Великие учёные-физики
| Загрузить архив: | |
| Файл: ref-21907.zip (280kb [zip], Скачиваний: 623) скачать |
Великие учёные-физики.
Мария Склодовская-Кюри (1867-1934г.г.) и Пьер Кюри (1859-1906г.г.).
Мария Кюри родилась в 1867 году в Варшаве. Она была самой младшей дочерью в семье преподавателя физики и математики Владислава Склодовского. Мать ее в молодости также был учительницей. Отец владел несколькими древними и современными языками, был человеком передовых взглядов. Он слыл вольнодумцем и расположением школьного начальства не пользовался.
Выдающиеся способности девочки обнаружились очень рано. В четыре года она уже умела читать и стала поглощать одну книгу за другой. Другим ее излюбленным занятием было знакомство с физическими и химическими приборами отца. Мария рано потеряла мать и сестру. Пережив большое горе, девочка стала замкнутой и сосредоточенной. Училась она всегда отлично, особенно увлекалась естественными науками. В 16 лет Мария закончила с золотой медалью гимназию. Но о высшем образовании можно было пока только мечтать. Семья — отец, две сестры и брат — едва сводила концы с концами. Брат поступил в Варшавский университет, а девушки должны были сами зарабатывать себе на жизнь. К тому же женщинам в университет доступа не было. Мария стала давать частные уроки, а в свободное время занималась химией, биологией, математикой и читала, читала. Среди ее любимых авторов — Достоевский и Толстой, Гейне и Дарвин, Герберт Спенсер и Луи Блан. Девушка увлекается и нелегальной литературой. Но ее не покидает мечта получить высшее образование. 17-летняя Мария решает стать гувернанткой, чтобы собрать немного денег для будущей учебы, а главное, помочь своей сестре Броне, мечтающей поступить на медицинский факультет в Париже. Мария Склодовская становится гувернанткой у управляющего князя Чарторыжского в захолустном имении под Полоцком. Она занимается с его дочерьми, одновременно учит крестьянских детей, а вечерами сама сидит над книгами. Постепенно созревает решение посвятить себя физике и математике. Мария не жалуется родным на трудности, наоборот, она старается морально поддержать их, а сестре высылает половину своего жалованья. Мечта уехать учиться далека от осуществления, так как средств еще очень мало. Проходит три долгих года.
В 1890 году Склодовская возвращается в Варшаву. К этому времени ее сестра заканчивает медицинский факультет, выходит замуж за своего соотечественника и настоятельно зовет Марию во Францию. Скопив немного денег частными уроками, девушка уезжает в Париж и временно поселяется у сестры. Наконец то она студентка факультета естественных наук Парижского университета.
Квартира Брони расположена далеко от места учебы, расходы на конку велики, у сестры слишком шумно и Мария снимает себе маленькую, плохо отапливаемую мансарду в университете. Средства ее очень скудны, приходится отказывать себе во всем, случаются даже обмороки от недоедания, но она упорно учится и сдает экзамены лучше всех. Девушка поглощена наукой в ней вся ее жизнь. «Надо быть настойчивым, а главное, верить в себя. Надо верить в свое призвание и следовать ему во что бы то ни стало»,— пишет она брату. С огромным увлечением Мария занимается математикой, химией, физикой. Работает в физической лаборатории известного ученого профессора Липпмана.
В 1894 году в доме общих знакомых Мария встретилась с Пьером Кюри, тогда уже известным талантливым физиком. Пьер Кюри родился в 1859 году в Париже. Отец Пьера, Эжен Кюри, мог бы стать крупным ученым, однако необходимость обеспечивать большую семью заставила его заняться врачебной практикой. Он принимал участие в революции 1848 года, а во времена Парижской коммуны лечил раненых в своей квартире.
Пьер и его старший брат так и не учились ни в начальной школе, ни в гимназии. Образованием детей руководили сначала родители, а позже, специально приглашенный учитель. Пьер обладал оригинальным складом ума. Он мог упорно сосредоточиваться на полюбившемся ему предмете, но не умел быстро переключать свое внимание с одного предмета на другой, как это необходимо делать в школе. Способности же у него были выдающиеся. В 16 лет он сдал экзамен на степень бакалавра естественных наук (так называлась во Франции самая первая ученая степень). В 18 лет, учась в университете, Пьер получил степень лиценциата (бакалавр, имеющий право читать лекции). Спустя год он стал лаборантом профессора Дязена на физико-математическом факультете Парижского университета. Здесь он проработал 5 лет
Научной работой Пьер стал заниматься очень рано.. Уже в 1880 году вместе с Дязеном он опубликовал работу по определению длины волны инфракрасных лучей, испускаемых нагретыми телами. В течение последующих двух лет братья Кюри открыли замечательное явление - пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Это открытие вызвало огромный интерес среди ученых, хотя тогда никто не думал о его практическом применении. Сам Пьер позже использовал пьезоэлектрическое явление для измерения слабых ионизационных токов. Только к концу первой мировой войны благодаря, работам Ланжевена пьезоэлектричество получило права гражданства в гидроакустике, а затем нашло широкое применение в радиотехнике и многих других областях. В 1883 году Пьер был приглашен в Школу физики и химии. Это учебное заведение стало местом его научной и педагогической деятельности в течение последующих 22 лет. Много труда и энергии вложил Кюри в организацию студенческой лаборатории, подготовку практических занятий и лекционных курсов, вместе с тем он не прекращал и интенсивной научной работы. Им был написан ряд статей о симметрии явлений, а в 1885 году выполнена очень важная теоретическая работа о кристаллах. Он ввел совершенно новые понятия о поверхностной энергии граней кристалла и определил общие принципы роста кристаллов.
Для систематической научной работы необходимы условия, а Пьер не имел ни своей лаборатории, ни даже изолированной комнаты для занятий. Свою классическую работу по магнетизму он выполнял на небольшой лестничной площадке. Тем не менее, Кюри исследовал магнитные свойства 20 различных веществ при разных температурах, давлениях, внешних магнитных полях и показал, что между диамагнитными веществами, с одной стороны, и пара- и ферромагнитными, с другой, имеется принципиальное различие; у пара- и ферромагнитных тел магнитная восприимчивость зависит от температуры, в то время как у диамагнитных тел такой зависимости не наблюдается. Пьер Кюри нашел, что для парамагнитных тел магнитная восприимчивость обратно пропорциональна абсолютной температуре. Эта зависимость получила в физике название «закона Кюри». Он установил, что для ферромагнитных тел зависимость от температуры несколько сложнее, но, начиная с некоторого определенного значения температуры, называемого теперь «точкой Кюри», ферромагнитные тела ведут себя, как парамагнитные, а затем в точности подчиняются закону Кюри. Эта блестящая экспериментаторская работа явилась его докторской диссертацией. В 1895 году в Школе физики и химии для Пьера Кюри учреждается специальная кафедра. К сожалению, это совсем не изменило условий его научной работы, он по-прежнему не имел хорошо оборудованной лаборатории.
В 1895 году Пьер и Мария поженились. Свадьба была скромной, без традиционных церковных обрядов, в тесном кругу близких людей,
У новобрачных отсутствовало какое-либо имущество, за исключением двух велосипедов, подаренных к свадьбе дальним родственником, но было редкое единение душ и характеров, горячая любовь друг к другу, преклонение перед наукой. Для Пьера и Марии Кюри наука стала целью жизни. В 1933 году М. Кюри сказала: «Я принадлежу к числу тех, кто считает, что в науке есть большая красота. Ученый в своей лаборатории не только техник; перед явлениями природы он испытывает такие же чувства, какие испытывает ребенок, слушая волшебную сказку».
Супруги поселились в небольшой квартире при Школе физики и химии. Мария получила разрешение работать в лаборатории мужа над своим исследованием намагничивания закаленных сталей. Лаборатория — более чем скромная, лишенная самого элементарного оборудования.
Жалованья Пьера едва хватало на двоих. Восемь часов в лаборатории, несколько часов занятий домашней работой, вечером подготовка к конкурсным экзаменам до поздней ночи — таков распорядок дня молодой женщины. Число обязанностей Марии растет. В 1897 году она получила кандидатскую степень, сдала экзамен, на звание преподавателя средней школы, выполнила научную работу о магнитных свойствах закаленных сталей. В этом же году у нее родилась дочь Ирен. Лаборатория, работа, ребенок, хозяйство... И все же Мария твердо решает работать над докторской диссертацией. Ее заинтересовало недавнее открытие Беккереля, обнаружившего самопроизвольное испускание солями урана какого-то неизвестного излучения, ионизирующего воздух и воздействующего на фотопластинку. Что это за излучение? Какова его природа? Исследовательница решает остановиться на этой теме. Но проводить работу негде. После длительных хлопот Пьера Кюри Марии отводят сырой, заваленный хламом, холодный склад на первом этаже института. Без всяких удобств, без необходимой аппаратуры и средств, при 6 градусах тепла начинается работа.
Вскоре получен и первый результат. Оказывается, интенсивность излучения пропорциональна количеству урана, находящегося в образцах, и не зависит ни от химических соединений, в которые он входит, ни от внешних условий. Становится ясным, что источником нового излучения являются атомы. Но только ли уран обладает таким свойством? Мария настойчиво ищет среди различных минералов проявление свойства радиоактивности. Она находит минералы, обладающие гораздо большей радиоактивностью, чем уран и торий и делает вывод, что радиоактивность объясняется наличием в минералах новых, ранее неизвестных элементов. К. работе присоединяется Пьер. Работа Марии так заинтересовала его, что он не вернулся больше к своим прежним исследованиям. С этого времени супруги стали работать вместе, и теперь уже нельзя различить, где кончается труд одного и начинается труд другого. Их записи чередуются в лабораторных журналах. Так продолжается восемь лет, пока нелепый случай не обрывает жизнь Пьера.
Супруги Кюри ищут новые радиоактивные элементы в смоляной урановой руде. Они устанавливают, что в природных соединениях урана содержится два элемента: один при химической обработке руды встречается с висмутом, другой — с барием. В июле 1898 года они находят один из них. Мария называет его «полонием» в честь родной Польши. В следующем году они печатают в «Трудах» Академии сообщение об открытии радия (лат. radius — луч).
Для того чтобы существование новых элементов могло быть признано, их нужно не только предсказать, но и получить. Предстояло проделать титаническую работу по выделению элементов в чистом виде. При этом надо иметь в виду, что процентное содержание их в смоляной урановой руде ничтожно.
Нет помещения, нет средств, нет сырья, нет подсобного персонала, но ученые продолжают работу. Расходы на исследования покрываются из собственных сбережений. Супруги покупают в Австрии никому не нужные отходы урановой руды, которые, по их мнению, должны содержать полоний и радий. Им разрешили использовать дощатый сарай во дворе института с дырявой крышей и чугунной печью. Они разделили обязанности: Пьер занялся изучением свойства радиоактивных излучений, Мария работала над получением солей радия. В этом же сарае одна, без всякой помощи, она перерабатывает тонны отходов руды, совмещая одновременно обязанности ученого, технического работника, инженера и чернорабочего.
Свойства полония и радия подрывали всю систему установившихся в физике понятий о строении вещества. Многие ученые с недоверием встретили сообщение о новом открытии. Для того чтобы убедить их, потребовалось четыре года. Наконец, Склодовской удалось получить в чистом виде соль радия, определить его атомный вес. Ее способ получения чистых солей радия до сих пор применяется в промышленности. Супруги Кюри исследовали свойства испускаемых радием альфа-, бета- и гамма- лучей, ионизирующее химическое, тепловое, фотографическое действие радиоактивности, поглощение излучения различными телами и др.
В 1900 году Склодовская-Кюри высказала гипотезу о самопроизвольном распаде радиоактивных элементов. Раньше думали, что атомы веществ неизменны. Тщетно пытались древние алхимики превращать одни элементы в другие. С открытием радия оказалось, что атомы одних веществ могут превращаться в атомы других веществ. Открытие этого чудесного элемента одно из самых поразительных в XX веке. С него берет свое начало учение об атомном ядре.
В 1902 году Склодовской-Кюри удается добыть дециграмм чистого радия. Впереди масса увлекательной работы по изучению свойств диковинного элемента, но полностью отдаться науке нельзя, так как источником средств к существованию служит только плохо оплачиваемая педагогическая работа Пьера в институте. A семья растёт. Родилась вторая дочь Ева, в семье Кюри живет отец Пьера, воспитывающий маленькую Ирен. Пьер берет дополнительную работу на подготовительных курсах для студентов-медиков при Сорбонне, а Мария становится преподавателем педагогического института в Севре. Преподавательская работа поглощает очень много времени, и все же с 1899 по 1904 год супруги опубликовали 32 научные работы, посвященные радию и его свойствам.
Скоро стало известно, что радий оказывает и физиологическое действие. Его можно использовать для лечения некоторых заболеваний - он разрушает больные клетки. Начинается промышленное производство радия. Секрет обработки урановой руды известен только супругам Кюри, они могли бы получить патент и стать миллионерами, но оба считают, что это противоречит духу науки. Они безвозмездно сообщают все необходимые сведения инженерам и промышленникам, а сами по-прежнему, не имея оборудованной лаборатории, довольствуются сараем.
Имена супругов Кюри уже широко известны в научном мире. Пьеру предложили орден почётного легиона, он отказался принять его, заявив при этом: «Не откажите, пожалуйста, в любезности поблагодарить господина министра и сообщить ему, что я не испытываю никакой нужды в знаках отличия; но больше всего нуждаюсь в лаборатории». Однако это красноречивое замечание не оказало должного воздействия на власть имущих Франции, и лаборатории по-прежнему нет.
1903 год становится годом славы супругов Кюри. Знаменитый Лондонский королевский институт приглашает их в Англию прочесть доклад радии. Мария Кюри была первой женщиной, присутствовавшей на заседании Королевского института. Супругам присуждают высокую научную награду (медаль Деви), приглашают на приемы, банкеты.
Слава прочно входит в дом Кюри. B конце того же года им вместе с Беккерелем за открытие радиоактивности присуждается Нобелевская премия.
Только после присуждения Нобелевской премии Пьеру Кюри предложили профессорскую кафедру в Парижском университете. Он был совершенно равнодушен к славе, орденам и рангам, чужд духу соперничества и нуждался только в одном — в достаточно оборудованной лаборатории. С большим трудом ему удается получить некоторые ассигнования на расширение небольшой лаборатории. Ученые расстаются со своим сараем. Денежным затруднениям в связи с получением Нобелевской премии тоже приходит конец. Но в туманный апрельский день 1906 года Пьер Кюри трагически погиб: на узкой парижской улице его раздавила ломовая лошадь. Так нелепо оборвалась жизнь этого замечательного ученого и человека, обогатившего не только физику, но и кристаллографию, медицину и геологию.
Мария очень тяжело переживала смерть мужа, но, собрав всю свою волю, отказавшись от пенсий, решила продолжать начатое дело. Руководство Парижского университета предложило ей кафедру Пьера Кюри. Это был беспрецедентный случай. Впервые в истории Франции женщина стала преподавателем высшего учебного заведения. Ее первая лекция собрала огромное количество слушателей: студентов, друзей, репортеров и просто любопытных, пришедших поглазеть на знаменитость. Она продолжила последнюю лекцию Пьера с того места, где он ее окончил.
В 1910 году Шведская Академия наук вторично присуждает Склодовской-Кюри Нобелевскую премию за получение чистого радия и измерение его атомного веса. В это же время М. Кюри тяжело заболела. Только заботы друзей и родных спасли ее. Приступив снова к работе, она прилагает много усилий для создания лаборатории, которая удовлетворяла бы современным требованиям науки. Наконец, принимается решение о создании Института радия. Поводом для этого послужило предложение директора Пастеровского института создать в нем специальную лабораторию для Склодовской-Кюри, с тем, чтобы она оставила Сорбонну и перешла работать в институт Пастера. Парижский университет посчитал невозможным лишиться такого блестящего исследователя. В результате университет и Пастеровский институт, разделив расходы пополам, создают Институт радия, состоящий из лаборатории, радиоактивности и лаборатории по биологическим исследованиям и радиотерапии.
М. Кюри с большим воодушевлением принимает участие в строительстве, которое
было закончено лишь в 1914 году. Во время войны она руководит всей рентгенологической службой Красного Креста Франции, проявляя при этом огромную находчивость, трудолюбие и изобретательность. Вместе с нею работает рентгенологом и ее 17-летняя дочь Ирен. С 1916 по 1918 год они обучили сто пятьдесят сестер рентгенологов.
Окончилась война, и Мария Кюри вернулась в свою лабораторию, ставшую вскоре научным центром, который оказал влияние на всех французских специалистов по радиоактивности и ядерной физике. Дочь Ирен начала работать в ее лаборатории над диссертацией. В 1925 году по рекомендации Ланжевена Мария Кюри берет себе в лабораторию нового сотрудника — бывшего студента Школы физики и химии Фредерика Жолио, ставшего вскоре мужем Ирен и впоследствии крупнейшим французским ученым.
В 1932 году Склодовская-Кюри была избрана членом Медицинской академии, наук Франции. Академики в нарушение традиции по своей инициативе избрали в свою среду женщину.
В лаборатории Склодовской-Кюри работали исследователи из разных стран. Так, в течение двух лет в Радиевом институте практиковался известный советский физик академик Д. В. Скобельцын, подружившийся с Фредериком и Ирен Жолио-Кюри. Материальные субсидии, выдаваемые лаборатории, по-прежнему оставались очень скудными. Личные средства М. Кюри оказались ничтожными, так как свою Нобелевскую премию она вложила в военные займы. К тому же курс франка после войны сильно упал, и деньги обесценились. Для систематической научной работы в Радиевом институте необходим был чистый радий, который в то время стал самым драгоценным элементом в мире, в сто тысяч раз более дорогим, чем золото. Добытый собственноручно грамм радия М. Кюри отдала во время войны на нужды медицины. Несмотря на трудности, работала ока самоотверженно; не считаясь со здоровьем, продолжала свои научные исследования.
Болезнь глаз (катаракта) и перенесенные в связи с этим четыре операции в значительной мере мешали работе. Долгое время Кюри скрывала свое заболевание от сотрудников, не желая оставлять работу, но зрение все ухудшалось, и ей пришлось согласиться на операцию. Как только зрение возвратилось, она продолжила работать.
Длительное радиоактивное облучение, которому подвергалась М. Кюри в течение своей долголетней работы с радием, привело к возникновению у нее злокачественной анемии, от которой она скончалась в 1934 году.
Фредерик Жолио-Кюри (1900-1958г.г.) и Ирен Жолио-Кюри (1897-1956г.г.).
В Париже, близ Пантеона, где захоронены выдающиеся люди Франции, есть улица Пьера Кюри. Здесь расположен Институт радия. В нем, в научной школе Марии Кюри, вырос и сформировался как ученый крупнейший физик мира, выдающийся борец за мир, прогресс и социализм Фредерик Жолио-Кюри. Он родился в семье коммерсанта и был шестым, самым младшим ребенком. В семье свято хранился революционный дух Коммуны. Фред, как называли его в семье, всю жизнь помнил фразу матери: «Главное в жизни — это бороться против несправедливости».
Когда началась первая мировая война, Фредерик учился в лицее. Там обучались в основном дети привилегированных семей, и его считали «красным». В юности Фредерик очень увлекался спортом, особенно футболом и рыбной ловлей. В 1918 году учение временно пришлось оставить, так как Жолио призвали на военную службу. После окончания военной службы и лицея он поступил в высшее инженерное учебное заведение — Школу физики и химии. Огромную роль в формировании мировоззрения и во всей судьбе юноши сыграл преподававший там Поль Ланжевен, ставший его учителем и другом на всю жизнь.
B 1923 году Фредерик Жолио получил диплом инженера, и некоторое время работал на металлургическом заводе. Но его неудержимо влекло к научной работе, в лабораторию. Он хорошо знал работы супругов Кюри, восхищался ими, портреты этих ученых висели в его комнате. Попасть в науку, на университетскую кафедру человеку, не прошедшему через Высшую нормальную школу, было необычайно трудно. Ему помог Ланжевен. «Он определил мою судьбу» — рассказывал впоследствии Жолио-Кюри. Ланжевен сказал ему - «Я поговорю с госпожой Кюри, вы будете у нее лаборантом». Так Жолио попал в прославленный Институт радия. Сбылось его самое большое желание.
Вначале он занимался изучением свойств радиоактивных элементов в сильно разбавленных растворах, получал методом катодного распыления тонкие металлические пленки и исследовал их электрические свойства. Одновременно, вместе с Марией Кюри, ее дочерью Ирен и сотрудниками работал над изучением радиоактивности. В это время бурно развивалась ядерная физика, она и стала основной целью жизни ученого. В 1926 году Фредерик Жолио женился на Ирен с которой его связывала не только горячая любовь, но общность научных интересов. Молодые люди объединили фамилии, судьбы и таланты. Их союз явился копией союза Пьера и Марии Кюри.
Ирен Кюри родилась в 1897 году в Париже в то время, когда ее мать начала заниматься вопросами радиоактивности. Характер девочки и ее будущие интересы определились под влиянием отца и матери — не только крупнейших ученых, но и людей высокой культуры, нравственной чистоты, выдающегося интеллекта.
Начальное образование Ирен и ее сестра Ива получили под руководством матери. Мария Кюри и ее коллеги по университету организовали небольшую школу. Вместе с Ирен в этой школе учились Жан Ланжевен, Фрэнсис Перрен, а преподавателями были Мария Кюри, Жан Перрен, Поль Ланжевен. Эта своеобразная школа давала детям очень много, и позже большинство из них стали крупнейшими учеными. Школа существовала два года, а затем дети стали продолжать образование в различных общедоступных учебных заведениях.
В семье Кюри большое внимание уделялось спорту. Девочки хорошо плавали, ходили на лыжах.
Ирен сравнительно рано познакомилась с физическими лабораториями, вращалась в среде учёных. Вместе с матерью 14-летняя девочка присутствовала в Стокгольме на церемонии вручения Марии Кюри второй Нобелевской премии, она часто сопровождала мать в ее туристических поездках. В 1913 году они путешествовали вместе с Эйнштейном и его сыном.
В году первой мировой войны Ирен была активной помощницей матери по обслуживанию рентгеновских установок и обучению рентгенотехников. После окончания войны она стала студенткой Сорбонны. Девушка не колебалась в выборе своего пути. Физика стала целью ее жизни.
В 1925 году Ирен защитила диссертацию и продолжала работать в лаборатории Марии Кюри над исследованием радиоактивности,
К моменту вступления Ирен и Фредерика Жолио-Кюри в науку в области ядерной физики были сделаны важные открытия: изучено явление естественной радиоактивности, получено экспериментальное подтверждение ядерной модели атома, осуществлена первая ядерная реакция. В результате бомбардировки азота альфа-частицами Резерфорд получил кислород. Дальнейшие опыты показали, что, воздействуя альфа-частицами на легкие элементы, можно получить ядерные реакции, которым сопутствует появление протонов. Для проникновения в ядра более тяжелых элементов нужны были альфа-частицы, обладающие весьма большими энергиями. В связи с этим Жолио вместе с женой прежде всего задались целью получить мощный источник альфа-частиц. В этом смысле очень ценным являлся полоний, испускающий преимущественно эти частицы. Кропотливо
изыскивая новые методы приготовления полониевых источников, молодые ученые получили излучатель интенсивностью в милликюри, с помощью которого систематически стали изучать ядерные реакции.
В 1920 году Резерфорд высказал предположение,
что в ядре атома существует не имеющая заряда частица, масса которой равна
массе протона. Эту частицу он предложил назвать нейтроном и даже предсказал ее
свойства, хотя его усилия получить нейтрон экспериментальным путем успеха не
имели. В 1930 году немецкие физики Беккер и Боте наблюдали интересное явление:
при бомбардировке альфа-частицами легких элементов, бора и бериллия возникало
очень сильное излучение, проникающее свободно через свинцовую пластинку
толщиной в
Ирен и Фредерик Жолио-Кюри решили подробно исследовать таинственное излучение, изучить его ионизационную способность. Вскоре они убедились, что оно не имеет электромагнитной природы. Но тогда что же это за излучение, которое очень незначительно ионизирует атомы веществ, встречающихся на его пути, но неожиданно сильно поглощается веществами, содержащими самый легкий элемент — водород, и выбивает из этих веществ ядра водорода — протоны?
Ученик Резерфорда Чедвик в лаборатории Кавендиша повторял опыты Жолио-Кюри, усовершенствовав их методику, он обнаружил, что это странное излучение может выбивать не только протоны, но и ядра других легких элементов. Чедвик сделал окончательный вывод, что излучение состоит из частиц с массой, равной единице, и зарядом, равным нулю. Так гипотетический нейтрон Резерфорда, родившийся в его воображении, благодаря опытам Жолио-Кюри и Чедвика получил права гражданства. За открытие нейтрона Чедвику присудили Нобелевскую премию. Это открытие позволило советскому физику Д. Д. Иваненко создать модель, протонно-нейтронного строения ядра, лежащую в основе современной ядерной физики. История этого открытия — яркий пример интернационального сотрудничества ученых разных стран: немцев, французов, англичан, русских.
После открытия нейтрона началось интенсивное исследование атомных ядер. Появилось большое количество работ. Во главе исследователей шли Ирен и Фредерик Жолио-Кюри. Они продолжали изучать ядерные реакции, сопровождающиеся появлением нейтронов, и печатали свои научные сообщения. Только в 1932 году ими опубликовано 11 статей.
Но поток исследований одновременно порождал и поток нерешенных проблем. Еще в 20-х годах англичанин Дирак предсказал существование близнеца электрона — позитрона, имеющего ту же массу, что и электрон, но противоположный знак заряда. Сначала эту частицу обнаружили в космических лучах, а супруги Жолио-Кюри, применив метод советского физика Д, В. Скобельцына, впервые нашли позитроны в лаборатории. Ф. Жолио-Кюри показал, что пара «электрон — позитрон» может родиться «из ничего», то есть из энергии электромагнитного излучения. Через год он обнаружил обратное; при столкновении пары «электрон — позитрон» она исчезает как таковая, давая начало электромагнитному излучению. Поистине одно диковинное явление сменялось другим!
Однажды супруги Жолио-Кюри «обстреливали» альфа-частицами алюминий. Он испускал позитроны, подобно тому, как это наблюдается у естественных радиоактивных элементов, но когда источник альфа-частиц был удален, то, к удивлению ученых, алюминий продолжал излучать. Такая же картина наблюдалась после облучения альфа-частицами бора, магния и некоторых других элементов. Очевидно, позитроны испускались ядрами какого-то вещества, которое образовалось из ядер алюминия, магния или бора, поглотивших альфа-частицу и испускавших нейтрон. Так была открыта искусственная радиоактивность.
В сентябре 1933 года Фредерик Жолио-Кюри впервые приехал в Советский Союз. Здесь на первой Всесоюзной конференции по атомному ядру он рассказал о позитроне и нейтроне. Через месяц, собрался очередной Сольвеевский конгресс. На нем Фредерик Жолио Кюри сделал отчет об опытах по обнаружению искусственной радиоактивности. На конгресс собрались наиболее выдающиеся ученые-физики - Бор, Ферми, Склодовская-Кюри, Резерфорд, Дирак, Де Бройль, Иоффе, Паули и др. Председателем был Ланжевен.
Сообщение Жолио-Кюри вызвало горячие споры. Сомнение в правильности опытов выразили немка Лизе Мейтнер, американец Лоуренс, экспериментировавший с первым циклотроном, и многие другие. Они считали, что «французы с их устаревшим оборудованием что-то напутали». Фредерик и Ирен были твердо уверены в правильности своих результатов, и их очень огорчил такой прием.
Вернувшись домой, супруги усиленно продолжали эксперименты, совершенствуя методику измерений. Они показали, что при бомбардировке алюминия альфа-частицами образуется радиоактивный изотоп фосфора, при бомбардировке бора — радиоактивный изотоп азота, при бомбардировке магния — радиоактивный изотоп кремния. Они выделили химически эти вещества, измерили время их существования до распада, изучили химические свойства и тем самым доказали, что можно искусственно создать радиоактивные элементы.
Вскоре после публикации результатов Жолио-Кюри получили восторженное письмо Резерфорда, в котором он писал: «Я в восторге от отчета о проделанных Вами опытах... Поздравляю Вас обоих с проделанной работой, которая позднее приобретет огромное значение. Лично я очень заинтересовался результатами ваших опытов, потому что уже давно полагал, что вскоре при соответствующих условиях мы сможем наблюдать нечто подобное». Резерфорд не ошибся. Открытие искусственной радиоактивности приобрело колоссальное значение, в наше время. Были получены радиоактивные изотопы многих других элементов. Оказалось, что радиоактивными могут быть изотопы любого элемента, независимо от его положения в таблице Менделеева. Искусственная радиоактивность расширила сведения о строении атомного ядра и открыла новые области практического использования меченых атомов в биологии, медицине, металлургии, машиностроении, легкой и пищевой промышленности.
Открытие искусственной радиоактивности принесло всемирную известность супругам Жолио-Кюри. В 1935 году им была присуждена Нобелевская премия. Кажется, совсем недавно присутствовала Ирен на церемонии вручения Нобелевской премии ее матери, а теперь ее муж и она сама получали эту высокую награду. В своей речи по случаю награждения Фредерик Жолио-Кюри предсказал процессы, могущие привести к выделению громадных запасов атомной энергии. Он говорил: «...мы вправе думать, что исследователи, конструируя или разрушая элементы по своему желанию, смогут осуществить ядерные превращения взрывного характера, настоящие цепные реакции. Если окажется, что такие превращения распространяются в веществе, то можно составить себе представление о том огромном освобождении энергии, которое будет иметь место».
Итак,прошло всегонескольколет,искромный лаборантИнститутарадия
превратился в ученого с мировым именем. Он молод, счастлив, полон сил и замыслов.
В 1934 году ему предоставляется кафедра в Сорбонне, спустя три года он стал профессором в Коллеж де Франс. Ирен после смерти матери сначала возглавила ее лабораторию, а затем стала директором Института радия. В 1935 году Ирен стала руководителем работ Национального фонда наук, и спустя год ее назначили заместителем министра просвещения по руководству научно-исследовательскими работами во Франции. Совместно с югославским физиком Савичем она занялась получением новых радиоактивных элементов, более тяжелых, чем уран. Вокруг Жолио-Кюри начинают группироваться французские и некоторые иностранные ученые, исследованиями которых он руководит. Это Коварски, Альбан, Савель и др. В то время его увлекают чисто инженерные идеи. Под руководством ученого строится ускоритель, переоборудуется лаборатория Ампера, руководителем которой он становится, в ней строятся новые химические и биологические корпуса. Наконец, став профессором в Коллеж де Франс, Жолио-Кюри строит второй в Европе (после СССР) циклотрон.
В это время во многих странах ученые усиленно бомбардируют нейтронами различные, элементы. Ферми в Италии, Мейтнер сначала в Берлине, а затем в Швеции, куда она бежала от фашистского преследования, Ган и Штрасман в Германии, супруги Жолио-Кюри и югослав Савич в Париже убеждаются, что уран, «обстрелянный» нейтронами, рождает - более легкие элементы. Суммируя полученные результаты, Фредерик Жолио-Кюри одним из первых показал, что в результате бомбардировки урана нейтронами возникают новые нейтроны, число которых превышает количество первичных нейтронов. Для подтверждения гипотезы ученый сконструировал оригинальную установку и впервые сфотографировал траектории атомного распада. Фактически было доказано, что выделившиеся нейтроны могут расщеплять соседние ядра и вызывать цепную реакцию.
В 1939 году Альбан, Коварски и Фрэнсис Перрен получили патент на созданную ими установку для получения атомной энергии и передали его безвозмездно французскому национальному центру научных исследований.
Начиная с 30-х годов Жолио-Кюри постепенно приобщается к общественной Деятельности. В 1934 году он вступил во Французскую социалистическую партию, спустя два года — в «Лигу борьбы за права человека». Однако очень скоро ему стало ясно, что социалистическая партия не выражает истинных интересов народа. Во время событий в Испании все симпатии Жолио-Кюри были на стороне свободолюбивого народа, самоотверженно боровшегося против фашизма, он призывалоказыватьИспанской республике всяческую помощь. Его глубоко возмущало подписание Мюнхенского соглашения, развязавшего руки гитлеровской Германии. Если раньше он считал, что его место в лаборатории, а не на трибуне, то начиная примерно с 1934 года он понял, что не может быть пассивным, и вместе с Ланжевеном и другими прогрессивными людьми Франции вступает в борьбу с нацизмом.
В. 1938 году международная обстановка резко обострилась. Для тех кто занимался вопросами ядерной физики, стало ясно, что атомная энергия таит в себе огромные возможности. В таких условиях свободная научная информация по этим вопросам становилась невозможной. К французской группе ученых стали поступать письма с просьбой прекратить публикацию результатов исследований по распаду ядер урана. В начале второй мировой войны Жолио-Кюри прекратил обнародование своих трудов. Но работы продолжались. Для исследований необходимо было найти вещество — замедлитель образующихся нейтронов. В качестве такого вещества могла быть использована «тяжелая вода». Усилиями Жолио-Кюри в Норвегии закупаются все имевшиеся там запасы «тяжелой воды».
Таким образом, в 1939 году коллектив ученых, возглавляемый Жолио-Кюри, шел впереди в области получения и использования атомной энергии. Однако вскоре мутная волна фашизма затопила французскую землю. Коллеги Жолио-Кюри Холбан и Коварски с запасами «тяжелой воды» тайно переправились в Англию, а сам он остался в Париже. Вскоре его лаборатория под самым носом у фашистов стала заниматься вопросами, не имеющими никакого отношения к науке: в ней изготавливались зажигательные бутылки, которые участники французского сопротивления предназначали для танков вермахта. В 1940 году в знак протеста против ареста Ланжевена Жолио-Кюри объявил о закрытии своей лаборатории и окончательно вступил на путь активной борьбы с фашизмом. Дважды ученого арестовывали гестаповцы, но прямых улик у них не было, а о подпольной борьбе Жолио они не знали. В тяжелый 1942 год, когда гитлеровские полчища топтали землю Советского Союза,а войне еще не было видно конца, Жолио-Кюривступил в Коммунистическую партию Франции. «Я стал коммунистом потому, что был патриотом»,— говорил он.
Блестящий ученый с мировым именем, имевший много официальных постов, материальное благополучие, получивший множество заманчивых предложений от промышленных, компаний, он сумел отказаться от всего этого во имя опасного, трудного пути борца против коричневой чумы. Началась тяжелые годы, подпольной борьбы. Имя Жолио-Кюри стало знаменем этой борьбы.
После освобождения Франции ученый становится во главе Национального центра научных изысканий. Он стремится поставить науку, на службу национальной независимости своей страны. Он решил дать, своей родине атомную энергию, которая служила бы не уничтожению, а мирным целям! Жолио-Кюри убедился, что, продолжая работы в области атомной энергии, необходимо одновременно бороться против опасности использования ее как оружия. Защищая науку, он стал, одним из активнейших борцов за мир.
В 1946 году Жолио-Кюри вместе с женой дважды был в США, где участвовал в работах Комиссии по атомной энергии ООН. Здесь однажды у него состоялся весьма знаменательный разговор с американским банкиром Барухом, который довольно определенно сказал, что, работая в Америке, Жолио-Кюри мог бы иметь прекрасную лабораторию, сотрудников и королевский оклад. Тогда он со смехом ответил Баруху, что этого ему мало. Нет, не королевские оклады привлекали замечательного ученого. Он, разумеется, мог бы уехать в Англию или в Америку в мрачные годы гитлеровской оккупации, наконец, воспользоваться предложением Баруха и отдаться «высшей радости — радости открывать и творить». Но это означало изменить своему народу, который Жолио-Кюри любил больше всего на свете.
По его инициативе во Франции создается Комиссариат по атомной энергии, который он возглавил. В Комиссариат вошли также Ирен вместе с Перреном и Оже в качестве Комиссаров. От имени всех сотрудников Комиссариата Жолио-Кюри заявил, что их работа будет направлена только на применение атомной энергии на благо людям, а не для смерти и уничтожения; он предрекал, что все они уйдут из этого учреждения если их заставят работать над изготовлением атомного оружия. Большие трудности пришлось преодолеть ученым, создававшим первый атомный реактор. "Разрушенная войной промышленность Франции, враждебное отношение со стороны правящих кругов — все это создавало дополнительные преграды, но неистощимая энергия комиссара, его огромный авторитет позволили в короткий срок достигнуть цели. В 1948 году в форте Шатильон был пущен первый атомный реактор. Вскоре в правящих кругах Франции, а также в США и Англии стали раздаваться голоса возмущения по поводу того, что во главе Комиссариата стоит «человек, позволяющий себе быть коммунистом», выступающий против применения атомной энергии в военных целях, всецело поддерживающий мирную политику Советского Союза. Власть имущие хотели, чтобы Верховный комиссар молчал и делал атомное оружие, а он не мог и не хотел делать ни того, ни другого. И тогда, повинуясь окрику своих американских хозяев, французское правительство в 1950 году приняло позорное решение отстранить Жолио-Кюри от руководства Комиссариатом. Ему запретили появляться в форте Шатильон, некоторые продажные газеты даже позволили себе недостойные выпады против прославленного ученого. Спустя полгода из Комиссариата были удалены Ирен Жолио-Кюри и некоторые другие прогрессивные ученые.
Решение французского правительства вызвало бурю протеста во всем мире. На научных сессиях, собраниях и митингах в разных странах принимались резолюции, клеймящие позорный акт правящих кругов Франции. Молодежь на очередной лекции Жолио-Кюри в Коллеж де Франс устроила демонстрацию. Стол и кафедра утонули в цветах, тысячи людей ждали появления ученого в коридорах и на лестницах. Стихийно вспыхнул митинг. Прогрессивная Франция не хотела мириться с позорным решением правительства. Имя Жолио-Кюри стало знаменем борьбы. «Жолио — это мир!»—писали прогрессивные газеты. Встав во главе Всемирного Совета Мира, Жолио-Кюри проводит огромнуюработу, отдавая делу мира весь жар своего большого сердца. В 1951 году он
стал лауреатом международной Ленинской премии мира. Впервые в истории
руководителем широкого народного движения оказался не политик, а ученый.
Ирен Жолио-Кюри в это время продолжала руководить Институтом радия и кафедрой в Сорбонне. По ее проекту стал создаваться новый ядерный центр в Орсе, близ Парижа, оборудованный новейшей аппаратурой. Ясно вырисовывались перспективы новой увлекательной работы, но, к несчастью, силы все убывали. Оба, Фредерик и Ирен, были тяжело больны лучевой болезнью. Они не любили говорить о своих болезнях и до последних дней жизни продолжали активно работать.
.Ирен умерла в 1956 году. Фредерик тяжело переживал ее смерть. Раньше он говорил: «Ирен — моя половина. Ее боль — моя боль. Мы всегда вместе». Теперь он остался один, к его прежним обязанностям присоединились новые: он принял кафедру Ирен в Сорбонне и стал руководить строительством ядерного центра в Орсе.
Жолио-Кюри проявлял искренний огромный интерес к проблемам ядерной физики, разрабатывавшимся в СССР. Он неоднократно приезжал в Советский Союз и был большим и искренним другом советских ученых. В последний раз Жолио-Кюри приезжал в СССР в 1958 году. Знакомился с работами - института в Дубне, рассматривал синхрофазотрон, рассказывал о строительстве в Орсе и выразил желание заниматься совместными исследованиями в области ядерной физики.
В июне 1958 года начал работать огромный синхрофазотрон в Орсе, строительством которого руководил Жолио-Кюри. В этом же последнем году своей жизни тяжело больной ученый успел сделать массу дел: он был в Лозанне на заседании Бюро Всемирного Совета Мира, выступал в Бельгии с научным докладом, открыл Международный конгресс по ядерной физике, написал доклад для конгресса по разоружению в Стокгольме, продолжал научные опыты.
В августе Жолио-Кюри не стало. Прах его покоится в предместье Со близ Парижа, рядом с Ирен Жолио-Кюри, Марией и Пьером Кюри.
Дети Ирен и Фредерика Жолио-Кюри продолжают славную традицию семьи Кюри. Дочь Элен, ее муж Мишель Ланжевен, внук Поля Ланжевена, работают в Институте радия, сын Пьер занимается биологией.
Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923)
Первую Нобелевскую премию по физике присудили 56-летнему В. Рентгену - за сделанное открытие лучей, которые носят его имя (сам ученый всегда называл их X -лучами). К этому времени он был известным ученым, профессором Мюнхенского университета и директором Физического института. Давно нет необходимости популярно объяснять, что стоит за словом «рентген», ставшим нарицательным, тем не менее, история открытия рентгеновских лучей, условия и методы работы их первооткрывателя продолжают интересовать многих.
Очевидцев открытия Рентгена не
было. Сам он не рассказывал об истоках опыта, выполненного 8 ноября
Перед этим четверть века он работал в
физических лабораториях университета Вюрцбурга, Страсбурга, Гисена и снова
Вюрцбурга, до
Натолкнувшись на неизвестное явление, ученый на протяжении семи недель в полном одиночестве работал в одной из комнат своей лаборатории, изучая свойства X -лучей. Он велел приносить себе пищу в университет и поставить там кровать, чтобы избежать сколько-нибудь значительных перерывов в работе. Сколько вздора об этом затворничестве ученого бытовало среди физиков! Только в конце своего «одиночества» (по некоторым сведениям, 22 декабря) он приоткрыл тайну, сделав снимок в X - лучах руки своей жены Берты с обручальным кольцом, показанный наряду с другими снимками в сообщении В. Рентгена 28 декабря 1895 года. Сообщение, которое он направил на имя председателя Физико-медицинского общества Вюрцбургского университета, было незамедлительно напечатано и выпущено в свет отдельной брошюрой.
Открытие Рентгена быстро, даже по меркам современных средств обмена информацией, приобрело широкую известность. В ночь со 2 на 3 января содержание доклада Рентгена об X - лучах стало известно редактору венской газеты «Nette Deutsche Presse», и наутро газета вышла с броским аншлагом на первой полосе огромными буквами: «СЕНСАЦИОННОЕ ОТКРЫТИЕ». А вечером 6 января телеграфом из Лондона на весь мир передавалось: «Даже шум военной тревоги не в силах был бы отвлечь внимание от замечательного триумфа науки, весть о котором докатилась до нас из Вены. Сообщается, что профессор Вюрцбургского университета Роутген открыл свет, который проникает при фотографировании через дерево, мясо и большинство других органических веществ. Профессору удалось сфотографировать металлические гири в закрытой деревянной коробке, а также человеческую руку, причем видны лишь кости, в то время как мясо невидимо». Дальше последовала лавина публикаций: только за один год свыше тысячи статей по новым лучам. Опыты с ними в течение нескольких недель были повторены в физических лабораториях многих стран.
Во всех европейских столицах - Лондоне, Париже, Берлине, Петербурге и т.д. - читались публичные лекции об открытие Рентгена и демонстрировались опыты.
С момента открытия стало ясно
практическое предназначение X - лучей, прежде всего медицинское. Уже в
По-видимому, первым открытие
Рентгена в рекламно-коммерческих целях применил Т. Эдисон: в мае
При всем колоссальном интересе к
открытому явлению, понадобилось около 10 лет, чтобы в знаниях об X - лучах
добавилось что-то новое: английский физик Ч. Баркла доказал их волновую природу
и открыл характеристическое рентгеновское излучение. Еще через 6 лет Макс фон
Лауэ разработал теорию интерференции X - лучей на кристаллах, предложив
использовать кристаллы в качестве дифракционных решеток. В том же
Научное значение открытия Рентгена раскрывалось постепенно, что подтверждается присуждением еще семи нобелевских премий за работы в области рентгеновских лучей:
- в
- в
- в
- в
~ в
- в
- в
Кроме того, рентгеновским лучам обязаны такие великие открытия, как структура молекул гемоглобина, ДНК и белков, ответственных за фотосинтез (премии 1962 и 1988 гг.).
Рентген прекрасно понимал большое научное и технологическое значение своего открытия, но ему была чужда мысль о его торгашеском использовании. Считая, что результаты, полученные в научной лаборатории, могут и должны использоваться всеми, он решительно отверг предложение Берлинского электрического общества продать за большую сумму право на использование патентов будущих его открытий. Рентген не одобрял шумихи вокруг своего имени и продолжал работать, не допуская никаких отклонений от того метода работы, который считал единственно приемлемым.
Академик А.Ф. Иоффе в декабре
Рентген был безупречным исследователем и цельным человеком в науке и жизни. По воспоминаниям, это был очень суровый и замкнутый профессор. Он проводил свои опыты, как правило, в одиночестве. Это не исключало того, что в его лаборатории учились и работали физики, ставшие известными в первой четверти XX в.: М. Вин (1866-1938), А.Ф. Иоффе (1880-1960), В. Фридрих (1883-1968), П. Книппинг (1883-1935), Р. Ладенбург (1882-1952) и др.
В.К. Рентген в письме П. Цендеру (
Ученый Рентген был скромным,
законопослушным человеком, бюргером от науки. Даже получать Нобелевскую премию
он ездил в Стокгольм по ходатайству в Министерство церковных и школьных дел Баварии.
Это ходатайство об отпуске было написано 6 декабря
Рентген был единственным лауреатом
в истории Нобелевского фонда, кто не читал Нобелевской лекции. Летом
В целом, как писал А.Ф. Иоффе, «рентгеновы лучи впервые пробили брешь во внешней оболочке атома, положили этим начало открытий атомной физики и в ходе исторического развития привели к освобождению атомной энергии».
Возможности, заложенные в физических свойствах рентгеновских лучей, несмотря на 105-летнюю историю их изучения и использования, до сих пор полностью не реализованы. Это видно, например, из интенсивного развития в последние три десятилетия рентгеновской оптики. С учетом существенно различных характеристик лучей в областях жесткого, мягкого и ультрамягкого излучений созданы и продолжают создаваться прецизионные методы исследования разнородных веществ, высокие технологии изготовления рентгенооптических элементов и уникальных промышленных рентгеновских приборов и устройств.
Оптические характеристики материалов в рентгеновском диапазоне обладают рядом особенностей, не свойственных характеристикам видимого излучения. Это относится к таким кардинальным свойствам лучей, как преломление и отражение.
Показатель преломления лучей в
рентгеновской области спектра для всех веществ мало отличается от единицы. Вследствие
этого элементы типа линз и призм в рентгенооптике практически не используется.
Причина ясна: фокусное расстояние собирающей линзы из никеля радиусами
поверхностей
Об опытах по преломлению новых
лучей Рентген сообщал: «Установив проницаемость тел довольно большой толщины, я
поспешил исследовать поведение X -лучей при прохождение через призму:
отклоняются они ею или нет. Опыты с водой и сероуглеродом в слюдяных призмах с
преломляющимся углом около 30 градусов не дали никакого отклонения на
флуоресцирующем экране, ни на фотографической пластинке. Для сравнения при тех
же условиях наблюдалось отклонение лучей света. Отклоненные изображения были
удалены от не отклоненных на расстояние от 10 до
Однако аналогами обычных линз в
ультрамягком рентгеновском излучении служат обладающие высоким пространственным
разрешением зонные пластинки Френеля, состоящие из системы чередующихся
прозрачных и непрозрачных концентрических колец строго заданной ширины. Зонная
пластинка Френеля, увеличивающая за счет дифракции энергетическую освещенность
в точке наблюдения подобно собирающей линзе, в качестве рентгенооптического
элемента была предложена в
Уже в первых опытах Рентген заметил, что открытые им лучи практически не отражаются. Он писал: «Можно заключить, что ни одно из исследовавшихся веществ не дает правильного отражения X - лучей». Длительное время считалось, что создание эффективных рентгеновских зеркал невозможно. Углубленное исследование физики коротковолнового излучения сравнительно недавно позволило найти решение задачи путем использования многослойных отражающих покрытий. Они представляют собой структуру из множества пар чередующихся слоев нанометровой толщины с различным значением диэлектрической проницаемости, нанесенных таким образом, что период чередования слоев постоянен или изменяется по определенному закону. В этом случае даже весьма незначительное отражение от каждой границы десятков или сотен слоев зеркала благодаря отражению синфазных воли дает суммарный коэффициент отражения рентгеновских лучей в несколько десятков процентов при любых углах вплоть до нормального падения. На подложку - полированную пластинку кремния или плавленого кварца - поочередно наносятся электронно-лучевым, магнетронным или лазерным напылением слои тяжелых металлов (W. Mo, Ni, Re...) и слои легких элементов (С, В, Be, Si). С помощью зеркал с многослойными покрытиями реализуется фокусирующая и изображающая рентгеновская оптика нормального падения. Перспективы же этой оптики означают создание мощных рентгеновских лазеров, уникальных рентгеновских микроскопов, технологических установок рентгеновской литографии для производства интегральных микросхем нового поколения, а также развитие таких ветвей науки, как рентгеновская астрономия, рентгеновская голография, химический и биофизический микроанализ.
Радио- и рентгеновское излучение, а также радиоактивность - открытия, «спрессованные» во времени примерно в десять месяцев, стали спусковым крючком для развития экспериментальной физики XX в. Память о первооткрывателях этих явлений А.С. Попове, В. Рентгене и А. Беккереле неувядаема.
Череда блестящих физиков - лауреатов Нобелевской премии по физике XX вв. началась с В. Рентгена, заслуги которого трудно преувеличить. В год столетнего юбилея премий в конце века премию Нобеля, как известно, получил российский физик Ж.И. Алферов, возглавляющий Физико-технический институт, основанный учеником Рентгена А.Ф. Иоффе и носящий имя основателя.
Эрнест Резерфорд (1871 – 1937)
В
Сообщение Резерфорда носило название «Эволюция элементов», в нем докладчик высказывал мысль о том, что атомы элементов имеют сложное устройство, что одни элементы произошли от других. Эти идеи своей новизной увлекали слушателей, рисовали перед ними перспективу связи всех элементов. Но, увы, увлекательные и фантастические идеи не имели никакого научного обоснования. Докладчик, кроме ссылок на то, что эти идеи господствовали в давно прошедшие времена, и на отвергнутую гипотезу Проута о том, что все элементы состоят из водорода, не мог привести ни одного доказательства, подтверждающего его высказывания. И когда многие слушатели выступили с резкой критикой доклада, обвиняя его автора в приверженности к фантастике и незнании состояния современной науки, молодой человек почувствовал, что зашел слишком далеко. Он смущенно согласился с критикой.
В этом эпизоде проявился весь Резерфорд, такой, каким он был всю свою жизнь: ' смелый в области теоретического мышления, не пугающийся элементов фантастики, без которой невозможно научное творчество, скромный и признающий свои ошибки. Он был верным последователем своего учителя, преподавателя химии и физики университета Бикертона, учившего своих студентов дерзать, увлекавшего их смелыми проектами и теориями, большинство которых действительно были фантастическими. Правда, с течением времени у Резерфорда появились и другие черты; строгость в обосновании своих научных гипотез, стремление к тому, чтобы всякую мысль проверить экспериментом.
Третью характерную черту Резерфорда - способность трудиться по 18 часов в сутки, умение решать любые практические дела - воспитала у него жизнь на ферме, в семье отца, небогатого фермера, у которого было 12 детей. Эрнесту, четвертому ребенку, пришлось работать, чтобы семья могла свести концы с концами. Работоспособность Резерфорда дала ему возможность окончить начальную школу первым учеником и получить стипендию, открывшую перед ним двери средней школы. После окончания последней ему опять дали стипендию, благодаря которой он попал в университет, а премия, полученная при выпуске, привела его в Кембриджский университет в Англии. После окончания университета Резерфорд еще не мечтает о научной карьере, хотя все окружающие видят в нем будущего ученого.
Резерфорд решает стать преподавателем средней школы. К счастью, из него не получился учитель. Неспособность к преподавательской деятельности была характерна для ученого и тогда, когда он стал профессором.
В Англии Резерфорд попадает на работу в знаменитую Кавендишскую лабораторию. Эта лаборатория известна физикам всего мира. В ней были сделаны выдающиеся научные исследования знаменитыми физиками Максвеллом и Релеем. Когда Резерфорд приехал в Англию, лабораторией заведовал знаменитый физик Джозеф Томсон. Он очень хорошо принял молодого человека. В эту же лабораторию прибыл и французский физик Поль Ланжевен. Долгое время молодые люди работали вместе, они стали закадычными друзьями.
Томсон умело руководил молодыми физиками, и за три года работы в Кембридже Резерфорд сложился как ученый и стал известен в мире науки. Здесь он начал работать над проблемами радиоактивности. Как и всякий ученый, Резерфорд опирался на исследования, выполненные до него. Он говорил: «Люди науки должны ставить себя в зависимость не от идей отдельного человека, а от мудрости тысяч людей, думавших над той же проблемой, и каждый должен добавлять свою долю в большое здание науки».
В годы работы Резерфорда в Кавендишской лаборатории в мире науки произошли удивительнейшие открытия. Томсон приходил к мысли о существование электрона и охотится за этим неуловимым волшебником в своей лаборатории. В немецком городе Вюрцбурге профессор Вильгельм Рентген открывает невидимые лучи, проходящие через предметы, «непрозрачные» для обычных лучей. Профессор Парижской политехнической школы Анри Беккерель открывает невидимые лучи, испускаемые ураном. Найденное явление было названо радиоактивностью.
Томсон поручает Резерфорду исследовать электрический разряд в газах, надеясь в этом явлении обнаружить электрон. Молодой физик старательно выполняет работу и открывает наличие в газах тока насыщения. Но Резерфорда увлекают новые лучи. Он интуитивно чувствует, что в этих лучах заложены доказательства правильности идей, которые интересовали его в студенческие годы. Он проводит экспериментальную работу по сравнению лучей Рентгена с лучами Беккереля и устанавливает, что лучи Беккереля отличаются от лучей Рентгена. Последние, обладают всеми физическими свойствами видимых лучей, но не воздействуют на зрение. Лучи же Беккереля резко отличаются по своим свойствам от видимых лучей. Резерфорд производит известный, ставший классическим опыт: он пропускает лучи Беккереля через мощное магнитное поле и обнаруживает, что они состоят из двух видов излучений. Он дает им названия: альфа-излучение и бета-излучение.
Возникает вопрос: почему уран излучает? У Резерфорда готов ответ: атом урана сложен и распадается. Но Резерфорд теперь уже не студент, а 26-летний ученый, работник всемирно известного научного учреждения. Он умеет сдерживать свои порывы; гипотеза о распаде атома урана требует подтверждения. Он горит желанием включиться в работу, но неожиданно получает приглашение занять должность профессора физики университета в далеком канадском городе Монреале.
У Резерфорда не было выбора. Его «премия» оканчивалась, и нужно было искать средства для существования. И Резерфорд едет в Монреаль. Здесь он работает 10 лет. Вся его последующая жизнь - это непрерывная научная работа. В течение первых 2-3 лет он налаживал физическую лабораторию и сделал ее одной из лучших в мире. В ней Резерфорд находился большую часть суток и произвел тысячи опытов. Идея Резерфорда о сложном составе атомов получала свое подтверждение. И он начинает поиски самых неопровержимых доказательств этой идеи. Последовательно проведя огромное количество экспериментов, ученый раскрывает все тайны альфа- и бета- лучей и постепенно выводит следующие закономерности:
1. Альфа - лучи имеют положительный, а бета - лучи - отрицательный электрический заряд.
2. Альфа - лучи поглощаются всеми веществами сильнее, чем бета - лучи.
3. Кроме урана, радия и тория, радиоактивны также эманация радия и эманация тория.
4. Альфа- лучи не являются электромагнитными волнами. Это особые физические частицы - альфа- частицы.
5. Альфа- частицы представляют собой не что иное, как атомы гелия.
6. Так как атомы гелия происходят от атомов урана, радия и тория, то атомы этих веществ являются сложными образованиями. Они распадаются на альфа- частицы, бета- частицы и атомный остаток.
7. Выбросив атом гелия, атом урана должен стать каким-то другим атомом; следовательно, при естественной радиоактивности происходит превращение одного элемента в другой.
Каждый из этих выводов Резерфорд в своих статьях подтверждает многочисленными опытами.
В Монреале Резерфорд совместно с
английским ученым Содди разработал теорию радиоактивного распада и установил
законы этого распада, вошедшие в учебники физики. На основании изучения теории
и практики радиоактивного распада Резерфорд пришел к выводу, что при распаде
выделяется колоссальное количество атомной энергии. Вот как об этом пишет его
товарищ по работе Содди: «Первичный источник энергии нужно искать в атомах -
главном источнике деятельности вселенной. Главный интерес нового явления
заключается в произвольном и постоянном излучение энергии... Внутри атома -
большие запасы энергии, теряя которые, атомы превращаются». Этот вывод, всю
важность которого человечество смогло оценить только после взрыва атомных бомб,
был сделан Резерфордом в
Монреальские работы принесли
ученому мировую известность. Его избрали почетным членом Лондонского
королевского общества и наградили медалью Румфорда. Резерфорда приглашают
работать в Манчестерский университет. Он дает согласие и в
В Манчестере Резерфорд работал 12
лет. В декабре
Из путешествия Резерфорд
возвратился полный сил и энергии. Он разрабатывает установку, при помощи
которой доказывает еще раз, что альфа- частицы являются атомами гелия. В
В
Марсден проделал несколько десятков экспериментов и обнаружил нечто в высшей степени интересное: не все альфа- частицы проходят сквозь пластинки, среди них попадаются и такие, которые отскакивают от пластинок, рассеиваются.
Ученик доложил об этом учителю. Резерфорд впоследствии так говорил о своем впечатлении от сообщения Марсдена: «Это был совершенно невероятный случай в моей жизни. Это было почти неправдоподобно, как если бы выстрелили 15-фунтовым снарядом в кусок папиросной бумаги и он вернулся бы обратно и поразил вас».
Из опытов, таким образом, следовало, что в каждом атоме пластинки должна быть массивная часть, имеющая положительный заряд,который и отталкивает альфа-частицу. А электроны атома должны находиться вне этой массивной части атома.
Из всего этого нельзя было не сделать вывод о том, что модель атома Томсона неверна!
Но как же все-таки построен атом?
И Резерфорд начинает воскрешать свои юношеские мечтания - должна существовать какая-то закономерность в строении атомов различных элементов. В природе происходит не только эволюция растений и животных, но и эволюция атомов.
Эти раздумья и поиски атомной структуры через несколько месяцев привели ученого к созданию ядерной теории атома.
Профессор Кембриджского университета известный физик Артур Эддингтон дал такую оценку открытию: «Создав эту модель, Резерфорд произвел величайшую перемену в нашем взгляде на материю со времен Демокрита».
Идея о неразрушаемом и неизменном атоме навсегда исчезла из физики. Было положено начало современной физике атома.
В
В
В этой лаборатории ученый возвращается к реализации своей идеи, и вскоре весь научный мир поразила сенсация: альфа- частица попала в ядро азота, и от этого в конечном итоге получился кислород. Впервые на земле было произведено искусственное превращение одного элемента в другой. Опыты Резерфорда стали повторять во многих лабораториях мира. Зародилась новая ветвь физики и техники - искусственное получение радиоактивных элементов. В наше время мы пожинаем плоды открытия Резерфорда в виде многочисленных искусственных радиоизотопов.
В последующие годы замечательный
ученый открыл 17 ядерных реакций. В
Всю свою жизнь Резерфорд был здоровым, жизнерадостным человеком. Он умел работать, но ему принадлежит такой афоризм: «Плохи те люди, которые слишком много работают и слишком мало думают». Резерфорд говорил, что плодотворные мысли к нему приходят на охоте, на рыбной ловле, во время игр.
Никто не предполагал, что этот
человек может так скоро умереть. Однако осенью
Могила Резерфорда находится в Вестминстерском аббатстве, где похоронены выдающиеся люди Англии. Она расположена рядом с останками Ньютона, Фарадея и Дарвина.
Нильс Хенрик Давид Бор (1885-1962)
Один из величайших физиков нашего времени, имя которого стало почти легендарным. Он был человеком, чьи идеи наряду с идеями Эйнштейна являлись руководящими для физиков в течение доброй половины столетия.
Нильс Бор родился в 1885 году в Копенгагене, в семье профессора физиологии. Детство и юность его прошли в родном городе. Будучи 20-летним юношей, он направил в Датское королевское научное общество свою первую работу, которая получила золотую медаль. Содержанием работы явилось исследование колебаний поверхности струи жидкости и определение поверхностного натяжения воды. Однако идеи этой первой работы не выходят за рамки классической физики.
В 1911 году Бор окончилуниверситет, защитил диссертацию и уехал в Кавендишскую лабораторию, где собирался под руководством Джозефа Томсона работать над электронной теорией. Однако это сотрудничество длилось недолго. Передовые идеи Бора не находили отклика у приверженца классики Томсона. Они очень часто спорили. Бор мыслил глубже, его неудержимо влекли к себе идеи новой физики. Споры между Томсоном и молодым, строптивым датчанином, очевидно, серьезно повлияли на их отношения, и, хотя Бор всегда считал английского ученого гениальным человеком, он уехал из Кембриджа в Манчестер к беспокойному, ищущему Резерфорду. Последний с группой сотрудников занимался тогда исследованием атомного ядра. Бор проникся большой симпатией к Резерфорду, он восхищался им как ученым и человеком. Начались совместные беседы, споры, искания. И вот в 1913 году Бор нашел остроумное решение вопроса на основе открытия, сделанного Планком.
Датский ученый утверждал, что электрон в устойчивом атоме может двигаться вокруг ядра по определенной "дозволенной" орбите. В этом состоянии он пребывает спокойно и не излучает энергии. Если же электрон перескакивает с одной определенной орбиты на другую, лежащую ближе к ядру, то он излучает энергию, причем это излучение идет не непрерывно, а порциями - квантами. Если же электрон поглощает квант энергии, то он переходит на более далекую от ядра орбиту.
Эти идеи и составляют существо так называемых "постулатов Бора". Все очень просто с точки зрения сегодняшнего состояния физики. А между тем нужно было быть очень смелым человеком, чтобы высказывать эту идею у колыбели атомной физики! Так возникла боровская модель атома и новая электромагнитная теория материи. Эти работы имели, как показало дальнейшее развитие науки, много уязвимых мест, свои противоречия, которые позднее устранялись самим Бором. Но исследования, проделанные им в 1913 году, решали ряд труднейших проблем. Ученым это казалось поразительным. Дело в том, что постулаты Бора не вытекали из прежних представлений о строении атома. Они противоречили всем принципам физики XIX века.
После завершения первых работ Бор в течение года жил в Копенгагене и читал лекции в университете. В 1914 году он снова уехал на 2 года в Манчестер, где продолжал работу над теорией атома. В 1916 году Бор окончательно поселился в Копенгагене и стал профессором теоретической физики в университете. В Копенгагене по его инициативе создается Институт теоретической физики, руководителем которого он был до последних дней своей жизни.
Идеи Бора быстро разнеслись по всему миру, а его выступления за пределами Дании собирали слушателей из разных стран.
В 1922 году за работы по квантовой теории строения атома и его излучения Бор получил Нобелевскую премию. Ему было тогда 37 лет. Развитие квантовой физики с 1913 по 1925 год шло в основном по пути развития теории Бора, которая дала возможность объяснить много удивительных явлений: закономерности в линейчатых спектрах, расщепление спектральных линий, размеры атома, комбинационный принцип в спектроскопии.
С 1924 года начала создаваться квантовая механика, иначе говоря, механика движения микрочастиц: электронов, позитронов, протонов и других так называемых "элементарных частиц". Трудами Шредингера, Гейзенберга, Де Бройля, Дирака стал создаваться математический аппарат этой новой механики, учитывающей волновые, атомистические и корпускулярные свойства микрочастиц. Естественно, чтовозникновению квантовой механики предшествовало огромное накопление экспериментальных фактов. Все это нужно было осмыслить, синтезировать. В 1926 году Бор пригласил Шредингера приехать в Копенгаген и прочесть несколько лекций по волновой механике. С его приездом между ними начались споры по основам квантовой теории, в которых Шредингер защищал идеи волновой механики, а Бор утверждал, что в ней ничего нельзя понять без квантовых скачков, Однажды Шредингер, доведенный до отчаяния аргументами Бора, воскликнул: «Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то, я жалею, что вообще имел дело с квантовой теорией».
Бор возразил: «зато остальные благодарны Вам за это, ведь Вы так много сделали для выяснения смысла квантовой теории».
Итак, уравнения новой механики были написаны, но многое осталось неясным. Нужно было понять, например, что значат координаты электрона. Ведь последний обнаружил не только корпускулярные, но и волновые свойства, а если это так, то у него нет определенных координат. Иначе говоря, нужно было установить связь между символами, входящими в уравнения, и реальным физическим миром. Наконец в 1927 году Бор сумел синтезировать идеи волновой теории. В результате усилиями Бора и Гейзенберга был сформулирован принцип дополнительности, которым ученый подчеркивал, что все особенности микромира и поведение микрочастиц нельзя понимать в отрыве от микромира, от прибора, который измеряет координату или какую-либо другую характеристику частицы. Таким образом, здесь имеет место взаимодействие объекта изучения - микрочастицы с макро объектом - прибором. Теория идеи и труды двух великих ученых сыграли решающую роль не только в физике, но и в формировании взглядов.
Эти работы Бора стали предметом жарких дискуссий между учеными по поводу коренных философских вопросов современного естествознания.
В 1927 году состоялся V Сольвеевский конгресс, на котором идеи Бора подверглись серьезной критике со стороны Эйнштейна. И Бор, и Эйнштейн очень остроумно и глубоко защищали свою точку зрения. Их полемика вылилась в многолетнюю дискуссию, в ходе которой создатель теории относительности выдвигал все новые и новые возражения. Бор очень любил Эйнштейна и подчеркивал, что его критика способствовала развитию глубокого и всестороннего понимания квантовой механики; парадоксы, выдвигаемые Эйнштейном, помогали развивать теорию. Идеи и труды двух великих ученых сыграли решающую роль не только в физике, но и в формировании современного научного мировоззрения, так как теория квантов и теория относительности отражают общие закономерности научного познания.
С 30-х годов научные интересы датского ученого сосредоточились вокруг проблемы атомного ядра. В это время новые экспериментальные данные вступили в противоречие с картиной, созданной теоретиками. На помощь им пришел Бор. Он без всякого математического аппарата показал, как нужно понимать вопрос взаимодействия нейтронов с ядром, и предложил модель ядра, напоминающую каплю жидкости с деформируемой поверхностью, а затем создал теорию деления ядер урана, на основании которой строились все практические применения этого явления. После этого физика ядра стала развиваться по совершенно новому накоплению. Одновременно Бор продолжал работу по уточнению физической сущности квантовой механики.
Бор никогда не считал свои идеи и теории законченными и, как он сам говорил, никогдане позволялсебеи своим сотрудникам увлекаться «определенными» и «окончательными» формулировками. Он поддерживал всякую новую разумную идею, какой бы необычайной внешне она ни была, понимая, что всегда за новым открытием неизменно должно следовать другое, еще более приближающееся к истине.
Необычайно общительный человек, Бор не уклонялся от дискуссий, наоборот, они приносили ему огромное удовлетворение. Он никогда не оскорблялся, если его идеи подвергались суровой критике.
В 1950 году Бор обратился в ООН с письмом, в котором указывал на необходимость повседневного тесного научного общения ученых всех стран. Вернувшись в родной Копенгаген, Бор отдавая все силы для осуществления этой идеи. Его институт представляет собой центр, где трудились физики разных стран. Здесь работали датчане, французы, американцы, шведы, югославы, японцы. Часто навещал» Бора и советские ученые, неизменно встречавшие теплый и дружеский прием. Всех объединяли общие интересы, но притягательным центром являлся Бор.
Бор прожил большую и счастливую жизнь. Его идеи получили признание. Бор занимался наукой «с удовольствием, весело, широко и по-настоящему». У себя на родине, в Дании, он пользовался исключительным уважением и любовью соотечественников. Ученый стал почетным гражданином города Копенгагена.
Выдающийся физик XX века Нильс Бор оставил науке огромное наследство. Это были не только работы, написанные им самим. Многие идеи Бора увидели свет благодаря трудам физиков различных стран. В этом смысле с полным правом можно говорить о многочисленной школе Бора, о том, что почти каждый из ныне живущих крупных теоретиков является в большей или меньшей степени проявляется величие Нильса Бора - гениального и замечательного человека.
Альберт Эйнштейн (1879-1955)
Эйнштейн получил всеобщее признание еще при жизни. Его имя известно каждому образованному человеку. В Принстоне, где жил ученый, он был знаком всем жителям - взрослым и детям.
Почему Эйнштейн был так популярен? Его научные труды весьма сложны для понимания, их изучают даже не во всех высших учебных заведениях. Тем не менее, именно его гениальные труды сыграли решающую роль в том, что имя Эйнштейна заняло одно из первых мест в истории физики. Сам Эйнштейн по складу своего ума не был популяризатором науки,хотя написанная им совместно с Инфельдом книга «Эволюция физики» является ярким примером его одаренности и в этой области. Но те ученые, которые приняли идеи Эйнштейна и стали последователями великого физика, в своих книгах, статьях, лекциях дали возможность каждому образованному человеку понять если не сами работы ученого, то их величие, раскрыли их влияние на развитие материалистического мировоззрения людей.
Разгадка популярности Эйнштейна состоит также и в том, что он, несмотря на пришедшую к нему мировую славу, жил жизнью простого человека. Он однажды сказал: «Я к каждому обращаюсь одинаково – и к мусорщику и к ректору университета».
Эйнштейн родился в 1879 году в немецком городе Ульме. Родители его вскоре переехали в Мюнхен, где Альберт окончил начальную школу и учился в гимназии, из которой был исключен в конце предпоследнего года обучения за вольномыслие и атеизм. С 1893 года Эйнштейн живет в Швейцарии. Спустя семь лет он оканчивает Цюрихский политехникум и после этого два года дает частные уроки по физике и математике. Наконец, он получает место эксперта в бюро патентов. За это время он пишет ряд работ, ставших классическими, и ему присуждают степень доктора. Затем Эйнштейн работает профессором Цюрихского университета, после чего заведует кафедрой теоретической физики немецкого университета в Праге и, возвратившись в Цюрих, занимает должность профессора Цюрихского политехникума. В 1913 году его избирают академиком Прусской Академии наук, спустя год он переезжает в Берлин, где работает директором Физического института Академии наук и профессором Берлинского университета. В 1921 году ему присуждают Нобелевскую премию. В следующем году он избирается членом - корреспондентом Академии наук СССР, а еще через четыре года - почетным академиком.
Эйнштейн никому не отказывал в помощи, если только мог помочь. За долгую жизнь ученый написал тысячи рекомендаций, дал советы сотням людей. Когда в конце 20-х годов в высокоторных туберкулезных санаториях в Давосе были организованы университетские курсы для молодых людей, оторванных болезнью от учения, Эйнштейн предложил свои услуги для чтения лекций и несколько раз выезжал туда.
Велика роль Эйнштейна в деле использования энергии атома. Он убедил президента США Рузвельта в необходимости отпуска средств на создание атомной бомбы, так как опасался, что ее впервые сделают в третьем рейхе. «Если бы я знал, что в Германии не изобретут атомной бомбы, я бы палец о палец не ударил бы для ее создания», - говорил он. И когда в атомном аду сгорели Хиросима и Нагасаки, ученый все свои силы отдал борьбе за запрещение атомного оружия.
Первая научная работа Эйнштейна была опубликована в 1905 году. Она посвящена доказательствам существования атомов. Атомная теория строения вещества в то время еще не являлась общепризнанной. В своей первой и в последующих трех работах ученый блестяще защищает атомную теорию от нападок со стороны ее противников. Особенно большое значение имела четвертая работа Эйнштейна, напечатанная также в 1905 году. Она посвящена броуновскому движению. В ней ученый показал, что причиной броуновского движения взвешенных в жидкости частиц являются толчки, удары, которые получают эти частицы от молекул жидкости, находящихся в хаотическом движении. В этой работе благодаря строгим математическим расчетам доказано, что, если в жидкость поместить тело значительных размеров, удары молекул жидкости приведут к тому, что оно примет температуру жидкости. Тело же, размеры которого соизмеримы с размерами молекул, будет совершать броуновское движение. И в настоящее время последнее служит одним из ярких физических доказательств реальности атомов и их хаотического движения, являющегося основой тепловых явлений.
В 1905 году Эйнштейн выступил со статьей, в которой выдвинул теорию фотонов - частиц, из которых состоит свет. В ней он показал, что наряду с волновыми свет обладает и корпускулярными свойствами - свойствами частиц. Некоторые явления света могут быть объяснены только при условии предположения, что свет состоит из частичек - фотонов. За эту работу Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия. Развитие этих идей дало возможность объяснить некоторые свойства микрочастиц. Оказалось, что последние также имеют двойственную природу. То есть, будучи частицами, обнаруживают и волновые свойства. Стала создаваться новая, волновая, или квантовая, механика, являющаяся сейчас единственной научной теорией, описывающей процессы микромира.
Одной только работы о фотонах достаточно, чтобы имя Эйнштейна навсегда вошло в физику. Но в том же 1905 году вышла его работа, в которой излагались основы теории относительности. Эта работа принесла ему мировую славу.
18 апреля 1955 года в американском городе Принстоне в возрасте 76 лет скончался Альберт Эйнштейн - ученый-физик, гениальный мыслитель. Он умер вдали от своей родины - Германии, которую очень любил и из которой его изгнали в 1933 году пришедшие к власти фашисты.
Энрико Ферми (1901 -1954)
Невозможно ответить на вопрос, кем был Ферми - физиком-теоретиком или физиком-экспериментатором. То и другое сочеталось в нем гармонично. Ферми был разносторонний ученый, занимавшийся теоретической и экспериментальной физикой, астрофизикой и атомной техникой. В наше время физики обычно являются специалистами в определенной, узкой отрасли, и такая универсальность Ферми поистине поразительна.
До 1934 года ученый написал большое количество работ по теоретической физике, касающихся применения статистики к ряду вопросов. Затем он стал заниматься ядерной физикой, опубликовав работу, от которой берут свое начало современные теории взаимодействия элементарных частиц.
С открытием искусственной радиоактивности внимание Ферми сосредоточилось на экспериментальных вопросах ядерной физики. Он решил вызвать искусственную радиоактивность нейтронами, справедливо полагая, что отсутствие электрического заряда у нейтронов дает возможность глубже проникнуть в атом. Бомбардируя нейтронами почти все существующие химические элементы, он получил более шестидесяти радиоактивных элементов. До этого в Риме никто не изучал ядерных превращений. Ферми сам разрабатывал методику, раздобывал источник нейтронов, конструировал счетчики, регистрирующие продукты распада. В это время Сегре, проявляя необыкновенную изобретательность, доставал из различных источников химические элементы.
Летом 1934 года Ферми читал курс лекций в Бразилии и Аргентине, где его приняли весьма торжественно, а вернувшись в Рим, продолжал опыты с бомбардировкой атомов нейтронами. Группа римских ядерников выросла, к ней примкнул недавно окончивший университет Бруно Понтекорво - ныне выдающийся советский физик. Как раз в это время под руководством Ферми было обнаружено описанное выше замедление нейтронов. В 1938 году за получение новых радиоактивных элементов и открытие ядерных реакций под действием медленных нейтронов Ферми стал лауреатом Нобелевской премии. В Америке Ферми стал профессором Колумбийского университета.
В начале своей жизни в Америке Ферми работал в области теоретической физики, но после открытия Ганом и Штрасманом деления ядер урана снова увлекся экспериментальной атомной физикой. Совершенно независимо от Жолио-Кюри итальянский ученый показал возможность цепной реакции. В области атомной энергии Ферми провел исследования, которые являются шедевром теоретического и экспериментального мастерства.
С 1939 года Ферми полностью посвятил себя проблеме получения атомной энергии. Начался новый период его жизни, характеризующийся научными успехами, и вместе с тем, несомненно, период трагический, связанный с созданием атомного оружия, приведшего к Хиросиме.
Семья ученого переехала в Чикаго, и в декабре 1942 года группа физиков под руководством Ферми на закрытом теннисном корте под трибунами футбольного стадиона Чикагского университета построила первый атомный реактор. Затем вместе с другими учеными-атомниками в обстановке строжайшей секретности он самоотверженно трудился в Лос-Аламосе над созданием атомной бомбы. Среди этих ученых, кроме американцев, были и бежавшие из Германии жертвы расистской политики Гитлера.
Однако после войны Ферми отошел от работ по производству атомного оружия и стал профессором физики Чикагского университета. Ферми остался верен своим прежним симпатиям - нейтронам, экспериментируя с которыми разработал новую отрасль ядерной физики - нейтронную оптику. Существо этих вопросов он осветил в своей книге «Лекции по атомной физике», переведенный на русский язык.
В последние годы своей жизни Ферми увлекся изучением частиц высоких энергий - мезонов. За год до смерти он закончил работу о рассеянии протонами положительных и отрицательных пи-мезонов разных энергий, в которой особенно ярко проявился его выдающийся талант теоретика и экспериментатора. Он сам конструировал отдельные детали синхроциклотрона, искал особые оригинальные научные выражения и обозначения. Все работы Ферми отличаются удивительной конкретностью, точностью и простотой при объяснении механизма явлений.
Ферми оставил глубокий след в физической науке. Он сделал так много, что теоретическая физика пестрит терминами, носящими его имя. Всю жизнь Ферми не покидала огромная жажда знаний, исследований. Он и остался в памяти тех, кто знал его, вечно молодым, ищущим, неутомимым тружеником, самозабвенно любящим науку, не мыслящим жизни без нее.
Игорь Васильевич Курчатов (1903 -1960)
Игорь Васильевич Курчатов прожил короткую, но необыкновенно яркую жизнь. Вся она была научным подвигом. Ученый - патриот, коммунист, он отдал всего себя, без остатка, науке, прогрессу, беззаветному служению своей Родине, своему народу.
Родился И.В. Курчатов в январе 1903 года в небольшом поселке Сим, недалеко от Уфы. Его отец, Василий Алексеевич Курчатов, работал сначала помощником лесничего, а затем землемером. Мать, Мария Васильевна Остроумова, до замужества учительствовала в церковно-приходской школе. Члены семьи Курчатовых очень любили и уважали друг друга. Чтобы дать детям образование, в 1908 году Курчатовы переехали в город Симбирск (Ульяновск), и Игорь поступил в гимназию. В 1912 году серьезно заболела сестра Игоря. Врачи советовали увезти девочку на юг, и семья вынуждена была переехать в Крым. Весьма скудные материальные средства не позволили жить на Южном берегу. Курчатовы поселились в Симферополе.
В гимназии Игорь учился блестяще и окончил ее в 1920 году с золотой медалью. Затем он поступил на математическое отделение физико-математического факультета Крымского университета. Годы учения совпали с послевоенной разрухой. Семье Курчатовых жилось трудно, и Игорь вынужден был одновременно учиться и работать. Был он и нарядчиком в автогараже, и пильщиком дров на консервной фабрике, и сторожем в саду, и воспитателем в детском доме. Вскоре ему повезло: он стал препаратором в физической лаборатории Крымского университета. Здесь юноша впервые познает тайны и прелесть физического эксперимента.
Весной 1923 года Курчатов окончил 3-й курс университета, за летний период самостоятельно подготовил и сдал программу четвертого, в течение того же года написал дипломную работу и досрочно закончил университет. Наверное, море навеяло мечты о дальних странствиях, судах, бороздящих океаны. И Курчатов решил стать инженером-кораблестроителем.
В 1923 году он уехал в Ленинград и поступил на кораблестроительный факультет Ленинградского политехнического института. Как и большинство студентов, Игорь вынужден был прирабатывать. Поиски работы привели его в Магнитометеорологическую обсерваторию, которая находилась недалеко от города, здесь он стал наблюдателем в электрическом павильоне.
Юноша чувствует, что его все более и более захватывает физика. Выходит, он ошибся в выборе своего пути. Корабли уже не вызывают прежнего интереса, и молодой исследователь выполняет первую научную работу: изучает радиоактивность снега в момент его выпадения. Курчатов впервые сталкивается с совершенно новой областью физики - ядерными частицами, и она кажется ему необычайно увлекательной. Он ищет себя, свое призвание, уезжает из Ленинграда и некоторое время в Крыму занимается метеорологией. В Феодосийском гидрометеорологическом институте он изучает сейши (стоячие волны, возникающие на поверхности морей, озер и других водоемов под влиянием ветра, атмосферного давления и других причин).
В 1924 году университетский учитель Курчатова профессор С.Н. Усатый пригласил его в Баку на должность ассистента кафедры физики политехнического института. Здесь Курчатов выполнил свое первое исследование по физике диэлектриков.
Осенью 1925 года 22-летний Курчатов снова уезжает в Ленинград. Судьба благоволила к нему. Он стал работать в Физико-техническом институте. Там он продолжает заниматься физикой диэлектриков. Первый его печатный труд касался прохождения электронов сквозь металлические пленки. Многие работы этого периода были выполнены молодым ученым совместно с К.Д. Синельниковым. В 1927 году Курчатов женился на его сестре Марине Дмитриевне, ставшей на всю жизнь его искренним другом и спутником. Вскоре благодаря своему большому таланту экспериментатора Игорь Васильевич становится одним из ведущих сотрудников в институте, В 1930 году ему уже поручают заведование крупной лабораторией.
В 1929 году Курчатов вместе с П.П. Кобеко изучает явление высокой диэлектрической проницаемости сегнетовой соли. Результатом этих исследований явилось открытие чрезвычайно интересного физического явления - сегнетоэлектричества. Молодой ученый создал строгую теорию этого явления. За работы по физике диэлектриков Курчатову в 1934 году без защиты диссертации присвоили степень доктора физико-математических наук.
Занимается Курчатов и физикой полупроводников, но начиная с 1932 года его все более увлекает физика атомного ядра. В то время в Ленинграде существовала лишь маленькая лаборатория Д.В. Скобельцына, изучавшего космические лучи, да несколько человек под руководством Л.В. Мысовского изучали явление радиоактивности в Радиевом институте. Курчатов стал фактическим руководителем исследований в этой области. В работе нельзя обойтись без источников быстрых частиц, вызывающих ядерные реакции, и первое, что было сделано Игорем Васильевичем, это сооружение высоковольтной установки и ускорительной трубки для получения пучка протонов с энергией в 350 КЭВ. С этого времени атомная физика стала делом всей жизни ученого.
Вскоре на берегах Невы при участии и под руководством Курчатова был пущен циклотрон.
Одновременно с сооружением необходимых для работы установок Курчатов с 1934 года, особенно после открытия Ферми искусственной радиоактивности, вызываемой нейтронами, ведет напряженные экспериментальные исследования атомного ядра. В распоряжении ученого имелось очень незначительное количество нейтронов, поток их был невелик, и экспериментатору приходилось очень трудно. В 1935 году Курчатов вместе со своим братом Борисом Васильевичем, работавшим в Ленинградском физико-техническом институте, а также Л.В. Мысовским и Л.Л. Русиновым обнаружил изомерию атомных ядер радиоактивных элементов. Они облучали нейтронами обычный бром, состоящий из двух изотопов, и обнаружили, что в результате облучения образуются радиоактивные вещества с тремя различными периодами распада.
В 1939 году Курчатов заинтересовался проблемой деления тяжелых ядер. В это время в результате работ советских и зарубежных ученых был открыт новый вид радиоактивности - самопроизвольное деление урана. Суммируя зарубежные и отечественные исследования. Курчатов пришел к выводу о возможности цепной реакции на медленных нейтронах и получения атомной энергии. Он представил в Академию наук СССР план развития ядерных исследований во всесоюзном масштабе. Война помешала осуществлению этих планов.
В августе 1941 года Курчатов вместе с Александровым и группой сотрудников уехал в Севастополь, где уже работала часть ученых.
Условия работы были нелегкими, так как отсутствовало специальное оборудование. С приездом Курчатова и Александрова дело пошло быстрее. Игорь Васильевич поразил всех своей энергией и организаторскими способностями. Ему очень нравилась его новая работа.
Вскоре Александрова отозвали, а Курчатов остался в Севастополе. Благодаря его энергии были оборудованы специальная станция, контрольные площадки, усовершенствована методика измерений.
Все свои знания и опыт Курчатов отдавал обороне города. По его инициативе создается первый баржевый электромагнитный трал для подрыва вражеских мин.
В 1942 году за работы по противоминной защите А.П. Александрову, И.В. Курчатову вместе с группой других ученых присуждается Государственная премия.
Курчатов лично руководил работами по созданию уран-графитового атомного котла и почти не уходил из лаборатории. Наконец, первый атомный котел в СССР и в Европе построен, а ученый принимает участие в разработке и пуске атомных реакторов. Создание реакторов, дающих мощное нейтронное излучение, дало возможность развивать исследования по нейтронной физике, нейтронной спектроскопии и другим областям ядерной физики.
Советское правительство уже в 1947 году заявило, что СССР имеет атомное оружие. Создание атомной бомбы было необходимо для защиты нашего государства в условиях возрастающей международной напряженности. Но Курчатова интересовали не только бомбы и прежде всего не бомбы. На атомном полигоне, в разгар работ над бомбой, он мечтает о мирном атоме.
Много сил вложил Игорь Васильевич в атомную электростанцию. Он требовал, чтобы все было подтверждено опытом, расчетом, - ведь станция была первой в мире. Работы по атомной энергетике развернулись широким фронтом. В Белоярской и Воронежской атомных электростанциях, в ледоколе «Ленин», в атомном центре в Дубне, в атомных реакторах Киева, Риги, Минска - всюду есть частица души и большого таланта Курчатова,
В последние годы жизни ученого уже не удовлетворяли атомные электростанции и ледоколы, он мечтал заставить служить человечеству энергию ядерного синтеза. Курчатов мечтал зажечь на земле маленькое термоядерное солнце!
В 1956 году академик Курчатов посетил Англию вместе с советской правительственной делегацией. В британском атомном центре Харуэлле он сделал доклад, который произвел сенсацию.
Курчатов был прекрасным товарищем, необычайно чутким и внимательным человеком. К нему шли в любое время. Чтобы не тратить время на поездки домой, Игорь Васильевич жил на территории института. Как научный руководитель, Курчатов отличался поразительным умением находить действительно талантливых людей - будущих ученых.
Жизнь этого замечательного человека оборвалась внезапно. День 7 февраля 1960 года начался обычно. После телефонного разговора с Киевом о форсировании атомных работ на Украине Игорь Васильевич поехал в Барвиху навестить отдыхавшего там друга. Когда друзья встретились, он выбрал скамейку в парке, смахнул с нее снег и сказал: «Садись. Я хочу тебе многое рассказать». Это были его последние слова...
Похоронен Курчатов на Красной площади.
В институте атомной энергии в вестибюле здания, где работал Игорь Васильевич, на камне высечены его слова: «Я счастлив, что родился в России и посвятил свою жизнь атомной науке великой страны Советов. Я глубоко верю и твердо знаю, что наш народ, наше правительство только благу человечества отдадут достижения этой науки».
Александр Михайлович Прохоров (1916-2002)
Современную науку без Прохорова представить себе было невозможно. Его величие было таким, что еще при жизни по случаю одного из его юбилеев журнал «Квантовая электроника» писал: «А.М. Прохоров - один из основоположников и создателей лазерной физики, принадлежащей к числу самых выдающихся достижений науки XX столетия. Его имя навечно золотыми буквами вписано в историю мировой и отечественной науки».
До войны он становится физиком, с
отличием закончив физический факультет Ленинградского государственного
университета (
В этом институте до начала 50-х гг. Александр Михайлович изучает излучение, испускаемое электронами в синхротроне, в результате чего становится ясным, что это излучение сосредоточено в микроволновой области, где длины волн порядка сантиметра. Проделанная работа явилась предлогом к последующему великому открытию, и название микроволновой области было включено в термин мазер.
Индуцированное стимулированное излучение А.М. Прохоровым (совместно с Н.Г Басовым) было открыто в 50-х гг. и история этого открытия достаточно подробно отражена в его Нобелевской лекции. Эта история восходит к работам еще Эйнштейна. Как и всякий добросовестный ученый - открыватель досконально знает и подробно описывает все, что было открыто до него, что могло быть открыто, но не было, и почему не было.
Дальнейших исследований А.М. Прохорова было так много и они были настолько разнообразны, что редакционная коллегия сборника избранных его, трудов испытала большие затруднения. Было очень непросто выбрать всего около 70 статей, отразив круг интересов Александра Михайловича в диапазоне, который очень широк, затрагивает многие разделы современной физики, далеко выходит за пределы собственно квантовой электроники и включает большое число прикладных исследований.
Широта его интересов иллюстрируется тем, что когда Физический институт им. П.Н. Лебедева разделился, то A.M. Прохоров, пришедший в него когда-то рядовым сотрудником, стал директором отпочковавшегося Института общей физики. Только человек с широчайшим кругозором и выдающимися достижениями в науке вправе возглавлять учреждение с таким названием. Более того, уже в возрасте, более 80 лет, будучи патриархом науки, он сам отошел от руководства институтом, создал и возглавил Центр естественнонаучных исследований Российской академии наук, название которого еще более подчеркивает масштаб этого человека.
Авторитет ученого и человека был неоспорим, можно говорить о некоем магическом слове Прохорова. Многие убедились в том, что бумаги, им подписанные и содержавшие какие-либо просьбы, рекомендации, поддержку, никогда не оставлялись без внимания, а рассматривались как весомый документ. Это иногда вызывало неудовольствие чиновников от науки иди просто чиновников, которые, имея порой другую установку, в сердцах могли бросить: «Ох, уж этот ваш Прохоров!» Удивительно, что обладая огромными и разносторонними знаниями, характерным юмором, будучи также человеком выдающейся внешности, общаясь с невообразимым числом разных людей, A.M. Прохоров тем не менее не приобрел от этих людей никакого прозвища, даже «за глаза». Он для всех был просто Прохоровым или Александром Михайловичем, что также в немалой степени отражает огромное уважение к этой незаурядной личности.
Трудно свыкнуться с мыслью, что больше не представится возможность ощутить радость общения с тем, кто нес человечеству свет, как в прямом, так и в переносном смысле.
Будем надеяться, что сегодняшняя боль утраты со временем сменится светлыми воспоминаниями о замечательном человеке и великом ученом.
Андре-МариАмпер (1775-1836)
Выдающийся французский физик, заложивший своими работами основы электромагнетизма.
Сын преуспевающего лионского
коммерсанта. Ампер получил домашнее образование, главным образом самостоятельно
изучая книги по математике и физике из отцовской библиотеки. После Великой
французской революции Ампер стал учителем физики и математики, сначала в Лионе,
затем в Бурже. Позднее ему удалось перебраться в Париж, где он получил
должность в Политехнической школе, а в
В
Людвиг Больцман (1844-1906)
Австрийский физик, основоположник кинетической теории газов, создатель (вместе с Гиббсом) раздела физики, известного как статистическая механика, использующего законы теории вероятности для описания того, как свойства атомов и молекул определяют наблюдаемые свойства макроскопических тел.
Людвиг Больцман окончил Венский
университет в
Работы Больцмана встретили
ожесточенное неприятие со стороны многих именитых европейских физиков. Ему
пришлось вести постоянную борьбу за признание своих идей. В состоянии глубокой
депрессии Больцман покончил с собой в
В наши дни статистическая физика является одним из важнейших и глубоко разработанных разделов физики. Основы этой замечательной теории заложил великий ученый Л. Больцман.
Галилео Галилей (1564-1642)
Великий итальянский ученый, родоначальник современной физики.
Галилео Галилей родился 15 февраля
1564 в г. Пизе. Его детство прошло в городах Великого Герцогства Тосканы. Отец
Галилея был знатным, но обедневшим флорентийским патрицием, профессиональным
музыкантом и композитором, автором исследований по истории и теории музыки, а
также неплохим математиком. В детстве Галилей изучал латынь, греческий язык и
логику, а в
Он стал самостоятельно заниматься
механикой. Его первые работы посвящены гидростатическим весам, определению
центров тяжести тел. Благодаря протекции богатого аристократа из рода Медичи
маркиза дель Монте, в
С 1592 по 1610 гг. Галилей
работает в Падуанском университете. Эти 18 лет были самыми спокойными и
плодотворными в жизни ученого. Хотя в своих лекциях он излагал освященные
церковью взгляды на строение мира, одновременно он страстно искал подтверждений
учения Коперника, в правоте которого никогда не сомневался. Узнав в
В
В Арчетри в
Галилей получил отпечатанную книгу
в
Несомненно, что церковное наказание не изменило убеждений Галилея. Недаром легенда приписывает ему слова, произнесенные после приговора суда инквизиции: «А все-таки она вертится!», которые стали символом борьбы за научную истину.
Величие творчества Галилея не только в сделанных им непреходящих открытиях, заложивших основу классической механики (кинематика равноускоренного движения, принцип относительности, изучение свободного падения тел и доказательство того, что движение в поле тяжести не зависит от массы тела и др.). Галилей сумел практически реализовать экспериментальный метод исследования явлений природы. Этот метод, теоретически сформулированный английским философом Френсисом Бэконом, был применен Галилеем в конкретных ситуациях, причем именно Галилей впервые придал методу современные черты (создание модели явления, отбрасывание несущественных факторов, неоднократное повторение опыта и т.п.). С другой стороны, Галилей возродил подход Архимеда к описанию явлений на языке математики. Галилей говорил: «Книга природы написана на языке математики, ее буквами служат треугольники, окружности и другие математические фигуры, без помощи которых человеку невозможно понять ее речь; без них — напрасные блуждания в лабиринте».
Трудно перечислить все проблемы, которых касался этот великий ученый, но больше всего поражает глубина проникновения в суть явлений. Галилей по праву может считаться родоначальником физики в ее современном понимании.
Роберт Гук (1635-1703)
Выдающийся английский естествоиспытатель.
Роберт Гук родился в местечке
Фрешуотер на английском острове Уайт в семье настоятеля местной церкви. Мальчик
рано проявлял склонность к изобретательству, но из-за слабого здоровья не смог
вовремя пойти в школу. Рано потеряв отца, Гук вынужден был сам выбирать
жизненный путь. Сначала он стал учеником живописца, но стремление к знаниям
пересилило, он окончил среднюю школу и поступил в Оксфордский университет.
Учение было платное, так что Гуку нужны были заработки. Один из преподавателей
университета порекомендовал его Роберту Бойлю в качестве ассистента для
проведения экспериментальных исследований. Сотрудничество Бойля и Гука было
весьма плодотворным: его результатом стало создание усовершенствованного
воздушного насоса, применение которого позволило провести множество интересных
опытов. В
Гук не ограничивал свою
деятельность конструированием научных приборов и экспериментами. Он был
профессором геометрии в одном из лондонских колледжей, а после страшного пожара
в Лондоне (
Однако главной страстью Гука все
же были научные исследования. Свою первую самостоятельную работу, посвященную
капиллярности, Гук опубликовал в
Особую известность приобрел труд
Гука "Микрография", вышедший в свет в
В
В то же время разнообразие научных
интересов Гука имело иногда и отрицательные последствия. Он часто не доводил
свои исследования до конца, хотя и высказывал очень глубокие идеи. Например,
именно Гук способствовал открытию закона всемирного тяготения Ньютона, изложив
в работе
Шарль Кулон (1736-1806)
Выдающийся французский инженер и физик.
Шарль Огюстен Кулон родился во французском городе Ангулеме в семье чиновника. Он окончил высшую военно-инженерную школу в Мезьере - одном из лучших технических учебных заведений того времени. После окончания учебы Кулон в течение ряда лет служил на острове Мартиника, где руководил строительством крупного форта. После возвращения на родину Кулон постепенно отошел от военной службы и стал заниматься научными исследованиями. Первая же научная работа Кулона, начатая еще на Мартинике, была посвящена методам решения задач строительной механики. Она сразу принесла Кулону известность.
Кулон был одним из первых ученых,
сочетавших высокий уровень научных исследований с упором на практические
приложения. Ярким примером такого сочетания явилась работа Кулона по изучению
сухого трения. На основе простых и весьма убедительных опытов Кулон изучил
зависимость силы трения покоя и силы трения скольжения от множества факторов
(нормального давления, площади и длительности контакта тел, относительной
скорости движения тел и т.п.). Особенно важно то, что опыты Кулона были
полномасштабными, т.е. проводились с реальными телами в реальной обстановке.
Итогом работ Кулона стало подтверждение пропорциональности силы трения
скольжения и силы нормального давления в широком диапазоне нагрузок. Надо
заметить, что закон Ftp = mN был сформулирован еще Г. Амонтоном в
За работу по внешнему трению Кулон
в
В 1780-е гг. он исследует кручение тонких металлических нитей и на этой основе создает необычайно чувствительный прибор — знаменитые крутильные весы. Эти весы стали основным инструментом в цикле работ Кулона по электричеству и магнетизму. В этом цикле из семи мемуаров были установлены важнейшие количественные законы электростатики и магнитостатики.
Попытки экспериментального определения закона «электрической силы» предпринимались с середины XVIII в., но все они до работы Кулона оказались неудачными, поскольку не проводилось различия между силами, действующими между заряженными телами произвольных размеров и формы, и силами, действующими между точечными зарядами (в действительности, достаточно малыми заряженными телами, находящимися на расстоянии, намного превышающем их размеры). Метод измерения этих сил по закручиванию нити в крутильных весах, предложенный Кулоном, позволил не только измерить сами силы, но и установить единицу электрического - заряда, что имело особое значение для дальнейшего развития науки об электричестве.
В последние годы жизни Кулон занимался изучением вязкого трения. Он также много занимался вопросами улучшения народного образования во Франции.
Ландау Лев Давидович(1908-1968)
Выдающийся советский физик-теоретик.
Л.Д. Ландау родился в Баку в семье
инженера-нефтяника. Его способности к математике и физике проявились очень
рано. В 19 лет в
В
Ландау был уникальным по своему универсализму теоретиком. Он глубоко понимал физику и сделал важные научные работы практически во всех разделах теоретической физики: квантовая механика, физика твердого тела, теория фазовых переходов второго рода, теория ферми-жидкости и теория сверхтекучести, физика космических лучей, гидрогазодинамика, физическая кинетика, квантовая теория поля, физика плазмы, физика элементарных частиц.
На праздновании 50-летия Ландау в
Институте физических проблем ему были подарены выполненные в виде скрижалей
Завета и вырезанные из камня формулы десяти его важнейших научных открытий,
начиная с юношеской работы по квантовой механике, где Ландау ввел важнейшее
понятие матрицы плотности, и кончая работой
К сожалению, сам он в это время
уже прервал свою блистательную жизнь в физике. В январе
Л.Д. Ландау был весьма необычным в общении человеком, очень безапелляционным в своих суждениях, иногда жестким, но безупречно честным критиком. Еще в молодые годы он получил сокращенное имя Дау, и его ближайшие ученики и друзья могли его так называть. Живой характер Дау, любовь к розыгрышу, шутке, нетривиальность суждений по поводу житейских проблем привлекали к нему молодежь. Ландау установил для всех желающих заниматься под его руководством теоретической физикой систему очень сложных экзаменов, начать сдавать которые мог любой желающий, но прошли через все испытания всего лишь 42 человека за двадцать пять лет.
Ландау был замечательным педагогом, создателем большой теоретической школы, воспитавшей плеяду замечательных физиков-теоретиков, во многом определивших успехи отечественной физики (А.А. Абрикосов, Л.П. Горьков, И.Е. Дзялошинский, Е.М. Лифшиц, А.Б. Мигдал, Л.П. Питаевский, И.Я. Померанчук, И.М. Халатников и др.). Выдающимся, не имеющим до сих пор аналога в мире, является десятитомный курс теоретической физики, написанный Ландау совместно с его учеником и другом Е.М. Лифшицем и ставший настольной книгой теоретиков всего мира.
Лебедев Петр Николаевич(1866-1912)
Выдающийся русский физик-экспериментатор.
П.Н. Лебедев родился в Москве, в
1884-1887 гг. учился в Московском техническом училище, где начал заниматься
физическими исследованиями. Затем уехал за границу для завершения образования,
окончил Страсбургский университет (
Лебедев получил всемирную
известность как блестящий экспериментатор-виртуоз, автор исследований,
выполненных весьма скромными средствами на грани технических возможностей того
времени, но поражающих гениальной интуицией. В
Величайшей заслугой Лебедева стало создание первой физической школы в России (П.П. Лазарев, С.И. Вавилов, Н.Н. Андреев и др.). Его именем назван Физический институт Российской Академии наук.
Ленц Эмилий Христианович(1804-1865)
Русский физик
Э.Х. Ленц родился в Дерпте
(Тарту). Учился в Дерптском университете. В
Ломоносов Михаил Васильевич (1711-1765)
Выдающийся российский ученый и просветитель, основатель Московского университета.
М.В. Ломоносов родился в семье
крестьянина-помора в деревне Мешанинской вблизи от Архангельска. Обладая
природным дарованием и стремлением к знаниям, Ломоносов только в девятнадцать
лет смог начать систематическую учебу после того, как пешком с рыбным обозом
прошел путь от родительского дома до Москвы и поступил в Московскую
славяно-греко-латинскую академию. Затем Ломоносов стал студентом университета
при образованной в
Диапазон интересов Ломоносова был
необычайно широк, его можно назвать первым русским энциклопедистом. Он внес
значительный вклад в развитие химии и химической технологии, географии,
минералогии, геологии. При этом Ломоносов был замечательным поэтом, одним из
основателей современной системы русского стихосложения, художником, историком,
экономистом, философом и просветителем. В
В области физики и астрономии деятельность Ломоносова была также необычайно плодотворна. Вдохновившись опытами Франклина, Ломоносов со своим другом Г.В. Рихманом начинает экспериментально изучать атмосферное электричество (во время одного из этих экспериментов Рихман погиб от удара молнии). Ломоносов выдвигает гипотезу о связи электрических и оптических явлений, предвосхитив на сто с лишним лет открытие эффекта двойного лучепреломления в веществе, помещенном в электрическое поле (эффект Керра).
Ломоносов полностью разделял теорию Гюйгенса о волновой природе света.
В области астрономии Ломоносов усовершенствовал телескоп Ньютона, предложил конструкцию оригинальной «ночезрительной трубы», позволявшей рассматривать объекты при недостаточном освещении. Ломоносову удалось открыть атмосферу Венеры.
Центральное место в творчестве
Ломоносова-физика занимают его работы в области атомистики и кинетической
теории теплоты. Эти работы получили высокую оценку Л. Эйлера. В обстановке
почти всеобщего признания флогистонной теории теплоты, в атмосфере враждебности
и непризнания со стороны окружавших его коллег, Ломоносов в
Максвелл Джеймс Клерк(13.06.1831-05.11.1879)
Английский ученый, самый великий физик-теоретик XIX века.
Максвелл родился в год, когда Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, а умер в год, когда родился Эйнштейн. Жизнь и деятельность Максвелла как бы перекинула символический мостик между этими двумя великими физиками, так как именно Максвелл сумел выразить в сухих строчках математических уравнений великие прозрения Фарадея, а уравнения Максвелла стали затем основой для построения теории относительности.
Максвелл родился в г. Эдинбурге, в семье юриста и обладателя большого поместья в Шотландии. Мать Максвелла умерла, когда ребенку было девять лет, и его воспитанием занялись отец и тетя. Отец, высокообразованный человек, глубоко интересовавшийся проблемами естествознания, привил ребенку любовь к науке. В школе Максвелл увлекся математикой, и первой его научной работой, выполненной в пятнадцать лет, было открытие простого, но ранее неизвестного способа вычерчивания овальных фигур. За яркие математические способности Максвелла в школе прозвали «чокнутым». Однако Максвелл поражал не только выдающимися успехами в математике, но и постоянным любопытством по поводу того, как устроена и действует та или иная вещь. Он постоянно бомбардировал своих родных вопросами: «Как это работает? Что из этого можно сделать?»
В
В
Научные достижения Максвелла многообразны. Но два цикла
работ прославили его имя и совершили поистине революцию в физике. Прежде всего,
это начатый в Лондоне цикл работ по электродинамике, завершившийся
формулировкой полной системы уравнений для электромагнитного поля и публикацией
знаменитого "Трактата об электричестве и магнетизме" (
Этот замечательный ученый был в то же время мягким, религиозным, самоотверженным человеком, любящим детей (у него с женой своих детей не было). Он как-то написал: «Работа — это прекрасно, чтение - не менее прекрасно, но лучше всего друзья». Он обладал прекрасным чувством юмора. Однажды, готовясь к лекции о только что изобретенном телефоне, Максвелл так описал систему телефонной связи: «Она обладает идеальной симметрией: проволока посередине, две трубки по концам проволоки и два болтуна около каждой трубки».
Величие максвелловских уравнений не было сразу понято современниками. Теория Максвелла считалась сложной, недостаточно логически обоснованной, математически некорректной. Лишь после работ Г. Герца, обнаружившего электромагнитные волны, и П.Н. Лебедева, доказавшего существование светового давления, предсказанного теорией Максвелла, его уравнения завоевали всеобщее признание.
Максвелл прожил, к сожалению, недолгую жизнь и умер от рака в возрасте 48 лет.
Исаак Ньютон (25.12.1642-20.03.1727)
Величайший ученый, завершивший научную революцию XVII в. и создавший основу современной математики и физики.
Исаак Ньютон родился в сельском местечке Вулторп в графстве
Линкольншир, в Англии, в семье фермера средней руки. Отец Ньютона умер через
несколько месяцев после его рождения. Мать Ньютона, Анна умела читать и писать,
что было необычно для женщины в те времена. Через три года после смерти мужа
она вновь вышла замуж за престарелого, но состоятельного старосту соседней
деревни Барнабу Смита. Одним из условий брачного контракта было, чтобы трехлетний Исаак
остался в Вулторпе у бабушки. В семь лет Ньютон стал посещать сельскую школу.
После смерти второго мужа, в
В июне
Хотя обучение в Кембридже определялось философией
Аристотеля, на третьем году разрешались некоторые вольности, поэтому Ньютон
смог изучить новые философские идеи Декарта, Гассенди и Бойля, алгебру и
аналитическую геометрию Виета, Декарта и Валлиса, механику Галилея и астрономию
Коперника. В годы учения Ньютон не проявил особых дарований. Его научный гений
вспыхнул внезапно, когда из-за страшной эпидемии чумы, охватившей Англию летом
Математический анализ
Ньютон заложил основы дифференциального и интегрального
исчисления за десять лет до того, как это же сделал великий немецкий философ и
математик Готфрид Лейбниц. Ньютон назвал свое исчисление «методом флюксий».
Главная идея заключалась в том, чтобы рассматривать интегрирование функции
(нахождение площади под кривой) как операцию, обратную дифференцированию
(нахождение наклона касательной к кривой в каждой точке). Взяв за основу
операцию дифференцирования, Ньютон нашел простые аналитические способы
расчетов, заменившие множество путаных и сложных методов, применявшихся при
нахождении площадей, объемов, длин кривых, максимумов и минимумов. Даже
несмотря на то, что Ньютон не сумел обосновать свои методы вычислений (это было
сделано только в XIX в.), они получили широкое признание, как мощное средство
решения задач чистой математики и физики. Исаак Барроу, Лукасовский профессор
математики в Тринити, был так восхищен достижениями Ньютона, что рекомендовал
его на свое место. В
Оптика
Первые лекционные курсы Ньютона в качестве Лукасовского
профессора Тринити были посвящены оптике. Эти лекции включали рассказ о
сделанном им революционном открытии того, что белый свет не является простой
однородной сущностью (как полагали со времен Аристотеля). Пропустив тонкий луч
солнечного света сквозь стеклянную призму, Ньютон заметил на стене широкую
цветную полосу из всех цветов радуги. Он показал, что спектр был слишком
длинным, чтобы его можно было объяснить общепринятой в те времена теорией
преломления света в плотных средах. Старая теория утверждала, что все лучи
белого света, падая на призму под одинаковыми углами, должны преломляться
одинаково. Ньютон показал, что на самом деле белый свет есть смесь лучей
разного цвета, что лучи каждого цвета, преломляясь, отклоняются на чуть разные
углы. Так называемый «решающий эксперимент» (experimentum crucis)
состоял в том, что Ньютон выделил из спектра узкий пучок света одного цвета и
еще раз пропустил этот пучок через призму. Понятно, что все лучи одного цвета
преломились на один и тот же угол. Эти исследования привели Ньютона к логически
оправданному, но неправильному выводу, что все телескопы рефракторы,
использующие преломляющие линзы, всегда будут давать неустранимый дефект
изображения - хроматическую аберрацию (радужный ореол вокруг светящегося
объекта). Поэтому он придумал и построил телескоп - рефлектор, ставший
прототипом всех современных самых больших телескопов. В
Работа Ньютона была принята хорошо, хотя два крупнейших ученых, Роберт Гук и Христиан Гюйгенс, резко возражали против главной концепции Ньютона о том, что свет состоит из потока корпускул, а не является волной. В споре между Ньютоном и этими учеными в те времена победила точка зрения Ньютона, хотя она и не была безупречно обоснована. Эта корпускулярная точка зрения на природу света, несколько вульгаризированная последующими учеными, продержалась до начала XIX в., когда прямые эксперименты Юнга и других ученых полностью ее опровергли. Удивительно, что в XX в. физика вернулась, правда, на совершенно ином уровне понимания, к идее о свете как потоке корпускул - фотонов. Таким образом, ньютоновская концепция возродилась в квантовой теории.
Споры осложнили отношения Ньютона с Гуком. Ньютон уклонялся
от публичных дебатов и дискуссий в течение долгого времени, а свою
фундаментальную работу «Оптика» опубликовал только в
Тяготение и законы механики
Наивысшим достижением гения Ньютона были исследования в
области физики и небесной механики, кульминацией которых стала теория
тяготения. Исследования этого вопроса Ньютон начал еще во время чумного
карантина. История о том, как в
Величайшим прозрением Ньютона было предположение, что сила тяготения Земли, действующая на Луну, должна убывать как квадрат расстояния между этими телами. Теория тяготения Ньютона согласовывалась с наблюдениями за движением планет с точностью порядка 10%. Однако, ученый оставил занятия небесной механикой и не публиковал свои результаты.
Следует заметить, что по складу характера Ньютон был ученым одиночкой. Должность профессора математики в Кембридже была очень почетной, но одним из условий ее занятия был обет безбрачия, что, по-видимому, совпадало с желаниями Ньютона. (Однажды он даже горько жаловался Джону Локку, великому философу, что тот пытается все время впутать его в отношения с женщинами.) В то же время постоянный неплохой доход при весьма небольших обязанностях оставлял большую часть времени на размышления. Способность Ньютона к сосредоточению на какой-то проблеме была легендарной. Когда его как-то спросили, как он делает свои открытия, Ньютон ответил: «Просто я все время о них думаю». Парадоксально, что основное время в кембриджский период своей жизни Ньютон уделял занятиям совсем не физикой и математикой, а астрологией и теологией.
Ньютон совершенно не переносил глупцов, и в то же время был
невероятно требователен к самому себе. Он необычайно внимательно следил за
всем, что он говорил или писал, все время опасаясь сделать ошибку. Свое
нежелание публиковать собственные работы он объяснял опасениями споров и
возражений со стороны невежд. Говорили, что у Ньютона каждое открытие проходит
две стадии: сначала он делает это открытие, а потом кто-нибудь его выманивает у
Ньютона и доносит до всех людей. Это свойство Ньютона сыграло с ним злую шутку
в истории с открытием дифференциального и интегрального исчисления. Очевидно,
что он сделал это задолго до Лейбница, однако ничего не опубликовал. Поэтому
после появления в
В
Ньютон уже давно знал о законе обратных квадратов и умел
выводить его из законов Кеплера. В
В этой книге, прежде всего, четко сформулированы те постулаты о пространстве и времени, которые лежат в основе классической физики: пространство трехмерно, бесконечно, однородно, изотропно, пусто; время однородно и абсолютно, т.е. течет одинаково от прошлого к будущему во всех точках пространства в одном и том же темпе. В рамках этих пространственно-временных концепций Ньютон полностью решил задачу о движении тел в среде без сопротивления и с сопротивлением под воздействием центростремительных сил. Результаты были применены Ньютоном к движению планет, снарядов, маятника и к свободному падению вблизи поверхности Земли. Далее Ньютон доказал, что сила тяготения, заставляющая планеты двигаться по орбитам вокруг Солнца, меняется обратно пропорционально квадрату расстояния. Отсюда Ньютон сделал вывод, что все тела притягиваются друг к другу, и сформулировал свой закон всемирного тяготения.
Воспользовавшись законом тяготения и законами движения, Ньютон сумел объяснить широкий круг непонятных до того явлений, вроде вытянутых орбит комет, приливов, прецессии орбиты Земли и т. п. Таким образом, труды Галилея, Коперника и Кеплера естественно объединились в одну согласованную научную теорию. Коперниканский взгляд на мир получил прочное научное обоснование.
После публикации "Начал" Ньютон был признан
величайшим ученым своего времени, однако сам он отошел от научной деятельности.
Перенеся в
Сэр Исаак Ньютон умер в глубокой старости в Лондоне 31 марта
Помимо величайших открытий в конкретных областях физики и астрономии, Ньютон оказал огромное влияние на развитие методологии научных исследований. Его «метод принципов», реализованный в "Началах" и "Оптике", состоит в следующем: на основе опыта формулируются наиболее общие закономерности - аксиомы (принципы) — и из них дедуктивным путем выводятся законы и положения, которые затем должны быть проверены на опыте. Такой путь построения физического знания (теоретически восходящий к Френсису Бэкону) оказался необычайно плодотворным. Свой метод Ньютон противопоставлял господствовавшему тогда в естествознании стремлению во что бы то ни стало объяснить явления даже с помощью не обоснованных опытом гипотез, догадок и спекуляций. Ньютон полагал, что на такой основе построить истинную физическую теорию нельзя. Если на данном этапе нет возможности объяснить причины, следует ограничиться изучением экспериментальных данных и пытаться из них выявить некую закономерность. Отсюда знаменитое высказывание Ньютона: «Гипотез не измышляю» (Hypothesis non fingo).
Ом Георг Симон (16.03.1789-06.07.1854)
Немецкий физик.
Георг Симон Ом родился в Эрлангене в семье слесаря. Отец Ома
хотел дать детям хорошее образование. Хотя семья постоянно нуждалась в
средствах, Георг учился сначала в гимназии, а затем в Эрлангенском
университете. Однако ему пришлось по воле отца прервать учебу, так как отец Ома
считал, что его сын слишком много времени уделяет развлечениям. Ом начал
преподавать математику в частной школе в Швейцарии. Лишь в
В
К сожалению, открытие Ома было скептически воспринято в
немецких научных кругах. Только к концу 1830-х гг. его работы стали получать
признание. Большую часть своей жизни Ому пришлось заниматься незначительной,
плохо оплачиваемой работой. Лишь перед самой смертью, в
Паскаль Блез (19.06.1623-19.08.1662)
Выдающийся французский мыслитель, математик и ученый.
Блез Паскаль родился в Клермон-Ферране в семье юриста,
интересовавшегося естествознанием и математикой и давшего своим детям широкое и
глубокое образование. У Паскаля очень рано проявились математические
способности. В 12 лет он освоил "Начала" Евклида. Уже в 16 лет он
написал оригинальное сочинение о конических сечениях, где использовал метод
Дезарга для доказательства одной из основных теорем проективной геометрии. В
Ввиду хронически слабого здоровья, Паскалю был дан совет несколько снизить интенсивность научных занятий и попытаться время от времени отдыхать и жить в Париже. Паскаль на какое-то время увлекается свободной и фривольной жизнью парижской знати.
В
К концу 40-х гг. относится и увлечение Паскаля проблемами
аэро- и гидростатики. Исследования Паскаля по гидростатике начались после того,
как он узнал об опытах Торричелли. Часто бывает так, что тот или иной
эксперимент или теория занимают в истории физики более заметное место, чем
полученные результаты. Так случилось и с опытами Торричелли и возникшей в связи
с ними дискуссией о «боязни пустоты». Паскаль повторил опыты Торричелли,
используя вместо ртути воду и вино и меняя форму трубок. Свои эксперименты
Паскаль описал в небольшом сочинении в
Однако, на этом исследования Паскаля по гидростатике не
закончились. Он начал работу над большим трактатом на эту тему, который был
закончен в
В
Гонения, которым подвергались янсенисты со стороны иезуитов,
встретили отпор со стороны Паскаля. Он опубликовал под псевдонимом знаменитые
"Письма к провинциалу" (1656-1657), в которых разоблачил казуистику и
бесчестную мораль иезуитов. В
Паскаль умер после тяжелой болезни, сопровождавшейся страшными болями, в возрасте 39 лет.
В "Мыслях", сочинении глубоко личном, содержащем размышления о человеческом страдании и вере в Бога, высказано примечательное убеждение в том, что вера в Бога рациональна.
Это выражено в терминах игроков и поэтому называется «ставкой Паскаля»: если Бог не существует, то никто ничего не теряет, если все же поверит в него, но если Бог существует, то тот, кто в него не верит, может потерять все.
Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (23.04.1858 — 03.10.1947)
Выдающийся немецкий физик, основоположник квантовой теории.
Планк родился в Киле в хорошо известной немецкой семье
юристов, государственных деятелей и ученых. Всю жизнь Планк сохранял
преданность семье, друзьям и своей стране. Он изучал математику в Мюнхене,
затем провел год в Берлине, работая под руководством Гельмгольца и Кирхгофа.
Его докторская диссертация была посвящена второму закону термодинамики. Знание
термодинамики затем сыграло ключевую роль при объяснении загадок излучения
черного тела. Книга Планка, написанная в
В
Планк оставался в Берлине в течение всей своей активной научной жизни, общаясь с коллегами-физиками, математиками, химиками и философами, активно участвуя в культурной жизни столицы Германии. Он любил прогулки по окрестным лесам, был заядлым альпинистом, совершая ежегодные восхождения в Альпах.
14 декабря
Планк был очень
скромным человеком, однако он полностью отдавал себе отчет в важности своего
открытия. Его сын Эрвин вспоминал, что как-то в конце
В годы перед первой мировой войной, благодаря совместным усилиям Планка и Эйнштейна, Берлин стал мировым центром теоретической физики. Эти два великих человека были очень дружны, они не только обсуждали вместе проблемы физики, но и составили превосходный ансамбль, исполняя камерную музыку (Эйнштейн - на скрипке, Планк - на фортепиано). К сожалению, эта идиллия закончилась с началом мировой войны. Во время первой мировой войны умерли трое из четырех детей Планка от первой жены: две дочери в детстве и сын Карл погибает в бою на территории Франции.
Гитлеровский период усилил личную трагедию Планка. Его сын
Эрвин, единственный выживший ребенок от первого брака, участвовал в покушении
на Гитлера в
После войны Планк перебрался в Геттинген, где и умер в
Столетов Александр Григорьевич (10.08.1839-14.05.1896)
Выдающийся русский физик.
А.Г. Столетов родился во Владимире в купеческой семье, в которой много внимания уделяли образованию детей. Окончив гимназию в родном городе, Столетов поступил в Московский университет, с которым впоследствии была связана вся его жизнь. После окончания Московского университета он совершенствует свое образование за границей, сначала в Берлине у Г. Магнуса, а затем в Гейдельберге у Р. Кирхгофа. Студент, аспирант, профессор математической, а затем и экспериментальной физики, создатель первой в России университетской научной лаборатории, признанный глава российских физиков - таков путь Столетова в науке.
Диссертация Столетова была посвящена исследованию ферромагнетизма. Поставив задачу исследовать зависимость коэффициента магнитной восприимчивости от внешнего магнитного поля, Столетов разработал новый метод измерения магнитных свойств вещества на образцах, имеющих форму кольца (баллистический метод). Далее Столетов исследовал несамостоятельный газовый разряд. Он установил, что отношение напряженности электрического поля к давлению газа при максимальном токе есть постоянная величина, названная позднее постоянной Столетова.
Фотоэффект был открыт в
Столетов пользовался огромным авторитетом в России и успешно представлял русскую физическую науку за рубежом, участвуя в работе международных конгрессов.
Циолковский Константин Эдуардович (05.09.1857-19.09.1935)
Русский ученый, изобретатель, мыслитель.
К.Э. Циолковский родился в селе Ижевском Рязанской губернии,
в семье лесничего. В десять лет после скарлатины потерял слух. В юности
занимался самообразованием, в
Еще в детстве Циолковского интересовали вечные вопросы о причинах возникновения мира, о смысле жизни, о судьбе и роке. Он писал: «Основные идеи и любовь к вечному стремлению туда, к Солнцу, к освобождению от цепей тяготения во мне заложены чуть ли не с рождения. По крайней мере, в самом раннем детстве, еще до книг, было смутное сознание о среде без тяжести, где движения во все стороны совершенно свободны и безграничны...»
Циолковский по праву считается основоположником современной
космонавтики. В
К.Э. Циолковский жил впереди своего века. Он писал, что для него вся суть — в заселении космоса, ракета же только способ достижения этой цели. Он выдвинул тезис о космической миссии человека и всегда верил, что первым в космосе окажется гражданин России.
Эрстед Ганс Христиан (14.08.1777-09.03.1851)
Датский ученый.
Г. X. Эрстед родился в маленьком городе Рудкебинге на
острове Лангеланн в Дании в семье аптекаря. Он учился в Копенгагенском
университете, который окончил в
Научные интересы ученого были разносторонними. Они
охватывали физику, химию и философию. Большое влияние на формирование взглядов
Эрстеда оказала философия Шеллинга. Эрстед глубоко проникся идеей о единстве
сил природы. Уже в 1812-1813 гг. он высказал идею о возможной связи
электрического тока и магнетизма. Однако обнаружить такую связь
экспериментально ему удалось лишь в
После главного открытия своей жизни Эрстед продолжал
заниматься вопросами электромагнетизма. В
Эрстед вел большую просветительскую деятельность. Многие
годы он был директором Копенгагенской политехнической школы, а в