Жанр: Энциклопедия
СТО ВЕЛИКИХ ученых
... релятивистскую теорию электрона В этой теории, в частности, предсказывалось существование отрицательных энергетических уровней электрона — концепция, отвергавшаяся многими физиками, поскольку позитрон (частица, во
всем тождественная электрону, но несущая положительный заряд) еще не
был обнаружен экспериментально. Однако Тамм доказал, что рассеяние
низкоэнергетических квантов света на свободных электронах происходит
через промежуточные состояния электронов, находящихся при этом в отрицательных энергетических уровнях. В результате он показал, что отрицательная энергия электрона является существенным элементом теории
электрона, предложенной Дираком.
Тамм сделал два значительных открытия в квантовой теории металлов, популярной в начале тридцатых годов. Вместе со студентом С. Шубиным он сумел объяснить фотоэлектрическую эмиссию электронов из металла, т. е. эмиссию, вызванную световым облучением. Второе открытие — он установил, что электроны вблизи поверхности кристалла могут
находиться в особых энергетических состояниях, позднее названных таммовскими поверхностными уровнями, а это в дальнейшем сыграло важную роль при изучении поверхностных эффектов и контактных свойсті
металлов и полупроводников.
ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ ТАММ 521
Одновременно он начал проводить теоретические исследования в области атомного ядра. Изучив экспериментальные данные, Тамм и С. Альтшуллер предсказали, что нейтрон, несмотря на отсутствие у него заряда,
обладает отрицательным магнитным моментом (физическая величина,
связанная, помимо прочего, с зарядом и спином) Их гипотеза, к настоящему времени подтвердившаяся, в то время расценивалась многими физиками-теоретиками как ошибочная. В 1934 году Тамм попытался объяснить с помощью своей так называемой бета-теории природу сил, удерживающих вместе частицы ядра. Согласно этой теории, распад ядер, вызванный испусканием бета-частиц (высокоскоростных электронов), приводит
к появлению особого рода сил между любыми двумя нуклонами (протонами и нейтронами). Используя работу Ферми по бета-распаду, Тамм исследовал, какие ядерные силы могли бы возникнуть при обмене электроннонейтринными парами между любыми двумя нуклонами, если такой эффект имеет место. Он обнаружил, что бета-силы на самом деле существуют, но слишком слабы, чтобы выполнять роль
ядерного клея
. Год спустя
японский физик Хидеки Юкава постулировал существование частиц, названных мезонами, процесс обмена которыми (а не электронами и нейтрино, как предполагал Тамм) обеспечивает устойчивость ядра.
В 1936—1937 годах Тамм и Илья Франк предложили теорию, объяснявшую природу излучения, которое обнаружил Павел Черенков, наблюдая преломляющие среды, подверженные воздействию гамма-излучения.
Хотя Черенков описал данное излучение и показал, что это не люминесценция, он не смог объяснить его происхождение. Тамм и Франк рассмотрели случай электрона, движущегося быстрее, чем свет в среде. Хотя
в вакууме такое невозможно, данное явление возникает в преломляющей
среде. Следуя этой модели, оба физика сумели объяснить излучение Черенкова. Тамм, Черенков и Франк проверили также и другие предсказания данной теории, которые нашли свое экспериментальное подтверждение. Их работа привела, в конце концов, к развитию сверхсветовой оптики, нашедшей практическое применение в таких областях, как физика
плазмы.
В СССР то было время
большой чистки
Шли чудовищные публичные процессы. На одном из них появился в качестве
свидетеля
крупный
донбасский инженер Л.Е. Тамм, любимый брат Игоря Евгеньевича Во
всех газетах были опубликованы его невероятные признания в том, что по
указанию Пятакова он готовил к взрыву коксовые батареи. Его увезли в
тюрьму и расстреляли.
Игорь Евгеньевич держался, хотя переживания его были очень тяжелы. Он не отрекся ни от брата, ни от попавших в маховик репрессий
друзей.
Теоретический отдел института, созданный и руководимый Таммом,
был ликвидирован, а все его сотрудники распределены по другим лабора
522
ториям. Но научный семинар теоретиков продолжал еженедельно работать под руководством Тамма, научные контакты полностью сохранялись,
а впоследствии, после возвращения института из эвакуации в 1943 году,
как-то незаметно прежний Теоретический отдел был восстановлен. Такое
вялое реагирование дирекции института было возможно, конечно, только
потому, что директором был С. И. Вавилов.
В 1943 году начались и быстро развивались советские работы по созданию атомного оружия. Казалось бы, вот тут и необходим был Тамм с
его широтой охвата самых разных областей физики, с его блестящим талантом. Но его фамилию из списка вычеркнул Жданов. Только в 1946 году
Тамма привлекли к рассмотрению некоторых вопросов, более
безопасных
с точки зрения секретности. Так появилась его работа
О ширине
фронта ударной волны большой интенсивности
, разрешенная к опубликованию лишь через двадцать лет.
Прошло, однако, всего два года, и то ли потому, что Жданов умер, то
ли благодаря личному влиянию Курчатова положение изменилось. Тогда
возникла задача создания еще более страшного оружия — водородной
бомбы. Игорю Евгеньевичу было предложено организовать в Теоретичен
ском отделе группу для изучения вопроса, хотя сама принципиальная воз|
можность создать такое оружие казалась еще очень проблематичной.
Игорь Евгеньевич принял это предложение и собрал группу из моле
дых учеников-сотрудников. В нее вошли, в частности, В.Л. Гинзбург
А.Д. Сахаров, уже через два месяца выдвинувшие две важнейшие оригг
нальные и изящные идеи, которые и позволили создать такую бомбу м(
нее чем за пять лет. В 1950 году Тамм и Сахаров переехали в сверхсекреї
ный город-институт, известный теперь всем как Арзамас-16.
Работа над реализацией основных идей была необычайно напряжен^
ной и трудной. В Арзамасе-16 Игорь Евгеньевич сыграл огромную роль и
своими собственными исследованиями, и как руководитель коллектива
теоретиков. Он даже был одним из участников реального испытания первого
изделия
летом 1953 года.
В Арзамасе-16 ученый не только работал. Игорь Евгеньевич много
читал, особенно любил Агату Кристи и вообще иностранные детективы.
Он обожал играть в шахматы, всюду находил партнера и играл с необычайным темпераментом, искренне переживая как успех, так и поражение.
Даже на даче, в Жуковке, по словам В.А. Кириллина (бывшего заместителя главы правительства и близкого дачного соседа), он приходил к нему
играть в шахматы — но не приходил, а прибегал...
.
Любил он
подбить
компанию, чтобы поиграть в карты. Но ценил HCJ
какую-нибудь заурядную игру, а игру высокого класса — винт. Игре пре;
шествовал особый
ритуал
, когда надо было условиться сразу с несколі
кими партнерами и договориться об определенном вечере. Обучив это
игре молодежь, Игорь Евгеньевич испытывал истинное удовольствие
ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ ТАММ 523
красивой, тонко разыгранной комбинации. И по ходу дела не стеснялся
поругивать за промахи своего незадачливого партнера по
команде
.
Успех изменил в корне положение Игоря Евгеньевича во мнении
власть имущих
. Авторитет его резко возрос в их глазах. Игорь Евгеньевич вернулся в Москву, на прежнее место, и сразу интенсивно и страстно
продолжил свою работу над фундаментальными проблемами теории частиц и квантовых полей вместе со своими молодыми сотрудниками.
Он предложил приближенный квантово-механический метод для описания взаимодействия элементарных частиц, скорости которых близки к
скорости света. Развитый далее русским химиком П. Д. Данковым и известный как метод Тамма—Данкова, он широко используется в теоретических исследованиях взаимодействия типа нуклон — нуклон и нуклонмезон. Тамм также разработал каскадную теорию потоков космических
лучей.
В 1950 году Тамм и Андрей Сахаров предложили метод удержания
газового разряда с помощью мощных магнитных полей — принцип, который до сих пор лежит у советских физиков в основе желаемого достижения контролируемой термоядерной реакции (ядерного синтеза). В пятидесятые и шестидесятые годы Тамм продолжал разрабатывать новые теории в области элементарных частиц и пытался преодолеть некоторые фундаментальные трудности существующих теорий.
За свою долгую деятельность Тамм сумел превратить физическую лабораторию Московского государственного университета в важный исследовательский центр и ввел квантовую механику и теорию относительности в учебные планы по физике на всей территории Советского Союза.
Кроме того, признанный физик-теоретик принимал деятельное участие в
политической жизни страны. Он твердо выступал против попыток правительства диктовать свою политику Академии наук СССР и против бюрократического контроля над академическими исследованиями. Несмотря на
откровенные критические высказывания и на то, что он не был членом
КПСС, Тамм в 1958 году был включен в советскую делегацию на Женевскую конференцию по вопросам запрещения испытаний ядерного оружия. Он был активным членом Пагоушского движения ученых.
В 1958 году Тамму, Франку и Черепкову была присуждена Нобелевская премия по физике
за открытие и истолкование эффекта Черенкова
.
При презентации лауреатов Манне Сигбан, член Шведской королевской
академии наук, напомнил, что, хотя Черенков
установил общие свойства
вновь открытого излучения, математическое описание данного явления
отсутствовало
. Работа Тамма и Франка, сказал он далее, дала
объяснение... которое, помимо простоты и ясности, удовлетворяло еще и строгим
математическим требованиям
.
Конечно, это событие доставило ученому много радости, источником
которой был не только сам факт награждения, но и возможность получить
524 1
совершенно необычные впечатления. Вместе с тем сюда примешивался и
некоторый элемент разочарования. Как признавался сам Игорь Евгеньевич, ему куда приятнее было бы получить награду за другой научный результат — обменную теорию ядерных сил.
Игорь Евгеньевич Тамм создал большую и славную научную школу.
Его ученики, научные внуки и правнуки с успехом работают в самых различных областях теоретической физики, в самых разных городах страны,
ближнего и дальнего зарубежья.
Последний отрезок жизни был невеселым для Тамма-ученого. Его
работа шла вразрез с
генеральной линией
науки и не пользовалась признанием. В середине шестидесятых годов к нему подкралась тяжелая неизлечимая болезнь — боковой амиотрофический склероз, приведший к
параличу дыхательных мышц, в результате чего ему пришлось перейти к
принудительному дыханию с помощью специальной машины В эти годы
Игорю Евгеньевичу особенно понадобились такие его качества, как мужество, сила духа, преданность науке, независимость мысли. Именно они
позволили ему сохранить себя во время болезни и как личности, и как
действующего ученого.
Для лечения Игоря Евгеньевича были использованы все мыслимые
возможности. Однако его болезнь была абсолютно необратимой. И 12 апреля 1971 года наступила трагическая развязка...
НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕМЕНОВ
(1896—1986)
Николай Николаевич Семенов родился 15 апреля 1896 года в Саратове, в семье Николая Александровича и Елены Дмитриевны Семеновых.
Окончив в 1913 году реальную школу в Самаре, он поступил на физикоматематический факультет Санкт-Петербургского университета, где, занимаясь у известного русского физика Абрама Иоффе, проявил себя
активным студентом.
Окончив университет в 1917 году, в год свершения русской революции, Николай был оставлен для подготовки к профессорскому званию. До
весны 1918 года он работал в Петрограде.
Вот как писал о том времени в одной из своих автобиографий сам
ученый:
Будучи увлечен научной работой, я мало интересовался политикой
и в событиях разбирался плохо. Весной 1918 года я поехал на каникулы
к родителям в Самару, где меня и застал Чехословацкий переворот. Под
влиянием окружившей меня мелкобуржуазной среды и известного доверия, которое питала в то время мелкая буржуазия к меньшевикам и эсерам
(как известно, возглавлявшим самарский Комуч), я вступил добровольно
в середине июля в так называемую народную армию самарской учредилки
.
Я был назначен солдатом в артиллерийскую батарею, где в течение
всего времени моего пребывания в
армии
(длившемся около месяца) я
выполнял обязанности коновода. Из этого месяца около трех недель я
провел на фронте...
Воспользовавшись известием о тяжелом состоянии отца (он вскоре
умер), я в середине августа добился получения отпуска в Самару, устроил
526 100 ВЕЛИКИХ УЧЕНЬ
себе перевод во вновь формирующуюся Уфимскую батарею и, не заезжая
в Уфу, проехал (в сентябре) прямо в Томск, дезертировал таким образом
из белой армии. Томск в то время был единственным университетским
городом Сибири, и я поехал туда, рассчитывая вновь отдаться научной
работе. И действительно, профессор Вейнберг (сейчас служит в Ленинграде) тотчас же предоставил мне возможность научно работать в лабораториях Технологического института, а с декабря я стал также вести преподавание в университете при кафедре физики (профессор Поспелов).
За время пребывания в Томске я сделал несколько небольших, но зато
совершенно самостоятельных научных работ. Я организовал при Технологическом институте постоянно действующий научный семинар и, наконец,
также по собственной инициативе руководил научной работой и научным
образованием кружка наиболее талантливой студенческой молодежи.
В сентябре 1919 года я был мобилизован Колчаком и попал в качестве
нижнего чина
в Томский артиллерийский дивизион, откуда благодаря хлопотам профессора Вейнберга и моим был переведен (в октябре
1919 года) в радиобаталисты и тотчас откомандирован оттуда в Технологический институт, где и продолжал научную работу.
После прихода в Томск Красной Армии (в декабре) я по ходатайству
университета был окончательно отчислен из радиобатальона (уже перешедшего в состав красных войск) распоряжением коменданта Томска.
После я продолжал научную и преподавательскую работу до мая 1920 года,
когда по приглашению Государственного физико-технического и рентгенологического института я переехал на работу в Петроград.
Семенов назначается заместителем директора Петроградского физико-технического института и руководителем лаборатории электронных
явлений.
В 1921 году Семенов женился на Марии Исидоровне Борейше-Ливеровской — яркой, талантливой женщине. Она была известным специалистом в области романской филологии, работала в Петроградском университете на кафедре В.М. Жирмунского, переводила Данте. Мария Исидоровна была намного старше Николая Николаевича и имела четверых детей. С самого начала этот непростой брак оказался омраченным тяжелой
болезнью, обрушившейся на жену. Она скончалась в августе 1923 года,
прожив с Николаем Николаевичем менее двух лет. Его тяжелейшую душевную драму смягчила и излечила племянница Марии Исидоровны,
Наталия Николаевна Бурцева. Она стала женой Семенова и матерью двух
их детей — Юрия и Людмилы.
В то тяжелое время в сотрудничестве с Петром Капицей Семенов предложил способ измерения магнитного момента атома в неоднородном магнитном поле, описав экспериментальный процесс в статье, которая была
опубликована в 1922 году. Этот метод был позднее успешно развит Отто
Штерном и Вальтером Герлахом.
НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕМЕНОВ 527
Затем Семенов возвращается к проблеме ионизации газов, по-видимому, первой научной проблеме, которая его заинтересовала. Еще будучи
студентом университета, он опубликовал свою первую статью, в которой
говорилось о столкновениях между электронами и молекулами. По возвращении из Томска Семенов занялся более глубокими исследованиями
процессов диссоциации и рекомбинации, в т. ч. потенциалом ионизации
металлов и паров солей. Результаты этих и.других исследований собраны
в книге
Химия электрона
, которую он написал в 1927 году в соавторстве
с двумя своими студентами. Семенов интересовался также молекулярными
аспектами явлений адсорбции и конденсации паров на твердой поверхности. Проведенные им исследования вскрыли взаимосвязь между плотностью пара и температурой поверхности конденсации. В 1925 году вместе с
известным физиком-теоретиком Яковом Френкелем он разработал всеобъемлющую теорию этих явлений.
Другая сфера интересов Семенова в то время относилась к изучению
электрических полей и явлений, связанных с прохождением электрического тока через газы и твердые вещества. Ученый, в частности, исследовал прохождение электрического тока через газы, а также механизм пробоя твердых диэлектриков (электрически инертных веществ) под действием электрического тока. На основании этого последнего исследования Семенов и Владимир Фок, прославившийся своими работами в области квантовой физики, разработали теорию теплового пробоя диэлектриков. Это в свою очередь подтолкнуло Семенова к проведению работы, которая привела к его первому важному вкладу в науку о горении —
созданию теории теплового взрыва и горения газовых смесей. Согласно
этой теории, тепло, выделяющееся в процессе химической реакции, при
определенных условиях не успевает отводиться из зоны реакции и вызывает повышение температуры реагирующих веществ, ускоряя реакцию и
приводя к выделению еще большего количества тепла. Если нарастание
количества тепла идет достаточно быстро, то реакция может завершиться взрывом.
Вскоре после окончания этой работы в 1928 году Семенов был назначен профессором Ленинградского физико-технического института, где он
помог организовать физико-механическое отделение, а также ввел обучение физической химии. По его настоянию и с помощью его коллег, заинтересованных в развитии физической химии, лаборатория физики электрона превратилась в 1931 году в Институт химической физики Академии
наук СССР, и Семенов стал его первым директором:
В 1931 году был
создан под моим руководством новый институт, и я смог его целиком
укомплектовать своими учениками. Странно подумать, что в 1920 году,
получив приказ организовать лабораторию в Физико-техническом институте, я был один, а всего через десять лет, в 1931 году, у меня уже был
коллектив из 50 подготовленных мною хороших, активных ученых!
528 100 ВЕЛИКИХ УЧЕНЫ
Так быстро росли кадры во всех лабораториях Физико-технического
института, да и во многих других институтах, организованных в стране на
рубеже двадцатых годов.
Не надо думать, что наши 25-летние научные руководители тех лет
были какими-то неполноценными людьми в науке. Нет, в те годы рост
знаний и опыта у представителей талантливой молодежи был поразителен. Все они к этому возрасту имели уже по несколько печатных работ,
порою обладавших существенно пионерским значением в масштабе всей
мировой науки. На эти работы широко ссылались в своих трудах иностранные ученые.
В нашей лаборатории были подготовлены основополагающие работы
по теории разветвленных химических цепных реакций, теории теплового
взрыва, тепловой теории пробоя диэлектриков, теории молекулярных пучков, по первому применению масс-спектроскопии в химии и многие другие
В 1929 году Семенов был избран членом-корреспондентом Академии
наук СССР, а в 1932 году стал академиком
К этому времени Семенов вел глубокие исследования цепных реакций Они представляют собой серию самоинициируемых стадий в химической реакции, которая, однажды начавшись, продолжается до тех пор,
пока не будет пройдена последняя стадия. Несмотря на то что немецкий
химик Макс Боденштейн впервые предположил возможность таких реакций еще в 1913 году, теории, объясняющей стадии цепной реакции и
показывающей ее скорость, не существовало. Ключом же к цепной реакции служит начальная стадия образования свободного радикала — атома
или группы атомов, обладающих свободным (неспаренным) электроном и
вследствие этого чрезвычайно химически активных Однажды образовавшись, он взаимодействует с молекулой таким образом, что в качестве одного из продуктов реакции образуется новый свободный радикал Новообразованный свободный радикал может затем взаимодействовать с другой молекулой, и реакция продолжается до тех пор, пока что-либо не
помешает свободным радикалам образовывать себе подобные, т е пока не
произойдет обрыв цепи.
Особенно важной цепной реакцией является реакция разветвленной
цепи, открытая в 1923 году физиками Г.А. Крамерсом и И А Кристиансеном. В этой реакции свободные радикалы не только регенерируют активные центры, но и активно множатся, создавая новые цепи и заставляя
реакцию идти все быстрее и быстрее. Фактический ход реакции зависит
от ряда внешних ограничителей, например, таких как размеры сосуда, в
котором она происходит. Если число свободных радикалов быстро растет,
то реакция может привести к взрыву. В 1926 году два студента Семенова
впервые наблюдали это явление, изучая окисление паров фосфора водяными парами. Эта реакция шла не так, как ей следовало идти в соответ
НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕМЕНОВ 529
ствии с теориями химической кинетики того времени. Семенов увидел
причину этого несоответствия в том, что они имели дело с результатом
разветвленной цепной реакции Но такое объяснение было отвергнуто
факсом Боденштейном, в то время признанным авторитетом по химической кинетике. Еще два года продолжалось интенсивное изучение этого
явления Семеновым и Сирилом Н. Хиншелвудом, который проводил свои
исследования в Англии независимо от Семенова, и по прошествии этого
срока стало очевидно, что наш ученый был прав
В 1934 году Семенов опубликовал монографию
Химическая кинетика и цепные реакции
, в которой доказал, что многие химические реакции, включая реакцию полимеризации, осуществляются с помощью механизма цепной или разветвленной цепной реакции В последующие десятилетия Семенов и другие ученые, признавшие его теорию, продолжали
работать над прояснением деталей теории цепной реакции, анализируя
относительные опытные данные, многие из которых были собраны его
студентами и сотрудниками. Позднее, в 1954 году, была опубликована его
книга
О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности
, в которой ученый обобщил результаты открытий, сделанных
им за годы работы над своей теорией.
Служба у Колчака в свете последующих сталинских репрессий, видимо, часто держала Николая Николаевича в напряжении Он не знал, что в
1937 году в Ленинграде было сфабриковано
университетское
дело о якобы существовавшей
фашистско-террористической организации
В эту
организацию вместе с известными физиками (В А Фок, Л.Д Ландау и
др.) должен был войти и
заговорщик
Н.Н Семенов, но, к счастью, ареста не последовало.
В годы войны Семенов, как и многие советские известные ученые,
эвакуировался в Казань. Здесь он работает над задачами, связанными с
вопросами горения и взрыва В 1943 году ученый переезжает в Москву,
куда, согласно постановления правительства, был переведен Институт
химической физики Институт Семенова принял активное участие в зарождающемся советском атомном проекте
В конце сороковых годов Николай Николаевич подвергся отвратительной травле, когда группа негодяев от науки обвинила его в отсутствии
патриотизма,
низкопоклонстве перед иностранщиной
, даже в плагиате'
Семенова
спасла
от участи Капицы причастность к работам по урану —
воистину сработал
урановый щит
.
В 1956 году Семенову совместно с Хиншелвудом была присуждена
Нобелевская премия по химии
за исследования в области механизма
Химических реакций
. В Нобелевской лекции Семенов сделал обзор своих
Работ над цепными реакциями'
Теория цепной реакции открывает возможность ближе подойти к решению главной проблемы теоретической
Химии — связи между реакционной способностью и структурой частиц,
530 100 ВЕЛИКИХ УЧЕНЬГК
вступающих в реакцию... Вряд ли можно в какой бы то ни было степени
обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха
в биологии без этих знаний... Необходимо соединить усилия образованных людей всех стран и решить эту наиболее важную проблему для того
чтобы раскрыть тайны химических и биологических процессов на благо
мирного развития и благоденствия человечества
.
После того как в 1944 году Семенов был назначен профессором МГУ
он продолжал публиковать свои работы по различным проблемам вплоть
до восьмидесятых годов. Его объемная работа по окислению паров фосфора не потеряла своей актуальности и сегодня, спустя много лет со дня
ее создания. Во время второй мировой войны Институт химической физики переехал в Москву. Многие направления проводимых там исследований непосредственно связаны с первоначальными научными интересами Семенова, хотя теперь они осуществлялись с помощью масс-спектрої
метрии и квантовой механики.
Даже в последние годы жизни Семенов, по словам его коллег, оставался энтузиастом науки, творческой личностью, которую отличала бьющая через край энергия. Он был высок и худощав, любил охотиться и
работать в саду, увлекался архитектурой.
Один из внуков А.Ю. Семенов, доктор биологических наук, вспоминает:
Деда Коля часто работал и в выходные дни, так что вся семья вместе
собиралась только на обед или к вечеру за большим вращающимся сто-1
лом.
Дед любил компанию и веселое застолье. Часто на выходные или нау
праздники собирались многочисленные друзья, родственники и ученики — сотрудники созданного им Института химической физики. Не обладая хорошим слухом, дед, тем не менее, любил петь. Мне запомнилось,
как он поет песню Эх, Самара-городок.......
Дед часто смеялся — негромко, но очень заразительно. Еще чаще он
щурился и улыбался в усы
.
Умер Семенов 25 сентября 1986 года в возрасте девяноста лет.
ЭНРИКО ФЕРМИ
(1901—1954)
Великий итальянский физик Энрико Ферми, — писал Бруно Понтекорво, — занимает особое место среди современных ученых: в наше время, когда узкая специализация в научных исследованиях стала типичной,
трудно указать столь ж...
Закладка в соц.сетях
