Нобелевские лауреаты в области физики

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.

[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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7