Читать книгу "Космические сыщики - Николай Горькавый"

Виктор Вайскопф (1908–2002) – известный физик-теоретик. Родился в Австрии, работал с Бором в Дании, участвовал в американском «Проекте Манхэттен» по созданию атомной бомбы.

Ирен Жолио-Кюри (1897–1956) – известный физик, дочь Марии Склодовской-Кюри. Вместе с мужем Фредериком Жолио-Кюри получила Нобелевскую премию по физике (1935). Умерла от лейкемии.

Фредерик Жолио-Кюри (1900–1958) – известный физик. Лауреат Нобелевской премии по физике (1935), вместе с женой Ирен.

Изотопы – разновидности химического элемента, одинаковые по заряду ядра (количеству протонов в нём), но отличные по массе (количеству нейтронов в ядре). Изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, близки по химическим свойствам и занимают одно и то же место в Периодической системе Менделеева. Термин предложен Ф. Содди в 1910 году: от греческого isos – одинаковый и topos – место. Изотопы кардинально отличаются по радиоактивности ядер: стабильный изотоп имеет определённое соотношение протонов и нейтронов в ядре, а нестабильный изотоп того же химического элемента имеет меньше или больше нейтронов.

Чарльз Вильсон (1869–1959) – известный шотландский физик, создавший камеру Вильсона для наблюдения траекторий движения элементарных частиц. Выходец из крестьянской семьи. Лауреат Нобелевской премии по физике (1927) «за метод визуального обнаружения траекторий электрически заряженных частиц с помощью конденсации пара».

Альфа-частицы – вид радиоактивного излучения, состоящего из положительно заряженных ядер гелия.

Сказка о Планке, который в свете электролампы нашёл свою кривую и свою постоянную

Однажды в кабинет Филиппа фон Жолли, профессора Мюнхенского университета, аккуратно постучавшись, вошёл аккуратный молодой человек:

– Я недавно поступил в этот университет и хочу заниматься теоретической физикой.

– Теоретической физикой? – удивился профессор. – Не советую. В этой науке все открытия уже сделаны, осталось подчистить пару дыр.

Шёл 1874 год, и профессора можно было понять: теоретическая физика в то время достигла практически безукоризненного совершенства, прочно базируясь на механике Ньютона, электродинамике Максвелла, а также термодинамике.

Молодой человек скромно ответил:

– Я не собираюсь делать открытия, я просто хотел бы понять уже достигнутое в области теории.

– Ну что ж, я не буду вас больше отговаривать, можете посещать мои лекции. Как вас зовут?

– Макс Планк.

Молодой человек был выходцем из старинного дворянского рода, давшего Германии многих военных, юристов и учёных. Его семья жила в Мюнхене, а отец Планка занимал профессорскую должность в университете. В те времена в Германии лишь принцам да баронам оказывалось большее уважение, чем профессорам. Их семьи жили под сенью этого почёта. Стоило супруге профессора, которую уважительно называли «фрау профессор», зайти в магазин, как приказчик оставлял других посетителей и уделял ей всё своё внимание. Женщины из высшего общества Мюнхена часто встречались в кафе – посудачить и полакомиться сластями. Когда фрау профессор входила, дама во главе стола немедленно уступала ей место, даже если была гораздо старше её.

– Видимо, это объясняет, почему тогдашняя Германия обладала самой передовой наукой в мире, – мудро изрёк Андрей.

Дзинтара согласно кивнула.

– Ещё в школе Макс полюбил физику. Однажды учитель сказал: «Представьте себе рабочего, который поднимает тяжёлый кирпич на верх строящегося дома. Затраченная им энергия не пропадает. Возможно, однажды, спустя много лет, кирпич расшатается и упадёт вниз на голову случайного прохожего».

Макс Планк был потрясен такой иллюстрацией закона сохранения энергии. Это потрясение выросло в глубокую заинтересованность теоретической физикой.

В университете Планк подготовил диссертацию по термодинамике. После университета у него не было постоянной работы, но это не могло удержать его от занятий наукой. Он читал статьи видных физиков Гельмгольца и Кирхгофа, самостоятельно занимался наукой и писал статьи. Благодаря этому Гельмгольц заметил талантливого молодого учёного, и Планк стал быстро продвигаться по карьерной лестнице, в 30 с небольшим лет став профессором теоретической физики в Берлинском университете.

Молодой профессор Планк не был похож на обычных маститых профессоров с бакенбардами и бородами. Однажды, вскоре после приезда в Берлинский университет, он забыл, в какой аудитории должен читать лекцию. Планк зашёл в канцелярию и обратился к пожилому человеку, ведавшему канцелярией:

– Скажите, пожалуйста, в какой аудитории профессор Планк сегодня читает лекцию?

Старик похлопал его по плечу и сказал:

– Не ходите туда, юноша. Вы ещё слишком молоды, чтобы понимать лекции нашего мудрого профессора Планка.

В это время электрическая компания попросила профессора Планка выяснить, как при минимальных затратах энергии достичь максимальной светимости электрической лампочки. Планк откликнулся на просьбу и начал работу, из которой выросла новая эпоха в науке.

Давно было ясно, что от температуры тела (например, раскалённой проволочки в электролампе) зависит интенсивность его свечения, а также цвет излучения (или длина его волны).

– Верно! – закричала Галатея. – Свечка горит жёлтым, а пламя очень горячей электросварки – синее.

– Для массового производства электроламп важен точный ответ, который позволит миллионам лампочек, горящих по всему миру, быть максимально яркими. Профессор Планк взялся за проблему определения спектра свечения раскалённых тел и за изучение вопроса, как этот спектр зависит от температуры. К тому времени были известны два закона для свечения тел как функции длины волны. Один – эмпирический закон физика Вина – хорошо описывал зависимость длины волны, на которую приходится максимум свечения, от температуры тела, а также яркость свечения в области коротких волн. Однако в длинноволновой части закон Вина сильно отличался от экспериментальных данных. Другой закон – теоретический закон Рэлея-Джинса – наоборот, совпадал с экспериментальными данными для длинных волн, но в области коротких волн безнадёжно врал, утверждая, что основная энергия излучения будет содержаться в самых коротких волнах.

Для начала Планк решил получить формулу, которая хорошо соответствовала бы наблюдаемой зависимости свечения от длины волны, не заботясь о её теоретическом основании. Может, физик-теоретик Планк пошёл по пути получения эмпирической формулы именно потому, что свечение ламп было практическим вопросом: производителей лампочек не интересовала теория – им требовалась работающая в реальности формула.

Планку удалось вывести математический закон, который давал правильные, совпадающие с экспериментом выражения для излучения лампы, как в длинных, так и в коротких длинах волн. Он рассказал об этой формуле на заседании Германского физического общества 19 октября 1900 года. На докладе присутствовал физик Генрих Рубенс, который проводил опыты с чёрным телом. Когда лекция закончилась, Рубенс отправился в свою лабораторию и большую часть ночи провёл за сравнением формулы Планка и экспериментальных данных. Формула работала прекрасно, о чём Рубенс утром сообщил профессору.