Свобода творчества — свобода делать ошибки.
П. Л. Капица
8 июля исполняется 130 лет со дня рождения Петра Леонидовича Капицы, физика, выдающегося учёного, инженера и инноватора, доктора физико-математических наук, лауреата Нобелевской премии и Государственных премий СССР, академика АН СССР, члена многих зарубежных академий наук и научных обществ, основателя Института физических проблем, которым руководил до своих последних дней.
Петр Леонидович прожил долгую жизнь, которую хватило бы на несколько жизней учёного и человека: студент-инженер в лаборатории А. Ф. Иоффе, «отца советской физики»; водитель санитарного автомобиля на фронте; работа в Кембридже под руководством Э. Резерфорда, «отца ядерной физики»; основатель Института физических проблем в СССР; создание отраслевого НИИ и целой отрасли промышленности в годы войны; опала; получение Нобелевской премии.
Капица внёс значительный вклад в развитие физики магнитных явлений, физики и техники низких температур, квантовой физики конденсированного состояния, электроники и физики плазмы. Он разработал высокопроизводительную промышленную установку для сжижения воздуха на базе турбодетандера, а также стал знаменитым физиком, который отказался участвовать в создании атомной бомбы.
Кто сыграл важную роль в деятельности П. Л. Капицы? Где молодой учёный проходил стажировку? Каковы были основные научные достижения Петра Капицы? На какие области физики он оказал наибольшее влияние? Почему Пётр Леонидович не работал над созданием атомной бомбы? Об этом и многом другом расскажет тематическая подборка материалов МЭШ, подготовленная специалистами ИСМиТО МГПУ к 130-летию со дня рождения Петра Капицы.
«Жизнь подобна карточной игре, в которую ты играешь, не зная правил»
Пётр Леонидович Капица родился 8 июля 1894 года в Кронштадте. Его отец, Леонид Петрович, отвечал за возведение кронштадтских крепостных сооружений и дослужился до чина генерал-майора. Мать, Ольга Иеронимовна, была педагогом, специалистом по детской литературе и фольклору.
В 1905 году мальчика определили в Кронштадтскую гимназию, но через год он был исключён за слабое знание латыни. Среднее образование Пётр получал в реальном училище. В старших классах предстояло определиться с профессией и перед юношей встал непростой выбор между физиком-экспериментатором и инженером-электриком. Впоследствии ему удалось с успехом совместить оба увлечения. Окончив с отличием училище в 1912 году, Пётр Капица поступил в Политехнический институт.
«Последовательность есть одна из главных сил человека»
Главную роль в формировании физических идей П. Л. Капицы сыграл профессор А. Ф. Иоффе, который привлёк способного ученика к работе в лаборатории, привил навыки исследовательской деятельности. На студенческие годы молодого человека выпали переломные моменты в истории страны. В августе 1914 года Первая мировая война застала Петра Леонидовича в Шотландии. Вернувшись на Родину в конце года, он отправился на фронт. В январе-марте 1915 года Капица служил под Варшавой в составе добровольного санитарного отряда в качестве водителя.
В 1916 году в печати появились первые публикации молодого учёного — «Инерция электронов в амперовых молекулярных токах» и «Приготовление волластоновских нитей». Вопросы возникновения электрического тока можно рассмотреть в приложении «Электрический ток. Электрическая цепь». По методу Петра Леонидовича их изготовили для лаборатории А. Ф. Иоффе. В 1918 году Капица окончил Политехнический институт и получил звание инженера-электрика, был оставлен при учебном учреждении в качестве преподавателя физики и механики.
«Только смелость, настойчивость и честность побеждают в жизни»
В 1920 году под руководством Абрама Фёдоровича Иоффе работала группа молодых перспективных физиков, которые проводили эксперименты в области атомной физики: измеряли скорости молекул, снимали рентгенограммы металлов, наблюдали явление Гаазе, знакомились с сенсационными открытиями Нильса Бора и Эрнеста Резерфорда, разработали метод определения магнитного момента атома.
В апреле следующего года П. Л. Капица вошёл в состав делегации, направленной в научную командировку в Англию, где познакомился с Эрнестом Резерфордом и был принят на стажировку в Кавендишскую лабораторию в Кембридже в качестве научного работника. В июне 1922 года молодой учёный начал работу по получению импульсных сверхсильных магнитных полей с использованием аккумуляторной батареи. Видео «Магнетизм. Магнитное поле. Сила Ампера. Сила Лоренца» расскажет об основных понятиях и законах, которые описывают свойства магнитного поля, а материал «Магнитные свойства вещества» познакомит с природой магнетизма. Одним из первых П. Л. Капица поместил камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривление треков альфа-частиц. Из видеофрагмента «Камера Вильсона» можно узнать, как определить характеристики движения исследуемых частиц, тест «Методы регистрации элементарных частиц» уточнит, знают ли школьники, как меняются треки заряженных частиц, если камеру Вильсона поместить в магнитное поле.
В 1930 году Капица стал профессором-исследователем Лондонского королевского общества, специально для него построили современную лабораторию. Основное направление научной деятельности Петра Леонидовича в данный период — природа жидкого гелия. В результате экспериментов в пределах критических температур ему удалось обнаружить потерю вязкости и появление сверхтекучести гелия. Жидкий гелий и жидкий азот используют для создания явления сверхпроводимости. Интерактивное задание «Применение сверхпроводимости» позволит распределить изображения по группам, а приложение «Удельное сопротивление. Сверхпроводимость» расскажет о зависимости температуры и сопротивления. Опираясь на открытия Капицы, Л. Д. Ландау позднее разработал квантовую теорию жидкого гелия.
«Ошибок много — истина одна»
Работая за рубежом, П. Л. Капица неоднократно приезжал в СССР с лекциями и консультациями. Во время очередного визита в 1934 году правительство запретило ему выезд из страны. Учёному предложили возглавить создаваемый Институт физических проблем при АН СССР. Оборудование лаборатории, которую в Англии возглавлял Капица, с согласия Кембриджского университета и по ходатайству Резерфорда, разрешили продать Советскому Союзу.
Во времена «Большого террора» Пётр Леонидович был известен своей принципиальной позицией: он писал письма И. В. Сталину и В. М. Молотову с требованиями освободить арестованных коллег-физиков Л. Д. Ландау, В. А. Фока и других, отказывался от участия в общественных кампаниях осуждения «врагов народа», сохранял независимость взглядов и суждений.
С 1936 года по 1941 учёный разработал новый метод сжижения воздуха, который предопределил развитие во всём мире крупных установок для получения кислорода, азота и инертных газов, установил скачок температуры или «скачок Капицы» при переходе тепла от твёрдого тела к жидкому гелию. В январе 1939 года Капица был избран действительным членом Академии наук СССР.
Во время Великой Отечественной войны П. Л. Капица являлся членом Научно-технического совета при уполномоченном Государственного комитета обороны СССР. В августе 1945 года Пётр Леонидович получил назначение в Спецкомитет по разработке атомной бомбы; не сработавшись с председателем комитета Л. П. Берией, вскоре попросил освободить его от работы. Данный инцидент вызвал недовольство И. В. Сталина, и вплоть до марта 1953 года учёный пребывал в опале. Капицу освободили от должностей начальника Главкислорода и директора ИФП, в 1950 году уволили из МГУ. В этот период физик на своей подмосковной даче на Николиной горе организовал небольшую лабораторию «Избой физических проблем». Учёный и его коллеги разрабатывали мощные СВЧ-генераторы и с их помощью получали стабильный плазменный шнур. Физика плазмы и электроника больших мощностей оставались приоритетной темой исследований Капицы последующие три десятилетия. Интерактив «Виды самостоятельных газовых разрядов» познакомит с тлеющим, искровым, коронным, дуговым разрядами.
В январе 1955 года Петра Леонидовича восстановили в должности директора Института физических проблем. Наступившая «оттепель» вновь дала физику возможность выезжать за границу, и в 1966 году учёный посетил Англию, где прочитал лекцию о Резерфорде. В конце жизни заслуги Петра Леонидовича Капицы получили высокое признание в научном мире: в 1978 году ему присудили Нобелевскую премию по физике. Приложение «Нобелевская премия. Лауреаты Нобелевской премии» поможет старшеклассникам расширить свои знания и кругозор о лауреатах-физиках, а тест «Нобелевская премия» рассмотрит процедуру вручения Нобелевской премии и её значение для человечества.
«Счастливым можно научиться быть в любых обстоятельствах. Несчастный только тот, кто вступает в сделку со своей совестью».
П. Л. Капица
