Июня 1903 г. в маленькой аудитории Сорбонны Мария Кю­ри защищает докторскую диссертацию

25 июня 1903 г. в маленькой аудитории Сорбонны Мария Кю­ри защищает докторскую диссертацию.

В ноябре 1903 г. Королевское общество присудило Пьеру и Марии Кюри одну из высших научных наград Англии — медаль Дэви. Но счастливый год еще не кончился. 13 ноября супруги Кюри одновременно с Беккерелем получают телеграмму из Стокгольма о присуждении им троим Нобелевской премии по фи­зике за выдающиеся открытия в области радиоактивности. Из-за плохого состояния здоровья Марии Кюри не смогли выехать в Стокгольм для получения этой высокой награды. Их Нобелев­ский диплом король Швеции вручил французскому министру. Денежное вознаграждение в 70 тысяч франков — половина Но­белевской премии, причитавшаяся супругам Кюри,— было очень кстати для поправки их неважного материального положения. Они, конечно, могли получить во много больше, если бы взяли патент на свое открытие: ведь один грамм радия в это время стоил на мировом рынке 750 тысяч франков. Но ученые не по­ступились своими принципами и отказались от каких бы то ни было авторских прав. Они не хотели сдерживать развитие но­вой области промышленности и техники патентными ограни­чениями.

Супруги Кюри в зените славы. Но совершенно неожиданно их настигает страшное несчастье: в 1906 г. при переходе улицы погибает под колесами грузовой повозки Пьер Кюри. Это ог­ромная потеря для Марии, ее дочерей Ирен и Евы, это огромная потеря для науки. Но Мария с присущим ей упорством и нас­тойчивостью продолжает нача­тое дело. Ее заботы, кроме на­учных, связаны теперь еще со строительством Института ра­дия в Париже. К 1914 г. инсти­тут построен, но устанавливать оборудование и приступать к работе некому: сотрудники мо­билизованы в армию, а Мария занимается созданием рентге­новских установок для военных госпиталей. Вместе с Ирен она работает на этих установках. И только после окончания войны Мария смогла начать работу в Институте радия. Здесь ро­дились многие ее открытия. Вскоре институт стал между­народной школой по физике и химии, а сама Мария в равной мере становится и физиком, и химиком. Ведь еще в 1911 г. ей была присуждена вторая Нобелевская премия, теперь уже по химии. Это единственный до сих пор случай, когда один человек стал Нобелевским лауреатом дважды.

Мария Кюри имела счастье наблюдать поразительные успехи ядерной физики, создаваемой учеными во главе с Э. Резерфордом и Н. Бором, она была свидетельницей открытия искусствен­ной радиоактивности. Еще при ее жизни в 1932 г. Д. Чэдвик

(1891—1974) открыл нейтрон. Мария Кюри внимательно следила и за опытами Э. Ферми.

Осенью 1933 г. ее здоровье стало резко ухудшаться. С мая 1934 г. она уже не встает с постели. 4 июля 1934 г. выдающейся ученой не стало: она скончалась от тяжелого заболевания крови (острая злокачественная анемия) из-за длительного обращения с радиоактивными веществами. Но дело, начатое супругами Кю­ри, подхватили их ученики, среди которых была дочь Ирен и зять Фредерик Жолио, ставшие в 1935 г. лауреатами Нобелевской премии за открытие искусственной радиоактивности.

Сегодня как первая, так и вторая чета Кюри нам дороги не только за их выдающиеся научные открытия, они дороги нам как великие гуманисты, как страстные борцы за мир. Их вдохно­венный патриотизм, высочайшее человеколюбие и безгранич­ная преданность науке служат живым примером новым поко­лениям.

 

Лев Ландау

Между нами жило чудо, и мы это знали.

М. Марков сПамяти Ландау»

Лев Давидович Ландау (1908—1968) является одним из вы­дающихся физиков современности, основоположником советской теоретической физики. Блестящее сочетание таланта исследователя и учителя, бесконечная , искренность и неподдельная не­посредственность, веселость, общительность и огромная доб­рота, высокая требователь­ность к себе и людям, беском­промиссная принципиальность в большом и малом, чрезвычай­но острый ум и непревзойдён­ная находчивость, трудно вооб­разимая глубина и широта ин­теллекта, высокая гражданст­венность и полная преданность своему делу — вот, пожалуй, наиболее характерные черты этого самого универсального физика-теоретика XX в. Имя Л. Д. Ландау связано почти со всеми разделами теоретиче­ской физики: ядерная физика

и физика элементарных частиц, квантовая механика и термоди­намика, кинетическая теория газов и статистическая физика, электродинамика и физика твердого тела, физика низких темпе­ратур — сверхпроводимость и сверхтекучесть.

За разработку теории сверхтекучести и сверхпроводимости Ландау в 1962 г. был удостоен Нобелевской премии. Академик Ландау—лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, Герой Социалистического Труда—был членом многих академий и разных научных обществ. За выдающиеся работы ему были при­суждены премии Ф. Лондона (Канада) и медаль им. М. Планка. А его бессмертные курсы по теоретической физике, написанные совместно с Е. М. Лифшицем, по которым учились и учатся уже несколько поколений молодежи, являются уникальными. Не слу­чайно они переведены и изданы в США, Англии, Китае, Японии, Польше, Испании и других странах.

Научная деятельность Л. Д. Ландау во многом связана с со­зданием этих курсов: по мере написания их новых разделов, он уточнял и дорабатывал теорию, заново писал целые главы, вво­дил описание и теоретическое объяснение новых явлений. Лан­дау ввел в теоретическую физику изящество и красоту, вырабо­тал ее деловой, лаконичный и строгий стиль.

Л. Д. Ландау родился 22 января 1908 г. в Баку, в семье главного инженера одного из Бакинских нефтепромыслов Дави­да Львовича Ландау и врача Любови Вениаминовны Гаркави. Супруги Ландау уделяли большое внимание воспитанию детей:

в четыре с половиной года Лева научился читать и писать, овла­дел сложением и вычитанием. В 1916 г. он поступил в гимназию, где был первым учеником по точным наукам.

Большое влияние на него в этот период оказал профессио­нальный революционер Сурен Зарафьян. Мальчик усиленно стал изучать труды К. Маркса. «Необыкновенный мальчишка! Осно­вательно изучил «Капитал» и сумел схватить главное»,—гово­рил о нем Зарафьян.

Огромное впечатление произвели на подростка произведения Л. Н. Толстого. «Я все думал, — рассказывал он много лет спу­стя, — в чем сила этих романов, что в них главное. И понял. Главное в них—это бесстрашие правды. Я убежден, что правде надо учиться у Л. Н. Толстого». К. Маркс, Стендаль и Л. Тол­стой сыграли огромную роль в становлении характера молодого Ландау.

В 1922 г. (четырнадцати лет) Л. Ландау поступает на физи­ко-математический факультет Бакинского университета. Сту­денческая жизнь целиком захватила его. Блестящие математиче­ские способности Ландау и его математические знания начали быстро проявляться. Однокурсникам запомнился случай, когда студент Ландау задал профессору математики Лукину на лек­ции вопрос. Профессор долго думал, а затем вызвал Ландау к доске. Вскоре вся доска была покрыта математическими вы­кладками: спорили студент и профессор, аудитория притихла. Но вот Ландау закончил вывод и положил мел. Лукин улыбнул­ся и громко сказал: «Поздравляю Вас, молодой человек. Вы на­шли оригинальное решение!»

С первого месяца пребывания в университете Ландау стано­вится членом студенческого научного общества по математике— Матезиса.

Научной столицей России в то время был Ленинград, и в 1924 г. Ландау едет туда для продолжения образования. А среди студентов Бакинского университета осталась легенда о том, что Ландау командировали в Ленинград, так как мест­ный университет был не в силах обеспечить его дальнейшее обучение.

Прекрасный город и знаменитый университет захватили мо­лодого студента. Работает Ландау еще больше, чем раньше, по 15—18 ч в сутки. Дело дошло до того, что он потерял сон, силь­но расстроил свое здоровье. Пришлось обращаться за помощью к врачам.

В этот период Ландау выполняет свою первую научную ра­боту, посвященную вопросам квантовой механики. За полгода до окончания университета его работа «К теории спектров двухатом­ных молекул» была напечатана в научном журнале. К этому времени и сам Дау (как его звали друзья) уже другой человек. Постоянная борьба с собой не прошла даром. Исчезли робость и застенчивость; он перестал расстраиваться по пустякам, на­учился ценить и рационально использовать время, стал общи­телен, весел и жизнерадостен.

В 1926 г. студент пятого курса Л. Ландау выступает с докладом <К вопросу о связи классической и волновой механики» на V съезде русских физиков в Москве. 20 января 1927 г., намного раньше срока, 19-летний Ландау успешно защищает дипломную работу и заканчивает университет. В этом же году он поступает в аспирантуру Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ) и начинает заниматься в группе физиков-теоретиков под руководством Я. И. Френкеля. В этой же группе занимались В. А. Фок, М. П. Бронштейн и Д. Д. Иваненко.

В октябре 1929 г. Л. Ландау, как один из лучших аспиран­тов ЛФТИ, по путевке Наркомпроса едет за границу. Срочно пришлось учить английский язык (немецкий и французский Лез знал). За полтора месяца он овладел разговорной речью и на­учился читать со словарем. Первой остановкой в заграничной поездке был Берлинский университет, где Дау увидел великого А. Эйнштейна. Он подошел к нему и попросил разрешения по­говорить с ним. Встреча состоялась в доме Эйнштейна, где мяг­кий, добрый и уже стареющий создатель теории относительности внимательно слушал молодого советского физика. Дау пытался доказать Эйнштейну справедливость основного принципа кван­товой механики — принципа неопределенности, открытого В. Геизенбергом в 1927 г.

Молодой и горячий Лев Ландау понравился А. Эйнштейну, но убедить великого физика ему не удалось. Это была первая и последняя встреча Дау с А. Эйнштейном.

Из Берлина Ландау приехал к М. Борну в Геттинген для уча­стия в его известных далеко за пределами Германии семинарах. На них в те времена со своими работами выступали Бор, Эйн­штейн, Гейзенберг, Шредингер, Паули и другие видные физики. Затем Дау едет в Лейпциг к одному из создателей квантовой механики, стремительному и слегка насмешливому В. Гейзенбергу. Чем-то похожие друг на друга, они часами говорили о про­блемах квантовой механики. Затем — Цюрих и совместная с Пайерлсом работа «Квантовая электродинамика в конфигура­ционном пространстве».

8 апреля 1930 г. он наконец прибывает в Мекку физиков-тео­ретиков—в Копенгагенский институт теоретической физики к легендарному Н. Бору. На знаменитых семинарах Бора его пора­жала простота отношений, доброжелательность, серьезность. Но больше всего поражал сам Бор: внимательный и нежный со сво­ими учениками, "наделенный необыкновенным чувством юмора, чрезвычайно скромный, умеющий посмеяться над собой, но ни­когда не позволявший себе насмешек над своими учениками. «Как хорошо, что вы приехали! Мы от вас многому научимся»,— заявил Бор Ландау. Это было потрясающе! Много лет спустя жена Бора фру Маргарет вспоминала о приезде Ландау: «Нильс полюбил его с первого дня. Вы знаете, он был несносен, пере­бивал Нильса, высмеивал старших, походил на взлохмаченного мальчишку. Но как он был талантлив и как правдив!» Ландау считал Н. Бора своим учителем в физике, а Бор называл Дау своим лучшим учеником.

Шла напряженная научная работа. На семинарах и дискус­сиях участники были безжалостны друг к другу и к обсуждае­мым работам. Не миновала такой чистки и работа Ландау и Пайерлса, выполненная ими в Цюрихе и представленная на се­минар к Бору.

В мае 1930 г. вместе с Н. Бором Ландау едет в Англию, где работает в Кавендишской лаборатории Кэмбриджа, знакомится с Э. Резерфордом, П. Дираком и своим соотечественником П. Л. Капицей—любимым учеником Резерфорда. Сердечные и веселые разговоры с чаепитием в доме Капицы на Хантингтон Роуд, куда часто приходил Дау, навсегда сохранились в памяти того и другого. В Англии Ландау выполнил работу «Диамагне­тизм металлов», которая была опубликована в том же году. По­сле выхода этой работы, ставшей сегодня уже классической, о Ландау стали говорить не только как о критическом уме, но и как о способнейшем физике-теоретике.

После отъезда из Кэмбриджа и непродолжительной останов­ки в Копенгагене Ландау направляется в Цюрих к В. Паули, в котором он нашел такого же яростного спорщика, каким был сам. Своими научными спорами они доводили друг друга до из­неможения.

В 1931 г. Ландау вновь в Берлине, где на семинаре Э. Шредингера Пайерлс докладывает их новую совместную работу «Рас­пространение принципа неопределенности на релятивистскую квантовую теорию». Работа несла новые идеи, и в юмореске, по­священной 50-летию Пайерлса, о ней было сказано так; «...И тут они заварили с Ландау такую кашу, что Бор и Розенфельд рас­хлебывали ее несколько месяцев».

Подходила к концу полуторагодовая командировка Лан­дау, и 19 марта 1931 г. он покинул Копенгаген. Все выдающиеся физики, в том числе Бор, Борн, Гейзенберг, Дирак и Паули, вы­соко оценили блестящие способности молодого советского физи­ка. Он получает приглашения нескольких иностранных универси­тетов на постоянную работу, но неизменно и твердо отвечает:

«Нет! Я вернусь в свою рабочую страну, и мы создадим лучшую в мире науку».

Вернувшись на Родину, Ландау взялся за решение трудней­шей задачи: создать в СССР передовую школу физиков-теоре­тиков. Это предполагало написание учебников по теоретической физике, издание научного журнала, создание институтов теорети­ческой физики, проведение семинаров и международных конфе­ренций и, конечно же, отбор и подготовку кадров. Выполнение этой программы — научный подвиг Л. Ландау.

В августе 1932 г. Ландау был назначен заведующим теорети­ческим отделом Украинского физико-технического института (УФТИ) в Харькове. Работая с увлечением сам, он зажигал других, с яростью обрушивался на невежд и лентяев. Лекции Ландау по теоретической физике были прекрасны не только по содержанию, но и по форме, а сам лектор блистал простотой, добродушием и остроумием. Его интересовали не только чисто специальные знания, но и в целом культура студентов.

В любое время Ландау мог прийти на помощь студенту: жил он прямо в институте, и комната его никогда не была закрыта. Но сдавать экзамены ему было очень трудно: Ландау требовал не зубрежки, а понимания предмета. Если студент не мог решить задачу, Дау начинал проверять его по алгебре, и тут следовал разнос. Из всех третьекурсников Ландау перевел на четвертый только половину. Это был неслыханный скандал. На Ученом со­вете Ландау сказали, что знания студентов зависят от качества преподавания.

— Значит, в школе им плохо преподавали алгебру.

— Какую алгебру? Вы же экзаменовали их по физике!

— Но если человек не знает алгебры, он в жизни не выве­дет ни одной формулы. Какой же из него выйдет инженер?

Эти случаи приводили Ландау к выводу, что физикам плохо преподают математику, не учат главному—действию, умению дифференцировать, интегрировать и решать дифференциальные уравнения. Это было учтено Дау в дальнейшем в его знамени­том теорминимуме, где первые два экзамена из девяти были по математике.

В этот же период Ландау организует свой первый семинар, число участников которого постепенно растет; этому способст­вует и теорминимум. Вступительный экзамен в семинар Ландау можно было сдавать не более трех раз. Дау невозможно было уговорить разрешить кому-либо из неудачников четвертую по­пытку.

В начале 1937 г. Ландау уезжает в Москву в Институт физи­ческих проблем П. Л. Капицы (в «капичник», как называли его многие физики) и вскоре становится заведующим теоретическим отделом института. Жизнь в ИФП била ключом. П. Л. Капица был талантливым организатором и прекрасным экспериментато­ром. Он находил для института лучших специалистов, создавая для них хорошие условия, был строг и требователен. Дау быстро прошел адаптацию. Ему нравился институт, и он с головой по­грузился в работу.

Одним из самых значительных достижений периода 40-х го­дов является создание Ландау теории сверхтекучести жидкого гелия. (Явление было открыто П. Л. Капицей в 1937 г.)

Известность Дау, как и число его учеников, непрерывно рас­тет: И. Халатников и А. Мигдал, Я. Смородинский и А. Шальников, Л. Питаевский и И. Дзялошинский, А. Веденов и др. С каж­дым из них у Ландау были теплые, дружеские отношения, боль­шинство из них стали соавторами Ландау по работам.

В 1941 г. Ландау вместе с институтом едет в Казань, где со своими коллегами выполняет различные спецзадания. С 1943 по 1947 г. он работает на кафедре низких температур МГУ, с 1947 по 1950 г.—на кафедре физики МФТИ. С 1940 по 1950 г. Ландау создает теорию колебаний электрической плазмы, теорию сверх­проводимости (совместно с Гинзбургом). В 1946 г. Л. Д. Лан­дау становится академиком.

В 1948 и 1953 гг. Л. Д. Ландау за научные работы присужда­ются Государственные премии, а в 1954 г. он становится Героем Социалистического Труда. В этом же году Л. Ландау, А. Абри­косов и И. Халатников публикуют свой фундаментальный труд «Основы квантовой электродинамики». В 50-х годах Ландау за­нимается проблемами квантовых жидкостей, квантовой теорией поля, теорией элементарных частиц. В 1955 г. в Лондонском сборнике «Нильс Бор и развитие физики» была помещена статья Ландау «О квантовой теории поля». В 1956 г. выходит «Теория ферми-жидкостей», в 1957 г. — «Колебания ферми-жидкости», в 1958 г.—«К теории ферми-жидкости».

В 1959 г. в Киеве состоялась международная конференция по физике высоких энергий. Доклад Ландау на конференции В. Гейзенберг назвал «революционной программой Ландау», поскольку в нем речь шла о принципиально новом подходе к физике эле­ментарных частиц.

Свое 50-летие Дау встретил в полном расцвете творческих сил и растущей всемирной известности. Необычайно яркий та­лант и огромная работоспособность поставили Ландау в первый ряд наиболее выдающихся физиков XX в. Он становится членом многих иностранных академий. Это было признанием научных заслуг советского физика-теоретика, признанием советской шко­лы теоретической физики.

«Человек должен заслужить, чтобы его уважали,—говорил Ландау своим ученикам.— Только те, кто равнодушно относятся к людям, твердят об уважении ко всем без исключения». Цель­ность натуры Ландау в вопросах гражданского долга вырисовы­валась, пожалуй, наиболее ярко. Он не мог терпеть бездельни­ков, очковтирателей, подхалимов, болтунов.

В мае 1961 г. Дау вновь встречал своего любимого учителя Н. Бора и фру Маргарет. 24 года они не видели друг друга.

1961 год был последним годом в научной биографии Л. Д. Лан­дау. Как обычно, он много и успешно работает, его часто наве­щают друзья, строго по расписанию работает семинар, приходят все новые и новые студенты.

В воскресенье 7 января 1962 г. Ландау попал в автомобиль­ную катастрофу. Только 25 января 1964 г. он вернулся домой из больницы. Он уже давно страдал без работы: «Я так устал отдыхать... Как только выздоровлю, примусь за научные журна­лы».

Тепло и нежно друзья, ученики и родные отметили 60-летие Льва Давидовича, откуда только не было трогательных и пол­ных благодарности писем и телеграмм. И обязательно все жела­ли Дау здоровья и возвращения к работе.

Но тяжелейшая травма постоянно напоминала о себе. 1 ап­реля Дау вновь почувствовал себя очень плохо. Он уми­рал в полном сознании. «Я не плохо прожил жизнь. Мне всегда все удавалось»,— это были последние слова Льва Да­видовича.

Прекрасная жизнь Ландау и его великолепные творения бу­дут всегда служить примером для живущих.

 

Вильгельм Конрад Рентген Радость видеть и понимать есть

самый прекрасный дар природы

А. Эйнштейн

 

В январе 1896 г. над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена (1845— 1923). Казалось, не было газеты, которая бы не напечатала сни­мок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген — жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства от­крытых им лучей. Как же произошло это открытие?

Вечером 8 ноября 1895 г. Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается светился экран из синеродистого бария. Поче­му он светится? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катод­ная трубка выключена да и вдобавок закрыта черным чех­лом из картона. Рентген еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: ока­зывается, он забыл ее выклю­чить. Нащупав рубильник, уче­ный выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь — и вновь по­явилось свечение. Значит све­чение вызывает катодная трубка! Но каким образом? Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Так началось рождение от­крытия.

Оправившись от минутного изумления. Рентген начал изу­чать обнаруженное явление и новые лучи, названные им Х-лучами. Оставив футляр на трубке, чтобы катодные лучи были за­крыты, он с экраном в руках начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора-два метра для этих неизвестных лучей не преграда. Они легко проникают через книгу, стекло, станиоль... А когда рука ученого оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт ее костей! Фантастично и жутковато! Но это только минута, ибо следующим шагом Рентгена был шаг к шкафу, где лежали фотопластинки: надо увиденное закрепить на снимке. Так начался новый ночной эксперимент. Ученый об­наруживает, что лучи засвечивают пластинку, что они не расхо­дятся сферически вокруг трубки, а имеют определенное направ­ление...

Утром обессиленный Рентген ушел домой, чтобы немного пе­редохнуть, а потом вновь начать работать с неизвестными луча­ми. Пятьдесят суток — дней и ночей — были принесены на ал­тарь небывалого по темпам и глубине исследования. Были забы­ты на это время семья, здоровье, ученики и студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всем сам. Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал свое открытие, была его жена Берта. Именно снимок ее кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рент­гена «О новом роде лучей», которую он 28 декабря 1895 г. направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и ; Рентген разослал ее ведущим физикам Европы.

 

 

А 20 января 1896 г. американские врачи с помощью лучей Рентгена уже впервые увидели перелом руки человека. С тех пор открытие немецкого физика навсегда вошло в арсенал меди­цины. Росла и слава Рентгена, хотя ученый относился к ней с полнейшим равнодушием. Он не стал брать патент на свое от­крытие, отказался от почетной, высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском универ­ситете, от дворянского звания. Вдобавок ко всему он умудрился восстановить против себя самого кайзера Германии Вильгель­ма П.

Только одну награду принял он с радостью и волнением. Это была Нобелевская премия по физике. К. Рентген стал в 1901 г. первым Нобелевским лауреатом. Сейчас эти премии хорошо из­вестны: они вручаются крупнейшим ученым за фундаментальные открытия в области физики, химии, биологии, медицины. К нас­тоящему времени восемь советских физиков удостоены этого вы­сокого звания: И. Е. Тамм, И. М. Франк, П. А. Черенков, Л. Д. Ландау, И. Г. Басов, А. М. Прохоров, Н. Н. Семенов, П. Л. Ка­пица.

 Вручение премий про­исходит 1О декабря в день смер­ти Нобеля. Почетный диплом, ме­даль и денежный чек вручает лауреатам сам король Швеции. После вручения премии в Золо­том зале Стокгольмской ратуши в честь лауреатов устраивается пышный прием. На следующий день каждый лауреат выступает с докладом в университете. Заметим, что первый из них— Рентген — из-за своей застенчивости отказался от каких-либо публичных выступлений.

Хотя самим Рентгеном и другими учеными много было сдела­но по изучению свойств открытых лучей, однако природа их дол­гое время оставалась неясной. Но вот в июне 1912 г. в Мюнхен­ском университете, где с 1900 г. работал К. Рентген, М. Лауэ (1879—1960), В. Фридрихом и П. Книппингом была открыта ин­терференция и дифракция рентгеновских лучей. Это доказывало их волновую природу. Когда обрадованные ученики прибежали к своему учителю, их огорошил холодный прием. Рентген просто не поверил во все эти сказки про интерференцию: раз он сам не нашел ее в свое время, значит, ее нет. Но они уже привыкли к странностям своего шефа и решили, что сейчас лучше не спорить с ним: пройдет некоторое время и Рентген сам признает свою неправоту. Ведь у всех в памяти была свежа история с электро­ном. Рентген долгое время не только не верил в существование электрона, но даже запретил в своем физическом институте упо­минать это слово. И только в мае 1905 г., зная, что его ученик А. Ф. Иоффе на защите докторской диссертации будет говорить на запрещенную тему, он, как бы между прочим, спросил его:

«А вы верите, что существуют шарики, которые расплющивают­ся, когда движутся?» Иоффе ответил: «Да, я уверен, что они су­ществуют, но мы не все о них знаем, а следовательно, надо их изучать». Достоинство великих людей не в их странностях, а в ' умении работать и признавать свою неправоту. Через два года в Мюнхенском физическом институте было снято «электронное ;табу». Более того, Рентген, словно желая искупить свою вину, пригласил на кафедру теоретической физики самого Лоренца — создателя электронной теории, хотя последний и не смог при­нять это предложение.

А дифракция рентгеновских лучей вскоре стала не просто до­стоянием физиков, а положила начало новому, очень сильному методу исследования структуры вещества — рентгеноструктурному анализу. В 1914 г. М. Лауэ за открытие дифракции рентге­новских лучей, а в 1915 г. отец и сын Брэгги за изучение струк­туры кристаллов с помощью этих лучей стали лауреатами Но­белевской премии по физике. В настоящее время мы знаем, что рентгеновские лучи — это коротковолновое электромагнитное излучение с большой проникающей способностью.

Закончить рассказ о Рентгене нам хотелось бы словами одно­го из создателей советской физики А. Ф. Иоффе, хорошо знавше­го великого экспериментатора: «Рентген был большой и цельный человек в науке и жизни. Вся его личность, его деятельность и научная методология принадлежат прошлому. Но только на фун­даменте, созданном физиками XIX в. и, в частности. Рентгеном, могла появиться современная физика».

"*" Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследо­ваниям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из ко­торых явилось открытие радиоактивности.

 

 

 

Альберт Энштейн

Предшественники А. Эйнштейна немало сделали для появления теории относительности. Однако, разви­вая электродинамику и стремясь объяснить опыты, они опира­лись на концепцию эфира. Подойдя к принципу относительности, они не смогли поставить вопрос о постоянстве и особенно о пре­дельном значении скорости света. Это и было сделано А. Эйнш­тейном (1879—1955). Основополагающая работа Эйнштейна по теории относительности называлась «К электродинамике движу­щихся сред». Она поступила в редакцию журнала «Анналы фи­зики» 30 июня 1905 г. Работа состояла из двух частей. В первой из них были изложены основы новой теории пространства и времени, во второй — применение этой теории к электродинамике движущихся сред. В основу сво­ей теории Эйнштейн кладет два постулата:

1. Принцип относительнос­ти — в любых инерциальны.х системах все физические про­цессы — механические, опти­ческие, электрические и дру­гие — протекают одинаково.

2. Принцип постоянства ско­рости света — скорость света в вакууме не зависит от движе­ния источника и приемника, она одинакова во всех направ­лениях, во всех инерциальных системах и равна 3-10⁸ м/с.

Исходя из этих постулатов, Эйнштейн получил формулы преобразования координат и

времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Он назвал их, как и Пуанкаре, преобразованиями Ло­ренца. Как известно, преобразования Галилея для случая равно­мерного движения вдоль оси ох подвижной системы относительно неподвижной имели такой вид:

х'=х—vt; (y'=y; z'=z; t¢=t. Преобразования же Лоренца выглядят так:

x – vt t – xv/c² v

x¢ =----------- ; y´= y; z´= z ; t´= --------------, где β = ----

√ 1 – β² √ 1 – β² c

Но если у Лоренца эти преобразования скорее были математи­ческим приемом, то у Эйнштейна они означали замену классиче­ских представлений о пространстве и времени новыми представ­лениями. Из этих преобразований можно получить длину тела в разных системах отсчета. Оказалось, что она будет различной. Эйнштейн не удивляется этому. Для него размер тела является величиной не абсолютной (одинаковой во всех системах отсче­та), а относительной — зависящей от системы отсчета. Так же обстоит дело и со временем. Если до Эйнштейна считали, что время везде и всегда течет одинаково (t'=t), то в теории отно­сительности время между двумя одними и теми же событиями будет различным в разных системах отсчета. Так в теории отно­сительности пространство и время потеряли свой абсолютный характер.

Из второго постулата Эйнштейна следовало, что скорость света в вакууме является предельной величиной. А раз так, то преобразование Галилея для скоростей u==v+v', по которому могла получиться скорость, большая скорости света, тоже долж­но быть заменено новым. В теории относительности формула сложения скоростей выглядит так:

v+v'

u = ------------

1+ vv'/c²

В том же 1905 г. вслед за первой статьей была опубликована небольшая заметка Эйнштейна, где автор находит связь между массой и энергией. «Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии», — заключает Эйнштейн. Так появилось в науке знаме­нитое соотношение Е=тс².

В 1907 г. выходит новая работа А. Эйнштейна «О принципе относительности и его следствиях». В ней автор вновь говорит о связи массы и энергии и для проверки этого соотношения обра­щается к радиоактивным процессам. Подсчеты показали, что для проверки формулы на известных в то время радиоактивных пре­вращениях нужно знать атомные массы элементов с точностью до пятого знака. Эйнштейн писал: «Это, конечно, недостижимо. Однако не исключено, что будут открыты радиоактивные про­цессы, в которых в энергию радиоактивных излучений превра­щается большая часть массы исходного атома, чем в случае радия». Мы знаем, что предсказание великого ученого сбылось и его знаменитая формула получила подтверждение в ядерных реакциях.

Очень интересна последняя часть работы, где ставится во­прос о распространении принципа относительности на системы, движущиеся с ускорением. Именно здесь впервые появился принцип эквивалентности, согласно которому инертная масса те­ла равна его гравитационной массе или, что то же самое, силы гравитации физически эквивалентны силам инерции. На основе этого принципа Эйнштейн исследует влияние гравитации на ход часов и распространение света. Он делает вывод, что любой фи­зический процесс протекает тем быстрее, чем больше гравита­ционный потенциал в области, где разыгрывается этот процесс, и что световые лучи искривляются в гравитационном поле. Итак, в 1907 г. Эйнштейн закладывает первые основы общей теории от­носительности (ОТО), над разработкой которой он неустанно ра­ботал 10 лет. Теория же, созданная им в 1905 г., в которой прин­цип относительности был сформулирован только для ннедциальных систем, получила название специальной (частной) теории относительности (СТО).

Период с 1905 по 1907 г. был для Эйнштейна исключительно плодотворным. Кроме теории относительности, он создает в этот период теорию броуновского движения, разрабатывает кванто­вую теорию света и на основе ее объясняет явление фотоэффекта, создает квантовую теорию теплоемкости. Любой из этих работ было бы достаточно, чтобы обессмертить имя автора, создавшего в 1916 г. еще одну из основополагающих теорий физики XX в.— общую теорию относительности.

Каков же жизненный и творческий путь этого выдающегося ученого и замечательного человека?

 Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в небольшом не­мецком городке Ульме. Отец его, Герман Эйнштейн, окончил в свое время Штутгартскую гимназию, показав при этом хорошие математические способности. Но трудное материальное положе­ние семьи не позволило ему поступить в университет. Он очень любил природу и сумел всей семье привить эту любовь. Мать Альберта прекрасно играла на пианино и пела. Музыка и немец­кая классическая литература были постоянными спутниками жизни семьи Эйнштейнов. Альберт рос тихим, молчаливым ре­бенком, редко резвился с детьми. Среди товарищей он приобрел репутацию самого справедливого. Уже в детские годы он делал все основательно. В шесть лет Альберта стали обучать игре на скрипке. Однако довольно долго это занятие было почти безре­зультатным. В течение семи лет он, как говорят, добросовестно тянул скучную лямку. Но взявшись за сонаты Моцарта и ощу­тив их гармонию и эмоциональность, он с громадным упорством принялся оттачивать технику игры. Наконец Моцарт зазвучал в его исполнении, и музыка стала для него наслаждением.

Начальное образование Эйнштейн получил в католической школе. Десяти лет он поступил в гимназию. Однако обстановка в школе и гимназии плохо вязалась со склонностями и характе­ром подростка. Муштра, зубрежка и первые горькие уроки анти­семитизма тяжело ранили душу будущего ученого.

Одним из любимых предметов Эйнштейна была математика. Интерес к ней у будущего ученого появился довольно рано (в 12 лет). Однажды перед началом учебного года Эйнштейн впер­вые приобрел учебник геометрии (с алгеброй он был уже зна­ком). И первая же страница настолько захватила его, что он не мог оторваться от книги, не прочитав ее до конца.

Говорят, будто в Мюнхене один из учителей сказал Альберту:

«Из Вас, Эйнштейн, никогда ничего путного не выйдет». Но уже в это время Эйнштейн становится первым учеником по точным наукам. В возрасте от 12 до 16 лет, как вспоминал сам Эйн­штейн, он овладел основами математики, включая интегральное и дифференциальное исчисление. Когда у него, ставшего уже знаменитым, спросили, от кого из родителей он унаследовал свой научный талант, Эйнштейн скромно ответил: «У меня нет никакого таланта, а только страстное любопытство». Весной 1895 г. Эйнштейн покинул Мюнхенскую гимназию.

Успешно закончив в 1896 г. одну из наиболее прогрессивных школ г. Аарау (Швейцария), Эйнштейн без экзаменов был при­нят на педагогический факультет Цюрихского политехникума, готовившего преподавателей физики и математики. Здесь он учился с октября 1896 г. по август 1900 г. По существу это был физико-математический факультет, на котором преподавали из­вестные ученые: курс физики читал Вебер, математику вели Гурвиц и Минковский. Об этих годах учебы сам Эйнштейн позже вспоминал, что, имея таких превосходных преподавателей, как Гурвиц и Минковский, он мог бы получить солидное математи­ческое образование; но он большую часть времени работал в физической лаборатории, увлеченный непосредственным сопри­косновением с опытом, используя остальное время для домаш­него изучения трудов Кирхгофа, Гельмгольца, Герца, Максвелла, Больцмана, Лоренца.

В 1901 г. в журнале «Анналы физики» была опубликована его первая работа «Следствия из явлений капиллярности» объ­емом в 10 страниц. В июне 1902 г. Эйнштейн находит, наконец, постоянную работу, став техническим экспертом третьего класса Бернского патентного бюро. Теперь хоть немного можно поду­мать и о личной жизни.

Жизнь Эйнштейна в Берне можно сравнить с годами, кото­рые провел И. Ньютон в Вульсторпе во время чумы. В Берне Эйнштейн создает теорию броуновского движения, теорию фото­нов, СТО. Только в 1905 г. в журнале «Анналы физики» им было опубликовано пять шедевров научно-исследовательской мысли. Вот они:

1. Докторская диссертация объемом в 21 страницу «Новое определение размеров молекул».

2. «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света». В этой работе излагалась фотонная теория и теория фотоэффекта. Кстати, в 1922 г. А. Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии по физике «за важные математико-физические исследования, особенно за открытие Законов фотоэффекта».

3. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты».

4. «К электродинамике движущихся сред».

5. «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?» Какой титанический труд, гениальность и талант нужны были, чтобы в течение года сделать то, что привело к революции в фи­зике XX в., даже если учесть, что готовилось это целые годы. Теория относительности, например, зародилась у Эйнштейна. когда ему было 16 лет и когда он впервые задумался над тем, с какой скоростью распространяется свет в различных, движу­щихся одна относительно другой системах, когда он мысленно представлял человека, несущегося за лучом света. А почему именно он стал создателем теории относительности, Эйнштейн объяснял так: «По-моему, причина эта кроется в следующем. Нормальный взрослый человек едва ли станет размышлять о проблемах пространства и времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в детстве. Я же, напротив, развивался интеллекту­ально так медленно, что, только став взрослым, начал размышлять о пространстве и времени. Понятно, что я вникал в эти проблемы глубже, чем люди, нормально развивающиеся в дет­стве». А теория относительности завоевывала тем временем все новых и новых сторонников. Она получила признание таких вы­дающихся физиков, как М. Планк, В. Вин, М. Лауэ и других, и автор ее становится известным человеком.

7 мая 1909 г. А. Эйнштейн стал профессором теоретической физики Цюрихского университета. В конце 1910 г. А. Эйнштейн становится профессором Пражского университета, одного из старейших университетов Европы. Однако из-за неблагоприят­ных условий для работы в 1912 г. он покинул Прагу и вновь оказался в Цюрихе, заняв там кафедру теоретической физики в университете. В 1911 г. А. Эйнштейн принимает участие в работе I Сольвеевского конгресса, посвященного проблеме квантов. На конгрессе также были затронуты вопросы и специальной теории относительности. Здесь Эйнштейн встретился с Марией Склодовской-Кюри, блестящий ум и любовь к справедливости которой сразу покорили его сердце. Были на конгрессе А. Пуанкаре, П. Ланжевен, М. Планк, В. Нернст, Э. Резерфорд, Ж. Перрен и особо почитаемый Эйнштейном Г. Лоренц. Об общей теории от­носительности ученый впервые докладывал на Венском конгрес­се естествоиспытателей в 1913 г.

В этот период Германская империя во главе с кайзером Вильгельмом, стремясь вырвать у Англии первенство в научно-техническом и промышленном развитии, создает новые институ­ты. Главный из них—институт кайзера Вильгельма—проекти­ровался для наиболее крупных ученых, со сравнительно большим жалованьем, без педагогических обязанностей для профессуры, с правом вести любое индивидуальное исследование. Заботы о подборе ученых взяли на себя Планк и Нернст. В числе при­глашенных был и А. Эйнштейн. В ноябре 1913 г. прусский ми­нистр просвещения утвердил Эйнштейна действительным членом физико-математического отделения Прусской академии наук.

В 1914 г. началась первая мировая война. Эйнштейн всем складом своего существа был против нее. Осенью 1915 г. он вы­рывается в Швейцарию, чтобы встретиться с друзьями и пови­даться с семьей. Встречи с друзьями, с Р. Ролланом дали воз­можность Эйнштейну узнать, что во всех воюющих странах су­ществуют группы противников войны, и почувствовать себя уча­стником интернационального содружества.

Наступил 1917 г. Для Эйнштейна не было вопроса, прини­мать или не принимать Октябрьскую революцию. Он видел в ней начало преобразования общества на основе разума и науки. Он хорошо понимал значение В. И. Ленина. «Я уважаю в Ленине человека, который с полным самоотвержением отдал все свои силы осуществлению социальной справедливости. Несмотря ни на что, одно бесспорно: люди, подобные ему, хранят и обновля­ют совесть человечества».

В 1916 г. была опубликована общая теория относительности, над которой Эйнштейн напряженно работал в течение 10 лет. Она обобщила СТО на ускоренные системы. Эйнштейн ограни­чил применимость принципа постоянства скорости света облас­тями, где гравитационными силами можно пренебречь. Зато он распространил принцип относительности на все движущиеся системы. Из ОТО был получен ряд важных выводов: