Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - Гернек Фридрих (читать бесплатно полные книги .TXT) 📗
Вскоре лейденский физик, удостоенный за свое открытие в 1913 году Нобелевской премии, обнаружил аналогичное явление у ряда других чистых металлов, таких, как олово и свинец. Однако температура, при которой это явление отмечалось, была различной.
В противоположность обычному электрическому току, подчиняющемуся закону Ома, ток в сверхпроводнике не проникает глубоко в тело проводника. Это было установлено в 30-х годах советскими физиками. В Германии исследованием этих вопросов занимался в Физико-техническом институте в Берлине Вальтер Мейснер. В 1933 году он открыл, что магнитное поле в сверхпроводнике ограничено очень тонким слоем под поверхностью, в то время как внутренняя часть достаточно толстого сверхпроводника свободна от поля.
"Мейснеровский эффект" вытеснения магнитного поля стал поворотным пунктом в истории исследования сверхпроводимости. Он обратил внимание физиков на то, что в случаях сверхпроводимости и обычной проводимости с точки зрения термодинамики следует говорить о двух качественно различных фазах одного и того же явления, как, например, об алмазе и графите, являющихся двумя различными ступенями формирования одного химического элемента - углерода.
Теоретическим объяснением и математическим разрешением этих трудных проблем обстоятельно занимался Макс фон Лауэ. В своей книге он дал свободное изложение теории сверхпроводимости, включив в нее дополнение, которое внес в теорию в 1935 году его ученик Фриц Лондон. Суть этого дополнения заключалась в привлечении электродинамики Максвелла к объяснению сверхпроводимости.
Лауэ удалось теоретически объяснить, почему электрическое сопротивление сверхпроводника, если его температура приближается к "точке скачка", в случае использования переменного тока снижается значительно медленнее, чем при использовании постоянного тока. Выдвигая свою теорию, Лауэ преследовал цель - дать объяснение явлений сверхпроводимости, подобное тому, которое выдвинул Максвелл, сформулировав свою теорию электромагнитного поля (в ее первоначальном виде) для обычных проводников и для непроводников.
В указанных трех областях физики ученый оставил заметный след и способствовал развитию науки. Следует назвать и четвертую сферу, к которой он проявлял интерес особенно в последние годы своей жизни: историю физики.
Среди работ Лауэ немало статей и воспоминаний о великих физиках прошлого и настоящего. Серия историко-биографических исследований открывается именами Галилея и Ньютона, затем следуют Гельмгольц, Герц, Рентген, Больцман, Планк, Вилли Вин, Зоммерфельд, Эйнштейн и, наконец, Ганс Гейгер, известный физик-атомщик, создатель счетчика элементарных частиц. Книга Лауэ "История физики", вышедшая в 1947 году, неоднократно переиздавалась и еще при жизни автора была переведена на семь иностранных языков, в том числе на японский, польский и русский.
"Радость видеть и понимать", которую Эйнштейн в одном из афоризмов назвал "прекраснейшим даром природы", была основной чертой характера Лауэ. "Наука, - писал один из его друзей, - была для него не работой или занятием, а частью его жизни. Она продолжала жить в нем даже ночью во сне".
При его природной деликатности и душевной уязвимости жизнь ученого была, по словам Лизы Мейтнер, "хотя и всегда содержательной, но не всегда легкой".
Макс фон Лауэ родился 9 октября 1879 года в Пфаффендорфе близ Кобленца. Он был одногодком Отто Гана и Альберта Эйнштейна и, подобно Генриху Герцу и Максу Планку, был сыном юриста.
Отец Лауэ несколько десятилетий работал в прусской военной администрации, имел чин генерала. В 1914 году он был возведен в дворянское звание. Волею обстоятельств в том же году Шведская Академия наук отметила его сына высшей наградой за научную работу.
Так как отец часто переезжал, Лауэ в детские и школьные годы жил во многих гарнизонных городах тогдашней Германской империи. Народную школу и начальные классы гимназии он посещал в Познани. В возрасте 12 лет в 1891 году вместе со своими родителями он жил некоторое время в Берлине. Здесь он впервые заинтересовался вопросами физики.
Общество по распространению естественнонаучных знаний "Урания" установило а своих помещениях на Таубенштрассе приборы для физических опытов, которые каждый посетитель после соответствующих объяснений мог сам приводить в действие. Эти установки пробудили у мальчика любознательность и влечение к технике. Доклады "Урании", посещения ее обсерватории на Инвалиденштрассе послужили толчком к размышлениям о естественнонаучных проблемах.
Выбор профессии был предрешен в последних классах гимназии в Страсбурге. Протестантская гимназия, которую он там посещал, была гуманитарным учебным заведением, где на первом плане стояли филологическо-исторические дисциплины, но ее директор понимал возрастающее значение естественных наук и способствовал развитию склонностей учащихся к естественным наукам.
Лауэ получил здесь основательное знание древних языков и пристрастился к греческой философии. "Радость чистого познания, - говорил он позднее, даруют только греки, если не принимать во внимание исключений". Подобные же мысли высказывали и другие известные физики нашего времени: Эрвин Шрёдингер и Вернер Гейзенберг.
Учитель физики обратил внимание 17-летнего юноши на "Доклады и речи" Гельмгольца, которые тогда вышли в новом издании. Лауэ, по его собственному признанию, проштудировал оба объемистых тома "с пламенным усердием". "Я не хочу утверждать, - говорил он в 1959 году в благодарственной речи по поводу присуждения ему медали Гельмгольца, - что все в них я понял. Особенно философские доклады были предметом моего изучения в течение десятилетий. Но первые познания в физике я получил по большей части из этих томов. И никогда мне так не импонировала чья-либо автобиография, как напечатанная там речь на праздновании его 70-летия. Величие и кристальная чистота его личности нашли свое отражение в этой речи. К тому же она дает ряд указаний по технике исследовательской работы, которые ценны даже для того, кто осознает дистанцию между Гельмгольцем и собой".
Интерес к физике и математике привел Лауэ сначала в Страсбургский университет. Там его увлекли лекции крупного физика-экспериментатора Карла Фердинанда Брауна, который за свои исследования, решающим образом способствовавшие развитию беспроволочного телеграфа, а потом и телевидения, и радарной техники, в 1909 году получил Нобелевскую премию.
Во время следующих четырех семестров в Гёттингене Лауэ окончательно избрал сферой своей деятельности теоретическую физику. Он слушал здесь известных математиков Давида Гильберта и Феликса Клейна и физика-теоретика Вольдемара Фойгта. Он изучал самостоятельно сочинения Кирхгофа.
Как и Эйнштейн, Лауэ своими знаниями в основном был обязан книгам. Позднее он объяснял это так: "Чтение можно при желании прерывать и предаваться размышлениям о прочитанном. На лекции всегда чувствуешь себя связанным ходом мысли говорящего и теряешь нить, если отвлекаешься". Лекции в большинстве случаев только побуждали его к тому, чтобы углубиться в соответствующую литературу.
Несмотря на это, Лауэ, будучи студентом, в отличие от Эйнштейна регулярно посещал лекции. "Я никогда не мог понять, как студенты могут опаздывать на лекции, например из-за своих общественных обязанностей в студенческом союзе. У меня в голове была только наука". Так писал он в автобиографии.
По-видимому, из гёттингенских ученых самое сильное впечатление на Лауэ произвел Давид Гильберт. Даже в последующие годы жизни Лауэ говорил, что Гильберт был величайшим из научных гениев, которых он когда-либо видел собственными глазами На вопрос о том, нельзя ли сравнивать его по гениальности с Планком, он отвечал не раздумывая: Планк явил миру только одно-единственное великое достижение, Гильберт же, напротив, высказал много гениальных идей. Тем, что Лауэ стал одним из лучших математиков среди физиков нового времени, он не в последнюю очередь обязан тренированности ума, полученной им от таких ученых, как Гильберт и Клейн, которые принадлежали к самым значительным математикам-мыслителям в истории науки.
