Страница:
В сложной послереволюционной ситуации Иоффе всеми силами стремился сохранить семинар и своих учеников – молодых физиков, среди которых был и Капица. Он настаивал на том, что Капице необходимо отправиться за границу, но революционное правительство не давало на это разрешения, пока в дело не вмешался Максим Горький, самый влиятельный в ту пору русский писатель. Наконец Капице позволили выехать в Англию. Незадолго до этого Петр во время эпидемии гриппа – «испанки» в течение месяца потерял отца, сына, жену и новорожденную дочь.
22 мая 1921 года молодой ученый прибыл в Англию в качестве члена комиссии Российской академии наук, направленной в страны Западной Европы для восстановления научных связей, нарушенных войной и революцией. 22 июля Капица начал работать в Кавендишской лаборатории, руководитель которой, Резерфорд, согласился принять его на краткосрочную стажировку. Экспериментальное мастерство и инженерная хватка молодого русского физика сразу производят на Резерфорда сильное впечатление.
О своей работе ученый писал так: «Сперва выполнил работы по альфа– и бета-излучению, затем разработал метод получения сильных магнитных полей и в последние годы, занявшись низкими температурами, разработал метод получения жидкого гелия с помощью поршневого детандера».
Темой его докторской диссертации, которую он защитил в Кембридже в 1922 году, было «Прохождение альфа-частиц через вещество и методы получения магнитных полей».
Научный авторитет Капицы быстро рос. В 1923 году он стал доктором наук и получил престижную стипендию Максвелла. В 1924 году русского ученого назначили заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям, а через год он стал членом Тринити-колледжа.
В 1925 году в Париже академик Алексей Николаевич Крылов познакомил Капицу со своей дочерью Анной, которая жила тогда с матерью в столице Франции. В 1927 году 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. Оба они впоследствии стали учеными.
Для исследования процессов радиоактивного распада и превращения ядер требовались сильные магнитные поля. Капица выдвинул идею проводить исследования в импульсных магнитных полях, разработал оригинальные методы и установки для получения таких полей. На своей установке Петр Леонидович получил рекордные по тому времени магнитные поля – в 6–7 тысяч раз превосходившие все прежние. Создание небывалых дотоле магнитных полей надолго сделало его, по выражению Ландау, «магнитным чемпионом мира».
Изучая свойства металлов в сильных магнитных полях, Капица пришел к необходимости проведения исследований в условиях возможно более низких (гелиевых) температур.
Именно с физикой и техникой низких температур связаны наиболее яркие достижения ученого. Но проводил исследования по этой теме ученый уже в СССР.
Советские официальные лица неоднократно обращались к нему с просьбой остаться на постоянное жительство в СССР. Петр Леонидович относился с интересом к таким предложениям, но выставлял определенные условия, в частности, свободу поездок на Запад, из-за чего решение вопроса откладывалось.
В конце лета 1934 года Капица вместе с женой в очередной раз приехали в Советский Союз, но, когда супруги приготовились вернуться в Англию, оказалось, что их выездные визы аннулированы. Позднее жене было разрешено вернуться в Англию к детям, и вскоре Анна Алексеевна присоединилась к мужу в Москве, а вслед за ней приехали и дети. Резерфорд и другие друзья Капицы обращались к советскому правительству с просьбой разрешить ему выезд для продолжения работы в Англии, но тщетно.
В 1935 году Капице предложили стать директором вновь созданного Института физических проблем Академии наук СССР. Петр Леонидович поставил условием покупку оборудования, с которым он работал в Англии. В конце концов, Резерфорд, смирившись с потерей своего выдающегося сотрудника, позволил советским властям купить оборудование лаборатории Капицы.
Дав согласие, Петр Леонидович с семьей поселился тут же, на территории института, в особняке из нескольких комнат. Возвращение Капицы на родину совпало со сталинскими чистками. Петр Леонидович, обладавший необычайно высоким авторитетом, смело отстаивал свои взгляды даже в это тяжелое время. Он знал, что в стране все решает высшее руководство. С этим руководством он и стал вести прямой и откровенный разговор. С 1934 по 1983 год ученый написал более 300 писем «в Кремль» (Сталину – 50, Молотову – 71, Маленкову – 63, Хрущеву – 26). Благодаря его вмешательству, от гибели в тюрьмах и лагерях в годы сталинского террора были спасены многие ученые.
В 1972 году, когда властями был инициирован вопрос об исключении из Академии наук Андрея Дмитриевича Сахарова, против этого выступил один только Капица. Он сказал: «Аналогичный позорный прецедент уже был. В 1933 году фашисты исключили из Берлинской академии наук Альберта Эйнштейна».
Но каковы бы ни были условия жизни, Петр Леонидович никогда не прекращал научную работу. 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.
Ученый усовершенствовал небольшую турбину, очень эффективно сжижавшую воздух. В созданной им оригинальной установке не требуется предварительное охлаждение гелия: газообразный гелий охлаждается, адиабатически расширяясь в специальном детандере. Теперь в разных странах создаются практически только такие гелиевые установки.
Экспериментальные научные исследования Капицы в области физики низких температур ознаменовались фундаментальным открытием. В процессе изучения свойств жидкого гелия в 1937 году им было открыто явление сверхтекучести. Ранее было известно уникальное свойство гелия, который переходит в жидкое состояние при температуре 4,2°K, оставаясь жидким при более низких температурах вплоть до абсолютного нуля. Было также известно, что при температуре 2,19°K скачкообразно меняется теплоемкость жидкого гелия (точнее, изотопа гелия с атомным весом 4). В чрезвычайно изящных экспериментах, наблюдая протекание жидкого гелия через капилляры и узкие щели (шириной до полумикрона), Капица показал, что у этой жидкости при температурах ниже 2,19°K полностью отсутствует вязкость.
В работах 1937—1941 годах были обнаружены и изучены другие аномальные явления в жидком гелии, в частности, распространение тепла в нем. Было показано, что в интервале температур от 4,2 до 2,19°K гелий ведет себя как обычная жидкость, а при температуре ниже 2,19°K в его поведении проявляются аномалии. Петр Леонидович приходит к выводу о сосуществовании в таком гелии двух жидкостей – нормальной и аномальной (сверхтекучей), которые могут двигаться как бы сквозь друг друга.
Эти и другие совершенно необычные свойства жидкого гелия оказалось возможным объяснить только в рамках квантовотеоретических представлений. Экспериментальные работы Капицы стали основой развития нового направления – физики квантовых жидкостей.
После начала войны Институт физических проблем эвакуировался в Казань. По прибытии на место его разместили в помещениях Казанского университета. В тяжелое время Капица создал самую мощную в мире турбинную установку для получения в больших масштабах необходимого промышленности жидкого кислорода.
В 1945 году в Советском Союзе активизировались работы по созданию ядерного оружия. Отказ Капицы участвовать в создании атомной бомбы привел к его отставке и отстранению от научной работы. Капица был смещен с поста директора института и в течение восьми лет находился под домашним арестом. Он был лишен возможности общаться со своими коллегами из других научно-исследовательских институтов. У себя на даче Петр Леонидович оборудовал небольшую лабораторию и продолжал заниматься исследованиями.
Здесь он заложил основы нового направления – электроники больших мощностей, ставшей первым шагом на пути овладения термоядерной энергией. Но продолжить полномасштабные работы в этой области ученый смог лишь после того, как вернулся в свой институт в 1955 году. Там он и занялся исследованием высокотемпературной плазмы. Сделанные Капицей открытия легли в основу разработки схемы термоядерного реактора непрерывного действия.
Послевоенные научные работы Капицы охватывают самые различные области физики, включая гидродинамику тонких слоев жидкости и природу шаровой молнии, но основные его интересы сосредоточиваются на микроволновых генераторах и изучении различных свойств плазмы.
В 1965 году, впервые после более чем тридцатилетнего перерыва, Капица получил разрешение на выезд из Советского Союза в Данию для получения Международной золотой медали Нильса Бора. Там он посетил научные лаборатории и выступил с лекцией по физике высоких энергий. В 1969 году ученый вместе с женой впервые совершил поездку в Соединенные Штаты.
17 октября 1978 года Шведская академия наук направила из Стокгольма Петру Леонидовичу Капице телеграмму о присуждении ему Нобелевской премии по физике за фундаментальные исследования в области физики низких температур. Эту весть Капица получил в подмосковном санатории «Барвиха», где он отдыхал с женой. Среди вопросов, заданных академику журналистами, был и такой: какое свое научное достижение он считает самым значительным? Капица сказал, что для ученого всегда наиболее важна та работа, которой он занимается в данный момент. «У меня такая работа относится к термоядерному синтезу», – добавил он.
Стокгольмская лекция Капицы была необычной уже потому, что вопреки уставу Нобелевского фонда не была посвящена отмеченным Нобелевской премией работам. Лекция называлась «Плазма и управляемая термоядерная реакция».
Капица объяснил причину допущенной вольности. Он сказал: «Выбор темы для нобелевской лекции представлял для меня некоторую трудность. Обычно эта лекция связана с работами, за которые присуждена премия. В моем случае эта премия связана с моими исследованиями в области низких температур, вблизи температуры сжижения гелия, т е. нескольких градусов выше абсолютного нуля. По воле судеб случилось так, что от этих работ я отошел уже более 30 лет назад, и, хотя в руководимом мною институте продолжают заниматься низкими температурами, я сам занялся изучением явлений, происходящих в плазме при тех исключительно высоких температурах, которые необходимы для осуществления термоядерной реакции. Эти работы привели нас к интересным результатам, открывающим новые перспективы, и я думаю, что лекция на эту тему представляет больший интерес, чем уже забытые мною работы в области низких температур. К тому же, как говорят французы, les extremes se touchent (крайности сходятся). Хорошо известно, что в данное время управляемая термоядерная реакция представляет большой практический интерес, так как этот процесс мог бы наиболее эффективно решить проблему надвигающегося глобального энергетического кризиса, связанного с истощением запасов сырья, используемого теперь как источник энергии».
Умер Капица 8 апреля 1984 года, немного не дожив до девяноста лет.
ЖОРЕС ИВАНОВИЧ АЛФЁРОВ
ПРЕМИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
РОНАЛЬД РОСС
22 мая 1921 года молодой ученый прибыл в Англию в качестве члена комиссии Российской академии наук, направленной в страны Западной Европы для восстановления научных связей, нарушенных войной и революцией. 22 июля Капица начал работать в Кавендишской лаборатории, руководитель которой, Резерфорд, согласился принять его на краткосрочную стажировку. Экспериментальное мастерство и инженерная хватка молодого русского физика сразу производят на Резерфорда сильное впечатление.
О своей работе ученый писал так: «Сперва выполнил работы по альфа– и бета-излучению, затем разработал метод получения сильных магнитных полей и в последние годы, занявшись низкими температурами, разработал метод получения жидкого гелия с помощью поршневого детандера».
Темой его докторской диссертации, которую он защитил в Кембридже в 1922 году, было «Прохождение альфа-частиц через вещество и методы получения магнитных полей».
Научный авторитет Капицы быстро рос. В 1923 году он стал доктором наук и получил престижную стипендию Максвелла. В 1924 году русского ученого назначили заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям, а через год он стал членом Тринити-колледжа.
В 1925 году в Париже академик Алексей Николаевич Крылов познакомил Капицу со своей дочерью Анной, которая жила тогда с матерью в столице Франции. В 1927 году 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. Оба они впоследствии стали учеными.
Для исследования процессов радиоактивного распада и превращения ядер требовались сильные магнитные поля. Капица выдвинул идею проводить исследования в импульсных магнитных полях, разработал оригинальные методы и установки для получения таких полей. На своей установке Петр Леонидович получил рекордные по тому времени магнитные поля – в 6–7 тысяч раз превосходившие все прежние. Создание небывалых дотоле магнитных полей надолго сделало его, по выражению Ландау, «магнитным чемпионом мира».
Изучая свойства металлов в сильных магнитных полях, Капица пришел к необходимости проведения исследований в условиях возможно более низких (гелиевых) температур.
Именно с физикой и техникой низких температур связаны наиболее яркие достижения ученого. Но проводил исследования по этой теме ученый уже в СССР.
Советские официальные лица неоднократно обращались к нему с просьбой остаться на постоянное жительство в СССР. Петр Леонидович относился с интересом к таким предложениям, но выставлял определенные условия, в частности, свободу поездок на Запад, из-за чего решение вопроса откладывалось.
В конце лета 1934 года Капица вместе с женой в очередной раз приехали в Советский Союз, но, когда супруги приготовились вернуться в Англию, оказалось, что их выездные визы аннулированы. Позднее жене было разрешено вернуться в Англию к детям, и вскоре Анна Алексеевна присоединилась к мужу в Москве, а вслед за ней приехали и дети. Резерфорд и другие друзья Капицы обращались к советскому правительству с просьбой разрешить ему выезд для продолжения работы в Англии, но тщетно.
В 1935 году Капице предложили стать директором вновь созданного Института физических проблем Академии наук СССР. Петр Леонидович поставил условием покупку оборудования, с которым он работал в Англии. В конце концов, Резерфорд, смирившись с потерей своего выдающегося сотрудника, позволил советским властям купить оборудование лаборатории Капицы.
Дав согласие, Петр Леонидович с семьей поселился тут же, на территории института, в особняке из нескольких комнат. Возвращение Капицы на родину совпало со сталинскими чистками. Петр Леонидович, обладавший необычайно высоким авторитетом, смело отстаивал свои взгляды даже в это тяжелое время. Он знал, что в стране все решает высшее руководство. С этим руководством он и стал вести прямой и откровенный разговор. С 1934 по 1983 год ученый написал более 300 писем «в Кремль» (Сталину – 50, Молотову – 71, Маленкову – 63, Хрущеву – 26). Благодаря его вмешательству, от гибели в тюрьмах и лагерях в годы сталинского террора были спасены многие ученые.
В 1972 году, когда властями был инициирован вопрос об исключении из Академии наук Андрея Дмитриевича Сахарова, против этого выступил один только Капица. Он сказал: «Аналогичный позорный прецедент уже был. В 1933 году фашисты исключили из Берлинской академии наук Альберта Эйнштейна».
Но каковы бы ни были условия жизни, Петр Леонидович никогда не прекращал научную работу. 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.
Ученый усовершенствовал небольшую турбину, очень эффективно сжижавшую воздух. В созданной им оригинальной установке не требуется предварительное охлаждение гелия: газообразный гелий охлаждается, адиабатически расширяясь в специальном детандере. Теперь в разных странах создаются практически только такие гелиевые установки.
Экспериментальные научные исследования Капицы в области физики низких температур ознаменовались фундаментальным открытием. В процессе изучения свойств жидкого гелия в 1937 году им было открыто явление сверхтекучести. Ранее было известно уникальное свойство гелия, который переходит в жидкое состояние при температуре 4,2°K, оставаясь жидким при более низких температурах вплоть до абсолютного нуля. Было также известно, что при температуре 2,19°K скачкообразно меняется теплоемкость жидкого гелия (точнее, изотопа гелия с атомным весом 4). В чрезвычайно изящных экспериментах, наблюдая протекание жидкого гелия через капилляры и узкие щели (шириной до полумикрона), Капица показал, что у этой жидкости при температурах ниже 2,19°K полностью отсутствует вязкость.
В работах 1937—1941 годах были обнаружены и изучены другие аномальные явления в жидком гелии, в частности, распространение тепла в нем. Было показано, что в интервале температур от 4,2 до 2,19°K гелий ведет себя как обычная жидкость, а при температуре ниже 2,19°K в его поведении проявляются аномалии. Петр Леонидович приходит к выводу о сосуществовании в таком гелии двух жидкостей – нормальной и аномальной (сверхтекучей), которые могут двигаться как бы сквозь друг друга.
Эти и другие совершенно необычные свойства жидкого гелия оказалось возможным объяснить только в рамках квантовотеоретических представлений. Экспериментальные работы Капицы стали основой развития нового направления – физики квантовых жидкостей.
После начала войны Институт физических проблем эвакуировался в Казань. По прибытии на место его разместили в помещениях Казанского университета. В тяжелое время Капица создал самую мощную в мире турбинную установку для получения в больших масштабах необходимого промышленности жидкого кислорода.
В 1945 году в Советском Союзе активизировались работы по созданию ядерного оружия. Отказ Капицы участвовать в создании атомной бомбы привел к его отставке и отстранению от научной работы. Капица был смещен с поста директора института и в течение восьми лет находился под домашним арестом. Он был лишен возможности общаться со своими коллегами из других научно-исследовательских институтов. У себя на даче Петр Леонидович оборудовал небольшую лабораторию и продолжал заниматься исследованиями.
Здесь он заложил основы нового направления – электроники больших мощностей, ставшей первым шагом на пути овладения термоядерной энергией. Но продолжить полномасштабные работы в этой области ученый смог лишь после того, как вернулся в свой институт в 1955 году. Там он и занялся исследованием высокотемпературной плазмы. Сделанные Капицей открытия легли в основу разработки схемы термоядерного реактора непрерывного действия.
Послевоенные научные работы Капицы охватывают самые различные области физики, включая гидродинамику тонких слоев жидкости и природу шаровой молнии, но основные его интересы сосредоточиваются на микроволновых генераторах и изучении различных свойств плазмы.
В 1965 году, впервые после более чем тридцатилетнего перерыва, Капица получил разрешение на выезд из Советского Союза в Данию для получения Международной золотой медали Нильса Бора. Там он посетил научные лаборатории и выступил с лекцией по физике высоких энергий. В 1969 году ученый вместе с женой впервые совершил поездку в Соединенные Штаты.
17 октября 1978 года Шведская академия наук направила из Стокгольма Петру Леонидовичу Капице телеграмму о присуждении ему Нобелевской премии по физике за фундаментальные исследования в области физики низких температур. Эту весть Капица получил в подмосковном санатории «Барвиха», где он отдыхал с женой. Среди вопросов, заданных академику журналистами, был и такой: какое свое научное достижение он считает самым значительным? Капица сказал, что для ученого всегда наиболее важна та работа, которой он занимается в данный момент. «У меня такая работа относится к термоядерному синтезу», – добавил он.
Стокгольмская лекция Капицы была необычной уже потому, что вопреки уставу Нобелевского фонда не была посвящена отмеченным Нобелевской премией работам. Лекция называлась «Плазма и управляемая термоядерная реакция».
Капица объяснил причину допущенной вольности. Он сказал: «Выбор темы для нобелевской лекции представлял для меня некоторую трудность. Обычно эта лекция связана с работами, за которые присуждена премия. В моем случае эта премия связана с моими исследованиями в области низких температур, вблизи температуры сжижения гелия, т е. нескольких градусов выше абсолютного нуля. По воле судеб случилось так, что от этих работ я отошел уже более 30 лет назад, и, хотя в руководимом мною институте продолжают заниматься низкими температурами, я сам занялся изучением явлений, происходящих в плазме при тех исключительно высоких температурах, которые необходимы для осуществления термоядерной реакции. Эти работы привели нас к интересным результатам, открывающим новые перспективы, и я думаю, что лекция на эту тему представляет больший интерес, чем уже забытые мною работы в области низких температур. К тому же, как говорят французы, les extremes se touchent (крайности сходятся). Хорошо известно, что в данное время управляемая термоядерная реакция представляет большой практический интерес, так как этот процесс мог бы наиболее эффективно решить проблему надвигающегося глобального энергетического кризиса, связанного с истощением запасов сырья, используемого теперь как источник энергии».
Умер Капица 8 апреля 1984 года, немного не дожив до девяноста лет.
ЖОРЕС ИВАНОВИЧ АЛФЁРОВ
(1930)
«Едва ли не каждый житель планеты ежедневно и повседневно пользуется научными разработками Жореса Ивановича, – отмечает М. Зубов. – Во всех мобильных телефонах есть гетероструктурные полупроводники, созданные Алфёровым. Вся оптиковолоконная связь работает на его полупроводниках и «лазере Алфёрова». Без «лазера Алфёрова» были бы невозможны проигрыватели компакт-дисков и дисководы современных компьютеров. Открытия Жореса Ивановича используются и в фарах автомобилей, и в светофорах, и в оборудовании супермаркетов – декодерах товарных ярлыков…
Сама личность Жореса Ивановича разрушает миф о том, что всю электронику придумали в Америке или Японии – где угодно, только не у нас. Да, сейчас эти страны нас намного опередили. Но все началось с открытий ленинградского ученого, которые он сделал в 1962—1974 годах и которые привели к качественным изменениям в развитии всей электронной техники. Нынешней же Нобелевской премией отмечены как его «былые» заслуги перед физикой, так и современные – создание сверхбыстрых суперкомпьютеров».
Жорес Иванович Алфёров родился 15 марта 1930 года в Витебске. Жоресом мальчика назвали в честь Жана Жореса, основателя газеты «Юманите», основателя французской социалистической партии. Отец, Иван Карпович, начинал рабочим, а после окончания Промакадемии в 1935 году работал в различных городах страны: Сталинграде, Новосибирске, Барнауле, Сясьстрое под Ленинградом. Вместе с ним путешествовала и вся семья – мать Анна Владимировна и старший брат с таким же необычным именем – Маркс.
Военные годы Алфёровы провели в городе Туринске Свердловской области, где Иван Карпович работал директором завода пороховой целлюлозы. В 1944 году в семью пришла похоронка: в Корсунь-Шевченковском сражении погиб Маркс.
С окончанием войны Алфёровы вернулись в лежащий в руинах Минск.
«Выбор мною физики, конечно, не случаен, – вспоминает Алфёров. – В послевоенном Минске, в единственной в то время в разрушенном городе русской мужской средней школе № 42 был замечательный учитель физики – Яков Борисович Мельцерзон. У нас не было физического кабинета, и Яков Борисович читал нам лекции по физике, на которых мы, вообще-то довольно «хулиганистый» класс, никогда не шалили, потому что Яков Борисович, влюбленный в физику, умел передать это отношение к своему предмету нам. На его уроках было слышно, как муха пролетит. Он не мог воспринять, что физикой можно не интересоваться и не любить! Он и порекомендовал мне ехать учиться в Ленинград.
Я, пораженный его рассказом о работе катодного осциллографа и принципах радиолокации, поехал учиться по его совету в Ленинград в Электротехнический институт (ЛЭТИ).
В ЛЭТИ, институте, сыгравшем выдающуюся роль в развитии отечественной электроники и радиотехники и в образовании в этих областях, мне очень повезло с моим первым научным руководителем. На третьем курсе, считая, что математика и теоретические дисциплины мне даются легко, а «руками» мне нужно многому учиться, я пошел работать в вакуумную лабораторию профессора Б.П. Козырева. Там я начал экспериментальную работу под руководством Наталии Николаевны Созиной, увы, уже покойной ныне – человека редкой доброты, незадолго до этого защитившей диссертацию по исследованию полупроводниковых фотоприемников в инфракрасной области спектра. Так, в 1950 году, полвека тому назад, полупроводники стали главным делом моей жизни.
И диплом я делал у нее. Во время выполнения дипломной работы, посвященной получению пленок и исследованию фотопроводимости теллурида висмута, в декабре 1952 года проходило распределение, и Наталия Николаевна очень хотела, чтобы я остался в ЛЭТИ на кафедре для совместной работы. Но я мечтал о Физтехе, институте Абрама Федоровича Иоффе, монография которого «Основные представления современной физики» стала для меня настольной книгой. В ЛЭТИ на наш факультет пришло три вакансии в ЛФТИ – тогдашняя аббревиатура Физико-технического института, – и одна из них досталась мне. Радости моей не было границ. И я думаю, что моя счастливая жизнь в науке была предопределена этим распределением».
5 марта 1953 года Алфёров создал первый транзистор, а в 1961 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную в основном разработке и исследованию мощных германиевых и частично кремниевых выпрямителей. На основе этих работ возникла отечественная силовая полупроводниковая электроника.
«Общие новые принципы управления электронными и световыми потоками в гетероструктурах (электронное и оптическое ограничения и особенности инжекции) я сформулировал лишь в 1966 году и, чтобы избежать засекречивания, в названии статьи говорил прежде всего о выпрямителях, а не о лазерах, – вспоминает Жорес Иванович. – В начале наших исследований гетероструктур мне не раз приходилось убеждать моих молодых коллег, теперь уже сотрудников моей лаборатории (в 1967 году я был избран ученым советом ЛФТИ заведующим сектором), что мы далеко не единственные в мире, кто занялся очевидным и естественным для природы делом: полупроводниковые физика и электроника будут развиваться на основе гетеро-, а не гомо-структур. Но, уже начиная с 1968 года, реально началось очень жесткое соревнование, прежде всего с тремя лабораториями крупнейших американских фирм – Bell Telephone, IBM и RCA.
В 1968—1969 гг. были практически реализованы все основные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия. Помимо принципиально важных фундаментальных результатов – односторонняя эффективная инжекция, эффект «сверхинжекции», диагональное туннелирование, электронное и оптическое ограничения в двойной гетероструктуре, ставшей вскоре основным элементом исследований низкоразмерного электронного газа в полупроводниках – удалось практически реализовать основные преимущества использования гетероструктур в полупроводниковых приборах: лазерах, светодиодах, солнечных батареях, динисторах и транзиторах… Важнейшим было, конечно, создание низкопороговых, работающих при комнатной температуре лазеров на предложенной нами еще в 1963 году двойной гетерострутуре (ДГС). Подход, реализованный Панишем и Хаяси на Bell Telephone и Кресселем на RCA, был значительно более узким и основывался на использовании в лазерах одиночной гетероструктуры pAlGaAs-pGaAs. Очевидно, они не верили в возможность получения эффективной инжекции в гетеропереходах и, хотя потенциальные преимущества ДГС были известны, не рискнули на ее реализацию.
Солнечные батареи на основе гетероструктур были созданы нами уже в 1970 году. А когда американцы публиковали первые работы, наши батареи уже летали на спутниках и было развернуто их промышленное производство. Блестяще доказано их преимущество в космосе многолетней эксплуатацией на орбитальной станции «Мир»…
Но это была очень тяжелая дорога. Поначалу у меня было один-два человека тех, кто со мной работали. Были ситуации, когда мы шли в тупиковом направлении. Мой аспирант будил меня в пять утра и говорил: ты заставляешь нас заниматься безнадежным делом. Твой папа старый большевик, и ты действуешь такими же методами – толкаешь, как он в революцию, нас в эти гетеропереходы! Но потом оказалось, что мы правы».
«За исследование полупроводниковых гетероструктур, лазерные диоды и сверхбыстрые транзисторы» Алфёров был удостоен Нобелевской премии по физике за 2000 год.
Исследования в этой области привели Алфёрова сначала к системам с низкоразмерным электронным газом – так называемым квантовым ямам, потом – квантовым проволокам, сейчас же ученый занимается квантовыми точками. Уже найден способ создания ансамблей таких квантовых точек в процессе выращивания гетероструктур. Это дает огромные преимущества для лазеров, в частности, резко возрастает возможный коэффициент усиления. Поэтому в сравнительно небольшом объеме достигаются большие коэффициенты усиления, и порог, при котором начнется генерация, будет меньше. Рассматривается возможность использования квантовых точек и в других приборах.
Несмотря на все трудности, Алфёров верит в будущее российской науки: «Но для этого все должны понять уже теперь: будущее России – это наука и технологии, а не распродажа сырья. Из нашего института вышли уже четверо нобелевских лауреатов: Николай Семенов, Лев Ландау, Петр Капица и я. И будущее страны – не за олигархами, а за кем-то из моих учеников».
Часть своей Нобелевской премии Алфёров отдал на развитие научно-образовательного центра физико-технического института.
«Научно-образовательный центр, который создал Алфёров в Петербурге, достоин еще одной Нобелевской премии. За опыт поддержания науки в стране, где она целое десятилетие была не нужна государству, не финансировалась. В центр приходят еще школьниками, учатся по углубленной программе, потом – институт, аспирантура, академическое образование, – рассказывает член президиума РАН, академик, директор Института радиотехники и электроники Юрий Гуляев. – Когда из страны валом начали уезжать ученые, а выпускники школ почти поголовно стали предпочитать бизнес образованию и науке – возникла страшная опасность, что знания старшего поколения ученых некому будет передать. Алфёров нашел выход и буквально совершил подвиг, создав эту своего рода «теплицу для будущих ученых»».
В ФТИ об Алфёрове говорят: он всегда добивается всего, чего хочет. Главное для него – определить четкую и ясную цель. Жорес Иванович заводила не только в делах академических: «С ним не соскучишься, – говорят его товарищи. – Особенно любит Жорес Иванович петь. Правда, данных для этого у него нет, с чем он сам соглашается. Тем не менее поет всегда в полный голос и обязательно всю песню до конца».
Первый раз Алфёров женился совсем молодым и уже в тридцать лет развелся. Несмотря ни на что отзывался о бывшей супруге только положительно. Ученый оставил ей полученную комнату в коммуналке, а сам опять переселился в общежитие. С собой он взял лишь мотоцикл. Сегодня, кстати, ученый ездит на «вольво».
В конце шестидесятых, будучи на отдыхе в Сочи, познакомился со своей второй женой – Тамарой Георгиевной, филологом по образованию. Через полгода они поженились. «Мне при этом пришлось переехать из Москвы в Питер, что прежде казалось совершенно невозможным. Не смогла устоять перед Жорой, – вспоминает сейчас Тамара Георгиевна. – Он звонил каждый день, а по выходным прилетал в столицу на пару-другую часов, чтобы только увидеть, одарить цветами и сообщить, что «любит и ждет»».
В памятный для академика 1972 год – ему присудили тогда Ленинскую премию – родился сын Иван. Сначала он пошел по стопам отца и окончил Электротехнический институт. Но позднее занялся бизнесом. Что очень расстроило отца. Попытки «образумить» сына ни к чему не привели.
Любимое место отдыха знаменитого ученого – поселок Комарово. На берегу Финского залива у академика дача, построенная еще в сталинские годы.
Сама личность Жореса Ивановича разрушает миф о том, что всю электронику придумали в Америке или Японии – где угодно, только не у нас. Да, сейчас эти страны нас намного опередили. Но все началось с открытий ленинградского ученого, которые он сделал в 1962—1974 годах и которые привели к качественным изменениям в развитии всей электронной техники. Нынешней же Нобелевской премией отмечены как его «былые» заслуги перед физикой, так и современные – создание сверхбыстрых суперкомпьютеров».
Жорес Иванович Алфёров родился 15 марта 1930 года в Витебске. Жоресом мальчика назвали в честь Жана Жореса, основателя газеты «Юманите», основателя французской социалистической партии. Отец, Иван Карпович, начинал рабочим, а после окончания Промакадемии в 1935 году работал в различных городах страны: Сталинграде, Новосибирске, Барнауле, Сясьстрое под Ленинградом. Вместе с ним путешествовала и вся семья – мать Анна Владимировна и старший брат с таким же необычным именем – Маркс.
Военные годы Алфёровы провели в городе Туринске Свердловской области, где Иван Карпович работал директором завода пороховой целлюлозы. В 1944 году в семью пришла похоронка: в Корсунь-Шевченковском сражении погиб Маркс.
С окончанием войны Алфёровы вернулись в лежащий в руинах Минск.
«Выбор мною физики, конечно, не случаен, – вспоминает Алфёров. – В послевоенном Минске, в единственной в то время в разрушенном городе русской мужской средней школе № 42 был замечательный учитель физики – Яков Борисович Мельцерзон. У нас не было физического кабинета, и Яков Борисович читал нам лекции по физике, на которых мы, вообще-то довольно «хулиганистый» класс, никогда не шалили, потому что Яков Борисович, влюбленный в физику, умел передать это отношение к своему предмету нам. На его уроках было слышно, как муха пролетит. Он не мог воспринять, что физикой можно не интересоваться и не любить! Он и порекомендовал мне ехать учиться в Ленинград.
Я, пораженный его рассказом о работе катодного осциллографа и принципах радиолокации, поехал учиться по его совету в Ленинград в Электротехнический институт (ЛЭТИ).
В ЛЭТИ, институте, сыгравшем выдающуюся роль в развитии отечественной электроники и радиотехники и в образовании в этих областях, мне очень повезло с моим первым научным руководителем. На третьем курсе, считая, что математика и теоретические дисциплины мне даются легко, а «руками» мне нужно многому учиться, я пошел работать в вакуумную лабораторию профессора Б.П. Козырева. Там я начал экспериментальную работу под руководством Наталии Николаевны Созиной, увы, уже покойной ныне – человека редкой доброты, незадолго до этого защитившей диссертацию по исследованию полупроводниковых фотоприемников в инфракрасной области спектра. Так, в 1950 году, полвека тому назад, полупроводники стали главным делом моей жизни.
И диплом я делал у нее. Во время выполнения дипломной работы, посвященной получению пленок и исследованию фотопроводимости теллурида висмута, в декабре 1952 года проходило распределение, и Наталия Николаевна очень хотела, чтобы я остался в ЛЭТИ на кафедре для совместной работы. Но я мечтал о Физтехе, институте Абрама Федоровича Иоффе, монография которого «Основные представления современной физики» стала для меня настольной книгой. В ЛЭТИ на наш факультет пришло три вакансии в ЛФТИ – тогдашняя аббревиатура Физико-технического института, – и одна из них досталась мне. Радости моей не было границ. И я думаю, что моя счастливая жизнь в науке была предопределена этим распределением».
5 марта 1953 года Алфёров создал первый транзистор, а в 1961 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную в основном разработке и исследованию мощных германиевых и частично кремниевых выпрямителей. На основе этих работ возникла отечественная силовая полупроводниковая электроника.
«Общие новые принципы управления электронными и световыми потоками в гетероструктурах (электронное и оптическое ограничения и особенности инжекции) я сформулировал лишь в 1966 году и, чтобы избежать засекречивания, в названии статьи говорил прежде всего о выпрямителях, а не о лазерах, – вспоминает Жорес Иванович. – В начале наших исследований гетероструктур мне не раз приходилось убеждать моих молодых коллег, теперь уже сотрудников моей лаборатории (в 1967 году я был избран ученым советом ЛФТИ заведующим сектором), что мы далеко не единственные в мире, кто занялся очевидным и естественным для природы делом: полупроводниковые физика и электроника будут развиваться на основе гетеро-, а не гомо-структур. Но, уже начиная с 1968 года, реально началось очень жесткое соревнование, прежде всего с тремя лабораториями крупнейших американских фирм – Bell Telephone, IBM и RCA.
В 1968—1969 гг. были практически реализованы все основные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия. Помимо принципиально важных фундаментальных результатов – односторонняя эффективная инжекция, эффект «сверхинжекции», диагональное туннелирование, электронное и оптическое ограничения в двойной гетероструктуре, ставшей вскоре основным элементом исследований низкоразмерного электронного газа в полупроводниках – удалось практически реализовать основные преимущества использования гетероструктур в полупроводниковых приборах: лазерах, светодиодах, солнечных батареях, динисторах и транзиторах… Важнейшим было, конечно, создание низкопороговых, работающих при комнатной температуре лазеров на предложенной нами еще в 1963 году двойной гетерострутуре (ДГС). Подход, реализованный Панишем и Хаяси на Bell Telephone и Кресселем на RCA, был значительно более узким и основывался на использовании в лазерах одиночной гетероструктуры pAlGaAs-pGaAs. Очевидно, они не верили в возможность получения эффективной инжекции в гетеропереходах и, хотя потенциальные преимущества ДГС были известны, не рискнули на ее реализацию.
Солнечные батареи на основе гетероструктур были созданы нами уже в 1970 году. А когда американцы публиковали первые работы, наши батареи уже летали на спутниках и было развернуто их промышленное производство. Блестяще доказано их преимущество в космосе многолетней эксплуатацией на орбитальной станции «Мир»…
Но это была очень тяжелая дорога. Поначалу у меня было один-два человека тех, кто со мной работали. Были ситуации, когда мы шли в тупиковом направлении. Мой аспирант будил меня в пять утра и говорил: ты заставляешь нас заниматься безнадежным делом. Твой папа старый большевик, и ты действуешь такими же методами – толкаешь, как он в революцию, нас в эти гетеропереходы! Но потом оказалось, что мы правы».
«За исследование полупроводниковых гетероструктур, лазерные диоды и сверхбыстрые транзисторы» Алфёров был удостоен Нобелевской премии по физике за 2000 год.
Исследования в этой области привели Алфёрова сначала к системам с низкоразмерным электронным газом – так называемым квантовым ямам, потом – квантовым проволокам, сейчас же ученый занимается квантовыми точками. Уже найден способ создания ансамблей таких квантовых точек в процессе выращивания гетероструктур. Это дает огромные преимущества для лазеров, в частности, резко возрастает возможный коэффициент усиления. Поэтому в сравнительно небольшом объеме достигаются большие коэффициенты усиления, и порог, при котором начнется генерация, будет меньше. Рассматривается возможность использования квантовых точек и в других приборах.
Несмотря на все трудности, Алфёров верит в будущее российской науки: «Но для этого все должны понять уже теперь: будущее России – это наука и технологии, а не распродажа сырья. Из нашего института вышли уже четверо нобелевских лауреатов: Николай Семенов, Лев Ландау, Петр Капица и я. И будущее страны – не за олигархами, а за кем-то из моих учеников».
Часть своей Нобелевской премии Алфёров отдал на развитие научно-образовательного центра физико-технического института.
«Научно-образовательный центр, который создал Алфёров в Петербурге, достоин еще одной Нобелевской премии. За опыт поддержания науки в стране, где она целое десятилетие была не нужна государству, не финансировалась. В центр приходят еще школьниками, учатся по углубленной программе, потом – институт, аспирантура, академическое образование, – рассказывает член президиума РАН, академик, директор Института радиотехники и электроники Юрий Гуляев. – Когда из страны валом начали уезжать ученые, а выпускники школ почти поголовно стали предпочитать бизнес образованию и науке – возникла страшная опасность, что знания старшего поколения ученых некому будет передать. Алфёров нашел выход и буквально совершил подвиг, создав эту своего рода «теплицу для будущих ученых»».
В ФТИ об Алфёрове говорят: он всегда добивается всего, чего хочет. Главное для него – определить четкую и ясную цель. Жорес Иванович заводила не только в делах академических: «С ним не соскучишься, – говорят его товарищи. – Особенно любит Жорес Иванович петь. Правда, данных для этого у него нет, с чем он сам соглашается. Тем не менее поет всегда в полный голос и обязательно всю песню до конца».
Первый раз Алфёров женился совсем молодым и уже в тридцать лет развелся. Несмотря ни на что отзывался о бывшей супруге только положительно. Ученый оставил ей полученную комнату в коммуналке, а сам опять переселился в общежитие. С собой он взял лишь мотоцикл. Сегодня, кстати, ученый ездит на «вольво».
В конце шестидесятых, будучи на отдыхе в Сочи, познакомился со своей второй женой – Тамарой Георгиевной, филологом по образованию. Через полгода они поженились. «Мне при этом пришлось переехать из Москвы в Питер, что прежде казалось совершенно невозможным. Не смогла устоять перед Жорой, – вспоминает сейчас Тамара Георгиевна. – Он звонил каждый день, а по выходным прилетал в столицу на пару-другую часов, чтобы только увидеть, одарить цветами и сообщить, что «любит и ждет»».
В памятный для академика 1972 год – ему присудили тогда Ленинскую премию – родился сын Иван. Сначала он пошел по стопам отца и окончил Электротехнический институт. Но позднее занялся бизнесом. Что очень расстроило отца. Попытки «образумить» сына ни к чему не привели.
Любимое место отдыха знаменитого ученого – поселок Комарово. На берегу Финского залива у академика дача, построенная еще в сталинские годы.
ПРЕМИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
РОНАЛЬД РОСС
(1857—1932)
Рональд Росс родился 13 мая 1857 года в Алморе (Непал), в семье офицера британской армии. Рональд был старшим из десяти детей в семье. В восемь лет его отправили в Англию для обучения в школе. Хотя Рональд всю жизнь мечтал быть писателем, артистом или музыкантом, он в 1874 году по настоянию отца поступил в медицинский колледж при больнице Св. Варфоломея. Спустя пять лет он окончил колледж и поступил корабельным врачом на судно, совершающее рейсы между Лондоном и Нью-Йорком. Затем, сдав необходимые экзамены, Росс перешел на военную медицинскую службу и отправился в Индию, где с 1881 года начал работать медиком в британской организации «Медицинская служба Индии».
В первые годы своей работы в Индии Рональд занимался не столько медициной, сколько литературным творчеством и изучением математики. Впоследствии он писал: «Я пренебрегал своими медицинскими обязанностями. Я всегда был занят, но литературным трудом, и ничего не делал для того, чтобы помочь людям найти причины тех болезней, которые, возможно, являются главным бичом человечества».
«Все, за что бы я ни принимался, мне не удавалось, – пишет он откровенно в автобиографии. – Но неудачи не сразили меня. Они увлекли меня ввысь, на далекие холодные вершины одиночества. В этом настроении была известная доля эгоизма, но много было в нем и возвышенного. Мне ничего не хотелось, я не искал ничьей похвалы. У меня не было ни друзей, ни врагов, ни любви, ни ненависти».
Свой первый отпуск в 1888 году Росс проводит в Англии. В 1889 году он женился на Розе Бесси Блоксем. В семье у них было два сына и две дочери.
По возвращении в Индию Рональд написал очередной роман под заглавием «Дитя океана», изобрел новую систему стенографии, придумал фонетический метод стихосложения.
Тогда же он начал исследовать под микроскопом кровь индусов, болевших малярией. Он пытался доказать, что Лаверан ошибся и микроба малярии не существует. Росс ошибочно предполагал, что малярия вызывается не чем иным, как кишечным расстройством.
Во время второго отпуска в 1894 году Росс познакомился в Англии с Патриком Мэнсоном, довольно видным и популярным английским врачом. Его, как и многих ученых, волновал вопрос: как малярийный микроб переходит от человека к человеку. Мэнсон поделился с Россом догадкой: птицы или люди заражаются малярией от воды с мертвыми комарами или впитывают ее в себя из воздуха.
Росса чрезвычайно заинтересовала эта проблема. Оставив жену и детей в Англии, он 28 марта 1895 года снова отплыл в Индию, где получил назначение в Секундерабад, военный пост вблизи Хайдарабада. Все свободное от медицинской практики время ученый проводил, изучая комаров. Он ловил комаров одного какого-нибудь вида и пускал их под сетку над кроватью, на которой лежал голый пациент. После того как комары напивались крови индуса, Росс их ловил, тщательно собирал в бутылку и последовательно рассматривал под микроскопом их желудки. Он хотел выяснить, не развиваются ли там малярийные микробы, высосанные с кровью. Но ничего подобного не было. Неудачи следовали одна за другой, но Росс не сдавался…
В первые годы своей работы в Индии Рональд занимался не столько медициной, сколько литературным творчеством и изучением математики. Впоследствии он писал: «Я пренебрегал своими медицинскими обязанностями. Я всегда был занят, но литературным трудом, и ничего не делал для того, чтобы помочь людям найти причины тех болезней, которые, возможно, являются главным бичом человечества».
«Все, за что бы я ни принимался, мне не удавалось, – пишет он откровенно в автобиографии. – Но неудачи не сразили меня. Они увлекли меня ввысь, на далекие холодные вершины одиночества. В этом настроении была известная доля эгоизма, но много было в нем и возвышенного. Мне ничего не хотелось, я не искал ничьей похвалы. У меня не было ни друзей, ни врагов, ни любви, ни ненависти».
Свой первый отпуск в 1888 году Росс проводит в Англии. В 1889 году он женился на Розе Бесси Блоксем. В семье у них было два сына и две дочери.
По возвращении в Индию Рональд написал очередной роман под заглавием «Дитя океана», изобрел новую систему стенографии, придумал фонетический метод стихосложения.
Тогда же он начал исследовать под микроскопом кровь индусов, болевших малярией. Он пытался доказать, что Лаверан ошибся и микроба малярии не существует. Росс ошибочно предполагал, что малярия вызывается не чем иным, как кишечным расстройством.
Во время второго отпуска в 1894 году Росс познакомился в Англии с Патриком Мэнсоном, довольно видным и популярным английским врачом. Его, как и многих ученых, волновал вопрос: как малярийный микроб переходит от человека к человеку. Мэнсон поделился с Россом догадкой: птицы или люди заражаются малярией от воды с мертвыми комарами или впитывают ее в себя из воздуха.
Росса чрезвычайно заинтересовала эта проблема. Оставив жену и детей в Англии, он 28 марта 1895 года снова отплыл в Индию, где получил назначение в Секундерабад, военный пост вблизи Хайдарабада. Все свободное от медицинской практики время ученый проводил, изучая комаров. Он ловил комаров одного какого-нибудь вида и пускал их под сетку над кроватью, на которой лежал голый пациент. После того как комары напивались крови индуса, Росс их ловил, тщательно собирал в бутылку и последовательно рассматривал под микроскопом их желудки. Он хотел выяснить, не развиваются ли там малярийные микробы, высосанные с кровью. Но ничего подобного не было. Неудачи следовали одна за другой, но Росс не сдавался…