Текст книги "Советсткие ученые. Очерки и воспоминания"
Автор книги: Юрий Соколов
Соавторы: Николай Семенов,Марк Галлай,Алексей Окладников,Николай Горбачев,Федор Кедров,Василий Емельянов,Юрий Фролов,Моисей Марков,Александр Опарин,Майя Бессараб
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 29 страниц)
В тот год, когда Капица поступил в Кавендишскую лабораторию, Резерфорд уже был признанным главой обширной международной научной школы. Деятельность его как наставника молодых ученых достигла наибольшего расцвета именно в Кавендишской лаборатории, где в двадцатые годы работали такие выдающиеся физики, как Джеймс Чедвик, Джон Кокрофт, Эрнст Уолтон, Чарльз Вильсон, Патрик Блеккет.
Впоследствии Капица неоднократно отмечал поразительные свойства Резерфорда, позволившие ему создать замечательную школу физиков. Петр Леонидович рассказывал: «К людям он относился исключительно заботливо, особенно к своим ученикам. Приехав работать к нему в лабораторию, я сразу был поражен этой заботливостью. Резерфорд не позволял работать дольше шести часов вечера в лаборатории, а по выходным дням не позволял работать совсем. Я протестовал, но он сказал: «Совершенно достаточно работать до шести часов вечера, остальное время вам надо думать. Плохи люди, которые слишком много работают и слишком мало думают».
Проявляя большую заботу о своих учениках, с исключительным тактом и умением воспитывая в них интерес к научным исследованиям, Резерфорд придерживался твердых принципов во взглядах на развитие молодого ученого. Этих принципов много. Один из них заключался в том, чтобы прививать молодому человеку способность к самостоятельному мышлению. Капица писал: «Он многим готов был пожертвовать, чтобы только воспитать в человеке независимость и оригинальность мыслей. Когда ученик начинал проявлять успехи, оригинальность мышления, он окружал его всевозможными заботами и всячески поощрял его работу. Он заботился о том, чтобы, если у человека есть свое, это было бы отмечено. Сам он это всегда отмечал на своих лекциях. Если кто–нибудь при опубликовании своей работы забывал оговорить, что данная идея, собственно, не его, Резерфорд моментально это отмечал. Он всячески следил, чтобы была полная справедливость, чтобы был соблюден точный приоритет».
Капица трудился в группе студентов–исследователей и одновременно работал по поручению Резерфорда над решением задачи, относящейся к изучению альфа–частиц. Кроме того, Капица слушал лекции ассистентов Резерфорда, в том числе и Чедвика, который вскоре стал его другом. Чедвик читал курс радиоактивности.
Встреча с великим ученым произвела на Капицу потрясающее впечатление. И Резерфорд довольно скоро оценил достоинства русского ученика. В 1961 году, когда Институт физических проблем посетил Нильс Бор, на приеме в честь старого друга Капица сказал: «Хочу обратить внимание наших молодых физиков на то, что надо выбирать себе хозяина в науке. Нильса Бора привели к Резерфорду те же импульсы, что затем и меня. В Резерфорде было что–то непреодолимо привлекательное, как в Шаляпине. Кто хоть раз слышал Шаляпина, тот стремился вновь и вновь услышать его, всякий, кому посчастливилось говорить с Резерфордом, искал новых встреч с ним».
Каким был Резерфорд в те времена, когда Капица начал работать в Кембридже, можно представить себе из писем Петра Леонидовича матери, датируемых 1921–1923 годами.
«1 ноября 21‑го года.
…Результаты, которые я получил, уже дают надежду на благополучный исход моих опытов. Резерфорд доволен, как передавал мне его ассистент. Это сказывается на его отношении ко мне. Когда он меня встречает, всегда говорит приветственные слова. Пригласил в это воскресенье пить чай к себе, и я наблюдал его дома. Он очень мил и прост. Расспрашивал меня об Абраме Федоровиче. Но… когда он недоволен, только держись. Так обложит, что мое почтение. Но башка поразительная! Это совершенно специфический ум: колоссальное чутье и интуиция. Я никогда не мог этого представить себе прежде. Слушаю курс его лекций и доклады. Он излагает предмет очень ясно. Он совершенно исключительный физик и очень своеобразный человек…»
«16 декабря 21‑го года.
…Скоро каникулы, и лаборатория закрывается на две недели. Я просил Крокодила позволить мне работать, но он заявил, что хочет, чтобы я отдохнул, ибо всякий человек должен отдыхать».
В этом письме Капица называет Резерфорда Крокодилом. Дело в том, что у Резерфорда был громкий голос и он не умел управлять им. Могучий голос метра, встретившего кого–нибудь в коридоре, предупреждал тех, кто находился в лабораториях, о его приближении, и сотрудники успевали «собраться с мыслями». Это дало Капице основание прозвать Резерфорда Крокодилом. Объясняют это (сам Капица никогда не говорил на эту тему) ассоциацией с героем популярной английской детской книжки Крокодилом, который проглотил будильник. Его тикание предупреждало детей о приближении страшного зверя.
В «Воспоминаниях о профессоре Резерфорде» Капица писал: «Наружностью он был довольно плотный, роста выше среднего, глаза у него были голубые, всегда очень веселые, лицо очень выразительное. Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, все знали об этом, и по интонации можно было судить – в духе профессор или нет. Во всей его манере общения с людьми сразу с первого слова бросались в глаза его искренность и непосредственность. Ответы его были всегда кратки, ясны и точны. Когда ему что–нибудь рассказывали, он немедленно реагировал, что бы это ни было. С ним можно было обсуждать любую проблему – он сразу начинал охотно говорить о ней».
Одновременно с посещением лекций Капица должен был пройти физический практикум, обязательный для всех начинающих работу в Кавендишской лаборатории. Руководил им Джеймс Чедвик. Практикум был рассчитан на два года, но Капица, ко всеобщему удивлению, сдал все зачеты в течение двух недель и сразу приобрел известность среди сотрудников лаборатории, включая самого Резерфорда. Этой известности способствовал и организованный Капицей вскоре после приезда в Кембридж семинар, названный «клубом Капицы», на котором студенты и молодые преподаватели знакомились с интересными научными проблемами, обсуждали результаты собственных исследований, а порой вели дискуссии по самым разнообразным вопросам, в том числе и весьма далеким от физики. В письме матери от 21 октября 1923 года Капица сообщает:
«Собрания кружка нашего, которого я инициатор, тоже развлечение. Дело идет хорошо, у нас свободная дискуссия. Теперь в Кавендишской лаборатории Крокодил тоже затевает коллоквиум».
Академик Ю. Б. Харитон, работавший в 1926 году у Резерфорда, рассказывал: «Петр Леонидович перенес на английскую почву русские традиции. У него устраивались еженедельные сборища, которые объединяли компактную группу наиболее активных людей в лаборатории Резерфорда, и именно у него, у Капицы, этот семинар проводился. Вы видите, было не только что–то, чему мы учились за границей, но уже и в то время кое–что новое было принесено в Кембридж Петром Леонидовичем, кое в чем за границей учились у нас».
Впоследствии Нильс Бор писал: «Среди молодых физиков, приехавших из–за границы и работавших в Кавендишской лаборатории, одной из наиболее колоритных фигур был Капица: его фантазия и талант инженера–физика вызывали у Резерфорда восхищение. Взаимоотношения между Резерфордом и Капицей были очень характерны для обоих и, несмотря на неизбежные резкие столкновения, были с самого начала до конца проникнуты глубокой взаимной любовью».
По поручению Резерфорда Капица занялся изучением альфа–частиц. Это были «любимые» частицы Резерфорда, и почти все его ученики занимались их исследованием. Капица должен был определить импульс альфа–частицы. Он предложил метод отклонения пучка альфа–частиц, пролетающих в камере Вильсона, в сильном магнитном поле. Сами альфа–частицы были открыты Резерфордом путем отклонения компонентов радиоактивного излучения в магнитном поле. Так было экспериментально доказано, что радиоактивное излучение состоит из альфа–, бета– и гамма–составляющих, которые в магнитном поле отклоняются на разные углы.
Опыты подобного рода Капица и Семенов разработали еще в Петрограде для измерения магнитного момента атома. Они предложили использовать для этого взаимодействие пучка атомов с неоднородным магнитным полем.
Итак, для того чтобы успешно выполнить опыты по измерению импульса альфа–частицы, Капице понадобилось сильное магнитное поле. У альфа–частиц большая масса, поэтому для их отклонения нужны большие напряженности магнитного поля. Они не могли быть получены с помощью применявшихся тогда электромагнитов. Резерфорд, обнаруживший альфа–частицы в составе радиоактивного излучения, использовал гораздо менее сильные поля, чем те, которые нужны были для экспериментов Капицы.
Работы по созданию сверхсильных магнитных полей приняли самостоятельный характер и позднее увели Капицу от измерения импульса альфа–частицы к другим трудам по физике твердого тела. Таким образом, он отошел от ядерной физики. Однако темой его докторской диссертации, которую он защитил в Кембридже в 1922 году, было «Прохождение альфа–частиц через вещество и методы получения магнитных полей».
В 1923 году Капице была присуждена степень доктора философии Кембриджского университета. Вскоре после этого он получил стипендию Максвелла. В пространном письме матери от 15 июня 1923 года Петр Леонидович рассказывал:
«Вчера был посвящен в доктора философии… Мне так дорого стоил этот миг, что я почти без штанов. Благо Крокодил дал взаймы, и я смогу поехать отдохнуть… Тут у меня вышла следующая история. В этом году освободилась стипендия имени Максвелла. Она дается на три года лучшему из работающих в лаборатории, и получение ее считается большой честью… В понедельник, в последний день сдачи прошения, меня позвал к себе Крокодил и спросил, почему я не подаю на стипендию. Я отвечал, что то, что я получаю, уже считаю вполне достаточным и считаю, что как иностранец–гость должен быть скромным… Он сказал мне, что мое иностранное происхождение нисколько не мешает получению стипендии… Для меня, как пролетной птицы, конечно, это не играет никакой роли. Но, видно. Крокодил не мог понять моей психологии, и мы расстались довольно сухо… Мой отказ его, конечно, несколько озадачил и обидел… Несмотря на это, я чувствую, что поступил правильно. Но у меня на душе все же какое–то чувство, что я обидел Крокодила, который так бесконечно добр ко мне… Но, видно, все кончится благополучно.
Перед его отъездом (он уехал на месяц отдыхать) я встретил его в коридоре. Я как раз возвращался с посвящения в доктора. Я его прямо спросил:
– Не находите ли вы, профессор Резерфорд, что я выгляжу умнее?
– Почему вы должны выглядеть умнее? – заинтересовался он этим несколько необычным вопросом.
– Я только что посвящен в доктора, – ответил я.
Он сразу поздравил меня и сказал:
– Да, да! Вы выглядите значительно умнее, к тому же вы еще и постриглись, – и он рассмеялся.
Такие выходки с Крокодилом вообще очень рискованны, потому что в большинстве случаев он прямо посылает тебя к черту, и, кажется, я один во всей лаборатории рискую на эти выходки. Но когда они проходят, это указывает на то, что между нами все благополучно. Вообще я, должно быть, не раз его огорошивал. Он сперва теряется, но потом сразу посылает к черту. Уж очень непривычно к нему такое отношение со стороны младшего. И я, конечно, раз шесть получал от него как комплименты «дурак», «осел» и т. д. Но теперь он несколько уже привык. Хотя большинство работающих в лаборатории недоумевает, как вообще такие штучки возможны. Но меня страшно забавляет, как Крокодил бывает ошарашен, так что в первый момент и слова выговорить не может…»
Когда Капица приступил к осуществлению своих планов по определению магнитного момента альфа–частицы, экспериментаторы получали сильные магнитные поля с помощью электромагнита, состоящего из катушки и железного сердечника. Пределом была напряженность 50 тысяч эрстед [3]3
Эрстед–единица измерения напряженности магнитного поля (в системе единиц СГСМ).
[Закрыть]. Выше этой цифры нельзя было подняться из–за явления магнитного насыщения железа. После наступления предела насыщения, как бы ни увеличивали силу тока, пропускаемого через электромагнит, напряженность поля не росла.
Капица на глазах Резерфорда совершал техническую революцию в методах экспериментальных исследований. Мощная установка Капицы, сам принцип исследований производили сильное впечатление не только на Резерфорда и его сотрудников, но и на других ученых, посещавших Кембридж. В своих мемуарах знаменитый американский математик Норберт Винер, вспоминая посещения Кавендишской лаборатории, которая в то время по своему оборудованию уступала многим научно–исследовательским лабораториям США, писал: «В Кембридже была все же одна дорогостоящая лаборатория, оборудованная по последнему слову техники. Я имею в виду лабораторию русского физика Капицы, создавшего специальные мощные генераторы, которые замыкались накоротко, создавая токи огромной силы, пропускавшиеся по массивным проводам; провода шипели и трещали, как рассерженные змеи, а в окружающем пространстве возникало магнитное поле колоссальной силы… Капица был пионером в создании лабораторий–заводов с мощным оборудованием… Сейчас, в связи с созданием атомной бомбы и развитием исследований по физике атомного ядра, такие лаборатории стали совершенно обычными».
С легкой руки Капицы в Кавендишской лаборатории все чаще стали появляться сложные установки и усовершенствованные приборы и аппараты.
Резерфорд и другие английские физики высоко оценили работы Капицы по изучению свойств металлов и различных явлений в сильных магнитных полях.
За границей Петр Леонидович встречался со многими выдающимися людьми, и эти встречи не могли не запечатлеться в его уме особенно сильно, оттого что произошли они еще в молодости, когда восприятие так свежо и остро. Самым выдающимся учеником Резерфорда был Нильс Бор, с которым Капица очень подружился. А Бор считал самым талантливым своим учеником Льва Ландау. В 1930 году аспирант Ленинградского физико–технического института Ландау, находясь в длительной научной командировке в Европе, провел четыре месяца в Кембридже. Тогда и произошло его знакомство с Капицей, который считался здесь уже старожилом (шутка сказать–проработал в Кавендишской лаборатории уже девять лет!). А позднее Лев Давидович Ландау стал ближайшим сотрудником Капицы и руководил теоретическим отделом Института физических проблем в Москве.
В 1925 году в Париже академик Алексей Николаевич Крылов познакомил Капицу со своей дочерью Анной, которая жила тогда с матерью в столице Франции. Позднее Анна Алексеевна стала женой Капицы.
После женитьбы. Капица купил небольшой участок земли на Хантингтон Роуд, где построил дом по своему плану. Здесь родились его сыновья Сергей и Андрей.
В свое время работы Капицы казались не относящимися к исследованиям, связанным с изучением ядерных процессов, которые представляли для Резерфорда особый интерес. Однако, как стало позднее ясно, Резерфорд, необычайно проницательный ученый, отчетливо предвидел значение опытов Капицы для дальнейших судеб ядерной физики. Через несколько лет после избрания Капицы в действительные члены Лондонского Королевского общества, в 1933 году, на территории Кембриджского университета специально для его работ была построена большая лаборатория имени Людвига Монда [4]4
Людвиг Монд (1839–1909), английский химик.
[Закрыть] с установками для получения сильных магнитных полей и низких температур. Резерфорду удалось убедить Лондонское Королевское общество в необходимости создания этой лаборатории. Она была торжественно открыта в феврале 1933 года в присутствии Резерфорда и премьер–министра Англии Стенли Болдуина.
Капица показал гостям прекрасное скульптурное изображение крокодила на фасаде Мондской лаборатории (Резерфорд прекрасно знал, что Капица ласково называет его Крокодилом), сделанное скульптором Эриком Гиллом, с которым Петр Леонидович был в дружбе. Другой достопримечательностью лаборатории был барельефный портрет Резерфорда, изваянный Гиллом. Не всем он понравился, но Капица считал его отличным.
ЖИЗНЬ ДЛЯ НАУКИКапица приехал из Англии в конце лета 1934 года. Институт физических проблем был основан постановлением правительства от 28 декабря того же года. К строительству института приступили в начале 1935 года. Название было предложено Капицей. «Это несколько необычное название, – объяснял он, – должно отразить собой то, что институт не будет заниматься какой–либо определенной областью знания, а будет, вообще говоря, институтом, изучающим известные научные проблемы, круг которых определится тем персоналом, теми кадрами ученых, которые в нем будут работать. Таким образом, этот институт предназначается для чистой, а не прикладной научной работы». Это объяснение, сделанное на заседании группы физики Академии наук СССР 15 марта 1937 года, началось довольно рискованно и, пожалуй, даже не всем понятно, так как термин «чистая наука» отвергался, поскольку считалось, что за ним стоят такие исследования, которые никогда не будут использованы в народном хозяйстве.
«Я пользуюсь не особенно популярным термином «чистая наука», – продолжал Капица, – так как не знаю, чем заменить это слово. Иногда говорят–теоретическая наука, но теоретической является всякая наука. По существу, pure science или reine Wissenschaft это вполне установившееся понятие. Между прикладной и чистой наукой имеется только одно различие: в прикладной науке научные проблемы идут из жизни, в то время как чистые науки сами ведут к прикладным результатам, потому что никакое научное знание не может оставаться неприложимым к жизни–оно так или иначе найдет свое применение и даст практические результаты, хотя и трудно предвидеть, когда и как это произойдет».
Убеждение в том, что всякое научное открытие рано или поздно может быть практически использовано, осталось у Капицы на всю жизнь и, вероятно, полностью оправдалось в его собственном опыте. В конце 1971 года я спросил у Петра Леонидовича, стоит ли, по его мнению, вкладывать огромные средства в термоядерные исследования, может быть, человечеству не понадобится такое огромное количество энергии? Капица ответил, что термоядерные исследования надо всемерно развивать – любое научное открытие всегда найдет выход к полезному применению.
План института, разработанный Петром Леонидовичем, отвечал требованиям, предъявляемым к научно–исследовательскому центру. По словам Капицы, была сделана попытка создать совершенный, передовой институт. «Мне кажется, что эта цель достигнута, и институт можно считать не только одним из самых передовых у нас в Союзе, но и в Европе», – отмечал он.
По решению Советского правительства основное оборудование было закуплено у Лондонского Королевского общества – раньше оно находилось в лаборатории имени Монда в Кембридже. Представители Общества обратились к Резерфорду по поводу продажи оборудования Мондской лаборатории. Говорят, что Резерфорд сердито сказал: «Эти машины не могут работать без Капицы. А Капица – без них». Вопрос был решен, и машины доставили в Москву.
На протяжении трех лет, пока строился институт, у Капицы не было лаборатории. «В эти годы, – вспоминал он, – единственный ученый, с которым я переписывался за пределами СССР, был Резерфорд. Не реже чем раз в два месяца он мне писал длинные письма, которые я глубоко ценил. В этих письмах он рассказывал о жизни в Кембридже, о своих научных успехах и достижениях своей школы, писал о себе, шутил и давал мне советы, неизменно подбадривал меня в моем трудном положении. Он хорошо понимал, что главное – мне нужно скорее приступить к научной работе, которая была так резко прервана. Хорошо известно, что главным образом благодаря его участию и помощи я мог получить свое научное оборудование из Мондской лаборатории, так что через три года я опять смог возобновить свои работы в области физики низких температур».
Последнее письмо Резерфорда к Капице датировано 9 октября 1937 года. Он пишет о предполагаемой поездке в Индию. В письме есть такая фраза:
«Мне приятно сказать, что физически я чувствую себя недурно, но мне хотелось бы, чтобы жизнь не была столь утомительной во время семестра».
Через десять дней Резерфорд умер.
В некрологе, опубликованном в газете «Известия», Капица сравнивал Резерфорда с Фарадеем как физика–экспериментатора, наделенного исключительной интуицией. Эта интуиция, по словам Капицы, вела Резерфорда к тем экспериментам, посредством которых он находил простое и ясное решение самых трудных вопросов. «В физике, как и во всякой науке, – писал Петр Леонидович, – существует ряд основных проблем, решение которых обозначает как бы вехами тот путь, по которому развивается научная мысль. Мало кому из ученых удается поставить больше одной такой вехи. Резерфорд, как и Фарадей, поставил их несколько».
По возвращении в Москву семья Капицы поселилась на территории института в особняке из нескольких комнат. Из холла лестница вела в комнаты наверху. В первом этаже, в большой гостиной, стояли стеклянные шкафы с коллекцией хохломских игрушек. Дети Капицы – Сергей и Андрей – были тогда школьниками.
На установке, доставленной в Москву из Кавендишской лаборатории, Капица продолжал исследования в области сверхсильных магнитных полей. В опытах участвовали его кембриджские сотрудники, прибывшие на время в Москву, – механик Пирсон и лаборант Лауэрман. Эти работы заняли несколько лет. Капица считал их очень важными. В 1943 году на собрании президиума Академии наук СССР Петр Леонидович сказал, что, по его мнению, в физике существуют три основных направления исследований: в области низких температур, в области ядра и, наконец, в области твердого тела. «Наш институт, – заявил Капица, – работает над изучением явлений, происходящих при низких температурах, вблизи абсолютного нуля. Отмечу, что за последние годы это направление – одно из быстро развивающихся в физике, и в нем можно ожидать много новых и основных открытий».
Продолжая работы, начатые в Мондской лаборатории по созданию усовершенствованной техники получения жидкого гелия, Капица строит свой первый турбо детандер, т. е. гелиевый ожижитель турбинного типа. Прежде чем приступить к конструированию ожижителя, Петр Леонидович провел массу опытов, исследовал работу высокооборотных турбин. Уже первый построенный Капицей турбодетандер имел высокий коэффициент полезного действия. Турбо детандеры Капицы позволили создать ожижительные установки низкого давления, в которых вместо поршневых компрессоров применялись компактные турбокомпрессоры с высоким КПД. Турбодетандеры Капицы оказались очень эффективными в уста–новках, в большом количестве производящих технический газообразный кислород. Созданные Петром Леонидовичем оригинальные ожижители турбинного типа заставили начать пересмотр принципов холодильных циклов, используемых для сжижения и разделения газов. Этот пересмотр существенно изменил ход развития мировой техники получения больших количеств кислорода.
В 1938 году член–корреспондент Академии наук СССР П. Л. Капица был выдвинут на избрание в действительные члены. В записке, поданной в академию, четверо советских ученых: академики С. И. Вавилов, А. Н. Бах, А. Н. Фрумкин и А. М. Терпигорев – дали исключительно высокую оценку научной деятельности Петра Леонидовича. «Выдвигаем кандидатом в действительные члены Академии наук СССР по специальности физика Петра Леонидовича Капицу, члена–корреспондента Академии наук СССР, – писали они. – Капица несомненно один из наиболее блестящих физиков–экспериментаторов нашей страны… Мы полагаем, что по своим научным достижениям в области физики П. Л. Капица является чрезвычайно желательным членом в составе Академии наук».
Капица был избран единогласно: за него голосовали все 35 академиков, присутствовавших на заседании.
Сейчас в семье Капицы прибавился еще один ученый в составе Академии наук. Это младший сын Капицы Андрей Петрович, член–корреспондент Академии наук СССР, участник нескольких советских антарктических экспедиций.
Петр Леонидович однажды сказал мне, что в их роду четыре поколения связаны с Академией наук: прадед Андрея и Сергея И. И. Стебницкий был членом–корреспондентом императорской Российской академии наук, их дед А. Н. Крылов и отец – академиками, наконец, Андрей – член–корреспондент Академии наук СССР. Такая «академическая преемственность», по мнению Капицы, представляет собой большую редкость. По тону Петра Леонидовича можно было понять, что ему приятно ощущать себя звеном этой необычной «академической цепи». Возможно, он надеется, что кто–нибудь из представителей следующего поколения Капиц, т. е. его внуков и внучек, сможет занять достойное «наследственное» место в Академии наук. Сергей Петрович Капица ныне профессор, доктор физико–математических наук, сотрудник Института физических проблем и автор ряда трудов. У него трое детей. Многочисленные телезрители знают его как ведущего популярной научной телепередачи «Очевидное – невероятное», за работу в которой он был удостоен в 1980 г. Государственной премии СССР.
…Несколько лет П. Л. Капица был поглощен работами по созданию ожижительной техники. После того как была изготовлена установка для производства жидкого воздуха, Петр Леонидович перешел к проектированию кислородного ожижителя. Мастерские института стали походить на заводские цехи. В течение полутора лет было выпущено несколько кислородных ожижителей, которые институт передал промышленности.
Работа над ожижителями проходила параллельно с исследованиями и в области низких температур, завершившимися крупным научным открытием, а именно открытием в 1937 году сверхтекучести гелия.
