Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

(1857 г. – 1935 г.)

 

«Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

К. Э. Циолковский

 

 

Испокон веков человечество лелеяло в себе мечту освоить воздушное пространство. Тысячи и тысячи великолепных умов во все времена размышляли о том, каким образом можно преодолеть силу притяжения Земли. Тысячи дедалов конструировали разнообразные аппараты, с помощью которых надеялись подняться в воздух. Сотни икаров отдали свои жизни за эту мечту. Но находились люди, для которых пределы мечтаний простирались гораздо дальше. Одним из таких людей был Константин Эдуардович Циолковский. Десятки лет в абсолютной тишине он мысленно стремился в космос. И именно он сделал первые шаги на длинном и извилистом пути воплощения этой мечты в реальность.

Отец Циолковского, Эдуард Игнатьевич, происходил из небогатого польского дворянского рода, которому принадлежало небольшое поместье близ Ровно. Он окончил Лесной и Межевой институты в Петербурге и всю жизнь работал по специальности. Константин Эдуардович писал, что отец среди знакомых слыл умным человеком и оратором, чиновники его недолюбливали. «Вид имел мрачный. Был страшный критикан и спорщик… Отличался сильным и тяжелым для окружающих характером… Придерживался польского общества и сочувствовал фактически бунтовщикам-полякам, которые у нас в доме всегда находили приют…». И особенности работы, и характер Эдуарда Игнатьевича были причиной того, что он неоднократно менял места работы и жительства. Когда Циолковский-старший служил лесником в Спасском уезде Рязанской губернии, он женился на дочери помещика Марии Ивановне Юмашевой. Она была хорошо образованной женщиной и разительно отличалась по характеру от своего супруга: «веселая, жизнерадостная, хохотунья и насмешница…»

Константин родился 5 (17) сентября 1857 года. В 1860 году семья переехала в Рязань. Естественно, что воспитанием детей в основном занималась мать. Она же учила их читать, писать и считать. Зимой 1866 года произошло несчастье: после перенесенной скарлатины Костя потерял слух. Естественно, что это печальное обстоятельство повлияло на всю дальнейшую жизнь Циолковского и в первую очередь на его образование. В гимназию он пошел в 1869 году (к этому времени семья опять переехала, на этот раз в Вятку). Конечно же, учеба давалась глухому мальчику очень тяжело. С того времени, как Константин оглох, роль матери в его воспитании возросла еще больше. Но в 1870 году произошла новая трагедия – Мария Ивановна умерла. Основной способ связи с внешним миром для Константина был потерян. Отныне мальчик, по крайней мере, в том, что касалось образования, был предоставлен сам себе. Уже в следующем году он был отчислен из гимназии.

Но талант Константина Циолковского нашел себе дорогу и в этой, казалось бы, безвыходной ситуации. Мальчик стал заниматься самостоятельно. Теперь его ближайшими друзьями, учителями и советниками стали книги. Он читал много художественной, учебной и научной литературы, интересовался физикой, химией, механикой, астрономией, математикой. Интерес к науке находил и свой практический выход. Константин самостоятельно собрал немало механических игрушек, астролябию, токарный станок. Интересно, что большим подспорьем для конструкторской деятельности мальчика стали… превратности моды: как раз в это время перестали быть популярными кринолины, и поэтому стальные пластины, составлявшие их каркас, в избытке продавались на рынках за бесценок. Этот материал и использовал юный изобретатель.

Эдуард Игнатьевич вскоре осознал, что его сын, несмотря на свой физический недостаток, обладает прекрасными способностями. Поэтому в 1873 году он решил отправить Костю в Москву. Там юноша три года самостоятельно учился, целыми днями пропадал в библиотеке. Постепенно его упорству и способностям покорились физика, начала математики, дифференциальное и интегральное исчисление, высшая алгебра, аналитическая и сферическая геометрия. Приходилось трудно: «Получал из дома 10–15 рублей в месяц, – вспоминал Константин Эдуардович, – питался одним черным хлебом, не имел даже картошки и чая, зато покупал книги, трубки, ртуть, серную кислоту и прочее». Но усилия не прошли даром, Константин не только усваивал прочитанное, в его голове уже начали формироваться самостоятельные научные и конструкторские идеи.

В Вятку Циолковский вернулся в 1876 году. Вскоре Эдуарду Игнатьевичу предстояло выйти в отставку. Он хотел, чтобы к этому моменту сын стал на ноги и начал самостоятельно зарабатывать. Константин стал репетиторствовать, а свободное время по-прежнему проводил за книгами. В 1878 году семья решила перебраться в Рязань. Здесь Циолковский стал готовиться к экзаменам на звание учителя. Начал Константин и реализовывать на практике некоторые из своих конструкторских задумок: в 1879 году построил первую центробежную машину (аналог центрифуги) и провел на ней интересные испытания; подверг таракана 300-кратным перегрузкам, а цыпленка – 10-кратным. Что интересно, оба животных благополучно перенесли эксперимент. Был насыщен событиями и следующий год. Циолковский благополучно сдал экзамен и получил свое первое назначение в Боровск – небольшой городок в Калужской губернии. В конце лета молодой учитель женился на Варваре Евграфовне Соколовой. Жизнь Циолковского потихоньку начала налаживаться. Но все омрачило одно печальное событие: умер его отец.

Несмотря на глухоту, Циолковский стал очень хорошим преподавателем. Он очень добросовестно относился к своим обязанностям, старался использовать любую возможность, чтобы украсить свои занятия разнообразными опытами и демонстрациями. Стабильный заработок дал Константину Эдуардовичу возможность больше времени уделять своим самостоятельным работам. Он заказал из Москвы различные приборы и материалы. Постепенно дом Циолковского превратился в одну большую лабораторию. Занялся ученый и теоретическими проблемами. Правда, здесь отсутствие полноценного высшего образования и научных связей сыграли с ним злую шутку. В ходе напряженной работы он самостоятельно создал кинетическую теорию газов, к тому времени уже разработанную рядом видных ученых. Но эта работа, а также статья «Механика животного организма» привлекли к Циолковскому внимание его коллег, в 1882 году он был принят в Петербургское физико-химическое общество.

В 1883 году Константин Эдуардович закончил рукопись своей первой работы, посвященной перемещению в космическом пространстве. Она была написана в виде научного дневника и носила название «Свободное пространство». В ней были описаны физические явления, а также ощущения и поведение человека в среде, лишенной тяготения, обсуждалась возможность передвижения в космосе, и делался вывод, что единственным возможным способом является реактивное движение. Эту работу часто называют первым трудом по космонавтике. Сам же Циолковский писал, что к исследованиям в этой области его побудили… романы Жюля Верна.

Но не только далекие и неведомые перспективы покорения космоса интересовали ученого. Он живо интересовался и освоением воздушного пространства. В том же 1883 году Константин Эдуардович построил в Боровске монгольфьер. Через два года он приступил к созданию проекта цельнометаллического дирижабля и начал работать над рукописью книги «Теория и опыт аэростата». В 1890 году проект дирижабля Циолковского был рассмотрен Русским техническим обществом. Идеи и расчеты ученого были признаны верными, хотя денег на строительство аппарата он получить так и не смог. Во время поездки Константина Эдуардовича в Москву поддержку ему оказывали виднейшие ученые того времени: Менделеев, Сеченов, Столетов.

Успехи талантливого педагога и ученого были замечены и его непосредственным начальством. В 1892 году Циолковский получает назначение в Калужское уездное училище и в гимназию. Позже он преподавал в реальном и в женском епархиальном училищах. В 1894 году вышла статья «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», в которой описывался летательный аппарат, имеющий некоторые интересные черты: пару крыльев, похожих на крылья большой парящей птицы, двигатель внутреннего сгорания, закрытую кабину и автопилот (идея создания этого устройства принадлежит Циолковскому). При этом интересы ученого не ограничивались преподаванием и научной работой. Вскоре после переезда в Калугу он опубликовал фантастическую повесть «На Луне», затем последовала книга «Грезы о земле и небе», статьи о вымышленных обитателях других планет.

В 1896 году Циолковский ознакомился с брошюрой 24-летнего офицера Александра Петровича Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду». В ней молодой изобретатель описал ракетный аппарат. Задолго до этого, в 1881 году, революционер Кибальчич, находясь в ожидании казни за участие в покушении на Александра II, разработал проект летательного аппарата. Но о нем стало известно только через много лет. В любом случае, мнение о том, что именно Циолковский изобрел реактивный двигатель, является широко распространенным заблуждением. Но работа Федорова побудила Циолковского к созданию, пожалуй, самого значимого его труда «Исследование космического пространства с помощью реактивного двигателя». Работа эта была опубликована только в 1903 году, но еще 10 мая 1897 года Циолковский вывел формулу, позволявшую определить наибольшую скорость полета ракеты, зная ее массу, массу топлива и скорость истечения газов из сопла.

Не оставлял Константин Эдуардович и вопросов воздухоплавания. В том же 1897 году он построил аэродинамическую трубу, вторую в России и первую с открытой рабочей частью. Строительство трубы и изготовление моделей для исследований (более ста) ученый производил на свои средства, но три года спустя после пуска трубы он получил от Академии наук приличное пособие на эти нужды. На эти деньги неугомонный изобретатель построил новую трубу.

В 1902 году жизнь ученого омрачила страшная трагедия. Старший сын Циолковского Игнатий, студент первого курса Московского университета, покончил с собой. Игнатий писал домой бодрые и даже восторженные письма, намеревался перевестись с физико-математического факультета на медицинский и вдруг отравился цианистым калием. Причины, побудившие его к этому шагу, до конца не выяснены, известно только, что последние несколько дней он не посещал занятия и был необычайно задумчив и грустен.

Естественно, что Константин Эдуардович очень тяжело переживал случившееся. Мрачные мысли не смогло развеять и долгожданное известие – его статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами» была наконец опубликована. В ней Циолковский не только первым обосновал возможность применения ракет для перемещения в космосе и привел свою формулу, но и доказал невозможность выхода в космос на аэростате или при помощи артиллерийского орудия, а также предложил идею навигации по Солнцу или другим звездам, проанализировал поведение ракеты в условиях невесомости. Надо сказать, что в определенной степени Циолковскому не повезло. Из-за смерти редактора была опубликована только первая часть статьи, да и то тираж был изъят. Вторая часть, изрядно переработанная и дополненная автором, вышла только в 1911–1912 годах в журнале «Вестник воздухоплавания». Она вызвала очень большой интерес и получила известность не только в России, но и за границей. Позже Циолковский писал: «Учение о реактивном звездолете только тогда было замечено, когда начало печататься вторично… в известном, распространенном и богато издающемся журнале «Вестник воздухоплавания». Тогда многие ученые и инженеры (за границей) заявили о своем приоритете. Но они не знали о моей первой работе 1903 года, и потому их претензии были потом изобличены, неизвестность работы 1903 года о звездолете спасла мой приоритет». Опубликование «Исследования мировых пространств реактивными приборами» принесло ученому известность и популярность.

Меж тем с возрастом преподавательская деятельность давалась Циолковскому все труднее. Поэтому, проработав в системе образования двадцать лет, он добился назначения ему учительской пенсии. Ученый оставил за собой только место преподавателя епархиального училища, где прилично платили и были большие каникулы. Теперь он мог гораздо больше времени уделять научной и изобретательской работе.

Константин Эдуардович не оставлял своих идей по созданию металлического дирижабля. Весной 1914 года он принял участие в III съезде воздухоплавателей, прошедшем в Петербурге. На съезде Константин Эдуардович продемонстрировал модели дирижабля, которые в целом заслужили одобрение участников. Завязались новые знакомства, появились надежды на практическую реализацию проектов. Но все надежды в итоге рухнули: 19 июля Россия вступила в Первую мировую войну.

В 1918 году Циолковский (возможно, вынужденно) работал в пролетарском университете Калуги и был избран членом-соревнователем Социалистической академии общественных наук. Ученого приглашали в Москву, но он предпочел остаться в ставшей ему родной Калуге. В 1919 году Константина Эдуардовича избрали почетным членом Русского общества любителей мироведения, а Совет Народных Комиссаров РСФСР назначил Циолковскому персональную пенсию. Но она выплачивалась нерегулярно и никак не могла удовлетворить даже самых насущных потребностей ученого и его семьи. Константин Эдуардович в течение двух лет преподавал физику, математику, астрономию и химию в единой трудовой школе 2-й ступени, но был вынужден прекратить педагогическую работу из-за ухудшения здоровья.

В 1921 году пенсия стала выплачиваться более-менее исправно. Но пожилой ученый не собирался спокойно и тихо доживать свой век: «Получил академический паек… затем пенсию, которую я получаю до сих пор, но я не оставил своих работ, напротив, никогда так усердно и много не трудился». Константин Эдуардович пишет много научных и популярных статей по самым разнообразным вопросам. В 1935 году ученому был поставлен роковой диагноз – рак желудка. Циолковский долгое время не знал о нем, но, видимо, осознавал приближение конца: он торопился и за последние восемь месяцев жизни написал более двадцати статей. 13 сентября 1935 года Константин Эдуардович написал письмо-завещание в ЦК ВКП(б), согласно которому передал все права на свои работы. Ответная телеграмма Сталина пришла 17 сентября, в день рождения Циолковского. 19 сентября ученого не стало. В последний путь его провожали 50 тысяч человек.

 

ПЛАНК МАКС

(1858 г. – 1947 г.)

 

 

Гениальный немецкий физик Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился 23 апреля 1858 года в Киле.

Он был шестым ребенком в семье Иоганна Юлиуса Вильгельма фон Планка и его второй жены Эммы Планк (урожденной Патциг). Двое детей семейства Планков были от первого брака Иоганна Планка.

Макс Планк воспитывался в интеллектуальной и богатой духовными традициями семье. Его отец был профессором гражданского права в университете Киля. Его дедушка и прадедушка по отцовской линии были профессорами теологии в Геттингене, его дядя с отцовской стороны был судьей.

Родители много времени уделяли воспитанию и развитию различных способностей у детей. Еще в раннем детстве Макс прекрасно научился играть на фортепиано и органе.

В ту пору город Киль принадлежал Пруссии, и одним из наиболее ярких детских воспоминаний Макса были марширующие прусские и австрийские войска во время датско-прусской войны 1864 года.

В 1867 году отец будущего ученого принял предложение занять место профессора Мюнхенского университета, и спустя некоторое время семья переехала в Мюнхен.

В Мюнхене родители отдали Макса в престижную Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию. Будущему ученому повезло с преподавателями. Один из них, учитель математики Германн Мюллер, умело демонстрировавший с помощью простых примеров законы физики, астрономии и математики, прочно привил мальчику интерес к естественным и точным наукам.

В своих мемуарах Планк тепло отзывался о Мюллере, вспоминал, что еще в гимназии он принял закон сохранения энергии «как один из тех абсолютных законов, которые управляют нашим миром».

Учился Макс отлично. В его табеле успеваемости за 1872 год было написано: «Несмотря на его детские годы, очень ясно, логически мыслит. Подает большие надежды».

Однако в гимназии математика не была его любимым предметом. Его больше интересовали музыка и классическая филология.

Летом 1874 года, в возрасте шестнадцати лет Макс Планк успешно сдал выпускные экзамены в гимназии, получив наивысшие баллы. После продолжительных колебаний Макс таки решил продолжить изучение физики, хотя музыка всегда оставалась его любимым занятием. В течение всей жизни Планк виртуозно играл на пианино, органе и виолончели, сочинял песни и оперы, любил петь.

После окончания гимназии Макс Планк поступил в Мюнхенский университет, где изучал физику и математику. В Мюнхене со студентом произошел анекдотичный случай, вошедший теперь почти во все сборники типа «Физики шутят».

Профессор Мюнхенского университета, семидесятилетний физик-экспериментатор Филипп фон Жолли дружески порекомендовал молодому талантливому студенту избрать другую профессию. «Молодой человек, зачем вы собираетесь портить себе жизнь, ведь почти все возможные открытия уже сделаны», – сказал маститый профессор. Планк ответил, что хочет понять и изучить хотя бы то, что уже открыто. Под руководством Жолли Макс проводил первые эксперименты в своей научной карьере, изучал диффузию водорода, но вскоре заинтересовался теоретической физикой.

Через несколько лет Планк блестяще опроверг предсказание Жолли.

После трех лет учебы в Мюнхене в 1877 году Макс перешел в Берлинский университет, где и определилось его призвание. Среди его учителей были известные физики Герман фон Гельмгольц и Густав Кирхгоф, а также математик Карл Вейерштрасс.

Позже в своих мемуарах Планк напишет, что Гельмгольц никогда не готовился к лекциям и поэтому читал их медленно, зачастую ошибаясь в подсчетах, а Кирхгоф, хоть и старательно готовился, но читал их сухо и монотонно. Поэтому успешному студенту в большей мере приходилось изучать их публикации, а не лекции. Впоследствии Планк и Гельмгольц стали хорошими знакомыми, а позже и близкими друзьями.

В Берлине Планк заинтересовался работами Рудольфа Клаузиуса, одного из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории, которые изучал самостоятельно. Во многом благодаря публикациям Клаузиуса Планк начал заниматься термодинамикой – областью физики, изучающей явления теплоты, механической энергии и преобразований энергии.

В октябре 1878 года Планк сдал квалификационные экзамены и уже летом 1879 года в Мюнхенском университете успешно защитил докторскую диссертационную работу «О втором законе механической теплоты». В своей работе молодой ученый проанализировал необратимость процесса теплопроводности и дал первую общую формулировку закона возрастания энтропии. За свою диссертацию Планк получил высшую оценку «summa cum laude» и был удостоен степени доктора философских наук.

В следующем году Макс Планк написал еще одну работу по термодинамике «Равновесное состояние изотропных тел при различных температурах» и получил место приват-доцента физического факультета Мюнхенского университета. В то время Планку шел только двадцать второй год.

В должности приват-доцента Планк проработал пять лет. Поскольку его лекторство не оплачивалось, он продолжал жить в Мюнхене со своими родителями и за их счет. За это время он ни разу даже не выехал за пределы города, отдавая все свое время научным исследованиям. Макс Планк хотел поскорее сделать себе имя в науке, чтобы получить место профессора в университете. Однако работы молодого ученого в области термодинамики не вызвали большого интереса, несмотря на личные контакты и переписку с известными специалистами в этой области.

Наконец, летом 1885 года Планку предложили должность адъюнкт-профессора теоретической физики Кильского университета. День, когда пришло приглашение, Макс Планк считал одним из самых счастливых моментов своей жизни.

Во-первых, Макс стал независимым в финансовом плане от родителей, и, во-вторых, у него появились возможности и время для собственных научных исследований.

В Кильском университете он провел ряд экспериментов в области физической химии – науке, которая в то время только начинала свое развитие. Кроме того, Планк придумал способ измерения точки замерзания растворов, а также разработал термодинамическую теорию диссоциации газов и осмотического давления, которая снискала ему международное признание. Его книга «Принцип сохранения энергии» получила премию на конкурсе философского факультета Геттингенского университета.

В октябре 1887 года мир физики потрясла тяжелая утрата – умер Густав Кирхгоф. С 1875 года Кирхгоф был лидером и вдохновителем теоретической физики в Германии. В то время Берлинский университет играл лидирующую роль в научных исследованиях, а также был центром теоретической физики в стране. Стареющий «рейхсканцлер науки» Герман фон Гельмгольц нуждался в высококлассном физике, молодом и надежном друге и сотруднике. Наиболее подходящими кандидатурами на это место считались Людвиг Больцман и Генрих Герц, но судьба распорядилась иначе, подготовив путь для восхождения Макса Планка.

В 1889 году Планк переезжает в Берлин, где становится преемником Кирхгофа в Берлинском университете. Сначала Макс работал адъюнкт-профессором теоретической физики, а в 1892 году стал полным профессором Берлинского университета.

Параллельно в 1889 году он становится директором нового Института теоретической физики.

В Берлинском университете Макс Планк проработал до 1926 года, почти 37 лет!

В 1896 году немецкий ученый заинтересовался последними научными работами своего предшественника – Кирхгофа, в которых знаменитый физик исследовал излучение абсолютно черного тела – идеального эталона для проведения опытов.

По определению, абсолютно черное тело поглощает все излучение, попадающее на него, и абсолютно ничего не отражает. Хотя в природе такого тела не существует, в качестве абсолютно черного тела принимали замкнутую оболочку с небольшим отверстием.

По Кирхгофу, спектральный состав равновесного излучения не зависит от природы излучающих тел; излучение, которое испускает абсолютно черное тело, зависит только от его температуры и в некоторой степени от характеристик поверхности; любое нагретое тело испускает магнитные излучения.

Ознакомившись с работами Густава Кирхгофа, Планк начал подготовку к собственным исследованиям. Он поставил перед собой цель закрыть научный вопрос о распределении энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Планк решил использовать в своих опытах электрические осцилляторы – заряженные частицы без конкретной физической формы, которые совершали гармонические колебания подобно маятникам. После того как в 1877 году Генрих Герц экспериментально подтвердил теорию электромагнитной природы света Джеймса Клерка Максвелла, Планк решил использовать уравнения Максвелла, позволявшие определить, как осцилляторы излучают и поглощают электромагнитные волны.

С помощью статистических законов, выведенных Больцманом, можно было связать особенности колебаний с температурой, но попытки ученых точно рассчитать спектральный состав равновесного излучения ни к чему не привели.

Еще до Планка многие ученые пытались вывести кривую излучения черного тела, используя известные в то время понятия. Хотя исследователям и удалось установить эмпирические соотношения между температурой и количеством излученной энергии (закон Стефана-Больцмана) и между температурой и частотой пика на кривой излучения черного тела (закон смещения Вина), но дальше этого дело не пошло.

В последующих опытах Дж. У. Стретт (лорд Рэлей) и английский физик Джеймс Джинс применили принцип, подобный используемому Планком, но они получили другую результирующую формулу.

После продолжительных безуспешных попыток создать теорию, которая смогла бы объяснить имеющиеся экспериментальные данные, Планк сделал гениальное открытие. Он предположил в 1900 году, что осцилляторы излучают энергию лишь дискретными порциями – квантами. При этом энергия кванта пропорциональна частоте колебания, а каждый уровень по энергии равен частоте, умноженной на специальную константу, получившую название постоянной Планка.

Исходя из этих предположений, Планку удалось вывести полуэмпирическую формулу распределения энергии, которая с поразительной точностью согласовывалась с результатами экспериментов других физиков. Формула Планка также прекрасно отвечала законам Вина и Стефана – Больцмана.

14 декабря 1900 года на заседании Берлинского физического общества Планк представил свою гипотезу и новую формулу излучения. Предложенная Планком гипотеза стала первой весточкой рождения квантовой теории.

В следующем году, имея значения экспериментальных данных по излучению черного тела, Макс Планк вычислил значение постоянной Больцмана – одну из фундаментальных величин новой теории, предложенной им.

Кроме того, ученый вычислил значение числа Авогадро (число атомов в одном моле элемента), что позволило ему с большой точностью произвести расчет электрического заряда электрона.

Хотя гениальность открытия Планка не была в полной мере оценена ни самим автором, ни другими физиками того времени, можно с уверенностью сказать, что именно его исследования стали первым кирпичиком в построении квантовой теории.

Сегодня в литературе часто встречается термин «физика до Планка», которым обозначают классическую физику.

За вклад в развитие квантовой физики Макс Планк был удостоен Нобелевской премии по физике за 1918 год. Премия гениальному ученому была вручена «в знак признания его заслуг в деле развития физики благодаря открытию квантов энергии».

В своей презентационной речи 1 января 1920 года А. Г. Экстранд, президент Шведской королевской академии наук, назвал открытия Планка «открытиями эпохального значения», а его теорию излучения – «самой яркой путеводной звездой в современных физических исследованиях».

2 июня 1920 года Планк прочитал свою нобелевскую лекцию, озаглавленную «Возникновение и современное состояние квантовой теории». Ученый подвел подробные итоги своей работы за более чем двадцать лет и пошутил, что известная фраза Гете «Тот человек ошибается, который ничего не делает» как можно лучше характеризирует его работу.

С 1894 года Макс Планк состоял членом Берлинской академии наук, а в период с 1912 по 1943 год являлся ее непременным секретарем.

Всю жизнь Планк пользовался уважением среди ученых. Именно по его инициативе Прусская академия открыла для Альберта Эйнштейна специальную кафедру. Макс Планк оказал полную поддержку теории относительности Эйнштейна, опубликованной в «Анналах физики» в 1905 году. В этом же году Эйнштейн использовал идеи Планка и предсказал двойственную природу света, объяснил фотоэлектрический эффект и ввел понятие фотона.

В 1906 году Планк вывел уравнения релятивистской динамики, получив выражения для энергии и импульса электрона.

В этом же году он выпустил книгу «Лекции по теории теплового излучения», которая стала популярной и издавалась на многих языках.

В 20-е годы XX века благодаря работам Вернера Гейзенберга, Эрвина Шрёдингера и Поля Дирака квантовая теория получила серьезное развитие. «Отец квантовой теории» двояко встретил работы молодых физиков. С одной стороны, он радовался развитию своего детища, а с другой – сложнейший математический аппарат и новый вероятностный подход квантовой механики совсем не нравились гениальному ученому. Как бы то ни было, в 1928 году, в возрасте 70 лет, он с большим энтузиазмом передал свою кафедру теоретической физики Берлинского университета создателю волновой механики Эрвину Шрёдингеру.

В 1930 году Макс Планк стал президентом Общества фундаментальных наук кайзера Вильгельма. Он продолжал читать публичные лекции и заниматься наукой. В 1937 году в знак протеста против изгнания из Общества ученых-евреев Планк ушел в отставку.

К числу других выдающихся достижений великого ученого можно отнести вывод уравнения Фоккера – Планка, которое описывает поведение системы частиц под действием небольших случайных импульсов. Кроме того, на основе теории электролитов Планку удалось вычислить разность потенциалов двух электролитических растворов.

Семейная жизнь Планка была сплошной трагедией.

Впервые он женился в 1885 году в Киле, после вхождения в должность адъюнкт-профессора Кильского университета, на сестре своего друга детства – Марии Мерк. За пять лет супруга родила Максу четырех детей – сыновей Карла и Эрвина, а также дочерей-близнецов Эмму и Грету. После переезда в Берлин семья Планка жила на вилле за городом. Дом Планков стал культурным центром, его посещали многочисленные друзья Макса, среди которых были Альберт Эйнштейн, Отто Хан, Адольф фон Харнак. Хозяин дома любил организовывать и проводить совместные музыкальные вечера.

Однако счастье было недолгим – в 1909 году Мария умерла от туберкулеза.

В марте 1911 года Планк женился вторично – на своей кузине Марге фон Хесслин. В декабре этого же года у него родился третий сын – Герман.

Старший сын Планка был убит в 1916 году в Вердене в Первую мировую войну, а любимый сын Макса – Эрвин попал в плен к французам. В 1917 году во время родов умерла дочь Грета, вторая дочь Эмма стала женой вдовца Греты, а спустя два года умерла при подобных же обстоятельствах.

В 1944 году сын Планка, Эрвин, был казнен нацистами за участие в неудавшемся покушении на Гитлера 20 июля этого же года.

В Берлине Планк исполнял обязанности пастора, хоть и не имел священнического сана. Он был глубоко уверен, что наука является всего лишь дополнением к религии.

После прихода в 1933 году к власти Гитлера, который Планк воспринимал как национальную трагедию, он открыто выступал против гонений еврейских ученых. Будучи президентом Общества фундаментальных наук кайзера Вильгельма, Планк на очередной встрече с Гитлером попросил последнего прекратить преследования еврейских ученых, но получил категорический отказ. Макс Планк приложил много усилий, чтобы сохранить немецкую науку от полного упадка.

После того как в феврале 1944 года его дом и личная библиотека в Берлине были разрушены в результате воздушной бомбардировки, Планк с супругой пытался бежать в имение Рогец неподалеку от Магдебурга. К счастью, они были обнаружены американскими солдатами и доставлены в безопасный Геттинген.

В результате бомбежки погибли все дневники, чертежи и работы Планка. Смерти детей и война сильно подействовали на ученого. Последние месяцы в Геттингене он много болел.

Весной 1946 года ученый совершил свою последнюю поездку за границу – на празднование 300-летия со дня рождения Ньютона, организованное Лондонским королевским обществом. Он был единственным приглашенным немцем.

4 октября 1947 года, за шесть месяцев до своего девяностолетия, Макс Планк умер в Геттингене.

На могильной плите немецкого гения выбиты только имя, фамилия и численное значение постоянной Планка, но главным памятником ученому служит созданная им квантовая теория.

 

КЮРИ ПЬЕР

(1859 г. – 1906 г.)

 

 

Знаменитый французский физик Пьер Кюри родился 15 мая 1859 года в Париже. Он был младшим сыном практикующего врача Эжена Кюри и Софи-Клер Кюри (урожденной Депулли).

Отец Пьера Кюри параллельно с врачебной практикой занимался научной деятельностью. Заметив дарования сына и его тягу к наукам, он решил не отдавать мальчика в школу и нанял ему домашнего учителя. Учеба давалась Пьеру легко, особенные успехи он показывал в математике и, в частности, в геометрии.

В 1876 году Пьер успешно сдал экзамены и получил ученую степень бакалавра наук в Парижском университете (в Сорбонне). В это время он заинтересовался фармакологией, но вскоре его интересы были направлены в область кристаллографии. Через два года молодой ученый получил в Сорбонне степень лиценциата физических наук (эквивалент степени магистра). Поскольку финансовое состояние не позволяло ему писать докторскую диссертацию, он начал работать препаратором физической лаборатории Дезена в Сорбонне. Здесь же он приступил к своей первой научной работе.

Его старший брат Жак Кюри работал в минералогической лаборатории Сорбонны, где занимался исследованием природы кристаллов. Пьер заинтересовался областью исследований брата, помогал ему в различных опытах, и вместе они в течение четырех лет ставили различные эксперименты в областях кристаллографии, пьезоэлектричества и электрических свойств изолирующих кристаллов. Благодаря совместной работе с братом Пьер стал одним из лучших специалистов в мире по свойствам кристаллов.

В 1880 году братья Кюри сообщили миру об открытии ими явления пьезоэлектричества – появления на поверхности некоторых кристаллов электрических зарядов под действием приложенной извне силы. Через две недели после открытия братья Кюри уведомили Академию наук о результатах своих исследований большой серии кристаллов, среди которых были турмалин, кварц и сегнетовая соль. А спустя полгода они сформулировали количественные законы пьезоэлектричества и сделали выводы о симметрии пьезоэлектрических кристаллов для области атомной теории вещества.

Свойства кристаллов, открытые Жаком и Пьером, дали возможность использовать некоторые кристаллы в различных областях техники, например для синтеза звука в микрофонах, стереосистемах, усилителях различных типов.

В 1889 году братья Кюри опубликовали полученные за последние годы результаты, детально описав свои эксперименты. В своих работах они рассказали о приборах, основанных на пьезоэлектричестве. Из известных приборов Кюри можно выделить измеритель электрического заряда, который был сконструирован из двух кварцевых пластинок с противоположными направлениями их электрических осей. Принцип действия измерителя зависел от их изгиба при электризации, в результате чего отклонялся связанный с ними указатель, на который была нанесена специальная шкала.

С помощью брата Пьер Кюри разработал и сконструировал и другие известные в технике приборы: квадрантный электромер, кварцевый балансир (предшественник кварцевых часов и радиопередатчиков), абсолютный конденсатор и множество других приборов, которые даже не вошли в их публикации и были обнаружены в записях великого физика только после его смерти.

В 1882 году благодаря ходатайству английского физика Уильяма Томсона Пьер Кюри был назначен руководителем лаборатории новой Муниципальной школы промышленной физики и химии в Париже. Через год после этого назначения сотрудничество братьев прекратилось, поскольку Жак согласился занять должность профессора минералогии университета Монпелье и покинул Париж.

В последующие два года Пьер Кюри проводил серию экспериментов, в основном по пьезоэлектричеству и по геометрической симметрии кристаллов. Молодой ученый готовил монографию по пьезоэлектричеству, но в это время появилась работа Фогта, в которой ученый обобщил все, что было известно в этой области.

Таким образом, Кюри пришлось отказаться от своей затеи и начать новые исследования. Ученый сформулировал общее положение об элементах симметрии, а также он подробно проанализировал вопрос о симметрии электрического и магнитного полей. Следует отметить, что его работы по внешней форме кристалла, а также по растворению отдельных граней и на сегодняшний день не утратили своего значения для кристаллографов.

В 1894 году французский ученый установил так называемый «принцип Кюри», согласно которому можно было определить симметрию кристалла, находящегося под каким-либо воздействием. Также он открыл несколько фундаментальных кристаллографических законов.

В 1895 году Кюри заинтересовался изучением магнитных свойств веществ при различных температурах. Как заметил знаменитый советский физик Иоффе, «каждый следующий шаг Кюри был крупнее предыдущего и поднимал его как ученого на большую высоту».

На основе ряда экспериментов в 1895 году ученый установил независимость магнитной восприимчивости диамагнетиков от температуры и вывел закон магнитной восприимчивости парамагнетиков от температуры (известный теперь как закон Кюри), согласно которому парамагнитная восприимчивость является обратно пропорциональной абсолютной температуре. Кроме того, он открыл для железа существование температуры, выше которой у него исчезают ферромагнитные свойства (точка Кюри) и скачкообразно изменяются тепло– и электропроводность. Понятие точки Кюри с тех пор вышло далеко за рамки магнетизма.

Помимо этого, Кюри провел исследования таких диамагнитных материалов, как вода, фосфор, кварц, сера, селен, теллур, бром, йод, ртуть, сурьма, висмут; парамагнетиков – кислорода, воздуха, магнитных солей, их растворов, палладия, стекла и фарфора; ферромагнетиков с температурой выше точки Кюри.

Поистине фундаментальные исследования ученого привели к изучению таких свойств материалов, как влияние температуры, давления, поля, агрегатного состояния, обработки и других.

Кроме того, ученый разработал новые методики и новые приборы, которые обеспечили большую точность результатов исследований, например, одним из удачных изобретений стали необычайно чувствительные крутильные весы.

Условно научную деятельность Пьера Кюри можно разделить на три периода. Первый из них был неразрывно связан с его братом Жаком Кюри, во втором ученый самостоятельно сделал ряд гениальных открытий, третий же, начиная с 1895 года, прошел в совместной работе с женой Марией Кюри.

Со своей будущей женой Пьер Кюри познакомился весной 1894 года. Мария Склодовская, полька по происхождению, в ту пору училась на физическом факультете Сорбонны. Жизнь ее проходила в бедности. Чтобы заработать на жизнь, она работала учительницей и гувернанткой. Приехав в Париж, она все свое время отдавала науке. В 1893 и 1894 годах Мария успешно защитила свои работы в области математики и физики, соответственно. Пьер и Мария понравились друг другу, и уже в июле 1895 года, после того как Кюри защитил свою докторскую диссертацию, они поженились.

В 1897 году Мария родила первого ребенка – дочь Ирен, которая впоследствии пошла по стопам родителей и стала великим ученым и лауреатом Нобелевской премии по химии.

После рождения Ирен супруги начали совместную работу. Марию Кюри заинтересовали открытия друга Пьера – знаменитого физика Беккереля.

Весной 1896 года Беккерель решил проверить гипотезу Пуанкаре о том, что рентгеновские лучи сопровождают любую фосфоресценцию. В ряде опытов он обнаружил, что урановая соль после облучения солнечным светом испускает рентгеновские лучи. Однако в Париже испортилась погода, и Беккерелю пришлось ненадолго отложить свои исследования. Приготовленные для опытов пластинки пролежали в столе три дня. После того как ученый проявил их, выяснилось, что на фотопластинке оказалось изображение узорчатой металлической пластинки. Поскольку на пластинки свет не попадал, ученый сделал вывод, что столкнулся с какими-то другими лучами. 2 марта 1896 года Беккерель сделал доклад в Парижской АН, который был встречен с огромным интересом. В мае 1896 года Беккерель провел серию опытов с чистым ураном, в результате которых облучение фотопластинок было в несколько раз большим, чем при использовании урановой соли. О своем открытии он заявил 12 мая этого же года в Музее естественной истории.

Среди тех, кто заинтересовался опытами Беккереля, были и супруги Кюри. Мария Кюри решила проверить, не испускают ли и другие соединения «лучи Беккереля». В своих опытах она использовала электрометр (пьезоэлектрический кварцевый балансир), сконструированный братьями Кюри.

Определив, что не только уран, но и торий, и другие элементы испускают «лучи Беккереля», Мария поделилась результатами своего исследования с мужем, который в дальнейшем целиком сосредоточился на изучении радиоактивности.

В своих опытах Мария Кюри столкнулась с фактом, что урановая руда, так называемая «урановая смоляная обманка», электризовала воздух даже намного сильнее, чем соединения урана и тория, и даже больше чем чистый уран! Супруги решили, что в этом соединении находится более сильный радиоактивный элемент. Они провели ряд исследований, целью которых было разложение урановой смоляной обманки на химические компоненты. Им удалось выделить небольшое количество вещества, обладающего сильной радиоактивностью, и определить, что в нем содержатся сразу два радиоактивных элемента.

В июле 1898 года супруги Кюри опубликовали статью «О радиоактивном веществе, содержащемся в урановой смоляной обманке». В этой статье ученые поведали миру об открытии элемента, более радиоактивного, чем уран, и назвали его полонием, в честь Польши – родины Марии Кюри.

Для получения следующего, еще более сильного радиоактивного элемента, супругам Кюри пришлось переработать несколько тонн урановой руды. В результате трудоемкой работы ученые объявили в декабре 1898 года об открытии элемента, который назвали радием.

С подачи Марии Кюри излучение было названо радиоактивностью. В дальнейшем открытия, связанные с радиоактивностью, появлялись с потрясающей быстротой. В 1899 году Кюри установили сложный характер радиоактивного излучения и открыли наведенную радиоактивность. В следующем году Беккерель доказал, что исследуемые лучи частично состоят из электронов. Вместе с Беккерелем супруги Кюри организовали первую научную школу изучения радиоактивности. В 1901 году ученые открыли биологическое воздействие радиоактивного излучения и предположили, что с его помощью можно будет лечить опухолевые заболевания.

Хотя открытиями Кюри заинтересовались многие ученые, супруги оставались лидерами развития новой области физики. В 1902 году они поставили ряд экспериментов, в результате которых им удалось получить одну десятую грамма хлорида радия, что позволило установить атомную массу элемента. Интересным оказалось то, что соль радия испускала голубоватое свечение и тепло.

Супруги Кюри получили славу великих физиков-экспериментаторов.

В 1903 году Пьер Кюри совершил еще одно гениальное открытие – он обнаружил большое количество тепла, которое непрерывно выделял радий. Узнав об открытии Пьера, великий Рентген сказал: «Я бы никогда не поверил этому, но это сказал Пьер Кюри, один из лучших экспериментаторов современности». В своей краткой статье Пьер верно оценил количество тепла, которое выделял один грамм-атом радия. Кроме того, он сделал выводы, которые напрашивались из этого факта.

Интересно, что после смерти ученого в знаменитом журнале «Природа» было сказано, что человечество примет за начало новой эры март 1903 года, когда Пьер Кюри сделал свое открытие. Гениальнейшие физики того времени сразу же воспользовались открытием Пьера. Благодаря Кюри Эрнест Резерфорд впервые высказал мысль о распаде атомов и их превращениях – это был первый шаг к изучению об атомной энергии.

В этом же 1903 году Кюри ввели понятие периода полураспада радиоактивных элементов, открыли количественный закон снижения уровня радиоактивности, доказали его независимость от внешних условий, разработали теорию радиоактивного распада. Исходя из этого, Пьер Кюри предложил использовать период полураспада в качестве эталона времени для установления абсолютного возраста всех земных пород. На основе разработанной технологии добычи радия из урановой руды знаменитый французский физик организовал промышленную добычу радия.

За период с 1898 по 1904 год Кюри выпустили более тридцати научных работ по проблемам радиоактивности. В большинстве своем эти работы были напечатаны в «Физическом журнале» и «Анналах физики и химии».

В 1903 году Пьер Кюри был удостоен двух величайших наград в мире науки – медали Дэви Лондонского королевского общества и Нобелевской премии по физике.

Шведская королевская академия наук присудила супругам Кюри половину Нобелевской премии по физике «в знак признания… их совместных исследований явлений радиации, открытых профессором Анри Беккерелем». Анри Антуан Беккерель получил вторую половину премии.

Из-за болезни супруги Кюри не смогли присутствовать на церемонии вручения премии. 6 июня 1905 года Пьер Кюри прочитал свою нобелевскую лекцию, озаглавленную «Радиоактивные вещества, особенно радий». Хотя в тот момент ученые считали открытие радиоактивности большим шагом в развитии мира и оценивали ее как лечебное средство, в своей лекции Пьер Кюри указал на потенциальную опасность радиоактивных веществ, если они попадут в преступные руки.

Все свои гениальные открытия супруги Кюри совершали в скромной лаборатории Муниципальной школы в уголке под лестницей, проводя с помощью самодельных приборов самые точные измерения. Постоянная нехватка средств не позволяла вывести исследования на уровень, необходимый для такого рода работ.

К тому же вскоре радий резко подорожал ввиду его применения в медицине, и супругам все тяжелее приходилось в их исследовательских работах. Они отказались запатентовать свой экстракционный метод и использовать радий в коммерческих целях, поскольку считали, что это противоречит научным принципам и целям. Получение Нобелевской премии также не внесло каких-то значительных изменений в их работу. Почти всю премию супруги потратили на организацию системы лечения радием.

В октябре 1904 года Пьер Кюри получил должность профессора физики Сорбонны, а Мария стала заведующей лабораторией, которой прежде руководил Пьер. В следующем году Пьер был избран членом Французской академии наук.

В этот период к Пьеру и Марии наконец-то пришло мировое признание, им удалось получить финансирование на оборудование новой лаборатории, на любые предпринимаемые исследования. Их открытия стали одним из главных двигателей научного прогресса, у супругов появились первые солидные доходы, родилась вторая дочь, перед ними открывались грандиозные перспективы. Однако у судьбы были свои планы…

19 апреля 1906 года в Париже шел сильный дождь. Пересекая улицу, Пьер Кюри поскользнулся и упал. При этом голова попала под колесо проезжавшей мимо кареты. Смерть наступила мгновенно.

Хотя ученому довелось жить всего 47 лет, его работы составили целый том из 600 страниц. Пьер Кюри стал одним из основоположников современной кристаллографии, теории магнетизма, пьезоэлектричества, радиоактивности. Его работы обогатили такие области науки, как медицину, геологию и физику (в том числе ядерную).

Мария Кюри стойко восприняла смерть Пьера. Она унаследовала его кафедру в Сорбонне, став первой женщиной-лектором за всю историю Парижского университета. Мария завершила оборудование новой лаборатории, выступала идеологом Института радия в Париже, а в 1914 году стала первым руководителем его физико-химического отдела. Ее усилия, направленные на выделение чистого радия, не оказались тщетными. В 1910 году она добилась результатов ив 1911 году была удостоена Нобелевской премии по химии.

 

ЛЕБЕДЕВ ПЕТР НИКОЛАЕВИЧ

(1866 г. – 1912 г.)

 

 

Карьера большинства великих ученых, как уже мог убедиться читатель, развивалась примерно по такому сценарию: первые работы и открытия, преподавательская деятельность, ученики, последователи и, наконец, крупные теоретические обобщения. Но в отношении российского физика Петра Николаевича Лебедева судьба распорядилась иначе. Болезнь оборвала его жизнь в момент расцвета славы и научной деятельности. Как следствие, крупных теоретических работ он не оставил. Но проведенные им эксперименты, а также его педагогические успехи и организаторская работа сыграли огромную роль в развитии не только отечественной, но и мировой физики.

Петр Лебедев родился 24 февраля (8 марта) 1866 года в семье состоятельного московского коммерсанта. Отец, конечно же, хотел, чтобы сын подключился к семейному делу и со временем унаследовал его. Поэтому мальчика отдали сначала в Евангелическое Петропавловское церковное училище – школу, популярную среди московской буржуазии, а затем в реальное училище. Но еще в детстве Петр очень заинтересовался наукой вообще и физикой в частности. В январе 1882 года он написал в своем дневнике: «Могильным холодом обдает меня при одной мысли о карьере, к которой готовят меня, – неизвестное число лет сидеть в душной конторе на высоком табурете, над раскрытыми фолиантами, механически переписывать буквы и цифры с одной бумаги на другую. И так всю жизнь… Меня хотят силой отправить туда, куда я совсем не гожусь. Опасно. Вправляя, можно связки разорвать».

По законам тех лет выпускники реального училища не могли поступать в университеты, из высших учебных заведений для них были доступны только технические. Поэтому в 1884 году Петр Лебедев поступил в Московское высшее техническое училище. Сам он позже вспоминал, что знакомство с техникой оказалось очень полезным ему при конструировании экспериментальных установок. Конечно же, оказали влияние на молодого студента и лекции Николая Егоровича Жуковского. Но Высшее техническое училище Лебедев так и не окончил. В 1887 году Петр отправился для продолжения учебы в Германию. Незадолго перед этим умер его отец, оставив сыну крупное состояние.

В Германии Лебедев учился и работал под руководством известного физика Августа Кундта. В Страсбурге (тогда этот город входил в состав Германии) Кундт создал прекрасно оборудованный физический институт, в котором и преподавал. О времени обучения у Кундта Лебедев писал: «Для меня каждая страница прочитанного заключает больше удовольствия, чем труда, потраченного на усвоение: таким образом, я с утра до вечера занят тем, чем хотел заниматься с 12 лет, и у меня только одно горе – день мал». Интересно, что русский студент тоже вызывал симпатию знаменитого немецкого физика. Кундт даже сочинил о нем юмористический стишок, начинающийся словами: «Идей имеет Лебедев на дню по двадцать штук…». Дальше в таком же остроумном стиле сообщалось о том, что к счастью для Кундта, половина этих идей оказывается несостоятельной еще до экспериментальной проверки. Когда в 1889 году Кундт переехал в Берлин, за ним последовал и Лебедев. В Берлине Петр также прослушал курс лекций Гельмгольца.

В конце своего пребывания за границей Петр Николаевич вернулся в Страсбург, где под руководством еще одного известного физика, Фридриха Кольрауша, закончил работу над докторской диссертацией «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Моссоти – Клаузиуса». Параллельно Лебедев интересовался теорией происхождения кометных хвостов. В частности, ему импонировала гипотеза о том, что хвосты образуются под давлением света. Стремление доказать эту гипотезу впоследствии воплотилось в знаменитые эксперименты Лебедева.

В 1891 году Петр Лебедев вернулся в Москву. Как и за границей, на родине ему тоже повезло с наставником и руководителем. Он занял место ассистента в лаборатории Столетова. Интересно, что еще в Страсбурге Лебедев составил план своей научной деятельности на всю жизнь. Он решил посвятить себя исследованию чрезвычайно актуальной и популярной тогда проблемы: пондеромоторного (механического) действия электромагнитных волн. Конечно же, такое планирование было несколько наивным, но молодому физику действительно удалось определить направление будущих работ, которые принесли ему мировую известность.

В 1895 году Лебедев сконструировал установку, которая генерировала электромагнитные волны длиной 6 мм, что было рекордно короткой на тот момент величиной. На этой установке Петр Николаевич повторил опыты Герца и дополнил их собственными экспериментами. Он, как и Герц, наблюдал явления дифракции и интерференции электромагнитных волн этой длины, а также добился эффекта их двойного преломления при прохождении через кристаллы серы. Фактически ученый более полно продемонстрировал, что электромагнитные волны обладают теми же свойствами, что и световые лучи видимой части спектра. Результаты исследований были опубликованы в статье «О двойном преломлении лучей электрической силы». В ней, в частности, ученый писал, что результаты его опытов «достаточны, чтобы иллюстрировать взгляды Максвелла на распространение электрических колебаний, высказанные им еще в 1862 году, а также еще раз показывают тождество в явлениях электрических и световых колебаний и в этом более сложном случае». Эта работа стала первым крупным успехом Лебедева и получила широкую известность.

После этого Петр Лебедев решил непосредственно перейти к проблеме, давно его занимавшей, а именно к экспериментальному доказательству явления светового давления. Было очевидно, что открытие светового давления должно стать важным этапом в исследовании природы света, а именно, может стать окончательным доказательством гипотезы Максвелла о его электромагнитной природе. Ведь несмотря на процитированные выше слова ученого, опыты Герца и его собственные эксперименты показывали только сходство свойств световых лучей и электромагнитных волн.

Нужно сказать, что Лебедев был не первым экспериментатором, взявшимся за эту проблему. Например, довольно далеко продвинулся в этом направлении английский ученый Уильям Крукс. В 1873 году он, пытаясь определить атомный вес открытого им таллия, сконструировал весы, коромысла которых находились в вакууме. В результате он обнаружил, что весы чувствительны к… теплу! Это наблюдение привело Крукса к идее создания прибора «радиометра», который представлял собой подвешенную в вакууме, а точнее, в разреженном газе миниатюрную мельницу. Ее легчайшие лопасти были сделаны из фольги: одна их сторона была зачернена, другая – отполирована. При приближении источника тепла или освещении солнечным светом мельница начинала вращаться. Казалось, явление светового давления, предсказанное Максвеллом, было доказано. Но коллеги Крукса, и, прежде всего, сам Максвелл, увидели, что эффект, выявленный радиометром, слишком силен. В конце концов было установлено, что лопасти мельницы приводятся в движение не световым давлением. Блестящие и темные части лопастей мельницы нагревались по-разному и по-разному взаимодействовали с разреженным газом.

Лебедев понимал, что прежде всего следует добиться гораздо более высокого вакуума, чем в опытах Крукса. Эту задачу он решил с помощью ртутного насоса. К весне 1899 года Лебедев в своей установке получил в сотню раз более высокое значение вакуума, чем у англичанина. А вот как сам Петр Николаевич описывал устройство установки: «Между двумя кружками, вырезанными из тонкого листового никеля, была зажата согнутая в виде цилиндра слюдяная пластинка. Цилиндр служил телом радиометра; внутри его находилось неподвижно скрепленное с ним крылышко. Этот радиометр был подвешен на стеклянной нити внутри эвакуированного стеклянного баллона. Когда я направил на крылышко свет лампы, я постоянно наблюдал отклонения, которые были одного порядка с теми, которые вычисляются по Максвеллу…»

Предварительное сообщение о результатах своих опытов Петр Николаевич сделал в 1899 году. Затем он представил магистерскую диссертацию «Экспериментальные исследования пондеромоторного действия волн на резонаторы». Летом Лебедев выступил с докладом в Швейцарском научном обществе. Тем временем профессоры Московского университета обсудили работу Петра Николаевича, оценили ее как исключительную и рекомендовали ректору присвоить автору степень доктора, а не магистра. 28 февраля 1900 года Лебедев стал экстраординарным профессором Московского университета.

Петр Николаевич не оставлял своих опытов и к лету того же года доказал существование светового давления и при этом смог измерить его значение, показав, что оно соответствует величине, предсказанной Круксом. Вооружившись новыми результатами, Лебедев отправился в Париж, на Всемирный конгресс физиков, где выступил с докладом. Великолепно поставленные эксперименты российского ученого доказали мировому научному сообществу существование светового давления и принесли Петру Лебедеву широкую известность. Знаменитый Кельвин, например, в беседе с К. А. Тимирязевым говорил: «Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, а вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами», а известный физик Фридрих Пашен писал Лебедеву: «Я считаю Ваш результат одним из важнейших достижений физики за последние годы и не знаю, чем восхищаться больше – Вашим экспериментальным искусством и мастерством или выводами Максвелла и Бартоли[99]. Я оцениваю трудности Ваших опытов, тем более что я сам несколько времени назад задался целью доказать световое давление и проделал подобные опыты, которые, однако, не дали положительного результата, потому что я не сумел исключить радиометрических действий». Также за свои работы Лебедев получил премию Академии наук и был избран в ее члены-корреспонденты.

Но на этом Петр Лебедев останавливаться не собирался и принялся за решение следующей, еще более сложной экспериментальной задачи – определения светового давления на газы. Эта проблема на тот момент имела важнейшее значение для развития астрофизики. После шести лет упорного и кропотливого труда, построив более двадцати экспериментальных установок, ученый справился с поставленной проблемой. При этом он смог не только доказать сам факт существования светового давления на газы, но и измерить его силу. Чтобы не утомлять читателя техническими подробностями, мы опишем только общую идею его прибора. Камера с газом имела освещенную и темную часть. За счет этого, под действием светового давления, газ в камере приводился в круговое движение, которое определялось с помощью маленького поршня, находящегося в темной части. Для того чтобы избежать перепадов температур и давления, к газу, находящемуся в камере, Лебедев добавлял водород, обладающий большей теплопроводностью.

27 декабря 1907 года Петр Лебедев выступил с соответствующим докладом на Первом Менделеевском съезде. Затем он несколько дополнил исследования ив 1910 году опубликовал работу «Опытные исследования давления света на газы». Как и труды 1900–1901 годов, эта статья вызвала массу восторженных откликов в научном мире. Блестящий физик-экспериментатор В. Вин в письме русскому физику В. А. Михельсону даже написал, что Лебедев владел «искусством экспериментирования в такой мере, как едва ли кто другой в наше время». В 1911 году Петр Николаевич был избран почетным членом Лондонского королевского института.

Параллельно с исследованием давления света на газы, Лебедев много занимался организаторской работой. Став профессором Московского университета, он много сил и времени потратил на создание научной физической школы, по сути, первой в России. Унаследовав лабораторию Столетова, Петр Николаевич добился ее расширения и создания Научно-исследовательского института физики. Многие ученики Лебедева стали известными учеными.

В 1911 году министром народного просвещения России стал Лев Аристидович Кассо. Он стал проводить жесткую реакционную политику, в частности, решил ограничить автономию университетов: запретил студенческие собрания, разрешил полиции вмешиваться в дела учебных заведений. Многие ученые в знак протеста подали в отставку. Был среди них и Петр Лебедев. Ему, столько сил положившему на создание института, это решение далось особенно тяжело. Когда известие об отставке Лебедева приобрело широкую огласку, он получил большое количество приглашений от различных университетов России и Европы. Ему даже предлагали занять место в Нобелевском комитете. Но Петр Николаевич не хотел покидать Москву и своих учеников. К этому времени от отцовского состояния ничего не осталось. К счастью, благотворительное Научное общество имени X. С. Леденцова – купца и мецената, выделило Лебедеву средства на создание новой лаборатории и аренду квартиры для самого ученого. Однако и после не все было гладко. Петр Николаевич подвергся… нападкам на национальной почве. Так, газета «Кремль» опубликовала о лаборатории Лебедева статью «На еврейские деньги». В ней говорилось, что «на деньги иудомасонов некий Лебедев создал в подвале дома, принадлежащего подозрительному поляку, весьма странную лабораторию, куда могут быть приняты или не русский, или же русские, отказывающиеся от своей родной национальности и дающие в том подписку. Чем занимаются в подвале – неизвестно, однако у дверей днем и ночью стоит вооруженная охрана. Полиция же бездействует…» Эти обвинения были смехотворными, но Петр Николаевич очень переживал. Тем не менее, он продолжал строить планы новых исследований и экспериментов. Однако реализовать их он уже не смог.

Еще в молодости стало ясно, что Лебедев унаследовал от отца серьезную предрасположенность к сердечным заболеваниям. За свою жизнь ученый пережил немало сердечных приступов и даже побывал в состоянии клинической смерти. Предписания же врачей, в основном, связанные с курортным лечением и воздержанием от активной работы, он выполнял неаккуратно. Конечно же, негативную роль сыграли и переживания последних лет жизни. 1 (14) марта 1912 года ученого не стало.

В составленном некрологе Климент Аркадьевич Тимирязев написал: «Успокоили Лебедева. Успокоили Московский университет. Успокоили русскую науку. А кто измерит глубину нравственного растления молодых сил страны, мобилизуемых на борьбу с этой ее главной умственной силой? И это в то время, когда цивилизованные народы уже знают, что залог успеха в мировом состязании лежит не в золоте и железе, даже не в одном труде пахаря в поле, рабочего в мастерской, но и в делающей этот труд плодотворным творческой мысли ученого в лаборатории. Или страна, видевшая одно возрождение, доживет до второго, когда перевес нравственных сил окажется на стороне «невольников чести», каким был Лебедев? Тогда, и только тогда, людям «с умом и сердцем» откроется, наконец, возможность жить в России, а не только родиться в ней, чтобы с разбитым сердцем умирать».

 

СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ МАРИЯ

(1867 г. – 1934 г.)

 

 

В мире, пожалуй, не было и нет ни одной женщины, которая была бы столь популярна в области науки, как Мария Кюри. Еще при жизни за свои уникальные открытия эта выдающаяся женщина, настоящая подвижница науки была удостоена всевозможных почестей и прославилась на весь мир. Два раза она была награждена Нобелевской премией. Никогда ни один мужчина или женщина не были отмечены этой почетной наградой дважды. Чем объяснить столь грандиозный успех: гениальностью Марии, ее упорным, титаническим трудом, а может, редким, почти невероятным везением, которое сопутствовало ей? Теперь уже трудно представить, что малейшая случайность, поворот судьбы – и не знала бы наука великого имени Марии Кюри.

Мария Склодовская родилась в Варшаве 7 ноября 1867 г. Отец ее, Иосиф Склодовский, был скромным учителем физики и математики. В семье, где росло пятеро детей, Мария была младшей. Жизнь Склодовских была нелегкой: мать медленно угасала от туберкулеза, а отец выбивался из сил, чтобы лечить жену и воспитывать детей. Не имея достойного заработка, Склодовские отдали часть своего дома пансионерам – детям из пригорода, которые учились в Варшаве, и потому в доме всегда было шумно, беспокойно. Уже в одиннадцать лет Марии довелось испытать огромное горе – смерть матери и старшей сестры. Пережить тяжелые потери детям помог их прекрасный отец, который любил и понимал их, всегда был для них первым советчиком и надежной поддержкой. Он сделал все, чтобы каждый из детей в полной мере мог радоваться жизни. Любовь к отцу и ощущение душевной близости Мария сохранила на всю жизнь. Один за другим дети заканчивали гимназии, причем все с золотыми медалями. Не стала исключением и Мария, которая с самого детства росла любознательной и в гимназии была первой ученицей.

В те годы в Варшавском университете учиться могли только мужчины, а оплачивать обучение своих дочерей за границей Иосифу Склодовскому было не под силу. Не имея возможности продолжить образование, Мария стала зарабатывать уроками, но репетиторство едва позволяло сводить концы с концами. Понимая бесперспективность своего труда, девушка стала искать хоть какой-нибудь выход. Она тщательно подсчитала все имевшиеся в семье средства и пришла к выводу, что ее старшая сестра Броня, мечтавшая о медицинском образовании, может отправляться в Париж учиться, а она, Мария, будет работать и регулярно высылать ей деньги. Когда же Броня получит специальность, она в свою очередь поможет ей. Поколебавшись, Броня согласилась и уехала во Францию, а Мария отправилась в деревню, где получила место гувернантки в семье богатых помещиков. Три долгих мучительных года жила она в далекой от дома провинции, среди чужих людей. Там она мечтала о знаменитой Сорбонне, где преподавали химию, физику, биологию, социологию и математику. Каждую свободную минуту Мария проводила за книгами и учебниками, которые в то время были единственной радостью в ее однообразном существовании. Она не только много читала, но и решала алгебраические и тригонометрические задачи, выполняла задания по физике и химии. Тогда же девушка поняла, что ни одна из наук не привлекает ее так, как физика и математика.

Одиночество Марии порой становилось невыносимым, и казалось, время для нее остановилось. Но терпение девушки было бесконечным, хотя в те годы в ее жизни было гораздо больше разочарований, чем радостей. Даже одно-единственное значительное событие, происшедшее с нею за время жизни в деревне, закончилось болью и печалью. Мария полюбила сына хозяев, тот отвечал ей взаимностью. Но родители, недовольные выбором сына, воспротивились их отношениям. Пережив личную драму, гордая Мария еще больше замкнулась в себе.

В марте 1889 г. Мария, наконец, вернулась в Варшаву, где снова начала работать гувернанткой. Только в 24 года она уехала в Париж, куда ее пригласила старшая сестра, выходившая замуж. Прошло уже восемь лет после того, как Мария окончила гимназию, шесть из них она проработала гувернанткой. Девушка часто задумывалась над тем, что ждет ее в будущем, но вряд ли, отправляясь во Францию, она сознавала, что свой жизненный выбор уже сделала. Это был выбор «между светом и тьмой, между убожеством серых будней и великой жизнью». В Париже осуществилась давняя и страстная мечта Склодовской – она стала студенткой факультета природоведения престижного французского университета.

Мария поселилась в маленькой квартирке, поближе к университету, лабораториям и библиотекам. Ее комната почти не отапливалась, в ней не было ни освещения, ни воды. Средств не хватало даже на самое необходимое: бывало, что от недоедания Мария теряла сознание. Несмотря на это, девушка с головой окунулась в учебу: шаг за шагом она проходит курс математики, химии, физики, осваивает технику исследований. Ей казалось, что свою жажду знаний она не сможет утолить никогда. Склодовская не понимала тех, кто считал науку «сухой областью». «Я отношусь к тем, – писала она годы спустя, – кто убежден в великой красоте науки. Ученый в своей лаборатории – не только специалист. Это также и ребенок, стоящий перед явлениями природы, которые поражают его как волшебная сказка. Мы должны суметь рассказать другим об этих чувствах. Мы не должны мириться с мнением, что весь научный прогресс сводится к механизмам, машинам, зубчатым передачам, хотя и они сами по себе тоже прекрасны».

По окончании университета как одна из лучших студенток Склодовская получила сразу два диплома – по физике и математике. Весной 1894 г. произошло событие, которое, пожалуй, можно назвать самым значительным в ее жизни. Она встретила и полюбила Пьера Кюри. Известный французский физик был умным и благородным человеком, так же, как и Мария, глубоко преданным науке. Пьер нуждался в подруге, которая «могла бы жить той же мечтой, что и он – мечтой научной». 27-летней Марии, уже давно не питавшей иллюзий насчет своей личной жизни, эта неожиданно пришедшая любовь казалась чудом. При знакомстве Пьер показался ей очень молодым, хотя тогда ему уже было 35 лет: «Меня поразило выражение его ясного взгляда и легкий оттенок непринужденности в осанке его высокой фигуры. Его речь, несколько медленная и обдуманная, его простота, улыбка, одновременно серьезная и юная, внушали доверие». 25 июля 1895 г. Мария Склодовская и Пьер Кюри стали мужем и женой.

Жизнь молодоженов была полностью отдана научной работе, они вместе проводили исследования в лаборатории, готовились к лекциям или к экзаменам. Мария начала писать докторскую диссертацию, заинтересовавшись открытием урановых излучений А. Беккереля – материалом совершенно новым и неизученным. Принимая решение взяться за разработку этой темы, она не представляла, что попала на самый пик научных интересов XX века. В сырой и холодной мастерской, служившей складом и машинным залом, Кюри начала свои исследования. Изучая образцы, содержащие уран и торий, она заметила отклонения от предполагаемых результатов: радиоактивность некоторых соединений была просто аномальной. Тогда Кюри выдвинула смелую гипотезу: данные минералы содержат небольшое количество нового, доселе неизвестного вещества, гораздо более радиоактивного, чем уран и торий. Чтобы найти его, Пьер оставил все свои исследования и присоединился к жене. В июне 1898 г. супруги сообщили о существовании нового радиоэлемента, предложив назвать его «полонием» (от названия родины Марии), а в декабре того же года заявили об открытии радия.

Несмотря на относительно быстрый успех, основная работа была еще впереди. Чтобы доказать всему миру правильность своих предположений, необходимо было выделить эти неизвестные химические элементы, определить их атомный вес. Ученые знали, какими методами можно было добиться результатов, но исследования требовали больших материальных затрат. Отсутствие денег очень мешало работе. Четыре года Пьер и Мария Кюри на свои средства, без всякой помощи проводили исследования в заброшенном дощатом сарае. Это был изнурительный труд: Марии приходилось обрабатывать сразу до двадцати килограммов исходного вещества, часами размешивать кипящую массу в чугунном котле, переносить тяжелые емкости. Килограмм за килограммом она обработала восемь тонн урановой руды. Работа напоминала поиски иголки в стоге сена. Но как бы тяжело ни приходилось ученым в те дни, о них Мария Склодовская вспоминает как об одних из самых счастливых дней своей жизни: «Несмотря на тяжелые условия работы, мы чувствовали себя очень счастливыми. Наши дни проходили в лаборатории, и случалось, что мы и завтракали там, совсем скромно, по-студенчески. В нашем убогом сарае царило глубокое спокойствие… Мы жили, поглощенные одной заботой, как зачарованные». В 1902 г. Марии удалось выделить один дециграмм чистого радия – белого блестящего порошка, который она хранила всю жизнь и завещала Институту радия в Париже. Химикам и физикам, большинство из которых довольно скептически относилось к гипотезе исследовательницы, пришлось склониться перед нечеловеческим упорством этой женщины.

Вскоре радий, с помощью которого ученые надеялись победить рак, стали добывать промышленным способом. В 1904 г. был построен первый завод по получению радия для врачей, занимавшихся лечением злокачественных опухолей. Несмотря на постоянные финансовые трудности, супруги Кюри отказались от получения патента на производство радия, подарив миру свое уникальное открытие бескорыстно. Очень быстро о французских физиках-новаторах узнали почти во всех уголках земного шара. В 1903 г. Мария и Пьер по приглашению Королевского общества побывали в Лондоне, где им была присуждена одна из высочайших наград – медаль Дэви. Почти одновременно с этим событием супруги Кюри совместно с Анри Беккерелем были удостоены Нобелевской премии за открытие в области радиоактивности. Впервые такую премию по физике получила женщина. Это была вершина их научной славы! Почетная и престижная награда Шведской академии наук положила конец их денежным затруднениям.

Наконец у Марии и Пьера Кюри появилась надежда, что предстоящие годы работы будут не такими тяжелыми, как предыдущие. Жизнь, казалось, налаживалась и открывала перед учеными новые перспективы. Супругов радовала не только любимая работа, но и лад и спокойствие в семье. К этому времени они уже воспитывали двух дочерей – старшую Ирен и младшую Еву, которых нежно любили. Но этот счастливый период жизни продлился совсем недолго.

19 апреля 1906 г. Пьер погиб страшной и нелепой смертью, попав под колеса конного экипажа. Мария потеряла единомышленника, мужа, отца своих маленьких детей. «Его любовь была превосходным даром, верная и самоотверженная, полная ласки и заботы. Как хорошо было быть окруженной этой любовью и как горько было потерять ее!» – писала она в своих воспоминаниях. С момента трагедии прошло много лет, прежде чем Мария Кюри стала приходить в себя от пережитого горя. «По существу, она так никогда и не утешилась и не смирилась», – вспоминала ее старшая дочь Ирен Жолио-Кюри.

Мария Кюри заменила мужа в должности профессора Парижского университета, став первой женщиной-профессором во французской высшей школе. Для тех лет, когда даже не помышляли о том, чтобы женщина могла занять должность преподавателя в высшем учебном заведении, эта инициатива была очень смелой. В Сорбонне она читала первый и в то время единственный в мире курс радиоактивности. Одновременно с преподаванием М. Кюри справлялась с заведованием лабораторией и с воспитанием дочерей, одна из которых была еще младенцем. Присматривать за девочками ей помогал отец Пьера, который долгие годы жил вместе с ними. Однако в 1911 г. он умер, что явилось для нее еще одним тяжелейшим ударом. В 1910 г. кандидатура Марии Кюри была выдвинута в Академию наук, но потерпела неудачу: антифеминисты подняли яростную кампанию против ее выдвижения. Впоследствии она стала членом многих иностранных академий наук, но так и не была избрана в Академию наук Франции.

В такой мрачный период жизни особенно ценной для Марии Кюри стала вторая Нобелевская премия по химии, присужденная Академией наук в Стокгольме. Спустя несколько лет такую же награду получила и ее дочь Ирен.

Несмотря на то что работа оставляла Марии мало времени для развлечений, ее интересы не ограничивались наукой. Она любила поэзию, много стихотворений знала наизусть. По воспоминаниям дочери, Кюри с удовольствием проводила время в загородных прогулках или работала в саду. «Она любила природу и умела наслаждаться ею, но только не созерцательно. В саду она занималась цветами, в горах любила ходить, останавливаясь, конечно, иногда, чтобы отдохнуть и полюбоваться пейзажем. Но ей не доставило бы никакого удовольствия провести день в кресле перед великолепной панорамой…»

Мария Кюри не любила светских приемов и старалась как можно реже бывать на них. Ирен вспоминала: «…тот факт, что мать не искала светских связей, иногда считают свидетельством ее скромности… Я полагаю, что это скорее как раз обратное: она очень верно оценивала свое значение и ей нисколько не льстили встречи с титулованными особами или с министрами. Мне кажется, она была очень довольна, когда ей довелось познакомиться с Редьярдом Киплингом, а то, что ее представили королеве Румынии, не произвело на нее никакого впечатления».

Во время Первой мировой войны Мария Кюри создала первую передвижную рентгеновскую установку, оснастив необходимым оборудованием обыкновенный автомобиль. С августа 1914 г. эта передвижная станция ездила из одного полевого госпиталя в другой. После войны Кюри продолжала заниматься научной работой, много сил отдавала развитию крупного исследовательского центра – парижского Института радиологии.

Осенью 1933 года здоровье Кюри резко ухудшилось, а через несколько месяцев ее не стало. Она умерла 4 мая 1934 г. от тяжелого заболевания крови, вызванного длительным периодом работы с радиоактивными веществами, став первым человеком на земле, погибшим от воздействия смертоносных лучей радия.

Вся жизнь Марии Склодовской-Кюри – это гимн науке, которую она любила и без которой не мыслила своего существования. Она искренне верила, что только наука и ее созидательная сила способны спасти человечество, которое «извлечет из новых открытий больше блага, чем зла».

 

РЕЗЕРФОРД ЭРНЕСТ

(1871 г. – 1937 г.)

 

 

Гениальный английский физик и химик Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года в Спринг-Гроув, неподалеку от города Нельсон в Новой Зеландии. Он был четвертым ребенком в многодетной семье Джеймса и Марты Резерфорд (урожденной Томпсон).

Отец Эрнеста работал колесным мастером, инженером, строителем, мельником. В 1843 году в поисках лучшей жизни он переселился в Новую Зеландию из Шотландии. Мать Эрнеста, Марта Томпсон, была школьной учительницей и переехала в тринадцатилетнем возрасте в Нельсон из Англии.

В детстве Резерфорд вел жизнь, типичную для сельского мальчишки, помогал доить коров, собирать дрова. По субботам вместе с другими детьми будущий ученый мастерил рогатки и плавал наперегонки. Поскольку отец часто менял работу, семье приходилось все время переезжать.

В возрасте 10 лет Эрнест пошел в местную школу Фоксхилла, где прочитал первую научную книгу. В этом году он провел свой первый опыт по измерению скорости звука, приведенный в учебнике.

В 1887 году Эрнест поступил в Нельсон-колледж и вскоре стал одним из лучших учеников. Особенно молодого Резерфорда интересовала математика. Много свободного времени Эрнест уделял игре в регби, но это не помешало ему получить одну из десяти школьных стипендий, дающую возможность поступить в Кентерберийский колледж в Крайчестере (филиал Новозеландского университета), одном из крупнейших городов Новой Зеландии.

В 1892 году Эрнесту Резерфорду была присуждена степень бакалавра гуманитарных наук. Любимыми предметами будущего ученого в колледже были физика и химия. Он лучше всех сдал экзамены по этим предметам и стал бакалавром естественных наук.

В своей магистерской работе Эрнест исследовал высокочастотные радиоволны, открытые около десяти лет назад. Для изучения этого явления Резерфорд сконструировал беспроволочный радиоприемник, с помощью которого получал сигналы с расстояния более полумили.

К двадцати трем годам Эрнест Резерфорд имел уже три научные степени. В то время наиболее одаренным молодым заморским подданным Британии раз в два года предоставляли специальную стипендию имени Всемирной выставки 1851 года, которая давала возможность совершенствоваться в науках в Англии. В 1895 году среди претендентов на получение одной стипендии было две кандидатуры – химика МакЛорена и физика Резерфорда.

Стипендию присудили МакЛорену, но семейные обстоятельства не позволили ему поехать в Англию. Судьба оказалась благосклонна к Резерфорду, и осенью 1895 года он по приглашению Дж. Дж. Томсона переехал в Англию, в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета. В Кембридже Резерфорд стал первым докторантом директора лаборатории Джозефа Джона Томсона.

К тому времени Томсон был всемирно известным ученым, членом Лондонского королевского общества. Работа Резерфорда по исследованию радиоволн произвела впечатление на знаменитого физика, и он предложил молодому ученому совместно изучать процессы ионизации газов под действием рентгеновских лучей, открытых годом ранее Вильгельмом Рентгеном.

В 1896 году ученые опубликовали совместную работу «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена». В следующем году Резерфорд издал свою работу «Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения». В этом же году он написал статью «Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами».

Работая в Кавендишской лаборатории, Резерфорд внимательно следил за открытиями других физиков и химиков. После того как в Парижской академии наук Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри представили результаты своих исследований, доказавших, что кроме урана существуют и другие радиоактивные элементы, молодой ученый начал самостоятельные работы в этой области. Он провел первые исследования лучей Беккереля и обнаружил неоднородность излучения, испускаемого ураном.

Опираясь на свои собственные результаты, Эрнест Резерфорд и Дж. Дж. Томсон предположили, что под действием рентгеновских лучей разрушаются атомы газа и появляются отрицательно и положительно заряженные частицы. Эти частицы ученые назвали ионами. Совместные труды ученых привели также к открытию электрона – атомной частицы, несущей отрицательный электрический заряд.

В декабре 1897 года Резерфорду продлили стипендию имени Всемирной выставки, и он начал серьезно заниматься исследованием атомной структуры. Однако когда в апреле 1898 года освободилось место профессора Мак-Гиллского университета в Монреале и молодому ученому предложили эту должность, он дал согласие. Осенью 1898 года Резерфорд начал преподавать в Мак-Гиллском университете.

В Канаде тогда еще двадцатисемилетний профессор совершил множество гениальных открытий. В 1899 году он обнаружил, что радиоактивный торий испускает газообразный радиоактивный продукт. Это явление ученый назвал «эманацией» (испусканием). В результате последующих исследований было установлено, что два других радиоактивных элемента – радий и актиний – тоже производят эманацию.

Ученый показал, что существуют, по крайней мере, два вида излучения. Первое из них, которое легко поглощалось, он назвал альфа-излучением, а второе, обладающее большей проникающей способностью, – бета-излучением.

Проанализировав результаты исследований, Резерфорд сделал вывод, что все известные науке радиоактивные элементы испускают альфа– и бета-лучи. Поскольку через определенный период времени радиоактивность элементов уменьшалась, ученый предположил, что все радиоактивные элементы принадлежат к одному семейству атомов. Таким образом, их можно классифицировать по периоду уменьшения их радиоактивности.

В 1902–1903 годах Резерфорд, совместно с Фредериком Содди, одним из основателей радиохимии, продолжил исследования в данной области. Ученые открыли общий закон радиоактивных превращений, выразили его в математической форме, ввели понятие «период полураспада», а также изложили основные положения созданной ими теории радиоактивности.

По Резерфорду и Содди, радиоактивность возникала в том случае, когда атом отторгал частицу самого себя. В результате потери атом одного химического элемента превращался в атом другого.

Открытия ученых вошли в перечень важнейших научных событий XX века. Все ранее существовавшие аксиомы о неделимости и неизменности атомов были разрушены. Ученые сформулировали законы превращений, из которых следовало, что превращения химических элементов при радиоактивных распадах не только происходят, но и замедлить или прекратить их не является возможным.

Исследуя радиоактивные превращения, Резерфорд и Содди подсчитали энергию альфа-частиц, испускаемых радием, и сделали вывод, что энергия радиоактивных превращений во много тысяч, а может, и миллионов раз превышает энергию любого молекулярного превращения. По мнению ученых, эту энергию необходимо было учитывать при любых явлениях космической физики, в частности, постоянство солнечной энергии они объясняли тем, что на Солнце происходят процессы субатомного превращения.

В 1903 году Резерфорд провел ряд экспериментов, доказывающих его теорию, а также показал, что альфа-частицы несут положительный заряд.

Работы Резерфорда принесли ему огромную известность. В 1903 году он был избран членом Лондонского королевского общества.

В 1904 году Резерфорд написал книгу «Радиоактивность», в которой представил и сформулировал результаты своих исследований. В следующем году он опубликовал свою вторую книгу «Радиоактивные превращения». Резерфорда стали приглашать на работу разные университеты и научно-исследовательские центры разных стран. В 1907 году он решил сменить место проживания и вернулся в Англию. 24 мая 1907 года Резерфорд приехал в Манчестер, где занял пост профессора физики в Манчестерском университете.

В Манчестере Резерфорд продолжил свои исследования. При помощи Гейгера он организовал при университете школу по изучению радиоактивности. В 1908 году Резерфорд помог Гансу Гейгеру создать счетчик альфа-частиц и в следующем году доказал, что альфа-частицы являются дважды ионизированными атомами гелия.

В 1908 году «за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ» Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии. В презентационной речи президент Шведской королевской академии наук К. Б. Хассельберг указал на огромное значение открытий ученого.

В своей нобелевской лекции «Химическая природа альфа-частиц в радиоактивных веществах», прочитанной 11 декабря 1908 года, Резерфорд предположил, что альфа-частицы идентичны по массе и составу и состоят из ядер атомов гелия. Из этого следует, что атомы радиоактивных элементов также частично состоят из атомов гелия.

После получения Нобелевской премии Резерфорд начал исследовать строение атома. Он обратился к методике, которую применял вместе с Дж. Дж. Томсоном в Кавендишской лаборатории, – к просвечиванию альфа-частицами. Ученый вместе с ассистентами Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом провел ряд опытов, в которых бомбардировал пластинку тонкой золотой фольги альфа-частицами, излучаемыми ураном. В то время физики считали, что расстояния между атомами в твердых телах примерно такие же, как и размеры атомов. Отсюда можно было сделать вывод, что альфа-частицы не смогут пролететь даже сквозь тонкую фольгу.

Уже первые опыты Резерфорда опровергли этот вывод – большая часть альфа-частиц пронизывала фольгу, почти не отклоняясь. Но примерно в одном из 8000 случаев они отклонялись от ожидаемого направления в даже большей степени, чем это допускалось теорией, словно сталкиваясь с какой-то преградой. Эта удивительная аномалия оказалась начальным пунктом в разработке ядерной модели атома.

После того как Дж. Дж. Томсон открыл, что электроны имеют отрицательный электрический заряд, он предложил модель атома в виде положительно заряженной капли радиусом в стомиллионную долю (10,8) сантиметра, внутри которой находятся крохотные отрицательно заряженные электроны. Положительные и отрицательные заряды равномерно распределялись в атоме и, следовательно, не могли в значительной мере изменять направление движения альфа-частиц.

Исходя из своих опытов, в 1911 году Резерфорд отказался от модели Томсона и предложил новую модель атома. Свои идеи он изложил в статье «Рассеяние альфа– и бета-излучений в веществе и структура атома» майского номера журнала «Philosophical Magazin» – вестника множества гениальных открытий.

По Резерфорду, в центре атома находится ядро, в котором сосредоточены положительно заряженные частицы и которое составляет всю массу атома. Отрицательно заряженные частицы (электроны) размещены на орбите ядра, на довольно большом расстоянии от него. Поскольку массы электронов значительно меньше масс альфа-частиц, последние почти не отклоняются, пронизывая электронные облака. И только в том случае, когда альфа-частица пролетает близко от положительно заряженного ядра, кулоновская сила отталкивания резко изменяет ее траекторию.

Модель Резерфорда, которая на сегодняшний день является общепринятой, напоминала крошечную модель Солнечной системы и получила название «планетарной модели атома».

После того как в 1913 году друг и сотрудник Резерфорда датский физик Нильс Бор внес в планетарную модель идею квантов, модель атома получила мировое признание. Бор предположил, что в атоме существуют орбиты, двигаясь по которым электрон получает ускорение, и указал правило для нахождения таких стационарных орбит. При переходе электрона с одной орбиты на другую в соответствии с законом сохранения энергии появляются кванты излучения.

Теория Нильса Бора устранила главный недостаток планетарной модели атома – электродинамическую неизбежность падения вращающегося электрона на ядро.

Во время Первой мировой войны английское правительство назначило Резерфорда членом гражданского комитета Управления изобретений и исследований Британского адмиралтейства. В его обязанности входило изобретение метода обнаружения подводных лодок противника с помощью акустики.

После войны Эрнест Резерфорд вернулся в манчестерскую лабораторию.

В 1919 году гениальный ученый осуществил первую искусственную ядерную реакцию. После бомбардирования атомов водорода, а затем и азота, альфа-частицами Резерфорд обнаружил, что при этом образуются атомы кислорода. В результате бомбардировки произошел распад устойчивого атома. Опираясь на исследования Резерфорда и используя результаты своих исследований, в 1934 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность.

К этому времени Резерфорд приобрел славу величайшего физика-практика за всю историю физики, одного из гениальнейших людей своего времени.

В 1919 году Эрнест Резерфорд стал преемником Томсона, получив должности профессора экспериментальной физики Кембриджского университета и директора Кавендишской лаборатории. Через два года он стал профессором естественных наук в Королевском институте в Лондоне. Еще спустя два года, в 1923 году, Резерфорд становится президентом Британской ассоциации содействия развитию науки, а с 1925 по 1930 год является президентом Лондонского королевского общества. В 1930 году ученый был назначен председателем правительственного консультативного совета Управления научных и промышленных исследований.

Эрнест Резерфорд был не только гениальным ученым, но и талантливым организатором. Находясь на руководящих должностях, он привлекал к своим работам многих молодых физиков, удостоенных впоследствии Нобелевских премий. Перед ним склоняли голову все выдающиеся физики той эпохи. Когда коллеги отметили его способность всегда находиться «на гребне волны» научных исследований, он ответил: «А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?» Мало кто возражал против этого утверждения. Резерфорда считали своим учителем десятки ученых с мировым именем: П. Л. Капица, Г. Мозли, Дж. Чедвик, Дж. Кокрофт, М. Олифант, В. Гейтлер, О. Ган, Ю. Б. Харитон и др.

Несмотря на возраст и занятость, Резерфорд все время продолжал свои исследования. В 1920 году он предсказал существование нейтрона (открытого его учеником Джеймсом Чедвиком в 1932 году), существование атома водорода с атомной массой, равной двум (дейтерия), ввел понятие «протон», в 1933 году инициировал экспериментальную проверку взаимосвязи массы и энергии в ядерных процессах.

В своей последней экспериментальной работе в 1934 году Резерфорд совместно с Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком открыл тритий – сверхтяжелый изотоп водорода.

До самой смерти Эрнест Резерфорд сохранял прекрасное расположение духа и отличался крепким здоровьем. Он блестяще производил в уме сложные математические вычисления, удивляя своих коллег и сотрудников.

После непродолжительной болезни знаменитый ученый умер в Кембридже 19 октября 1937 года и был похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могилы Исаака Ньютона, Чарлза Дарвина и Майкла Фарадея.

 

МАРКОНИ ГУЛЬЕЛЬМО

(1874 г. – 1937 г.)

 

 

Гениальный итальянский физик, инженер-радиотехник и предприниматель Гульельмо Марчезе Мар кони родился 25 апреля 1874 года в Палаццо Марескальчи в Болонье (Италия).

Гульельмо был вторым сыном богатого итальянского землевладельца Джузеппе Мар кони и его второй жены, ирландки Энни Маркони (урожденной Джеймсон). Мать будущего ученого была правнучкой знаменитого создателя и производителя виски «Jameson».

По желанию отца мальчик был крещен в католической церкви, но строго придерживался англиканских обрядов. Воспитанием Гульельмо в основном занималась мать. Семья Маркони жила в достатке. В детстве у мальчика было много игрушек, он очень любил разбирать их и снова собирать. Юный Маркони увлекался рыбалкой и всем, что было связано с флотом.

Состоятельное финансовое положение семьи позволило мальчику заниматься с домашними учителями. Как и другие выходцы из аристократических семей Италии, мальчик получил отличное музыкальное образование и прекрасно играл на фортепиано.

В возрасте 18 лет будущий ученый пробовал поступить в Итальянскую морскую академию, однако эта попытка оказалась неудачной.

С тех пор молодой итальянец заинтересовался физикой. Особенно ему нравились лекции известного итальянского физика Аугусто Риги, которые Маркони посещал в Болонском университете. Позднее Гульельмо некоторое время учился в известной школе Рэгби-скул в Великобритании и в техническом училище в Ливорно.

В возрасте 20 лет Маркони увлекся исследованиями электромагнитного излучения. Будущий ученый начал читать труды Джеймса Клерка Максвелла, Генриха Герца и других известных физиков, исследовавших данную область.

Когда в 1894 году умер Генрих Герц, Аугусто Риги написал некролог, в котором обрисовал картины возможного применения радиоволн (волн Герца) в будущем. Эти картины настолько заинтересовали Маркони, что он решил реализовать идею использования радиоволн для передачи информации на расстоянии. Он понимал, что беспроводная связь могла бы предоставить такие возможности, которые были недоступны телеграфу. Припомнив свою юношескую любовь к кораблям, Гульельмо решил, что с помощью волн Герца можно было бы посылать сообщения кораблям, находившимся в плавании.

Особенно его заинтересовал такой опыт – электрическая искра, проскакивавшая через зазор между двумя металлическими шарами, порождала периодические колебания, или импульсы. Существование невидимых электромагнитных волн Генрих Герц продемонстрировал несколькими годами ранее.

Свои первые эксперименты Гульельмо Маркони проводил в поместье отца в Гриффоне. Сначала молодой экспериментатор пользовался вибратором Герца и когерером Бранли (детектором волн Герца, превращающим колебания в электрический ток). С помощью этой техники Маркони удалось подать сигнал, вызывающий электрический звонок в своей комнате, потом в конце длинного коридора и наконец – на другой стороне лужайки отцовского поместья.

Гульельмо занимался беспроводной телеграфией почти до конца своей жизни, с каждым разом получая все более эффективные и дальние передачи сигнала.

В 1895 году молодому экспериментатору удалось сконструировать новый, более чувствительный и надежный когерер. Маркони включил в цепь передатчика телеграфный ключ, заземлил вибратор и присоединил один его конец к металлической пластине, которую расположил достаточно высоко над землей.

В результате последующих опытов Гульельмо Маркони организовал передачу сигнала через отцовский сад длиной в полторы мили.

Однако в Италии не заинтересовались изобретением Маркони. Не помогла и влиятельная помощь профессора Аугусто Риги. Но изобретатель не унывал. Он решил поехать в Англию, продемонстрировать свой прибор и получить патент на свое изобретение.

В июне 1896 года Маркони отправился в Туманный Альбион. В то время Британия была одной из самых могущественных стран в мире, обладающей крупным торговым и военным флотом, которому могло понадобиться изобретение Маркони.

Однако на Лондонской таможне случился конфуз – приборы Маркони показались британским таможенникам очень подозрительными, и они их разбили. Талантливому итальянцу пришлось заново конструировать свои беспроволочные аппараты.

В Лондоне Маркони некоторое время жил у своих родственников из семьи Джеймсонов. Благодаря влиятельному двоюродному брату Генри Джеймсу Дэвису Маркони удалость составить первую патентную заявку на изобретение в области радиотелеграфии (патент «на усовершенствования передачи электрических импульсов и сигналов и соответствующей аппаратуры»).

Через некоторое время итальянский изобретатель встретился с Кэмпбеллом-Свинтоном, правительственным инженером по телеграфной связи. Изобретение Маркони заинтересовало британца, и он представил Гульельмо главному инженеру Британской почтовой службы Вильяму Прису – человеку, которому суждено было стать «добрым ангелом» итальянца. Среди предложений Маркони Приса особенно заинтересовала возможность передачи радиосигнала между береговой охраной и смотрителями плавучих маяков.

2 сентября 1896 года итальянский изобретатель продемонстрировал действие своей системы, передав сигнал на расстояние почти в 2 мили. О достижениях итальянского гения писали все газеты.

Практически одновременно с поклонниками его физического гения нашлись люди, оспаривающие приоритет работ Маркони.

В начале 1897 года Гульельмо был призван на трехлетнюю военную службу в Италии. Однако отец обеспечил ему прохождение службы в качестве курсанта военно-морского училища при итальянском посольстве в Лондоне, что было чистой формальностью.

Все свое время Маркони занимался совершенствованием приборов и созданием успешных бизнес-планов. Результаты опытов свидетельствовали, что возможная дальность передачи зависит от числа и длины используемых антенн приемника и передатчика, а также от мощности создающей разряд искровой катушки.

Учитывая эти факторы, в мае 1897 года итальянец провел ряд опытов, в ходе которых сигналы были успешно переданы через Бристольский залив на расстояние 9 миль. В своих экспериментах он использовал 50-сантиметровую искровую катушку и антенную мачту длиной 92 метра.

После очередного удачного опыта Маркони Британская почтовая служба приняла предложения итальянца и закупила несколько радиостанций Гульельмо для связи с маяками. С этого момента о Гульельмо Маркони можно говорить как об успешном и талантливом предпринимателе.

Вместе с несколькими акционерами Маркони в июле 1897 года основал в Лондоне Wireless Telegraph & Signal Company. 60 % акций компании и 15 тысяч фунтов Гульельмо Маркони получил за то, что компания использовала его патент.

Первоначальной задачей компании была установка аппаратов на плавучих и наземных маяках вдоль побережья Англии. А в январе 1898 года радиостанции были смонтированы на острове Уайт, а также в приморском отеле «Бурнемаут». В это время в отеле скончался известный британский политик Вильям Гладстоун, но из-за оборванных снежной бурей проводов никто не мог уведомить родственников, политиков и газетные издательства о случившейся трагедии. Проблема была решена только с использованием радио.

Правомочность выдачи первого патента Гульельмо особенно активно оспаривал в это время известный английский профессор Оливер Лодж. Он обвинял Маркони, что в патенте № 12039 «на усовершенствования передачи электрических импульсов и сигналов и соответствующей аппаратуры» используются его работы и идеи.

Действительно, после смерти 37-летнего Герца в 1894 году Оливер Лодж прочел знаменитый доклад в Британской академии наук. Британец усовершенствовал опыты Герца и сконструировал прибор, который назвал «когерером» (сцепителем). Позже когерер Лоджа стал основой первых радиоприемников.

Результаты своих исследований Оливер Лодж опубликовал в статье июльского номера журнала «Electrician», что позволило повторить опыты английского профессора Аугусто Риги, Александру Попову, Гульельмо Маркони, Никола Теста и другим физикам, интересующимся беспроводной связью.

В конце 1890-х годов детище предприимчивого итальянца становилось все более знаменитым и полезным. Популярность Маркони росла.

В 1897 году Маркони продемонстрировал уже итальянскому правительству опыт с успешной передачей сигнала на расстояние более 12 миль. В этом же году он установил постоянную радиосвязь между дворцом королевы Виктории на острове Уайт и яхтой «Осборн» ее сына, принца Уэльского, будущего короля Эдварда VII, что позволило итальянцу подчеркнуть, что его изобретение также прекрасно подходит для передачи частных сообщений.

В августе 1898 года с помощью радиотелеграфа впервые был получен сигнал бедствия с плавающего маяка, и уже в конце года в Челмсфорде (графство Эссекс) начал работу первый в мире завод по выпуску радиостанций.

В 1899 году Маркони решил организовать связь между Францией и Англией через Ла-Манш, на расстоянии 28 миль. Итальянец установил антенны высотой 150 футов на острове Уайт, в Борнмуте и позже в Пуле и Дорсете. Эксперимент оказался удачным, и Гульельмо загорелся идеей установить радиосвязь между континентами.

В апреле 1900 года Маркони получил свой знаменитый патент № 7777. В этом же году он значительно усовершенствовал свой передатчик, включив в него конденсатор, который усиливал эффект колебаний, создаваемых искровым разрядником, и катушки настройки, позволявшие добиться совпадения периода колебаний в антенне с периодом усиленных колебаний. Таким образом, от принимаемого сигнала когереру передавались только колебания, настроенные на колебания передатчика.

Эти нововведения базировались на исследованиях Фердинанда Брауна, которые позволяли свести к минимуму затухание сигнала.

В результате получения патента № 7777 Маркони фактически стал монополистом на радиотехническом рынке. В 1900 году основанная им компания была переименована в Marconi’s Wireless Telegraph Company Limited.

В конце 1900 года итальянцу удалось еще увеличить дальность передачи сигнала. На этот раз он покорил расстояние в 150 миль, а уже в январе следующего года Маркони установил радиосвязь между городами на расстоянии 186 миль.

В то время природа радиоволн еще не была полностью изучена, и многие физики полагали, что на очень большом расстоянии радиоволны распространяться не будут.

На проведение своего следующего опыта компания Маркони выделила 50 тысяч фунтов стерлингов – огромнейшую по тем временам сумму.

Итальянский изобретатель разместил свои устройства вблизи городка Полду (Корнуолл, Англия) и на мысе Код в США, однако столкнулся с непредвиденными проблемами. Сначала сильный шторм повалил 61-метровую антенну в Полду. После ее починки Маркони отправился в США, но там его ожидали большие неприятности. В ноябре 1901 года шторм снес все антенны на мысе Код.

Итальянский физик соорудил новую радиостанцию в канадской бухте Глейс. Прежде чем получить четкий сигнал, Маркони многократно пытался настроить систему. Наконец он нашел выход из ситуации.

В качестве антенны Гульельмо использовал длинный провод, который подсоединил к воздушному змею. 11 декабря 1901 года вместе с помощниками Маркони был готов начать первый сеанс беспроводной связи, но его снова постигло несчастье. Сильный ветер оборвал антенну, и воздушный змей улетел в море. Аналогичная судьба ожидала и следующего змея, но это была последняя трудность, с которой столкнулся изобретатель.

12 декабря 1901 года Гульельмо Маркони использовал третьего воздушного змея, с привязанным к нему 200-метровым проводом с антенной. Погода благоволила его делу.

В 12 часов 30 минут знаменитый изобретатель с помощью собственноручно собранного им радиоприбора принял в знаменитой Кэбот Тауэр в Сент-Джонсе (Ньюфаундленд, Канада) сигналы «точка-точка-точка» из Корнуолла (Великобритания). Это была первая в мире трансатлантическая передача через расстояние более чем две тысячи сто миль!

Сообщение, принятое Маркони, в азбуке Морзе означает букву S. Этот сеанс связи опроверг все доказательства группы физиков, утверждавших, что вследствие искривления земной поверхности радиоволны могут распространяться лишь на расстояние до 300 километров.

В США Маркони продолжил свою бурную предпринимательскую деятельность. Он открыл новую компанию Marconi Wireless Telegraph Company of America, которая вскоре стала монополистом на американском рынке радиотоваров. Канадское правительство заказало у итальянца несколько радиостанций, которые были смонтированы уже в конце 1902 года.

В 1907 году компании Маркони полностью наладили регулярную трансатлантическую связь.

Предприимчивый итальянец запатентовал в США и другие радиоустройства, среди которых можно выделить магнитный детектор и искровое устройство для генерации радиоволн. Среди его известных патентов в США стоит отметить патент № 0586193 «Передача электрических сигналов с использованием катушки Румкорфа и кодов Морзе» и № 076332 «Аппаратура для беспроводной телеграфии».

В 1909 году «в знак признания заслуг в развитии беспроволочной телеграфии» Гульельмо Маркони и его конкурент, основатель немецкой компании Telefunken, немецкий ученый Фердинанд Браун были награждены Нобелевской премией по физике.

В своей презентационной речи 10 декабря 1909 года председатель Шведской королевской академии наук, профессор Ханс Хильдебрандт кратко прокомментировал важные открытия гениев физики Майкла Фарадея, Генриха Герца и Джеймса Клерка Максвелла и заметил, что «последняя роль в их работах досталась Маркони. Кроме того, мы все должны признать, что настоящий успех был обеспечен благодаря его умению создать удобную, пригодную к практическому использованию систему, в создание которой Маркони вложил всю свою энергию».

11 декабря 1909 года Маркони прочитал свою нобелевскую лекцию «Беспроводная телеграфная связь».

В июле 1912 года Гульельмо Маркони потерял глаз в автокатастрофе. Во время Первой мировой войны Маркони был командующим итальянским военно-морским флотом. В это время он изобрел систему ультракоротковолновых передатчиков для связи между кораблями.

С 1918 года нобелевский лауреат занимался исследованиями только ультракоротких волн.

В 1919 году Маркони был назначен уполномоченным представителем Италии на Парижской мирной конференции.

В июне 1920 года с передатчика на заводе Маркони в Челмсфорде вышла в эфир первая радиовещательная программа. Через два года компания Маркони основала дочернюю радиовещательную компанию, известную с 1927 года как ВВС (Би-би-си).

В 1932 году Гульельмо установил первую радиотелефонную микроволновую связь.

В марте 1905 года знаменитый изобретатель женился на дочери четырнадцатого ирландского барона Инчиквина, Беатрис О’Браен. Супруга родила ему троих детей – дочерей Дегну (1908), Джою (1916) и сына Джулио (1910). В 1924 году Маркони развелся с Беатрис и в 1927 году вновь женился. Его избранницей стала графиня Мария Бецци-Скали, которая была моложе его на 16 лет. В возрасте 56 лет у Гульельмо родилась дочка Элеттра (1930). Имя девочке было дано в честь любимой 700-тонной паровой яхты изобретателя, купленной им в 1919 году. На яхте Гульельмо проводил практически большую часть своего времени – он и жил, и работал, и отдыхал на ней.

Кроме Нобелевской премии итальянский физик, не имевший даже высшего образования, был удостоен многих почестей. В 1909 году король Италии назначил Маркони членом Сената. В 1929-м ему был пожалован наследственный титул маркиза, а в следующем году Гульельмо Маркони был избран президентом Королевской итальянской академии. При правлении Муссолини Маркони входил в руководящие органы партии итальянских национал-фашистов, был членом Большого совета. Вступить в партию Маркони пришлось по настоянию Муссолини, назначившего его президентом Итальянского королевского научного колледжа.

Ученый был награжден медалью Маттеучи, медалью Франклина Франклиновского института, медалью Альберта Королевского общества искусств в Лондоне, Большим крестом ордена Короны Италии.

Портрет Гульельмо Маркони украшал итальянскую купюру достоинством в 2000 лир.

Умер Гульельмо Маркони в Риме 20 июля 1937 года в возрасте 63 лет. Человек, которому удалось из своих изобретений сделать выгодный бизнес, был захоронен в фамильном склепе на вилле Грифон. В день смерти изобретателя радиостанции всего мира прервали свои передачи на 2 минуты, отдавая дань человеку, который научил людей всего за несколько секунд устанавливать связь между континентами.

В Италии существует традиция называть аэропорты в честь знаменитых людей. Так, аэропорт Рима назван в честь Леонардо да Винчи, пармский – в честь Джузеппе Верди, а болонский – в честь Гульельмо Маркони, одного из величайших физиков нашей эпохи.

Еще при жизни знаменитого итальянца начали обвинять в присвоении чужих идей. В 1915 году Федеральный суд США решил все дела о приоритетности изобретений в пользу Маркони. Однако уже после его смерти, в 1943 году Верховный суд США аннулировал основные патенты Гульельмо Маркони, признав приоритетными работы американского изобретателя югославского происхождения – Никола Тесла.

Но хотя Маркони, по большому счету, использовал в своих работах аппаратуру, теоретиками или создателями которой были другие физики, он оказался намного дальновиднее и предприимчивее их. И именно ему мы больше всего благодарны за бурное развитие беспроводной радиосвязи.

 

ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ

(1879 г. – 1955 г.)

 

 

В конце 1999 г. журнал «Time», подводя итоги уходящего века, назвал Альберта Эйнштейна «человеком столетия» и опубликовал на обложке портрет человека, который внес наибольший вклад в развитие цивилизации за «отчетный период». По мнению редакции, XX в. запомнится людям главным образом стремительным развитием науки и техники, ставшим возможным благодаря работам великого физика. «Time» утверждал, что имя Эйнштейна стало синонимом человеческого гения, и, судя по результатам опроса, большинство читателей журнала разделяли это мнение.

Эйнштейна не зря считают самым выдающимся ученым и мыслителем XX в., перевернувшим мировоззрение человечества. Его отличали «способность видеть в известном то, чего не замечали другие, и стремление к логической простоте». Он предложил совершенно новое понимание пространства, времени и гравитации. Он был не только великим ученым, но и незаурядным философом. Эйнштейновские шутки и афоризмы не менее известны, чем его научные труды. Например, что такое относительность, он доступно и с юмором объяснял так: «Подержите руку на горячей плите минуту – и минута покажется часом. Посидите рядом с симпатичной девушкой час – и он покажется минутой». За его открытиями стояла новая мировая философия: твердо отрицая атеизм, Эйнштейн верил в «бога Спинозы, проявляющего себя в гармонии всего сущего».

Ученый, по его собственному признанию, обладал «страстным чувством социальной справедливости и социальной ответственности». Свою известность он использовал для борьбы за идеи пацифизма и либерализма. Стремясь к установлению гармонии в мире, Эйнштейн не был идеалистом; рассуждая о несовершенстве человеческой природы, не опускался до цинизма. Он был гуманистом по отношению к человечеству в целом: «Человек существует для других – в первую очередь для тех, от улыбок и благополучия которых полностью зависит наше счастье, затем для тех многих, незнакомых нам, с судьбами которых нас связывают узы сочувствия. Сотню раз каждый день я напоминаю себе, что моя внутренняя и внешняя жизнь основываются на труде других, живущих и умерших, и я должен прилагать усилия к тому, чтобы отдавать в той же мере, что получил и получаю…»

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в старинном городе Ульме (ныне земля Баден-Вюртемберг в Германии), в семье Германа Эйнштейна и Паулины Кох. Его предки поселились в Швабии около 300 лет назад, и ученый до конца жизни сохранил мягкое южногерманское произношение, даже когда говорил по-английски.

Вырос он в Мюнхене, где у его отца и дяди было небольшое электрохимическое предприятие. Альберт был тихим, рассеянным мальчиком, который питал склонность к математике, но терпеть не мог школу с ее механической зубрежкой и казарменной дисциплиной. По настоянию матери он занимался музыкой и стал впоследствии превосходным скрипачом, хотя всю жизнь играл исключительно ради удовольствия. В унылые годы, проведенные в мюнхенской гимназии Луитпольда, Эйнштейн самостоятельно читал книги по философии, математике, научно-популярную литературу. Большое впечатление произвела на него идея о космическом порядке, и в 12-летнем возрасте мальчик решил посвятить себя решению загадки «огромного мира», а его идеалами на этом пути всегда оставались «доброта, красота и истина».

После того как в 1895 г. дела отца пришли в упадок, семья переселилась в Милан. Альберт остался в Мюнхене, но вскоре оставил гимназию, так и не получив аттестата, и присоединился к родственникам. Шестнадцатилетнего Эйнштейна поразила та атмосфера свободы и культуры, которую он нашел в Италии. Несмотря на глубокие познания в математике и физике, приобретенные главным образом путем самообразования, и не по возрасту самостоятельное мышление, юноша к этому времени так и не выбрал себе профессию. Однако отец настоял на том, чтобы сын избрал инженерное поприще, надеясь, что это поможет поправить финансовое положение семьи.

В 1895 г. Альберт отправился в Цюрих, в Федеральное высшее политехническое училище, для поступления в которое не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Не обладая достаточной подготовкой, он провалился на экзаменах по французскому языку и истории, но понравился директору училища, который и посоветовал ему поступить в последний класс кантональной школы в Аарау, в 20 милях к западу от Цюриха, чтобы все-таки получить аттестат зрелости. Спустя год Эйнштейн без проблем поступил на педагогический факультет Цюрихского политехникума. Здесь одним из его учителей был превосходный математик Герман Минковский (впоследствии именно он придал специальной теории относительности законченную математическую форму), так что Эйнштейн мог бы получить солидную математическую подготовку, однако большую часть времени он работал в физической лаборатории, а в остальное время самостоятельно читал классические труды Г. Кирхгофа, Дж. Максвелла, Г. Гельмгольца и др.

Летом 1900 г. Альберт получил диплом учителя физики и математики, а в 1901 г. стал гражданином Швейцарии. Профессор физики Г. Ф. Вебер, приверженец старых порядков, не оставил своевольного студента на своей кафедре, поэтому Эйнштейну пришлось некоторое время преподавать физику в Шаффгаузене и давать частные уроки.

Только в июле 1902 г., с помощью бывшего однокурсника Марселя Гроссмана, Альберту удалось устроиться на должность эксперта третьего класса в Бернском федеральном бюро патентов. Он прослужил патентоведом семь с лишним лет – по октябрь 1909 г. В это время у Альберта усилился интерес к физике, которая увлекла его еще в годы учебы. Постоянный контакт с передовыми технологиями, новыми конструкторскими решениями будил научное воображение, рождал творческие идеи. Раскрепощению мысли способствовал и круг друзей, талантливых молодых людей, образовавших содружество, в шутку названное «Академия Олимпия».

В 1903 г., несмотря на категорическое возражение родителей, Альберт женился на своей университетской подруге Милеве Марич, сербке по происхождению, которая стала свидетельницей его первых шагов в мир науки. От этого брака у него было два сына (Ханс-Альберт и Эдуард). Альберт и Милева были совершенно разными людьми. Для Эйнштейна физика всегда была на первом месте. Второе место было где-то очень далеко от первого, и вот оно-то и было отдано жене. Их семейная жизнь сложилась неудачно. Рождение детей не сделало семью более крепкой, и с началом Первой мировой войны они разъехались, а в 1919 г. развелись. Несмотря на это, Эйнштейн отдал жене и сыновьям денежное вознаграждение от полученной им в 1921 г. Нобелевской премии. Сразу же после развода с Милевой Альберт женился на своей двоюродной сестре Эльзе Лёвенталь, у которой было две дочери от первого брака.

Бернский период в жизни Эйнштейна по научной плодотворности историки нередко сравнивают с «чумными годами», проведенными Исааком Ньютоном в Вулсторпе. Здесь, в Берне, в 1905 г. в престижном немецком ежемесячнике «Annalen der Physik» одна за другой вышли в свет четыре научные работы молодого ученого, совершившие переворот в физике. Первая раскрывала теорию броуновского движения, вторая – «Новое определение размеров молекул» – была принята в качестве докторской диссертации Цюрихским университетом, и вскоре Альберт стал доктором наук.

Сенсацией, вызвавшей в научной среде ожесточенные споры, стала статья, в которой излагалась двойственная природа света. Эйнштейн утверждал, что свет представляет собой одновременно и поток электромагнитных волн, и поток частиц (фотонов). Эта удивительная идея получила всеобщее признание только через 20 лет. Четвертая работа знаменитой серии статей под заголовком «К электродинамике движущихся тел» формулировала специальную теорию относительности. Она подводила итог многолетней упорной работы молодого ученого над проблемой пространства и времени (хотя написана была всего за 6 недель).

В этой теории Эйнштейн дерзнул перенести принцип относительности механических процессов, сформулированный еще Галилеем, на оптические и другие физические явления. Вопреки закону сложения скоростей ученый утверждал, что скорость света не зависит от скорости движения его источника, т. е. декларировал постоянство скорости света. В более широком плане это означало равноценность систем координат относительно друг друга. По сути, новая теория разрушала прежние представления об основах мироздания (правда, в той части, где события происходят со скоростями более низкими, чем скорость света). Относительный же мир Эйнштейна соответствовал световым скоростям, создавал новую механику, отличную от механики Ньютона.

Так Эйнштейн стал известным ученым, и весной 1909 г. его назначили экстраординарным профессором теоретической физики Цюрихского университета, а в начале 1911 г. пригласили возглавить кафедру в немецком университете в Праге. Летом следующего года Альберт возвратился в Цюрих и стал профессором созданной специально для него кафедры математической физики в политехникуме, где он когда-то учился сам.

В 1914 г. Эйнштейн был избран членом Прусской академии наук и приглашен в Германию на должность профессора Берлинского университета и одновременно директора Физического института кайзера Вильгельма (ныне Институт Макса Планка). В течение последующих 19 лет он читал здесь лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.

Однажды на лекции Эйнштейна спросили, как делаются великие открытия. Он ненадолго задумался и ответил: «Допустим, что все знают о чем-то, что это невозможно сделать. Однако находится один невежда, который этого не знает. Он-то и делает открытие».

После нескольких лет напряженной работы ученому удалось в 1915 г. создать общую теорию относительности, выходившую далеко за рамки специальной теории, в которой движения должны быть равномерными, а относительные скорости постоянными. Общая теория относительности охватывала все возможные движения, в том числе и происходящие с переменной скоростью. Господствовавшая ранее механика, берущая начало из работ Исаака Ньютона, становилась частным случаем, удобным для описания движения при относительно малых скоростях. Эйнштейну пришлось заменить многие из введенных Ньютоном понятий. Так, например, по Ньютону, тела притягивают друг друга, даже если их разделяют огромные расстояния, причем сила притяжения распространяется мгновенно, а ее мерой служит гравитационная масса. Что же касается движения тела под действием этой силы, то оно определяется инерциальной массой тела, которая характеризует способность тела ускоряться под действием данной силы. Альберта заинтересовало, почему эти две массы совпадают.

Он произвел так называемый «мысленный эксперимент». Если бы человек в свободно падающем лифте уронил ключи, то они не упали бы на пол: лифт, человек и ключи падали бы с одной и той же скоростью и сохранили бы свои положения относительно друг друга. Так происходило бы в некой воображаемой точке пространства вдали от всех источников гравитации. Затем Эйнштейн расширил картину, распространив ее на свет. Если луч света пересекает кабину лифта «горизонтально», то выходное отверстие находится на большем расстоянии от пола, чем входное, так как за то время, которое требуется лучу, чтобы пройти от стенки к стенке, кабина лифта успевает продвинуться на какое-то расстояние. Наблюдатель в лифте увидел бы, что световой луч искривился. Для ученого это означало, что в реальном мире лучи света искривляются, когда проходят на достаточно малом расстоянии от массивного тела.

Предложенная Эйнштейном общая теория относительности заменила ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства-времени, которая и определяет движение проходящих через него тел. Как однажды заметил коллега Альберта, американский физик Дж. А. Уилер, «пространство говорит материи, как ей двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться».

В тот период Эйнштейн работал не только над теорией относительности. Например, в 1916–1917 гг. вышли его работы, посвященные квантовой теории излучения. В них ученый рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Нильса Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.

Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы принести автору немедленное признание, вскоре они получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Английской экспедиции под руководством астрофизика Эддингтона удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца во время полного затмения в 1919 г. Этот факт свидетельствовал о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля планеты.

Когда сообщения экспедиции Эддингтона облетели весь мир, к Эйнштейну пришла всемирная слава. Относительность стала привычным словом, и уже в 1920 г. ее автор был приглашен на должность профессора Лейденского университета (Нидерланды) – мирового центра физических исследований. Однако в Германии он подвергался нападкам из-за своих антимилитаристских взглядов и революционных физических теорий. Некоторые коллеги Эйнштейна, среди которых было несколько антисемитов, называли его работы «еврейской физикой» и утверждали, что полученные им результаты не соответствуют высоким стандартам «арийской науки». В это время ученый оставался убежденным пацифистом и активно поддерживал миротворческие усилия Лиги Наций. Он был сторонником сионизма и приложил немало усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925 г.

В 1921 г. Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия по физике «за заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». «Закон Эйнштейна стал основой фотохимии, так же как закон Фарадея – основой электрохимии», – заявил на представлении нового лауреата С. Аррениус из Шведской королевской академии. Эйнштейн в Стокгольме присутствовать не смог, так как задолго до торжественного мероприятия запланировал на это время выступление в Японии, и поэтому свою нобелевскую лекцию прочитал лишь через год после официальной церемонии награждения.

В середине 1920-х гг. обнаружились значительные расхождения между физиками, работающими в области квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер (известен его упрек, адресованный Бору, в том, что тот верит «в Бога, играющего в кости»). Альберт не считал статистическую квантовую механику принципиально новым учением, а рассматривал ее как временное средство, к которому приходится прибегать до тех пор, пока не удастся получить полное описание реальности. На Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 гг. разгорелись жаркие, полные драматизма дискуссии между Эйнштейном и Бором по поводу интерпретации квантовой механики. Ученый не смог убедить ни Бора, ни его молодых коллег – Гейзенберга и Паули. С тех пор он следил за работами «копенгагенской школы» с чувством глубокого недоверия. Статистические методы квантовой механики казались ему «невыносимыми» с теоретико-познавательной точки зрения и не удовлетворяли его эстетически.

Начиная с 1930 г. Эйнштейн проводил зимние месяцы в США, в Калифорнии. В Пасаденском технологическом институте ученый читал лекции, в которых рассказывал о результатах своих исследований. В начале 1933 г. Эйнштейн находился в Пасадене и после прихода Гитлера к власти никогда более не ступал на немецкую землю. В марте того же года он заявил о своем выходе из Прусской академии наук.

С октября 1933 г. Эйнштейн стал профессором физики в новом Институте фундаментальных исследований, который был создан в Принстоне, штат Нью-Джерси, и спустя семь лет получил американское гражданство. В годы, предшествующие Второй мировой войне, ученый пересмотрел свои пацифистские взгляды, чувствуя, что только военная сила способна остановить нацистскую Германию. Он пришел к выводу, что для «защиты законности и человеческого достоинства» придется «вступить в битву» с фашистами.

В августе 1939 г. по настоянию нескольких физиков-эмигрантов Эйнштейн обратился с письмом к президенту Франклину Д. Рузвельту, в котором сообщал о том, что в Германии, по всей вероятности, ведутся работы по созданию оружия массового уничтожения. Он указывал на необходимость поддержки со стороны правительства США исследований по расщеплению урана. Позднее ученый жалел об этом письме и говорил: «Если бы я знал, что угроза неоправданна, я бы не участвовал в открытии этого ящика Пандоры. Потому что мое недоверие к правительствам не ограничивалось только Германией». Хотя Эйнштейн не принимал непосредственного участия в исследованиях и ничего не знал о создании американской ядерной бомбы вплоть до ее применения в Хиросиме в 1945 г., его имя настойчиво связывали с приходом ядерного века.

После окончания Второй мировой войны, потрясенный ужасающими последствиями использования атомной бомбы против Японии и все ускоряющейся гонкой вооружений, Эйнштейн стал горячим сторонником мира, считая, что в современных условиях война представляла бы угрозу самому существованию человечества. На торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 г. он заявил об ответственности ученых за судьбу планеты, а в 1948 г. выступил с обращением, в котором призывал к запрещению ядерного оружия. Незадолго до смерти он поставил свою подпись под воззванием Бертрана Рассела, обращенным к правительствам всех стран и предупреждающим их об опасности применения водородной бомбы, а также выступал за свободный обмен идеями и ответственное использование науки на благо человечества.

Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было и предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 г., от которого он, однако, отказался. Помимо Нобелевской премии, он был удостоен множества других наград, был почетным доктором нескольких университетов и членом ведущих академий наук и научных обществ мира.

Последние 22 года жизни великий ученый провел в Принстоне. По свидетельствам окружающих, жизнь для Эйнштейна превратилась в спектакль, который он смотрел с некоторым интересом, поскольку никогда не был раздираем трагическими эмоциями любви или ненависти. Все его мысли были направлены за пределы этого мира, в мир явлений. Эйнштейн жил с женой Эльзой, ее дочерью Марго и личным секретарем Хелен Дукас (позже к нему переехала его сестра Майя) в простом двухэтажном доме, каждое утро ходил пешком в институт, где работал над своей единой теорией поля и беседовал с коллегами. В часы отдыха играл на скрипке и плавал на лодке по озеру. В Принстоне он стал местной достопримечательностью. Его знали как физика с мировым именем, и в то же время он был для всех добрым, скромным, приветливым и несколько эксцентричным человеком.

18 апреля 1955 г. Эйнштейн умер во сне в Принстонской клинике от аневризмы аорты. Рядом на столе лежало его последнее незаконченное заявление: «К чему я стремлюсь – так это только к служению моими ничтожными возможностями правде и справедливости, рискуя никому не угодить». В тот же день его тело было кремировано, а пепел развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным. Он и после смерти хотел быть гражданином мира, «никогда полностью не принадлежавшим своей стране, своему дому, своим друзьям и даже своей семье».

Томас Манн на смерть Эйнштейна написал: «…он был человеком, который в самый критический момент, опираясь на свой ставший уже мифическим авторитет, противостоял року. И если сегодня весть о его смерти у всех народностей, всех цветов и религий вызывает единодушную скорбь и оцепенение, то в этом выражается нерациональное чувство, что само его существование могло предотвратить катастрофу. В Альберте Эйнштейне умер спаситель чести человечества, чье имя никогда не будет забыто».

 

ИОФФЕ АБРАМ ФЕДОРОВИЧ

(1880 г. – 1960 г.)

 

 

В великолепном произведении Аркадия и Бориса Стругацких «Понедельник начинается в субботу» есть персонаж, а вернее, два персонажа, а еще вернее – один и тот же человек в двух ипостасях: A-Янус Полуэктович Невструев и У-Янус Полуэктович Невструев. А – администратор, У – ученый. Из такого «разделения труда» видно, что совместить научную и административную деятельность одному человеку нелегко. Когда же речь идет об Абраме Петровиче Иоффе, кажется, что он существовал даже не в двух, а в трех ипостасях: два «У» и одно «А» – «Ученый», «Учитель» и «Администратор».

Родиной знаменитого ученого стал небольшой городок Ромны Полтавской губернии. Абрам Федорович родился 29 октября 1880 года в обеспеченной еврейской семье. Его отец, Федор Васильевич Иоффе, был бухгалтером в преуспевающей банкирской конторе, мать, Рашель Абрамовна, вела домашнее хозяйство.

В 1888 году Абрам поступил в Роменское реальное училище (гимназий в Ромнах просто не было). В училище раскрылся талант юноши к точным наукам и его горячее стремление заниматься физикой. Тем не менее, окончив училище, Иоффе вынужден был поступить на механическое отделение Санкт-Петербургского технологического института (учеба в университете предполагала знание древних языков). Учился Абрам хорошо, а, кроме того, в рамках учебной практики участвовал в руководстве двумя крупными строительствами: железнодорожного моста на линии Полтава – Ростов и цеха отливки и обработки брони Ижорского завода. Но когда юноша в 1902 году окончил институт и получил звание инженера-технолога, то был уже твердо уверен, что хочет посвятить свою жизнь науке. Поэтому для продолжения образования Иоффе отправился в Германию, где с 1903 по 1906 год работал в Мюнхенском университете ассистентом знаменитого Рентгена. 5 июня 1905 года молодой ученый защитил диссертацию по теме «Упругое последействие в кристаллическом кварце».

Несмотря на уговоры Рентгена и других германских коллег, в 1906 году Абрам Федорович вернулся в Россию. Свое решение он мотивировал так: «Я считаю своим долгом при теперешнем печальном и критическом положении в [России] сделать все от меня зависящее (пусть даже очень малое) в этой ожесточенной борьбе или же по крайней мере не уклоняться от опасностей, связанных с ней. Ни в коем случае я не хочу стать политиком – у меня к этому нет никакого предрасположения, я могу найти удовлетворение только в науке».

Родина встретила патриотично настроенного молодого человека не очень приветливо. Несмотря на то что Иоффе принял лютеранство (это было необходимо для вступления в брак), в глазах российских чиновников он оставался евреем, что было серьезным препятствием для продолжения научной карьеры. Кроме того, звание, полученное в одном из престижнейших высших учебных заведений Европы, в России не признавалось. Все пришлось начинать сначала: Иоффе поступил на должность лаборанта в Политехнический институт, при этом, правда, молодому ученому было разрешено продолжать собственные исследования и читать лекции. В 1913 году Иоффе защитил магистерскую диссертацию и был избран профессором физики (эту должность он занимал до 1948 года). А в 1915 году Абрам Федорович защитил докторскую диссертацию и получил премию Российской академии наук. Еще через год он организовал в своей лаборатории семинар по новой физике. Его постоянными участниками были Петр Капица и Николай Семенов (впоследствии Нобелевские лауреаты), Яков Френкель, Петр Лукирский и другие выдающиеся физики.

Во время революции, как и многие его коллеги-ученые, Иоффе бежал в Крым, но через некоторое время его патриотизм все же пересилил страх перед новыми властями. Ученый решил остаться в Советской России. В ноябре 1918 года Академия наук избрала его своим членом-корреспондентом, а еще через два года – действительным членом. В 1918 году Иоффе возглавил физико-технический отдел Государственного рентгенологического и радиологического института в Петрограде, который был создан по его инициативе. В 1923 году это учреждение было реорганизовано в Физико-технический институт. (Абрам Федорович Иоффе был его директором до 1951 года, а сейчас институт носит имя ученого).

В 1919 году Иоффе организовал в Политехническом институте новый физико-механический факультет. Многие студенты этого факультета становились сотрудниками Физико-технического института еще до окончания своего обучения.

Тем временем финансовое положение Физико-технического института было не очень благополучным, хотя новые власти и пытались выделить для его функционирования возможные средства. В этой сложной ситуации в очередной раз сыграл свою роль административный гений Иоффе. Он, например, организовал продажу рентгеновских трубок и другого оборудования, изготавливаемого институтом, а в 1924 году создал специальную лабораторию, занимавшуюся исключительно прикладными проблемами. Говоря об организаторской деятельности Иоффе, конечно же, следует упомянуть и созданный в 1932 году при его непосредственном участии Ленинградский агрофизический институт.

До 1933 года ученый довольно много бывал за границей. В годы становления института его поездки были связаны с приобретением научного оборудования и литературы, прочными были и связи с зарубежными коллегами, особенно с германскими. Естественно, что Иоффе получал немало предложений от иностранных учебных заведений. В частности, в 1926 году он получил очень лестное и выгодное предложение от отделения Калифорнийского института в Беркли. Но ученый неизменно отвечал на такие предложения отказом, и это несмотря на все трудности, которые он испытывал на родине: недостаток финансирования, отставание в оборудовании, в конце концов – бытовые аспекты жизни в СССР. Правда, вряд ли можно сказать, что Абрам Федорович всегда ощущал особую благодарность родины за такую преданность. Дважды за время научной деятельности против ученого начиналась настоящая травля. Здесь свою роль играло и свободомыслие ученого, и его политическая пассивность (несмотря на то что Иоффе в 1942 году вступил в КПСС, внимания партийной деятельности он не уделял), и, конечно же, национальность.

В 1930-х годах, а затем после Отечественной войны, политизированные идеологи от науки объявляли Иоффе и многих его коллег «физическими идеалистами». Для примера приведем цитату из одной обличительной статьи 1936 года: «Особое внимание заслуживает также то обстоятельство, что подпавшие под влияние идеализма советские физики составляют компактную группу (Френкель, Тамм, Фок, Бронштейн, Шпильрейн, идущие за ними А. Ф. Иоффе и С. И. Вавилов и некоторые другие)… Ученый СССР, попавший под влияние буржуазной идеологии, (…) может при упорном отстаивании своих ошибочных взглядов стать рупором враждебных СССР сил и сомкнуться с контрреволюционными элементами». Эта статья стоила Фоку, Бронштейну, Шпильрейну, Фредерику и некоторым другим физикам свободы, трое последних погибли в заключении. Иоффе был вынужден защищать себя и коллег от подобных нападок и обвинений. В результате Абрам Федорович стал основной мишенью для идеологов от науки: «Акад. А. Ф. Иоффе не понял и не усвоил указаний товарища Сталина по вопросу о теории и практике (…) Акад. А. Ф. Иоффе не хочет знать и не понимает того, что товарищ Сталин является продолжателем дела Ленина и в области философии, что указания товарища Сталина о единстве теории и практики тоже относятся к области философии, как и к любой другой области науки». Процитированная статья была опубликована в страшном 1937 году. Что тогда спасло Иоффе – его международный научный авторитет или изначальная лояльность к советской власти – сейчас сказать трудно. Скорее всего, участи разгромленной и уничтоженной генетики советская физика смогла избежать только из-за своей тесной связи с военно-техническими проектами.

В послевоенные годы, во время кампании по борьбе с космополитизмом, злопыхатели вспомнили и о происхождении Иоффе. Для примера приведем одну из характерных цитат тех лет: «Роль его (Иоффе) – явилась ролью безродного космополита, который на советской почве приобрел блестящие условия для развития своих способностей, своей школы и который направил значительную часть того, что давалось ему в руки советским народом, не на пользу советского народа, который привел к замораживанию, выхолащиванию значительного количества усилий, которые сюда были направлены». Из-за преследований Абраму Федоровичу пришлось оставить пост директора Ленинградского физико-технического института. На книгу Иоффе «Основные представления современной физики» (первая послевоенная книга, содержащая популярное изложение основ современной физики) обрушилась волна критики. Ученый был вынужден выступить с признанием своих «ошибок». Вскоре Абрам Федорович покинул институт и возглавил специально для него организованную лабораторию полупроводников АН СССР (впоследствии – Институт полупроводников АН СССР). После смерти Сталина давление идеологов на Иоффе постепенно ослабло, но только в 1956 году был снят наложенный двадцатью тремя годами раньше запрет на заграничные поездки. К сожалению, относительной свободой ученый пользовался совсем недолго: 14 октября 1960 года его не стало.

Абрама Федоровича Иоффе не зря называли (причем – даже в официальных публикациях) «отцом советской физики». Он не только основал несколько ведущих научных организаций послереволюционной России, но и стал создателем советской физической школы, был непосредственным учителем основной массы ведущих физиков СССР.

Несмотря на громадную административную и преподавательскую нагрузку, Абрам Федорович вошел в историю российской физики и как один из наиболее плодовитых ученых. Не имея возможности подробно рассказывать о его исследованиях, ограничимся только перечислением основных достижений ученого. Еще в диссертации 1905 года Иоффе сделал существенное открытие – решил задачу упругого последействия в кристаллах. В 1913 году Абрам Федорович установил статистический характер вылета электронов при внешнем фотоэффекте. С 1916 по 1923 год совместно со своей сотрудницей М. В. Кирпичевой Иоффе провел серию исследований, в ходе которых доказал существование ионной проводимости кристаллов и установил ее механизм. К 1924 году Иоффе, Кирпичева и еще одна сотрудница М. А. Левитская получили важные результаты в области прочности и пластичности кристаллов. Эта работа имела большое практическое значение: было выяснено, что прочность твердых тел увеличивается в сотни раз при устранении поверхностных микроскопических дефектов, что привело к разработке высокопрочных материалов. Абрам Федорович первым провел исследования пластической деформации рентгеновским методом. В 1931 году ученый вплотную занялся изучением полупроводников, им была создана методика определения основных величин, характеризующих свойства полупроводниковых материалов. Иоффе и его последователи создали научную классификацию полупроводников. Работы Абрама Федоровича в этой области положили начало развитию многих новых областей применения полупроводников в технике.

Абрам Федорович Иоффе был удостоен членства и почетных должностей в очень многих научных организациях мира. Справедливости ради следует сказать, что и в СССР тоже не всегда пренебрежительно относились к выдающемуся физику. Абрам Федорович был трижды награжден орденами Ленина, в 1955 году получил звание Героя Социалистического Труда, а в 1961-м был посмертно награжден Ленинской премией.

 

БОРН МАКС

(1882 г. – 1970 г.)

 

 

Выдающийся немецкий физик-теоретик Макс Борн родился 11 декабря 1882 года в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша) в семье Густава Борна и Маргарет (Кауфман) Борн.

Отец Борна, известный анатом и эмбриолог, работал профессором анатомии в университете Бреслау. Мать будущего ученого была талантливой пианисткой, происходившей из семьи силезских промышленников. Дед Макса по отцовской линии, Маркус Борн, первым из евреев получил от прусского правительства официальную должность районного врача.

Макс рос старшим сыном в семье, у него была младшая сестра Кэти. Когда мальчику исполнилось четыре года, умерла его мать, а спустя четыре года его отец женился на Берте Липштейн, которая родила ему сына Вольфганга.

С самого детства Макс рос в интеллектуальной атмосфере. Благодаря отцу мальчик познакомился со многими выдающимися учеными, благодаря матери он научился любить и ценить искусство.

Начальное образование Макс получил в городской гимназии имени кайзера Вильгельма, где он изучал классическую программу: латынь, греческий язык, математику, историю, современные иностранные языки и физику. Учился Макс Борн средне, не было у него особенных успехов ни в физике, ни в математике.

После окончания гимназии Макс решил было стать инженером, но отец порекомендовал ему перед принятием окончательного решения посетить лекции по различным предметам. В результате выбор Борна пал на математику и астрономию.

Вскоре после смерти отца в 1901 году Макс поступил в местный университет в Бреслау. Уже на первом курсе будущий ученый заинтересовался физикой и математикой. По существующей тогда традиции во время летних семинаров студенты меняли места учебы. Свои летние семинары Борн провел в университетах Гейдельберга и Цюриха.

В 1904 году Борн поступил в Геттингенский университет. Еще будучи студентом, он познакомился с выдающимися математиками: Давидом Гильбертом, Феликсом Клейном, Германом Минковским. В те времена, на заре современной физики, математический аппарат не приобрел еще того большого значения, как сегодня, и студенты-физики зачастую не имели понятия о матрицах, о теории групп, о собственных функциях и т. д. Однако молодой Борн кроме физики очень активно изучал в Геттингене высшую математику. Он посещал все лекции Гильберта и тщательно записывал каждое слово великого математика.

Общение с Минковским и Гильбертом оказало огромное влияние на математическую точность его дальнейшего научного творчества.

В 1905 году Макс Борн стал приватным (неоплачиваемым) ассистентом у «гения математики» Давида Гильберта. В этом же году Гильберт и Минковский организовали семинар по электродинамике движущихся тел. Руководители семинара были математиками, поэтому Гильберт часто пошучивал: «Физика слишком трудна для физиков, необходимо, чтобы за дело взялись математики». Макс Борн принял активное участие в семинаре – он планировал выбрать тему докторской диссертации из круга поднятых на семинаре.

В это же время Феликс Клейн организовал параллельно другой семинар по теоретической физике, на котором рассматривались вопросы, касающиеся проблем теории упругости. Борн принял участие и в этом семинаре и даже был удостоен премии за свою работу, но для получения докторской степени решил все-таки сдавать экзамен по астрономии.

Свою докторскую работу ученый писал под руководством Гильберта. К этому времени Борн вновь заинтересовался электродинамикой и теорией относительности. В 1907 году он успешно защитил диссертацию по теории устойчивости упругих тел.

После окончания университета Борн был призван на военную службу в Берлинский кавалерийский полк, но вскоре был демобилизован из-за астмы. Эта кратковременная служба на всю жизнь вызвала у него резкое неприятие всего, что было связано с войной и службой в армии.

После военной службы Борн продолжил обучение. Он переехал в Англию, где работал ассистентом Дж. Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Молодой ученый посещал лекции Дж. Лармора и Дж. Дж. Томсона, он активно изучал электродинамику и планировал в дальнейшем проводить исследования в области теории относительности.

Проучившись полгода в Кембридже, Борн вернулся в Бреслау. В это время он начал работать над анализом знаменитой работы Эйнштейна по теории относительности, представленной знаменитым ученым в 1905 году.

Борн написал письмо Минковскому, к которому приложил рукопись, посвященную проблеме электромагнитной массы. Через некоторое время он получил от Минковского приглашение переехать в Геттинген и принял его. В Геттингене Борн стал приват-доцентом, а также работал ассистентом Минковского. В своих работах этого периода Борн объединил идеи Эйнштейна и математический подход Минковского. Хотя Эйнштейн и не считал, что Минковский что-то внес в созданную им теорию, но с Борном у него завязались дружеские отношения. Через некоторое время Борн открыл новый упрощенный метод вычисления массы электрона.

По приглашению своего учителя Борн побывал в Кельне, где 21 сентября 1908 года прослушал знаменитый доклад Г. Минковского «Пространство и время».

12 января 1909 года Минковский умер в расцвете сил из-за неудачно проведенной операции. Борн потерял не только друга и наставника, но и перспективы, связанные с дальнейшей научной деятельностью. В том же году Борн успешно прочитал конкурсную лекцию, посвященную томсоновской атомной модели, и получил право преподавания теоретической физики в Геттингенском университете.

Несмотря на то что большую часть времени ученый тратил на чтение лекций, он параллельно провел серию исследований свойств кристаллов в зависимости от расположения их атомов. Совместно с Теодором фон Карманом Борн вывел зависимость теплоемкости от температуры, которая и на сегодняшний день лежит в основе теории кристаллов.

По приглашению Альберта Майкельсона, первого американского лауреата Нобелевской премии по физике (1907 год), Борн переезжает в Чикаго и целый год читает лекции по теории относительности в Чикагском университете.

В 1912 году Борну предложили должность приват-доцента в Геттингенском университете, и он согласился. После того как в 1914 году образовалась вакансия в Берлинском университете, он перешел туда и стал ассистент-профессором теоретической физики у Макса Планка.

Однако Первая мировая война изменила все планы ученого – его вскоре призвали на военную службу. В обязанности Борна входило проведение военных исследований по звукометрии и оценивание артиллерийских изобретений.

В период с 1913 по 1915 год Борн разработал совместно с Максом фон Лауэ динамическую теорию кристаллических решеток. Несмотря на нехватку времени, ему все-таки удалось написать и издать свою первую книгу по физике твердого тела – «Динамика кристаллической решетки».

Кристаллическими структурами Борн интересовался вплоть до середины 1920-х годов. Вместе с Фрицем Габером он продолжал исследовать кристаллы и установил связь между физическими свойствами кристаллов и химической энергией составляющих их компонентов. В результате совместной работы двух ученых была создана аналитическая техника, известная под названием цикла Борна – Габера.

В 1919 году по обоюдному желанию ученых Борн обменялся постами с Максом фон Лауэ, который очень хотел работать вместе с Планком, и отправился во Франкфурт-на-Майне. Там он занял место профессора физики и директора Института теоретической физики. В этом же году великий ученый определил важное термодинамическое понятие энергии решетки, на основе которого вычислил ряд физико-химических постоянных.

В 1921 году Борна снова пригласили в Геттинген, где он стал директором Физического института Геттингенского университета. Одним из условий Борна было назначение гениального ученого и его друга Джеймса Франка руководителем экспериментальной работой в институте. Благодаря плодотворной работе этих ученых Физический институт стал одним из центров теоретической физики и математики.

В Геттингене ученый проработал около двенадцати лет. Он основал знаменитую Геттингенскую школу теоретической физики, среди представителей которой можно выделить Вернера Гейзенберга, Вольфганга Паули, Паскуаля Иордана, Роберта Оппенгеймера, Эдварда Теллера.

Первые два года пребывания в Физическом институте Борн занимался исследованиями в области твердых тел, но вскоре заинтересовался квантовой теорией и стал одним из первых разработчиков математического аппарата квантовой теории.

В 1925 году Вернер Гейзенберг, ассистент Борна, сделал предположение, что в основе всех атомных явлений лежат определенные математические принципы. Он открыл новый подход к матричному исчислению, введенному еще в XIX веке французским математиком Шарлем Эрмитом. Поскольку Гейзенберг не смог до конца разобраться в математических основаниях своей работы, Борн совместно со своим студентом Паскуалем Иорданом усовершенствовали его разработки. В сентябре 1925 года Борн опубликовал статью «О квантовой механике», в которой представил результаты их исследований. Именно Борн ввел термин «квантовая механика», под которым подразумевал высокоматематизированную квантовую теорию.

Учившийся в те годы в Геттингене «отец кибернетики» Норберт Винер писал, что честь создания квантовой механики как самостоятельного раздела науки принадлежит Гейзенбергу, но кто знает, как бы развивались события, если бы Гейзенберг не был аспирантом Макса Борна.

В 1926 году Эрвин Шрёдингер развил идеи волновой механики. В этой области Борн показал, что законы физики микромира являются статичными и что волновая функция должна толковаться как комплексная величина, квадрат которой выражает вероятность того, что соответствующая частица находится именно в той или иной точке пространства. Он сформулировал интерпретацию функции плотности вероятности в квантово-механическом уравнении Шрёдингера, которая позже была названа Копенгагенской интерпретацией. За обоснование статистической трактовки квантовой механики спустя 30 (!) лет ученый получит Нобелевскую премию по физике.

В 1932 году Борна назначили деканом научного факультета в Геттингене. Однако весной 1933 года после прихода к власти фашистов ученый был отстранен от работы из-за своего еврейского происхождения (хоть и был лютеранином) и вынужден был покинуть Германию.

Борн в срочном порядке выехал в Англию. Следующей ступенью в его научной карьере стал Кембридж, где он работал лектором в течение трех лет. В Кембридже совместно с Леопольдом Инфельдом Борн занимался построением нелинейного обобщения уравнений электродинамики. Ученые планировали разработать теорию, в которой не было бы бесконечно больших некорректных выражений для физических величин. Параллельно Борн готовил к изданию учебник «Атомная физика».

После того как ученый провел шесть месяцев в Индийском физическом институте в Бангалоре, он в октябре 1936 года принял предложение занять пост профессора натуральной философии Эдинбургского университета. В Эдинбурге знаменитый ученый проработал последующие 17 лет. За это время он получил британское гражданство и в 1939 году был избран членом Лондонского королевского общества.

Знаменитый ученый был участником многочисленных научных конференций, читал публичные лекции, опубликовал множество статей по теоретической физике и вопросам философии. В 1953 году Борн ушел в отставку и стал почетным профессором Эдинбургского университета в отставке.

За время, проведенное в Шотландии, Борн стал известен как убежденный пацифист и антифашист, а также как общественный деятель.

В 1953 году в возрасте семидесяти лет Борн переехал с семьей в ФРГ в небольшой курортный городок Бад-Пирмонт вблизи Геттингена, где прожил немногим более семнадцати лет. Все права и конфискованная собственность семейства Борнов были восстановлены новым правительством.

В 1954 году, за месяц до его 72-летия, знаменитый ученый, один из основателей квантовой теории, был удостоен Нобелевской премии по физике «за фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за его статистическую интерпретацию волновой функции». Ученый разделил премию с Вальтером Боте.

В своей нобелевской лекции «Статистическая трактовка квантовой механики», прочитанной 11 декабря 1954 года, ученый описал историю процесса разработки квантовой механики и ее статистической интерпретации.

После получения Нобелевской премии Борн продолжал свои научные исследования, писал новые книги и научные статьи, но большую часть времени он уделял вопросам мира на планете. Он принимал участие в первых заседаниях Пагуошских конференций. В 1955 году Борн был одним из организаторов собрания шестнадцати нобелевских лауреатов на острове Майнау в Швейцарии, созванного с целью подписания манифеста против дальнейшей разработки и использования ядерного оружия. Два года спустя Борн стал одним из восемнадцати геттингенских ученых, которые отказались от участия в атомных исследованиях, преследующих военные цели.

Кроме того, Борн часто выступал в печати с критикой курса внешней политики ФРГ и введения чрезвычайных законов в ФРГ (1968).

В 1913 году ученый женился на Хедвиге Еренберг, дочери геттингенского профессора права. Брак выдался счастливым, супруги имели трех детей – сына и двух дочерей.

Лучшим другом Борна был Альберт Эйнштейн. Они вместе решали физические проблемы, а в свободное время часто исполняли вместе сонаты – Борн на фортепиано, а Эйнштейн на скрипке. Именно в письме Борну в 1926 году Эйнштейн сформулировал свое знаменитое изречение: «Бог не играет в кости со Вселенной».

Своими работами Борн еще при жизни заслужил славу одного из великих теоретиков XX века. В своей автобиографии он написал: «Мне никогда не нравилось быть узким специалистом… Философское основание науки – вот что всегда интересовало меня больше, чем конкретные результаты».

Кроме знаменитых работ Борна в области квантовой механики его труды повлияли на развитие многих областей науки – атомной физики, оптики, электродинамики, кристаллофизики, физики твердого тела, философии естествознания.

За свою долгую жизнь Борн опубликовал около 350 работ, в том числе 20 научных и научно-популярных книг. Его книга по оптике, написанная ученым в санатории, считается одним из лучших учебников в мире. Особо популярны его книги «Неутомимая Вселенная», «Современная физика», «Атомная механика», «Теория относительности Эйнштейна», «Натуральная философия. Причины и случаи».

Кроме Нобелевской премии знаменитый ученый был награжден различными премиями и наградами, среди которых можно выделить: медаль Стокса Кембриджского университета (1936), медаль имени Макса Планка Германского физического общества (1948), медаль Хьюза Лондонского королевского общества (1950).

Макс Борн состоял членом различных научных обществ, среди которых следует выделить Лондонское королевское общество и американскую Национальную академию наук. Кроме того, ученый получил множество почетных докторских степеней. В 1924 году он стал иностранным членом РАН, а в 1934 году – почетным членом АН СССР.

5 января 1970 года Борн скончался в геттингенском госпитале.

 

БОР НИЛЬС ХЕНДРИК ДАВИД

(1885 г. – 1962 г.)

 

 

«Бор не только был основателем квантовой теории, которая открыла человечеству путь к познанию нового мира – мира атомов и элементарных частиц – и тем самым проложила путь в атомный век и позволила овладеть атомной энергией, – писал академик И. Е. Тамм. – Труды Бора наряду с работами Эйнштейна оказали решающее влияние не только на физику нашего века, но и на современное научное мировоззрение в целом».

Жизнь Нильса Бора связана с красивым и древним городом Копенгагеном. Здесь он родился 7 октября 1885 года в интеллигентной образованной семье. Его отец Христиан Бор, начав свою карьеру как врач-терапевт, стал впоследствии выдающимся физиологом и был профессором Копенгагенского университета. Известный ученый активно участвовал в политической жизни страны, выступая против шовинистической и милитаристической политики Дании, а в 1870-е годы принял активное участие в борьбе за эмансипацию женщин. Христиан Бор стал преподавателем женских классов на аттестат зрелости. Именно там он познакомился с Эллен Адлер, девушкой из богатой еврейской семьи, хорошо известной в банковских, политических и интеллектуальных кругах. Молодая красивая ученица покорила ученого своим обаянием, и вскоре они поженились. В семье Бор было трое детей: два сына и дочь Дженифер. Она была первым ребенком в семье, вслед за ней появился на свет Нильс Хендрик Давид, а спустя полтора года – младший Харольд, ставший впоследствии знаменитым математиком.

Дом Боров находился в самом центре столицы, и глава семейства очень любил совершать с детьми прогулки по улицам Копенгагена, посещать с ними те места, где можно было увидеть разнообразные технические диковинки: маяки, судоверфи, башни с часовыми механизмами. Отец всячески стремился привить сыновьям интерес к познанию природы вещей, трудолюбие и стремление проникнуть в неведомое, что и стало в будущем залогом их успешной карьеры.

Родители рано заметили выдающиеся способности сыновей и способствовали их развитию. Так, еще мальчиком Нильс под руководством отца проводил несложные физические опыты. Позднее, став знаменитым физиком, он вспоминал: «Я рос в семье с глубокими духовными интересами, где обычными были научные дискуссии; да и для моего отца вряд ли существовало строгое различие между его собственной научной работой и его живым интересом ко всем проблемам человеческой жизни». В детстве Нильс и Харольд были очень дружны и чувство взаимопонимания сохранили на всю жизнь. Братья постоянно переписывались, обсуждали новые научные идеи и зачастую учились и работали вместе. Нильс рос спокойным, уравновешенным, открытым и добродушным ребенком, а Харольд был его полной противоположностью. Их объединяла не только наука, но еще и одна страсть, перешедшая по наследству от отца, – футбол. В студенческие годы братья играли за сборную команду страны. Нильс был вторым запасным вратарем. Когда ему вручили Нобелевскую премию, то одна из датских газет писала: «Награда присуждена известному футболисту Нильсу Бору». А став старше, физик увлекся лыжным спортом и парусными гонками.

В 1903 году Нильс окончил Гаммельхольмскую грамматическую школу. Он был прилежным учеником. Единственной проблемой для него были сочинения на вольную тему. Текст получался очень коротким, а предложения длинными и тяжеловесными для понимания. Успешно сдав выпускные экзамены в школе, Нильс поступил в Копенгагенский университет. Сокурсникам он запомнился погруженным в себя медлительным юношей, с крупными чертами лица и большой головой, вечно таскающим с собой что-то напоминающее внешне школьную сумку. Когда сверстники организовали кружок «Эклиптика», братья Бор вошли в его состав. Успехи Нильса в учебе были столь велики, что уже на втором курсе он стал помощником профессора физики. Начинающий ученый интересовался и гуманитарными науками, посещая лекции философа Хёффдинга по формальной логике и теории познания.

В 1907 году Нильс окончил университет. За экспериментальное исследование поверхностного натяжения воды он был награжден золотой медалью Копенгагенской академии наук. Как и многие ученые-экспериментаторы того времени, Бор проводил свои опыты, используя самодельные приборы. Он так основательно занимался разработкой той или иной проблемы, что окончание работ всегда откладывалось на неопределенный срок. Как вспоминал сам ученый, отец часто отсылал его к деду и бабушке, чтобы в сельской глуши он мог изложить результаты исследований на бумаге. Так случилось и с магистерской диссертацией, посвященной вопросам тепло– и электропроводности металлов. Защита прошла успешно, и перспективный ученый сразу же засел за докторскую, озаглавив ее «Анализ электронной теории металлов». Спустя день после этого знаменательного события Бор на вечере у своего друга Нормунда познакомился с его сестрой Маргаретт, и вскоре молодые люди поженились.

Защита докторской прошла блестяще 13 мая 1911 года. В сентябре того же года Бор был направлен на годичную стажировку в Англию и стал работать в Кавендишской лаборатории в Кембридже. С этим назначением Нильс связывал много надежд. В то время в университете работали такие всемирно известные ученые, как Дж. Дж. Томсон, Лармор, Джинс. В докторской диссертации Бор затронул проблемы, связанные с электронной теорией. Он надеялся обсудить возникшие у него вопросы с первооткрывателем электрона Томсоном, но их отношения не сложились, да и работа в Кавендишской лаборатории доставила Нильсу больше трудностей, чем достижений.

Когда стажировка подходила к концу, Бор по приглашению Резерфорда присоединился к Манчестерской группе ученых, в которой работали Гейгер, Маковер, Хевеши, Чедвик, Дарвин. Эта группа проводила масштабные исследования радиоактивности и строения атома. Молодой ученый быстро освоился в новом кругу и благодаря аналитическому складу ума стал теоретиком проводимых исследований. Работая под руководством Резерфорда, Бор создал свою экспериментальную модель строения атома.

Вернувшись в Данию, он приступил к чтению лекций по термодинамике в Копенгагенском университете. Но преподавание так и не стало его коньком. По мнению большинства его коллег, у Бора «не было никакого природного дарования к чтению курса лекций в соответствии с принятыми в университете требованиями. Он говорил заикаясь, тихо и невнятно и, как свидетельствуют, в самые ответственные моменты закрывал к тому же ладонью рот». Зато Бор-теоретик блистал на коллоквиумах, где выступления зачастую принимали форму научного диалога. Здесь он, по словам Франка, чувствовал себя «легко и совершенно как дома». Быстрота и глубина мышления Бора, его способность тотчас же схватывать сущность каждый раз заново поражали тех, кто с ним сталкивался.

Мысли Бора постоянно вертелись вокруг модели атома. Он пришел к убеждению, что квант действия, введенный Максом Планком, можно использовать в качестве величины, ограничивающей определение координат и скорости электронов. Свои мысли ученый изложил в статье «О строении атомов и молекул», а основные выводы из нее вошли в историю физики как «постулаты Бора». Эта работа получила широкий резонанс в научном мире, и чаша весов, на которую была положена судьба атомного мира, неуклонно склонялась на сторону боровской трактовки мира атомов. Против этой модели выступил А. Эйнштейн. Прочитав одну из работ молодого ученого, он сказал физику-атомщику Хевеши: «Такую работу я сам, пожалуй, мог бы написать, но если она правильна, то это конец физики как науки».

В сентябре 1916 года Бор был избран председателем Датского физического общества. После прочтения ряда лекций по механике, теории упругости, термодинамике, электронной атомной теории он получил мировое признание. Вскоре Бор стал членом Датского королевского общества. Собрав вокруг себя сторонников и заручившись поддержкой в муниципалитете и среди деловых кругов, он приступил к реализации давнишней мечты – строительству первого в Дании Института физики. Несмотря на разгар Первой мировой войны и множество других препятствий, здание было сдано в срок и 15 сентября 1920 года состоялось открытие института.

Бор собрал вокруг себя молодых, талантливых ученых, которых потом назвали Копенгагенской группой. Основным направлением ее работы стала теория атома. Эта проблема была очень актуальной, и ученый получал множество заявок на чтение лекций в различных вузах мира. Он старался не отказывать, испытывая при этом огромные перегрузки. Оставаясь без отдыха, Бор серьезно заболел и смог вернуться к работе только спустя полгода.

В 1922 году Бор стал лауреатом Нобелевской премии в области физики «за заслуги в исследовании строения атомов и атомного излучения». В своей торжественной речи на церемонии награждения он обобщил все, что существовало и было достигнуто в квантовой теории строения атома, при этом четко дал понять, что теория находится лишь на начальной стадии, и основные решения еще впереди.

Нильс Бор был физиком до мозга костей. Он обладал, как говорил в одном из писем Эйнштейн, гениальной интуицией и необычной силой внутреннего видения проблем физики. Вместе с тем в математике он уступал многим коллегам. Однажды в разговоре с Паули он сделал характерное признание, что его интерес к физике – это интерес не математика, а скорее, ремесленника и философа. Карл Вайцзеккер рассказывал, что среди сотрудников и учеников Бора ходила шутка: «Он знает только два математических знака: “меньше, чем…” и “приблизительно равно”».

Теория Бора стала промежуточным звеном между классической физикой и новым направлением. Теоретико-познавательный вклад Бора в развитие атомной физики заключается в установлении двух принципов: соответствия и дополнительности. Принцип соответствия он выдвинул еще в 1916 году. Он означал, что квантовая теория может быть согласована с классической теорией, то есть «соответствовать» ей.

Осенью 1924 года в лабораторию Бора пришел Гейзенберг, выдвинувший теорию, названную «гейзенберговским формализмом», которая и помогла, по словам Бора, «рассечь гордиев узел при помощи философского принципа и заменила догадки математическим правилом». В результате их совместной работы была создана матричная механика.

В 1927 году в итальянском городе Комо состоялся Международный физический конгресс, где основным стал доклад Бора «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории». В нем ученый сформулировал принцип дополнительности, позволивший ответить на все вопросы, которые на тот момент стояли перед теорией атома. Выдвинутый Бором принцип гласил, что любой предмет может проявить себя и как частица, и как волна. Во время Сольвеевских конгрессов (1927 и 1930) дело даже дошло до драматического спора между Эйнштейном и Бором, который затянулся более чем на четверть века.

В 1932 году Датская академия наук передала Нильсу Бору и его семье виллу с колонным залом, расположенную в великолепном парке. Этот дом стал центром научной жизни столицы. Здесь бывали именитые гости, ученые, художники и политики из разных стран. А его хозяин всегда был готов прийти на помощь. Шрёдингер сказал, что считает Нильса Бора «одним из самых добрых людей, каких он когда-либо встречал». К тому же загруженный работой Бор оставался прекрасным отцом и мужем. В семье было пять сыновей и дочь, и каждому он уделял время. Дети вспоминали впоследствии, что для них отец в первую очередь был лучшим другом, сумевшим открыть для них большой и интересный мир. «Больше всего, – писал Ханс Бор, – в моей памяти остались вечера, когда отец читал вслух или мы, дети, собирались вокруг него и засыпали кучей вопросов, на которые он с удовольствием отвечал».

На 50-летие Бора правительство Дании выделило 199 тысяч крон для закупки 0,6 грамма радия в подарок Институту теоретической физики. В 1938 году был построен первый в Европе циклотрон, и как только начались опыты по бомбардировке тяжелых ядер, стало ясно, что ученые стоят на пороге нового открытия. Через год Бор совместно с американским физиком Уилером создал теорию расщепления ядра.

После прихода к власти Гитлера многие ученые-физики, особенно с еврейскими корнями, вынуждены были покинуть родные страны. Они нашли приют в доме Бора, где он вместе с братом Харольдом создал Комитет поддержки изгнанных интеллигентов. Бор использовал свой огромный авторитет для предоставления эмигрантам возможности работать. После захвата Дании фашистскими войсками весной 1940 года он остался в стране, несмотря на то что был известен как антифашист. А как «полуеврей» подвергался ежедневной опасности. Нацисты считали его опасным врагом и готовились к аресту его и Харольда. Перед отъездом из страны ученый растворил свою золотую медаль Нобелевского лауреата в царской водке и оставил бутыль на видном месте в шкафу. После возвращения на родину он заказал новую медаль из извлеченного из раствора золота. Датские антифашисты переправили семью Бора лодкой в Швецию, а оттуда они выехали в Англию. Затем вместе с сыном ученый вылетел в США. «И этот полет имел свои опасности, – рассказывал Джеймс Франк. – Череп Бора был слишком велик для дужек, с помощью которых в этих самолетах прижимали к ушам необходимые для связи микрофоны. Поэтому он не слышал требования пилота надеть кислородную маску и потерял сознание. Он пришел в себя лишь после того, как Оге Бор указал пилоту на его состояние и тот перевел самолет в нижние слои атмосферы».

В Америке ученый принял участие в создании атомной бомбы в Лос-Аламосе. Работал он под именем Бейкер. Его решение заниматься этим делом определялось той же горькой необходимостью, которая заставила Эйнштейна обратиться с письмом к Рузвельту. Когда стало ясно, что гитлеровская Германия уже не в состоянии овладеть атомным оружием, Бор употребил все свое влияние для того, чтобы воспрепятствовать применению американских атомных бомб. С этой целью он лично беседовал с президентом Рузвельтом. Смерть президента еще до окончания войны стала одной из причин того, что усилия ученого оказались напрасными. Бор, так же как и Эйнштейн и все гуманистически настроенное человечество, был поражен и возмущен позорным актом правительства Трумэна, его преступлением в Хиросиме и Нагасаки. Следует упомянуть и меморандум, который Нильс Бор направил в 1950 году в Организацию Объединенных Наций. В нем он заявил, что следует бороться с атомным вооружением для того, чтобы предотвратить угрозу атомной войны. Главным пунктом его предложения было создание «открытого мира». Под этим он понимал мирное сотрудничество всех государств, свободное сообщение между ними и беспрепятственный обмен информацией.

В июне 1962 года он прилетел в Европу для участия в традиционной встрече лауреатов Нобелевской премии в Линдау. «Нас беспокоили его усталость и очень непродолжительное, но серьезное заболевание, которое он перенес в последние дни пребывания в Линдау, – писал Джеймс Франк. – Но он чрезвычайно быстро поправился, и можно было надеяться, что ему суждена еще долгая жизнь. Однако эти надежды не сбылись». 18 ноября 1962 года, отдыхая от работы, великий физик заснул и больше не проснулся.

«Нильс Бор прожил исключительно богатую и счастливую жизнь, – писал Франк в заключение своей мемориальной статьи. – Его гений и его сила позволили ему открыть новую эру в науке. Он был окружен одаренными учениками и сотрудниками; его брак был счастливым и гармоничным; он видел, как его сыновья, за исключением трагически рано погибшего старшего, выросли настоящими людьми. Его сын Оге стал физиком, пользовавшимся большим уважением. Он видел, как росла семья, и радовался многочисленным внукам. Бор завоевал любовь всех, кому посчастливилось близко знать его, и уважение всего мира».

 

ШРЁДИНГЕР ЭРВИН

(1887 г. – 1961 г.)

 

 

Эрвин Шрёдингер родился 12 августа 1887 года в Вене. Его отец, Рудольф Шрёдингер, в свое время унаследовал небольшое семейное предприятие – фабрику по производству линолеума. Материальных трудностей семья не испытывала, и Рудольф, человек весьма образованный, имел возможность в свое удовольствие заниматься естественными науками. В частности, он много лет был вице-президентом Венского ботанико-зоологического общества и нередко выступал с докладами. Много внимания Рудольф уделял и воспитанию сына. Впоследствии Эрвин Шрёдингер писал, что отец был для него «другом, учителем и неутомимым собеседником». Эмилия, мать будущего ученого, была наполовину англичанкой. С раннего детства Эрвин владел и английским, и немецким языками. Возможно, именно поэтому впоследствии он легко выучил еще шесть иностранных языков.

Детство Эрвина было, можно сказать, безоблачным. До 11 лет он учился дома под руководством родителей и частного учителя. В 1898 году мальчик поступил в Академическую гимназию. О тех годах Шрёдингер позже вспоминал, что хорошо успевал по всем предметам, особенно любил физику и математику, обожал литературу, но ненавидел педантичный разбор произведений. Один из однокашников Эрвина отмечал, что по физике и математике он обходился без всяких домашних заданий, схватывая материал непосредственно на уроках. В конце занятий учитель часто вызывал его к доске и давал задачи повышенной сложности, которые мальчик решал играючи.

В 1906 году, превосходно окончив гимназию, Эрвин Шрёдингер поступил в Венский университет. Конечно же, больше всего его интересовали точные науки. Но Эрвин также увлекался иностранными языками, литературой, даже писал стихи. Что же касается физики и математики, то в те времена в Венском университете хватало превосходных преподавателей. Особенно большое влияние на формирование научного мировоззрения юноши оказал Фриц Газенерль[100]. Через много лет в своей нобелевской речи Шрёдингер сказал: «Тогда (во время Первой мировой войны) погиб Газенерль, и чувство подсказывает мне, что не случись этого, он стоял бы здесь вместо меня».

20 мая 1910 года Эрвин Шрёдингер защитил докторскую диссертацию об электрической проводимости на поверхности изоляторов в сыром воздухе. Работа эта удостоилась публикации в «Докладах» Венской академии наук. Также успешно Эрвин сдал и выпускные экзамены, после чего получил докторскую степень.

По бытовавшим тогда правилам выпускники университета должны были год отслужить в армии. Демобилизовавшись, Шрёдингер занял место ассистента физического практикума во Втором физическом институте Венского университета. Молодой ученый интересовался целым рядом научных проблем: радиоактивностью и ее связью с атмосферным электричеством, электротехникой, акустикой и оптикой, обратил внимание и на квантовую физику. 9 января 1914 года Эрвин Шрёдингер был утвержден в должности доцента. Теперь он мог читать лекции, что, впрочем, никак не отразилось на финансовом состоянии его дел: приват-доцентура не оплачивалась. Эрвин продолжал жить на иждивении у родителей, что уже начинало его угнетать. Он мечтал о финансовой самостоятельности. В том же 1914 году Шрёдингер написал и свою первую заметную работу, в которой развивал идеи Больцмана. Но из-за вспыхнувшей Первой мировой войны она осталась незамеченной.

После начала войны Шрёдингер был мобилизован и отправлен на итальянскую границу. К счастью, активных военных действий на участке, где служил Эрвин, не происходило. Во время службы он успевал читать физическую литературу и даже писал научные статьи. Именно во время войны он познакомился с работами Эйнштейна, посвященными основам общей теории относительности. В 1915 году Шрёдингер был переведен в Венгрию, где принял участие в сражениях и даже был отмечен наградами. Впрочем, наукой он заниматься не перестал. Через некоторое время Эрвин вернулся на итальянский фронт.

Весной 1917 года Шрёдингер был отозван в Вену, где ему поручили преподавать курс метеорологии. Вскоре появились и первые статьи ученого по квантовой физике. В 1918–1920 годах он написал несколько работ, внесших существенный вклад в теорию цветового зрения, создал математическую теорию цвета, на которой основывается современная колориметрия[101], доказал статистический характер радиоактивного распада, изучал динамику кристаллических решеток. Имя его постепенно становилось известным в научном мире.

В 1919 году Эрвин Шрёдингер обручился с Анной Бертель. К сожалению, в послевоенной Австрии научная деятельность не могла принести достатка, Анна, например, работала в Вене секретарем, и ее месячный заработок превышал годовой доход Эрвина. Начался длительный период мытарств, в ходе которого ученый сменил целый ряд мест работы. В 1920 году Шрёдингер отказался от предложенной ему адъюнктуры в Вене и принял предложение перейти в Йенский физический институт, где занял должность ассистента. Это позволило получить ему материальную независимость и жениться. Вскоре молодой ученый, работы которого становились все более известными, стал получать приглашения от различных научных центров. В Иене он проработал только четыре месяца, после чего перебрался в Штутгарт, где занял должность профессора теоретической физики Высшей технической школы. Но и в Штутгарте Шрёдингер не задержался. Спустя семестр он переехал в Бреслау, а буквально через несколько недель получил приглашение занять кафедру теоретической физики в Высшей технической школе Цюриха. Кафедру до него занимали Эйнштейн и Лауэ[102]. Отказаться от такого лестного предложения Шрёдингер, естественно, не мог. В 1921 году он переехал в Цюрих.

В Цюрихе Шрёдингер начал заниматься строением атома. В 1924 году он увлекся квантовой статистикой, а в 1925–1926 годах написал работы, благодаря которым его и называют одним из создателей волновой механики. Толчком к ним послужила выдвинутая в 1924 году Луи де Бройлем идея о волновых свойствах материи. 3 ноября 1925 года Шрёдингер писал Эйнштейну о том, что его очень заинтересовала работа французского ученого. В конце ноября он провел семинар, посвященный идеям де Бройля. На этом семинаре один из студентов высказал предположение, что должно существовать уравнение, которое может описывать возможные состояния системы и изменение состояния квантовых объектов во времени. Еще через несколько недель Шрёдингер вычислил это уравнение. В 1926 году он опубликовал серию из шести статей под общим названием «Квантование как задача о собственных значениях», которые совершили переворот в физике. В них ученый фактически создал волновую (квантовую) механику. Уравнение Шрёдингера – основное уравнение нерелятивистской квантовой механики, играет для этого раздела физики такую же роль, как уравнение движения Ньютона для классической механики. В своих работах Эрвин Шрёдингер также дал решение своего уравнения для ряда частных задач и предложил общий метод его применения в теории возмущений. Здесь, однако, необходимо отметить, что взгляды Шрёдингера несколько отличались от современных. Он (впрочем, как Эйнштейн, Планк, де Бройль и многие другие физики) был сторонником «классической» (чисто волновой) интерпретации волновой функции – величины, определяемой уравнением. Это расходилось с точкой зрения Нильса Бора, ратовавшего за вероятностное толкование квантовой механики. После длительной и изматывающей дискуссии Шрёдингер неохотно, но все-таки признал правоту датчанина. Тем не менее, Шрёдингер до конца своих дней так окончательно и не примирился с вероятностной квантовой механикой.

В конце 1926 года Эрвин Шрёдингер по приглашению американских ученых отправился читать лекции в университет Мэдисона. К этому времени Макс Планк ушел с кафедры теоретической физики в Берлинском университете, и она была предложена Шрёдингеру. Летом 1927 года Эрвин переехал в Берлин. А уже через год он единогласно (что, кстати, происходило очень редко) был избран членом Берлинской академии.

Возможно, у кого-то сложилось мнение, что Эрвин Шрёдингер слишком часто менял места работы. Но он в первую очередь интересовался не материальной стороной дела, а научным окружением и условиями работы. Так, от очень выгодного с точки зрения финансов предложения американцев перебраться за океан Шрёдингер отказался, приняв (да и то по настоянию самого Планка) кафедру в Берлине. Правда, дальнейшие события показали, что это, возможно, было ошибкой. В 1933 году к власти в Германии пришла Национал-социалистическая рабочая партия. И хотя сам Шрёдингер был «чист» с точки зрения нацистов, но антисемитизм новых властей, преследование несогласных или просто недостаточно восторженных сторонников нового режима возмущало его. Кроме того, чтобы спокойно жить и работать в Германии, нужно было, по крайней мере, демонстрировать ура-патриотические настроения. А Эрвин Шрёдингер всегда говорил: «Я терпеть не могу, когда меня донимают политикой». Неудивительно, что вслед за многими другими учеными он решил покинуть Германию.

К этому времени Эрвин и Анна фактически только формально были мужем и женой. Уже давно они поняли, что не созданы друг для друга, и их отношения были далекими от супружеских. Анна имела постоянную связь с другом Шрёдингера Вейлом, а Эрвин с женой своего помощника Хильдой Марч. Летом 1933 года Шрёдингер в сопровождении Анны и Хильды отправился в Южный Тироль. Отдохнув в горах, они отправились в Англию, 4 ноября прибыли в Оксфорд. Здесь Эрвина Шрёдингера и застало известие о присуждении ему Нобелевской премии.

Три года ученый провел в Оксфорде на положении исследователя-стипендиата. В 1935 году он опубликовал очень остроумное эссе о положении тогдашней квантовой механики, в котором, в частности, был приведен знаменитый мысленный эксперимент с «котом Шрёдингера». Этот эксперимент показывает неполноту вероятностной квантовой механики при переходе от субатомных явлений к макроскопическим. Согласно условиям эксперимента, в ящике находится кот, радиоактивное ядро и емкость с газом, которая открывается в том случае, если ядро распадется. За час ядро распадается с пятидесятипроцентной вероятностью. С точки зрения квантовой механики ядро к концу эксперимента является суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося и не распавшегося. Следовательно, кот и жив, и мертв одновременно, в то время как экспериментатор, открыв ящик, обнаружит там либо живого, либо мертвого кота.

30 мая 1934 года Хильда родила дочь. В чопорной Англии тот факт, что мужчина живет с двумя женщинами, которые совместно воспитывали его ребенка, создавал определенные затруднения. Да и мысль вернуться на родину в Австрию все больше привлекала ученого. Поэтому в 1936 году он принял предложение занять пост профессора теоретической физики в Граце. Однако в марте 1938 года произошел аншлюс Австрии. Фашистский режим вновь добрался до Эрвина Шрёдингера. И на этот раз немецкие власти, помня о бегстве ученого, были настроены очень агрессивно. Университет в Граце получил имя Адольфа Гитлера, ректором стал член нацистской партии. По этому поводу Эрвин написал довольно резкое письмо в университетский совет. В результате ученый был уволен, его вычеркнули из всех университетских списков Австрии и Германии, но при этом ему было запрещено покидать страну. К счастью, Шрёдингеру и Анне удалось бежать. Через Италию, Швейцарию и Бельгию они вновь оказались в Англии.

От главы правительства Ирландии Имона де Валера Шрёдингер получил предложение возглавить Институт специальных исследований. Следующие 17 лет Шрёдингер проработал в Дублине. В эти годы ученый, как и Альберт Эйнштейн, много времени и сил посвящал изучению гравитации и попыткам создания единой теории поля. В январе 1947 года на этом поприще его постигла серьезная неудача: он полагал, что сделал крупное обобщение, в результате которого теория Эйнштейна станет частным случаем, и даже сообщил об этом прессе. Вскоре, однако, выяснилось, что ученый допустил ошибку, на которую ему указал сам Эйнштейн. Это неприятное для ученого событие надолго выбило Шрёдингера из колеи.

Надо сказать, что, помимо физики, Эрвин Шрёдингер интересовался и другими науками. Так в Дублине он написал книги «Что такое жизнь? С точки зрения физика» (1944), которая внесла серьезный вклад в развитие биологии, и «Природа и греки» (1954) – исследование, посвященное греческой науке и философии. Кроме того, в 1949 году он опубликовал сборник своих стихов. Личная жизнь ученого тоже была полна событий. За время жизни в Дублине у него появилось еще две дочери от двух ирландских женщин.

В 1956 году Шрёдингер вернулся в Австрию. Последующие три года он проработал в Венском университете, а затем поселился в тирольской деревне Альпбах. Ученый продолжал интересоваться наукой, а кроме того, незадолго перед смертью написал сочинение, в котором изложил свои метафизические взгляды. Умер Эрвин Шрёдингер 4 января 1961 года.

 

ХАББЛ ЭДВИН

(1889 г. – 1953 г.)

 

«Абсолютная сила духа, моральная стойкость, никаких безрассудств, дворянин по облику».

Алан Сэндидж

 

 

В биографии Эдвина Хаббла много неясных моментов. Дело в том, что зачастую известные исследователям факты противоречат воспоминаниям самого ученого. К сожалению, рамки небольшого обзора не позволяют вести подробных исследований или хотя бы излагать альтернативные точки зрения. Поэтому мы попытаемся опираться только на достоверные и проверенные факты.

Итак, Эдвин Пауэл Хаббл родился 20 ноября 1889 года в городе Мэнсфилд, штат Миссури, США. Отец его был владельцем страхового агентства. Эдвин был третьим ребенком в семье, после него на свет появилось еще пятеро братьев и сестер.

Дети в семье Хабблов получали всестороннее развитие. Все играли на музыкальных инструментах, дома часто устраивали по вечерам концерты. Кроме того, семья была очень религиозна. Эдвин очень любил читать, особенно ему нравились фантастические романы Жюля Верна. Его дедушка по материнской линии Уильям Гендерсон Джеймс построил телескоп, и конечно, это во многом способствовало тому, что у Эдвина рано проснулся интерес к астрономии. Его сестра Элен вспоминала: «Телескоп настолько очаровал Эдвина, что тот попросил, чтобы вместо празднования своего восьмого дня рождения ему позволили до позднего часа не ложиться спать и насмотреться в инструмент до полного удовольствия…». Семья была обеспеченной, но всех детей приучали к домашней работе, кроме того, им разрешалось зарабатывать на карманные расходы во время каникул. Хаббл вспоминал, что с удовольствием ухаживал за лужайкой у дома, подстригал на ней траву, получая за это деньги от отца. Однажды летом он получил работу в геодезической партии, прокладывавшей маршрут железной дороги в лесах у Великих озер. Рассказывали, что во время этой поездки на юношу напали двое грабителей. Эдвина даже ранили ножом, но он вышел из схватки победителем. Надо сказать, что физически Эдвин Хаббл был развит просто прекрасно.

После окончания средней школы Эдвин стал студентом Чикагского университета. Учился он с интересом, участвовал в исследованиях, проводимых в лаборатории известного физика Милликена[103].

В студенческие годы Хаббл активно занимался спортом – боксом и футболом, ему даже предлагали стать профессиональным боксером. Но Эдвин выбрал науку. В 1910 году, получив стипендию для продолжения обучения в Великобритании, Хаббл неожиданно изменил своему увлечению астрономией и решил изучать в Оксфордском университете международное право.

В 1913 году, получив в Англии степень бакалавра права, Эдвин вернулся в США. Однако адвокатской практикой он занимался недолго – любовь к астрономии все-таки взяла верх. Эдвин отправился в Чикаго и поступил на работу в Иеркскую обсерваторию. Эта обсерватория располагала лучшим по тем временам оборудованием – 100-сантиметровым[104] телескопом и 60-сантиметровым телескопом-рефлектором. Хаббл занял должность ассистента директора обсерватории Э. Фроста и приступил к активной научно-исследовательской работе. За непродолжительное время молодой ученый открыл 512 новых туманностей. На 1917 год он запланировал подготовить докторскую диссертацию «Фотографические исследования слабых туманностей». В том же 1917 году Хаббл получил приглашение от Эллери Хейла, директора обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии. Хейл предложил Эдвину работу на самом большом в то время 250-сантиметровом рефлекторе. «К сожалению, не могу принять Ваше предложение. Ухожу на войну», – такой неожиданный ответ получил директор обсерватории. Соединенные Штаты Америки вступили в Первую мировую войну. Хаббл за ночь дописал свою диссертацию, на следующее утро защитил ее и добровольцем пошел в армию. После учебного лагеря он получил звание капитана, был назначен командиром батальона в дивизии «Черный ястреб», в составе которой его направили во Францию. К окончанию войны Хаббл имел чин майора.

После демобилизации Эдвин Хаббл все же принял предложение Эллери Хейла и приступил к работе в Иеркской обсерватории. Он возобновил изучение туманностей. В 1922 году вышла его работа «Общее исследование диффузных галактических туманностей», в которой он заложил основы классификации туманностей, в частности, разделил все туманности на галактические (газово-пылевые туманности, находящиеся в нашей галактике) и внегалактические (находящиеся вне Млечного Пути), то есть собственно другие галактики. Для галактических туманностей Хаббл рассмотрел механизмы свечения. Он показал, что планетарные туманности светятся за счет переизлучения туманностью интенсивного ультрафиолетового излучения, испускаемого центральной звездой. Свечение же диффузных туманностей (туманностей неправильной формы), согласно исследованиям Хаббла, вызвано отражением света близлежащих звезд.

В 1923 году ученый приступил к подробному изучению туманности в созвездии Андромеды. На снимке, сделанном 4 октября, он обнаружил вспышки двух новых звезд и одну небольшую звезду. Сравнив этот снимок с другими, Хаббл обнаружил, что небольшая звезда является цефеидой[105]. К тому времени цефеиды Млечного Пути были уже довольно неплохо изучены. По известной уже зависимости периода пульсации цефеид от их светимости (мощности излучения) можно было установить светимость открытой Хабблом звезды. А сравнение светимости с видимым блеском звезды давало возможность рассчитать расстояние до нее и, следовательно, до туманности Андромеды. Хаббл приблизительно оценил это расстояние в 1 миллион световых лет (по современным данным – 2 миллиона). Хотя в своих расчетах Хаббл и ошибся в два раза – полученное им расстояние намного превышало размеры нашей Галактики. Подобные данные Хаббл получил еще для двух туманностей. Фактически ученый поставил точку в споре о природе спиральных туманностей, окончательно доказав, что они являются самостоятельными звездными системами, подобными Млечному Пути. Стало понятно, что Вселенная является пространством, заполненным звездными островами – галактиками. Доклад о результатах своих исследований Хаббл сделал 1 января 1925 года на заседании Американского астрономического общества. За эту работу он был награжден премией Ассоциации развития науки. С этого момента имя Эдвина Хаббл а стало известно во всем научном мире.

В дальнейшем Хаббл продолжил изучать строение галактик. Вскоре он предложил их классификацию, в основу которой были положены морфологические особенности. Ученый разделил галактики на спиральные, эллиптические и неправильные. Следует отметить, что на классификации Хаббла базируется и современная классификация галактик. Естественно, что глобальные исследования Хаббла привели и к множеству частных открытий. Ученый обнаруживал новые звезды, цефеиды, шаровые скопления, газовые туманности.

В середине января 1929 года Эдвин Хаббл опубликовал небольшую работу «О связи между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». В ней содержалась информация о важнейшей закономерности, известной ныне как закон Хаббла. Остановимся на нем подробнее. Астрономам был известен такой парадоксальный факт: длины волн, излучаемых атомами далеких галактик, несколько больше, чем длина волн, излучаемых такими же атомами, находящимися на Земле. Хаббл первым предположил, что это наблюдение является следствием эффекта Доплера[106]. Это означало, что галактики движутся в направлении от Млечного Пути. Но Хаббл на этом не остановился. К тому времени он получил информацию о расстоянии до 46 галактик. Хаббл сравнил расстояния со скоростью движения галактик, вычисленной благодаря эффекту Доплера. Результат оказался потрясающим: чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она движется.

Закон Хаббла по своему значению не уступает, например, законам Кеплера. Закон этот удивителен, но следствия его еще удивительней. Оказывается, Вселенная расширяется, более того, закон Хаббла позволяет предполагать возраст Вселенной (ведь имеется возможность примерно подсчитать, когда это расширение началось). По современным представлениям Вселенная появилась около 15 миллиардов лет назад. Поскольку скорость движения галактик не может превышать скорость света, можно сделать вывод и о максимальных размерах Вселенной – 15 миллиардов световых лет. Кроме этого, закон Хаббла является основой различных моделей появления и развития Вселенной.

К этому времени Эдвин Хаббл был уже известным и титулованным ученым. В 1927 году он был избран в Национальную академию США, стал действительным членом Королевского астрономического общества Великобритании. Опубликование же работы «О связи между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей» буквально вознесло его на вершину научного Олимпа. Ученого приглашали читать лекции в университеты всего мира. Основываясь на материалах своих лекций, Хаббл опубликовал две книги: «Мир туманностей» (1935) и «Наблюдательный подход к космологии» (1937). В 1940 году американский ученый получил Золотую медаль Королевского астрономического общества.

Интересно, что прославленный астроном предпочитал выполнять все исследовательские работы лично. Его коллега, известный астрофизик Алан Рекс Сэндидж, вспоминал, что у Хаббла никогда не было ассистентов, всю работу он делал сам, вплоть до самого конца, когда он перенес тяжелую болезнь.

После начала Второй мировой войны Эдвин Хаббл возглавил Южно-Калифорнийский объединенный комитет борьбы за свободу. В октябре 1940 года он выступил с призывом о немедленной помощи Великобритании. Но словами ученый не ограничивался. Конечно же, вновь пойти в армию, как он сделал это во время Первой мировой войны, он не мог, но по приглашению артиллерийского начальства работал в исследовательском центре на Абердинском полигоне. Ученый много занимался теорией бомбометания. «Настоящим подвигом было создание таблиц бомбометания для русских бомб, о которых не было никаких аэродинамических данных, кроме качественного описания и формы, – вспоминал Эдвин Хаббл. – Эти таблицы использовались на наших бомбардировщиках, когда они ложились на обратный курс после приземления на русской территории» (на советских аэродромах американские бомбардировщики брали на борт бомбы и использовали, возвращаясь на свои аэродромы). В 1946 году Хаббл был награжден медалью «За заслуги».

После окончания войны Эдвин Хаббл вновь вернулся к научной деятельности. Он намеревался подготовить «Атлас галактик», провести множественные исследования с помощью нового 5-метрового рефлектора, строящегося в обсерватории Маунт-Пал омар. Но планам этим не суждено было реализоваться. Новый телескоп начал работать 26 января 1949 года. Первый негатив получил именно Хаббл. Но в июле этого же года у ученого случился тяжелейший инфаркт. Через некоторое время могучий организм, казалось, справился с болезнью, и Хаббл вновь приступил к наблюдениям. Он вместе с Сэндиджем совершил несколько открытий, в частности, коллеги обнаружили ранее неизвестный тип переменных звезд, названных «Объекты Хаббла – Сэндиджа». Но опубликованную статью об этом открытии Хабблу уже не суждено было увидеть. 28 сентября 1953 года, возвращаясь из обсерватории домой, Эдвин Хаббл умер прямо в машине от инсульта.

Сейчас имя американского астронома носит крупнейший космический телескоп, его именем назван кратер на видимой стороне Луны, а самого Эдвина Хаббла вполне заслуженно называют величайшим астрономом со времен Коперника.