Жизнь и научная деятельность выдающихся учёных физики России

Изучая физику, я познакомился с именами выдающихся учёных физиков России, и мне стало интересно узнать о биографии этих учёных, об их трудолюбии, упорстве, гражданской позиции, патриотизме.

И как отмечал А. Эйнштейн, «моральные качества выдающейся личности имеют, возможно, большее значение для данного поколения и всего хода истории, чем чисто интеллектуальные достижения».

М. В. Ломоносов

1711-1765

Если внимательно посмотреть назад, то станет, что многие краеугольные камни успехов нашей науки были заложены в прошлом именно Ломоносовым. Вот почему Ломоносов – знамя нашей культуры, живой образ славного культурного прошлого великой русской науки.

С. И. Вавилов

Михаил Васильевич Ломоносов родился 19 ноября 1711 года в семье крестьянина-помора в деревушки Мешанинской недалеко от Архангельска. Ломоносов с детства стремился к знаниям, но лишь в девятнадцать лет ему удалось начать систематическую учёбу. Он изучал латынь и средневековую схоластику в первых русских учебных заведениях: Московской славяно-греко-латинской академии и Киевской духовной семинарии, а затем стал студентом университета при образованной в 1725 году по приказу Петра 1 Петербургской Академии наук. Как одного из лучших студентов университета его посылают за границу для совершенствования образования в области металлургии. Пятилетнее пребывание за границей позволило Ломоносову основательно пополнить свои знания в точных науках и ознакомится с научной деятельностью немецких университетов.

Диапазон научных интересов Ломоносова был исключительно широк, его без увеличения можно назвать энциклопедистом. Он внёс значительный вклад в развитие химии и химической технологии, географии, минерологи, геологии, астрономии. При этом Ломоносов был замечательным поэтом, одним из основателем современной системы русского стихосложения.

Весьма плодотворна была деятельность М. В. Ломоносова в области физики. Вдохновившись опытами Франклина, Ломоносов совместно с академиком Г. В. Рихманом начинает экспериментально изучать атмосферное электричество. На заре развития науки об электричестве учёный старается создать единую эфирную теорию электрических и световых явлений. Он выдвигает гипотезу о связи электрических и оптических явлений, намечая следующий опыт: «Будет ли луч света иначе преломляться в наэлектризованных стекле и воде?». Это замечание Ломоносова можно рассматривать как предвосхищение эффекта двойного лучепреломления в веществе, помещённом в электрическое поле, которое было открыто в 1875 году Дж. Керром.

Следует отметить заслуги Ломоносова в развитии астрономии и астрономической оптики. Он усовершенствовал телескоп Ньютона, предложил конструкцию оригинальной «ночезрительной трубы», позволявшей рассматривать объекты при недостаточном освещении. Ломоносову удалось открыть атмосферу Венеры.

Однако центральное место занимают его работы в области атомистики и кинетической теории теплоты. Наиболее завершённый вид его взгляды по этим вопросам получают в работах «Размышления о причине теплоты и холода», «Опыт теории упругости воздуха», «Прибавления к размышлениям об упругости воздуха». Ломоносов смело и уверено показывает, что теплота «заключается во внутреннем движении частичек материи». На основании своей теории теплоты но предсказывает существование нижней границы температур, при которой прекращается «внутреннее движение невидимых частиц».

В1755 году в Москве по проекту Ломоносова был сооружён и открыт первый в нашей стране университет, который сейчас носит его имя.

О многообразии интересов и исследований Ломоносова прекрасно сказал А. С. Пушкин: «Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятий, Ломоносов обнял все, отросли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью, сей души, исполненной страстей. Историк, ритор, механик, химик, минеролог, художник и стихотворец, он всё испытал и всё проник».

А. Г. Столетов

1839-1896

Фотоэлектрический эффект был один из первых физических явлений. Он был обнаружен Герцем в 1887 году. Герц обнаружил, что при освещении разрядника светом искры в нем возникал более сильный заряд. Исследованием этого эффекта занимались физики разных стран. В Росси этим занимался Столетов, обнаруживший несколько важных закономерностей.

Александр Григорьевич Столетов родился 10 августа 1839 года во Владимире в купеческой семье, в которой много внимания уделяли образованию детей. Окончив гимназию в родном городе, Столетов поступил в Московский университет, с которым впоследствии была связана вся его научная и педагогическая деятельность. Студент, аспирант, профессор, создатель первого в России университетской научно-исследовательской лаборатории, признанный глава русских физиков – таков путь, Пройденный Столетовым в науке. После окончания университета он совершенствует свое образование в Берлинском университете у Магнуса, а затем в университете Гейдельберга у Кирхгофа. И в дальнейшем ученый широко общается с выдающимися физиками Европы, участвует в работе международных конгрессов и конференций как представитель физической науки.

Известность получила защищенная работа в 1872 году докторская диссертация Александра Григорьевича «Исследование о намагничения мягкого железа», экспериментальная часть которой была выполнена ученым в лаборатории Кирхгофа. Поставив задачу исследовать зависимость коэффициента восприимчивости от внешнего магнитного поля, он разработал новый метод измерения магнитных свойств вещества на образцах, имеющих форму кольца. Этот метод, названный баллистическим, получил большое распространение в практике магнитных измерений. Таким образом, Столетов развил работы в этой области, начатые еще Ленцем и Якоби.

Столетов один из первых отметил важность проведения экспериментов, подтверждающих справедливость электромагнитной теории света, и предложил новый метод определения отношения электростатических и магнитных единиц, позволяющие получить значение скорости света. О своем методе, названном им «Методом абсолютного конденсатора», он сделал сообщение на заседании Французского физического общества в Париже вовремя проведения первого международного конгресса электриков.

Столетов с энтузиазмом воспринял известие о знаменитых опытов Герца по получению и исследованию свойств электромагнитных волн, в ходе которых был обнаружен фотоэффект. Первые опыты по изучению этого явления ученый начал 20 февраля 1888 года. Вскоре к нему пришел успех, и уже в 1889 года он публикует свою фундаментальную работу «Актино-электрические исследования». Следует отметить, что свои опыты Столетов проводил, не зная о существовании электронов, и поэтому был вынужден ограничится чисто феноменологическим описанием закономерностей фотоэффекта. Лишь позднее (1899-1900) было доказано, что он заключается в испускании электронов с поверхности металлов под действием падающего света. Объяснение закономерностей, обнаруженных Столетовым, было дано после выдвижения Эйнштейном идеи о квантах света (1905). Александр Григорьевич Столетов умер 14 мая 1896года.

Н. А. Умов

1846-1915

Открытие закона сохранения энергии являлось одним из высших достижений физики XIX. Этот закон был разработан многими учеными, но точное понятие дал Пуанкаре. Но об энергии оставалось не мало вопросов. Уточнению многих вопросов, связанных с энергетическими процессами, в значительной мере способствовало исследование русского физика Умова, в котором впервые был поставлен вопрос о движении самой энергии.

Николай Алексеевич Умов родился 4 февраля 1846года в Симбирске. Отец проявлял большую заботу об образовании детей, и Николай и его брат получили хорошую домашнюю подготовку. В 1863 году Умов окончил Гимназию в Москве и в том же году поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского университета. В 1867 году он окончил университет со степенью кандидата и был оставлен для подготовки к профессорскому званию.

В 1869 году стал доцентом Новороссийского (Одесского) университета по кафедре физики. С этим учебным заведением связаны последующие двадцать лет жизни ученого. В это время были выполнены его важнейшие теоретические исследования. В 1871 году он защитил магистерскую диссертацию, а в 1874 году он защитил докторскую диссертацию. В середине 70-х годов Умов решил задачу о распределении электрических токов на поверхности произвольного типа.

После смерти Столетова в 1896 году он возглавил кафедру физики. Вместе с Лебедевым Умов принял участие в составления проекта и постройки здания Физического института университета. В 1900-е годы Умов проводит глубокий анализ сложных формул Гаусса в теории земного магнетизма. На протяжении всей жизни Умов активно участвовал в общественной жизни. Он был организатором ряда просветительских обществ, в течение 17 лет избирался президентом Московского общества испытателей природы, редактировал научно-популярные журналы. Николай Алексеевич часто выступал с пропагандой научных знаний. Успеху просветительной деятельности Умова способствовал его талант педагога. Лекции Умова в университете непременно собирали обширную аудиторию. Для характеристики Умова как научного человека следует добавить, что он живо откликался достижения физической науки начало XX века, был одним из первых ученых, кто оценил значение теории относительности. Высокая гражданская позиция Николая Алексеевича проявилась в его уходе вместе с группой ведущих профессоров из Московского университета (1911) в знак протеста против реакционных действии царского министра просвещения Кассо. Н. А. Умов умер 28 января 1915 года.

Самообразование во многом определило независимость и оригинальность суждений и идей Умова. Это, прежде всего, относится к его работе «Уравнение движения энергии в телах», в которой впервые были введены такие понятия, как плотность энергии в данной точке среды, поток энергии, представления о направлении и скорости движения энергии. Сам Умов, однако, не обобщал эти понятия на другие виды энергии, ограничившись подробным рассмотрением движения энергии в упругих телах. В 1884 года понятие о потоке электромагнитной энергии было введено английским физиком Пойнтингом, который ввел для описания распространения энергии вектор, называемый ныне «вектор Умова-Пойнтинга».

П. Н. Лебедев

1866 – 1912

«Если присмотреться к работе наших выдающихся учёных, то приходится утверждать, что в большинстве случаев они дали крупные исследования не благодаря тем условиям, в которых они работали в России, а вопреки им. Число людей с несомненным проблеском таланта гибнет и для науки и для страны: числа эти ужасающие» - эти слова из статьи П. Н. Лебедева, посвящённой 200-летней годовщине со дня рождения М. В. Ломоносова, можно отнести и к его собственной судьбе.

Пётр Николаевич Лебедев родился 8 марта 1866 года в Москве в состоятельной семье коммерсанта. Отец его видел в сыне будущего хозяина большого торгового дома. Поэтому мальчик был отдан в коммерческую школу, а затем в реальное училище.

Однако молодой Лебедев чувствовал непреодолимую тягу к науке. Он отверг карьеру предпринимателя и отправился учиться в Страсбург к немецкому учёному А. Кундту – главе школы экспериментальной физики, где стажировались молодые учёные из многих стран мира.

В 1891 году Лебедев успешно заканчивает Страсбургский университет и возвращается в Москву. А. Г. Столетов берёт молодого учёного к себе на кафедру в университет, где Лебедев получает возможность ставить эксперименты в хорошо оборудованной лаборатории.

В 1895 году учёный публикует исследование «О двойном преломлении электрической силы», которое свидетельствует о его глубоком интересе к электромагнитной теории света Максвелла и опытами Герца. Уже в этой работе проявился талант Лебедева как экспериментатора. Он создаёт установку, позволяющую генерировать электромагнитные волны с рекордно короткой длиной волны 6 мм. С помощью этих волн он проводит все основные опыты Герца и дополняет их экспериментами по поляризации.

Лебедев стремился выяснить механизм молекулярного взаимодействия, отождествляя молекулу с электромагнитным вибратором, он приступил к изучению механических действий гидродинамических волн, а затем и звуковых. Им были установлены общие закономерности пондеромоторных действий (взаимного притяжения и отталкивания резонатора и вибратора в зависимости от соотношения их частот) всех трёх типов волн. Эти исследования были необходимым этапом в достижении конечной цели Лебедева – обнаружение и измерение давления света. Впервые результаты работы Лебедева по световому давлению на твёрдые тела были обнародованы в августе 1900 года. Работа П. Н. Лебедева была сразу же очень высоко оценена в международных научных кругах.

Успех окрылил учёного, он взялся за решение ещё более трудной задачи – определить давление света на газы. Сложность опытов состояла в том, что и без того слабый эффект в случае давления на газ уменьшался ещё на два порядка (по сравнению с давлением на твёрдые тела). Кроме того, конвекционные потоки, неизбежно возникающие в газах, создают дополнительные трудности, которые можно избежать при проведении экспериментов с твёрдыми телами в вакуумных сосудах. Лебедеву удалось преодолеть все трудности и в 1909 году завершить исследование. За свои экспериментальные работы Лебедев был избран почётным членом Королевского института Великобритании.

В 1911 году П. Н. Лебедеву в расцвете творческих сил вынужден был подать в отставку вместе с другими прогрессивными преподавателями Московского университета в знак протеста против попыток царского правительства нарушить автономию университета. Для Лебедева принятое решение было актом большого гражданского мужества, ибо с уходом из университета он лишался возможности продолжать научные исследования. Лебедев умер от болезни сердца 14 марта 1912 года.

Работая над данной темой проекта, я узнал, что ученые – люди различной судьбы: счастливцы и «мученики науки» и различных характеров: темпераментные и меланхоличные, застенчивые и предприимчивые, снисходительные и придирчивые, весёлые и суровые, добрые и скупые, скромные и честолюбивые. Но всех настоящих учёных роднит главное: бескорыстное служение науке, готовность идти на жертвы во имя научной идеи, громадное трудолюбие и целеустремлённость в достижении поставленной цели, добросовестность и тщательность в своих исследованиях, умение проявлять критицизм к полученным результатам и готовность признать свою ошибку.

Я считаю, что их научный подвиг может и должен оказывать большое моральное воздействие на людей, знакомящихся с их творчеством. В своей настоящей и будущей жизни я хочу соизмерять свои поступки и мысли с поступками и мыслями этих учёных, «переносить» в свою жизнь характер и лучшие моральные качества выдающихся учёных физиков России.