Наука и техника: прошлое и настоящее

Памятные даты

декабрь 2008

4 декабря. 110 лет тому назад родился индийский физик Кариаманиккам Сриниваза Кришнан. Исследования посвящены спектроскопии, физике кристаллов, физике металлов, физической оптике, коллоидной оптике, магнитооптике, магнетизму. Совместно с Ч.Раманом открыл (1927) анизо­тропию диамагнитной восприимчивости молекул бензола, комбинационное рассеяние света (1928).

5 декабря. 140 лет тому назад родился немецкий физик-теоретик Арнольд
Иоганн Вильгельм Зоммерфельд. Работы посвящены квантовой теории атома, спектроскопии, квантовой теории металлов, математической физике. На основе теории Максвелла дал (1894) строгое решение задачи оптической дифракции для случая экрана в виде прямолинейно ограниченной бесконечной полуплоскости, решил (1909) задачу об излучении вертикального диполя. Исходя из боровской модели атома осуществил синтез квантовой теории и теории относительности, разработав (1915–1916) квантовую теорию эллиптических орбит (теория Бора–Зоммерфельда). Ввёл радиальное и азимутальное квантовые числа, объяснил тонкую структуру водородного и рентгеновских спектров. Разработал теорию тонкой структуры водородного спектра, введя постоянную тонкой структуры.  Совместно с П.Дебаем построил (1916) квантовую теорию эффекта Зеемана и ввёл магнитное квантовое число, с В.Косселем установил (1919) спектроскопический закон смещения. Вывел формулы для интенсивностей мультиплетных линий. Ввёл (1920) внутреннее квантовое число и дал правила отбора для дублетных и триплетных спектров. Развил (1931) теорию тормозного излучения электронов, движущихся со скоростью, значительно меньше скорости света. Предположив (1928), что в металлах свободные электроны ведут себя как разреженный газ, который подчиняется статистике Ферми–Дирака, развил теорию металлического состояния (квантовая электронная теория металлов) и получил ряд важных результатов.


5 декабря. 105 лет со дня рождения английского физика Сесиля Фрэнка Пауэлла. Работы находятся в области физики космических лучей, ядерной физики, мезонной физики, физики элементарных частиц. Усовершенствовал фотографическую технику наблюдения ядерных процессов, в частности, изготовление высокочувствительных толстослойных фотоэмульсий. Вместе с Ч.Латтесом и Дж.Оккиалини открыл (1947) заряженные пионы (Нобелевская премия, 1950 г.). Первым надёжно доказал (1949) существование каонов. Обнаружил новый канал распада тау-мезона (каона), что впо­следствии привело к открытию нарушения закона сохранения чётности. Организатор многочисленных экспедиций по изучению космических лучей с помощью больших стратостатов (в 1952–1961 гг. – директор Европейской экспедиции высотных измерений на воздушных шарах в Италии). Полученные в этих экспедициях научные материалы стали достоянием многих лабораторий мира.

6 декабря. 230 лет тому назад родился французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак. Физические работы лежат в области молекулярной физики и теплоты. Исследовал расширение и свойства газов. Независимо от Дж.Дальтона открыл (1802) один из газовых законов (закон Гей-Люссака), доказал, что коэффициент   расширения   всех   газов   одинаков и равен 0,00375  град^–1. Дважды  поднимался (1804)  на  воздушном шаре на высоту 7 км,  выполнив ряд научных исследований, в частности, изучал температуру и влажность воздуха. Установил (1807)  понижение температуры воздуха при его расширении и повышение при сжатии (без теплообмена), обнаружил независимость теплоёмкости газа от его объёма. Эмпирически установил (1808), что все простые газы соединяются друг с другом в    простых    кратных    отношениях    (закон объёмных   отношений). Разработал (1811) способ определения плотности пара,  исследовал (1816) упругость паров.  Был  приверженцем    корпускулярной   теории   света.    В области химии разработал способ получения калия и натрия (совместно с Л.Тенаром), получил ряд химических соединений, в частности, синильную кислоту, циан, положил начало объёмному анализу. Изобрёл ряд приборов   (гидрометр,   спиртомер,   барометр, термометры, насос). Член Петербургской Академии наук (с 1829).

13 декабря. 85 лет со дня рождения американского физика Филиппа Варрена Андерсона (с 1949 г.  живёт в Великобритании).  Исследования посвящены физике твёрдого тела, магнетизму, сверхпроводимости, теории многих тел, квантовой химии, ядерной физике. Построил (1950) количественную теорию ферримагнетизма, теорию сверхпроводимости на языке псевдоспина (1958), теорию «грязных» сверхпроводников (1959). Дал объяснение свойств магнитных примесей в немагнитных металлах, чем открыл новое направление в теории магнетизма. В теории сверхпроводимости сформулировал теорему о том, что немагнитные примеси не влияют на температуру перехода металла в сверхпроводящее состояние (теорема Андерсона). Ряд работ посвящён локализации электронных состояний в неупорядоченных системах и явлению, названному переходом Андерсона. Один из создателей теории неупорядоченных систем. Совместно с Дж.Роуэллом экспериментально обнаружил (1963) стационарный эффект Джозефсона, дал микроскопическую теорию этого эффекта, ввёл термин слабая сверхпроводимость. Изготовил (1964) первые сверхпроводящие мостики. Построил модель критических токов сверхпроводников II рода с дефектами (теория Андерсона–Кима). Усовершенствовал теорию косвенного обменного взаимодействия, разработанную X.Крамерсом (схема Крамерса–Андерсона), развил метод туннельного гамильтониана. За фундаментальные теоретические исследования в области электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем удостоен в 1977 г. совместно с Дж. ван Флеком и Н.Моттом Нобелевской премии.

13 декабря. 120 лет со дня рождения немецкого физика-теоретика Альфреда Ланде. После окончания   Мюнхенского и Гёттингенского университетов работал во Франкфуртском университете, в 1922–1931 гг. – профессор Тюбингенского университета.  С 1931 г. жил  в США. Работы относятся к изучению атомной структуры (модели атомов гелия, углерода), атомных спектров и эффекта Зеемана, мультиплетной теории, квантовой теории, термодинамике, квантовой механике. Предложил (1918) кубическую модель атома, расширил (1919) модель щелочного атома, описывая движение электрона тремя квантовыми числами (векторная модель). Вывел из наблюдаемого расщепления спектральных линий более простое расщепление спектральных термов, применил полуцелые значения магнитных квантовых чисел для дублетных спектров щелочных металлов. Впервые вычислил термы в случае аномального эффекта Зеемана, нашёл значение внутреннего квантового числа, ввёл (1922) g-фактор (множитель Ланде).

15 декабря. 85 лет со дня рождения американского физика-теоретика Фримена Джона Дайсона. Работы посвящены квантовой электродинамике, квантовой теории поля, математической физике, физике низких энергий, астрофизике (проблема внеземных цивилизаций, пульсары, нейтронные звёзды), космологии. Получил важные результаты в квантовой теории поля в связи с доказательством дисперсионных соотношений (представление Йоста–Лемана– Дайсона), вывел формулу для S-матрицы (формула Дайсона). Для классификации расходимостей в квантовой электродинамике развил (1948) метод канонического преобразования (преобразование Дайсона). Ввёл (1949) понятие перенормируемости квантовой электродинамики как фундаментального свойства S-матрицы. Показал (1949) связь фейнмановского формализма S-матрицы с более обычной формой релятивистской квантовой теории поля (формализм Фейнмана–Дайсона). Наряду с Ю.Швингером, Р.Фейнманом и С.Томонагой является одним из создателей современной квантовой электродинамики. Предложил (1955) теорию резонансного парамагнитного поглощения в металлах. Рассмотрел ряд проектов возможной астроинженерной деятельности высокоразвитой внеземной цивилизации (проект сферы Дайсона).

17 декабря. 230 лет тому назад родился английский химик и физик Хемфри Дэви. Был учеником аптекаря, затем химиком в Пневматическом институте (г. Бристоль), с 1802 г. – профессор химии Королевского института в Лондоне. Физические исследования посвящены электричеству и теплоте. Доказал, что электрический ток вызывает разложение кислот и солей. Получил (1807) металлические калий и натрий. Развил водородную теорию кислот, опровергнув утверждение А.Лавуазье о том, что каждая кислота должна содержать кислород. От Дэви ведёт начало электрохимия – с помощью большой электрической батареи, состоящей из 2000 гальванических элементов, он продемонстрировал (1810) явление электрической дуги, возникавшей между двумя кусками угля, соединёнными с полюсами батареи (электрическую дугу ещё в 1802 г. наблюдал В.В.Петров). Установил (1821) зависимость сопротивления проводника от его длины и поперечного сечения, наблюдал его изменение с изменением температуры. Сконструировал ряд термометров (со ртутью, спиртом, водой). Получил (1799) тепло от трения двух кусков льда, высказал (1812) предположение о кинетической природе теплоты.

22 декабря. 110 лет со дня рождения советского физика-теоретика  Владимира Александровича Фока. Работы относятся к квантовой механике, квантовой электродинамике, квантовой теории поля, теории многоэлектронных систем, статистической физике, теории относительности, теории  гравитации, радиофизике, математической физике, философским вопросам физики. Уже в первых работах по квантовой механике получил ряд результатов, способствовавших её развитию (обобщение уравнения Шрёдингера на случай магнитного поля и релятивистское движение заряженной  частицы  в  электромагнитном поле, геометризация совместно с Д.Д.Иваненко уравнения Дирака и т.д.). Для объяснения спектров атомов разработал (1930) метод приближённого описания и расчёта системы взаимодействующих фермионов, который получил широкое применение в теории многоэлектронных систем (метод самосогласованного поля, или метод Хартри–Фока, этот метод в 1928 г. развил также Д.Хартри). Разработал геометрическую теорию атома водорода, использовав методы теории групп, первым открыл скрытую симметрию в атоме водорода. Предложил (1932) метод рассмотрения систем с переменным числом частиц в конфигурационном пространстве (метод вторичного квантования в пространстве Фока). Разработанные им методы оказались плодотворными для построения и развития квантовой теории многочастичных систем. Совместно с П.Дираком и Б.Подольским разработал (1932) многовременной формализм, представляющий собой релятивистски инвариантную форму квантовой электродинамики, который, по сути, завершил её становление, явившись в то же время предшественником формализма современной квантовой электродинамики, созданной в 1946–1949 гг. Предложил (1934) особый способ формулировки уравнений квантовой теории поля и квантовой теории многих тел  (метод функционалов Фока).  Исследовал ряд важных задач теории тяготения и предложил приближённый метод решения уравнений Эйнштейна для сферически протяжённых масс в допущении евклидовости пространства на бесконечности (1939), рассмотрел вывод уравнений движения тел с учётом их структуры и вращения, получил десять интегралов движения и т.д. Широко известны также представления Фока, условия симметрии Фока, преобразования Фока, формулы Фока. Разработал строгую теорию распространения радиоволн над земной поверхностью без учёта атмосферы. Большое внимание уделял философским вопросам физики, в частности, методологии квантовой механики.

24 декабря. 190 лет тому назад родился английский физик, один из первооткрывателей закона сохранения энергии Джеймс Прескотт Джоуль. Работы посвящены электромагнетизму, теплоте, кинетической теории газов. Установил (1841) зависимость количества тепла, выделяемого в проводнике при прохождении через него электрического тока, от величины тока и сопротивления проводника (закон Джоуля–Ленца). Экспериментально показал (1843), что теплоту можно получить за счёт механической работы, и вычислил механический эквивалент теплоты, дав тем самым опытное доказательство закона сохранения энергии. Исследовал тепловые явления при сжатии и расширении газа, в частности, опытом с расширением разреженного газа показал (1845), что внутренняя энергия идеального газа не зависит от его объёма. Совместно с У.Томсоном открыл (1853–1854) явление охлаждения газа при его медленном стационарном адиабатическом протекании через пористую перегородку (эффект Джоуля–Томсона). Построил термодинамическую температурную шкалу, теоретически определил теплоёмкость некоторых газов. Теплоту рассматривал как движение частиц. Вычислил скорость движения молекул газа и установил её зависимость от температуры, давление газа считал результатом ударов частиц этого газа о стенки сосуда (1848). Открыл явление магнитного насыщения ферромагнетиков (1840) и магнитострикцию (1842).

Кроме этого, в 2008 году:
• 1035 лет тому назад родился великий среднеазиатский учёный и мыслитель Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль-Бируни. Свыше 150 его трудов охватывают астрономию и географию, физику и математику, геологию и минералогию, химию и ботанику, хотя сами эти науки были ещё далеки от своего оформления. Математике и астрономии посвящено свыше 40 сочинений: «Книга истолкования основных начал астрономии», «Канон Масуда» (астрономические таблицы и звёздный каталог), «Геодезия», «Минералогия» и др. Первые два сочинения несколько веков служили главными учебниками астрономии на Востоке. Он был незаурядным наблюдателем и конструктором. Построил огромный неподвижный стенной квадрант (радиус дуги 4 м), что впервые позволило отмечать положения Солнца и планет с точностью до 2′. Особенно большое внимание уделял совершенствованию астролябий. Изготовил первый географический глобус (вернее, полуглобус) диаметром 5 м, с помощью которого можно было быстро определять координаты одних пунктов по известным другим. С высокой точностью измерил наклон эклиптики к экватору (23° 50′ 34″) и открыл переменность этой величины. Оценил максимальное расстояние до Луны в 64 земных радиуса (современная оценка – 63,5), измерил градус меридиана и радиус Земли (по наблюдению понижения горизонта с вершины горы): соответственно 110,278 – 110,691 км и 6403 км в пересчёте на европейские единицы длины, что близко к современным данным для той широты. Составил каталог 1029 звёзд, положения которых заново вычислил с учётом прецессии. Солнце и звёзды считал огненными шарами, а Луну и планеты – тёмными телами, отражающими солнечный свет. Утверждал, что звёзды в сотни раз больше Земли и подобны Солнцу. Видимую неподвижность звёзд объяснял их колоссальной удалённостью. Первым обратил внимание на существование «сдвоенных звёзд», а Млечный Путь считал скопищем звёзд. Впервые отметил слабое свечение неба перед рассветом и после окончания сумерек – в виде «волчьего хвоста» (зодиакальный свет), описал метеоритный железный дождь, выпавший в Бушандже (Индия). Бируни впервые полностью перевёл «Альмагест» Птолемея и «Начала» Евклида на санскрит для индийцев. Он выступил также с критическими замечаниями о системе мира Птолемея. В Европе стал известен только в XIX в., после появления в 1888 г. английского перевода его труда «Индия».

• 315 лет тому назад родился английский астроном Джеймс Брадлей. Вначале  принял духовный сан, но потом отказался от церковной карьеры и занялся наукой. В 1721 г. был утверждён профессором астрономии Оксфордского университета. Предпринял (1727) попытку измерить параллактическое смещение звезды вследствие годичного обращения Земли вокруг Солнца. Наблюдая в течение года близ зенита звезду γ Дракона, обнаружил её заметное годичное смещение, но в сторону, противоположную ожидаемой. Спустя два года понял, что открытая им аберрация (от лат. aberrare –  заблуждаться) света связана с орбитальным движением Земли и является следствием конечности скорости света. Это стало первым наблюдательным подтверждением теории Коперника. На деньги правительства заново оснастил обсерваторию. С помощью новых приборов открыл нутацию (от лат. nutacio – качание, колебание) земной оси. Оказалось, что ось Земли помимо прецессионного движения по конусу с периодом 26 тыс. лет испытывает небольшие попутные покачивания с периодом 18,6 лет (синхронно с поворотом лунной орбиты). Указал, что причиной нутации является Луна, её возмущающее действие на Землю. Также проводил систематические наблюдения звёзд и составил новый каталог 3268 звёзд, определив их положения с гораздо большей точностью.

• 460 лет тому назад родился Джордано Бруно – итальянский мыслитель, борец со схоластикой и теологией, активный сторонник учения Н.Коперника. Развил гелиоцентрическую теорию строения мира Коперника, высказав ряд положений, опередивших современную ему эпоху и нашедших подтверждение последующими астрономическими открытиями: идея о бесконечности Вселенной, бесконечном множестве миров, о существовании в нашей Солнечной системе других, неизвестных в то время планет, вращении Солнца и звёзд вокруг оси, об обитаемости других миров, о единстве законов природы. Космологические идеи Бруно имели большое значение для развития науки и мировоззрения. За свои передовые взгляды преследовался церковниками, был обвинён римской инквизицией в ереси и сожжён на костре.
 
•  460 лет тому назад родился голландский математик, механик и физик Симон Стевин. Первым  сформулировал  теорему  о  треугольнике сил, дал новое доказательство закону равновесия сил на наклонной плоскости, основанное на невозможности вечного двигателя, предложил способ изображения сил с помощью линий. Автор «Начал статики»  (1586). Сформулировал закон гидростатического  давления.   Ввёл   понятие   метацентра. Исследовал магнетизм Земли. Ввёл в употребление в Европе десятичные дроби, отрицательные корни  уравнений и т.п.



Электронные приложения к № 22
(размещаются без редактирования и без гонорара на сайте газеты в рубрике «Дополнительные материалы»)

• Рябушкина В.М. (МОУ СОШ № 1163, г. Москва). В саду с физикой. • Самойленко Г.В. (школа Мариинской детской воспитательной колонии, г. Мариинск, Кемеровская обл.). Структурные схемы «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Магнитный  поток», «Действие магнитного поля на проводник с током», «Сила Лоренца. Направление силы Лоренца. Применение силы Лоренца» (последняя – с конспектом урока), 10-й класс, а также два сценария: игра «Магазин самообслуживания» (повторительно-обобщающий урок по темам «Температура. Энергия теплового движения молекул. Газовые законы» c методическим анализом, 8-й класс) и  семинар «Газовые законы и организм человека» (интегрированный урок физика + биология, 2 ч, 10-й класс). •  Чупрова Т.И. (МОУ Ботовская СОШ, с. Аргун, Читинская обл.). Что изучает физика: физические термины, наблюдения и опыты. Вводный урок-путешествие в страну Физика, 7-й класс//Электризация тел. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел. Урок объяснения нового материала, 8-й кл.