Помоги проекту - поделись книгой:
Главе крупнейшей научной школы физиков первой половины XX века Эрнесту Резерфорду были присущи весьма привлекательные черты, характеризующие его и как педагога, и вообще как человека. Вот как вспоминает о нем П.Л. Капица: «К людям он относился исключительно заботливо, особенно к своим ученикам. Приехав работать к нему в лабораторию, я сразу был поражен этой заботливостью. Резерфорд не позволял работать дольше 6 часов вечера в лаборатории, а по выходным дням не позволял работать совсем. Я протестовал, но он сказал: „Совершенно достаточно работать до 6 вечера, остальное время вам надо думать. Плохи люди, которые слишком много работают и слишком мало думают“.
Проявляя большую заботу о своих учениках и с исключительным тактом воспитывая в них интерес к научным исследованиям, Резерфорд никогда не отступал от своих педагогических принципов. Этих принципов было много. Один из них заключался в постоянном стремлении выработать в молодом человеке способность к самостоятельному мышлению. Капица писал о Резерфорде: „Он многим готов был пожертвовать, чтобы только воспитать в человеке независимость и оригинальность мышления, он окружал его всевозможными заботами и всячески поощрял его работу. Он заботился о том, чтобы, если у человека есть свое, это было бы отмечено. Сам он это всегда отмечал на своих лекциях. Если кто-нибудь при опубликовании своей работы забывал оговорить, что данная идея собственно не его, Резерфорд моментально это отмечал. Он всячески следил, чтобы была полная справедливость, чтобы был соблюден точный приоритет“.
Высокий авторитет Резерфорда в научном мире с исключительной силой привлекал к нему исследователей. На стажировку к Резерфорду в Англию приезжали молодые физики — уроженцы всех континентов.
В 1961 году П.Л. Капица в Институте физических проблем на приеме в честь Нильса Бора сказал: „Хочу обратить внимание наших молодых физиков, что надо выбирать себе „хозяина“ в науке. Нильса Бора привели к Резерфорду те же импульсы, что затем привели и меня. В Резерфорде было что-то непреодолимо привлекательное, как в Шаляпине. Кто хоть раз слышал Шаляпина, тот стремился вновь и вновь услышать его; всякий, кому посчастливилось говорить с Резерфордом, искал новых встреч с ним“.
Профессор Колумбийского университета американский физик Сэмюэль Девонс — участник московского коллоквиума „100-летие со дня рождения Резерфорда“ в своих воспоминаниях отметил, что „Резерфорд излучал интеллектуальную власть“, которая к нему с исключительной силой привлекала молодых исследователей.
Воспоминания Девонса относятся к более позднему времени, чем Капицы. Разумеется, годы не пощадили и Резерфорда. Но сути его они изменить не смогли.
Девонс отметил, что и в его времена постаревший Резерфорд продолжал так же заботливо, как раньше, относиться к своим ученикам. Правда, он уже не сам обходил лаборатории, а поручал это делать своим старшим сотрудникам. Если „обходящий“ сотрудник заставал в лаборатории студентов, то говорил кратко и вежливо: „Господа, пора уходить“. Бывало, кто-нибудь из молодых людей протестовал против „насильственного удаления“. Тогда следовали язвительные слова сотрудника: „Если вам не удалось сделать то, что надо было сделать до 6 часов, то вряд ли вам вообще когда-нибудь удастся это сделать. Идите домой и хорошо подумайте“.
Назначив Марка Олифанта своим заместителем по науке, Резерфорд многократно напоминал ему: всякому, кто имеет собственные идеи, нужно помочь их осуществить, даже если они кажутся не особенно важными или вообще невыполнимыми, ибо ошибки учат не меньше, чем успехи.
Олифант вспоминал также обращенные к нему слова Резерфорда: „Не забывайте, что многие идеи ваших мальчиков могут быть лучше ваших собственных, и никогда не следует завидовать успехам ваших учеников“. В этом замечании проявляется благородное и справедливое отношение Резерфорда к молодым исследователям, чьи идеи и экспериментальные результаты он всегда отмечал в своих статьях и лекциях.
Вот что писал академик Ю.Б. Харитон о Резерфорде, подчеркивая роль его личных качеств в воспитании молодых исследователей: „Резерфорд был учителем в самом высоком смысле этого слова. Он никогда не навязывал ученикам свои идеи и всячески поддерживал все проявления самостоятельного образа мышления. Он никогда не жалел „отдавать“ на разработку свои мысли. Многие работы, не носящие его имени, обязаны ему своим происхождением. Резерфорд не любил входить в детали работы молодых учеников, считая, что слишком глубокое участие в работе подавляет инициативу. Но он чрезвычайно внимательно анализировал и обсуждал результаты, проявляя ко всем вопросам неисчерпаемый интерес, вдохновляя и увлекая каждого, кто имел с ним дело. Он проявлял строгие требования к изложению результатов, часто заставлял полностью переделывать уже написанные статьи“.
Авторитет Резерфорда в Кевендишской лаборатории был выше всяких слов. Новички, приезжавшие сюда для работы, прежде всего изучали его привычки. Если Резерфорд шел по коридору, бодро напевая песню „Вперед, солдаты Христа“ (песня узнавалась скорее по словам, чем по мотиву), то это означало, что дела в лаборатории обстояли благополучно и даже хорошо. Если же Резерфорд произносил нараспев слова панихиды, это означало, что работа не ладилась или что кто-то из сотрудников разбил дорогой прибор.
Перед лекцией Резерфорд извлекал из кармана кипу листочков и почтовых открыток с собственными заметками; однако пользовался ими редко. Все, что он говорил студентам, по словам Фезера, возбуждало его собственный энтузиазм. Резерфорд считал себя „верховным хранителем фактов“. Он говорил, что, не изучив все факты до конца, нельзя заниматься созданием гипотез и моделей.
Ежедневно в половине пятого Резерфорд собирал сотрудников в специально отведенной комнате (или у себя дома) для беседы за чашкой чая. Во время этих „файв о клок ти“ оживленно обсуждались научные вопросы, результаты экспериментов. Резерфорд быстро вникал в суть обсуждавшихся вопросов, указывал ошибки, предлагал новые решения. Иногда разговор отклонялся от науки и переходил к политике, искусству, литературе, спорту. Интерес к этим областям никогда не угасал у Резерфорда, даже тогда, когда его работа в лаборатории была особенно утомительной и трудной.
Профессор Девид Шенберг рассказывал, что Резерфорд руководил своими учениками как „благодушный отец семейства“.
Как правило, могучий голос Резерфорда, раздававшийся в коридоре, предупреждал о его приближении, и сотрудники успевали собраться с мыслями перед встречей со своим верховным главой. Именно этот сигнал, как говорили в Кембридже, дал Капице повод назвать Резерфорда Крокодилом по аналогии с персонажем английской популярной книжки для детей Питера Пэна. Герой этой книжки — Крокодил проглотил будильник, и с тех пор тикание предупреждало о приближении страшного зверя. Раньше Крокодил появлялся без предупреждения и. пугал детей. Прозвище закрепилось среди учеников на долгие годы.
Резерфорду не были чужды и чудачества, как это полагается перегруженным умственной работой профессорам. Шенберг писал о том, что Резерфорд делил науку на физику и собирание почтовых марок. Но, по мнению Резерфорда, собирание марок могло перерасти в физику, если находилось достаточно много фактов и наблюдений. Химию Резерфорд относил также к собиранию марок. Представляя однажды аудитории знаменитого голландского ученого и своего друга Питера Дебая, Резерфорд сказал почти серьезно: „Хотя он и химик, но неплохой парень“.
В жизни Резерфорда юмор играл огромную роль. Марк Олифант писал, что рассмешить Резерфорда ничего не стоило. Он не только живо отзывался на различные шутки и смешные истории, но и сам любил рассказывать всякие анекдотические случаи и делал это шумно и весело.
Резерфорд, по свидетельству друзей, сотрудников и учеников, был прогрессивным человеком, всегда придерживавшимся высоких моральных принципов. Он участвовал в составлении меморандума о создании Совета академической помощи для сбора миллиона фунтов стерлингов в фонд помощи нуждающимся ученым — беженцам из фашистской Германии. Резерфорд возглавил этот Совет и председательствовал на митинге в Альберт-Холле в Лондоне, где были собраны крупные денежные средства. В своем вступительном слове перед десятитысячной аудиторией он сообщил, что более 1000 университетских профессоров лишены возможности продолжать работу и не имеют средств к жизни. „Каждый из нас, — сказал Резерфорд, — вправе иметь собственные политические взгляды, но в этой работе по оказанию помощи все политические разногласия должны быть отброшены перед жизненной необходимостью успешно сохранить этих людей — носителей знания и опыта, которые в противном случае будут потеряны для мира“.
Главным оратором на митинге в Альберт-Холле был Эйнштейн. Он сказал в своей речи: „В мою задачу не входит выступать в роли судьи поведения нации, которая многие годы считала меня своим членом... Сегодня нас волнует другой вопрос: как спасти человечество и его духовные достижения, наследниками которых мы являемся?“
По свидетельству близко знавших его людей, Резерфорд ненавидел войну и насилие любого рода. Приведем письмо знаменитого немецкого физика Макса Борна ученику и сотруднику Резерфорда Джеймсу Чадвику.
„Дорогой Чадвик!
Я только что прочел вашу резерфордовскую мемориальную лекцию, опубликованную в полученном сегодня журнале. Мне хочется сказать вам, как мне нравится ваша лекция. Вы прекрасно показали образ этого человека и дали оценку его работ. Мое непродолжительное общение с ним является одним из наиболее дорогих воспоминаний, ибо это был величайший из людей, которых я встречал, включая даже Эйнштейна. Меня все время волнует один вопрос: каково было бы его отношение к современному положению физики в нашем политическом мире? Припоминаю следующий случай. Когда я приехал в 1933 г. в Кембридж, там был также химик Фриц Габер. Это был порядком надломленный человек, лишенный своего положения, политического влияния, почитаемый, но никому не нужный эмигрант. Мне было жаль его, и я пригласил его жить у нас в доме на Хиллс Роуд, хотя и не был с ним в хороших отношениях, так как мне претила его политическая и военная активность во время первой мировой войны. Однажды моя жена и я спросили Резерфорда, не хочет ли он встретиться в нашем доме с Габером за чашкой чая. Он наотрез отказался; он не желал иметь никаких контактов с человеком, который изобрел химический способ ведения войны с помощью отравляющего газа. Хотел бы я знать, что сделал бы Резерфорд, если бы дожил до наших дней и увидел военное применение ядерной физики. Как трагично, что он не может указать нам правильный путь. А быть может, хорошо, что он умер до того, как эта дилемма встала перед нами во весь рост?
11 августа 1954, Германия. Искренне ваш М. Борн“.
Резерфорд до конца своих дней не верил, а может быть, не хотел верить в возможность создания ядерного оружия огромной мощности.
Уже после смерти Резерфорда физик-атомник Фредерик Жолио-Кюри посвятил многие годы борьбе с угрозой атомной войны, борьбе против применения любого атомного оружия в конфликтах между странами.
Выдающаяся и разносторонняя личность Резерфорда производила огромное впечатление на всех его сотрудников, учеников и тех, кто общался с ним даже в течение короткого времени или видел хоть однажды.
Марк Олифант отмечал, что „энтузиазм Резерфорда был заразителен, а обаяние его личности распространило его влияние далеко за пределы чисто профессиональных контактов...“
Многие из сотрудников Резерфорда впоследствии писали об этой неповторимой личности. Но, может быть, наиболее яркие страницы воспоминаний о Резерфорде принадлежат его любимому ученику П.Л. Капице. Вот строки из этих мемуаров.
„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, вполголоса он говорить не мог. Когда профессор входил в лабораторию, 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. Проводить время в его обществе было исключительно приятно. 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“.
Капица писал, что фундаментальные эксперименты Резерфорда в области определения основных свойств атома и его ядра по своему значению, несомненно, равны фундаментальным открытиям, которые были сделаны гениальными физиками Галилеем, Франклином, Ньютоном, Ломоносовым, Фарадеем, Герцем.
Резерфорд скончался 19 октября 1937 года во время операции. Незадолго до этого дня ему исполнилось 66 лет.
Его ученик Норман Фезер посетил Резерфорда за несколько дней до его смерти. Резерфорд был уже тяжело болен. Леди Резерфорд подала на стол чай и пирожные. Но к пирожным никто не притронулся. После недолгой беседы Резерфорд проводил Фезера по песчаной дорожке и у калитки неожиданно быстро повернулся и пожал гостю руку. Это, по словам Фезера, было необычно и поразительно. Резерфорд не имея обыкновения пожимать руки своих сотрудников. Через час Резерфорд позвонил Фезеру в лабораторию и спросил, как проходит опыт. Больше Фезер никогда уже не слышал этого голос». Спустя 5 дней Резерфорд умер.
Нильс Бор получил известив о смерти Резерфорда, когда находился в Болонье (Италия), где отмечалось двухсотлетие со дня рождения великого итальянского ученого Луиджи Гальвани. Он сразу же на самолете отправился в Кембридж.
«Совсем недавно, — писал Бор в воспоминаниях о Резерфорде, — я был здесь (в Кембридже. —
Прошло много лет с тех пор, как умерла и Мери Резерфорд, и дочь великого ученого Эйлин-Мери, и его близкий друг и ученик Нильс Бор...
Резерфорд похоронен в соборе святого Павла, известном и как Вестминстерское аббатство. Его саркофаг установлен в одном из нефов собора, названном «Уголком науки» (Sience corner).
Здесь погребены великие английские ученые, которые принесли славу своему народу и науке — Исаак Ньютон, Майкл Фарадей, Чарлз Дарвин, Вильям Гершель. Простой памятник над прахом Резерфорда подчеркивает скромность этого человека, который сумел проникнуть в таинственную глубь атома и создать новую науку, поистине потрясшую мир.
Петр Леонидович Капица
Петр Леонидович Капица принадлежит к универсальным ученым, редким в наше время. Он выдающийся физик-экспериментатор и теоретик — автор ряда работ по теории маятника, шаровой молнии и других; смелый инженер-конструктор и создатель сложных и оригинальных машин; профессор высшей школы и лектор; организатор науки — один из первых ученых, применивших в физических исследованиях современные индустриальные методы и оборудование.
Капица любит искусство, особенно живопись, театр, литературу. Его интересуют международные проблемы. Встречаясь со многими людьми, в том числе и с теми, кто не принадлежит к научным кругам, Капица неизменно восхищается эрудицией, остроумием, независимостью и оригинальностью мышления, без которых, по его мнению, немыслима яркая индивидуальность.
Капица приехал в Москву поздней осенью 1934 года. Он остановился в гостинице «Метрополь», где для него был заранее заказан номер. В том году осень была неприветливой. Почти каждый день город обволакивали серые тяжелые тучи. Они давили на людей, это сказывалось на настроении.
По улице, где расположена знаменитая гостиница, мимо Большого театра ползли с въедливым звоном старые облезшие трамваи. Большие красные автобусы гудели во всю мощь своих клаксонов. С Петровки или Большой Дмитровки выезжали редкие в городе извозчики. Старые дореволюционные дрожки угрожающе скрипели. Запряженные лошади, тощие и неухоженные, почти не реагировали на лихие оклики извозчиков и их жалостливо слабые удары кнутов.
Капица, приходя к себе в гостиницу или отправляясь на работу, всегда задумывался над этой странной сутолокой центра гигантского города. Как это было непохоже на безмятежное спокойствие коротких кембриджских улиц и маленьких площадей. Всегда тихо было и на особенно знакомой ему Фри скул лэйн, где находились «владения» Резерфорда.
Кое-что от кембриджских времен оставалось во внешности Капицы. В гостинице «Метрополь», где жили большей частью иностранцы, Капица легко сходил за одного из них. Когда он говорил по-английски, опытный лингвист мог услышать в его речи «кембриджский акцент», вернее некоторые выражения, употребляемые главным образом кембриджцами.
Ко времени приезда в Москву Капица был уже известным ученым. Он состоял членом-корреспондентом Академии наук СССР и действительным членом Лондонского Королевского общества.
Очень далеко от гостиницы «Метрополь», за Калужской заставой, по тем временам «у черта на куличках», на лесистом участке высокого правого берега Москва-реки начиналось строительство Института физических проблем, которому было суждено слиться с личностью и всей деятельностью Капицы. Он сам разработал проект своего института, отвечающего наивысшим требованиям, предъявляемым к современному научно-исследовательскому центру.
Капица впоследствии говорил об этом: «Была сделана попытка создать совершенный, передовой институт. Мне кажется, что эта цель достигнута, и институт можно считать не только одним из самых передовых у нас в Союзе, но и в Европе».
В те годы строительство такого института было делом очень трудным. Не хватало строительных материалов; было мало квалифицированных рабочих строителей.
Капица писал друзьям: «Дела идут медленно и плохо. Пока у меня не опускаются руки. Я хочу сделать все, чтобы восстановить здесь свою работу».
Наконец, трудности преодолены, и Институт физических проблем открылся.
А вскоре, в 1938 году, на очередных выборах Капица был представлен кандидатом в действительные члены Академии наук СССР. Четыре известных советских ученых академики С.И. Вавилов, А.Н. Бах, А.Н. Фрумкин и А.М. Терпигорев в записке, поданной в Академию наук, дали высокую оценку научной деятельности П.Л. Капицы.
«П.Л. Капица, — писали ученые, — несомненно один из наиболее блестящих физиков-экспериментаторов нашей страны... В 1921 г. П.Л. Капица был командирован в Англию, где и работал 14 лет, сначала под руководством Резерфорда, а затем руководителем отдельной лаборатории. За эти годы П.Л. Капица своими работами выдвинулся в ряды наиболее выдающихся физиков-экспериментаторов и в мировом масштабе... Мы полагаем, что по своим научным достижениям в области физики П.Л. Капица является чрезвычайно желательным членом в составе Академии наук». На цитированной записке стоит дата — 27/XI 1938 г.
И вот сейчас, в 1975 году, Капицу можно застать в том же просторном директорском кабинете, в тех же лабораториях и мастерских, которые составляют Институт физических проблем. Сколько воды утекло с тех пор. Сколько событий, подчас самых невероятных и поразительных, произошло в стенах этого известного научно-исследовательского центра!
Петр Леонидович Капица родился 9 июля 1894 года в Кронштадте (остров Котлин). Его отец — Леонид Петрович служил военным инженером в чине генерала и участвовал в строительстве военных укреплений на островах. Мать — Ольга Иеронимовна была дочерью известного ученого, действительного члена Российской академии наук Иеронима Ивановича Стебницкого. Она занималась педагогической работой, литературой и фольклором; была автором нескольких печатных трудов.
Учась в Кронштадтском реальном училище, юный Капица проявил особый интерес к физике и технике. В физическом кабинете он производил различные опыты, не все из них заканчивались благополучно...
Здание реального училища в Кронштадте сохранилось в неизменном виде и сейчас. В нем помещается школа-десятилетка. Капица бывал там много раз, в частности совсем недавно, весной 1972 года.
После окончания реального училища Капица поступил в Петербургский политехнический институт. Когда он был студентом третьего курса, началась война. Санкт-Петербург тотчас же переименовали в Петроград.
Скоро Капицу, как и многих студентов института, мобилизовали в армию. Он был направлен на польский фронт, где в качестве шофера санитарного отряда перевозил раненых с передовых линий. На грузовике, крытом брезентом, солдат Капица доставлял в госпитали молодых парней, таких же солдат, как он сам, но уже искалеченных снарядами, бомбами, минами, пулями.
После демобилизации Капица продолжал занятия в Политехническом институте. В 1916 году, еще не окончив курса, он уже работал в лаборатории А.Ф. Иоффе. В том же году в журнале Русского физико-химического общества (серия физическая) увидела свет первая научная статья Капицы «Приготовление волластоновских нитей».
Молодой исследователь изобрел принципиально новый метод приготовления тончайших кварцевых нитей, применяемых в физических измерительных приборах. Метод состоял в том, что вместо фильер для получения нити использовался лук со стрелами. Капица обмакивал наконечник стрелы в расплавленный кварц, затем натягивал тетиву и спускал ее. Стрела пролетала по коридору над разостланным бархатным полотном. Кварцевая нить падала на полотно. Этот экзотический метод, придуманный Капицей, указывал на его способность к совершенно необычным и неожиданным решениям поставленных задач.
В 1917 году произошла Великая Октябрьская социалистическая революция.
Идеи революционных социальных преобразований в отсталой России завладели умами многих преподавателей и студентов Петроградского политехнического института. Молодой физик, доцент А.Ф. Иоффе без колебаний занял место в рядах наиболее активной революционной интеллигенции. В 1918 году он в труднейших условиях основал в Петрограде один из первых в России научно-исследовательских институтов — ныне ордена Ленина Физико-технический институт Академии наук СССР имени А.Ф. Иоффе.
Капица оказался одним из первых научных сотрудников этого нового исследовательского института. Впоследствии институт сыграл исключительную роль в развитии советской физики, а воспитанная в нем научная школа А.Ф. Иоффе дала стране многих видных ученых-физиков. Ученик А.Ф. Иоффе академик Ю.Б. Харитон спустя полвека после создания Физико-технического института назвал этот исторический факт «проявлением высочайшего оптимизма» со стороны своего учителя.
Проводившийся А.Ф. Иоффе семинар, в котором участвовали молодые физики — его сотрудники и студенты, был первым в мире начинанием такого рода. В последующие годы научные семинары и другие формы общения ученых друг с другом получили широкое распространение во всем мире.
Капица был одним из активных участников семинара Иоффе. В 1919 году он уже зачислен преподавателем физики и механики Политехнического института. Позже семинар начал посещать физик-теоретик Яков Ильич Френкель. Он познакомил коллег с сенсационными открытиями Резерфорда в области атомной и ядерной физики. Участники семинара узнали от Френкеля о событиях, происходящих в далеком Кембридже: Резерфорд закончил опыты по расщеплению ядер легких элементов. Несколько позже Резерфорд предсказал возможность существования в ядре незаряженных частиц — нейтронов, открытых экспериментально гораздо позже.
В 1921 году Советское правительство приняло решение направить за границу несколько петроградских ученых. В эту группу входил А.Ф. Иоффе, который предложил командировать и П.Л. Капицу.
В.И. Ленин распорядился выдать крупную сумму в иностранной валюте для закупок за границей необходимого оборудования и литературы. Однако получить эти деньги и иностранные паспорта оказалось в той обстановке делом нелегким.
Но как бы то ни было, в мае 1921 года Капица приехал в Англию и был принят в Кембридж к Резерфорду в качестве студента-исследователя. Первое время он слушал лекции и работал в лаборатории, а через несколько лет уже сам читал лекции студентам Кембриджа.
Работа Капицы в Кевендишской лаборатории, руководимой Резерфордом, проходила успешно. Он быстро завоевывал доверие и дружеское расположение со стороны своего знаменитого учителя.
В Кевендишской лаборатории многие молодые исследователи изучали альфа-частицы, открытые в начале века Резерфордом. Капица по рекомендации Резерфорда занялся измерением импульса альфа-частицы. Для успешного выполнения задачи Капице потребовалось значительно искривить путь альфа-частиц. Это можно было сделать, только пропуская частицы через очень сильное магнитное поле, более сильное, чем применявшееся самим Резерфордом при исследованиях радиоактивности.
В те годы сравнительно сильное магнитное поле — до 25 тысяч эрстед — можно было получить с помощью электромагнита. Но эта величина была наивысшей в связи с существующим пределом насыщения железного сердечника. После насыщения напряженность магнитного поля практически перестает расти, как бы ни увеличивалась сила тока, питающего электромагнит.
Может быть, необходимо увеличить размеры установки? Так думал французский физик Клод. Он построил гигантский электромагнит весом в 100 тонн, израсходовав на него несколько миллионов золотых франков. Но установка Клода оказалась всего на 25 процентов эффективнее обыкновенного лабораторного электромагнита.
С помощью соленоида — катушки без железного сердечника — можно было получать гораздо более слабые магнитные поля — до 2 тысяч эрстед. Для питания соленоида, однако, требовался гораздо более сильный ток, чем для электромагнита. Предел роста напряженности магнитного поля наступал очень быстро, когда возрастало тепловое действие тока и соленоид просто расплавлялся. Жан Перрен во Франции предложил охлаждать соленоид жидким воздухом (
Все же Капица выбрал именно соленоид и оригинально и просто решил проблему получения нужных ему мощных полей. Он применил катушку-соленоид с малым количеством витков. Через нее пропускался сильный электрический ток, но в очень короткий промежуток времени — всего в одну сотую секунды. Идея ученого состояла в том, чтобы пропускать ток через соленоид в течение столь короткого мгновения, за которое он не успеет расплавиться, но которое было бы достаточным для выполнения опыта (измерения). Иначе говоря, Капица избрал метод мощных импульсных полей.
В качестве источника тока в первых опытах Капица применил построенный им аккумулятор малой емкости. Его можно было заряжать в течение нескольких минут, а затем замкнуть накоротко через соленоид. В момент замыкания сила тока достигала 7 тысяч ампер, а напряженность магнитного поля составляла 100 тысяч эрстед в объеме около 2 сантиметров.
Позже Капица заменил аккумулятор мощным генератором переменного тока, построенным по особому проекту фирмой «Метрополитен-Виккерс» в Манчестере. В конструировании этого уникального генератора Капица участвовал как конструктор. Над проектом работал также советский инженер, позднее академик В.П. Костенко.
Построенный по специальному проекту генератор отличался от обычных генераторов подобного рода тем, что имел массивный ротор весом в 2,5 тонны, вращающийся со скоростью 2 тысячи оборотов в секунду. При коротком замыкании количество оборотов в сотую долю секунды резко снижалось. Происходил мощный удар, стремящийся разнести генератор. Гигантские силы возникали при этом и в соленоиде. В первых опытах соленоид разрывало на куски. Наконец, Капице удалось создать надежную конструкцию соленоида. Он оставался целым, даже когда радиальные силы, стремящиеся его разорвать, достигали 150 тонн (при магнитном поле около 300 килоэрстед), а давление на медную обмотку соленоида составляло 5...6 тысяч атмосфер.
Эта установка, которая сейчас молодым физикам кажется чуть ли не доисторической, находится в просторном зале первого этажа Института физических проблем. Генератор и соленоид отнесены на 20 метров друг от друга, потому что при коротком замыкании происходят колебания фундамента — небольшое землетрясение, которое во время опыта может нарушить работу чувствительных приборов. Когда генератор находится далеко от соленоида, такой опасности нет. Опыт длится всего сотую долю секунды; волна «землетрясения» дойдет до соленоида, когда опыт уже будет окончен.
С помощью своей установки Капица получал магнитные поля напряженностью до 320 тысяч эрстед. Это на порядок (т.е. в 10 раз) больше того, что достижимо при применении электромагнита.
В те годы установка Капицы в Кевендишской лаборатории как бы переводила на новую ступень экспериментальные исследования. До нее там не было таких сложных установок. Опыты Резерфорда и его учеников проводились с помощью примитивных средств — «сургуча и веревочки». И вот на глазах у Резерфорда Капица создавал новый научно-технический фундамент физических исследований с применением сложной техники, мощного электрического тока, сверхсильных магнитных полей. Это было знамением времени. Для Кевендишской лаборатории установки Капицы были как бы переломным моментом, новой страницей в ее истории.
На известного американского математика, создателя кибернетики Норберта Винера лаборатория Капицы произвела сильное впечатление. В своих мемуарах он писал: «...в Кембридже была все же одна дорогостоящая лаборатория, оборудованная по последнему слову техники. Я имею в виду лабораторию русского физика Капицы, создавшего специальные мощные генераторы, которые замыкались накоротко, создавая токи огромной силы, пропускавшиеся по массивным проводам; провода шипели и трещали, как рассерженные змеи, а в окружающем пространстве возникало магнитное поле колоссальной силы... Капица был пионером в создании лабораторий-заводов с мощным оборудованием...»
В 1926 году Капица приехал из Кембриджа в Ленинград и в большой физической аудитории Политехнического института сделал доклад о своих работах по созданию сверхсильных магнитных полей. Его ленинградские коллеги проявили большой интерес к этим достижениям.
Тем временем в Кевендишской лаборатории уже регулярно действовал семинар «Клуб Капицы», где физики знакомились с наиболее интересными научными проблемами и обсуждали результаты своих исследований. Ю.Б. Харитон, работавший в 1926 году у Резерфорда, впоследствии говорил: «Петр Леонидович перенес на английскую почву русские традиции. У него устраивались еженедельные сборища, которые объединяли компактную группу наиболее активных людей в лаборатории Резерфорда, и именно у него, у Капицы, этот семинар проводился. Вы видите, было не только что-то, чему мы учились за границей, но уже и в то время кое-что новое было привнесено в Кембридж Петром Леонидовичем, кое в чем за границей учились у нас».
Позже Капица перешел от сильных магнитных полей к низким температурам, и в этом была своя логика.
Имея в своем распоряжении мощные магнитные поля, Капица выполнил не только измерения импульса альфа-частиц, но и исследования поведения металлов и полупроводников в магнитном поле. В частности, он установил, что электрическое сопротивление большинства металлов растет линейно с увеличением магнитного поля. Это явление, известное как «линейный закон Капицы», было объяснено теоретически лишь в 1957 году. Низкие температуры, получаемые с помощью жидкого водорода и гелия, понадобились Капице как раз для изучения магнитных свойств металлов (позднее эта область дала ряд выдающихся открытий). Но перед тем, как приступить к решению этой новой задачи, Петр Леонидович защитил докторскую диссертацию «Прохождение альфа-частиц через материальную среду и методы получения сильных магнитных полей».
Это был 1923 год — год, который принес Капице вполне заслуженную известность среди физиков. Он получил премию Максвелла, а в следующем году вступил в официальную должность помощника директора Кевендишской лаборатории по магнитным исследованиям.
Здесь перед Капицей возникла совершенно самостоятельная проблема разработки методов ожижения водорода и гелия. Она заняла важное место в его научном творчестве.
Началось с того, что Капица построил гелиевый ожижитель с поршневым компрессором (детандером), основанный на смелой идее. Ожижитель Капицы работал при температуре 10 градусов Кельвина, т.е. при — 263 градусах Цельсия. Любой поршень может двигаться только, если он получает смазку. Но при такой низкой температуре все смазочные материалы, как и вообще все жидкости, затвердевают.
Идея Капицы поразительно проста — обойтись без смазки. Как? Ученый предложил оставить небольшой зазор в несколько сотых миллиметра между поршнем и стенками цилиндра так, чтобы поршень свободно двигался, не касаясь стенок. «Тогда во время наполнения цилиндра гелием при повышенном давлении, — писал Капица, — большая часть гелия естественно уйдет через зазор, так как его вязкость мала. Но если дать поршню возможность производить расширение быстро, то тогда можно добиться таких условий, что успеет утечь только малое количество гелия».
К этому времени работы Капицы уже завоевывают всеобщее признание. Его избирают членом Лондонского Королевского общества. Это исключительный случай, когда иностранца избирают действительным членом, все другие иностранцы считаются иностранными членами Королевского общества. Из русских ученых ими были Д.И. Менделеев, И.И. Мечников и И.П. Павлов. После Капицы в иностранные члены Королевского общества избирались Л.Д. Ландау, А.Н. Несмеянов, Н.Н. Семенов, И.М. Виноградов.
В 1929 году Петр Леонидович был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР. Каждый год он приезжал в Советский Союз по академическим делам, для чтения лекций и отдыха.
В это время уже почти была готова криогенная лаборатория Лондонского Королевского общества, Мондовская лаборатория, построенная на территории Кевендишской лаборатории. Капица был назначен директором ее и продолжал здесь исследования в области низких температур. Официальное открытие состоялось в феврале 1933 года в присутствии Резерфорда.
Летом 1934 года Капица вернулся в СССР. Его жена Анна Алексеевна (урожденная Крылова) с двумя сыновьями Сергеем и Андреем приехали позднее, когда Петр Леонидович уже поселился в Москве.
По решению Советского правительства у Королевского общества было куплено уникальное оборудование Мондовской лаборатории. Его смонтировали в новом научно-исследовательском институте, созданном специально для работ Капицы, в первую очередь для его криогенных исследований.
Сыновья Капицы поступили в школу. На первых порах им было трудно, так как они хуже, чем их сверстники, знали русский язык. Прошли годы, и оба стали учеными.
Сергей Петрович — физик, доктор физико-математических наук, профессор. Он работает в Институте физических проблем, руководит работами, связанными с исследованиями, конструированием и применением микротрона — циклотронного ускорителя электронов. Андрей Петрович Капица — географ, несколько раз побывавший в антарктических экспедициях. Он доктор географических наук, профессор, а в 1971 году был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР и ныне возглавляет Дальневосточный филиал Академии.
Петр Леонидович сказал однажды автору книги, что Андрей Капица принадлежит роду, в котором четыре поколения связаны с Академией наук. Его прадед (отец бабушки) генерал И.И. Стебницкий был членом-корреспондентом императорской Академии наук, дед (отец матери) — адмирал А.Н. Крылов был академиком, отец — Петр Леонидович Капица — академик и сам Андрей — член-корреспондент Академии наук СССР. «Такая академическая преемственность явление, вероятно, весьма редкое», — смеясь, заключил Петр Леонидович.
Капица так объяснял название «Институт физических проблем», которое он дал новому научно-исследовательскому институту: «Это несколько необычное название должно отразить собой то, что институт не будет заниматься какой-либо определенной областью знания, а будет, вообще говоря, институтом, изучающим известные научные проблемы, круг которых определится тем персоналом, теми кадрами ученых, которые в нем будут работать».
Здания комплекса Института физических проблем строились под непосредственным наблюдением П.Л. Капицы в месте, выбранном им самим. Этот участок представлялся идеальным для возведения научно-исследовательского института; Капице казалось, что здесь институт всегда будет достаточно изолирован от внешней жизни.
Поделиться книгой: