Сто великих ученых

 

(Свантовая теория  родилась в 1900 году, когда Макс  Планк предложил

теоретический вывод о соотношении между температурой тела и испуска

ҒМЬІ^( ЭТИМ ТеЛОМ Излучением, ВЫВОД, КОТОРЫЙ ДОЛГОе ВреМЯ уСКОЛЬЗаЛ 01

 

ДРУГИХ ученых. Затем к этой теории «приложили руку» Эйнштейн, Ниль»

Бор, Эрнест Резерфорд.

 

Новая существенная особенность квантовой теории проявилась :

 

1924 году, когда  де Бройль выдвинул радикальную  гипотезу о волново»

характере материи: если электромагнитные волны, например свет, иногд<

ведут себя как частицы (что показал Эйнштейн), то частицы, напримеү

электрон при определенных обстоятельствах, могут вести себя как волны. в формулировке де Бройля частота, соответствующая частице, связана с ее энергией, как в случае фотона (частицы света), но предложен

ное де Бройлем математическое выражение было эквивалентным соот

ношением между длиной волны, массой частицы и ее скоростью (им

лул^сом). Существование электронных волн было экспериментальш

Де^зано в 1927 году Клинтоном Дж. Дэвиссоном и Лестером Г. Джермером в Соединенных Штатах и Дж.П. Томсоном в Англии.

 

Под впечатлением от комментариев Эйнштейна по поводу идей д<

БР°ЙЛЯ Шрёдингер предпринял попытку применить волновое описани<

злеістронов к построению последовательной квантовой теории, не связанн0^ с неадекватной моделью атома Бора. В известном смысле он намеревался сблизить квантовую теорию с классической физикой, которая накопила немало примеров математического описания волн. Первая попытка,

 

ЭРВИН ШРЁДИНГЕР

 

487

 

предпринятая Шрёдингером в 1925 году, закончилась неудачей. Скорости

электронов в теории Шрёдингера были близки к скорости света, что требовало включения в нее специальной теории относительности Эйнштейна и учета предсказываемого ею значительного увеличения массы электрона при очень больших скоростях. Одной из причин постигшей ученого

неудачи было то, что он не учел наличия специфического свойства электрона, известного ныне под названием спина (вращение электрона вокруг

собственной оси наподобие волчка), о котором в то время было мало известно. Следующую попытку Шрёдингер предпринял в 1926 году. Скорости электронов на этот раз были выбраны им настолько малыми, что необходимость в привлечении теории относительности отпадала сама собой.

Вторая попытка увенчалась выводом волнового уравнения Шрёдингера,

дающего математическое описание материи в терминах волновой функции. Шрёдингер назвал свою теорию волновой механикой. Решения волнового уравнения находились в согласии с экспериментальными наблюдениями и оказали глубокое влияние на последующее развитие квантовой

 

теории.

 

Незадолго до того Вернер Гейзенберг, Макс Борн и Паскуаль Иордан

 

опубликовали другой вариант квантовой теории, получивший название

матричной механики, которая описывала квантовые явления с помощью

таблиц наблюдаемых величин. Эти таблицы представляют собой определенным образом упорядоченные математические множества, называемые

матрицами, над которыми по известным правилам можно производить

различные математические операции. Матричная механика также позволяла достичь согласия с наблюдаемыми экспериментальными данными,

но в отличие от волновой механики не содержала никаких конкретных

ссылок на пространственные координаты или время. Гейзенберг особенно настаивал на отказе от каких-либо простых наглядных представлений

или моделей в пользу только таких свойств, которые могли быть определены из эксперимента.

 

Шрёдингер показал, что волновая механика и матричная механика

 

математически эквивалентны. Известные ныне под общим названием

квантовой механики, эти две теории дали долгожданную общую основу

описания квантовых явлений. Многие физики отдавали предпочтение

волновой механике, поскольку ее математический аппарат был им более

знаком, а ее понятия казались более «физическими»; операции же над

 

матрицами — более громоздкими.

 

В 1927 году Шрёдингер по приглашению Планка стал его преемником

 

на кафедре теоретической физики Берлинского университета.

 

Вскоре после того, как Гейзенберг и Шрёдингер разработали квантовую механику, П.А.М. Дирак предложил более общую теорию, в которой

элементы специальной теории относительности Эйнштейна сочетались с

волновым уравнением. Уравнение Дирака применимо к частицам, движу

488

 

щимся с произвольными скоростями. Спин и магнитные свойства электч|

рона следовали из теории Дирака без каких бы то ни было дополнитель»|

ных предположений. Кроме того, теория Дирака предсказывала существо-!

вание античастиц, таких как позитрон и антипротон, — двойников частиц с противоположными по знаку электрическими зарядами.

 

В 1933 году Шрёдингер и Дирак были удостоены Нобелевской премии по физике «за открытие новых продуктивных форм атомной теории». На церемонии презентации Ганс Плейель, член Шведской'королевской академии наук, воздал должное Шрёдингеру за «создание новой

системы механики, которая справедлива для движения внутри атомов и

молекул». По словам Плейеля, волновая механика дает не только «решение ряда проблем в атомной физике, но и простой и удобный метод исследования свойств атомов и молекул и стала мощным стимулом развития

физики».

 

Наряду с Эйнштейном и де Бройлем Шрёдингер был среди противников копенгагенской интерпретации квантовой механики (названной так в

знак признания заслуг Нильса Бора, много сделавшего для становления

квантовой механики; Бор жил и работал в Копенгагене), поскольку его

отталкивало отсутствие в ней детерминизма. В основу копенгагенской

интерпретации положено соотношение неопределенности Гейзенберга,

согласно которому положение и скорость частицы не могут быть точно

известны одновременно. Чем точнее измерено положение частицы, тем

неопределеннее скорость, и наоборот. Субатомные события могут быть

предсказаны лишь как вероятности различных исходов экспериментальных измерений. Шрёдингер отрицал копенгагенский взгляд на волновую

и корпускулярную модели как на «дополнительные», сосуществующие с

картиной реальности, и продолжал поиски описания поведения материи в

терминах одних лишь волн. Однако на этом пути он потерпел неудачу, и

копенгагенская интерпретация стала доминирующей.

 

В 1933 году ученый оставил кафедру теоретической физики Берлинского университета после прихода к власти нацистов, в знак протеста против преследования инакомыслящих и, в частности, против нападения на

улице на одного из его ассистентов, еврея по национальности. Из Германии Шрёдингер отправился в качестве приглашенного профессора в Оксфорд, куда вскоре после его прибытия пришла весть о присуждении ему

Нобелевской премии.

 

В 1936 году, несмотря на дурные предчувствия относительно своего

будущего, Шрёдингер принял предложение и стал профессором Грацкого

университета в Австрии, но в 1938 году, после аннексии Австрии Германией, вынужден был оставить и этот пост, бежав в Италию. Приняв приглашение, он переехал затем в Ирландию, где стал профессором теоретической физики Дублинского института фундаментальных исследований и

оставался на этом посту семнадцать лет, занимаясь исследованиями по

 

489

 

,рВИН ШРЁДИНГЕР

 

олновой механике, статистике, статистической термодинамике, теории

"оля и особенно  по общей теории относительности.

 

После войны австрийское правительство пыталось склонить Шредингера вернуться в Австрию, но он отказывался, пока страна была оккупирована советскими войсками. В 1956 году он принял кафедру теоретической

Физики Венского университета. Это был последний пост, который он занимал в своей жизни.

 

Всю жизнь он был любителем природы и страстным туристом Среди

своих коллег Шрёдингер был известен как человек замкнутый, чудаковатый, имевший мало единомышленников. Дирак так описывает прибытие

Щредингера на престижный Сольвеевский конгресс в Брюсселе «Весь

его скарб умещался в рюкзаке. Он выглядел как бродяга, и понадобилось

довольно долго убеждать портье, прежде чем тот отвел Шрёдингеру номер

 

в гостинице».

 

Шрёдингер глубоко интересовался не только научными, но и философскими аспектами физики, написал в Дублине несколько философских

исследований. Размышляя над проблемами приложения физики к биологии, он выдвинул идею молекулярного подхода к изучению генов, изложив ее в книге «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки»

(1944), оказавшей влияние на некоторых биологов, в том числе Фрэнсиса

Крика и Мориса Уилкинса. Шрёдингер опубликовал также томик своих

стихов. Он вышел в отставку в 1958 году, когда ему исполнился семьдесят

один год, и умер через три года, 4 января 1961 года, в Вене.

 

Кроме Нобелевской премии, Шрёдингер был удостоен многих наград

и почестей, в том числе золотой медали Маттеуччи Итальянской национальной академии наук, медали Макса Планка Германского физического

общества, и награжден правительством ФРГ орденом «За заслуги». Шрёдингер был почетным доктором университетов Гента, Дублина и Эдинбурга, состоял членом Папской академии наук, Лондонского королевского общества, Берлинской академии наук, Академии наук СССР, Дублинской академии наук и Мадридской академии наук.

 

^ИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ  ВАВИЛОВ

 

491

 

НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ

 

(1887—1943)

 

 

 

 

Его можно назвать энциклопедистом XX века. Генетика, ботаника, со

многими ее разветвлениями, агрономия, теория селекции, география растений — это далеко не полный круг его научных исканий. Вавилову принадлежит несколько фундаментальных открытий в биологии и целый ряд

замечательных идей, которые до сих пор продолжают разрабатываться современными учеными. Кроме того, он первым применил на практике совершенно новый, глобальный подход к изучению растительного мира как

единого целого в масштабах всей планеты. Проложенный ученым путь

стал той магистралью, по которой развивается современная биология. И

сегодня кажется непостижимым, что на протяжении многих лет не только

открытия, но и само имя Вавилова всячески замалчивались.

 

Николай Иванович Вавилов родился 25 ноября 1887 года в Москве в

семье предпринимателя. Его отец прошел путь от крестьянина Волоколамского уезда до крупного российского промышленника. Надо сказать,

что все его дети стали известными специалистами, каждый в своей области деятельности. Но наиболее знаменитыми оказались два брата, Николай и Сергей, которые стали президентами двух академий.

 

У Вавиловых, в большом доме на Средней Пресне, было редкое собрание книг. Иван Ильич щедро их покупал, подрастающие дети читали запоем. В доме много музицировали, а дети обучались музыке.

 

В 1906 году Вавилов окончил Московское коммерческое училище,

получив достаточные знания по естественным наукам для поступления в

университет, при этом вполне сносно овладел английским, немецким и

французским языками. Затем Николай поступил в сельскохозяйственный

институт. Здесь Вавилов сформировался не только как агроном, но и как

 

исследователь. Сам он писал потом, что от Коммерческого училища у

него «мало осталось добрых воспоминаний», а вот что судьба забросила

 

его в Петровку, это, «по-видимому, счастливая случайность».

 

Способность работать много, жадно, целенаправленно, не тратя времени попусту, выделяла его среди сверстников. Он переходил с одной

кафедры на другую, пробуя свои силы в разных лабораториях, разрабатывая далекие друг от друга темы. Первое свое самостоятельное исследование он провел на кафедре зоологии и энтомологии — о голых слизнях,

улитках, повреждающих озимые посевы и огородные растения. Работа

была опубликована Московским губернским земством и удостоена премии Политехнического музея, а при окончании института зачтена Вавилову как дипломная.

 

Уже со студенческих лет Николай Вавилов проводил ежегодные научные экспедиции. В те годы он с рюкзаком исходил Северный Кавказ и

 

Закавказье.

 

Ближайшим учителем Вавилова был знаменитый биолог Дмитрий

 

Николаевич Прянишников. По его инициативе Вавилов занялся изучением селекции растений, а после окончания Академии переехал в Петербург, где начал работать в Бюро прикладной ботаники.

 

В 1912 году Вавилов женился на Екатерине Николаевне Сахаровой.

 

Они вместе учились в институте, вместе проходили практику на Полтавщино. Катя родилась и воспитывалась в семье сибирского купца. Мечтала, едва ли не с детских лет, стать агрономом. Молодые поселились в

одном из двух флигелей отцовского дома. Свадебного путешествия не было.

Молодой супруг уже установил для себя свой, вавиловский режим. Его

редко видели в уютном флигеле на Средней Пресне. Лишь по ночам, почти до рассвета, светилось его окно.

 

Много лет спустя ленинградский репортер, сотрудник РОСТА С.М. Шли

цер, как-то спросил у Вавилова, когда он находит время для личной жизни.

«Для личной жизни? — переспросил Николай Иванович. — А разве наука

 

для меня не личная жизнь?»

 

В 1913 году Вавилов отправляется в Англию и проводит несколько

 

месяцев в лаборатории знаменитого биолога У. Бетсона. С ним вместе за

Рубеж отправилась и жена. Вавиловы обосновались в городке Мертоне,

невдалеке от Лондона. Екатерина Николаевна, лучше мужа владевшая

разговорным английским, иногда приходила ему на помощь. Но это было