Николай Горькавый - Космические сыщики

В честь супругов Кюри назвали радиоактивный химический элемент «кюрий» и единицу радиоактивности, Университет Пьера и Марии Кюри, научно-исследовательский Институт Кюри и станцию парижского метро (7-я (розовая) линия, «Pierre et Marie Curie»). Мария Склодовская-Кюри стала символом, вдохновляющим женщин всего мира на научную работу и борьбу за равноправие.

Алхимик – средневековый естествоиспытатель, который пытался создать философский камень или открыть средство для бессмертия.

Философский камень – гипотетическое вещество, которое должно было превращать обычные металлы в золото.

Пьер Кюри (1859–1906) – известный физик, вместе с женой Марией Склодовской-Кюри получивший Нобелевскую премию по физике (1903).

Мария Склодовская-Кюри (1867–1934) – великий физик и химик, за работы по радиоактивным элементам получила две Нобелевские премии: по физике (1903), вместе с мужем Пьером, и по химии (1911). Умерла от лейкемии.

Полоний – химический элемент с обозначением Po и номером 84 в Периодической таблице Менделеева. Мягкий металл серебристого цвета, активнее урана. Открыт супругами Кюри.

Радий – химический элемент с обозначением Ra и атомным номером 88. Блестящий серебристо-белый металл, активнее урана. Открыт супругами Кюри. В начале XX века радий был самым дорогим металлом: цена одного грамма радия равнялась стоимости 200 кг золота.

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.

Планк был очень доволен. Оставалось понять, является ли полученная формула математическим трюком, не имеющим глубокого обоснования, или её можно вывести из первых принципов физики. Планк начал искать обоснование своему закону, опираясь на работы знаменитого Больцмана, который глубже всех современников понял термодинамику. После долгих усилий учёный выяснил, что его формула не получается из обычных принципов, зато прекрасно выводится, если предположить, что элементарный осциллятор может испускать волны только порциями, пропорциональными частоте волны v.