Жанр: Энциклопедия
СТО ВЕЛИКИХ ученых
...бимые предметы — математику, физику, астрономию, механику. Их ему
читали такие известные ученые, как Б.К. Млодзеевский, А.Г. Столетов,
Ф.А. Бредихин, Н.Е. Жуковский. Поступая в университет, Сергей думал
специализироваться по чистой математике, но под влиянием лекций профессора Жуковского увлекся механикой.
Николай Егорович Жуковский сразу обратил внимание на блестящие
способности Сергея Чаплыгина, с которым он встречался на лекциях. По
совету любимого профессора Чаплыгин начинает свой первый научный
труд по гидродинамике
О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости
. Это исследование, представленное в 1890 году Чаплыгиным в качестве дипломной работы, было награждено университетом золотой медалью. По предложению Жуковского Сергей Чаплыгин был оставлен в университете для подготовки к профессорскому званию. Ему была назначена
стипендия в размере пятидесяти рублей в месяц. Так, первый научный
труд Чаплыгина определил его дальнейшую жизнь.
Работая над диссертацией, Чаплыгин одновременно начинает вести
преподавательскую работу. Вначале с 1893 года в качестве учителя физики
в одном из средних учебных заведений Москвы, а с 1894 года он становится приват-доцентом Московского университета.
Происходят изменения и в личной жизни Сергея Алексеевича. Осенью 1894 года он женится на своей квартирной хозяйке Екатерине Владимировне Арно. 3 августа 1897 года у них родилась дочь Ольга.
Вторая научная работа молодого ученого
О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости
, опубликованная в 1897 году, была защищена им в следующем году в качестве магистерской диссертации. В
ней он дал геометрическую интерпретацию законов движения твердых тел
в жидкости, найденных ранее в аналитической форме некоторыми русскими и иностранными исследователями. Жуковский оценил работу Чаплыгина как классическую.
Много внимания Сергей Алексеевич уделял работе со студентами. В
разное время он преподавал во многих московских высших учебных за
СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ЧАПЛЫГИН 445
ведениях: университете, высшем техническом, инженерном и коммерческом училищах, лесном и межевом институтах, на высших женских курсах, организатором и директором которых он был в 1905—1918 годах. Им
написаны учебники
Механика системы
(1905—1907) и
Пропедевтический курс механики
(1915) для втузов и естественных факультетов университетов.
Чаплыгин продолжает вести большую научную работу. Его интересует
движение твердых тел по шероховатой поверхности. В результате появляются два исследования:
О движении тяжелого тела вращения на горизонтальной плоскости
и
О некотором возможном обобщении теоремы площадей с применением к задаче о катании шаров
, за которые в 1900 году
Сергей Алексеевич Чаплыгин награждается Петербургской академией наук
почетной золотой медалью.
На рубеже веков Чаплыгин начинает заниматься струйными течениями в несжимаемых, а затем и в сжимаемых жидкостях. В 1895 году он
делает доклад
О движении газа с образованием разрыва
на заседании
Московского математического общества, а в 1903 году защищает докторскую диссертацию
О газовых струях
, в которой был предложен метод
исследований струйных движений газа при любых дозвуковых скоростях.
Коротко суть работы
О газовых струях
в следующем. Когда тело
движется в потоке воздуха, то оно испытывает аэродинамическое сопротивление. Это сопротивление тем больше, чем больше скорость перемещения. Чаплыгин показал, что для скоростей движения, не превышающих 100 м/с, аэродинамическое сопротивление пропорционально квадрату скорости. Если скорость приближается к скорости звука (в воздухе она
примерно равна 331 м/с), то для нахождения величины лобового сопротивления необходимо решить еще одно дифференциальное уравнение, которое теперь называется уравнением Чаплыгина. Эффективность предложенного ученым способа расчета плоских газовых потоков и сделала эту
работу наиболее выдающимся исследованием по газовой динамике за полвека ее развития.
Эта работа стоит особняком в творчестве ученого, и судьба ее необычна. Она долго оставалась непонятой и не оцененной современниками. В
то время, когда авиация делала свои начальные шаги, ученый писал о
движении со скоростями, близкими к скорости звука. Кроме того, работа
была написана кратко, сжато, и понять ее было трудно.
Но недаром говорят, что нет ничего более практичного, чем хорошая
теория. В 1935 году в Риме на конференции по большим скоростям в
авиации иностранные ученые познакомились с работой Чаплыгина и назвали ее лучшим по точности, оригинальности и изяществу метода исследованием в области газовой динамики. Через сорок лет после появления
446
работы Чаплыгина самолеты стали летать со скоростями, близкими к скорости звука. Для инженеров, конструкторов и разработчиков авиационной
техники труд ученого стал настольным справочником.
Вскоре после защиты докторской диссертации Чаплыгин был избран
профессором Московского университета.
В 1910 году ученый выступил на заседании Московского математического общества с докладом, в котором показал, как можно подсчитать
циркуляцию при обтекании крыла потоком воздуха.
Таким образом, если Жуковский сделал первый фундаментальный шаг
в объяснении возникновения подъемной силы крыла самолета, то Чаплыгин сделал второй фундаментальный шаг, показав, как можно вычислить
реальную подъемную силу крыла самолета.
В 1911 году в Московском университете произошли студенческие волнения. Они были жестоко подавлены тогдашним министром просвещения Кассо. В знак протеста против расправы над студентами из университета ушли все лучшие профессора и преподаватели, в том числе и Чаплыгин.
После Великой Октябрьской социалистической революции Сергей
Алексеевич вернулся в университет. Было трудное время. Трамваи не ходили, и на занятия профессора и студенты добирались пешком. Здание
университета не отапливалось, и в аудиториях все сидели в пальто и шапках. Но, несмотря на эти трудности, жизнь университета шла своим обычным порядком. Преподаватели в точно назначенное время входили в аудитории и начинали занятия с немногочисленными тогда студентами.
Помимо преподавания в университете Сергей Алексеевич продолжает
заниматься исследовательской работой. С 1918 году он участвует в работе
Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном артиллерийском
управлении и в работе Научно-экспериментального института путей сообщения.
Стране Советов нужны самолеты, ив 1918 году в Москве организуется
Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). Директором назначают Жуковского, который привлекает к работе Чаплыгина. Николай
Егорович поручает ему руководить филиалом ЦАГИ в Кучино под Москвой. К сожалению, их сотрудничество в ЦАГИ продолжалось недолго. В
1921 году
отец русской авиации
умирает, и главным научным руководителем и председателем коллегии ЦАГИ становится Чаплыгин.
Здание Аэрогидродинамического института еще не закончено, и Сергей Алексеевич много времени проводит на стройке. Под его руководством создаются различные лаборатории для испытаний, конструкторское бюро и даже опытный завод, на котором можно было строить самолеты. Одновременно он ведет большую научную работу. В это время им
написаны исследования:
К общей теории крыла моноплана
(1920),
Схе
СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ЧАПЛЫГИН 447
матическая теория разрезного крыла
(1921),
О влиянии плоскопараллельного потока воздуха на движущееся в нем цилиндрическое крыло
(1926).
Еще в 1914 году Чаплыгин выполнил исследование
Теория решетчатого крыла
, которое также на десятилетия опередило свое время. В нем
Чаплыгин пришел к парадоксальному на первый взгляд выводу: крыло в
виде жалюзи обладает большей подъемной силой и более устойчиво в
полете, чем сплошное крыло такого же размера.
Это был существенный вклад в теорию крыла аэроплана. Кроме того,
работа Чаплыгина имела также значение для теории гидравлических машин. Президент Академии наук СССР М.В. Келдыш так оценивал ее:
Теория решетчатого крыла
, в которой заложены основы теории обтекания решеток циркуляционным потоком, является базой для расчета винтов, турбин и других гидравлических машин.
В работе
Схематическая теория разрезного крыла
(1921) он продолжает размышлять над проблемой составного крыла и указывает, как можно улучшить аэродинамические качества крыла, увеличить его подъемную
силу. Если крыло в форме дуги окружности разрезать на две части и раздвинуть их надлежащим образом, то подъемная сила такого разрезного
крыла будет больше.
В 1931 году Чаплыгин вместе со своим учеником Н.С. Аржаниковым
написал работу
К теории открылка и закрылка
, как бы завершающую
эту тему. В чем была ценность этих работ? Чем меньше скорость самолета,
тем легче ему совершить посадку, тем она безопаснее. Отсюда желание —
летать с большой скоростью, а садиться с малой. Но небольшая скорость —
это малая подъемная сила. При недостаточной же подъемной силе самолет может упасть на землю и разбиться. Следовательно, надо увеличивать
скорость, чтобы самолет держался в воздухе- Получается замкнутый круг.
Работы Чаплыгина помогли разорвать этот круг
Крылья современных самолетов имеют предкрылки и закрылки. Выпуская их, летчик увеличивает подъемную силу на 20, 50 и более процентов, что позволяет ему садиться на полосу с меньшей скоростью.
Интересно, что эта работа делалась тогда, когда ни один самолет не
имел составных крыльев. В них не было необходимости, так как посадочные скорости были невелики. С ростом скорости полета стала расти
и посадочная скорость. Теперь все современные самолеты имеют крылья
с управляемыми закрылками и щитками, которые позволяют, не уменьшая скорости полета, уменьшать посадочную скорость самолета. Сергей
Алексеевич в своих трудах, как всегда, шел впереди современной ему
техники.
Решетчатые крылья сегодня установлены на космическом корабле
Союз
(это элемент аварийного спасения кабины с космонавтами), на
судах с подводными крыльями, на морских кораблях для стабилизации их
во время качки. Теперь составные и решетчатые крылья — это обычный
элемент многих транспортных систем.
Научная деятельность Чаплыгина выдвинула его на одно из первых
мест среди ученых Советского Союза, и в 1926 году он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а 12 января 1929 года -академиком.
Огромная административная работа, которую вел Чаплыгин как директор-начальник ЦАГИ, отнимала много сил, и в 1931 году ученый попросил освободить его от занимаемой должности по состоянию здоровья.
Просьба была удовлетворена, но работу в ЦАГИ Чаплыгин продолжал до
последних дней жизни. Он был начальником общетеоретической группы
ЦАГИ, а с 1940 года возглавлял аэродинамическую лабораторию, которая
теперь носит его имя. В любую погоду, несмотря на старческие недомогания, в положенное время он приходил в лабораторию, показывая своим
молодым коллегам пример истинного служения науке. Сотрудники отмечали его справедливость, строгость и доброту.
В 1933 году Чаплыгин был награжден орденом Ленина, а в феврале
1941 года ему было присвоено высокое звание Героя Социалистического
Труда.
Когда началась война, Сергею Алексеевичу предложили уехать из
Москвы, но он отказался. В октябре 1941 года фронт близко подошел к
столице. Было принято решение перебазировать ЦАГИ на восток. Вместе
с институтом в Новосибирск уехал и Чаплыгин. На новом месте он возглавил работу по созданию филиала ЦАГИ. Каждый день на строительной
площадке можно было видеть престарелого ученого, отдающего четкие и
ясные распоряжения.
Сергей Алексеевич умер в Новосибирске 8 октября 1942 года, не дожив до Победы, в которую свято верил и для которой самозабвенно трудился. Последние написанные им слова были:
Пока есть еще силы, надо
бороться... надо работать
.
Именем Чаплыгина названы улицы в Москве и Новосибирске, кратер на обратной стороне Луны. На территории ЦАГИ ему установлен
памятник. Академия наук присуждает премию им. С.А. Чаплыгина
За
лучшую оригинальную работу по теоретическим исследованиям в области
механики
.
ЭРНЕСТ РЕЗЕРФОРД
(1871—1937)
Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года вблизи города Нелсон
(Новая Зеландия) в семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из двенадцати детей. Мать его работала сельской учительницей. Отец
будущего ученого организовал деревообрабатывающее предприятие. Под
руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в
мастерской, что впоследствии помогло ему при конструировании и постройке научной аппаратуры.
Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила семья, он получил
стипендию для продолжения образования в колледже провинции Нельсон,
куда поступил в 1887 году. Через два года Эрнест сдал экзамен в Кентерберийский колледж — филиал Новозеландского университета в Крайчестере. В колледже на Резерфорда оказали большое влияние его учителя:
преподававший физику и химию Э.У. Бикертон и математик Дж.Х.Х. Кук.
После того как в 1892 году Резерфорду была присуждена степень бакалавра гуманитарных наук, он остался в Кентербери-колледже и продолжил
свои занятия благодаря полученной стипендии по математике. На следующий год он стал магистром гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике. Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных радиоволн, существование которых было доказано
около десяти лет назад. Для того чтобы изучить это явление, он сконструировал беспроволочный радиоприемник (за несколько лет до того, как это
сделал Маркони) и с его помощью получал сигналы, передаваемые коллегами с расстояния полумили.
В 1894 году в
Известиях философского института Новой Зеландии
появилась его первая печатная работа
Намагничение железа высокочас
тотными разрядами
. В 1895 году оказалась вакантной стипендия для получения научного образования, первый кандидат на эту стипендию отказался по семейным обстоятельствам, вторым кандидатом был Резерфорд.
Приехав в Англию, Резерфорд получил приглашение Дж.Дж. Томсона
работать в Кембридже в лаборатории Кавендиша. Так начался научный
путь Резерфорда.
На Томсона произвело глубокое впечатление проведенное Резерфордом исследование радиоволн, и он в 1896 году предложил совместно изучать воздействие рентгеновских лучей на электрические разряды в газах. В
том же году появляется совместная работа Томсона и Резерфорда
О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена
. В следующем году выходит в свет заключительная статья Резерфорда
Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения
После этого он полностью сосредоточивает свои силы на исследовании
газового разряда. В 1897 году появляется и его новая работа
Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами
.
Их сотрудничество увенчалось весомыми результатами, включая открытие Томсоном электрона — атомной частицы, несущей отрицательный электрический заряд. Опираясь на свои исследования, Томсон и Резерфорд выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы
они назвали ионами. После этой работы Резерфорд занялся изучением
атомной структуры
В 1898 году Резерфорд принял место профессора Макгиллского университета в Монреале, где начал серию важных экспериментов, касающихся радиоактивного излучения элемента урана. Резерфорда при проведении его весьма трудоемких экспериментов довольно часто одолевало
удрученное настроение Ведь при всех усилиях он не получал достаточных средств для постройки необходимых приборов. Много необходимой
для опытов аппаратуры Резерфорд построил собственными руками Он
работал в Монреале довольно долго — семь лет. Исключение составил
1900 год, когда во время краткой поездки в Новую Зеландию Резерфорд
женился на Мэри Ньютон. Позднее у них родилась дочь.
В Канаде он сделал фундаментальные открытия: им была открыта
эманация тория и разгадана природа так называемой индуцированной
радиоактивности; совместно с Содди он открыл радиоактивный распад и
его закон. Здесь им была написана книга
Радиоактивность
.
В своей классической работе Резерфорд и Содди коснулись фундаментального вопроса об энергии радиоактивных превращений. Подсчитывая энергию испускаемых радием к-частиц, они приходят к выводу, что
энергия радиоактивных превращений, по крайней мере, в 20 000 раз, а
ЭРНЕСТ РЕЗЕРФОРД
может, и в миллион раз превышает энергию любого молекулярного превращения
Резерфорд и Содди сделали вывод, что
энергия, скрытая в
атоме, во много раз больше энергии, освобождающейся при обычном химическом превращении
. Эта огромная энергия, по их мнению, должна
учитываться
при объяснении явлений космической физики
В частности, постоянство солнечной энергии можно объяснить тем,
что на Солнце идут процессы субатомного превращения
.
Нельзя не поразиться прозорливости авторов, увидевших еще в 1903 году
космическую роль ядерной энергии. Этот год стал годом открытия этой
новой формы энергии, о которой с такой определенностью высказывались
Резерфорд и Содди, назвав ее внутриатомной энергией.
Огромен размах научной работы Резерфорда в Монреале, им было
опубликовано как лично, так и совместно с другими учеными 66 статей,
не считая книги
Радиоактивность
, которая принесла Резерфорду славу
первоклассного исследователя. Он получает приглашение занять кафедру
в Манчестере. 24 мая 1907 года Резерфорд вернулся в Европу Начался
новый период его жизни.
В Манчестере Резерфорд развернул кипучую деятельность, привлекая
молодых ученых из разных стран мира Одним из его деятельных сотрудников был немецкий физик Ганс Гейгер, создатель первого счетчика элементарных частиц (счетчика Гейгера). В Манчестере с Резерфордом работали Э. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозли, Г. Хевеши и другие физики и
химики.
Приехавший в Манчестер в 1912 году Нильс Бор позже вспоминал об
этом периоде:
В это время вокруг Резерфорда группировалось большое
число молодых физиков из разных стран мира, привлеченных его чрезвычайной одаренностью как физика и редкими способностями как организатора научного коллектива
.
В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии
за проведенные им исследования в области распада элементов в
химии радиоактивных веществ
. В своей вступительной речи от имени
Шведской королевской академии наук К.Б. Хассельберг указал на связь
между работой, проведенной Резерфордом, и работами Томсона, Анри
Беккереля, Пьера и Мари Кюри.
Открытия привели к потрясающему
выводу: химический элемент .. способен превращаться в другие элементы
, — сказал Хассельберг. В своей Нобелевской лекции Резерфорд отметил:
Есть все основания полагать, что альфа-частицы, которые так свободно выбрасываются из большинства радиоактивных веществ, идентичны по массе и составу и должны состоять из ядер атомов гелия. Мы,
следовательно, не можем не прийти к заключению, что атомы основных
радиоактивных элементов, таких как уран и торий, должны строиться, по
крайней мере частично, из атомов гелия
.
После получения Нобелевской премии Резерфорд занялся изучением
явления, которое наблюдалось при бомбардировке пластинки тонкой золотой фольги альфа-частицами, излучаемыми таким радиоактивным элементом, как уран. Оказалось, что с помощью угла отражения альфа-частиц можно изучать структуру устойчивых элементов, из которых состоит
пластинка. Согласно принятым тогда представлениям, модель атома была
подобна пудингу с изюмом: положительные и отрицательные заряды были
равномерно распределены внутри атома и, следовательно, не могли в значительной мере изменять направление движения альфа-частиц. Резерфорд,
однако, заметил, что определенные альфа-частицы отклонялись от ожидаемого направления в значительно большей степени, чем это допускалось теорией. Работая с Эрнестом Марсденом, студентом Манчестерского
университета, ученый подтвердил, что довольно большое число альфа-і
частиц отклоняется дальше, чем ожидалось, причем некоторые под углом
более чем 90 градусов.
Размышляя над этим явлением. Резерфорд в 1911 году предложил новую
модель атома. Согласно его теории, которая сегодня стала общепринятой,
положительно заряженные частицы сосредоточены в тяжелом центре атома, а отрицательно заряженные (электроны) находятся на орбите ядра, на
довольно большом расстоянии от него. Эта модель, подобна крошечной
модели Солнечной системы, подразумевает, что атомы состоят главным
образом из пустого пространства.
Широкое признание теории Резерфорда началось, когда к работе ученого в Манчестерском университете подключился датский физик Нильс
Бор. Бор показал, что в терминах предлагаемой Резерфордом структуры
могут быть объяснены общеизвестные физические свойства атома водорода, а также атомов нескольких более тяжелых элементов.
Плодотворная работа резерфордовской группы в Манчестере была!
прервана первой мировой войной. Война разбросала дружный коллектив
по разным, враждующим друг с другом странам. Был убит Мозли, только
что прославивший свое имя крупным открытием в спектроскопии рентгеновских лучей, Чадвик томился в немецком плену. Английское правительство назначило Резерфорда членом
адмиральского штаба изобретений и исследований
— организации, созданной для изыскания средств
борьбы с подводными лодками противника. В лаборатории Резерфорда в
связи с этим начались исследования распространения звука под водой,
чтобы дать теоретическое обоснование для определения местонахождения
подводных лодок. Лишь по окончании войны ученый смог возобновить
свои исследования, но уже в другом месте.
После войны он вернулся в манчестерскую лабораторию ив 1919 году
сделал еще одно фундаментальное открытие. Резерфорду удалось провести искусственным путем первую реакцию превращения атомов. Бомбар
ЭРНЕСТ РЕЗЕРФОРД 453
дируя атомы азота к-частицами. Резерфорд открыл, что при этом образуются атомы кислорода. Это новое наблюдение явилось еще одним доказательством способности атомов к превращению. При этом, в данном случае из ядра атома азота, выделяется протон — частица, несущая единичный положительный заряд. В результате проведенных Резерфордом исследований резко возрос интерес специалистов по атомной физике к природе атомного ядра.
В 1919 году Резерфорд перешел в Кембриджский университет, став
преемником Томсона в качестве профессора экспериментальной физики
и директора Кавендишской лаборатории, а в 1921-м занял должность
профессора естественных наук в Королевском институте в Лондоне. В
1925 году ученый был награжден британским орденом
За заслуги
. В
1930 году Резерфорд был назначен председателем правительственного консультативного совета Управления научных и промышленных исследований. В 1931 году он получил звание лорда и стал членом палаты лордов
английского парламента.
Резерфорд стремился к тому, чтобы научным подходом к выполнению
всех порученных ему задач способствовать умножению славы его родины.
Он постоянно и с большим успехом доказывал в авторитетных органах
необходимость всемерной государственной поддержки науки и проведения исследовательской работы.
Находясь на вершине своей карьеры, ученый привлекал к работе в
своей лаборатории в Кембридже много талантливых молодых физиков, в
том числе П.М. Блэкетта, Джона Кокрофта, Джеймса Чедвика и Эрнеста
Уолтона. Побывал в этой лаборатории и советский ученый Капица.
В одном из писем Капица называет Резерфорда Крокодилом. Дело в
том, что у Резерфорда был громкий голос, и он не умел управлять им.
Могучий голос метра, встретившего кого-нибудь в коридоре, предупреждал тех, кто находился в лабораториях, о его приближении, и сотрудники
успевали
собраться с мыслями
. В
Воспоминаниях о профессоре Резерфорде
Капица писал:
Наружностью он был довольно плотный, роста
выше среднего, глаза у него были голубые, всегда очень веселые, лицо
очень выразительное. Он был подвижен, голос у него был громкий, он
плохо умел его модулировать, все знали об этом, и по интонации можно
было судить — в духе профессор или нет. Во всей его манере общения с
людьми сразу с первого слова бросались в глаза его искренность и непосредственность. Ответы его были всегда кратки, ясны и точны. Когда ему
что-нибудь рассказывали, он немедленно реагировал, что бы это ни было.
С ним можно было обсуждать любую проблему — он сразу начинал охотно говорить о ней
.
Несмотря на то что у самого Резерфорда оставалось из-за этого меньше времени на активную исследовательскую работу, его глубокая заинте
ресованность в проводимых исследованиях и четкое руководство помогали поддерживать высокий уровень работ, осуществляемых в его лаборатории.
Резерфорд обладал способностью выявлять наиболее важные проблемы своей науки, делая предметом исследования еще неизвестные связи в
природе. Наряду с присущим ему как теоретику даром предвидения Резерфорд обладал практической жилкой. Именно благодаря ей он был всегда точен в объяснении наблюдаемых явлений, какими бы необычными
они на первый взгляд ни казались.
Ученики и коллеги вспоминали об ученом как о милом, добром человеке. Они восхищались его необычайным творческим способом мышления, вспоминали, как он с удовольствием говорил перед началом каждого
нового исследования
Надеюсь, что это важная тема, поскольку существует еще так много вещей, которых мы не знаем
Обеспокоенный политикой, проводимой нацистским правительством
Адольфа Гитлера, Резерфорд в 1933 году стал президентом Академического совета помощи, который был создан для оказания содействия тем, кто
бежал из Германии
Почт
...Закладка в соц.сетях
