Дореволюционная Россия дала немало замечательных физиков, обогативших своими открытиями мировую науку. Мы уже говорили об А. Г. Столетове, Д. И. Менделееве, П. Н. Лебедеве, Н. А. Умове, А. С. Попове, Б. Б. Голицыне, В. А. Михельсоне, А. А. Эйхенвальде и многих других отечественных ученых, чьи работы содействовали прогрессу физической науки.
Александр Григорьевич Столетов родился 29 июля (10 августа по новому стилю) 1839 г. во Владимире в купеческой семье. Один из его старших братьев Николай был прославленным генералом, героем Шипки. Память его и поныне свято чтит болгарский народ. Сам Александр Григорьевич после окончания Владимирской гимназии поступил в Московский университет на математическое отделение физико-математического факультета. Окончив в 1860 г. факультет одним из первых, он был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию. В 1862 г. он уезжает за границу, где работает у Магнуса в Берлине и в Гейдельберге у Кирхгофа. Кирхгоф высоко отзывался о способностях Столетова. С 1866 г. начинается научная и педагогическая работа Столетова в Московском университете, продолжавшаяся без перерыва до самой смерти, последовавшей 14 (26) мая 1896 г. В 1869 г. Столетов защитил магистерскую диссертацию "Общая задача электростатики и ее приведение к простейшему случаю". В 1872 г. он защищает докторскую диссертацию "Исследование о функции намагничения мягкого железа". Здесь Столетов разработал баллистический метод измерения магнитных свойств вещества на образцах, имеющих форму кольца. Он впервые обнаружил нелинейный характер зависимости намагничивания от силы поля ("кривая Столетова"). Как правильно указывал Столетов, исследования магнитных свойств веществ имеют для электротехники такое же значение, как исследования упругости паров и газов для теплотехники.
Александр Григорьевич Столетов
В 1872 г. Столетов организовал при Московском университете физическую лабораторию и тем самым положил начало важнейшему делу подготовки научных кадров по физике в Московском университете. Из лаборатории Столетова вышел ряд выдающихся работ, он подготовил для русских университетов немало физиков. Р. А. Колли, П. А. Зилов, Н. Н. Шиллер и многие другие физики России вышли из школы Столетова. У Столетова начал свою научную деятельность в Москве Петр Николаевич Лебедев, ставший продолжателем его дела.
В 1881 г. Столетов участвует в работах 1-го Международного конгресса электриков в Париже. Он принимает активное участие в Комиссии единиц, в которую входили такие физики, как У. Томсон, Гельмгольц, Рэлей, Кирхгоф, Клаузиус, Беккерель, Липпман, Этвеш и другие. Именно Столетов отстоял имеющую важное научное значение систему CGS, сохранив обе ее ветви: электромагнитную и электростатическую, для того чтобы напоминать о той связи, какая существует между электричеством и светом. Принятие предложения Столетова при наличии крупных разногласий в вопросе о единицах между английской и немецкой делегациями свидетельствовало об уважении, которым пользовался Столетов среди зарубежных физиков. Его знали и уважали крупнейшие физики Европы: Максвелл, Джоуль, Рэлей, У. Томсон, Д. Д. Томсон, Стоке, Эндрюс и другие английские физики, Гельмгольц, Кирхгоф, Больцман, Камерлинг-Оннес, Маскар, Липпман и многие другие физики Германии, Австрии, Голландии, Франции. На втором конгрессе электриков его избирают вице-президентом физической секции.
Большим уважением пользовался Столетов и среди физиков России. Когда освободилась академическая вакансия по физике в Академии наук, то его кандидатура на эту вакансию была поддержана единодушно. Однако "августейший президент" академии отвел кандидатуру Столетова. Инцидент с академическими выборами Столетова был не первым и не последним. До Столетова не прошла кандидатура Менделеева, несмотря на гневные протесты русской научной общественности, причем в письменном протесте профессоров Московского университета принимал активное участие Столетов. Кандидатура знаменитого кристаллографа Е. С. Федорова (1853- 1919) также была забаллотирована, и только позже, в 1901 г., его избрали адъюнктом. Однако условий для научной работы Федорову не создали, и он в знак протеста вышел из Академии.
Эти неприглядные отношения между Петербургской Академией наук и русской научной общественностью сложились не случайно. Они были отражением того печального положения, в котором находилась русская наука и культура в условиях самодержавия. Особенно тяжелое положение для физики создалось перед революцией в связи с разгромом Московского университета и преждевременной смертью Петра Николаевича Лебедева.
П. Н. Лебедев родился в Москве в 1866 г. Учился он в реальном училище и, по существовавшим в царской России законам, не имел права поступить в университет, как лицо, не имеющее законченного классического образования. Он поступил в Московское техническое училище, но скоро понял, что его истинное призвание - физика. Чтобы иметь возможность заниматься этой наукой, он уехал в Германию в Страсбург, где директором физического института был известный физик Август Кундт (1839-1894). В Германии Лебедев закончил свою докторскую диссертацию, посвященную экспериментальной проверке формулы Клаузиуса-Моссоти для диэлектриков. Докторскую степень он получил в 1891 г. и в том же году по приглашению Столетова переехал в Москву, приняв должность лаборанта в лаборатории Столетова. Здесь он с головой уходит в научную работу. Его интересует проблема электромагнитной теории света. Приняв вывод Максвелла о том, что электромагнитное излучение создает отталкивательную силу давления, он производит расчет, какую роль играют отталкивательные силы во взаимодействии абсолютно черных тел макроскопических размеров, в частности во взаимодействии космических тел с Солнцем. По расчетам Лебедева, с уменьшением размеров тела роль отталкивательных сил становится заметной по отношению к силам тяготения и, в частности, может объяснить отталкивание кометных хвостов от Солнца. Лебедев рассмотрел и общий случай взаимодействия двух шаров в космическом пространстве и показал, что два таких шара при 0° С, имея плотность 10 г/мв и радиусы по 4 мм каждый, не будут ни притягиваться, ни отталкиваться, так как тяготение уравнивается силами светового давления. Отсюда Лебедев подходит к более общей проблеме: выяснению роли лучеиспускания в молекулярных силах.
Петр Николаевич Лебедев
Попутно Лебедев занялся повторением и развитием опытов Герца для ультракоротких электромагнитных волн. Уменьшая размеры вибратора, Лебедев получил рекордно короткие волны - 6 мм длиной. Эбонитовая призма для этих волн имела высоту 1,8 см, ширину 1,2 см я весила менее 2 г, тогда как вес призмы в опытах Герца достигал 600 кг. С этими волнами Лебедев наблюдал двойное преломление в кристаллической сере.
Классические исследования Лебедева в связи с этим носят название "О двойном преломлении лучей электрической силы" (1895 г.).
В течение ряда лет (первая часть работы была опубликована в 1894 г., последняя в 1897 г., полностью работа была опубликована в 1899 г. и составила предмет диссертации Лебедева на русскую степень доктора) Лебедев занимался проблемой действия волн на резонирующие системы. Эта проблема должна была, по замыслу Лебедева, уяснить природу молекулярных сил. Так как молекулы излучают электромагнитные волны, то они являются электромагнитными вибраторами и в качестве таковых оказывают механическое действие друг на друга. Изучение этого действия и составляет задачу исследования. В первой части исследования изучалось действие электромагнитных волн на резонирующую электромагнитную систему, причем выяснилось, что в зависимости от настройки резонаторов силы могут быть как притягательными, так и отталкивательными, достигая максимального значения вблизи резонансной частоты и переходя через нуль для этой частоты.
Во второй части изучалось действие гидродинамических волн на резонирующую систему, и результаты оказались аналогичными с электромагнитными резонаторами.
В последней части рассматривалось действие акустических волн. Если излучатель и резонатор таких волн находятся на близких расстояниях, то их взаимодействие совершенно аналогично взаимодействиям электромагнитных и гидродинамических вибраторов. Однако если волны плоские (излучатель удален на бесконечно большое расстояние от вибратора), то они производят только отталкивательное действие, достигающее максимума при резонансе. Лебедев показал, что подобное же явление должно иметь место и для электромагнитных волн при достаточном удалении резонатора от излучателя.
Теперь Лебедев перешел к измерению сил светового давления. Его классическая работа "Опытное исследование светового давления" была доложена в 1899 г. в Швейцарии, затем на Парижском конгрессе 1900 г. и опубликована в 1901 г. Она явилась не только опытным доказательством идеи Максвелла о световом давлении, но и по сути дела первой экспериментальной проверкой связи между массой и энергией (Е = mс2). Работа эта принесла Лебедеву мировую известность.
В 1909 г. Лебедев закончил "Опытные исследования давления света на газы" (опубликовано в 1910 г.). Что такое давление должно существовать, Лебедев видел из своих исследований действия волн на резонаторы: плоская волна отталкивает вибраторы, каковыми являются молекулы. Чтобы обнаружить и измерить это давление, Лебедев преодолел колоссальные экспериментальные трудности (достаточно сказать, что опыт Лебедева не был до сих пор никем повторен). За это исследование Лебедев был избран почетным членом Лондонского Королевского общества. Затем Лебедев приступил к исследованию магнитных явлений, вызываемых вращением тел, надеясь таким путем найти ключ к решению проблем космического магнетизма. Но закончить эти интересные исследования ему не удалось. В 1911 г. в знак протеста против реакционных действий министра просвещения Кассо группа профессоров Московского университета ушла в отставку. Ушел и Лебедев со своими учениками. Это был большой удар для русской науки вообще и физики в особенности. С чувством огромной горечи писал Лебедев в одной из своих последних статей, посвященной памяти Ломоносова: "...надо было бы спросить тех, кто близко знает ломоносовские условия, в которые поставлены русские ученые исследования некоторыми должна бороться за свое существование русская ученая школа, чтобы поверить, какое число уже начатых интересных исследований, как и у Ломоносова, неожиданно обрывается, какое число людей с несомненными проблесками таланта гибнет благодаря им и для науки и для страны: числа эти ужасающие" (подч. Лебедевым).
Сам Лебедев не перенес разгрома университета. 1 (14) марта 1912 г. сердечная болезнь унесла его в могилу. "Волна столыпинского "успокоения" докатилась до Московского университета и унесла Лебедева на вечный покой",- писал великий русский ученый К. А. Тимирязев в статье "Смерть Лебедева". Он указывал в этой статье на тяжелые последствия для русской науки и страны от этой потери:
"Успокоили Лебедева. Успокоили Московский университет. Успокоят русскую науку. И это в то время, когда цивилизованные народы уже сознают, что залог успеха в мировом состязании лежит не в золоте только 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".
Но это значит, что труд ученого, как и труд пахаря и рабочего, не мог быть плодотворным в ужасающих условиях самодержавия.
Как пахари и рабочие России, так и ее ученые нуждались в революции. Октябрь освободил русскую науку.
Лучшим доказательством благотворного влияния Октябрьской революции на науку является изумительный, кажущийся почти чудесным, размах научной работы в Советской России в самые тяжелые годы ее существования. А. К. Тимирязев в брошюре "Наука в Советской России за пять лет"писал:
"Прежде всего, казалось бы, что при том разорении, которое было вызвано четырехлетней войной, блокадой и опустошениями, произведенными с помощью "союзников" разнообразными "патриотами своего отечества" в ожесточеннейшей гражданской войне, нам едва-едва под силу поддержать те немногие научные институты и лаборатории, какие у нас были. Однако в первые же годы существования Советской республики, почти еще в полосе фронта гражданской войны - это в буквальном смысле относится к Петербургу - один за одним стали строиться новые научные ячейки, новые институты и лаборатории"*.
* (А. К. Тимирязев, Наука в Советской России за пять лет, изд. "Красная новь", Главполитпросвет, М., 1922, стр. 4.)
В 1918 г. в Петрограде открылись Оптический, Рентгенологический и Радиологический институты. В Москве в то же время начал работать институт биологической физики и ряд научно-технических лабораторий, в Нижнем Новгороде открылась знаменитая Нижнегородская радиолаборатория, сыгравшая важную роль в развитии радиотехники и радиофизики в СССР. Молодая Советская власть с исключительным вниманием и заботой поддерживала новые учреждения. В годовщину основания Оптического института (в 1919 г.) Д. С. Рождественский указывал, что это учреждение "открывает как для техники, так и для самого отвлеченного научного эксперимента такие возможности, о которых нам, университетским работникам, не приходилось и мечтать"*. Говоря о трудностях, встретившихся при создании института, Рождественский, между прочим, сказал:
* (Труды ГОИ, т. I, вып. 6, ГИЗ, 1920, стр. 3.)
"У нас не было в достаточном количестве необходимых приборов. Вследствие закрытия границ наш сотрудник проф. В. А. Анри не мог привезти в Петроград все, что было заказано за границей. Но часть приборов мы создали собственными средствами, помогая своими еще не вполне организованными мастерскими не только своей работе, но и работе других ученых учреждений. Часть приборов ревностные и настойчивые сотрудники института разыскали в России. Все это мы могли осуществить только благодаря энергичной поддержке Комиссариата народного просвещения. Он пошел навстречу идее научно-технического учреждения не только большими, подчас выходящими из всякой нормы средствами, но и активным содействием, в котором фактическое осуществление ставилось всегда выше нормы, буква закона преступалась, если от этого выигрывало дело. Мы должны принести искреннюю благодарность Комиссариату за то, что он дал нам возможность в короткий срок увидеть воплощение дорогой для нас мысли"*.
* (Труды ГОИ, т. I, вып. 6, ГИЗ, 1920, стр. 4.)
Хорошо известно указание В. И. Ленина об ассигновании сверхсметных средств в сумме 100 тысяч рублей золотом на поддержку Нижегородской лаборатории*. При полной поддержке правительства активизировалась научная общественность. В 1919 г. была создана Ассоциация русских физиков. В 1920 г. Ассоциация созвала в Москве первый в истории русской физики съезд физиков. В нем приняло участие около 500 человек. В следующем, 1921 г. съезд был созван в Киеве. Трудности сообщения сделали этот съезд сравнительно малочисленным: число участников составило 278 человек, докладов было 50. Третий съезд происходил в сентябре 1922 г. в Нижнем Новгороде, в нем приняло участие 239 человек из 22 городов. Несмотря на сравнительно небольшое число участников, на съезде было заслушано 95 докладов. В 1924 г. происходил четвертый съезд в Ленинграде, на котором было уже 628 участников и прочитано 173 доклада. На пятом съезде, происходившем в 1926 г. в Москве, было около 900 участников и заслушано 168 докладов.
* (В. И. Ленин, Сочинения, т. 33, Госполитиздат, 1950, стр. 323-325.)
Но не только цифрами характеризуется размах научной работы в молодой Советской республике. Гораздо важнее цифр тот исключительный энтузиазм, который отмечался всеми, кто соприкасался с научной жизнью Советской России. Вот, например, что говорил голландский физик П. Эренфест в 1924 г. на IV съезде русских физиков:
"Впечатления о виденном у вас незабываемы. Никогда не забыть этой великой страны труда,- труда радостного и творческого. Я не знаю, где еще так много работают во всех областях жизни, на всех поприщах труда, как в Советской России. И в каких условиях работают! Да, у нас в Лейденском университете тоже умеют работать, но разве можно сравнить условия, в которые поставлены иностранные ученые, не испытывающие никакой нужды в своих научных учреждениях и лабораториях,- с русскими. Там лаборатории поражают своей роскошью, а здесь - радостным творчеством.
В Советской России так много работают, что становится страшно. Не надорвутся ли эти люди? И двигает их высокий мотив труда и творчества. Ведь не цели же наживы они преследуют?!
Я бесконечно поражаюсь русской молодежи. Какая жажда, бескорыстная жажда знаний! Юноши без обуви и не заботясь об одежде рвутся к родникам знания. Я верю, что если народится новый Менделеев, то он выйдет из стен русского университета"*.
* (В. Д. Кузнецов, Физика в СССР за десять лет, речь на торжественном заседании секции научных работников при Томском окпросе 9 ноября 1927 г., газета "Красное знамя", № 274, 1 декабря 1927 г.)
Было бы, однако, неправильно думать, что все ученые Советской республики сразу и безоговорочно стали на путь поддержки Советской власти, на путь честной и бескорыстной работы. История первых лет советской науки знает и ожесточенную классовую борьбу и саботаж со стороны реакционной профессуры. Но не это было главное. Главное было в том, что русская наука, как бы получив извне мощный импульс, быстро пошла вперед, несмотря на все препятствия. Фундамент современной могучей советской науки был прочно заложен в эти трудные незабываемые годы.
Перейдем к конкретным достижениям советской физики за первый десятилетний период ее существования. Как говорилось выше, уже в первый год после Октябрьской революции в республике образовались три новых центра физической науки: два в Петрограде и один в Москве. В Петрограде таким центром были Оптический институт, руководимый Д. С. Рождественским, и физико-технический отдел Рентгеновского института, руководимый А. Ф. Иоффе, в Москве - Институт биологической физики, руководимый П. П. Лазаревым. Принцип научных школ, настойчиво выдвигаемый П. Н. Лебедевым, после Октября получил полное признание среди советских физиков, и коллективы физиков, руководимые Д. С. Рождественским, А. Ф. Иоффе, П. П. Лазаревым, развернули интенсивную и плодотворную работу.
Какие задачи стояли перед физикой в 1917-1926 гг.? Это, конечно, прежде всего проблема атома. После успешного решения Бором задачи о водородном атоме на очередь стала задача изучения электронных оболочек сложных атомов. Эту задачу с успехом решал Оптический институт и физико-технический отдел Рентгеновского института. Д. С. Рождественскому удалось нащупать правильный подход к изучению спектров щелочных металлов, он открыл водородно-подобный характер внешних орбит валентного электрона и выдвинул замечательную идею о происхождении дублетов и триплетов спектральных линий: "дублеты и триплеты спектральных линий получаются вследствие воздействия электронов атома друг на друга магнитными силами"*.
* (Труды ГОИ, т. I, вып. 6, ГИЗ, 1920, стр 82.)
Именно идея такого рода привела в 1925 г. Юленбека и Гаудсмита к открытию спина электрона, этого важнейшего свойства элементарных частиц. Теоретики (Ю. А. Крутков и др.) разрабатывали старый вариант квантовой теории, в частности теорию адиабатических инвариантов. Но уже ясно ощущался кризис этой теории. Рождественский в 1919 г. предчувствует, что квантовые условия "представляют из себя неизвестное пока для нас общее свойство атомов и только атомов"*. Пока же "наше непонимание мы прикрываем непонятными квантовыми условиями"**. Должна была быть создана такая теория, в которой квантование явилось бы общим, естественным свойством микрочастиц. На IV съезде физиков О. Д. Хвольсон во вступительной речи выразил надежду, что скоро явится тот Ньютон, который даст долгожданный синтез корпускулярных и волновых представлений в оптике. На этом же съезде А. Ф. Иоффе доложил о классических опытах, проведенных им вместе с Н. И. Добронравовым, красноречиво-вскрывающих квантовую природу излучения. Эти опыты ныне вошли во все учебники. Поэтому вполне естественно, что идеи новой квантовой механики Гейзенберга - Шредингера-Дирака (1925-1928) быстро были подхвачены советскими теоретиками, которые со своей стороны способствовали развитию новой теории. Достаточно указать на метод вторичного квантования В. А. Фока, предложенный им для расчета многоэлектронных атомов. Советская физика в первый период своего развития оказалась вполне подготовленной для решения сложных экспериментальных и теоретических задач атомной физики.
* (Труды ГОИ, т. I, вып. 6, ГИЗ, 1920, стр 17.)
** (Труды ГОИ, т. I, вып. 6, ГИЗ, 1920, стр 31.)
Также смело и решительно заявила она о себе и в связи с другой сложной теоретической системой современности: общей теорией относительности. А. А. Фридман в 1922-1923 гг. существенно дополнил и исправил выводы Эйнштейна, заменив его статическую картину замкнутого мира с постоянной кривизной кинематикой пространства переменной кривизны. И. Е. Та мм разрабатывал релятивистскую электродинамику изотропных и кристаллических сред, Г. А. Гринберг написал релятивистские уравнения гидродинамики.
Следует отметить, что двадцатые годы были годами широкого обсуждения философских проблем теории относительности. Передовая марксистская философская мысль дала отпор мутному потоку идеалистической литературы, тем, кто, по выражению Ленина, хотел "уцепиться за Эйнштейна" в классовых интересах реакционной буржуазии.
Проблема атомного ядра изучалась в радиевом институте. Здесь следует указать на работу Л. В. Мысовского, начавшего исследования космических лучей под водой Ладожского озера и разработавшего замечательный метод исследования ядерных реакций с помощью толстослойных фотографических пластинок. Уже в 1926 г. на V съезде физиков Л. В.Мысовский докладывал (совместно с П. И. Чижовым) об изучении рассеяния альфа-частиц в специальных мелкозернистых толстослойных пластинках. "При наблюдении следов альфа-частиц в таких пластинках удалось заметить характерные черты прохождения альфа-частиц через материю, наблюдавшихся ранее в менее резкой форме лишь в камере Вильсона"*. Доклад заканчивался утверждением, что "изучение следов альфа-частиц может дать новый метод для исследования различных свойств альфа-частиц"**. Общеизвестно, какие услуги оказывает сегодня ядерной физике метод, впервые примененный Л. В. Мысовским и П. И. Чижовым. Что касается космических лучей, то измерения Мысовского и его сотрудников в 1925 г. дали коэффициент поглощения в воде в 5-7 раз меньший (2*10-3), чем для гамма-лучей (3-4 *10-2), и тем самым поколебали выдвинутую Милликеном гипотезу о том, что космическое излучение представляет собой жесткое коротковолновое излучение. В 1927 г. Д. В. Скобельцын впервые обнаружил с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, заряженные частицы высоких энергий, входящие в состав космического излучения.
* (V съезд русских физиков, перечень докладов, ГИЗ, 1926, стр. 7.)
** (V съезд русских физиков, перечень докладов, ГИЗ, 1926, стр. 8.)
Современная наука и техника немыслимы без электроники. Электроника образует существенную основу переживаемой нами научно-технической революции. Первые годы советской физики отмечаются широким интересом к проблемам электроники и чудесному прибору, преобразовавшему весь физический эксперимент: электронной, или, как тогда говорили, катодной лампе. Ей были посвящены специальные курсы в университетах, статьи и книги русских и зарубежных авторов. Великолепным теоретическим достижением электронной физики этого периода явилась работа безвременно скончавшегося физика Московского университета Сергея Анатольевича Богуславского "Пути электронов в электромагнитных полях", законченная им в 1921 г. (предисловие написано 31 января 1922 г.), но изданная, к сожалению, только в 1929 г. Результаты Богуславского не потеряли значения и по настоящее время для расчета магнетронов и других электронных приборов.
Существенные результаты в области исследования механизма электропроводности газов и твердых тел были получены в Ленинградском физико-техническом институте в работах Н. Н. Семенова, А. Ф. Иоффе и их сотрудников. Особенно следует отметить обширные исследования по фотоэффекту П. И. Лукирского и его сотрудников, а также работы самого А. Ф. Иоффе, положившие начало исследованиям полупроводников.
Наиболее актуальной была проблема применения электронных ламп в радиотехнике. Во время первой мировой войны произошла перестройка радиотелеграфии и переход ее с искровой на электронную технику. Работа велась по условиям военного времени в обстановке секретности, и в блокированной Советской республике надо было самостоятельно решать вопрос о переводе радиотехники на новую базу. Эта задача была решена Нижегородской радиолабораторией. Нижегородская радиолаборатория была основана в 1918 г. На третьем съезде физиков, происходившем в Нижнем Новгороде 17-21 сентября 1922 г., проф. В. К. Лебединский сделал обзорный доклад о деятельности лаборатории, из которого мы заимствуем приводимые ниже сведения.
"Ввиду крайней важности для того времени изготовления катодного реле как для усилителей, так и для гетеродинного приема, радиолабораторией, при первых зачатках ее общего оборудования, было устроено временное помещение для стеклодувной и вакуум-мастерской, и 15 марта 1919 г. было выпущено первое катодное реле типа, разработанного М. А. Бонч-Бруевичем".
"В том же году была пущена в ход 3-киловаттная машина высокой частоты В. П. Вологдина и начались опыты по радиотелефонии. Тогда же началась постройка ламповых генераторов незатухающих колебаний Бонч-Бруевича, с которыми в декабре были проведены первые опыты радиотелефонной передачи Москва - Нижний..."
"Все эти начинания к настоящему времени значительно подвинуты вперед. Усилительных ламп выпущено около 5000 штук, и изготовление их приближается к заводскому. Катодные генераторы изготовлены в нескольких стах экземплярах. Ими оборудована новая мощная (ок. 10 кв) отправительная радиостанция в Москве, с ними произведены опыты по радиотелефонии на расстоянии в тысячи километров. Машина высокой частоты мощностью в 50 кв (20000 пер. в сек.) пущена вход; приступлено к сооружению такой же машины в 150 юз. Кроме того, проф. Вологдиным в 1926 г. разработан тип ртутного выпрямителя, столь важного в радиотехнике настоящего времени, и трансформатор частоты оригинальной конструкции, оба изготовленные мастерскими РЛ".
"С 1921 г. в РЛ разрабатывается быстродействующая радиопередача на пишущих приборах Бодо и Витстона по схеме А. Ф. Шорина. Работа уже закончена, и РЛ переходит к аппарту Сименса. В то же время А. Ф. Шорин производит удачные опыты телеграфирования по проводам токами большой частоты (Владимир - Нижний) и конструирует аппарат управления 16-ю механизмами на расстоянии (по проводам или радио)".
"...Молодым сотрудником нашим О. В. Лосевым было близко изучено интересное свойство кристаллического детектора генерировать незатухающие колебания. Наконец, можно упомянуть, что в ближайшее время предвидится окончание разработки громкоговорящего телефона, радиотелескопа и мощного генератора незатухающих колебаний ультрарадиочастоты (Бонч-Бруевич)"*.
* (Труды третьего съезда Российской ассоциации физиков в Нижнем Новгороде, Нижний Новгород, типография Нижегородской лаборатории, 1923, стр. 8-9.)
По поводу двух последних абзацев следует заметить, что лабораторией, а также физиками Москвы было сделано в эти годы важное государственное дело. Телеграфная связь после войны находилась в ужасном состоянии. Линии, находившиеся в более или менее сносном состоянии, должны были быть использованы до отказа, чтобы обеспечить необходимую связь. Поэтому был применен смелый опыт повышения пропускной способности линии путем передачи высокочастотных сигналов. Так возникла своеобразная новая техника: радиотелеграфия... по проводам.
Что же касается опытов Лосева, то все их значение выяснилось только в наше время. Это был первый транзистор.
Радиолаборатория издавала журнал "Телеграфия и телефония без проводов", сыгравший важную роль в развитии радиофизики в России. Постановлением ВЦИК от 19/Х 1922 г. Нижегородская радиолаборатория награждена орденом Трудового Красного Знамени и особо были отмечены заслуги проф. Вологдина, Бонч-Бруевича и инженера Шорина. На съезде с докладами от лаборатории выступали, кроме В. К. Лебединского, Д. А. Рожанский, В. П. Вологдин и другие.
Замечательной чертой съезда было внимание, уделенное ультракоротким волнам и микроволнам. Так, А. И. Данилевский сообщил о генераторе метровых волн с пентодом, построенным в 1921 г. Нижегородской лабораторией и сконструированным докладчиком. Пентод генерировал волны от 5 до 2 м, а в измененной схеме - до 20 см. Значительным событием был доклад А. А. Глаголевой-Аркадьевой о генерировании наиболее коротких электромагнитных волн методом массового излучателя. Глаголевой-Аркадьевой удалось перекрыть область между терцовыми и инфракрасными лучами. Другим методом наиболее короткие электромагнитные волны были получены М. А. Левицкой.
Таким образом, молодая советская радиофизика не только с успехом решала насущные задачи дня, но и прокладывала пути в будущее, к технике ультравысоких частот, полупроводников и фотоэлементов.
С большой активностью советские физики начали изучение свойств твердых тел: механических, электрических, магнитных. Электрическая теория кристаллической решетки разрабатывалась теоретически Я. И. Френкелем. Открытый Лауэ, отцом и сыном Брэггами и русским физиком Г. В. Вуль-фом метод рентгеноструктурного анализа стал широко разрабатываться русскими физиками Г. В. Вульфом, Г. В. Курдюмовым, М. И. Корсунским и другими. Большой интерес вызвали работы А. Ф. Иоффе и его сотрудников по изучению механических и электрических свойств кристаллов. Опыты по измерению механической прочности кристаллов каменной соли получили мировую известность. Мы уже говорили об изучении электропроводности диэлектриков, положившем начало физике полупроводников.
Обширные исследования твердого тела, продолжающиеся и до настоящего времени, велись в Томске под руководством профессора В. Д. Кузнецова. Эта область физики была одной из первых, получивших широкое применение. Металлографический и рентгеноструктурный анализ вошли в практику заводских лабораторий.
Связь физики с техникой была характерна и для работ Оптического института. Россия не имела собственной оптической промышленности, и даже театральные бинокли импортировались из-за границы. В Оптическом институте плодотворно сочетались глубокие теоретические исследования (Д. С. Рождественский, Ю. А. Крутков, В. А. Фок, И. В. Обреимов, А. Н. Теренин и др.) с исследованиями, имеющими важное практическое значение. Работы А. И. Тудоровского, В. С. Игнатовского, Г. Г. Слюсарева по расчету оптических систем, И. В. Гребенщикова по оптическому стеклу, А. А.Лебедева по отжигу стекла дали замечательные результаты. Советская наука и промышленность получили свою первоклассную оптику.
С большим энтузиазмом велась работа и в Москве, в Институте биологической физики (П. П. Лазарев), в Московском университете, в Государственном электротехническом институте. Биофизические исследования П. П. Лазарева и его учеников, работы по магнетизму В. К. Аркадьева и его учеников, фотохимические исследования С. И. Вавилова, А. С. Предводителева, В. Л. Левшина, исследования по молекулярной физике Б. В. Ильина, В. С. Семенченко, П. А. Ребиндера, акустические исследования С. Н. Ржевкина, Н. Н. Андреева, исследования по электронике и радиофизике (В. И. Романов, Н. А. Капцов), геофизические исследования (в особенности исследования Курской магнитной аномалии) Г. А. Гамбурцева и В. В. Шулейкина и многое другое характеризует научную атмосферу Москвы. С 1925 г. начал работу в Московском университете Л. И. Мандельштам, вокруг которого сгруппировалась большая школа молодых теоретиков: И. Е. Тамм, М. А. Леонтович, А. А. Андронов, С. Э. Хайкин и др.
Невозможно обрисовать со сколько-нибудь достаточной полнотой достижения советской физики за первый период ее существования. Однако совершенно ясно и четко вырисовываются ее основные черты. Советская физика становится наукой сплошного фронта, охватывающей все проблемы физики: от сложных теорий атома до процессов в живом организме. Атомная физика, теоретическая физика, акустика, оптика, твердое тело, магнетизм, молекулярная физика, теплофизика, электроника, радиофизика, геофизика, биофизика и все многообразные отрасли физического знания разрабатываются в той или иной степени в советской физике в первое же десятилетие ее существования.
Второй особенностью советской физики является ее стремление связаться с жизнью, с практикой. Научно-исследовательская работа идет не только в университетах и чисто научных учреждениях. Она идет и в научно-технических институтах и непосредственно в заводских лабораториях. Связь науки и техники становится девизом дня.
В том же направлении шла перестройка преподавания в высшей школе: организация физико-механического факультета в Ленинградском политехническом институте, практических уклонов в Московском университете имела целью всемерное сближение науки с практикой.
Третья особенность советской физики - ее демократический характер, выход за стены узких академических учреждений. Характерно, что Академия наук, на которой особенно тяжело сказалась кастовость и влияние правящей дворянской верхушки, в первые годы не принимала активного участия в процессе бурного развития советской науки. "Старое недоверие университетских кругов к Академии выразилось довольно отчетливо в первые годы революции",- писал С. И. Вавилов. Однако празднование двухсотлетия Академии наук в 1925 г. уже показало ее возросший авторитет в научной общественности и послужило началом последующего ее развития в высший научный центр страны. Демократический характер советской науки выражался в огромном размахе популяризаторской работы, в организации публичных лекций, рабочих университетов, в выпуске научно-популярных книг. Несмотря на исключительно напряженное положение с бумагой и полиграфической базой, за эти годы было выпущено большое количество отечественной и переводной научно-популярной литературы по физике.
С 1918 г. в Москве начал выходить журнал "Успехи физических наук", систематически знакомящий читателей с важнейшими результатами физики в виде обзорных и оригинальных статей как отечественных, так и зарубежных авторов.
Годы предвоенных пятилеток социалистического строительства были не только годами дальнейшего развития советской науки, но и годами ее первого боевого испытания как социалистической науки, науки нового типа. Перед советской наукой встала задача: активно включиться в процесс социалистического переустройства страны, перестроить всю работу на новых началах, подчинить развитие науки единому народнохозяйственному плану. Перед партией стояла задача убедить деятелей науки в необходимости такого пути ее развития, сломить сопротивление консерваторов и реакционеров, вовлечь в процесс научного творчества советскую молодежь. Надо было создать новые кадры специалистов социалистической формации. Лозунг партии "Большевики должны овладеть техникой" нашел горячий отклик среди партийной и комсомольской молодежи. Прием в 1928-1929 гг. в университеты парттысячников и профтысячников, учреждение института выдвиженцев из рабочих и крестьян для поступления в аспирантуру, реорганизация рабфаков в направлении приближения их выпускников к будущей специальности, постановление СНК РСФСР 8 июня 1931 г. "Об организации в республике новых университетов" и, наконец, постановление ЦИК СССР от 19 сентября 1932 г. "Об учебных программах и режиме в высшей школе и техникумах" - вот те меры, с помощью которых решалась поставленная партией задача. Итоги этой работы можно видеть на примере Московского университета. Если в 1928 г. рабоче-крестьянская прослойка среди студентов МГУ составляла 41,5%, то в 1932 г. она составила уже 73,7%. Если в 1928 г. число членов партии и комсомольцев составляло 46,2%, то в 1932 г. оно было уже 68,8%. В 1930 г. в МГУ было 114 аспирантов, в 1932-410, из них 67% рабочих и крестьян.
Вскоре в науку вошли молодые кадры. Одной из первых кандидатских диссертаций по физике, защищенных в МГУ в конце 1933 г.- начале 1934 г., была диссертация аспиранта Д. И. Блохинцева, посвященная вопросам теории металла. Диссертанту была присуждена степень доктора. Ныне Д. И. Блохинцев - лауреат Ленинской премии, один из создателей первой в мире атомной электростанции, руководитель объединенного Международного института ядерных исследований в Дубне.
В годы первых пятилеток шло интенсивное строительство новых научных центров. В Харькове в 1929-1930 гг. был организован Украинский физико-технический институт, первым руководителем которого был И. В. Обреимов. В Свердловске в 1931 г. был организован Уральский физико-технический институт (первый руководитель Я. Г. Дорфман); в 1930 г. был организован Сибирский физико-технический институт (руководитель В. Д. Кузнецов) в Томске; в 1931 г. в Горьком был организован физико-технический институт, главным направлением которого стала разработка теории колебаний под руководством А. А. Андронова. Были созданы физические институты и в ряде союзных республик.
Меняется и общая организационная структура советской науки. Ее центром становится реорганизованная и усиленная Академия наук СССР. В 1934 г. Академия наук переезжает в Москву. Здесь в системе Академии наук организуются два физических института: Физический институт имени П. Н. Лебедева, руководимый С. И. Вавиловым, и Институт физических проблем, руководимый П. Л. Капицей. Ленинградский физико-технический институт был реорганизован в 1930 г. в три института: физико-технический (руководитель А. Ф. Иоффе), Электрофизический (руководитель А. А. Чернышов) и Институт химической физики (руководитель Н. Н. Семенов).
Академическая физика получила за эти годы новое пополнение. Если в первом десятилетии она была представлена А. Ф. Иоффе и П. П. Лазаревым, ведущими свою работу вне Академии, то теперь ее кадры непрерывно расширяются и вместе с тем центр физической науки в СССР перемещается в Академию. В 1929 г. в Академию наук избираются Л. И. Мандельштам, Д. С. Рождественский, В. Ф. Миткевич, в 1932 г. в Академию избирается С. И. Вавилов, в 1939 г. академиками избираются П. Л. Капица, В. А. Фок, Н. Д. Папалекси, В. П. Линник, А. И. Алиханов, И. В. Курчатов, А. А. Лебедев, Б. А. Введенский. С. И. Вавилов назвал эти годы переломными в Академии наук.
"В XX веке,- писал С. И. Вавилов,- академическая наука, в том числе физика, начала явно уступать в качественном отношении таким научным центрам, как лаборатории П. Н. Лебедева, Д. С. Рождественского, А. Ф. Иоффе, П. П. Лазарева. В первое революционное десятилетие это отставание уровня академической физики по сравнению с внеакадемической становилось все более резким. Вместе с тем начинается и следующая фаза этого сложного, поистине диалектического процесса развития нашей науки. Внеакадемическая наука постепенно проникает в Академию, сначала в форме специальных конференций и совещаний всесоюзного значения, на которых Академия играет руководящую и организаторскую роль. Состав Академии растет, в частности сильно увеличивается число академиков-физиков за счет академических учреждений и очень большое конкретное влияние в научной жизни Академии приобретают ее многочисленные члены-корреспонденты. Наконец, внеакадемические институты, занимающиеся исследованием широких принципиальных вопросов, переходят в Академию. Таков, например, переход Ленинградского физико-технического института, руководимого А. Ф. Иоффе"*.
* (Очерки по истории Академии наук, Физико-математические науки, 1945, стр. 24-25.)
Эта характеристика диалектического перехода советской науки к единому руководяшему центру в Академии наук иллюстрируется данными о съездах и конференциях по физике в этот период. Шестой съезд советских физиков проходил в Москве и приволжских городах - Горьком, Казани, Саратове в августе 1928 г. Летом 1930 г. в Одессе проходил VII съезд. Взамен съездов появляются конференции по отдельным проблемам физики. В 1929 г. Харьковский физико-технический институт созывает первую всесоюзную конференцию по теоретической физике, в 1931 г. созывается первая всесоюзная конференция по физике колебаний, за ней следуют конференции по другим разделам физики: по полупроводникам, магнетизму, спектроскопии, люминесценции, фотографическим процессам, созывавшиеся в различных городах Советского Союза. В 1933 г. в Ленинграде состоялась первая конференция по физике атомного ядра. С 1937 г. такие конференции созываются каждую оеень. Последняя, 5-я конференция по физике ядра состоялась в Москве 20-26 ноября 1940 г.; 6-я конференция, назначенная на осень 1941 г., не состоялась, нормальное развитие советской науки было прервано войной с фашистскими захватчиками.
Во всех этих конференциях организационная и руководящая роль принадлежала Академии наук. Академия наук СССР становится штабом советской науки. В этом отношении показательна мартовская сессия Академии наук 1936 г., посвященная физике и плану работ Академии на 1936 г. В обсуждении докладов А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественского, С. И. Вавилова и Г. М. Кржижановского приняли участие ученые и техники, представители всех научных и технических учреждений Советского Союза.
Мы остановимся только на некоторых, наиболее существенных результатах, достигнутых советскими физиками в период 1928-1941 гг.
До начала тридцатых годов советская физика обогатилась такими фундаментальными исследованиями, как комбинационное рассеяние света, открытое одновременно Мандельштамом и Ландсбергом в Москве и Раманом в Калькутте. В 1928 г. Л. И. Мандельштамом была разработана интересная теория этого явления, основанная на идеях радиотехники. В эти же годы А. А. Андронов и другие ученики академика Мандельштама начали разработку нового направления физики колебаний: физики нелинейных колебаний, играющей исключительно важную роль в современной радиотехнике и теории автоматического регулирования. В 1928-1929 гг. Д. В. Скобельцын применил к исследованию космических лучей камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле, и обнаружил следы заряженных частиц большой энергии. Метод Скобельцына оказался исключительно ценным и привел в 1932 г. к открытию новой частицы - позитрона - американским физиком Андерсоном, а в 1937 г.- к открытию мезона тем же Андерсоном и Неддермейером.
В том же 1928 г. А. Н. Теренин и Л. И. Добрецов, сотрудники Д. С. Рождественского, открывают сверхтонкую структуру линий натрия В последующих теоретических работах С. Э. Фриша и других выяснилось, что эта тонкая структура обязана своим происхождением взаимодействию излучающего электрона с магнитным моментом ядра. Так началось изучение новой важной характеристики ядра: его механического и магнитного момента.
В том же 1928 г. важные успехи были достигнуты в теории магнетизма. Я. И. Френкель, Я. Г. Дорфман объясняли ферромагнетизм как результат взаимодействия магнитных моментов электронов. Н. С. Акулов открытием закона магнитной анизотропии пролил свет на происхождение кривой намагничения, впервые полученной Столетовым, и петли гистерезиса.
Важное значение имели работы по кинетике химических реакций, ведущиеся в институте химической физики Н. Н. Семеновым, В. Н. Кондратьевыми другими. Н. Н. Семенов изучил кинетику горения и открыл в химии цепные реакции. В 1928-1940 гг. им была дана математическая формулировка тепловой теории самовоспламенения. В 1926-1928 гг. начались работы Н. Н. Семенова, В. Н. Кондратьева и других по изучению цепных реакций. Итогом проведенных исследований явилась вышедшая в 1934 г. монография Н. Н. Семенова "Цепные реакции". В 1956 г. Н. Н. Семенову и английскому ученому С. Хиншельвуду была присуждена Нобелевская премия по химии за работы по кинетике горения и цепным реакциям.
Больших успехов добились советские теоретики. Квантовая теория электропроводности и теория магнетизма Я. И. Френкеля, метод вторичного квантования В. А. Фока, работы Л. Д. Ландау, Д. Д. Иваненко, И. Е. Тамма и других советских теоретиков дали богатый материал для первой конференции по теоретической физике, созванной в Харькове в 1929 г. Центральной проблемой конференции была дискуссия релятивистского квантового уравнения электрона, положившая начало современной квантовой электродинамике.
Наряду с этим обсуждались проблемы общей теории относительности и единой теории поля. Через два года состоялась вторая конференция по теоретической физике, на которой обсуждались проблемы теории магнетизма, теории металлов и теории полупроводников. Следует отметить, что в 1930 г. И. В. и Б. В. Курчатовыми было открыто важное свойство сегнетовой соли, которая оказалась в отношении электрических свойств аналогом ферромагнетиков. На первой всесоюзной конференции по колебаниям, происходившей в 1933 г., в центре внимания были проблемы теории нелинейных колебаний, автоколебаний, параметрического резонанса, разрабатываемых Л. И. Мандельштамом, Н. Д. Папалекси, А. А. Андроновым и другими. В разработке этих проблем советская физика заняла ведущее место в мировой науке.
В том же 1933 г. состоялась первая конференция по ядерной физике. В работе конференции приняли участие выдающиеся иностранные-ученые Ф. Жолио-Кюри, П. Дирак и другие. В центре внимания конференции были новые открытия в ядерной физике: открытие позитрона и нейтрона, новая теория строения атомного ядра, предложенная Д. Д. Иваненко в СССР и В. Гейзенбергом в Германии.
В следующем, 1934 г. состоялась третья конференция по теоретической физике, в которой принял участие известный датский физик Н. Бор. В центре внимания были проблемы теории ядерных сил. Важные результаты были получены И. Е. Таммом, Д. Д. Иваненко и другими, показавшими, что ядерное взаимодействие может быть объяснено с помощью обмена частицами между нуклонами, образующими ядро. Вместе с тем И. Е. Тамм показал, что известные тогда частицы электрон и нейтрино не могут объяснить количественно ядерные взаимодействия, так как дают силы, в 1010 раз меньшие фактически наблюдаемых.
Этот расчет побудил японского физика Юкава высказать в 1935 г. важную гипотезу о существовании неизвестных частиц с массой промежуточной между массой протона и электрона.
В том же 1935 г. в лаборатории академика Вавилова его аспирантом П. А. Черенковым было сделано выдающееся открытие нового вида излучения, возникающего при движении быстрых электронов в среде. Это "свечение Вавилова - Черенкова" было теоретически объяснено И. Е. Таммом и И. М. Франком. Оно играет важную роль в современной ядерной физике. С помощью "счетчиков Черенкова" были открыты новые частицы - антипротоны. В 1958 г. П. А. Черенкову, И. Е. Тамму и И. М. Франку была присуждена Нобелевская премия по физике за открытие и исследование этого свечения.
В 1937 г. Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси разрабатывают новый, радио-интерференционный метод определения расстояний.
В 1938 г. П. Л. Капица открывает сверхтекучесть жидкого гелия. Теорию явления перехода жидкого гелия в новое, сверхтекучее состояние разработал Л. Д. Ландау.
В 1962 г. Л. Д. Ландау за его работы по теории жидкого гелия была присуждена Нобелевская премия по физике.
В конце 1938 г. в мировой физике совершается важное событие: открыто расщепление урана (О. Ган, Штрассман, Л. Мейтнер).
Вопрос о расщеплении урана обсуждается на конференции по ядерной физике 1939 г. Теория этого нового явления была дана советским физиком Я. И. Френкелем, а также Бором и Уиллером. Обсуждается вопрос о возможности цепной реакции. В 1940 г. советские физики Флеров и Петржак открывают спонтанный распад урана. На совещании по ядерной физике 20-26 ноября 1940 г. в Москве было заслушано свыше 40 докладов по вопросу о природе мезона, в взаимодействии быстрых электронов и жестких фотонов с веществом, о ядерной изомерии, открытой в 1935 г. И. В. Курчатовым, Л. В. Мысовским и Л. И. Русиновым, о расщеплении урана и взаимодействии нейтронов с веществом, о ядерных реакциях внутри звезд, о применении радиоактивных изотопов и технике ускорителей. С большим докладом о возможности осуществления цепной реакции выступил И. В. Курчатов. Материалы совещания показывают, что советская физика стояла на правильном пути в области получения и использования атомной энергии в мирных целях. Советские физики приступили как к работе над получением цепной реакции, так и к работе над получением радиоактивных изотопов. Известный советский физик Н. А. Добротин в статье, посвященной итогам конференции, писал:
"Подводя итоги работ совещания, следует подчеркнуть, что совещание со всей наглядностью показало, какой большой шаг по пути к лидерству в мировой науке сделала советская ядерная физика за истекшие годы. В то время как в капиталистической Европе научная работа в теоретических областях резко сокращена, в Советском Союзе, наоборот, ядерная физика-развивается все более быстрыми темпами. Многие из работ, доложенных на совещании, свидетельствуют о ярком успехе советских ученых. Проводимая сейчас реконструкция экспериментальной базы нашей ядерной физики - постройка новых установок для создания мощных пучков частиц с очень большими энергиями - даст нашим ученым возможность для того, чтобы уже в ближайшие годы занять ведущее место в мировой науке"*.
Через три месяца после того, как были опубликованы эти строки, мирное развитие советской науки было прервано войной.
Война изменила весь нормальный строй жизни и работы советских людей, перед которыми встала одна задача: отстоять Родину от фашистских захватчиков, разгромить врага. Этой задаче была подчинена и деятельность советских ученых. "За годы войны,- писал С. И. Вавилов,- этой (т. е. советской.- П. К.) науке пришлось выдержать вдвойне трудное испытание. Перед наукой возникли совершенно новые, иногда очень сложные, правда, разнообразные задачи, в срочном порядке выдвигавшиеся фронтом, военной промышленностью и тылом. Вместе с тем работать пришлось в необычных, иногда очень тяжелых условиях". Упомянув о трудностях, ставших перед учеными в годы войны, Вавилов продолжает:
"Несмотря на тяжесть таких лишений, советская наука за годы войны с честью выполнила стоявшие перед ней задачи. Положительные результаты этой науки выразились в новых видах артиллерии, в ракетных снарядах, в постоянном усовершенствовании самолетов и авиационных моторов, в разработке новых сортов брони и бронебойных снарядов против "тигров" и "фердинандов", в достижениях советского радио, в безукоризненной работе военной оптики всякого рода, менявшейся и развивавшейся на ходу, в высокой постановке военно-санитарного дела, в спасении советской военной медициной сотен тысяч раненых бойцов, в борьбе с инфекциями и эпидемиями на фронте и в тылу".
"Победа Советской Армии была частично и победой советской науки",- делает вывод С. И. Вавилов*.
* (С. И. Вавилов, Собрание сочинений, т. III, Изд. АН СССР, стр. 844-845.)
Закончим главу о советской физике краткими биографическими очерками о ведущих советских физиках.
Первые шаги советской физики связаны с именами Д. С. Рождественского, П. П. Лазарева, А. Ф. Иоффе.
Дмитрий Сергеевич Рождественский
Дмитрий Сергеевич Рождественский родился 7 апреля 1876 г.. в Петербурге в семье учителя гимназии. Окончив в 1894 г. гимназию с серебряной медалью, он поступил в Петербургский университет на естественное отделение физико-математического факультета, но со второго курса перешел на математическое отделение, которое окончил по специальности физика в 1900 г. с дипломом I степени. Затем он год работал лаборантом Военно-Медицинской академии, а с 1901 по 1903 г. учился за границей в Германии. В 1903 г. он становится лаборантом Петербургского университета, с 1907 по 1910 г. работал в Парижском университете, а с 1910 вновь работает в Петербургском университете.
В 1903 г. в журнале Русского физико-химического общества (ЖРФХО) была опубликована первая реферативная работа Рождественского "Новейшие работы по оптике металлов". Эта работа предвещала, что основной научный интерес Рождественского состредо точите я на оптике. Несколько позже намечается и более узкая область интересов Дмитрия Сергеевича - аномальная дисперсия. В 1907 г. в ЖРФХО появилась его большая статья "Аномальная дисперсия", продолжение которой появилось в 1912 г., а в 191Q г. было опубликовано сообщение " К исследованию аномальной дисперсии в парах натрия". Здесь был изложен его знаменитый "метод крюков", позволивший проникнуть в самую область поглощения, остававшуюся недоступной для экспериментального исследования. Свои исследования Рождественский обобщил в магистерской диссертации "Исследования аномальной дисперсии в парах натрия", блестяще защищенной в 1912 г. После защиты он получил звание приват-доцента.
В дальнейшем Рождественский продолжал исследования не только в парах натрия, но и в парах других щелочных металлов: калия, рубидия и цезия. Он показал, что отношение числа вибраторов в дуплете натрия и других щелочных металлов всегда равно 2. Полученные им результаты стали предметом докторской диссертации "Простые соотношения в спектрах щелочных металлов", защищенной Рождественским в 1915 г. В 1916 г. Рождественский становится профессором Петербургского университета и в 1919 г. организует на физико-математическом факультете самостоятельное физическое отделение, первое физическое отделение во всей стране. Рождественский горячо принял Октябрьскую революцию и сразу "же включился в работу по организации научного учреждения нового типа, "в котором неразрывно связывались бы научная и техническая задачи" оптического института. Начинание Рождественского встретило полную поддержку правительства, и 15 декабря 1918 г. Государственный Оптический институт был организован.
В годовщину основания Института 15 декабря 1919 г., во фронтовом Петрограде Рождественский произнес свою изумительную речь "Спектральный анализ и строение атома", в которой нацеливал русскую физику на решение сложной теоретической задачи изучения атома. "Почему в Оптическом институте,- спрашивал Рождественский,- учреждении в такой же мере техническом, как и научном, мы посвятили первый годовой день чисто научным проблемам, можно сказать, самым отвлеченным идеям науки?" Ответ Рождественского был поистине пророческим: "Отвлеченные умозрения,- говорил он,- иногда через века, а на тех путях, о которых мы говорим сегодня,- мы верим: через немногие уже годы - влекут за собою такие достижения, такое могущество человека над мертвым капиталом природы, которое меняет в корне материальные, а за ними неизбежно и социальные условия его бытия".
"Громадными были те изменения, которые внес XIX век, век комбинаций, приспособления для человека простых сравнительно сил. Но мы и предугадать не можем, как преобразится жизнь человечества в ближайшие десятилетия, когда загадка атома будет разгадана, когда тысячи, десятки тысяч ученых приложат волю к разрешению, наряду с другими задачами, этой, быть может важнейшей, когда наука ежечасно будет приближаться к жизни". Рождественский указывает, что "революция, творимая наукой, идет быстрее урагана". Такое ясное понимание характера современной науки, понимание ее важнейших направлений, ее огромного социального значения - поистине изумительно. Оно вдохновляло Рождественского во всей его научной и организационной деятельности, которая была направлена на глубокое сочетание науки с практикой социалистического строительства. Именно эта идея была темой его волнующего выступления на сессии Академии наук СССР в марте 1936 г. Рождественский был избран действительным членом Академии наук в 1929 г. Скончался Д. С. Рождественский 25 июня 1940 г,
Петр Петрович Лазарев
Петр Петрович Лазарев родился 14 апреля 1878 г. в Москве в семье межевого инженера. Окончив в 1901 г. медицинский факультет Московского университета, Лазарев не удовлетворяется степенью доктора медицины, полученной им в 1902 г., а сдает в 1903 г. экстерном экзамены за весь курс физико-математического факультета. Это сочетание медицинского и физико-математического образования определило ведущее направление научной деятельности Лазарева: биофизика. В том же 1903 г. Лазарев посещал коллоквиум знаменитого русского физика П. Н. Лебедева и начал экспериментальную работу по молекулярной физике в его лаборатории. В этой лаборатории он подготовил свою магистерскую диссертацию по физике, посвященную скачку температуры на границе твердого тела и газа. П. П. Лазарев становится деятельным сотрудником Лебедева и вместе с ним покидает университет в 1911 г. в знак протеста против реакционных действий министра просвещения Кассо. Свою докторскую диссертацию "Выцветание красок и пигментов в видимом свете" Лазарев защищает уже в Варшаве в 1912 г. Фотохимические исследования Лазарева принадлежали к фсновным работам доквантовой фотохимии.
После смерти Лебедева Лазарев руководит его лабораторией в Москве (в Мертвом переулке). В эти годы Лазарев создает свою знаменитую ионную теорию возбуждения. Лазарев вывел теоретически основные законы физиологического возбуждения Нернста и Пфлюгера, исходя из созданного им физико-химического механизма процесса возбуждения.
В 1912 г. Лазарева избирают профессором Московского Высшего Технического училища, а в 1917 г.- действительным членом академии наук по кафедре физики, освободившейся после смерти Голицына.
После Октябрьской революции П. П. Лазарев принимает деятельное участие в работе научно-технической секции Наркомздрава, в разработке Курской магнитной аномалии.
В 1919 г. П. П. Лазарев в помещении Физического института, строившегося при Народном Университете Шанявского для П. Н. Лебедева, организует Институт физики и биологии, который был первым научным институтом, созданным при Советской власти. Здесь велась интенсивная научная работа по молекулярной физике, акустике, оптике, фотохимии, геофизике и особенно в области биофизики. Вокруг П. П. Лазарева сгруппировалась талантливая научная молодежь: С. И. Вавилов, В. В. Шулейкин, Г. С. Ландсберг, Г. А. Гамбурцев, П. А. Ребиндер, А.С.Предводителев, Э. В. Шпольский, С. Н. Ржевкин и другие, ставшие впоследствии видными деятелями советской физики.
С 1931 г. П. П. Лазарев заведует биофизическим отделом Всесоюзного института экспериментальной медицины. В 1938 г. отдел преобразовали в биофизическую лабораторию Академии наук СССР, директором которой стал Лазарев. Здесь он продолжал свои исследования адаптации глаза.
В годы Отечественной войны лаборатория была эвакуирована в Алма-Ату. Здесь П. П. Лазарев скончался 23 апреля 1942 г.
Научная деятельность П. П. Лазарева была весьма продуктивна, им было написано свыше 500 работ по биофизике, геофизике, молекулярной физике, фотохимии и истории физики. П. П. Лазарев был в Советском Союзе пионером биофизики - весьма важной и перспективной отрасли современной науки.
Абрам Федорович Иоффе
Абрам Федорович Иоффе родился 29 октября 1880 г. на Украине, в г. Ромны. Окончил Петербургский Технологический институт в 1902 г. и уехал в Германию продолжать научное образование. Здесь он учился в Мюнхенском университете, который окончил в 1905 г. Его учителем был знаменитый Рентген. Одной из первых выполненных работ была работа по определению тепла радием (проверка соответствующих опытов П. Кюри). При выполнении этой работы А. Ф. Иоффе заметил фокусирующее действие магнитного поля на поток β-частиц и правильно объяснил это явление. Рентген после этого понял выдающиеся способности своего ученика и предложил ему тему докторской диссертации: исследование пьезоэлектрических свойств кварца. Докторская степень была присуждена Абраму Федоровичу с высшим отличием. Затем Иоффе исследовал фотоэффект в кристалле каменной соли. К этой работе присоединился Рентген. В 1906 г. Иоффе вернулся на родину и начал научно-педагогическую деятельность в Петербургском Политехническом институте. Первая его заметка, опубликованная в 1907 г. в ЖРФХО, относилась к его мюнхенской диссертации и называлась "О явлениях последействия и электропроводности в кварце". В отличие от общепринятого мнения Иоффе показал, что упругие последействия кварца являются проявлением пьезоэлектрического эффекта, возникающего при деформации кварца. В том же году он опубликовал в ЖРФХО "Заметку о фотоэлектрическом эффекте", в которой поддержал гипотезу световых квант Эйнштейна, в то время еще не пользовавшуюся общим признанием. Так уже в 1912 г. выдающиеся немецкие физики Планк, Нернст, Рубенс и Варбург, представляя кандидатуру Эйнштейна Прусскому министерству просвещения, перечисляя его заслуги, писали: "То, что он в своих рассуждениях иногда выходит за пределы цели, как, например, в гипотезе световых квант, не следует слишком сильно ставить ему в упрек". Курьезно, что одним из авторов этой своеобразной "защиты" был сам основатель квантовой теории Планк.
Но Иоффе сразу принял новую революционную идею Эйнштейна. В статье "Памяти Альберта Эйнштейна" он писал: "В 1907 г. мне удалось показать соответствие фотонной теории с опубликованными тогда измерениями Ладенбурга, которые тот связывал с теорией резонанса Ленарда. Тогда же я приступил к прецезионной проверке закона Эйнштейна на натрии и калии. Но эти результаты были опубликованы Милликеном раньше моего и, по-видимому, точнее.
В 1909 г. я пытался вывести все законы равновесной лучистой энергии из теории фотонов и их аналогии с молекулами кинетической теории газов. При этом оказалось, что для получения правильной формулы спектрального состава излучения абсолютно черного тела необходимо применить видоизмененную статистику. Ю. А. Крутков доказал это положение; статистика, как оказалось позже, совпадает со статистикой Бозе-Эйнштейна".
В 1911 г. А. Ф. Иоффе опубликовал исследование "Магнитное поле катодных лучей". Ему впервые удалось измерить магнитное поле движущихся. электронов и показать справедливость уравнений Максвелла - Лорентца для движущихся зарядов. В том же году он выступил с полемической статьей против венского физика Эренгафта, который оспаривал результаты опытов Милликена и утверждал, что существуют "субэлектроны". А. Ф. Иоффе сам приступил к точным измерениям заряда электрона, воспользовавшись элементарным фотоэлектрическим эффектом на мельчайших шариках металла (цинка). Классические исследования А. Ф. Иоффе "Элементарный фотоэлектрический эффект. Магнитное поле катодных лучей (опытное исследование)", вышедшие отдельной монографией в 1913 г., принесли ему степень магистра физики. В 1915 г. он получил русскую степень доктора за исследования упругих и электрических свойств кварца. В 1913 г. его избирают профессором Петербургского Политехнического института.
После Октябрьской революции началась кипучая разносторонняя деятельность Иоффе по развитию советской физики. По его предложению в 1918 г. организуется физико-технический отдел Государственного института рентгенологии и радиологии, руководителем которого становится Абрам Федорович. В этом же году он избирается членом-корреспондентом Академии наук. Физическо-технический отдел Института рентгенологии реорганизуется в самостоятельный Физико-технический институт, и А. Ф. Иоффе возглавляет этот институт. Забота о подготовке технических кадров новой формации, обладающих высшей научной подготовкой, приводит его к организации физико-механического факультета Политехнического института в 1919 г. Физико-технический институт был родоначальником целой серии научно-исследовательских институтов страны: Украинский физико-технический институт, Уральский физико-технический институт, Институт химической физики и другие широко известные научные учреждения "отпочковались" от института, руководимого А. Ф. Иоффе. Виднейшие ученые нашей страны академики И. В. Курчатов, П. Л. Капица, А. П. Александров, Н. Н. Семенов, А. И. Алиханов, Л. Д. Ландау, Л. А. Арцимович, Ю. Б. Харитон, В. Н. Кондратьев, П. И. Лукирский, чл.- корр. АН СССР Я. И. Френкель и многие другие получили свою научную путевку от Иоффе.
Важнейшие научные труды А. Ф. Иоффе относятся к теории твердого тела и физике полупроводников. Его исследования механических свойств кристалла, в частности прочности, широко известны. Ему принадлежат фундаментальные исследования электрических свойств диэлектриков и высоковольтной поляризации. Особенно важное значение имели его исследования по физике полупроводников. В 1954 г. был создан специальный Институт полупроводников, во главе которого стал А. Ф. Иоффе. Это был шестнадцатый по счету институт, в организации которого он принимал непосредственное участие.
В 1920 г. А. Ф. Иоффе избирается действительным членом Академии наук СССР. В 1929 г. выходит его монография "Физика кристаллов", подводящая итоги его многолетним исследованиям по изучению механических и электрических свойств кристаллов. В 1933 г. выпускается небольшая книга А. Ф. Иоффе "Электронные полупроводники", описывающая начальный этап исследований Абрамом Федоровичем свойств полупроводников. В 1954 г. печатается монография "Полупроводники в современной физике", второе, дополненное издание которой вышло в 1957 г. под названием "Физика полупроводников". В 1957 г. издан под редакцией А. Ф. Иоффе первый том фундаментального труда "Полупроводники в науке и технике". Второй том этого труда вышел в 1958 г. Перу А. Ф. Иоффе принадлежат и учебники для высшей школы, среди них "Лекции по молекулярной физике" и "Курс физики", т. I. Том IV этого курса написан Н. Н. Семеновым и представляет дальнейшее развитие лекций А. Ф. Иоффе по молекулярной физике.
А. Ф. Иоффе глубоко интересовали вопросы применения физики в сельском хозяйстве. В 1932 г. по его инициативе в Ленинграде был создан Физико-Агрономический институт. В 1959 г. вышел курс "Основы агрофизики" коллектива авторов под редакцией и с предисловием А. Ф. Иоффе.
Большая научная и организационная деятельность А. Ф. Иоффе получила широкое признание. Ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда, звание заслуженного деятеля наук СССР, он был удостоен Государственной премии первой степени, награжден двумя орденами Ленина. Он был почетным членом многих зарубежных академий и университетов, в том числе Американской Академии наук и искусств, Индийской Академии наук, Итальянской Академии наук, Берлинской Академии наук и других научных учреждений. А. Ф. Иоффе скончался 14 октября 1960 г.
Большую роль в развитии советской физики сыграли академики Л. И. Мандельштам и С. И. Вавилов.
Леонид Исаакович Мандельштам
Леонид Исаакович Мандельштам родился 4 мая 1879 г. в Могилеве в семье врача. Детство и юность Л. И. Мандельштама прошли в Одессе, где он окончил гимназию и поступил в 1897 г. в университет. Но учиться ему пришлось недолго. За участие в "студенческих беспорядках" Мандельштам был арестован, а затем исключен из университета. В 1898 г. он уехал за границу в Страсбург. Здесь его учителем был известный физик, изобретатель катодного осциллографа ("трубки Брауна") лауреат Нобелевской премии Ф. Браун. Браун много сделал для зарождающейся тогда новой отрасли техники - радиотехники. Он предложил включить в передатчик и приемник колебательный контур, изобрел направленную рамочную антенну. Молодой ученый включился в круг этих проблем. В январе 1902 г. Мандельштам с отличием защищает докторскую диссертацию под названием "Определение периода колебаний разряда конденсатора". Он был оставлен в университете в качестве личного ассистента Брауна. Вместе с Брауном он принимает участие в испытаниях новых приемных устройств по сложной схеме Брауна в Берлине и на Балтике. В Берлине Л. И. Мандельштам встретился с изобретателем радио А. С. Поповым. Испытания, в которых была достигнута рекордная по тому времени дальность передачи в 150 км, привели к открытию, которое тогда казалось непонятным: сила приема и селективность его увеличиваются с ослаблением связи. Этот принцип "слабой связи", открытый Мандельштамом совместно с Г. Брандесом, принес молодому ученому известность.
В 1903 г. Мандельштама зачислили в штат Страсбургского университета ассистентом. В том же году он провел исследование "К теории передатчика Брауна", опубликованное в 1904 г. В этом же году в Страсбурге защитил докторскую диссертацию на тему "Динамометр для быстрых электрических колебаний" Николай Дмитриевич Папалекси, ставший близким другом и сотрудником Мандельштама. В 1906 г. они опубликовали первую совместную работу "Об одном методе получения сдвинутых по фазе быстрых колебаний". В страсбургский период Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси разработали чувствительный метод измерения декремента затухания и частоты, основанный на фазовых резонансных кривых. Здесь же Леонид Исаакович проделал важные теоретические работы по молекулярной оптике: "Об оптически однородных и мутных средах" (1907), "К теории дисперсии" (1907-1908), "О шероховатости свободной поверхности жидкостей" (1913). В 1914 г. он опубликовал работу "Излучение источника света, находящегося очень близко от границы раздела двух прозрачных сред", в которой предложил убедительную демонстрацию проникновения световой волны при полном внутреннем отражении.
В 1914 г. незадолго до начала первой мировой войны Мандельштам вернулся в Одессу, но вскоре переехал в Петроград, где работал научным консультантом на первом русском радиотелеграфном заводе (ныне завод им. Козицкого).
В 1918 г. его избирают профессором физики Одесского Политехнического института. В 1922 г. он переезжает в Москву, а затем в Ленинград, где работает научным консультантом Центральной радиолаборатории треста заводов слабого тока. Вместе с ним работал в ЦРЛ и Папалекси, как в московский период этой лаборатории, так и в Ленинграде.
В двадцатых годах теоретическая физика в Московском университете отставала от физики в Ленинградском. Хотя в университете работали даровитые экспериментаторы - ученики П. Н. Лебедева: В. К. Аркадьев, Б. В. Ильин, Н. А. Капцов, А. Б. Млодзеевский, А. К. Тимирязев, К. П. Яковлев, однако современных теоретиков в университете, по существу, не было. После кончины в 1923 г. талантливого теоретика С. А. Богуславского кафедра теоретической физики в университете оставалась незамещенной. Блестящие лекции А. К. Тимирязева по курсу "Кинетическая теория материи" не могли восполнить пробел в преподавании и особенно научной работе по теоретической физике в Московском университете. На кафедру теоретической физики университета был приглашен Л. И. Мандельштам. С 1925 г. Л. И. Мандельштам становится профессором теоретической физики МГУ. Вокруг Мандельштама образовалась группа талантливой молодежи: М. А. Леонтович, Г. С. Ландсберг, А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин и другие. Развернулась интенсивная работа по молекулярной оптике, спектроскопии и нелинейным колебаниям. "Нелинейное" направление в теории колебаний было целиком основано и развито Л. И. Мандельштамом и его школой (Н. Д. Папалекси, А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин, Г. С. Горелик, С. П. Стрелков и др.). Теория нелинейных колебаний стала теоретической базой современной радиотехники и автоматического регулирования.
В 1933 г. на I Всесоюзной конференции по колебаниям Л. И. Мандельштам выступил с докладом "Вопросы электрических колебательных систем и радиотехники", в котором ярко и выпукло осветил новые физические идеи в теории колебаний.
Его ученик будущий академик А. А. Андронов (1901-1952) сделал доклад о математических проблемах теории автоколебаний. В докладе Н. Д. Папалекси "Воздействие на авто- и потенциально автоколебательные системы" были освещены новые явления: параметрическое возбуждение и параметрический резонанс. Новая область физики родилась. Одним из достижений Мандельштама была разработка интерференционного метода определения расстояний. В области молекулярной физики Л. И. Мандельштаму вместе с Г. С. Ландсбергом принадлежит открытие комбинационного рассеяния света. Это явление было открыто ими в 1928 г. в кристаллах. Но советских ученых в публикации опередил индийский физик Раман, сообщивший по телеграфу о наблюдаемом им эффекте в жидкостях. Поэтому в зарубежной литературе комбинационное рассеяние называют Раман-эффектом, хотя по справедливости оно должно носить имя Рамана-Ландсберга-Мандельштама. В 1929 г. Мандельштам избирается действительным членом Академии наук СССР. В 1931 г. он получает Ленинскую премию, в 1944 г. Государственную премию I степени.
Помимо большой научной работы, Л. И. Мандельштам уделял много внимания преподаванию. Он читал в университете курсы теории колебаний, теории электромагнитного поля, теории относительности, оптики и теории колебаний. Умение Л. И. Мандельштама глубоко освещать физическую сущность разбираемых вопросов, раскрывать укоренившиеся ошибки и заблуждения, огромная эрудиция привлекали внимание слушателей и способствовали повышению культуры преподавания физики в университете. За большую работу по подготовке кадров и личный научный вклад академик Мандельштам в 1940 г. был награжден орденом Ленина. Л. И. Мандельштам умер 27 ноября 1944 г.
Сергей Иванович Вавилов
Сергей Иванович Вавилов родился 24 марта 1891 г. в Москве в семье торгового служащего. Окончив коммерческое училище, он самостоятельно подготовился к экзамену на аттестат зрелости по латинскому языку, трудному предмету, не преподававшемуся в коммерческом училище. Превосходное знание латинского языка позволило впоследствии изучать в подлиннике классиков науки Лукреция, Ньютона, латинские работы Ломоносова и других ученых.
В 1909 г. Вавилов поступил в Московский университет. Здесь он включился в научную работу и обратился к П. Н. Лебедеву за темой. Лебедев направил его к своему помощнику П. П. Лазареву, и тот ему предложил тему по фотохимии, которой он сам тогда занимался. Работу "К кинетике теплового выцветания красителей" С. И. Вавилов закончил уже после смерти Лебедева в его лаборатории в Москве в Мертвом переулке. Она была опубликована в 1914 г. Перед этим, в 1913 г. студент Вавилов опубликовал в ЖРФХО обзорную статью "Фотометрия разноцветных источников". По окончании в 1914 г. университета Вавилов должен был отбыть воинскую повинность. Через два месяца после начала его службы в саперных частях началась война и Вавилов был отправлен на фронт, где участвовал в боевых действиях. На второй год войны его откомандировали в радиочасть. Здесь он выполнил работу "Метод определения расположения радиостанции по силе приема ее работы" и "Исследование частоты колебаний нагруженной антенны".
В феврале 1918 г. С. И. Вавилов вернулся с фронта и поступил в лабораторию биофизики П. П. Лазарева, преобразованную в 1920 г. в Институт физики и биофизики. Здесь С. И. Вавилов выполнял большую научную работу по люминесценции и физической оптике, которая вывела его в число ведущих оптиков Советского Союза. Мировую известность получили работы Вавилова по люминесценции. Благодаря работам С. И. Вавилова эта область оптики была четко отграничена от явлений рассеяния и отражения света. Глубокое понимание природы люминесценции позволило Вавилову в 1934 г. сразу определить, что свечение, открытое его аспирантом П. А. Черенковым при рассеянии γ-лучей в жидкости, не люминесценция, а новое явление. Полученные С. И. Вавиловым значения энергетического выхода люминесценции показали, что основной энергетический процесс здесь - процесс преобразования поглощенной лучистой энергии. Это открыло дорогу к практическому использованию люминесценции, в частности, в лампах дневного света.
В 1929 г. С. И. Вавилов был избран заведующим кафедрой физики Московского университета. Здесь он развернул обширную педагогическую и организационную работу. Под его руководством перестраивался физический практикум, до того остававшийся в неизменном виде со времени А. П. Соколова. Он задумал создать задачник по физике нового типа, в котором основное внимание уделялось бы не расчетам по готовым формулам, а выяснению основных физических идей и законов. Но в 1931 г. С. И. Вавилов был избран членом-корреспондентом Академии наук, а в 1932 - действительным членом Академии наук, и педагогическая работа была им оставлена.
С. И. Вавилов развернул большую работу в Государственном Оптическом институте, заместителем директора которого он был назначен. В Оптическом институте он создал лабораторию люминесцентного анализа. Он был назначен также руководителем физического отдела Физико-математического института Академии наук. Под его руководством отдел в 1934 г. был преобразован в Физический институт Академии наук имени П. Н. Лебедева, превратившийся в ведущий научный центр по физике. В этом институте в лаборатории С. И. Вавилова в 1934-1937 гг. было исследовано крупнейшее научное открытие - черенковское излучение. Другим фундаментальным исследованием Сергея Ивановича было открытие квантовых флюктуации в слабом световом потоке. Исследования его в этой области были обобщены в монографии "Микроструктура света", удостоенной Государственной премии I степени.
В годы Великой Отечественной войны Оптический и Физический институты были эвакуированы. С. И. Вавилов продолжал руководить обоими институтами. За выполнение задач правительства по разработке новых образцов оптических приборов С. И. Вавилов в 1943 г. был награжден орденом Ленина. Вторым орденом Ленина он был награжден в 1945 г.
В июне 1945 г. С. И. Вавилова избирают президентом Академии наук СССР. К его большой научной работе прибавилась огромная научно-организационная работа в качестве руководителя штаба советской науки. На посту президента С. И. Вавилов находился до самой кончины 25 января 1951 г.
С. И. Вавилов вел большую общественную работу. Он был депутатом Верховного Совета СССР, председателем Всесоюзного общества по распространению политических и научных знаний, редактором Большой Советской Энциклопедии и ведущих физических журналов. Большое внимание Вавилов уделял популяризации науки. Он написал такие популярные книги, как "Действие света", "Глаз и Солнце", "О теплом и холодном свете".
С. И. Вавилов глубоко знал историю науки. По его инициативе начала выходить серия "Классики науки" и полное собрание трудов великого русского ученого М. В. Ломоносова. Ему принадлежат прекрасные переводы "Оптики" и "Лекций по оптике" Ньютона, замечательная монография "Исаак Ньютон" и ряд работ, посвященных творчеству Галилея, Ньютона, Ломоносова, Лукреция, Петрова и Эйлера.
Он высоко ценил и любил историю науки и еще в 1933 г. указывал на ее огромное значение в исследовании бурно развивающейся, наподобие лавины, современной науки. По его инициативе была начата разработка истории Академии наук, открыт музей Ломоносова в Ленинграде.
* * *
С. И. Вавилов, А. Ф. Иоффе, П. П. Лазарев, Л. И. Мандельштам, Д. С. Рождественский сыграли огромную роль в создании в СССР "сплошного фронта" физической науки.
В послевоенные годы передовые позиции в этом фронте заняла физика атомного ядра и физика космоса. Лидерами этих направлений в нашей стране были выдающиеся ученые И. В. Курчатов и К. Э. Циолковский.
Игорь Васильевич Курчатов
Игорь Васильевич Курчатов родился 12 января 1903 г. в селе Сим Уральской губернии в семье землемера. Родители в 1908 г. переехали в Симбирск, а в 1912 г.- в Симферополь. Здесь в 1920 г. Игорь Васильевич окончил гимназию с золотой медалью и поступил в Крымский университет на математическое отделение физико-математического факультета. Чтобы содержать себя, Курчатов учился и работал. Он работал воспитателем детского дома, нарядчиком в гараже, сторожем в совхозном саду, пильщиком дров на фабрике. В 1922 г. он поступил препаратором в физическую лабораторию университета, и эта работа помогла ему в выработке необходимых экспериментальных навыков. В 1923 г. И. В. Курчатов досрочно окончил университет и уехал в Ленинград. Здесь он поступил на кораблестроительный факультет Политехнического института и одновременно на работу метеорологом-наблюдателем в Павловскую обсерваторию. Здесь началась научная деятельность будущего ученого. Он выполнил экспериментальную работу по определению радиоактивности снега. Она была опубликована в 1925 г. Летом 1924 г. он работал в гидрометеорологическом центре в Феодосии. Результатом этой работы были две статьи по динамике моря, опубликованные в 1924 и 1925 гг.
С 1924 по 1925 г. Игорь Васильевич работал ассистентом кафедры физики Азербайджанского политехнического института. И этот год не прошел бесследно. В "Известиях" Азербайджанского института появились две заметки Курчатова по электролизу твердого тела. Так, уже в ранних работах И. В. Курчатова наметились две основные темы его будущих исследований: ядерная физика (радиоактивность) и электрические свойства твердых тел. В 1925 г. Курчатов вновь уехал в Ленинград и здесь работал сотрудником Физико-технического института. Под руководством А. Ф. Иоффе он начал работу по изучению электропроводности и диэлектрических свойств твердых тел. Эти исследования привели И. В. Курчатова к открытию нового явления - сегнетоэлектричества, аналогичного ферромагнетизму в магнетизме. Эти явления, открытые им в 1930 г., принесли 27-летнему ученому заслуженное признание. Он становится заведующим крупной лаборатории института, а в 1934 г. ему без защиты диссертации присуждается степень доктора физико-математических наук. К этому времени И. В. Курчатов провел интересные исследования по физике полупроводников. Казалось, что он прочно "обжился" в области электрических свойств твердых тел и с неизменным успехом может пожинать плоды сделанных им открытий. Но Курчатов неожиданно круто изменил направление своих исследований и переключился на работу по ядерной физике.
"Этот решительный и мудрый шаг,- писал в "Правде" сотрудник Курчатова и его преемник по руководству Институтом ядерной физики академик А. П. Александров,- понятен теперь, но тогда никто не думал о возможности освобождения ядерной энергии, о каких-либо практических применениях, хотя все физики понимали, что проникновение в атомное ядро приведет к важнейшим научным открытиям".
Как раз в начале тридцатых годов ядерная физика вступила в новый этап связанный с применением новых технических средств воздействия на ядро. Появились высоковольтные электростатические усилители Ван-де-Граафа, каскадные и линейные ускорители и, наконец, циклотрон. Для успешной работы по физике ядра требовалось создать эти сложные и дорогостоящие установки. Наша страна только завершила первую пятилетку, была еще бедна. Достать дефицитные материалы и аппаратуру было нелегко И В. Курчатов с присущей ему энергией и талантом крупного организатора включился в работу по созданию первых советских циклотронов.
Усилиями Курчатова и его сотрудников наша страна была перед войной подготовлена к решению новых и сложных задач ядерной физики. ОН ведет со своими сотрудниками большую научную работу по нейтронной физике и ядерным реакциям.
В 1935 г Курчатов со своими сотрудниками открывает явление ядерной изомерии. Вместе с тем им были получены существенные результаты в физике нейтронов.
Открытие деления урана направило исследования И. В. Курчатова по новому пути. В его лаборатории К. А. Петржак и Г. Н. Флеров открыли спонтанное деление урана. Исследования самого Курчатова показали, что в чистом уране-235 цепная реакция может происходить без замедления.
Перед самой Отечественной войной И. В. Курчатов представил в Академию наук план обширных исследований по ядерной физике. Однако во время войны исследования в области ядерной физики были свернуты и И В Курчатов включился в оборонную работу по противоминной защите кораблей. На фронте находился и талантливый ученик Курчатова Г. Н. Флеров.
Рис. 7-2 а. Кладка первого советского реактора
Получив возможность развернуть работу по атомной энергии, И. В. Курчатов с энтузиазмом взялся за решение ответственной задачи. "В решении задания партии и правительства,- писал А. П. Александров,- проявился в полную меру и научный и организационный талант Игоря Васильевича Курчатова. Он сам работал во вновь созданных на пустом месте лабораториях, собирал рассеянные по всей стране и на фронтах научные кадры и в то же время, этап за этапом, продумывал план развертываю я новых научных работ, привлечения инженерных сил, перестройки промышленности".
Рис. 7-2 б. Активная зона первого советского реактора
В результате героических усилий армии ученых, инженеров, техников и рабочих, руководимых И. В. Курчатовым наша страна получила атомное и термоядерное оружие. Но И. В. Курчатов хорошо понимал всю опасность атомной войны и активно боролся за мир, за мирное использование атомной энергии. Под его руководством был построен первый реактор в СССР и Европе (рис. 7-2), была создана первая атомная электростанция и начато строительство других атомных электростанций. Под его руководством в СССР были начаты работы по управлению термоядерными реакциями.
Кипучая деятельность Игоря Васильевича была прервана безвременной кончиной 7 февраля 1960 г. Советское правительство высоко оценило заслуги И. В. Курчатова. Он был трижды удостоен звания Героя Социалистического Труда, был лауреатом Государственной премии, кавалером высших орденов Советского Союза. "Я счастлив,- говорил И. В. Курчатов,- что родился в России и посвятил свою жизнь атомной науке великой Страны Советов, Я глубоко верю и твердо знаю, что наш народ, наше правительство только благу человечества отдадут достижения этой науки".
Константин Эдуардович Циолковский
Константин Эдуардович Циолковский родился 17 сентября 1857 г. в с. Ижевском Рязанской губернии в семье лесничего. Девяти лет после тяжелой болезни Циолковский оглох и не мог заниматься в нормальной школе. Чтением книг он воспитывал и образовывал себя. Когда ему исполнилось 16 лет, отец послал его в Москву. Занимаясь самообразованием, в особенности математикой и физикой, Циолковский сумел подготовиться к экзамену на звание народного учителя, который он и выдержал в 1879 г. В 1881 г. он поступил учителем в г. Боровск Калужской губернии. В этом же году появилась его первая работа "Теория газов", в которой он самостоятельно разработал основы кинетической теории газов. Кроме того, он написал "Механику подобно изменяющегося организма" и "Продолжительность лучеиспускания звезд". На основании этих работ он был избран членом Русского Физико-химического общества.
Главное внимание в своей научной работе Циолковский уделял авиации. Проблема построения управляемого металлического дирижабля особенно привлекала Циолковского. Он занимался ею всю жизнь. Уже к началу первой мировой войны Циолковский запатентовал свое изобретение металлического дирижабля в Германии, Англии, Франции, Италии, Бельгии, но практическое осуществление его идей началось только после Октябрьской революции в СССР.
Циолковскому принадлежит также проект аэроплана и замечательные аэродинамические исследования. Но особенно его занимала проблема астронавтики. Уже в 1883 г. он сформулировал принцип полета в свободном пространстве с помощью реакции струи газа, вытекающего из отверстия. Им опубликован также ряд научно-фантастических работ, из которых в работе "Грезы о Земле и небе" (1895) выдвинута идея создания искусственного спутника Земли. Уже в 1897 г. Циолковский вывел свою знаменитую формулу, выражающую зависимость скорости ракеты от отношения полной массы ракеты и топлива к массе, оставшейся после выгорания части топлива. В 1903 г. появляется знаменитый труд Циолковского "Исследования мировых пространств реактивными приборами", содержащий первое научное обоснование космических полетов с помощью ракетного двигателя. Эту работу он продолжал развивать и дополнять. В дополненном виде она была напечатана в 1911-1912 гг. в журнале "Вестник воздухоплавания", а в 1914 г. он издал отдельной брошюрой дополнение к своей работе. Циолковский своими гениальными трудами зажег искру, из которой выросло могучее пламя космической эры.
Тяжелые материальные условия особенно ухудшились в годы первой мировой войны. К ним прибавилась горечь равнодушия, непонимания, скептицизма, которыми были встречены новые идеи. "Тяжело работать,- писал в 1914 г. Циолковский в дополнении к своему труду,- в одиночку, многие годы, при неблагоприятных условиях и не видеть никогда просвета содействия". Но ученого не покидала несокрушимая вера в новое дело: "Только с момента применения реактивных приборов начнется новая великая эра в астрономии - эпоха более пристального изучения неба",- пророчески утверждал Циолковский в 1912 г.
Пожалуй, нигде так ярко не сказалось благотворное влияние Октябрьской революции на науку, как в судьбе Циолковского. Трудные годы окончились, началась эпоха признания и поддержки. В 1919 г. Циолковский был избран членом Социалистической Академии, а в 1921 г. постановлением Совнаркома ему была назначена персональная пенсия.
"При Советском правительстве,- писал Циолковский,- обеспеченный пенсией, я мог свободно отдаваться своим трудам и, почти незамеченный прежде, я возбудил теперь внимание к своим работам".
В 1924 г. при Военно-научном обществе Академии воздушного флота была создана секция реактивного движения, а в Москве было создано общество изучения межпланетных сообщений, организовавшее в 1927 г. первую мировую выставку межпланетных аппаратов и механизмов.
В 1926 г. Циолковский выдвинул идею двухступенчатой ракеты, рассчитав параметры каждой ступени. Дальнейшее развитие идея многоступенчатой ракеты получила в работе Циолковского "Космические ракетные поезда", вышедшей отдельной брошюрой в 1929 г. Принцип многоступенчатых ракет в XX в. предлагали бельгиец А. Бинг (1911), американец Р. Годдард (1914), русский Ю. Кондратюк (1917), немец Оберт (1923). Но только Циолковский, не ограничиваясь простым изложением идеи, подробно математически обосновал многоступенчатую ракету и доказал возможность получения космических скоростей с помощью химического топлива, путем применения нескольких ступеней ракеты. Он дал формулу для определения добавочной скорости для любой ступени ракеты. "Вы зажгли огонь,- писал Циолковскому в 1929 г. немецкий профессор Оберт,- и мы не дадим ему погаснуть, но приложим все усилия, чтобы исполнилась величайшая мечта человечества".
В 1931 г. в Москве и Ленинграде были созданы группы изучения реактивного движения, а в 1933 г. на их базе был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Циолковский составил программу работ для РНИИ. В 1925 г. он был избран почетным членом этого института.
Перед кончиной, последовавшей 19 октября 1935 г., Циолковский завещал свои труды партии и правительству. Он писал: "Все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям передаю Партии большевиков и Советской власти - подлинным руководителям прогресса человеческой культуры. Уверен, что они успешно завершат эти труды".
Уверенность Циолковского оправдалась. Социализм стал стартовой площадкой космических полетов. И первые космонавты награждены медалью Циолковского.
Успехи советской науки получили широкое международное признание выразившееся, в частности, в присуждении Нобелевских премий видным советским физикам.
В 1956 г. лауреатом Нобелевской премии по химии стал академик Николай Николаевич Семенов. Работы академика Семенова относятся к новой области науки, возникшей только в нашем столетии,- химической физике. Н. Н. Семенов и его ученики изучили строгими методами физики один из сложнейших вопросов химии - кинетику химических реакций.
Человек с незапамятных времен знает огонь, но только в XVIII в. знаменитый французский ученый Лавуазье установил, что горение - это химическая реакция окисления. Однако как происходит воспламенение, чем определяется скорость реакции горения, короче говоря, какова кинетика этого распространенного в природе и в жизни процесса,- никто не знал. "В 1928-1940 годах,- говорил в своей нобелевской лекции академик Семенов, - нами была дана математическая формулировка тепловой теории самовоспламенения, следствия которой были многократно проверены на опыте сначала у нас, а затем за границей".
Процесс самовоспламенения, о котором говорит Н. Н. Семенов, результат сложной обратной связи между скоростью реакции и выделяемым теплом. Начавшаяся реакция вызывает разогрев реагирующей массы, а выделяемое тепло ускоряет реакцию. "Наличие такой обратной связи,- говорит Н. Н. Семенов,- очень характерно для большинства явлений горения. Вследствие... взаимосвязи между нагревом смеси реакций и вызываемым этим нагревом увеличением ее скорости возникает тепловая авто-ускоряющаяся лавина, воспринимаемая нами как самовоспламенение". "Всестороннее рассмотрение химических, физических и механических сторон явления,- продолжает Н. Н. Семенов,- в их взаимосвязи позволило сравнительно небольшому коллективу сотрудников Института химической физики... во взаимодействии с рядом иностранных ученых... заложить основы современной теории горения и взрывов газов и взрывчатых веществ".
Другая важнейшая заслуга академика Н. Н. Семенова - открытие им цепных реакций в химии.
В своей книге "Цепные реакции", изданной в 1934 г., он писал: "Эти работы привели к количественным формулировкам новых цепных закономерностей, общих для целой большой массы явлений, и очертили ту область реакций, которая специфична для новых представлений. Они подняли широкий интерес к этой новой области реакций и вызвали к жизни в 1930-1933 годах широкую волну новых кинетических исследований. Поэтому мы склонны считать, что именно эти работы положат фундамент нового развития химической кинетики".
Так как цепные реакции определяются наличием активных центров, появление и исчезновение которых зависит от определенных условий, то, изменяя эти условия, можно управлять реакцией.
"Таким образом,- заключает Н. Н. Семенов,- цепная теория создает перспективы для усовершенствования существующих и нахождения новых процессов в промышленности, что в некоторой степени применяется уже сейчас. Особенно это относится к процессам полимеризации".
Так новая химическая теория тесно связывается с практикой химического производства.
Николай Николаевич Семенов
Приведем некоторые биографические сведения. Николай Николаевич Семенов родился 15 апреля 1896 г., в 1917 г. окончил Петроградский университет по специальности физика. После Великой Октябрьской социалистической революции Н. Н. Семенов вошел в группу молодых физиков, руководимых академиком А. Ф. Иоффе и вошедших в состав организованного на базе физико-технического отдела Рентгеноскопического и Радиологического института, Физико-технического института. Здесь Н. Н. Семенов ведет большую работу по электронной и молекулярной физике, из которой потом вырастают его исследования по кинетике химических реакций.
В 1931 г. из Физико-технического института выделился Институт химической физики. С самого основания института Н. Н. Семенов работает его научным руководителем, а затем директором. В 1932 г. Н. Н. Семенов избирается действительным членом Академии наук СССР. В 1941 г. он становится лауреатом Государственной премии, а в 1956 г. вместе с английским ученым Хиншельвудом получает Нобелевскую премию по химии. В настоящее время Н. Н. Семенов - вице-президент Академии наук СССР.
В 1934 г. аспирант академика С. И. Вавилова Павел Алексеевич Черенко в изучал рассеяние в жидкостях так называемых "гамма-лучей", испускаемых радиоактивными веществами. Его внимание привлекло слабое свечение в жидкости. Учитель Черенкова, знаток люминесценции, С. И. Вавилов понял, что это новое свечение - не обычная люминесценция, а неизвестное явление. Это был новый, неизвестный в науке эффект, получивший в нашей научной литературе название "эффекта Вавилова - Черенкова" (рис. 7-3).
Рис. 7-3. Фотография эффекта Вавилова - Черенкова
П. А. Черенков тщательно и кропотливо исследовал новое явление. Трудность экспериментального изучения этого явления усугублялась тем, что в то время еще не было таких тонких экспериментальных аппаратов, какими ныне являются фотоумножители. Приходилось наблюдать явление простым глазом.
Природа нового явления долго оставалась загадочной. Только в 1937 г. двум советским физикам Игорю Евгеньевичу Тамму и Илье Михайловичу Франку удалось его объяснить. Оказалось, что новое явление представляет собой полную аналогию волн, разбегающихся от носа быстро идущего корабля, или звуковых волн, образующихся от тела, движущегося со скоростью, большей скорости звука. Телом, движущимся со скоростью, большей скорости света в жидкости, являются быстрые электроны, выбитые гамма-лучами из молекул жидкости. Долгое время физиков смущало то обстоятельство, что для образования световых волн, обусловливающих "черенковское" свечение, электроны должны обладать скоростью, большей скорости света. Ведь по теории относительности ни одно тело не может обладать скоростью, большей, чем скорость света в вакууме (пустоте). Но в том-то и дело, что скорость света в веществе меньше скорости света в вакууме и поэтому электроны могут обладать скоростью, большей этой скорости.
Весьма поучительна историческая ситуация, сложившаяся в связи с объяснением эффекта.
"Механизм этого изменения,- говорил в своей нобелевской лекции И. Е. Тамм,- чрезвычайно прост. Само это явление могло быть легко предсказано на основе классической электродинамики за много десятилетий до того, как оно было фактически обнаружено. Почему же это открытие столь запоздало? Мне кажется, что мы имеем здесь дело с поучительным примером отнюдь нередкой в развитии науки ситуации, когда научный прогресс тормозится некритическим применением правильных физических принципов к явлениям, выходящим за пределы этих принципов".
Таким принципом был принцип классической электродинамики, что электрон может излучать только при наличии ускорения. Но эта теорема Лармора выведена в предположении, что скорость электрона меньше скорости света. А по теории относительности скорость света является предельной и, следовательно, теорема об излучении ускоренного электрона является справедливой вообще. "Более того,- говорил И. Е. Тамм,- когда И. М. Франк и я уже разработали математически правильную теорию излучения Вавилова - Черенкова, мы все еще пытались разными способами, которые для нас уже сегодня непостижимы, примирить наши результаты с утвержденными, что для излучения необходимо ускорение. И лишь на следующий день после первого нашего доклада об этой теории на коллоквиуме Физического института мы впервые узрели простую истину: предельной скоростью для материального тела является скорость света в вакууме (обозначаемая нами через с), тогда как заряд, движущийся в среде с постоянной скоростью v, начинает излучать при условии v>c' (ω), причем значение с'(ω) определяется свойствами среды. Если с' (ω) <с, то это условие вполне может быть выполнено без нарушения требований теории относительности (с"?><с).
В связи с этим историческим "затемнением" приведем высказывание С. И. Вавилова о забытой предыстории эффекта Черенкова.
"Поучительно на минуту заглянуть в историю,- говорил С. И. Вавилов. Едва ли кто из физиков старшего поколения не читал знаменитую речь лорда Кельвина "Облака XIX века", сказанную им в 1900 году. Однако едва ли кто помнит, что в этой речи эффект Черенкова предсказывался. В это время теории относительности еще не было и еще не существовало запрета для скорости частицы в вакууме, превышающей скорость света, поэтому Кельвин, рассуждая по аналогии со звуком, указывал, что если частица будет двигаться со скоростью, большей скорости света, то должна получиться коническая световая волна с углом θ".
"Если равномерная скорость света,- говорил Кельвин,- превзойдет хотя бы немного скорость света, то должна появиться непериодическая коническая волна... Угол конуса в эфире, так же как и для звука в воздухе, должен быть равен углу, синус которого есть отношение волновой скорости к скорости движущегося тела".
Через четыре года после Кельвина, независимо от него, гораздо более громоздко к тому же выводу пришел Зоммерфельд, незадолго до появления теории относительности, когда еще разрешалось говорить о скоростях электронов в пустом пространстве, превышающих скорость света.
И Кельвин, и Зоммерфельд ошибались. С другой стороны, физики более молодого поколения, загипнотизированные невозможностью превышения скорости света в безвоздушном пространстве, забыли о том, что вереде этого запрета нет. Новое явление было открыто чисто эмпирически, и только потом удалось его теоретически объяснить во всех подробностях!
Это один из многих примеров, как догматический подход, забвение истории вопроса, тормозит развитие науки. Заслуга И. Е. Тамма и И. М. Франка в том, что они объяснили явление во всех подробностях.
В связи с открытием ядерной энергиичеренковское излучение стало наблюдаться в больших масштабах. Так, посетители Выставки достижений народного хозяйства СССР могли видеть в павильоне "Атомная энергия" во время демонстрации ядерного реактора, заполненного водой, голубоватое свечение Вавилова-Черенкова.
С 1951 г. стали строиться чувствительные приборы - "черенковские счетчики", позволяющие обнаруживать быстрые частицы по производимому ими свечению. С помощью таких счетчиков был впервые открыт "антипротон".
>
Павел Алексеевич Черенков
Павел Алексеевич Черенков родился в 1904 г. в Воронежской губернии в семье крестьянина. Неблагоприятные материальные обстоятельства привели к тому, что среднюю школу он окончил только в двадцатилетнем возрасте. В 1924 г. Павел Алексеевич поступает в Воронежский университет, который окончил в 1928 г. По окончании университета Павел Алексеевич работает преподавателем физики в Мичуринске, а в 1930 г. поступает в аспирантуру к академику С. И. Вавилову. В 1935 г. Черенков защищает кандидатскую, а в 1940 г. докторскую диссертацию. В 1946 г. Павел Алексеевич вступает в ряды КПСС. В том же году он совместно с И. Е. Таммом и И. М. Франком получает Государственную премию.
В 1964 г. П. А. Черенков был избран чл.-корр. АН СССР.
Игорь Евгеньевич Тамм
Игорь Евгеньевич Тамм родился в 1895 г. во Владивостоке в семье инженера. В 1913 г. он окончил гимназию в г. Елизаветграде, куда переехала семья. Высшее образование он начал в том же году в Англии, в Эдинбурге, но первая мировая воина заставила его вернуться в Россию, где он поступил в Московский университет. После окончания университета в 1918 г. Игорь Евгеньевич оставляется при университете для подготовки к профессорскому званию. С 1922 г. он ведет педагогическую и научную работу в Московском университете, читает курс теоретической физики, делает важные научные исследования в области теории относительности. В 1928 г. вышел его популярный учебник "Основы теории электричества", который и поныне является основным пособием по этому предмету.
В 1933 г. И. Е. Тамм избирается членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1953 г.- ее действительным членом.
Большой вклад внес И. Е. Тамм в разработку квантовой теории и ее приложений в физике твердого тела. В 1934 г. он предложил концепцию ядерных сил, на основе которой японским физиком Юкава были предсказаны мезоны. В 1951 г. И. Е. Тамм совместно со своим учеником (ныне академиком) А. Д. Сахаровым разработали идею удержания горячей плазмы магнитным полем с целью осуществления управляемой термоядерной реакции. В настоящее время И. Е. Тамм вместе со своим учениками ведет плодотворную научную работу в различных областях современной теоретической физики.
Илья Михайлович Франк
Илья Михайлович Франк родился в 1908 г. в Петербурге. Его отец был педагогом-математиком (позже профессором), мать - врачом. В 1926 г. по окончании средней школы он поступил в Московский университет, где делал дипломную работу под руководством С. И. Вавилова. После университета Илья Михайлович работает в Ленинградском оптическом институте, а с 1934 г. в Физическом институте Академии наук СССР. В 1935 г. он защищает докторскую диссертацию, а в 196 г. избирается членом-корреспондентом АН СССР.
В 1962 г. Нобелевская Льву Давидовичу Ландау за его исследования по теории жидкого гелия. Это ученый-теоретик с огромным диапазоном научных интересов. Ландау теоретик "широкого профиля". Это нашло свое отражение в созданном им многотомном курсе теоретической физики. В 1962 г. Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшицу за этот курс была присуждена Ленинская премия.
Лев Давидович Ландау
Лев Давидович Ландау родился 22 января 1908 г. в г. Баку. Отец его был инженером, мать - врачом. Уже в возрасте 14 лет даровитый мальчик был принят в Бакинский университет, откуда перевелся в Ленинградский университет, который закончил в 1927 г.- 19 лет от роду! Но еще до окончания университета, в 1926 г. Ландау выступает на V съезде русских физиков в Москве с докладом о только что появившейся тогда квантовой механике. В этом же году в известном физическом журнале "Цейтшрифт фюр Физик" появляется первая печатная работа Ландау. Квантовая механика - первая область научных интересов Ландау.
В 1929 г. Ландау командируется за границу, где участвует в работе знаменитой "Копенгагенской школы" крупнейшего физика современности знаменитой "Копенгагенской школы" крупнейшего физика современности Н. Бора. Об активном участии Ландау в ведущихся в Копенгагене физических дискуссиях свидетельствует шуточная карикатура тех времен, на которой изображен Ландау, привязанный к стулу, с заткнутым ртом. Перед связанным Ландау стоит Бор и говорит: "Погодите, погодите, Ландау, дайте мне хоть слово сказать". К этому периоду относится работа Ландау по квантовой электродинамике и диамагнетизму электронного газа в металлах. Открытие им этого диамагнетизма ("диамагнетизм Ландау") было существенным результатом разработанной им квантовой теории металла.
С 1932 по 1937 г. Ландау возглавляет отдел теоретической физики Харьковского физико-технического института. Здесь он выполнил ряд фундаментальных работ по теории твердого тела. В 1937 г. Л. Д. Ландау переходит в организованный П. Л. Капицей Институт физических проблем. Здесь он проводит важнейшие исследования в области физики низких температур. Им разработана теория фазовых переходов и теория промежуточного состояния сверхпроводников.
Особенно важное значение имели работы Ландау по теории необычного явления, открытого академиком Капицей,- сверхтекучести жидкого гелия. При определенной температуре гелий приобретает свойства лишенной вязкости "сверхтекучей" жидкости. Ландау в ряде глубоких работ, применив методы квантовой физики, раскрыл природу загадочного явления. Им было предсказано существование в жидком гелии двух скоростей распространения звука. Предсказанный им "второй звук" был экспериментально открыт В. П. Пешковым.
Эти работы Ландау создали целое новое направление физических исследований, которому было посвящено несколько теоретических работ, выполненных в СССР и за рубежом. Именно эти исследования послужили поводом присуждения Ландау Нобелевской премии.
Кроме исследований по "квантовой гидродинамике", к которым относятся работы по теории жидкого гелия, Ландау принадлежат интересные исследования и в обычной гидродинамике.
Ландау занимался исследованиями и в области квантовой электродинамики. В частности, им и его сотрудниками было показано, что применение метода возмущений в области сильных взаимодействий приводит к экранированию заряда, т. е. обращению его в нуль, что означает отсутствие всяких взаимодействий.
Этот результат в научной литературе известен под названием "московский нуль". Это означает, что в области малых расстояний взаимодействия или свойства пространства - времени существенно отличаются от тех, которые описываются существующими теориями.
В области теории элементарных частиц Ландау выдвинул принцип сохранения комбинированной четности. Китайские теоретики, лауреаты Нобелевской премии Ли и Янг показали, что в области так называемых "слабых" взаимодействий известные свойства симметрии нарушаются, имеет место, как говорят, "несохранение четности". Ландау показал, что свойства симметрии сохраняются, если одновременно с изменением знака пространства ("зеркальное" отражение) частица заменяется античастицей. Это привело Ландау к новой теории загадочной неуловимой частицы "нейтрино",к теории двухкомпонентного нейтрино.
Заслуги Ландау в области теоретической физики получили широкое международное признание. Он был избран иностранным членом датской, нидерландской Академий, Лондонского Королевского общества, Национальной Академии наук США. Наконец, его заслуги были отмечены Нобелевской премией.
Советские ученые борются за выполнение задачи, поставленной программой КПСС: "Закрепить за советской наукой завоевание позиции в важнейших отраслях знаний и занять ведущее положение в мировой науке по всем основным направлениям".
Пример ученых - нобелевских лауреатов - показывает, что эта ответственная задача будет с честью решена передовой советской наукой.