Нескучные истории о российских физиках
БОРИС ЯКОБИ, КОТОРЫЙ ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СОЗДАЛ
Борис Семёнович Якоби (1801–1874 гг.) — российский физик родом из Германии. Он сконструировал электродвигатель с вращающимся якорем, а также первый в мире телеграф, печатающий буквы. Открыл гальванопластику (прим. — технология получения слепков) и приложил руку к созданию вольтметра. Немцы горды тем, что Якоби их соотечественник, русские считают своим, а сам ученый завещал изобретения России.
«Вперёд, моя лодка, вперёд!»
К. Чуковский
1839 г. моторная лодка с 14-ю пассажирами пустилась в плавание против течения и резкого ветра по волнам широкой Невы. Судно, гребные колеса которого двигал мотор мощностью в одну лошадиную силу, шло со скоростью более 4 км/час! Публика была в восторге. Петербургские газеты разразились хвалебными статьями.
«В средние века фанатики сожгли бы господина Якоби, а поэты и сказочники выдумали о нем легенду... В наше время мы не сожжем его, а… вместо легенды скажем правду… господин Якоби… отличный человек во всех отношениях и наука вправе от него надеяться на многое».
( Газета «Северная пчела», Санкт-Петербург, 27 сентября 1839 г.)
Уютнейшая вещь керосиновая лампа, но я за электричество!
М. Булгаков
Одним из главных увлечений Бориса Якоби были опыты с электричеством. А более всего его интересовало создание электродвигателя. До этого сконструировать его пытались многие. А удалось лишь Якоби. Предшественники ученого разрабатывали двигатель, который действовал как паровая машина — двигал поршень вперед и назад. Якоби пошел другим путем и в 1834 году сконструировал электродвигатель с вращающимся внутренним валом. По схожему принципу устроены и сегодняшние электромоторы. А источником питания его электродвигателя (15 Вт) стала батарея гальванических элементов.
Россия — второе отечество
В Петербург изобретатель прибыл в 1837 году. Николай I, которого не зря называли царем-инженером, мечтал оснастить электродвигателями морские суда. А ученого в Петербург манили мечты опробовать свой двигатель на практике «для нужд промышленности и жизни» — на его родине они были неисполнимы. С этого времени Якоби почти безвыездно жил в России, через несколько лет принял русское подданство и считал страну вторым своим отечеством.
На опыты Николай I отпустил ученому крупную в то время сумму — 50 тысяч рублей. Первые же испытания в 1838 году стали успешными — моторная лодка шла со скоростью 2 км/час. Но этого было мало.
Через год Якоби увеличил мощность гальванической батареи. Медные пластины в ней заменил на платиновые, а серную кислоту — на азотную. Итоги испытаний в 1839 году превзошли все ожидания — мощность двигателя увеличилась вчетверо!
Но, к сожалению, судно с таким электродвигателем было пригодно лишь для прогулок. И обходилось слишком дорого. Испытания решили приостановить. Но труды Якоби были не напрасны — они легли в основу ряда областей электротехники. А изобретатель надеялся, что в недалеком будущем человечество отыщет новый, более мощный источник электроэнергии.
Вам телеграмма пришла!
Еще одно изобретение ученого — пишущий телеграфный аппарат. Тогда на железных дорогах уже пользовались телеграфом Морзе. Но надежностью и быстротой связь не отличалась. Изобретатель учел слабые стороны и в 1839 году создал свой пишущий телеграф (электромагнит приводил в движение карандаш, который оставлял записи на фарфоровой пластинке). Он с успехом работал на линии Петербург – Царское Село, которую проложил все тот же Семен Якоби. А в 1850-м ученый создал первый в мире т елеграф, печатающий буквы, который стал крупнейшим достижением электротехники того времени.
В последние дни своей жизни Борис Якоби напишет, что горд проделанной работой, потому что «она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества… принесла непосредственную и существенную пользу России».
КОНСТАНТИН ЦИОЛКОВСКИЙ. ЧУДАК ИЗ КАЛУГИ, КОТОРЫЙ СТАЛ «ПАТРИАРХОМ ЗВЕЗДОПЛАВАНИЯ»
Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935 гг.) — физик, математик, который видел сквозь время, предсказал будущее и создал фантастические работы, давшие нам шанс отправиться к звездам. И все это — более ста лет тому назад.
Вперед, в будущее!
Во дворе его небогатого дома на окраине Калуги то и дело что-то грохотало, а порою даже взрывалось. Горожане судачили, что «небесный кустарь» придумал машину, которая может не только летать, но и даже переносить людей к далеким звездам. Большинству обывателей чудаковатый и бедно одетый старик, конечно, казался сумасшедшим.
«Этот самоучка проектирует какие-то сногсшибательные ракеты на Луну и чуть ли не на Марс. Нельзя же допускать, чтобы каждый параноик мог туманить мозги юношества», — вторили другие
(прим. — цитаты из книги А. Чижевского «На берегу Вселенной. Воспоминания о К. Э. Циолковском»).
Впрочем, Циалковский и не удивлялся: «Средний человек… всегда будет считать гения безумцем». А еще говорил, что «Планета — колыбель разума. Но нельзя вечно жить в колыбели». Провинциальный учитель всего лишь мечтал подарить людям Вселенную. Чтобы они были счастливы. И свободны как птицы.
«Ну вот, необразованный какой!»
А. Чижевский, «На берегу Вселенной»
С детства Костю тянуло к приключениям. Весною в ледоход он ездил на льдине и чуть не утонул в ледяной воде. Летом забирался на заброшенную колокольню и едва не свалился вниз с высоты. А однажды зимой, накатавшись на санках, слег — заболел скарлатиной. Антибиотиков в те времена еще не создали, и десятилетний Костя оглох: «Учителей совершенно не слышал или слышал одни неясные звуки». Многие бы в таком состоянии потерялись... но только не наш гениальный чудак. Гимназии он окончил только четыре класса (прим. — пишет А. Чижевский в книге «На берегу Вселенной. Воспоминания о К. Э. Циолковском»). И принялся мастерить самодвижущиеся коляски, бумажные аэростаты, чертить крылатые машины. А еще увлекся чтением книг —по физике, химии, математике. В 15 лет отец отправляет его покорять Москву — поступать в Высшее техническое училище (ныне Бауманка). Правда, как напишет сам Циолковский, «по непонятным причинам» из затеи этой ничего не вышло. Но он не унывает —просиживает целыми днями в библиотеке, куда бесплатно пускают всех. Живет впроголодь на черном хлебе и воде, а на небольшие деньги, которые высылал отец, покупает «книги, трубки, ртуть, серную кислоту и прочее». Но «счастлив своими идеями».
Любовь онлайн
Но все же одною наукой в 17 лет счастлив не будешь. Неожиданно хозяйка квартиры, у которой снимает комнату Константин, приносит ему письмо от таинственной незнакомки.
«Девушку я ни разу не видел, но это не мешало мне влюбиться и страдать», — напишет позже ученый.
Автором письма была дочь «известного миллионера» Ольга. Узнав про юного отшельника (увлечен наукой, длинноволос, умен), романтическая барышня отправляет через хозяйку квартиры несколько строк. И у молодых людей завязывается переписка. Они говорят о космосе, полетах на Луну и, конечно же, о звездах.
«Ты не догадываешься, но я такой великий человек, какого еще не было, да и не будет», —откровенничает юный Циолковский. Правда, признается позже, что «девица моя в своем письме смеялась».
Когда родители Ольги узнают о тайной переписке, то приказывают девушке распрощаться с Константином. И в жизни они так и не встретились.
Не бойтесь фантазировать!
Идей, которые современники Циолковского считали бреднями сумасшедшего, а сегодня воплощены в жизнь — множество!
Так, Циолковский первым в России сконструировал водные лыжи и даже проехался по реке.
И построил первую в России аэродинамическую трубу.
А еще оставил потомкам (т. е. нам с вами) разработки дирижабля (металлического аэростата), реактивных самолетов, шасси и космического лифта.
Циолковский же первым взглянул на ракету как на транспорт, способный перенести человека в космос. И придумал использовать при этом жидкое топливо и легкие баки. А в 1911 году рассчитал «вторую космическую скорость», необходимую для преодоления земного притяжения.
А еще Циолковский — удивительный фантаст!
В тридцать лет он публикует свою первую научно-фантастическую повесть «На Луне». Ее герои вместе с домом, самоваром и даже лошадью с телегой попадают на ночное светило. Вокруг — сюрреалистический ландшафт, а сила тяжести уменьшается в 6 раз. Многие десятилетия позже смелые догадки Циолковского, высказанные в повести, подтвердят современные ученые.
В 1919 году чудак-самоучка говорит, что мечтает использовать энергию Солнца — так как это «благо и богатство». Сегодня при помощи солнечных батарей обогревают дома и получают электроэнергию.
В 1933 году ученый становится научным консультантом картины «Космический рейс» (киностудии «Мосфильм»). Делает несколько иллюстраций, в том числе спутника ракеты. И в подписях к рисункам указывает первую космическую скорость (около 8 км/с) и время обращения спутника вокруг Земли — «около 5400 секунд» (т. е. полтора часа).
В 1957-м, в год столетия со дня рождения «патриарха космоса», на орбиту выходит первый искусственный спутник Земли. Один оборот вокруг нашей планеты занимает у него 1 ч. 36 мин. 10 сек. А это значит, что в своих расчетах гений из Калуги почти не ошибся.
В 1961-м сбывается предсказание Циолковского о полетах к звездам — в космос отправляется первый космонавт Земли. «Все не прикрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе… Сами мы также не касаемся пола», — пишет Константин Эдуардович в одной из своих работ в 1912 году.
Иллюстрация
«Циолковский перевернул мне всю душу, — говорит, возвратившись, Юрий Гагарин. — Это было посильнее и Жюля Верна, и Герберта Уэллса, и других научных фантастов… Все предвиденное гением Циолковского сбывалось».
ИГОРЬ КУРЧАТОВ И ЮЛИЙ ХАРИТОН. УЧЕНЫЕ, СТАВШИЕ «ОТЦАМИ» СОВЕТСКОЙ АТОМНОЙ БОМБЫ
Игорь Васильевич Курчатов (1903— 1960 гг.) и Юлий Борисович Харитон (1904—1996 гг.) — талантливейшие физики, которые внесли главный вклад в создание советской атомной бомбы.
Когда Россия сделает атомную бомбу? Никогда!
Президент США Г. Трумэн.
29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне в Казахстане прошли первые успешные испытания советской атомной бомбы. В подземном бункере Игорь Курчатов вместе с коллегами, среди которых был и его «правая рука» Юлий Харитон, с нетерпением ожидали, когда покажется слепящее зарево ядерного взрыва. Дверь в бункер закрылась. Мощная взрывная волна прогрохотала, уничтожая все на своем пути.
Этому событию предшествовала долгая и трудная работа ученых...
Осенью 1941 года стали поступать донесения советской разведки о секретной работе британских и американских ученых над созданием атомного оружия. Похожие исследования ведутся и в СССР. Но, как вспоминал Юлий Харитон, оценивая успехи американских и советских ученых, «нельзя забывать, что война с фашистами выбила нас с довоенных позиций».
(журнал «Наука и жизнь» № 9, 2004, «ЗВЕЗДА ХАРИТОНА»).
И, хотя секретную Лабораторию № 2 во главе с Курчатовым создают в феврале 1943-го, плотно взяться за бомбу советские ученые смогли только в 1945 году.
Не успели отгреметь последние залпы победного салюта, как 16 июля 1945 года США первыми в мире провели испытания атомной бомбы. А 6 августа сбросили ее на японский город Хиросима.
И почти сразу же в западной прессе стали раздаваться призывы — нужно развернуть против СССР опережающую войну с использованием ядерного оружия. А у нас его пока еще нет. Советские физики работают плечом к плечу —ведь от них зависит будущее всей страны.
И вот в 1949-м на свет родилась первая советская атомная бомба. Юлий Харитон говорил, что СССР тогда жил «в атмосфере гонки… в условиях, когда мы не исключали, что американцы могут применить бомбу против нас в попытке навязывания политических условий…». Советскому Союзу нужно было показать, что США не единственные, кто обладает смертельным оружием.
Советский нейтрон «крепше»!
Есть интересная история, рассказанная Роскосмосом, связанная с работой над атомной бомбой. При схожих экспериментах у советских и американских ученых получалось разное время жизни нейтрона. «Наш» жил дольше. Когда стали спорить в чем причина, «Борода», как за глаза звали Курчатова, улыбнулся и с иронией ответил:
«Очевидно, советский нейтрон крепше!».
Полностью наша советская атомная бомба появилась в 1951 году. Она была легче, компактнее и в два раза мощнее американской.
Юлий Харитон, вспоминая эти сложные годы, напишет:
«Я поражаюсь и преклоняюсь перед тем, что было сделано нашими людьми в 1946—1949 годах. Было нелегко и позже. Но это… по героизму, творческому взлету и самоотдаче не поддается описанию… Ядерное оружие своей невиданной разрушительной силой… удерживало мировые державы от войны, от непоправимого шага, ведущего к всеобщей катастрофе…».
А разработчики первых ядерных зарядов в США А. Кармиш и Т. Рид признают:
«Не может быть никакого сомнения, что имена Курчатова и Харитона стоят в одном ряду с именами Чайковского, Циолковского и Толстого, которые принадлежат России — нации, порождающей гениев».
ЖОРЕС АЛФЁРОВ. НАШ СОВРЕМЕННИК, СТАВШИЙ ЛЕГЕНДОЙ РОССИЙСКОЙ НАУКИ
Жорес Иванович Алфёров (1930— 2019) — советский и российский физик, лауреат Нобелевской премии (2000 г.), открывший нам путь в эпоху электроники и цифровых технологий.
Мир без чудес —черно-бел
Наша жизнь невообразима без лазеров, мобильных телефонов, проигрывателей компакт-дисков, полупроводников, светодиодов и волоконно-оптических сетей. А доступны все эти изобретения стали в том числе благодаря открытиям Жореса Алфёрова. Кстати, интерес к полупроводникам будущий Нобелевский лауреат проявил еще в детстве: свой первый детекторный приемник он собрал, когда ему было 10 лет.
А первые шаги на пути к Нобелевской премии Жорес Алфёров сделал в ЛФТИ —легендарном питерском физтехе, которым руководил в то время известный физик Абрам Иоффе. Лаборатория, где работал Алфёров, выполняла важное правительственное задание по созданию полупроводниковых приборов. Молодой ученый был так увлечен наукой, что попросил своего руководителя поставить раскладушку в его кабинете, чтобы там ночевать. Разрешение Алфёров получил.
«Наступили самые замечательные годы моей жизни: круглые сутки в Физтехе! В гастрономе напротив института купишь кефира, колбаски, поужинаешь и до двух-трех часов ночи работаешь в свое удовольствие», — вспоминал Алфёров.
Еще в 60-х годах прошлого века ученые понимали — применение гетеропереходов в полупроводниках открывает фантастические перспективы. Трудность заключалась в том, чтобы подобрать идеально подходящие для этого различные полупроводники. Жорес Алфёров стал первым, кому удалось это сделать.
«Именно такой сложный «сэндвич» из самых различных материалов, представляющий собой единый кристалл, стал сердцем волоконно-оптической связи, он передает световыми сигналами десятки миллионов телефонных разговоров», — пояснял Алфёров.
И добавлял: «Кристаллы создает природа, но мы научились их выращивать, менять их фундаментальные свойства, совершенно по-новому управлять потоками электронов и фотонов. Мы можем задавать новые свойства атомам внутри полупроводника».
В 1970 году в СССР был создан первый в мире полупроводниковый лазер, который работал в непрерывном режиме при комнатной температуре. В том же году с использованием гетероструктур были созданы и советские солнечные батареи.
Иллюстрация
А в 2000 Жорес Алфёров стал лауреатом Нобелевской премии. Ею были отмечены его работы в области разработки полупроводниковых гетероструктур и создания быстрых опто- и микроэлектронных компонентов.
«Американцы практически только повторяли нас»
Жорес Алфёров подчеркивал — если бы не легендарные советские физики Абрам Иоффе и Яков Френкель, то не было бы никакого транзистора, изобретенного в 1948 году в США. Еще в 30-е годы в СССР начались исследования полупроводников. И все открытия в области полупроводниковых гетероструктур принадлежат советским ученым. Американцы же «практически только повторяли нас».
Татьяна Протасова