| |||||
МЕНЮ
| Нобелевские лауреаты в области физикипредставленная 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. [pic] 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. [pic] 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( =----------- ; yґ= y; zґ= z ; tґ= --------------, где ? = ---- ? 1 – ?2 ? 1 – ?2 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 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|