Статьи
Статья

Главный академик: 140 лет со дня рождения отца советской физики

Знаете ли вы, кто такой Абрам Федорович Иоффе?

«Говорить о значении Иоффе для физики — все равно что рассуждать о заслугах Ньютона. Если вы не знаете об Иоффе, то не знаете о физике ничего», — сказал каналу «Наука» заведующий кафедры физики твердого тела МГУ им. Ломоносова Александр Илюшин.

Так кто же такой Абрам Иоффе? Помните олдскульный научный мем про карликов, которые стоят на плечах великанов? Так вот, ученые, которые создали базу для всех основных достижений современной науки, от ядерной энергетики до электроники, — это карлики, а Иоффе — это великан, который несет их, Капицу, Курчатова, Ландау и многих других на своих плечах, как выпускник первоклашку на линейке. Нет, пожалуй, сравнение не совсем удачное. Он несет их как папа, посадивший на плечи своего ребенка, — так будет лучше. Ведь они, великие ученые середины XX века, так и звали Абрама Федоровича — Папа Иоффе.

Но обо всем по порядку.

Розы Рентгена

Аврум Файвиш-Израилевич Иоффе родился 29 октября (по старому стилю 17 октября) 1880 года в городе Ромны (теперь это Сумская область Украины). Отец его был купцом, мать — домохозяйкой. Ничто не предвещало бурного научного будущего, и лишь мальчишеское любопытство привело подростка в мир физики. Поступил в реальное училище, затем отучился в Санкт-Петербургском технологическом институте, куда брали независимо от происхождения.

Однако основной школой для Иоффе стал не институт, а стажировка в Мюнхене у самого Вильгельма Рентгена, который только что получил первую в истории Нобелевскую премию по физике. Сначала великий ученый проверял застенчивого ассистента из России, плохо говорившего на немецком, и давал ему студенческие задания: за два месяца Иоффе должен был выполнить сто задач из практикума, затем проштудировать работы других ученых. Когда деньги у Абрама кончились и надо было уезжать, Рентген зачислил юношу на работу своим ассистентом и предложил писать диссертацию под его руководством.

Именно в Мюнхене Иоффе начал эксперименты с кристаллами диэлектриков, пытаясь выяснить, влияют ли на их электропроводность различные виды излучения. Когда Рентген ненадолго уехал в Италию во время студенческих каникул, Абрам Федорович вместо отдыха погрузился в мир кварца и каменной соли и вовсю ставил эксперименты. Он обнаружил, что на величину тока в изоляторах влияет все: ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи, лучи радия, нагрев и охлаждение… Это было волнительное открытие!

Когда Иоффе послал Рентгену восторженное письмо в Италию, он получил холодный ответ: «Я жду от вас серьезной научной работы, а не сенсационных открытий. Рентген»

Иоффе продолжил работу, несмотря на неодобрение Рентгена: немецкий ученый даже перестал заходить к нему в лабораторию. Когда Абрам перешел к опытам с пластинами из каменной соли, он был очень удивлен: их электропроводность постоянно менялась под действием облучения рентгеновскими лучами — то повышалась в сотни раз, то совершенно исчезала. Он заметил, что усиление тока происходит под лучами солнечного света. С этим открытием Иоффе побежал к Рентгену (эпизод описан в книге «Неслучайные случайности» В. Азерникова). Ученый встретил ассистента колким вопросом: «Что, еще одно сенсационное открытие?» Иоффе показал учителю свой «фокус», открывая и опуская шторы. Рентген выразил скепсис: «Мало ли что может сделать солнце, а вот спичка?» Тогда Иоффе опустил шторы, зажег спичку и поднес ее к кристаллу. Ток вырос в несколько раз. «Давайте займемся вместе этим исследованием», — предложил, наконец, Рентген. Он хотел оставить талантливого ученика в Мюнхене, предлагал ему место, но Иоффе, защитив диссертацию у мэтра, вернулся в Россию по политическим причинам. В 1906 году он писал Рентгену: «Совесть не позволяет оставить Родину в тот момент, когда торжествует реакция».

Впрочем, Иоффе дважды в год приезжал в Мюнхен на консультацию к учителю, они вели совместную научную работу. Незадолго до смерти Рентген завещал своему ученику охотничий домик в Германии и просил ухаживать за его розами, но Иоффе снова не захотел эмигрировать и предпочел продолжить научную деятельность в Петрограде. К тому времени он уже был директором Физико-технического института, который позже станет называться его именем.

«Рентген был большой и цельный человек в науке и жизни. <…> Но только на фундаменте, созданном физиками XIX века и, в частности, Рентгеном, могла появиться современная физика, — писал Иоффе в мемуарах. — Рентгенов ток был толчком к электронной теории, рентгеновы лучи — к электронике и атомистике. На прочном фундаменте выросло новое здание». Удивительно, но почти то же самое можно сказать о самом Иоффе и физике XXI века.

Эффект Иоффе

На фотографиях Иоффе часто стоит в окружении своих учеников. Будущий нобелевский лауреат академик Николай Семенов говорил об одном из таких изображений 1916 года: «В то время вся наша российская физика помещалась на одном диване». Это был сам Папа Иоффе и его научные «сыновья»: А. Александров, Я. Дорфман, П. Капица, И. Кикоин, И. Курчатов, Н. Семенов, Я. Френкель, Л. Ландау и другие.

Абрам Федорович одним из первых понял, что физика должна быть объединена с современной технологией и что будущих специалистов нужно готовить с пониманием инженерных проблем. Он вел семинары, инициировал обсуждения, продвигал своих учеников в карьере и был создателем современной физической школы в России.

«Самая главная его заслуга в том, что он создал Физико-технический институт и создал там научную школу, — говорит профессор факультета физики Высшей школы экономики Игорь Бурмистров. — Он в широком смысле родоначальник современной физики в СССР, его даже назвали Папой Иоффе. Он собирал и воспитывал молодежь и привлекал относительно на тот момент зрелых людей, в частности Френкеля, Семенова. Была целая программа, когда молодые люди вставали на крыло в Физико-техническом институте, а потом разъезжались и организовывали физические центры в разных частях страны. До сих пор Институт Иоффе в нашей стране очень сильный по физике полупроводников и по другим направлениям».

Основные достижения Иоффе связаны с областью физики твердого тела. Он проводил яркие красочные опыты для своих учеников, и один из них так и вошел в науку как «эффект Иоффе». «Внешне эффект выглядит так, — описывает его Яков Гегузин в книге "Живой кристалл". — Оказывается, что, если кристалл каменной соли смочить водой, его прочность на разрыв становится во много раз больше прочности сухого кристалла. Казалось бы, прочность — объемное свойство кристалла и ему нет дела до всего того, что происходит на поверхности кристалла, а на поверку оказывается, что существует "эффект Иоффе": соседство с водой резко упрочняет каменную соль».

В 1930-е годы Абрам Федорович заложил основу исследований полупроводников. Многие его идеи и исследования со временем были доработаны и воплощены в жизнь его учениками. Во многом благодаря им у нас есть современная техника, телефоны, информационные технологии, интернет и пр. Громоздкие хрупкие лампы свернулись до прочных и маленьких полупроводников — зарождался фундамент будущей цифровой революции.

По инициативе Иоффе на базе института была создана лаборатория по изучению атомного ядра, которую возглавил его ученик — Игорь Курчатов. В 1934 году Абрам Федорович опубликовал статью «Ядро атома», готовилась научная база для создания первой атомной бомбы. Есть легенда, что Сталин предложил возглавить все научные работы по атомной бомбе сначала Иоффе, но тот сказал: «Я уже стар. А здесь должен быть молодой и такой, который превзошел бы меня. Это мой ученик Игорь Васильевич Курчатов». Кандидатура была утверждена.

«Иоффе мы считаем основоположником ядерной физики в нашей стране, — рассказал каналу "Наука" специалист в области экспериментальной ядерной физики, академик РАН Юрий Оганесян.

«Все блестящее поколение наших выдающихся физиков (их можно долго перечислять), они все ученики Абрама Федоровича. Он сделал очень много для того, чтобы создать школу физики, одну из блестящих школ первой половины XX века»

«И довоенная наука, атомная физика и родившаяся ядерная физика — это, конечно, величайшая заслуга этого совершенно замечательного человека. То, что он сделал, его влияние, его дух, если хотите, совершенно неповторимы и неоценимы», — отметил он.

Главный академик

Революции, войны, смена правителей, неудобная для карьеры ученого еврейская национальность — Иоффе пришлось многое пережить и преодолеть. Исторические события то и дело прерывали и мешали его работе. Например, запуск крупнейшего в Европе циклотрона был объявлен 21 июня 1941 года, но по понятным причинам эту работу пришлось отложить. Даже в трудные времена, когда наука была почти невозможна, Иоффе старался быть полезным. Например, во время Великой Отечественной войны он изобрел партизанское радио на основе солдатского котелка. Ко дну котелка крепились полупроводниковые спаи, а другие спаи в зависимости от времени года помещались в холодную воду или снег. Стоило подвесить котелок над костром, как радиоприемник начинал работу — в результате разности температур между спаями в цепи возникала электродинамическая сила.

«Если бы Иоффе вручали Нобелевскую премию, то, я думаю, отметили бы его наиболее выпуклое физическое достижение — в области термоэлектричества, все, что он сформулировал, сделал. В те времена производство термоэлектрических приборов он развил до совсем практического применения: солдатские котелки служили рациями в партизанских отрядах — это было сделано полностью по его идеям и под его руководством. А вообще, он был чрезвычайно разносторонним человеком, и я бы назвал его отцом современной физики и в СССР, и в России. Направление его работы было крайне широким. Из них два направления определяют физику до сих пор: это физика полупроводников и ядерная физика, — рассказал нам в интервью Петр Копьев, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН.

«Весь Курчатовский институт — детище Физико-технического института, где было совершено фундаментальное открытие спонтанного деления ядер. Он родился из лаборатории №2, которая была создана по распоряжению Иоффе»

После войны на базе созданного Института полупроводников работы по их применению продолжились — велись обширные поиски и изучение новых материалов. Иоффе с учениками создал систему классификации полупроводниковых материалов, разработал методики определения их основных свойств. В институте на базе этих исследований была сконструирована и испытана серия охлаждающих устройств. В итоге Иоффе дал жизнь новой отрасли науки — термоэлектроэнергетике, которая призвана решить такие актуальные для современного общества проблемы, как преобразование световой и тепловой энергии в электрическую. В будущем эти опыты реализовались в солнечных батареях и не только. В год смерти Иоффе вышел первый отечественный радиоприемник на полупроводниках — в 1960 году в Ленинграде. Это была эпоха, когда имена физиков гремели, а ученые воспринимались как герои. «Главного академика» СССР Высоцкий упоминает в шуточной песне «Утренняя гимнастика»:

Если вы уже устали,
Сели-встали, сели-встали.
Не страшны вам Арктика с Антарктикой.
Главный академик Иоффе
Доказал: коньяк и кофе
Вам заменят спорта
Профилактика.

Правда, про коньяк и кофе Иоффе трудов не писал, зато был редактором многих научных журналов. Он всю жизнь жил в институте, ухаживал за розами во дворе, 15 дней не дожил до 80 лет и так и не был удостоен Нобелевской премии. Почетную в СССР Ленинскую премию ему дали посмертно, в 1961 году. Именем академика назван кратер на Луне, малая планета, самолет, улица в Адлерсхофе, площадь в Петербурге, несколько учебных заведений и научно-исследовательское судно.

Читайте также
«Квантовая физика дает надежду на то, что судьбы нет»
«Квантовая физика дает надежду на то, что судьбы нет»
Почти сто лет мир живет в состоянии неопределенности — спасибо за это Гейзенбергу!
Нобелевскую премию по физике получил выдающийся автор безумных идей
Нобелевскую премию по физике получил выдающийся автор безумных идей
Загадочные черные дыры Вселенной заслужили Нобелевскую премию по физике в 2020 году.
Варп-двигатель: как технология из Star Trek поможет покорить космос
Варп-двигатель: как технология из Star Trek поможет покорить космос
Варп-двигатель придумали фантасты, но эта технология имеет серьезное научное обоснование.