах.

Евгений Львович произвёл на меня грандиозное впечатление. В нём удивительным образом сочетались могучий ум настоящего учёного и бесконечная доброжелательность к собеседнику, независимо от его ранга. В его 90 с лишним лет поражали ясность ума, прекрасная память и подтянутость.

Я была тронута тем, что он с полным пониманием отнёсся к моему интересу и помог прояснить мои вопросы. Особенно дело сдвинулось после того, как я познакомила его с публикацией Иссинского. В ней он обнаружил неточности в описании событий, и это подвигло его к тому, чтобы самому  рассказать всё, как было, от начала до конца. Это хорошо видно из его электронного письма, присланного мне 29 июля 2004 года:

«Уважаемая Лариса Леонидовна!

Сегодня, наконец, получил письмо. На конверте печать московской почты 14 июля. Значит, где-то валялось. Спасибо. Я-то забыл, что это должна быть ксерокопия статьи Иссинского. Кстати, в ней много неточностей по истории вопроса.

Волновался, опасаясь, что Вы опубликовали свою статью, не показав предварительно мне. Конечно, Вы этого не сделали бы, и я волновался напрасно. Боюсь, создалась такая ситуация, неразбериха, что мне придётся всё же прервать полувековое молчание и разъяснить, как всё было, иначе останется ложное впечатление о моих взаимоотношениях с Векслером. В них было много и хорошего, и не очень. Не хочется такого афиширования нашей личной жизни, но придётся. Только всё ещё не знаю, в какой форме это сделать.

С наилучшими пожеланиями

Ваш Е. Фейнберг.»

Знаменательным стал телефонный разговор 6 октября 2004 года. В нём Евгений Львович не только подробно рассказал историю, связанную с открытием автофазировки, но и совершенно чётко высказал свою позицию относительно того, почему он оставил без внимания поступок Векслера. По иронии судьбы этот разговор со мной он вёл, находясь в Узком, том самом Узком, куда ровно 60 лет назад в 1944 году Векслер уехал, чтобы подготовить свои первые  две публикации по принципу автофазировки, напечатанные в журнале «Доклады Академии наук СССР»[9. С. 11]!

6 октября 2004 года мне на электронный адрес неожиданно пришло сообщение от Натальи Геннадьевны Полухиной, учёного секретаря ФИАНа. Она по просьбе Евгения Львовича следила за его почтой, пока он планово профилактически находился в больнице Узкого. В сообщении, написанном латиницей, говорилось, что Евгений Львович очень хочет переговорить со мной по указанному телефону, который находится в его палате, и попросила меня позвонить ему в тот же день. Я приготовила карандаш, бумагу и тут же набрала нужный номер. Евгений Львович снял трубку и сказал, что расскажет мне то, о чем молчал 60 лет. Далее последовал подробный рассказ, который я практически дословно записала.

В нём совершенно чётко и ясно вырисовывались роли Векслера и Фейнберга в работе, которая привела к формулированию принципа автофазировки:  Векслеру  принадлежала идея синхронизма, то есть, как преодолеть энергетический барьер в циклических ускорителях первого поколения:  циклотрона и бетатрона, а Фейнбергу – строгое математическое доказательство устойчивости предложенного процесса. Без такого доказательства нельзя было приступать к созданию ускорителей нового типа. Более того, именно Фейнберг обратил внимание Векслера на этот момент. Векслер же, по словам Евгения Львовича, сначала даже не понимал необходимость такого доказательства. Но потом понял и использовал в своих знаменитых статьях без всякого упоминания имени Фейнберга. К тому же, очень скоро под предлогом отсутствия соответствующего допуска Фейнберг был отстранён от работ, связанных с ускорителями.

Эта история также не обошлась без иронии судьбы – ведь Фейнберг стал сотрудником ФИАНа в 1938 году благодаря …Векслеру. Евгений Львович после аспирантуры ФИАНа был распределён в Ярославль. Векслер, будучи секретарем парторганизации ФИАНа и узнав, что он хочет остаться в ФИАНе, содействовал этому. Векслер будто предчувствовал, что Фейнберг будет ему необходим.

Я напрямую спросила Евгения Львовича, почему же он оставил без внимания такой поступок Векслера и не выступил в защиту своих прав. Ответ поразил меня. Евгений Львович сказал, что в тот момент решил, что если он чего-то стоит, то докажет это и без Векслера, а если нет, то и Векслер не нужен. Так он достойно вышел из недостойной ситуации, созданной не им.

Эти слова Евгения Львовича, наконец, внесли полную ясность во многом туманную до этого историю. Стало понятно, почему он молчал столько лет, почему в своей книге воспоминаний «Эпоха и личность» не стал писать о своей роли в открытии автофазировки. Ведь после опубликования Векслером своих работ в «Докладах Академии наук» только за своей фамилией считалось, что он является автором  автофазировки, и опубликование Фейнбергом правды привело бы к скандалу, а он этого не желал, тем более по прошествии стольких лет!  Историю с автофазировкой он просто вычеркнул из своей жизни, но …не из памяти – дружеские отношения с Векслером были навсегда разрушены.

Записанный по телефону рассказ я послала Евгению Львовичу для редактирования. Он принял его с одним незначительным замечанием, но, понимая важность момента, а именно, предание гласности правды об открытии явления автофазировки, сам написал текст, дополнив его новыми деталями, и главное, удостоверил его своей рукописной подписью. Это письмо на шести печатных страницах  датировано 11 марта 2005 года [15]. А 4 июля того же года он рассказал об этом перед профессиональной телекамерой для фильма по истории создания дубненского синхрофазотрона. (Этот фильм под названием «Властелины кольца» был сделан на Центральном телевидении под руководством Льва Николаева и показан первый раз на телеканале «Культура» 10 апреля 2007 года).

В своем письме Евгений Львович уже другими словами, но с тем же смыслом, что по телефону, объяснил, почему он не стал отстаивать свои права в отношении автофазировки:

«Да, Векслер поступил в этом деле со мною, мягко говоря, неприлично… …я считаю, что лучше тратить время и нервы не на такие скандалы, а на работу. Если у тебя «украли» какую-либо работу, (а у меня случалось не раз), лучше сделать еще одну (хорошую) работу, а не поднимать скандал. Поэтому я никогда не опускался до этого, молчал обо всей истории с Векслером».

Возможно, именно такое жизненное кредо в большой мере и позволило Фейнбергу сохранить работоспособность до 93-х лет!

 

Как же произошло открытие автофазировки?

Согласно Евгению Львовичу это происходило следующим образом.

В феврале 1944 года перед отъездом Фейнберга в отпуск в подмосковный санаторий «Узкое» Векслер попросил у него книгу Беккера «Электронная теория». В  день, когда Фейнберг вернулся из отпуска в Москву, вечером ему позвонил Векслер и, сказав: «Я придумал замечательную вещь», – изложил идею того, что потом было названо микротроном. Фейнберг ответил, что это, действительно, привлекательная идея, но нужно математически убедиться, что всё это будет работать устойчиво. Векслер не сразу понял, что имелось в виду, но потом понял и на следующий день вечером позвонил снова и сообщил другую идею ускорения электронов – то, что теперь называют синхротроном (по всей видимости, будучи не знакомый с подобным предложением Л. А. Арцимовича – прим. авт.). И качественно объяснил, что при методе синхронизма всё должно работать устойчиво. Если частица чуть запоздает при подходе к резонансу, то она получит ускорение меньше, но которое при следующем обороте приблизит ее к точке резонанса. Если, наоборот, частица проскочит точку резонанса раньше, то она попадет в тормозящее поле и также при следующем обороте приблизится к резонансу только с другой стороны. В итоге, частицы, частота обращения которых первоначально не совпадает с частотой ускоряющего электрического поля, будут автоматически фазироваться к точке резонанса. Это была уже основа автофазировки. Фейнберг принял объяснение Векслера, но сразу заметил, что оно недостаточно, так как всегда существует граница устойчивости режима. И если параметры процесса выходят за эти границы, то процесс становится неустойчивым. Надо было математически убедиться, что метод синхронизма приведет к автофазировке, а не к ещё большей расфазировке.

Фейнберг, хорошо владеющий математикой, сразу увидел, что для решения этой задачи можно применить математический аппарат, который используется при решении задачи автопилота. Сразу после разговора с Векслером он сел за вычисления и в тот же вечер убедился, что в ускорителе произойдет автофазировка, то есть процесс ускорения будет устойчивым. Из этого следовало, что можно было ожидать интенсивность, хотя и гораздо меньшую, чем в циклотроне, но в какой-то мере вполне достаточную для физических экспериментов. Это был огромный успех системы. Фейнберг сразу же сообщил его Векслеру. И стал большим пропагандистом идей новых ускорителей. Их защита была, действительно, необходима. Число скептиков, которым трудно было поверить, что идею синхронизма можно использовать практически, было очень велико, как в ФИАНе, так и в других институтах, где занимались созданием ускорителей, и был накоплен большой опыт. Понимание явления автофазировки многим давалось с трудом. Фейнбергу приходилось проводить немало разъяснений её отдельным сотрудникам в частном порядке. Постепенно пришло понимание правильности идеи синхронизма.

А дальше произошло неожиданное – Векслер подготовил к печати две работы по предложенным им ускорителям (микротрону и синхротрону), в которых рассматривался вопрос устойчивости их работы. Они были опубликованы в «Докладах Академии наук СССР» в том же 1944 году за фамилией только Векслера без каких-либо упоминаний Фейнберга [4,5]. А так как Фейнберг в силу своего жизненного принципа оставил этот факт без внимания, то его имя в связи с автофазировкой несправедливо осталось в безвестности. Несправедливо, так как именно своевременное доказательство автофазировки, проделанное им, открыло зелёный свет идее синхронизма, опубликованной впервые  Векслером, и обеспечило ему приоритет в мире по этому вопросу. Неизвестно, как  долго оставалось бы предложение Векслера идеи микротрона наравне с предложениями Козодаева и Арцимовича в подвешенном состоянии, не поделись он им со своим другом Е. Л. Фейнбергом.

В 1945 году американский журнал «Physical Review»  опубликовал статью Эдвина Макмиллана с идеей синхротрона и доказательством устойчивости его работы без ссылки на статьи Векслера [10]. О том, как это обнаружилось в Советском Союзе, написал в своей пока неопубликованной книге на английском языке Леон Белл. Её любезно предоставил мне в своё время  его брат Давид Натанович Белл, живший в Дубне. Встретиться с самим Леоном Натановичем для меня оказалось невозможным, так как в то время он жил у дочери в Англии.

Вот как описывает события тех лет Леон Натанович, который был тогда сотрудником ФИАНа (перевод Л. Л. Зиновьевой):

«В 1944 году Векслер опубликовал две небольшие статьи по новому способу ускорения релятивистских частиц в советском журнале «Доклады Академии наук». Этот журнал также издавался и на английском языке, и меня попросили перевести эти статьи. Таким образом, я познакомился с сущностью работ Векслера. Поэтому примерно через год, просматривая американский физический журнал «Physical Review», я обратил внимание на статью американского физика Макмиллана, касающуюся принципа ускорения частиц в гипотетическом устройстве, названном «синхротроном». Содержание статьи оказалось подобным тому, о чём Векслер написал год назад и доложил на семинаре в ФИАНе. Я показал журнал Векслеру, который, проглядев статью, очень удивился.

Это произошло в 1945 году. Бомба была уже сброшена, и в Советском Союзе усиленно начали работать в области ядерной физики.  На дверях нашей лаборатории вновь появилась вывеска «Лаборатория атомного ядра».

…Проход всех работающих был только по фотографиям и охранник в спецформе проверял документы, когда мы проходили по узкому коридору в маленьком строении специально для этой цели.

Тем временем я был уже чем-то аномальным, работая в учреждении, которое засекречивалось (в свое время Леон Белл переехал с родителями в Советский Союз из США – прим. авт.). Не трудно представить, как я удивился, когда Векслер попросил меня зайти в комнату генерала (Малышева – прим. авт.). Этот секретный отдел в советских учреждениях назывался «Первый отдел».

…Меня попросили перевести некоторые фрагменты статьи Макмиллана и письмо Векслера к Макмиллану.

…Письмо Векслера к Макмиллану было написано в довольно цивилизованном тоне, но не могло быть переведено дословно. Если  это сделать, то английский перевод звучал бы немного грубо. Я никогда не старался анализировать это противоречие, но то, что на русском звучит достаточно вежливо, переведённое дословно на английский язык звучит грубовато. …Как бы там ни было, я со своей сестрой Бертой, которая лучше владела английским, чем я, потратили значительное время, чтобы привести письмо Векслера в удобоваримый тон на английском языке, но так, чтобы не нарушить содержание письма.

Позже Макмиллан прислал письмо Векслеру, написав, что, к сожалению, он не был знаком с работами Векслера, и это часто происходит, когда работы дублируются в разных частях света».

 

Официально на мировом уровне проблема приоритета была решена в пользу Векслера. Согласно Фейнбергу, это произошло так [15].

В 1945 году в Советском Союзе отмечали 220 лет Академии наук. Этот повод был использован для созыва впервые в послевоенное время международной научной конференции, на которую съехалось много иностранных ученых. Научные заседания происходили обычно в институтах по соответствующим тематикам. На собрании в ФИАНе едва ли не ведущее положение занимал вопрос об ускорителях. Поскольку Векслер тогда слабо владел английским языком, доклад сделал Фейнберг.

Этот доклад сыграл известную роль в разрешении вопроса о приоритете в открытии принципа автофазировки. Присутствовавший в Москве на заседании международной научной конференции в ФИАНе известный мексиканский физик Валларта, работавший в США, публично подтвердил, что на этой конференции он слышал доклад об ускорителях Векслера намного раньше, чем с той же идеей выступил Макмиллан. Об этом сообщил находящийся тогда в США в качестве представителя СССР в одном из комитетов ООН академик Д. В. Скобельцын.

20 февраля 1945 года на сессии Отделения физико-математических наук по предложению С. И. Вавилова было принято решение о строительстве двух ускорителей на основе принципа автофазировки – синхротрона и синхроциклотрона [1. С. 220–222]. Следует заметить, что на этой же сессии физики сразу обратили внимание на неприятный момент – выигрыш в энегии при ускорении новым способом сопровождался значительным проигрышем в интенсивности по сравнению с прежними ускорителями типа циклотрона и бетатрона. Однако тогда же все единодушно пришли к выводу, что это обстоятельство ни в коем случае не должно препятствовать его реализации. Хотя, к слову сказать, борьба за интенсивность на таких ускорителях впоследствии постоянно досаждала ускорительщикам.

В декабре 1949 года на месте будущей Дубны был пущен синхроциклотрон. Чуть раньше в ФИАНе были созданы два синхротрона на энергии 30 и 250 МэВ. В марте 1957 года в Дубне на энергию 10 ГэВ был пущен легендарный синхрофазотрон, который совместил в себе особенности синхротрона и синхроциклотрона.

Возвращаясь к проблеме интенсивности на ускорителях нового типа, добавим, что проектную интенсивность на дубненском синхрофазотроне удалось получить с большими трудностями лишь более года спустя после его пуска. Среди физиков в то время ходила в виде шутки единица измерения интенсивности один «векслер», который означал «один мезон в сезон». Это звучало укором ускорительщикам, но никто никогда не говорил, что этот порок изначально был заложен в принципе автофазировки.

В одну из наших встреч с Евгением Львовичем он поделился следующим воспоминанием.

В 1964 году в Дубне проходила Международная конференция по физике высоких энергий, участниками которой были и Фейнберг, и Векслер. Чуть ли не за час до отъезда домой Фейнберг подошел к Векслеру и спросил: «Володя, ты можешь показать мне синхрофазотрон?» Векслер сходу согласился и попросил своего шофёра отвести их в Лабораторию высоких энергий, директором которой он был в то время. Гигантский синхрофазотрон поражал всех, кто его посещал. «А помнишь, как мы когда-то писали на доске формулы? И вот, что из этого получилось!», – сказал Векслер, указывая в сторону ускорителя. Как писали формулы, Евгений Львович помнил всю жизнь, и чем это окончилось – тоже.

Теперь, возвращаясь к тексту Иссинского, легко увидеть его неточности. Во-первых, Векслер не обращался к Фейнбергу за помощью, а просто поделился своей идеей. Просить о помощи Векслер и не мог, так как сначала даже не чувствовал проблемы устойчивости. Эту проблему сформулировал Фейнберг, который сам же и выполнил все расчеты за один вечер по своей инициативе.

Во-вторых, сам Фейнберг после выхода статей Векслера не поднимал вопрос об авторстве.

Однако в главном Иссинский был прав: доказательство автофазировки было выполнено Фейнбергом! В опубликовании этого факта Иссинский стал пионером.

Люди, особенно знавшие Векслера и работавшие с ним, пытаются осознать, что же произошло на самом деле. И это понятно – подобными случаями в повседневной жизни никого не удивишь. Здесь же речь касается открытия, одного из значимых в 20-м веке!

Некоторые, узнав о роли Фейнберга, пытаются принизить её, ссылаясь на первостепенное значение идеи Векслера. По этому поводу есть два возражения.

Во-первых, не надо забывать, что идея является лишь необходимым условием в решении какой-то проблемы, но далеко не достаточным. Сколько идей, в конечном счёте, оказываются своего рода perpetuum mobile. За подтверждением этого не надо далеко ходить: идея коллективного метода ускорения, кстати, тоже принадлежащая Векслеру, не подкреплённая вовремя надёжной теорией, потерпела фиаско при многолетней попытке практически воплотить её в жизнь. Для этой красивой идеи за срок более сорока лет так и не нашлось своего «Фейнберга», который бы теоретически доказал или опроверг её состоятельность.

Во-вторых, как уже было сказано выше, Векслер был не единственным автором идеи синхронизма. И эта идея, пусть не опубликованная, но высказанная другими учёными раньше Векслера, первоначально не была принята по причине казавшейся непрактичности. Статьи Векслера привлекли к себе внимание в первую очередь не самой идеей синхронизма, а наличием доказательства возможности использовать её практически. А это доказательство было сделано Векслером с подачи Фейнберга.

То, что это соответствует действительности, подтверждается и теоретиком М. С. Рабиновичем, принятого в группу Векслера после отстранения от работы в ней Фейнберга. Рабинович рассказывает в книге, изданной на основе аудиозаписей его воспоминаний [12. С. 21]: «… в 1944 году Владимир Иосифович Векслер разработал основополагающие принципы ускорения частиц. …Его статьи на эту тему были опубликованы в Докладах академии наук СССР в марте и августе 1944 года. …Как я узнал значительно позже, теоретическую помощь Владимиру Иосифовичу оказал Евгений Львович Фейнберг. Он, в частности, помог написать то самое знаменитое уравнение, условие автофазировки, как любил говорить Владимир Иосифович». [Там же. С. 35–36]: «…уравнение, написанное Фейнбергом (оно было, как мы знаем сейчас, совершенно правильным), было получено интуитивно. Там фигурировали такие, строго говоря, запрещенные величины, как производная по целому числу (по числу оборотов электрона или протона на орбите – прим. авт., согласно [Там же. С. 23]). Евгений Львович первым делом велел мне написать то же уравнение в конечных разностях и решить его. Я это сделал и это были мои первые публикации. Получив тот же самый конечный результат (выделено З.Л.), я затем строго обосновал его».

Существуют попытки оправдать Векслера, но все они не выдерживают критики.

Например, некоторые углядывают причину отстранения Фейнберга от работ, связанных с ускорителями, и отсутствия его фамилии в двух первых работах Векслера в американском происхождении его жены [14. С. 141–145]. Это вполне могло иметь место в период засекречивания работ по ядерной физике. Однако этот довод легко опровергается уже тем фактом, что сразу после отстранения Фейнберга от работы по ускорителям он стал заниматься нейтронной физикой в лаборатории И. М. Франка в ФИАНе, где был привлечен к работам по созданию бомбы. В связи с этим у него имелся допуск грифа «Совершенно секретно. Особая папка». Он регулярно участвовал в узких семинарах И. В. Курчатова, где присутствовали человек 15–20 главных руководителей проблемы (И. В. Курчатов, Ю. Б. Харитон, Я. Б. Зельдович, А. И. Алиханов, И. Я. Померанчук, И. И. Гуревич и др.). Там он докладывал свои работы по теории реакторов, замедления нейтронов и
т. п. [15].

Что касается отсутствия в двух первых статьях Векслера упоминания фамилии Фейнберга по причине, не зависящей от Векслера, то этот довод легко опровергается тем фактом, что в конце третьей статьи Векслера,  объединившей в себе первые две с добавлением математического описания синхроциклотрона, им была выражена благодарность Фейнбергу. Эта статья была опубликована в советском журнале, издаваемом на английском языке, («Journal of Physics») [11]. В журнальном варианте благодарность выглядит так: «The author expresses his appreciation to E. Feinberg for detailed discussions and for helpful suggestions». («Автор выражает огромную благодарность Е. Фейнбергу за детальные обсуждения и полезные советы» – перев. авт.). Причём мало того, что эта статья была опубликована в журнале, издаваемом на английском языке, так это произошло всего лишь несколько месяцев спустя после выхода второй статьи Векслера в «Докладах Академии наук». Но поезд, как говорится, ушёл – Векслер уже вошёл в историю единоличным автором автофазировки. В результате он на всю жизнь заслужил холодное отношение к себе не только своего друга Фейнберга, но и ряда других учёных, включая В. Л. Гинзбурга, которые были посвящены в эту историю.

Благодарность Векслера, выраженную Фейнбергу в третьей статье, любят вспоминать защитники Векслера. Мол, пусть хоть и с опозданием, но он все-таки выразил благодарность! Однако, как это ни печально, но эта благодарность была выражена не самим Векслером, а его …молодым сотрудником, теоретиком М. С. Рабиновичем.  Вот как рассказывает об этом сам Рабинович в книге своих воспоминаний  [12. С. 52–53]:

«Тогда эта проблема (ускорителей – прим. авт.) считалась закрытой, настолько закрытой, что вскоре моего руководителя Евгения Львовича Фейнберга, по сути дела, отстранили от работы над ускорителями. Мне не разрешалось показывать ему ни свою работу, ни материалы диссертации (предметом кандидатской диссертации М. С. Рабиновича была теория синхротрона – прим. авт.). Тем не менее, именно Евгений Львович оказал на меня наибольшее влияние во всех отношениях – и в моральном плане, и в постановке задачи, и в подготовке к работе. Как я выяснил потом, уже через многие годы, он, по сути дела, сыграл решающую роль в разработке основ теории, хотя тщательно скрывал это от меня. Я услышал обо всём буквально краем уха и не от него. Сам Фейнберг никогда мне этого не говорил. Поэтому для меня казалось удивительным, что в первых статьях В. И. Векслера не была выражена благодарность Евгению Львовичу.

В 1945 году Владимир Иосифович решил написать подробную статью, где подводились итоги его работ, касающихся новых ускорителей, и даже появилась некая свежая идея. Статья была готова к концу года. Я участвовал в ее оформлении. Прошел почти год моей работы с Владимиром Иосифовичем. Это было очень плодотворное время, мы ежедневно общались, и ход работ ежедневно обсуждался. Я по наивности выразил в статье благодарность Евгению Львовичу Фейнбергу за помощь в обсуждении работы. Однако затем выяснилось, что в течение всего 1945 года Евгений Львович не имел отношения к разработке теории ускорителей, и Владимиру Иосифовичу больше помогал я, чем он.

Владимир Иосифович, однако, понимал, что должен отдать должное Фейнбергу за то, что он сделал в начале их совместных дел. Все это позволило мне понять роль Евгения Львовича в разработке теории ускорителей».

В этом тексте Рабинович допустил незначительную ошибку относительно времени окончания подготовки статьи к печати. Речь идет о статье Векслера в журнале «Journal of Physics» [11], которая была опубликована уже в марте 1945 года, а не в конце года. Но в данном случае это не столь важно. Важно другое – Векслер не воспротивился благодарности Фейнбергу, выраженную от его имени Рабиновичем по наивности. А это служит доказательством о значительной роли Фейнберга в двух первых работах Векслера!

Единственная, известная мне, благодарность Векслера в адрес Фейнберга прозвучала в 1963 году в его ответном слове при получении премии «Атом для мира» [9. С. 282].  Что помешало ему сделать это сразу в своих двух первых работах по принципу автофазировки, неизвестно.

Сам Фейнберг усматривал в поступке Векслера «непомерное честолюбие, побудившее его повести себя очень некрасиво…» [15].

В защиту Векслера иногда можно услышать и тот довод, что первые две его работы в журнал «Доклады академии наук СССР» были представлены не им самим, а академиками Н. Д. Папалекси и С. И. Вавиловым, которые уж наверняка знали, кем они сделаны. Но всё дело в том, что не знали! И в этом нетрудно убедиться. Векслер с Фейнбергом до истории с автофазировкой были уже несколько лет друзьями. Во время войны у них были совместные работы [9. С. 52–56]. Обсуждение новых ускорителей, предложенных Векслером, происходило дружески, что не помешало Фейнбергу выдвинуть достойную идею об устойчивости. Так же, по-дружески, Фейнберг из-за интереса к проблеме сделал математический расчет, который был не под силу Векслеру. Когда же Фейнберг объяснял на семинарах или частным порядком автофазировку, то это выглядело, как защита идей Векслера по новым способам ускорения, а не как личное огромное достижение самого Фейнберга! А дальше, по всей видимости, сработала знаменитая векслеровская интуиция, которая подсказала ему, что его идея, подкрепленная математикой Фейнберга, очень многого стоит. И это многое он не захотел ни с кем делить, даже со своим другом!

Папалекси и Вавилову работы Векслера были представлены самим Векслером без всякого упоминания об участии в них Фейнберга. У академиков всё было основано на доверии к Векслеру! По крайней мере, такое мнение высказал автору данной статьи известный историк науки Г. Е. Горелик при обсуждении этого вопроса.

Для дополнительной убедительности того, что история с автофазировкой имела место, может послужить и тот факт, что в книге воспоминаний о
В. И. Векслере [9] такие воспоминания Е. Л. Фейнберга и В. Л. Гинзбурга отсутствуют, хотя в своё время им обоим было предложено написать их.
В. Л. Гинзбург никогда не скрывал, что причиной этого является история открытия автофазировки. Об этом он написал и в своей статье «Памяти друга», посвящённой Фейнбергу [14. С. 46–52].

Следует заметить, что основная заслуга Фейнберга в открытии автофазировки состоит не столько в выполненном им расчёте, сколько в том, что он  сразу обратил внимание на проблему устойчивости и чётко её сформулировал. Этот момент совершенно справедливо в своей статье «Памяти друга», отметил В. Л. Гинзбург: «Нужно иметь в виду, что поставить вопрос – это в некоторых случаях главное» [14. С. 48].

Кстати, в этой же статье Гинзбург вспоминал, как однажды при встрече с ним Арцимович, уже после опубликования статей Векслера по автофазировке, сожалел, что не смог догадаться посмотреть устойчивость синхротронного процесса ускорения, предложенного им до Векслера. Уже сама постановка вопроса об устойчивости заслуживала в работах Векслера соавторства Фейнберга! Не говоря уже о том, что Фейнберг не только поставил вопрос, но и сам ответил на него строго математически!

Надо четко понимать, что открытием был не метод синхронизма. Этот метод был просто предложением нового способа ускорения. Открытием стало то, что процесс ускорения методом синхронизма оказался устойчивым! Поэтому у открытия автофазировки два равноправных соавтора:
В.И. Векслер, который предложил идею ускорения релятивистских частиц методом синхронизма, и Е. Л. Фейнберг, который доказал, что такой процесс ускорения является устойчивым. Иными словами, в словосочетании «принцип автофазировки» Векслеру принадлежит принцип, а Фейнбергу – автофазировка. Следовательно, правильно говорить, а главное, справедливо, принцип автофазировки Векслера–Фейнберга.

Однако в реестре открытий в Советском Союзе автором открытия автофазировки, зарегистрированного в 1962 году с приоритетом от 1944 года под номером 10, значится только В. И. Векслер!

Формула открытия «Автофазировка в циклических резонансных ускорителях» представлена в следующем виде [13]:

«Установлена ранее неизвестная закономерность движения заряженных частиц в совокупности магнитного и быстро переменного электрического поля с постоянными или медленно меняющимися параметрами, состоящая в автоматическом возникновении и поддержании синхронизма между частотой обращения частиц и частотой колебаний ускоряющего электрического поля».

Снова процитирую письмо Евгения Львовича:

«…Векслер, действительно, молодец. Совершил прорыв в таком вопросе, что перед всей наукой открылись совершенно новые грандиозные возможности. (Я лишь подтвердил строго, что в его идее не было ошибки, и доработал кое-что, правда, важную деталь). Это стоит побольше, чем его непомерное честолюбие, побудившее его повести себя очень некрасиво по отношению ко мне».

Из этого отрывка совершенно ясно видно, что слова похвалы в адрес Векслера относятся к его идее нового способа ускорения, то есть методу синхронизма.  Они и вошли в книгу «Эпоха и личность», упомянутую в начале статьи. Скромное «лишь» в скобках относится к доказательству устойчивости, так как этим и было показано, что идея нового способа ускорения верна в смысле того, что его можно использовать практически. Доработанная «деталь» относится к выяснению границ устойчивости. Но эти «лишь» и «деталь» остались за пределами книги Фейнберга. Объективная положительная оценка Фейнбергом заслуги Векслера в его книге после поступка Векслера и отсутствие упоминания своей личной значительной заслуги, которая принесла Векслеру всемирное признание, многое говорят о Фейнберге как личности.

Возвращаясь к приведённым выше словам Евгения Львовича, почему он оставил поступок Векслера без внимания, отметим: да, в дальнейшем своими работами и книгами он доказал, что чего-то стоит и без Векслера. Он стал академиком РАН, заслужив признание коллег. Но в данном случае речь идет не об этом, а о другом, а именно, о его причастности к революционному этапу в развитии ускорителей. Быть причастным к таким событиям в науке удается далеко не всем учёным, даже академического ранга. Это почётно для учёного. И если Евгений Львович в силу своей жизненной позиции сам лишил себя этого права, то долг научной общественности восстановить справедливость, то есть впоследствии связывать открытие явления автофазировки с именами двух учёных: В.И. Векслера и Е. Л. Фейнберга.

 

Литература

1. Атомный проект СССР. М.: Наука, Т. 1, ч. 2, 2002. 798 с.
2. Гринберг А. П. Методы ускорения заряженных частиц. М.; Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы,  1950. 384 с.
3. Воспоминания об академике Л. А. Арцимовиче. М.: Наука, 1981.
   200 с.
4. Векслер В. И. Новый метод ускорения релятивистских частиц. //ДАН СССР. 1944. Т. 43, №8. С. 346–348.
5. Векслер В. И. О новом методе ускорения релятивистских частиц.
   ДАН СССР. 1944. Т. 44, №9. С. 393–396.
6. Зиновьева Л. Л. Академик Векслер. Девять десятилетий одной жизни. //«Вести Дубны». 1997. № 25. С. 2.
7. ИссинскийИ. Б. В упряжке ЛВЭ. //Дубна. 2000. №12. С. 3.
8. Фейнберг Е. Л. Эпоха и личность. 2-е изд., М.: Физматлит, 2003.
   415 с.
9. Воспоминания о В. И. Векслере. М.: Наука, 1987. 296 с.
10. McMillan E. The synchrotron. A proposed high energy particle accelerator. //Phys. Rev. 1945. V. 68, P. 143–144.
11. Veksler V. A new method of acceleration of relativistic particles. //Journal of Physics. 1945. V. IX, No.3. P. 153–158.
12. Рабинович М.С. Воспоминания. Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. №27., М.: Московский педагогический государственный университет, 2003. 135с.
13. ОИПОТЗ (открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки), 1961. №3, С. 11.
14. Фейнберг Евгений Львович: Личность сквозь призму памяти. М.: Физматлит, 2008. 400с.
15. Письмо Е. Л. Фейнберга к Л. Л. Зиновьевой от 11 марта 2005г.