Текст книги "Учёные России и их открытия. Начальная школа"

СТОЛЕ́ТОВ Алекса́ндр Григо́рьевич[37]37
  Источник: Александр Столетов: [Электронный ресурс] // Научная Россия. 2020. URL: https://scientificrussia.ru/articles/aleksandr-stoletov. (Дата обращения: 05.12.2022).


[Закрыть]
(1839–1896)
Физик, один из основателей современной электротехники

Хорошо поставленный опыт – это умело заданный вопрос, и природа охотно отвечает на него.

Научная работа учёного связана со многими областями физики, но важнейшие его исследования были посвящены проблемам электричества и магнетизма. Занимаясь изучением фотоэффекта, он создал первый фотоэлемент – преобразователь энергии фотонов в электрическую энергию. Благодаря его открытиям стало возможным появление телевидения, звукового кино и солнечных батарей.

Александр Григорьевич Столетов родился во Владимире. Отец и мать происходили из купеческих семей. У Столетовых было шестеро детей: четыре сына и две дочери. В доме царила дружелюбная атмосфера, родители уважали труд, ценили знания и образование, способствовали развитию талантов всех своих детей.

Учась в гимназии, Александр Столетов увлёкся литературой, он издавал рукописный журнал, в котором опубликовал собственную повесть. Ещё он занимался музыкой и даже мечтал стать профессиональным музыкантом. В последние годы учёбы начала проявляться его склонность к математике и физике. Гимназию он окончил с золотой медалью и поступил на физико-математический факультет Московского университета.

Его особенно интересовали вопросы электричества. В университете решили готовить Столетова к профессорскому званию, для чего в 1862 г. отправили в Германию, где он стажировался в лаборатории Г. Кирхгофа. Спустя годы именно Столетов станет основателем первой настоящей физической лаборатории в России. До того, как он организовал и оборудовал лабораторию в Московском университете, русские учёные вынуждены были вести исследования за границей.

В 1891 г. Столетов получил звание заслуженного профессора Московского университета. Его лекции были увлекательными, отличались ясностью изложения, содержали информацию о последних достижениях науки. На одной из лекций профессор так объяснял принцип действия фонографа: он попросил, чтобы аудитория хором пропела студенческий гимн на латинском языке «Гаудеамус игитур» (в переводе «Будем веселиться!»). А затем дал прослушать запись пения, сделанную на фонографе.

Большое значение для развития электротехники имела докторская диссертация Столетова, в которой учёный показал, что магнитная восприимчивость железа непостоянна. С возрастанием магнитного поля она сначала медленно растёт, а достигнув своей наибольшей величины, несмотря на увеличение намагничивающего поля, начинает убывать.

Исследования фотоэффекта, которые Столетов проводил в течение двух лет, принесли ему мировую известность. Постоянная величина в формуле открытого им закона фотоэффекта была названа константой Столетова. В результате многочисленных опытов им был создан своеобразный «электрический глаз» – прототип фотоэлемента, широко применяемого сегодня прибора в телевидении и разных областях науки и техники. На явлении фотоэффекта основана работа светодиодов, матриц цифровых фотокамер, приборов ночного видения. Фотоэлементы работают на заводах и фабриках, сортируя и считая продукцию, управляя прокатными станами и плавкой металла, читая чертежи и изготовляя по ним детали. Фотоэлементы превратили немое кино в звуковое, сделали возможным фототелеграф, они работают в различных автоматических устройствах (например, в метро).

Во Владимире, родном городе учёного, государственный университет носит сейчас имя братьев Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. А в Москве, перед физическим факультетом Московского государственного университета, стоит памятник Александру Столетову.

ТИМИРЯ́ЗЕВ Климе́нт Арка́дьевич[38]38
  Источник: Тимирязев Климент Аркадьевич: [Электронный ресурс] // Хронос: всемирная история в интернете. URL: http://www.hrono.ru/ biograf/bio_t/timiryaz.php (Дата обращения: 15.12.2022).


[Закрыть]
(1843–1920)
Естествоиспытатель, специалист по физиологии растений, популяризатор науки

Если наука и не знает в настоящее время чего-нибудь, то она будет знать это в будущем. Наука призвана сделать труд земледельца более производительным.

Всю свою жизнь учёный занимался проблемой фотосинтеза и выяснил механизм этого процесса. Результаты его трудов – база современных биологических знаний, его научные достижения используют в сельском хозяйстве и по сей день, чтобы создавать оптимальные условия для развития растений. Учёный активно занимался народным просвещением.

Климент Аркадьевич Тимирязев родился в Санкт-Петербурге в дворянской семье. Отец – участник Отечественной войны 1812 г., мать была англичанкой. Под её руководством Климент получил отличное домашнее образование, он свободно владел английским и французским языками, хорошо говорил по-немецки, любил музыку и живопись, увлекался фотографией, его фотопейзажи выставлялись в художественных галереях.

Отец работал начальником таможенной службы Петербурга, но, когда по политическим причинам его уволили с работы, семья оказалась в бедственном положении. Тогда Климент, будучи ещё подростком, стал сам зарабатывать деньги, занимаясь переводами рассказов английских писателей. В 1860 г. Тимирязев поступил на юридический факультет Петербургского университета, но вскоре перевёлся на естественное отделение физико-математического факультета. Он посещал лекции химика Менделеева (см. с. 52), физиолога Сеченова (см. с. 72) и других ведущих учёных. Однако в 1861 г. за демократические убеждения и участие в студенческих волнениях Тимирязева из университета исключили. И только через год ему позволили вернуться на правах вольнослушателя.

В университете Тимирязев учился блестяще. Проявляя талант экспериментатора, он опытным путём проверял теоретические предположения. Для этого он конструировал совершенно новые приборы, некоторые из них используются до сих пор. Продолжил образование Климент Аркадьевич за границей: два года работал в лабораториях Германии и Франции.

Вернувшись в Россию в 1869 г., Тимирязев более 30 лет проработал сначала преподавателем кафедры ботаники Петровской земледельческой и лесной академии в Москве (ныне эта сельскохозяйственная академия носит его имя), а позже – Московского университета, но из него он был вынужден уйти по политическим мотивам в 1911 г. За эти годы учёный сделал открытия, которые принесли ему мировую славу.

Главные исследования Тимирязева касались фотосинтеза. Было известно, что растения выделяют кислород, потом выяснилось, что кислород выделяется, только если растения находятся на свету. Чуть позже было установлено, что в растениях образуются органические вещества. Тимирязев своими опытами выяснил, что свет усваивается благодаря зёрнам пигмента хлорофилла, который придаёт растениям зелёную окраску. Изучение фотосинтеза привело учёного к выводу о роли растений – они создали и поддерживают постоянный состав атмосферы, необходимой для дыхания всех живых организмов на Земле, а также синтезируют органические вещества, которые являются первичными во всех пищевых цепочках.

Последние годы жизни Тимирязев занимался литературной деятельностью, всячески способствуя распространению научных знаний. Он написал более сотни книг и статей, где доступно рассказывал о воздействии света на растения и способах повышения урожайности, об истории развития естествознания, пропагандировал теорию эволюции (дарвинизм). Он писал: «С первых шагов своей умственной деятельности я поставил себе две параллельные задачи: работать для науки и писать для народа, то есть популярно».

Лекции К.А. Тимирязева, прочитанные им в Политехническом музее, вошли в книгу «Жизнь растений». Она принесла автору всемирную славу.

ТУ́ПОЛЕВ Андре́й Никола́евич[39]39
  Источник: Андрей Туполев – биография, новости, личная жизнь: [Электронный ресурс] // Штуки-Дрюки. Stuki-druki.com / Знаменитые люди. URL: https://stuki-druki.com/authors/tupolev-andrey-aviakonstruktor. php. (Дата обращения: 15.12.2022).


[Закрыть]
(1888–1972)
Авиаконструктор

Авиация – это таран, проламывающий стену незнания для разных наук. Прогресс авиации обеспечивается коллективным трудом людей.

Было установлено 78 мировых рекордов на самолётах, спроектированных авиаконструктором. Он оставил заметный след в истории авиации. Под его руководством были сконструированы самолёты самых разнообразных типов: истребители и бомбардировщики, морские торпедоносцы и штурмовики, планеры и пассажирские лайнеры. Выдающееся техническое достижение ХХ века – созданный им первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту‐144.

Андрей Николаевич Туполев родился в селе Пустомазово Тверской губернии. Отец, выходец из сибирских казаков, служил нотариусом, мать – дворянка. Учась в Тверской гимназии, Андрей проявлял большой интерес к точным наукам и технике. И по окончании гимназии, в 1908 г., поступил в Императорское Московское техническое училище (ныне Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана). За участие в студенческих волнениях и за распространение нелегальной литературы Туполева отчислили из училища, арестовали и выслали из Москвы на родину под надзор полиции. Только накануне Первой мировой войны ему удалось вернуться в училище и в 1918 г. с отличием его окончить.

В 1909 г. он занимался в воздухоплавательном кружке профессора Н.Е. Жуковского (см. с. 28), был одним из его любимых учеников. В 1910 г. в этом кружке с участием Туполева был сконструирован планер, на котором Туполев совершил первый полёт. Спустя десять лет авиаконструктор самостоятельно создал первый лёгкий самолёт АНТ‐1. В 1924 г. был сконструирован первый советский цельнометаллический самолёт АНТ‐2, построенный из лёгкого металла – кольчугалюминия. Для этого Туполев ездил в город Кольчугино Владимирской области и лично руководил на местном заводе опытными плавками, пока производственники не освоили новый материал. Ещё через год был создан первый боевой АНТ‐3. В 1929 г. самолёт АНТ‐4 «Страна Советов» поставил рекорд дальности полётов, ставший доказательством возможности беспосадочных перелётов.

В 1937 г. Туполев был репрессирован, как многие учёные того времени. Занимаясь конструкторской деятельностью в заключении в специальном техническом бюро, он руководил созданием Ту‐2 – одного из лучших серийных фронтовых бомбардировщиков Второй мировой войны.

В послевоенные годы широко развивалось гражданское авиастроение. Пассажирские авиационные перевозки стали частью повседневной жизни благодаря созданию семейства пассажирских магистральных реактивных самолётов Ту‐104, Ту‐110, Ту‐124, Ту‐134 и Ту‐154, первого турбовинтового межконтинентального самолёта Ту‐114.

Туполев является основателем российского металлического самолётостроения. Под его руководством спроектировано более ста типов самолётов, 70 из них поставлены в серийное производство. Они эксплуатировались авиакомпаниями в десятках стран.

Самолёты, созданные под руководством А.Н. Туполева, первыми достигали Северного полюса, под управлением экипажей В.П. Чкалова и М.М. Громова совершили перелёты из Москвы через Северный полюс в США, установив рекорд дальности беспосадочного полёта.

Сегодня Ту‐214, принадлежащие разным организациям, используются для перевозки высокопоставленных государственных служащих и делегаций, а также для транспортировки грузов. Но основное направление развития предприятия, созданного авиаконструктором Туполевым, связано с укреплением обороноспособности страны. В числе главных задач – модернизация и создание новых самолётов стратегической и дальней авиации.

УХТО́МСКИЙ Алексе́й Алексе́евич[40]40
  Источник: Алексей Алексеевич Ухтомский (1875–1942): [Электронный ресурс] // Библиотека юного исследователя. URL: http://nplit.ru/books/ item/f00/s00/z0000054/st023.shtml. (Дата обращения: 15.12.2022).


[Закрыть]
(1875–1942)
Физиолог, исследователь, создатель учения о доминанте

Мироощущение предопределяется направлением внутренней активности человека, его доминантами! Каждый видит в мире и людях то, чего искал и что заслужил.

Учёный создал свою теорию о природе поведения человека в окружающей его среде – учение о доминанте. Оно принято как физиологическая основа и предпосылка поведения. Доминанта – временно господствующий очаг возбуждения в центральной нервной системе. Она создаёт готовность организма к определённой рефлекторной деятельности и исключает возможность одновременного выполнения другой.

Алексей Алексеевич Ухтомский родился в селе Вослома Ярославской губернии. Ухтомские – один из самых древних княжеских родов России. Алексей Алексеевич был прямым потомком основателя Москвы Юрия Долгорукого.

Окончив всего 5 классов Рыбинской гимназии, Алексей Ухтомский поступил в Нижегородский кадетский корпус. Его интересовали не только физико-математические дисциплины, но также философия, психология, этика и литература. Затем был слушателем Московской духовной академии, позже продолжил обучение на отделении естественных наук физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета, который окончил в 1906 г. Молодые умы того времени привлекала физиология – наука, созданная в России Иваном Михайловичем Сеченовым (см. с. 72). Огромное влияние на Ухтомского оказали лекции Ивана Петровича Павлова (см. с. 62), посвящённые физиологии высшей нервной деятельности.

Ухтомский был всесторонне образован. Он владел семью языками, обладал знаниями в богословии, философии, политэкономии, архитектуре, был живописцем и иконописцем, играл на скрипке.

Ухтомский занимался изучением рефлексов, читал курс лекций в Психоневрологическом институте, преподавал в университете, был президентом Ленинградского общества естествоиспытателей. К каждой лекции, которую он читал студентам, Ухтомский тщательно готовился. В аудитории на его занятиях можно было видеть не только студентов, но и прославленных учёных. Так познавательны и интересны были его лекции. Один из учеников Ухтомского так отзывался о личности своего учителя: «Всякий, кому приходилось встречаться с этим глубоким и своеобразным умом, выносил незабываемое впечатление громадной умственной мощи и в то же время чрезвычайной тонкости и проникновенности».

Большую часть своей жизни Алексей Алексеевич прожил и проработал в Петербурге, Петрограде и Ленинграде. Даже в 1941 г. он остался в блокадном городе, участвовал в организации работы учёных на нужды обороны, руководил актуальными для военного времени исследованиями, интересовался вопросами физиологии головного мозга, нервной деятельности, физиологии поведения, естественно-научных основ нравственного поведения людей.

Он доказал ошибочность распространённых представлений о рефлекторной деятельности, которая якобы всегда имеет лишь защитное значение для организма и направлена на удаление раздражителя или прекращение раздражения. Он подчеркнул, что рецепторы животного организма не могли бы развиваться, если бы рефлекторная система только ограждала их от сближения с раздражителем. В первую очередь рефлекторная система даёт место реакциям сближения со средой, позволяющим распознавать её, тогда как защитные реакции выступают лишь во вторую очередь.

Взгляды учёного на человека и человеческую жизнь как неповторимую ценность, на значение нравственности и ответственности каждого за то, что происходит в мире, содержатся в дневниковых записях, письмах – всё это называется эпистолярным наследием учёного и мыслителя. Он оставил будущим поколениям разнообразные работы, касающиеся богословия, истории, культуры, нравственных аспектов науки.

ФЁДОРОВ Святосла́в Никола́евич[41]41
  Источник: Святослав Фёдоров. Мастер глазной хирургии: [Электронный ресурс] // Мотивация и дипломатия. История дипломатии и международных отношений. URL: https://diphis.ru/svjatoslav-fedorov-master-glaznoj-hirurgii.html. (Дата обращения: 20.12.2022).


[Закрыть]
(1927–2000)
Врач-офтальмолог, глазной микрохирург

Самое главное богатство, самый большой капитал любого общества – инициатива человека и его трудоспособность.

Революционер в офтальмологии, он превратил эту науку в бурно развивающуюся отрасль медицины, создал новое направление в мировой офтальмохирургии. Выдающийся офтальмолог был не просто учёным, блестящим хирургом, но и талантливым организатором, создавшим высокотехнологичные клиники микрохирургии глаза по всему миру. Врач и его школа вернули зрение миллионам людей.

Святослав Николаевич Фёдоров родился в городе Проскурове (ныне город Хмельницкий, Украина). Его отец был командиром дивизии Красной Армии. Святославу очень хотелось быть похожим на отца. Он мечтал, что, когда вырастет, тоже станет военным, непременно лётчиком.

В 17 лет он поступил в лётное училище в Ростове-на-Дону. Великая Отечественная война шла уже третий год, и Святослав Фёдоров рвался на фронт. Но произошёл несчастный случай: Фёдоров попал под колёса трамвая, лишился левой ступни. Военная профессия для него стала недоступна, и главной мечте не удалось сбыться, пришлось распрощаться с лётным училищем.

Тогда он задумал посвятить себя медицине. Увлечение фотографией повлияло на его решение стать офтальмологом – глазным врачом, потому что глаз и офтальмологическое оборудование напоминали ему аппаратуру фотографа.

В 1952 г. Святослав Фёдоров окончил медицинский институт в Ростове-на-Дону, в 1967 г. защитил докторскую диссертацию, работал в больнице. Его увлечением было плавание. Он побеждал на соревнованиях, доказывая прежде всего самому себе, что даже без ступни можно стать чемпионом.

Вскоре Фёдоров стал заведовать клиническим отделением в Чебоксарском филиале Государственного института глазных болезней. Именно там, в Чебоксарах, он и задумался об искусственном хрусталике – линзе внутри глаза. Изготовленные по заказу Фёдорова искусственные хрусталики поставлены были сначала кроликам. Результат был превосходный, и Фёдоров решил поехать в Москву на научную конференцию по изобретательству в офтальмологии. Он показал фотографии глаз своих прооперированных кроликов. Его успех получил признание коллег, поэтому Фёдоров решился на смелый шаг – провёл операцию по вживлению искусственного хрусталика человеку.

Фёдоров впервые в мире стал проводить операции по коррекции зрения, делая насечки на роговице, и одним из первых начал внедрять операции при помощи лазера.

В 1979 г. он создал в Москве Институт микрохирургии глаза и возглавил его. Фёдоров открывал филиалы по всей стране, чтобы каждый нуждающийся мог получить лечение в своём городе. Он придумал конвейерную хирургию – оперировали одновременно несколько хирургов, каждый из которых делал только свой этап операции, и делал его идеально. Разработанная технология операций позволила избавиться от очков двенадцати миллионам человек. Его методы снизили стоимость офтальмологических операций в десятки раз, сделав их доступными каждому человеку.

Мечта летать не оставляла Фёдорова всю жизнь. В 1999 г. он получил права на управление вертолётом и радовался этому, как мальчишка. Но эта мечта так и осталась нереализованной. 2 июня 2000 г. вертолёт, на котором он летел, потерпел крушение…

Святослав Фёдоров – автор 240 изобретений, 260 патентов, 126 зарубежных патентов. Он был удостоен многих наград, как отечественных, так и зарубежных. В 2002 г. на международном конгрессе офтальмологов в Лос-Анджелесе С.Н. Фёдоров был назван «величайшим офтальмологом XIX–XX веков».

ХО́ЛЕВО Алекса́ндр Семёнович[42]42
  Источник: Интервью с академиком А.С. Холево: [Электронный ресурс] // Сборник «Математическое просвещение» / Третья серия / Выпуск 27, 2021 год. URL: https://www.mccme.ru/free-books/matpros‐27. html. (Дата обращения: 20.12.2022).


[Закрыть]
(р. 1943)
Математик, специалист в области квантовой информатики

Сознательное усвоение основ квантовой теории представляет собой трудности, требующие значительных интеллектуальных усилий.

Учёным создана математическая теория квантовых каналов cвязи, доказаны фундаментальные теоремы кодирования квантовой теории информации. Он не останавливается на достигнутом и продолжает изучать преимущества квантовых компьютеров, значимость которых была признана благодаря его теореме, ставшей настоящим прорывом в области квантовой информатики.

Александр Семёнович Холево родился в Москве. В 1959 г., обучаясь в десятом классе общеобразовательной школы, он поступил, выдержав довольно серьёзный конкурс, в только что организованную вечернюю физико-математическую школу при Московском физико-техническом институте (МФТИ, Физтех). Там предлагали интересные математические задачки, которые в обычной школе не решали. На занятия в вечернюю школу Физтеха Александр ходил как на праздник и окончил курс весьма успешно. Это определило выбор дальнейшего обучения. В 23 года он получил специальность «прикладная математика и вычислительная техника» в МФТИ.

Направление его научных исследований определилось благодаря многочасовым занятиям в математической библиотеке. Им двигало желание разобраться в вероятностной структуре квантовой теории. В это же время зарождение новых информационных технологий выдвинуло вопрос о последовательном квантовомеханическом обобщении идей и методов теории вероятностей, математической статистики, теории информации и случайных процессов. Учёный увидел, что в этом направлении открываются необозримые горизонты. На этом пути была разработана математическая теория квантовых каналов связи, доказаны теоремы кодирования квантовой теории информации. Они устанавливают точные границы количества информации (классической или квантовой), которую можно передать по квантовому каналу, используя оптимальные методы кодирования/декодирования. В 1973 г. Холево определил пропускную способность квантовых каналов – он получил результат, известный как «теорема Холево».

В 1975 г. Холево стал доктором физико-математических наук, а спустя 11 лет получил звание профессора. Учёный был удостоен множества почётных наград как один из ведущих специалистов в области квантовой информатики. Квантовая информатика возникла как новая дисциплина в ответ на развитие информационных и компьютерных технологий. Это быстро развивающаяся научная дисциплина, которая изучает общие закономерности передачи, хранения и преобразования информации в системах, подчиняющихся законам квантовой механики. За последние годы в этой области был достигнут значительный прогресс. Специалист по компьютерным наукам или защите информации, желающий понять принципы квантовых вычислений или квантовой криптографии, математик, стремящийся найти новые задачи и постановки вопросов, или физик, жаждущий найти свежий взгляд на, казалось бы, уже пройденные вещи, не могут не изучать её, если хотят заниматься развитием информационных компьютерных технологий.

Говоря об этом новом направлении, в первую очередь обычно обращают внимание на небывалые возможности, которые откроются, когда (и если) инженеры смогут эффективно и целенаправленно манипулировать квантовыми системами. В более широком, фундаментальном плане оно имеет отношение к исследованию принципиальных ограничений, заложенных в квантовой природе мира, а также, возможно, и границ применимости квантовой теории.

Александр Семёнович Холево является сотрудником Российского квантового центра и Математического института имени В.А. Стеклова Российской академии наук.