Текст книги "Великие открытия и люди. 100 лауреатов Нобелевской премии XX века"

Паули Вольфганг Эрнст
(1900—1958)
Крупнейший швейцарский физик-теоретик

Вольфганг Паули родился в Вене в семье врача и профессора химии Вольфганга Йозефа Паули (наст. Вольф Пасхелес), родом из видной пражской еврейской семьи Пасхелес-Утиц, в 1898 году сменившего имя и незадолго до женитьбы в 1899 году принявшего католическую веру. Мать Вольфганга Паули – фельетонист Берта Камилла Паули (урождённая Шютц) – была дочерью известного еврейского литератора Фридриха Шютца. Оба они были тесно связаны с венскими театральными и журналистскими кругами.

Герта, младшая сестра Паули, стала актрисой и писательницей. Эрнст Мах, знаменитый физик и философ, был его крестным отцом. И второе имя Паули получил в честь своего крёстного дяди.

Родители отправили Вольфганга учиться в среднюю школу, где он проявил незаурядные математические способности, однако, находя классные занятия скучными, он переключился на самостоятельное изучение высшей математики и поэтому сразу прочитал только что опубликованную работу Альберта Эйнштейна по общей теории относительности.

В 1918 году Паули поступил в Мюнхенский университет, где учился под руководством известного физика Арнольда Зоммерфельда. В это время немецкий математик Феликс Клейн был занят изданием математической энциклопедии. Клейн попросил Зоммерфельда написать обзор общей и специальной теории относительности Эйнштейна, а Зоммерфельд в свою очередь попросил написать эту статью 20-летнего Паули. Тот быстро написал статью объемом в 250 страниц, которую Зоммерфельд охарактеризовал как «сделанную просто мастерски», а Эйнштейн похвалил. Эта монография до сих пор остаётся классической.

В 1921 году, закончив докторскую диссертацию по теории молекулы водорода и получив докторскую степень в кратчайшие для университета сроки, Паули отправился в Гёттинген, где занялся научными исследованиями совместно с Максом Борном и Джеймсом Франком. В конце 1922 года он в Копенгагене работает в качестве ассистента у Нильса Бора. Работа под руководством Зоммерфельда, Борна, Франка и Бора пробудила у Паули интерес к новой области физики – квантовой теории, которая занималась изучением атома и субатомных частиц, и он полностью погрузился в проблемы, встававшие перед физиками в этой области.

Особенно сложной представлялась ядерная модель атома, по которой электроны вращались по орбитам вокруг центрального ядра. Согласно принципам классической физики, вращающиеся по орбитам электроны должны непрерывно испускать электромагнитные излучения, теряя при этом энергию и приближаясь по спирали к ядру. В 1913 году Нильс Бор предположил свою модель, которая частично основывалась на изучении атомных спектров.

Но модель Бора имела существенные недостатки, которые помогли Паули в дальнейшем внести свой значительный вклад в квантовую теорию. Он усовершенствовал модель Бора.

Паули сформулировал закон, который стал известен как принцип запрета Паули и согласно которому никакие два электрона в системе не могут иметь одинаковые наборы квантовых чисел. Так, каждая оболочка в атоме может содержать лишь ограниченное число электронных орбит, определяемых допустимыми значениями квантовых чисел.

Принцип запрета Паули играет фундаментальную роль для понимания строения и поведения атомов, атомных ядер, свойств металлов и других физических явлений. Он объясняет химическое взаимодействие элементов и их прежде непонятное расположение в периодической системе. Сам Паули использовал принцип запрета для того, чтобы понять магнитные свойства простых металлов и некоторых газов.

Вскоре после того, как Паули сформулировал свой принцип запрета, квантовая теория получила солидное теоретическое обоснование благодаря работам Эрвина Шрёдингера, Вернера Гейзенберга и П.А.М. Дирака. Теоретический аппарат, использованный ими для описания атомных и субатомных систем, стал называться квантовой механикой. Атомная модель Бора была заменена квантовомеханической моделью, которая успешнее предсказывала спектры и другие атомные явления. Что касается достижений Паули, то они позволили распространить квантовую механику на такие области, как физика частиц высокой энергии и взаимодействие частиц со светом и другими формами электромагнитных полей. Эти области стали известны как релятивистская квантовая электродинамика.

В 1945 году Паули был награжден Нобелевской премией по физике «за открытие принципа запрета, который называют также принципом запрета Паули».

С именем Паули связано такое фундаментальное понятие квантовой механики, как спин элементарной частицы; он предсказал существование нейтрино.

В мае 1929 Паули отлучился от католической церкви. В декабре того же года женился на Кете Маргарете Деппнер. Брак был несчастливым и закончился разводом в 1930 году. Паули женился снова в 1934 на Францизке Бертрам. Детей не имели.

В 1958 году Вольфганг Паули умер от рака в Цюрихе.

Паули внёс существенный вклад в современную физику, особенно в области квантовой механики. Он редко публиковал свои работы, предпочитая этому интенсивный обмен письмами со своими коллегами, в особенности с Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, с которыми он крепко дружил. По этой причине многие из его идей встречаются только в этих письмах, которые часто передавались далее и копировались. Паули, судя по всему, мало заботило то, что по причине малого числа публикаций большая часть его работ была почти не известна широкой общественности.

В области физики Паули был известен как перфекционист. При этом он не ограничивался только своими работами, но и безжалостно критиковал ошибки своих коллег. Он стал «совестью физики», часто отзывался о работах как о «совсем неверных», либо комментировал примерно так: «Это не только неправильно, это даже не дотягивает до ошибочного!»

Кроме Нобелевской премии, Паули был награжден медалью Франклина Франклиновского института и медалью Макса Планка Германского физического общества. Он был членом Швейцарского физического общества, Американского физического общества, Американской ассоциации фундаментальных наук, а также иностранным членом Лондонского королевского общества.

Кокрофт Джон Дуглас
(1897—1967)
Английский физик

Джон Дуглас Кокрофт родился в Тодмордене, Йоркшир. Он был старшим из пяти сыновей Джона Артура Кокрофта и Мод (Филден) Кокрофт.

Его отец был владельцем небольшой хлопкопрядильной фабрики, и трое из его братьев пошли по стопам отца, поскольку их семья занималась этим бизнесом уже пять поколений. Однако Джон, блестящий ученик и спортсмен, получил в 1914 году стипендию для обучения в Манчестерском университете.

В Манчестере Кокрофт начал изучать математику и посещать лекции физика Эрнеста Резерфорда, который к тому времени уже получил признание за свои работы по радиоактивности и строению атома.

Это было время, когда перед математиками и физиками встало множество серьезных проблем.

В 1896 году Анри Беккерель открыл радиоактивность. Только начала осмысливаться учеными теория относительности Альберта Эйнштейна, опубликованная в 1905 году. Но разразилась первая мировая война, и в 1915 году, после года занятий в университете, Кокрофт вступил в добровольческое формирование Ассоциации молодых христиан. На военную службу его призвали в этом же году. До своего выхода в запас в 1918 году он воевал на Западном фронте и продвинулся по службе от сигнальщика до офицера Королевской полевой артиллерии.

Вернувшись в Манчестер, Кокрофт стал заниматься электротехникой, и за эти работы получил степень магистра в 1922 году. Уже в 1924 году получил с отличием степень бакалавра.

Совместно с русским физиком Петром Капицей он разработал трансформаторные обмотки для получения интенсивных магнитных полей. Он также исследовал поверхностные пленки, полученные с помощью атомных пучков.

С Эрнестом Уолтоном, своим коллегой по Кавендишской лаборатории, Кокрофт разработал основанную на прямом методе установку. С помощью этой установки Кокрофт и Уолтон в апреле 1932 года бомбардировали литий ядрами водорода, или протонами. Они превратили литий и водород в гелий, став тем самым первыми учеными, которым удалось искусственно расщепить атом.

После открытия искусственных радиоактивных элементов Фредериком Жолио и Ирен Жолио-Кюри Кокрофт и Уолтон показали, что они могут также получать такие элементы, облучая бор и углерод ядрами водорода.

В 1939 году началась Вторая мировая война, и Кокрофт снова принял участие в военных разработках Великобритании. На него была возложена основная ответственность за разработку и развертывание радаров, решающего фактора, обеспечившего успех Британии в воздушной войне с Германией.

В 1946 году возглавил новое ведомство по исследованиям в области атомной энергии, результатом деятельности которого было создание первой в мире атомной станции в Колдер-Холл, на севере Англии. Он основал то, что теперь известно как Резерфордская лаборатория высоких энергий, первоклассное оборудование которой открыто для пользования всему научному сообществу британских университетов.

В 1925 году Кокрофт женился на Юнис Элизабет Крэбтри, у них было четыре дочери и сын.

Умер Кокрофт в Кембридже 18 сентября 1967 года.

Кокрофт и Уолтон разделили в 1951 году Нобелевскую премию по физике «за работы по трансмутации атомных ядер с помощью искусственно ускоренных атомных частиц».

Кроме Нобелевской премии, Кокрофт получил Королевскую медаль Королевского общества, международную золотую медаль Нильса Бора Датского общества инженеров-строителей, электриков и механиков и премию «За мирный атом», учрежденную фондом Форда. Он был членом Королевского общества, а также почетным членом Американской академии наук и искусств и Шведской королевской академии наук. В 1948 году Кокрофту было пожаловано дворянство. Он был обладателем почетных степеней Оксфордского университета, Лондонского университета, университета Торонто и университета Глазго.

Ландау Лев Давидович
(1908—1968)
Выдающийся российский физик-теоретик

Лев Ландау родился в Баку 22 января 1908 года в интеллигентной семье (отец – инженер-нефтяник, мать – врач). В семье было двое детей. С сестрой Софьей Ландау дружил всю жизнь.

С 1916 года учился в бакинской еврейской гимназии, где его мать – Любовь Вениаминовна Ландау (урожд. Гаркави) – была преподавателем естествознания. Его математические способности проявились уже в школе, которую он закончил в 13 лет. По свидетельству физика-теоретика Евгения Михайловича Лифшица, Ландау «говорил, что почти не помнит себя не умеющим дифференцировать и интегрировать».

Родители считали, что в 13 лет поступать в университет слишком рано: один год Ландау проучился в Бакинском экономическом техникуме. В 1922 году Лев Ландау поступил в Бакинский университет, где два года учился одновременно на двух факультетах: на физико-математическом и на химическом. После перехода в 1924 году на физическое отделение Ленинградского университета Ландау не стал продолжать свое химическое образование. Однако интерес к химии сохранил на всю жизнь и часто поражал хорошим знанием химии.

В 1927 году поступил в аспирантуру Ленинградского физико-технического института. В октябре 1929 года по решению Народного комиссариата просвещения Ландау направили на стажировку за границу. Он посетил Германию, Данию, Англию.

Поездки за границу, встречи с учеными сыграли значительную роль в научной биографии Ландау.

Наиболее существенным для формирования Ландау как ученого и учителя было посещение Копенгагена и пребывание в Институте теоретической физики у Нильса Бора. Ландау всю жизнь считал себя учеником Бора.

В 1932 году Лев Ландау возглавил теоретический отдел Харьковского физико-технического института (УФТИ). Продолжая активную исследовательскую работу, Ландау одновременно начал преподавать, а в 1935 году стал заведующим кафедрой общей физики Харьковского университета. Именно в эти годы он сформулировал и начал осуществлять свою жизненную программу – написать полный курс теоретической физики и окружить себя профессионалами: учениками, коллегами, соратниками.

Когда двадцатичетырехлетний юноша строит грандиозные планы, это не удивительно, уникально то, что он их полностью осуществил.

Начала создаваться школа Льва Ландау – появились первые ученики. Ландау составил программу того, что должен знать будущий молодой научный работник, если он хочет заниматься теоретической физикой (подразумевалось, под его руководством), – знаменитый теорминимум.

Начались годы репрессий. Ландау воспользовался приглашением Капицы и занял должность руководителя теоретического отдела организованного им Института физических проблем (ныне имени Капицы).

Но этот его отъезд из Харькова не спас Ландау от ареста: в ночь с 27 на 28 апреля 1938 года он был арестован. На следующее же утро, 28 апреля, Петр Капица пишет письмо Сталину, пытаясь защитить своего сотрудника. На протяжении года Капица не прекращает усилий в попытках освободить Ландау. Осенью 1938 года Нильс Бор также пытается привлечь внимание Сталина к судьбе Ландау: «если имело место недоразумение, Ландау – надеется Бор – получит возможность продолжать исследовательскую работу, столь важную для прогресса человечества».

В апреле 1939 года Лев Ландау был освобожден из тюрьмы «под личное поручительство» Капицы. Навсегда сохранил Ландау благодарность Капице, считая его своим спасителем. Ландау неоднократно повторял, что если бы не помощь Капицы, то в тюрьме или в лагере он наверняка бы погиб. «Дело» Ландау (точнее, та его часть, которую наследники НКВД решили обнародовать) в 1991 году было издано. Близкие и друзья Ландау знали, что арест оставил в душе Ландау страх, который несколько уменьшился после смерти Сталина.

Когда Капица был отстранен от руководства ИФП, а директором института был назначен ученый, академик Анатолий Петрович Александров, Ландау был привлечен к участию в разработке атомного оружия. Но Ландау твердо решил прекратить работу по секретной тематике и добился этого.

С 1943 года Лев Ландау вернулся к преподавательской деятельности. Он преподавал на физико-техническом и физическом факультетах Московского университета.

Еще в ранней юности Ландау дал себе завет никогда «не курить, не пить и не жениться». Также, он считал, что брак – это кооператив, ничего общего не имеющий с любовью. Однако он встретил выпускницу химического факультета Конкордию (Кору) Дробанцеву, которая разошлась со своим первым мужем. Она поклялась, что не будет ревновать его к другим женщинам, и с 1934 года они жили вместе в гражданском браке. Ландау считал, что более всего разрушают брак ложь и измена, и поэтому они заключили «пакт о ненападении в супружеской жизни» (по задумке Ландау), который давал относительную свободу обоим супругам в романах на стороне. Официальный брак был между ними заключен в 1946 после рождения сына Игоря. Игорь Львович Ландау окончил Физический факультет МГУ, физик-экспериментатор в области физики низких температур.

7 января 1962 года, по дороге из Москвы в Дубну, Ландау попал в автокатастрофу. В результате серьёзных ранений он находился в течение 59 суток в коме. Физики всего мира принимали участие в спасении жизни Ландау. Было организовано круглосуточное дежурство в больнице. Недостающие медикаменты доставлялись самолётами из стран Европы и из США. В результате этих мер жизнь Ландау удалось спасти, несмотря на очень серьёзные ранения.

После аварии Ландау практически перестал заниматься научной деятельностью. Однако, по мнению его жены и сына, Ландау постепенно возвращался к своему нормальному состоянию и в 1968 году был близок к возобновлению занятий физикой.

Но случилась операция по устранению непроходимости кишечника, после которой через несколько дней Ландау умер. Диагноз – тромбоз мезентериальных сосудов.

Смерть наступила 1 апреля 1968 года в Москве в результате закупорки артерии оторвавшимся тромбом.

В 1962 году Лев Ландау получил Нобелевскую премию по физике «за пионерские исследования конденсированных сред, особенно жидкого гелия».

Заслуги Льва Ландау были многократно отмечены как внутри страны, так и за ее пределами. В 1946 году Ландау избирается членом Академии наук СССР, он многократно награждался орденами, был Героем Социалистического Труда, трижды ему присваивались Государственные премии, а в 1962 году Ландау вместе с Евгением Лифшицем за создание Курса теоретической физики была присвоена Ленинская премия. Ландау был членом многих зарубежных академий, лауреатом почетных премий, имел множество медалей.

Лауреат медали имени Макса Планка, премии Фрица Лондона, Ленинской и трёх Сталинских (Государственных) премий, Герой Социалистического Труда.

Иностранный член Лондонского королевского общества, Национальной академии наук США, Датской королевской академии наук, Королевской академии наук Нидерландов, Американской академии искусств и наук, Французского физического общества и Лондонского физического общества.

Лев Ландау, по-видимому, один из последних энциклопедистов: его вклад в теоретическую физику охватывает ее всю – от гидродинамики до квантовой теории поля.

Басов Николай Геннадиевич
(1922—2001)
Известный русский физик

Николай Геннадиевич Басов родился 14 декабря 1922 года в деревне Усмань под Воронежем в семье профессора Лесного института.

После окончания школы, в 1941 году, Николая Геннадиевича Басова призвали в армию, направив на обучние в Куйбышевскую Военно-медицинскую академию.

В 1943 году Басов окончил академию. Его прикомандировали к Первому украинскому фронту в качестве ассистента военного врача. Там он и воевал до демобилизации в декабре 1945 года.

После этого Николай Геннадиевич Басов поступает в Московский физико-технический институт.

Во время обучения (в 1948 году) он начинает работать лаборантом в Физическом Институте Академии Наук СССР (ФИАН имени П. Н. Лебедева).

После выпуска Николай Геннадиевич остается в аспирантуре (под руководством М. А. Леонтовича и А. М. Прохорова), в 1953 году он защищает кандидатскую диссертацию. Через три года после нее – докторскую диссертацию по теме «Молекулярный осциллятор». Эта работа была посвящена исследованию молекулярного генератора на пучках аммиака.

В 1952 году Басов и Прохоров выступили с первыми результатами теоретического анализа эффектов усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, а в 1955 году предложили эффективный и универсальный метод получения инверсной заселенности – метод селективной накачки электромагнитным излучением так называемой «трехуровневой» системы. В результате были созданы принципиально новые малошумящие квантовые генераторы и усилители радиочастотного диапазона – мазеры, первым из которых явился мазер на молекулах аммиака (1955—1956). Эти работы, а также исследования, выполненные в США примерно в то же время Ч. Таунсом с сотрудниками, привели к рождению и бурному развитию новой области физики – квантовой электроники.

Первый доклад Басова и Прохорова на тему создания оптического квантового генератора (ОКГ) озвучен ими на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 года, а их первая статья на эту тему вышла в октябре 1954 года.

В 1964 году Николай Басов вместе с Прохоровым и Таунсом разделил Нобелевскую премию по физике «за фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе».

В 1950 году он женился на Ксении Тихоновне Назаровой. Супруги имели двух сыновей – Геннадия (1954 г. р.) и Дмитрия (1963 г. р.).

1 июля 2001 году Николай Геннадиевич Басов умер.

Басов был вице-председателем исполнительного совета Всемирной федерации научных работников, членом Советского комитета защиты мира, Всемирного Совета Мира. Басов работал главным редактором научно-популярных журналов «Квантовая электроника» и «Природа», был членом редколлегии журнала «Il Nuovo Cimento».

Николай Геннадиевич Басов – дважды Герой Социалистического труда. Он награждён золотой медалью Чехословацкой Академии Наук. Басов состоял членом Болгарской, Польской, Чехословацкой, Французской и Немецкой Академий Наук. Басов являлся иностранным членом Немецкой академии естествоиспытателей «Леопольдина», Шведской королевской академии инженерных наук, Американского оптического общества.

В 1959 году за открытие нового принципа генерации и усиления электромагнитного излучения на основе квантовых систем Н. Г. Басову и А. М. Прохорову совместно с Чарльзом Таунсом была присуждена Ленинская премия.