Под знаком кванта. - Леонид Иванович Пономарёв

Родился Крукс в семье торговца на Риджен-стрит. Был он старшим из 16 детей от второго брака, и в семье росло еще 5 детей от первого брака. Как он сам говорил, в его доме вряд ли знали слово «наука», и первоначальное образование он получил у дяди, дверь книжной лавки которого находилась рядом с магазином отца.

В 19 лет он оканчивает только что открытый Королевский химический колледж и там же продолжает работать ассистентом. Одновременно с этим он посещает в Королевском институте лекции Фарадея, которые произвели на него незабываемое впечатление. В 1861 г. он открыл элемент таллий, а в 1863 г. его избрали членом Королевского общества, где 30 ноября 1878 г. он докладывал о свойствах катодных лучей.

Ходил упорный слух, что он был близок к открытию рентгеновских лучей. Дело в том, что во время экспериментов с катодными лучами он постоянно обвинял компанию Ильфорда в том, что она поставляет ему засвеченные фотопластинки. (Как мы теперь понимаем, рентгеновские лучи, возникающие при столкновении электронов со стенками трубки, вполне могут засветить фотопластинки даже в закрытой коробке.) Слух не подтвердился, во всяком случае сам Крукс об этом нигде не упоминал публично.

Крукс был удивительно богатой натурой: изобретатель, биржевой делец, издатель журнала «Химические новости» и чистый исследователь — в одно и то же время. Человек он был приветливый, уравновешенный, преданный своей семье и осмотрительный с людьми посторонними. Крукс нигде не служил, всецело был предан науке, что не помешало ему, однако, верить в спиритизм и в 1913 г. стать президентом Королевского общества.

История его занятий спиритизмом такова. В 1867 г. в Гаване от желтой лихорадки умер его младший брат Филипп, которого он горячо любил. Ученик Крукса Кромвель Вэрли посоветовал ему пообщаться с умершим братом с помощью спиритизма. В 1874 г. Крукс прекратил эти занятия, хотя так и не отказался от своих убеждений.

«Это был исключительно независимый, оригинальный и мужественный ум, он смотрел на явления по-своему и не боялся высказывать мнения, в корне отличные от утверждений всех прежних ортодоксов»,— говорил о нем впоследствии Дж. Дж. Томсон.

Кинетическая теория газов

Подобно ученым XIX века мы стремимся в нашем изложении проникнуть в глубь атома. Но наряду с этими попытками в том же XIX веке пробовали объяснить физические свойства тел, не входя в детали внутреннего строения атомов. Мысль, лежащая в основе этих попыток, предельно проста: атомы, из которых состоят вещества в природе, не покоятся, а находятся в постоянном движении.

Оказалось, что подобное представление, если сформулировать его на языке математики, приводит к большому числу наблюдаемых следствий.

Такие попытки неоднократно предпринимались, начиная с Ньютона, который хотел объяснить газовый закон Бойля — Мариотта.

Уже Фрэнсис Бэкон утверждал, что теплота есть движение, и Роберт Бойль был с ним в этом согласен. Однако создателем кинетической теории материи следует считать Даниила Бернулли (1700—1782). Он родился в семье выходцев из Голландии, которая дала миру более ста выдающихся и знаменитых ученых, артистов, литераторов и государственных деятелей. Вопреки воле отца Даниил обучился математике у своего старшего брата Николая и затем закончил образование в Италии. В 1725 г. вместе с Николаем он едет в Петербург, куда петровские реформы привлекли многих иностранцев. Спустя восемь месяцев Николай умирает, а Даниил — профессор математики — прожил в Петербурге еще семь лет — до тех пор, пока мог переносить русский климат и образ жизни. Там он написал свою «Гидродинамику», которую напечатал в 1738 г. в Базеле, через пять лет после возвращения.

Примерно в то же время и в том же Петербурге сходные мысли развивал Михаил Васильевич Ломоносов.

Кинетическую теорию газов постигла странная судьба. «Гидродинамику» Бернулли не заметили и обнаружили только спустя 120 лет, в 1859 г. А работы Ломоносова, написанные в 1742—1747 гг., стали известны лишь в 1904 г.

В XIX веке произошло второе рождение кинетической теории газов, поначалу тоже неудачное. В 1821 г. школьный учитель из Бристоля Джон Херэпет (1790—1868) высказывает вновь кинетическую гипотезу, но ее опять оставляют без внимания. Четверть века спустя, в 1845 г., морской инструктор Ост-Индской компании в Бомбее Джон Джеймс Уотерстон (1811—1883) прислал в Лондон в Королевское общество обширный трактат по кинетической теории газов. Это сочинение не напечатали, поскольку рецензенты оценили его как «нелепость, негодную даже для чтения перед Королевским обществом». Только в 1892 г. лорд Рэлей отыскал рукопись Уотерстона в архивах и опубликовал ее.

Причину такого единодушного забвения этих трудов следует искать в мировоззрении физиков того времени. Отчасти тому виной были тогдашние философские учения: в середине XIX века почти все философы отрицали существование атомов. (Что само по себе очень странно, поскольку для философов XVIII века факт существования атомов был не только очевидным, но даже тривиальным.)

Тем не менее идеи Херэпета и Уотерстона не погибли: они решающим образом повлияли на работы Джеймса Прескотта Джоуля (1818—1889), который в 1851 г. впервые оценил скорость молекул газа. Она оказалась неожиданно большой: например, молекулы водорода при комнатной температуре движутся со скоростью 1800 м/с — вдвое быстрее артиллерийского снаряда.

В дальнейшем развитие кинетической теории материи пошло быстрее: ее переоткрыли Крёниг (1856 г.) и Клаузиус (1857 г.), развили почти до современного состояния Максвелл (1860 г.) и Больцман (1878 г.) Но уже десять лет спустя она вновь «вышла из моды», работам Больцмана «больше удивлялись, чем признавали их», его самого называли «последней опорой атомистики», да и сам он с грустью признавал: «Я последний, кто отрицает возможность построения любой иной картины мира, кроме атомической». Эта новая волна недоверия проникла в учебники и научные статьи. Например, в известном учебнике П. Г. Тэта (1885 г.) читаем: «Твердый атом... живет (в виде невероятной, но все еще не опровергнутой гипотезы) и поднесь... Однако несравненно правдоподобнее теория, по которой материя непрерывна, то есть не состоит из частиц с промежутками». И даже в 1898 г. в одном из научных журналов писали, что «теория кинетическая так же ошибочна, как и механическая теория гравитации».

Однако лавина открытий начала XX века смела без следа эти запоздалые сомнения, и с тех пор кинетическая теория — одна из основных наук о строении материи, с помощью которой объяснили теплоемкость и теплопроводность твердых тел, упругость и вязкость газов и многое другое.

Михаил Васильевич Ломоносов

Первый русский ученый Михайло Васильевич Ломоносов родился 8 ноября 1711 г. в далекой северной деревне Денисовке