Наука и техника: прошлое и настоящее

Памятные даты

2 апреля. 145 лет тому назад родился русский астроном, революционный и государственный деятель Павел Карлович Штернберг. После окончания (1887) Московского университета был назначен ассистентом обсерватории университета. Возглавлял (1899–1900) Комиссию по разработке программы астрономии для средних учебных заведений. После событий 1905 г. включился в подпольную борьбу Московской большевистской организации, по заданию которой осуществил съёмку детального плана Москвы (1907). Был гласным Московской городской думы. Возглавлял (1918) Отдел высшей школы Наркомата просвещения. Наряду с революционно-политической работой вёл научную и педагогическую, будучи экстраординарным (с 1914), а потом ординарным (с 1917) профессором Московского университета и директором Московской обсерватории (1916–1917). Научные работы относятся к изучению вращательного движения Земли, фотографической астрономии, гравиметрии. За гравиметрические определения в ряде пунктов России с маятником Репсольда получил медаль Русского географического общества. Выполнил (1892–1903) капитальное исследование «Широта Московской обсерватории в связи с движением полюсов». Его фотографические наблюдения двойных звёзд были одними из первых в науке строго разработанными попытками использования фотографических методов для точных измерений взаимного положения звёздных пар. Сотни фотоснимков двойных звёзд и других объектов служат и до настоящего времени хорошим материалом для специальных исследований. Получил (1913) степень доктора астрономии в связи с защитой диссертации «Некоторые применения фотографии к точным измерениям в астрономии». Последний и самый напряжённый год своей жизни провёл в рядах Красной армии, внеся свой вклад в разгром Колчака и установление Советской власти в Сибири. Имя П.К. Штернберга носят государственный астрономический институт МГУ им. М.В. Ломоносова, лунный кратер и малая планета 995 Sternberga.

URL: http://chem.ch.huji.ac.il;
http://dic.academic.ru;
http://ru.wikipedia.org;
http://gardi.ru

9 апреля. 240 лет тому назад в семье богатого ревельского купца (ныне Таллин, тогда входил в Восточную Пруссию) родился Томас Иоганн Зеебек. По настоянию отца изучал медицину в университетах Берлина и Гёттингена и получил учёную степень (1802). Продолжая образование в области физики в университете Йены, стал близким другом великого немецкого поэта Иоганна Гёте, который тогда увлекался теорией цвета (именно он установил, что любой цвет можно представить как комбинацию трёх основных цветов). Под его влиянием Зеебек занялся изучением спектра Солнца. В частности, открыл, что скорость химических реакций при освещении реактивов солнечным светом зависит от цвета луча (1806). В дальнейшем изучал поляризацию света при прохождении через сжатый газ, обнаружил поляризационные свойства турмалина (1813), переоткрыл круговую поляризацию и ИК-лучи. В 1818 г. переехал в Берлинский университет, где работал над проблемами намагничивания железа и стали. В частности, отметил аномальные явления (гистерезис). Первым применил железные опилки для визуализации силовых линий магнитного поля. Продемонстрировал (1821) новый физический эффект, положивший начало термоэлектричеству: при замыкании концов цепи, состоящей из двух разнородных металлических материалов, спаи которых имели разные температуры, помещённая вблизи магнитная стрелка поворачивалась, как в присутствии магнита (эффект Зеебека). Угол поворота был связан с величиной разности температур спаев. Однако категорически отрицал электрическую природу данного явления, объясняя его намагничиванием материалов под воздействием разности температур. По его гипотезе, земной шар представлял собой подобие гигантской цепи, в которой разность температур поддерживается полярными и экваториальной областями планеты. Накопленный в последующие годы огромный экспериментальный материал по изучению цепей из комбинаций твёрдых и жидких металлов, сплавов и соединений при воздействии на них разных температур позволил установить таблицу термоэлектрических коэффициентов, в которой чем дальше друг от друга находились металлы, тем выше был коэффициент Зеебека. Этот ряд (сурьма, железо, цинк, серебро, золото, свинец, ртуть, медь, платина, висмут) не сильно отличается от рядов, составленных гораздо позднее Юсти (1948) и Мейснером (1955). Открытия заложили основу самостоятельной области техники – термоэнергетики, – которая занимается как вопросами прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, так и вопросами термоэлектрического охлаждения и нагрева (эффект Пельтье). На эффекте Зеебека работают термопары для измерения температур в различных областях техники, термоэлектрические генераторы – устройства для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Их широко применяют на суше и на море, в космосе и в быту.

URL: http://chem.ch.huji.ac.il;
http://dic.academic.ru;
http://ru.wikipedia.org;
http://gardi.ru

21 апреля. 275 лет тому назад родился Иван Петрович Кулибин. С детства в нём проявился талант к изготовлению разнообразных механических устройств. Счёту и грамоте обучился у местного дьячка, механику изучал уже самостоятельно. В юношеские годы большое внимание уделял изучению часовых механизмов, впоследствии открыл часовую мастерскую. Сделал (1764–1767) необычные часы в форме яйца, сложнейший для того времени механизм. Каждый час открывалась дверца, из которой выходили крошечные фигурки людей, сделанные из золота и серебра. Они под музыкальное сопровождение разыгрывали целое представление. Когда в Нижний Новгород пожаловала Екатерина II (1769), Кулибин преподнёс эти часы ей в подарок и был императрицей назначен заведующим механической мастерской Петербургской академии наук, где сконструировал (1769–1787) множество интереснейших механических устройств, например, карманные часы, которые кроме часов, минут и секунд показывали ещё и месяцы, дни недели, времена года, а также фазы Луны. Сделал проекты как больших башенных часов, так и совсем миниатюрных, встраивавшихся в перстень. Разработал новые способы шлифования стёкол для различных оптических приборов. Спроектировал (1776) деревянный одноарочный мост через Неву с длиной пролёта 298 м (вместо обычных тогда 50–60-метровых), предложив оригинальные фермы с перекрёстной решёткой. Построенная им модель моста в 1/10 натуральной величины была испытана специальной академической комиссией. Проект получил высокую оценку Л. Эйлера, Д. Бернулли и др., но реализован не был. (Кулибин всего сделал три проекта деревянных и три проекта металлических мостов.) Одним из наиболее востребованных изобретений стал фонарь-прожектор, который давал при достаточно слабом источнике очень мощный свет (позже использовался в промышленных целях при освещении судов и маяков). В 1787 г. Кулибин был освобождён от занимаемой должности и полностью сосредоточился над дальнейшими полезными изобретениями: • 1791 – повозка, приводившаяся в движение человеком, нажимавшим на педали (маховое колесо, тормоза, коробка скоростей и др.; «механических ноги» – протезы • 1793 – лифт, поднимавший кабину с помощью винтовых механизмов • 1794 – оптический телеграф для передачи условных сигналов на расстояние. Возвратившись (1801) в Н. Новгород, разработал способ, позволявший судам двигаться вверх по течению реки. Построил (1804) «водоход», работу над которым начал ещё 20 лет назад. Проведённые испытания показали полную состоятельность и экономичность таких судов, однако и этот проект не нашёл применения. За свою долгую жизнь талантливый мастер сделал множество интереснейших устройств – приспособление для расточки и обработки внутренней поверхности цилиндров, машину для добычи соли, сеялку, различные мельничные машины, водяное колесо оригинальной конструкции, фортепьяно и многое другое. Однако лишь малая часть нашла применение.

URL: http://www.zarplata.ru/a-id-8330;
http://www.mipomnim.ru;
http://historydoc.edu.ru;
http://www.rulex.ru;
http://nplit.ru;
http://www.free-time.ru

25 апреля. 110 лет тому назад в семье известного физика и биохимика, профессора коллоидной химии в Венском университете и писательницы родился австрийско-швейцарский физик-теоретик Вольфганг Эрнст Паули. Учился (с 1918) в Мюнхенском университете под руководством известного физика А. Зоммерфельда. Там по просьбе учёного 20-летним студентом написал обзор для «Физической энциклопедии», посвящённый общей теории относительности, и эта монография до сих пор остаётся классической. Позже преподавал в Гёттингене, Копенгагене, Гамбурге, Принстонском университете (США) и в Цюрихской высшей электротехнической школе (Швейцария). С его именем связано такое фундаментальное понятие квантовой механики, как спин элементарной частицы, он предсказал существование нейтрино и сформулировал «принцип запрета» – принцип Паули. Внёс существенный вклад в современную физику, особенно в области квантовой механики. Он редко публиковал свои работы, предпочитая интенсивный обмен письмами со своими коллегами, в особенности с Н. Бором и В. Гейзенбергом, с которыми крепко дружил. По этой причине многие из его идей встречаются только в этих письмах, которые часто передавались далее и копировались. Занимаясь (1924) теоретическими исследованиями строения атомов и их поведения в магнитных полях, ввёл в квантовую механику новую степень свободы, чтобы устранить имевшуюся несостоятельность в интерпретации наблюдаемых молекулярных спектров. Эта степень свободы была идентифицирована (1925) Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом как спин электрона, или собственный угловой момент. В 1927 г. для описания спина электрона Паули ввёл спиноры. После введения свойства «двузначности» электрона аналитически объяснил, почему все электроны в атоме не занимают наинизший энергетический уровень. В усовершенствованной им модели Бора допустимые энергетические состояния, или орбиты, электронов в атоме описываются четырьмя квантовыми числами для каждого электрона. Эти числа определяют основной энергетический уровень электрона, его орбитальный угловой момент, его магнитный момент и (в этом состоял вклад Паули) ориентацию его спина. Каждое из этих квантовых чисел может принимать только определённые значения, допустимы лишь некоторые их комбинации. Он сформулировал закон, который стал известен как принцип запрета Паули и согласно которому никакие два электрона в системе не могут иметь одинаковые наборы квантовых чисел. Это открытие сыграло фундаментальную роль для понимания строения и поведения атомов, атомных ядер, свойств металлов и других физических явлений. Он объяснил химическое взаимодействие элементов и их прежде непонятное расположение в Периодической системе. Сам Паули использовал принцип запрета для того, чтобы понять магнитные свойства простых металлов и некоторых газов. Достижения В. Паули позволили распространить квантовую механику на такие области, как физика частиц высокой энергии и взаимодействие частиц со светом и другими электромагнитными полями. Эти области стали известны как релятивистская квантовая электродинамика. Сделал (1930-е гг.) ещё один важный вклад в физику. Наблюдения над бета-распадом атомных ядер, при котором нейтрон в ядре испускает электрон, превращаясь при этом в протон, выявили очевидное нарушение закона сохранения энергии: после учёта всех зарегистрированных продуктов распада энергия после распада оказывалась меньше своего значения до распада. Паули выдвинул гипотезу (1930), согласно которой предполагалось, что при таком распаде испускается какая-то незарегистрированная частица (Э. Ферми назвал её «нейтрончиком»: neutrino, нейтрино), уносящая потерянную энергию, и при этом закон сохранения момента импульса остаётся в силе. После создания мощных ядерных реакторов и больших водородсодержащих сцинтилляционных детекторов нейтрино зарегистрировали (в 1953 Ф. Райнес и К. Коуэн на реакторе в Хэнфорде, США; в 1956–1959 гг. опыт был повторен в лучших условиях). В 1945 г. В.-Э. Паули был удостоен Нобелевской премии по физике «за открытие принципа запрета, который называют также принципом запрета Паули». Он не присутствовал на церемонии вручения премии, от его имени премию получил сотрудник американского посольства в Стокгольме. В 1946 г. Паули принял швейцарское гражданство. В дальнейшем учёный занимался вопросами физики высоких энергий: стремился пролить свет на проблемы взаимодействия частиц высокой энергии и силы, с которыми они взаимодействуют. Он также провёл глубокое исследование той роли, которую в физике частиц играет симметрия. Обладая поистине фантастическими способностями и умением глубоко проникать в существо физических проблем, он был нетерпим к туманным аргументам и поверхностным суждениям. Даже свои собственные работы подвергал такому беспощадному критическому анализу, что его публикации фактически свободны от ошибок. Коллеги называли его «совестью физики». Интеллектуальные способности Паули находились в резком диссонансе с его «умением» работать руками. Его коллеги обычно шутили по поводу таинственного «эффекта Паули», когда одно только присутствие невысокого и полноватого учёного в лаборатории, казалось, вызывало всевозможные поломки и аварии.

URL: http://www.mipomnim.ru;
http://historydoc.edu.ru;
http://www.rulex.ru;
http://nplit.ru;
http://www.free-time.ru