Книга Атомный меч Апокалипсиса - Олег Фейгин

Нидерландский физик-теоретик происходил из рода, не оставившего следа в науке. В средней школе он имел только отличные оценки по всем предметам и легко поступил в Лейденский университет, после окончания которого некоторое время работал преподавателем. В 1875 году защитил докторскую диссертацию, посвященную применению теории электромагнетизма Максвелла для объяснения отражения и преломления световых волн. С 1878 года по 1913 год занимал должность профессора Лейденского университета, с 1913 года занял пост директора физического кабинета Естественно-научного музея в Харлеме.

Исследования Лоренца касались в первую очередь электродинамики, статистической физики, оптики, теории излучения и атомной физики. Одним из его важнейших достижений было создание классической электронной теории в 1880–1909 годах, при этом Лоренц использовал электромагнитную теорию Максвелла, подходя к учению об электричестве с атомистических позиций. Еще одним из значительных научных успехов Лоренца было предсказание расщепления спектральных линий в магнитном поле, которое подтвердил и исследовал П. Зееман. В 1902 году Лоренц стал лауреатом Нобелевской премии по физике «За работы по исследованию влияния магнетизма на электромагнитное излучение». Этот эффект сыграл важную роль в развитии атомной теории, наглядно демонстрируя, что испускание света атомами связано с движением их электронов.

В 1892 году Лоренц попытался объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли по определению скорости движения Земли относительно неподвижного мирового эфира и выдвинул гипотезу о сокращении линейных размеров тел в направлении их движения. В 1904 году вывел ряд формул, связывающих координаты и время для одного и того же события в двух разных инерциальных системах отсчета (преобразования Лоренца). В последующем также получил формулу, связывающую массу электрона со скоростью его движения.

Среди прочих достижений Лоренца нужно отметить определение силы, действующей на заряд, движущийся в электрическом поле (сила Лоренца), создание теории дисперсии света, вывод зависимости диэлектрической проницаемости от плотности вещества и электропроводности от теплопроводности и показателя преломления от плотности среды. Менее известны работы Лоренца по электронной теории металлов и кинетической теории газов.

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879)

Выдающийся шотландский физик-теоретик родился в Эдинбурге, произошел из старинного дворянского рода. Учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах, где впоследствии занимал должность профессора кафедры экспериментальной физики. Его первым исследованиями стали теория цвета и цветного зрения, где ему удалось показать, что вся гамма видимых цветов может быть получена при смешении трех основных тонов, включая красный, желтый и синий. На основании исследований он изобрел один из способов цветной фотографии и объяснил природу дальтонизма. Занимаясь теоретической астрономией предсказал структуру колец Сатурна и обосновал, почему они не могут быть жидкими, как считалось ранее, а должны, скорее всего, состоять из твердых частиц и фрагментов планетного вещества.

Важнейшим его вкладом в науку является создание математической основы теории электромагнетизма, хотя сам Максвелл так и не дожил до безоговорочного признания своей замечательной теории. Волновую природу света и правильность уравнений Максвелла подтвердили только опыты Г. Герца в 1888 году, а до этого многие физики, включая самого Герца, с большой настороженностью относились к столь необычной для того времени теории.

Кроме всего прочего, Максвелл внес громадный вклад в становление молекулярной физики и статистической механики, выведя распределение молекул газа по скоростям как фундаментальную основу молекулярно-кинетической теории вещества.

Вольфганг Паули (1900–1958)

Швейцарский физик-теоретик родился в Вене, закончил Мюнхенский университет.

Первая его научная работа вышла в свет в 1918 году, она была посвящена математическим вопросам единой теории гравитации и электромагнетизма. В 1921 году Паули защитил докторскую диссертацию в Мюнхенском университете под руководством А. Зоммерфельда. В 1921–1922 годах был ассистентом М. Борна на кафедре теоретической физики в Геттингенском университете. Познакомился с Бором, в 1922–1923 годах работал в Институте теоретической физики в Копенгагене, помогал в издании работ Бора на немецком языке. С 1928 года работал в Высшем техническом училище в Цюрихе, в 1935–1936 и 1940–1946 годах – в Институте фундаментальных исследований Принстона.

Когда Паули работал в Геттингене, Бор занимался поисками закономерностей заполнения электронных оболочек атома, в частности пытался объяснить, почему у атома, находящегося в основном энергетическом состоянии, не все электроны находятся на нижней орбите. Принимая участие в решении этой проблемы, Паули ввел понятие спина и в 1925 году сформулировал один из важнейших принципов современной теоретической физики, согласно которому две тождественные частицы с полуцелыми спинами не могут находиться в одном состоянии, т. е. не могут обладать одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел (главного, орбитального, магнитного и спинового).

Например, если у двух электронов значения трех квантовых чисел совпадают, то значения четвертого должны быть разными. Отсюда следует, что на одной орбите могут находиться не более двух электронов. За открытие этого принципа Паули в 1945 году был удостоен Нобелевской премии по физике. Принцип Паули дал объяснение закономерностям, которым подчиняется заполнение электронных оболочек атомов, и послужил исходным пунктом для объяснения тонкой и сверхтонкой структуры атомных спектров.

В 1927 г. Паули опубликовал статью, объясняющую природу парамагнетизма металлов, в которой сделал вывод о том, что поведение электронов в металлах подчиняется законам, основанным на принципе запрета, а не классическим статистическим законам. Совместно с П. Йорданом и В. Гейзенбергом заложил основы релятивистской квантовой теории поля и предпринял попытку формулировки квантовой электродинамики, введя общую схему квантования полей и заложив тем самым основы систематической теории квантования полей.

При обсуждении особенностей бета-распада Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино. Паули принадлежат также работы по мезонной теории ядерных сил, ряд обзоров по важнейшим вопросам современной теоретической физики, статьи по истории и философии науки.

Паули был удостоен медалей Х. Лоренца, Б. Франклина, М. Планка, Нобелевской премии.

Эрнест Резерфорд (1871–1937)

Выдающийся английский физик-экспериментатор родился в семье фермера в Новой Зеландии. Окончив колледж с отличием и получив степень магистра по физике и математике в 1893 году, он занялся изучением магнитного действия электромагнитных волн и разрядов. В 1894 году опубликовал первую научную статью «Намагничивание железа высокочастотными разрядами» в «Известиях философского института Новой Зеландии».