dem_2011

Categories:

П.Л. Капица: «Главный признак таланта – это когда человек знает, чего он хочет»


Наука должна быть весёлая, увлекательная и простая.
Таковыми же должны быть и учёные.
П.Л. Капица

Советский физик Пётр Леонидович Капица родился в Кронштадте,  военно-морской крепости, расположенной на острове в Финском заливе  неподалёку от Санкт-Петербурга, где служил его отец Леонид Петрович  Капица, генерал-лейтенант инженерного корпуса. Его мать Ольга  Иеронимовна Капица (Стебницкая) была известным педагогом и  собирательницей фольклора. Род Капиц, вероятно, происходит из  Бессарабии. Фамилия, в переводе с румынского, означает «копна».  Встречается повсеместно в Молдавии и Румынии.

По окончании гимназии в Кронштадте Пётр Капица поступил на факультет  инженеров-электриков Петербургского политехнического института, который  окончил в 1918 г. Следующие три года он преподавал в том же институте.  Под руководством Абрама Фёдоровича Иоффе, первым в России приступившего к исследованиям в области атомной физики, П.Л. Капица вместе со своим однокурсником Николаем Николаевичем Семёновым разработал  метод измерения магнитного момента атома в неоднородном магнитном поле,  который в 1921 г. был усовершенствован Отто Штерном.

Студенческие годы и начало преподавательской работы Пётра Леонидовича  пришлись на Октябрьскую революцию и гражданскую войну. Это было время  бедствий, голода и эпидемий. Во время одной из таких эпидемий погибла  молодая жена Петра Леонидовича – Надежда Черносвитова, с которой они  поженились в 1916 г., и двое их маленьких детей (умерли от печально  знаменитой эпидемии «испанки» в 1920 г.).

Пётр Леонидович Капица (1894–1984)
Пётр Леонидович Капица (1894–1984)

В 1921 г. П.Л. Капица включён, по настоянию своего учителя, академика  А.Ф. Иоффе и просьбе Максима Горького, в состав комиссии Российской  академии наук, направляемой в Германию и Англию для восстановления  научных связей, разрушенных войной и революцией, и приобретения приборов  и научной литературы.

22 мая 1921 года Пётр Леонидович прибывает в Англию в качестве члена  комиссии. 12 июля он вместе с А.Ф. Иоффе посещает в Кембридже  знаменитого учёного Эрнеста Резерфорда и просит принять  его на стажировку в Кавендишскую лабораторию Кембриджского  университета. Несмотря на то, что Резерфорд считает лабораторию  переполненной (30 лаборантов), он принимает П.Л. Капицу своим  сотрудником.

Молодой учёный, благодаря таланту и умению работать, быстро завоевал  уважение Резерфорда и стал его другом. Первые исследования, проведенные  им в Кембридже, были посвящены отклонению испускаемых радиоактивными  ядрами альфа- и бета-частиц в магнитном поле.

Эксперименты подтолкнули его к созданию мощных электромагнитов.  Разряжая электрическую батарею через небольшую катушку из медной  проволоки (при этом происходило короткое замыкание), Капице удалось  получить магнитные поля, в 6–7 раз превосходившие все прежние. Разряд не  приводил к перегреву или механическому разрушению прибора, т.к.  продолжительность его составляла всего лишь около 0,01 секунды.

Капица в Кавендишской лаборатории. Кембридж
Капица в Кавендишской лаборатории. Кембридж

Создание уникального оборудования для измерения температурных  эффектов, связанных с влиянием сильных магнитных полей на свойства  вещества, например, на магнитное сопротивление, привело его к изучению  проблем физики низких температур. Чтобы достичь таких температур,  необходимо было располагать большим количеством сжиженных газов.

Разрабатывая принципиально новые холодильные машины и установки, Пётр  Леонидович использовал весь свой недюжинный талант физика и инженера.  Вершиной его творчества в этой области явилось создание в 1934 году  необычайно производительной установки для сжижения гелия, который кипит  (переходит из жидкого состояния в газообразное) или сжижается (переходит  из газообразного состояния в жидкое) при температуре около 4,3 К.

Б.М. КУСТОДИЕВ (1878–1927). П.Л. Капица и Н.Н. Семёнов. 1921 г.
Б.М. КУСТОДИЕВ (1878–1927). П.Л. Капица и Н.Н. Семёнов. 1921 г.

Борис Михайлович Кустодиев – русский  живописец, график и иллюстратор. Хотя в 1916 году паралич приковал  художника к инвалидному креслу, он продолжал активно работать. На этом  полотне Кустодиев изобразил двоих безумно молодых учёных доцентов,  П.Л.Капицу и Н.Н.Семёнова, предвещая им тем самым мировую славу (оба они  стали в своё время лауреатами Нобелевской премии). А в качестве  гонорара Пётр Леонидович принёс художнику мешок муки и петуха, что он  заработал у мельника.  

Сжижение этого газа считалось наиболее трудным. Впервые жидкий гелий был получен в 1908 году голландским физиком Хайке Каммерлинг-Оннесом.  Но установка Капицы была способна производить 2 литра жидкого гелия в  час, тогда как по методу Каммерлинг-Оннеса на получение небольшого его  количества с примесями требовалось несколько дней.

В установке Капицы гелий подвергается быстрому расширению и  охлаждается прежде, чем тепло окружающей среды успевает согреть его;  затем расширенный гелий поступает в машину для дальнейшей обработки.  Капице удалось преодолеть и проблему замерзания смазки движущихся частей  при низких температурах, использовав для этих целей сам жидкий гелий.

1-й Президиум (1919 год) физико-механического факультета. А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица и А.Н. Крылов (слева направо)
1-й Президиум (1919 год) физико-механического факультета. А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица и А.Н. Крылов (слева направо)

В Кембридже научный авторитет Пётра Леонидовича Капицы быстро рос. Он  успешно продвигался по ступеням академической иерархии. В 1923 г.  Капица стал доктором наук и получил престижную стипендию Джеймса Клерка Максвелла.  В 1924 г. он был назначен заместителем директора Кавендишской  лаборатории по магнитным исследованиям, а в1925 г. – стал членом  Тринити-колледжа.

В 1928 году Академия наук СССР присвоила Капице учёную степень  доктора физико-математических наук и в 1929 году избрала его своим  членом-корреспондентом. В следующем году он становится  профессором-исследователем Лондонского королевского общества.

По настоянию Резерфорда, Королевское общество строит специально для  П.Л. Капицы новую лабораторию для исследований в области сверхвысоких  электромагнитных полей. Её назвали Мондовской лабораторией. Следует  отметить, что до этого в Англии существовала лишь одна Кавендишская  лаборатория, которую возглавлял сам Резерфорд.

Такой чести не удостаивался никто среди других учеников Резерфорда!  Можно только представить себе, какими способностями необходимо было  обладать, и каким незаурядным человеком надо быть, чтобы завоевать  расположение консервативно настроенного ко всему английского общества.

Открытие Мондовской лаборатории состоялось в 1934 году. Её первым  директором стал Пётр Леонидович Капица. Но ему было суждено там  проработать всего лишь один год. За время своего тринадцатилетнего  пребывания в Англии учёный несколько раз возвращался в Советский Союз  вместе со своей второй женой Анной Алексеевной Крыловой.

Здесь он читал лекции, навещал мать и проводил каникулы на родине. В  конце лета 1934 года П.Л. Капица вместе с женой в очередной раз приехали  в Советский Союз для участия в Менделеевском съезде. Однако в этот раз в  Англию учёному вернуться не разрешили. Ему в 1935 году предложили стать  директором вновь созданного Института физических проблем Академии наук  СССР.

Сенат Кембриджского университета, по ходатайству Резерфорда, дал  согласие на продажу СССР – для института П.Л. Капицы – научного  оборудования Мондовской лаборатории, которое было отправлено морским  путём в СССР.

Анна Крылова и Пётр Капица
Анна Крылова и Пётр Капица

Пётр Леонидович возобновил свои исследования по физике низких  температур, в том числе свойств жидкого гелия. Он проектировал установки  для сжижения других газов. В 1938 г. усовершенствовал небольшую  турбину, очень эффективно сжижавшую воздух.

Ему удалось обнаружить необычайное уменьшение вязкости жидкого гелия  при охлаждении до температуры ниже 2,17 К, при которой он переходит в  форму, называемую гелием-2. Утрата вязкости позволяет ему  беспрепятственно вытекать через мельчайшие отверстия и даже взбираться  по стенкам контейнера, как бы «не чувствуя» действия силы тяжести.  Отсутствие вязкости сопровождается также увеличением теплопроводности.

П.Л. Капица назвал открытое им новое явление сверхтекучестью.  По результатам исследований он опубликовал в 1938 г. знаменитую статью,  которая вместе с двумя другими работами, напечатанными в 1942 г.,  принадлежит к числу наиболее важных достижений в физике низких  температур.

Учёный обладал необычайно высоким авторитетом, смело отстаивал свои  взгляды. В октябре 1941 г. он привлёк внимание общественности, выступив с  предупреждением о возможности создания атомной бомбы. Возможно, он был  первым из физиков, кто сделал подобное заявление.

Пётр Леонидович с сыновьями Андреем и Сергеем
Пётр Леонидович с сыновьями Андреем и Сергеем

Послевоенные научные работы Пётра Леонидовича охватывают самые  различные области физики, включая гидродинамику тонких слоёв жидкости и  природу шаровой молнии, но основные его интересы сосредоточиваются на  микроволновых генераторах и изучении различных свойств плазмы.

Под плазмой принято понимать газы, нагретые до столь высокой  температуры, что их атомы теряют электроны и превращаются в заряженные  ионы. В отличие от нейтральных атомов и молекул обычного газа на ионы  действуют большие электрические силы, создаваемые другими ионами, а  также электрические и магнитные поля, создаваемые любым внешним  источником. Именно поэтому плазму иногда считают особой формой материи.

Плазма используется в термоядерных реакторах, работающих при очень  высоких температурах. В 50-е годы прошлого века, работая над созданием  микроволнового генератора, П.Л. Капица обнаружил, что микроволны большой  интенсивности порождают в гелии отчетливо наблюдаемый светящийся  разряд.

Измеряя температуру в центре гелиевого разряда, он установил, что на  расстоянии в несколько миллиметров от границы разряда температура  изменяется примерно на 2 000 000 К. Это открытие легло в основу проекта  термоядерного реактора с непрерывным подогревом плазмы.

Такой реактор проще и дешевле, чем термоядерные реакторы с импульсным  режимом подогрева, используемые в других экспериментах по термоядерному  синтезу.

Помимо достижений в экспериментальной физике, Пётр Леонидович Капица  проявил себя как блестящий администратор и просветитель. Под его  руководством Институт физических проблем стал одним из наиболее  продуктивных и престижных институтов Академии наук СССР, привлекшим  многих ведущих физиков страны.

Он принимал участие в создании научно-исследовательского центра неподалёку от Новосибирска – Академгородка – и высшего учебного заведения нового типа – Московского физико-технического института.

Построенные учёным установки для сжижения газов нашли широкое  применение в промышленности. Использование кислорода, извлечённого из  жидкого воздуха, для кислородного дутья произвело подлинный переворот в  советской сталелитейной промышленности.

Вручение Нобелевской премии. Стокгольм, 1978
Вручение Нобелевской премии. Стокгольм, 1978

В 1965 г., впервые после более чем тридцатилетнего перерыва, учёный  получил разрешение на выезд из Советского Союза в Данию для получения  Международной золотой медали Нильса Бора, присуждаемой Датским  обществом инженеров-строителей, электриков и механиков. Там он посетил  научные лаборатории и выступил с лекцией по физике высоких энергий.

В 1966 г. П.Л. Капица вновь побывал в Англии, в своих старых  лабораториях, поделился воспоминаниями о Резерфорде в речи, с которой  выступил перед членами Лондонского королевского общества.

Пётр Леонидович Капица был удостоен Нобелевской премии по физике в 1978 году «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Свою награду он разделил с Арно А. Пензиасом и Робертом В. Вильсоном.

Представляя лауреатов, Ламек Хультен из Шведской королевской академии наук отметил: «Пётр Леонидович Капица  предстаёт перед нами как один из величайших экспериментаторов нашего  времени, неоспоримый пионер, лидер и мастер в своей области».

В 1927 г. во время своего пребывания в Англии Пётр Леонидович женился  второй раз. Его женой стала Анна Алексеевна Крылова, дочь знаменитого  кораблестроителя, механика и математика, академика Алексея Николаевича Крылова,  который по поручению Советского правительства был командирован в Англию  для наблюдения за постройкой судов по заказу СССР. У супругов Капиц  родились двое сыновей (старший Сергей и младший Андрей). Оба они  впоследствии стали известными учёными.

В молодости Пётр Леонидович, находясь в Кембридже, водил мотоцикл,  курил трубку и носил костюмы из твида. Свои английские привычки он  сохранил на всю жизнь. В Москве, рядом с Институтом физических проблем,  для него был построен коттедж в английском стиле. Одежду и табак он  выписывал из Англии.

На досуге он любил играть в шахматы и ремонтировать старинные часы.

Умер Пётр Леонидович Капица 8 апреля 1984 г. в Москве, не дожив трёх  месяцев до своего девяностолетия. Похоронен на Новодевичьем кладбище в  Москве.

Пётр Леонидович Капица был удостоен многих наград и почётных званий  как у себя на родине, так и во многих странах мира. Он был почётным  доктором одиннадцати университетов на четырёх континентах, состоял  членом многих научных обществ, Академии наук СССР, Соединённых Штатов  Америки и большинства европейских стран, был обладателем многочисленных  наград и премий.

Среди его наград: Сталинская премия (1941, 1943), Большая золотая  медаль имени М.В. Ломоносова (1959), Нобелевская премия (1978). За свою  научную и политическую деятельность П.Л. Капица награждён семью орденами  Ленина, дважды удостоен звания Герой Социалистического Труда  (1945,1974).

Литература
Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. – М., 1981.
Лауреаты Нобелевской премии. Энциклопедия. – М., 1992.
Капица. Тамм. Семёнов. В очерках и письмах. – М., 1998.

Н.В. Шмигевский

 №8, 2020  


Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded