Биографические сведения

Рудольф Клаузиус родился 2 января 1822 г. в городе Кеслине, в семье пастора. Начальное образование получил в небольшой частной школе, которую патронировал его отец. После завершения начального образования он поступает в гимназию города Штеттина, окончив которую будущий ученый был принят в Берлинский университет. Интересы восемнадцатилетнего юноши были весьма разносторонни: его одинаково привлекали и история, лекции по которой читал известный в те годы профессор Л. Ранке, и математика, и физика. Но со временем гуманитарные дисциплины уступили место точным наукам. Университет был закончен блестяще. Для продолжения образования Клаузиус был командирован в университет города Галле для стажировки и написания диссертации, защита которой была завершающим этапом университетского . образования. Здесь, в Галле в течение двух лет Клаузиус провел свои первые научные исследования в лабораториях университета, за что ему в 1847 г. была присуждена степень доктора философии.

Р. Клаузиус

Тематика первых научных исследований Клаузиуса заслуживает внимания, так как именно эти годы становления его как ученого и выбор тематики научных поисков во многом определили карьеру будущего исследователя. В первой статье, опубликованной в 1847 г., он описывает результаты своих исследований по проблеме отражения света. Эта, казалось бы, малоперспективная проблема увлекла молодого ученого, подошедшего к ее разрешению с совершенно неожиданной стороны. Уже в этой статье можно было заметить хватку настоящего исследователя: глубокий анализ явления, широкие познания в физике, безупречное владение математическим аппаратом. Для более глубокого проникновения в сущность изучаемого им явления Клаузиус разработал микроскопическую модель этого явления, с помощью которой ему удалось математически исследовать интересующие его вопросы. В этой работе он утверждает, что голубой цвет неба обусловлен отражением волн голубой части спектра от тонких пленок воды, которые содержатся в атмосфере в виде микропузырьков. Здесь же им был дан математический расчет условий возникновения и существования этих пузырьков, их концентрации и размеров, толщины образуемой ими пленки, а также проведены другие, не менее важные математические выкладки.

В следующей работе, появившейся в печати в этом же году, Клаузиус показал, что при исследовании механических свойств упругих тел наблюдаются аномалии в их свойствах. Для объяснения этих аномалий он высказывает мысль, что молекулы, образующие упругое тело, по своему строению несколько отличны "от нормальных", или, точнее, за аномалии механических свойств упругих тел ответственны искажения в строении молекул. (Для себя отметим тот факт, что в этих рассуждениях Клаузиус зрительно представлял себе молекулы, хотя соответствующих теорий еще не существовало; он "видел" дефекты в их строении и искажения.)

Это глубокое проникновение в сущность изучаемого объекта позволило разработать ему в последующие годы основы молекулярно-кинетической теории и способствовало его плодотворным научным поискам. Именно эти первые работы явились подготовкой для начинающего ученого к разрешению более серьезных, фундаментальных задач современной ему физики.

Признание научных заслуг Клаузиуса пришло после выхода из печати его работы "О движущей силе тепла и о законах, которые могут быть получены из учения о теплоте", опубликованной в 1850 г., всего через три года после получения им степени доктора философии. Содержание, этой работы явилось продолжением научных поисков Карно и Клапейрона. В этой работе Клаузиус обсуждает важные для того времени вопросы взаимопревращения теплоты и работы. Здесь же ученый дает обобщение уравнения Клапейрона - уравнения фазового перехода, которое он распространил на жидкость и на твердые тела (уравнение Клапейрона - Клаузиуса). В этой же работе, используя более точные табличные данные, он продолжает поиски вида функции Карно и изыскивает новые способы вычисления механического эквивалента теплоты. Нельзя не отметить тот факт, что уже в начале этой статьи Клаузиус в отличие от предшественников отрицает сохранение теплоты при работе тепловой машины. Он утверждает, что теплота не перераспределяется между нагревателем и холодильником, а исчезает в количестве, пропорциональном произведенной работе.

Эта статья Клаузиуса получила благоприятные отзывы в среде коллег и была замечена ведущими европейскими учеными. Официальным признанием научных заслуг Клаузиуса явилось назначение его в 1850 г. на должность преподавателя Королевской артиллерийской технической школы в Берлине. Клаузиус с увлечением продолжает развивать исследования по избранной им теме - учению о тепловых процессах. Его публикации все больше привлекают внимание ученых.

Через пять лет после выхода из печати работы, посвященной исследованию тепловых процессов, Клаузиуса приглашают в Цюрихский политехникум на должность профессора математической физики. Приглашение было принято, и вскоре молодой ученый, имя которого уже получило известность в европейских научных центрах, приступает к исполнению своих служебных обязанностей.

Годы работы в Цюрихе были самыми плодотворными в научном творчестве Клаузиуса. Здесь произошло его становление как ученого и именно здесь он создал свои работы, которые принесли ему мировую известность. В эти годы Клаузиус занимался вопросами теплоты и созданием молекулярно-кинетической теории. Сообщения о результатах его научных исканий выходили из печати регулярно, причем каждая последующая работа развивала содержание предыдущих. Научная значимость его исследований была столь высока, что друзья и коллеги посоветовали ему объединить все опубликованные работы и подготовить монографию, в которой бы наиболее полно были изложены результаты его исследований. Обстоятельства благоприятствовали этому, и в 1867 г. она была опубликована в трех томах под общим названием "Механическая теория тепла ".

Первый том монографии содержал собственно учение о теплоте. Во втором томе рассматривались вопросы механической теории электричества, менее удачно разработанные ученым. В третьем томе были изложены основы кинетической теории газов. Этот фундаментальный труд ученого сразу же получил мировое признание коллег и был переведен на многие европейские языки. Нельзя сказать, что все было в изданной работе "чисто и гладко" и не нашлось ярых противников нового учения. Но споры по тем или иным вопросам, подготовка ответов оппонентам - устных и письменных - давали возможность ученому развивать и уточнять результаты, полученные им.

В 1867 г. сорокапятилетний ученый получает новое приглашение - занять профессуру в университете города Вюрцбурга. Это было ближе к родным местам. Условия, которые ему предлагали, были заманчивы и казались более подходящими для продолжения научных изысканий. Все произошло так быстро, что Клаузиус впоследствии и сам себе не мог объяснить скоропалительность принятого им решения. В действительности все оказалось не так, как ожидал ученый. Перемена места жительства не благоприятствовала осуществлению его творческих замыслов: большая педагогическая нагрузка, взаимоотношения с коллегами, отличные от-тех, что царили в политехникуме, отсутствие единомышленников. Клаузиус очень сожалел, что недостаточно продумал вопрос переезда. Но все это было поправимо. Проработав в Вюрцбурге два года, он без колебаний принимает новое приглашение и переезжает в Бонн. На этот раз его ожидания не были напрасными. Перемена места жительства оказалась удачной, о чем свидетельствует тот факт, что вся - остальная жизнь ученого связана именно с этим городом.

Однако боннский период жизни Клаузиуса нельзя назвать счастливым. Именно эти годы в жизни ученого были полны трагизма. В 1870 г. во время франко-прусской войны Клаузиус был тяжело ранен и долго лежал в полковом госпитале¹. Однако полностью излечиться ему не удалось: боли от раны мучили его все последующие годы и преждевременная смерть ученого, несомненно, связана с этим. Вскоре новый трагический случай. В 1875 г. при рождении шестого ребенка умирает жена. Воспитание детей полностью легло на его плечи, и все последующие годы он посвятил не науке, а административной деятельности, домашним делам. Он мог сделать больше, но и того, что сделано им, достаточно, чтобы его имя навечно вошло в историю физики.

¹ (Обстоятельства ранения Клаузиуса установить по существующим источникам не удалось)

Исследования Клаузиуса до сих пор не утратили научной ценности. Именно им было сформулировано второе начало термодинамики в его окончательном виде, введено понятие энтропии, оказавшееся столь плодотворным при изучении тепловых явлений и процессов. Им же предсказана возможность сублимации, теоретически обоснован закон Джоуля-Ленца, разработаны теория термоэлектричества и теория поляризации диэлектриков. В физике известны уравнение Клапейрона-Клаузиуса, неравенство Клаузиуса, уравнение Клаузиуса - Моссоти, уравнение Клаузиуса - уравнение молекулярно-кинетической теории и многое другое. Как ведущий физик Европы он вместе с У, Томсоном, Г. Гельмгольцем, Г. Кирхгофом, А. Г. Столетовым и другими известными учеными был членом Специальной комиссии по разработке единой системы единиц физических величин, которая была создана Первым международным конгрессом электриков, проходившем в Париже в 1881 г.

В последние годы жизни Клаузиус занимал должность ректора Боннского университета. Он был членом многих научных обществ, в том числе иностранным членом Петербургской Академии наук (с 1878 г.), имел много наград и отличий как в своей стране, так и за ее пределами. Больше всего Клаузиус гордился золотой медалью Коплея, которой отметило его научные заслуги Лондонское Королевское общество в 1879 г. Умер Клаузиус в Бонне 24 августа 1888 г. в возрасте 66 лет.