Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

П.Л.Капица

В книге собраны выступления академика П. Л. Капицы перед широкой аудиторией, в которых содержится простое и ясное изложение его экспериментальных исследований. В широко известных очерках жизни и деятельности выдающихся ученых дается анализ их научного творчества, вскрываются объективные причины и индивидуальные черты, способствовавшие успеху их научной деятельности. В книгу вошли также статьи и выступления, посвященные вопросам организации науки, укреплению ее связи с практикой, творческому воспитанию молодежи, проблемам отношений человека и природы, борьбе за мир и прогресс.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся путями развития науки.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

СИЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ.

ИХ ПОЛУЧЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ С НИМИ

ПРОБЛЕМЫ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ

КИСЛОРОД

О ПРИРОДЕ ШАРОВОЙ МОЛНИИ

ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНОЙ РАБОТЫ В ИНСТИТУТЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

ЕДИНЕНИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ

ПЛАНИРОВАНИЕ В НАУКЕ

КОМПЛЕКСНЫЕ НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

ЭКСПЕРИМЕНТ, ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНОЙ РАБОТЫ

ОСВОЕНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ

СТОЛЕТИЕ «ЖУРНАЛА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ» И РОЛЬ ЖУРНАЛОВ В РАЗВИТИИ НАУКИ

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ОРГАНИЗАЦИИ НАУКИ И ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ В СССР

НА БЛАГО НАРОДА

ПРОФЕССОР И СТУДЕНТ

СЛОВО К ЮБИЛЕЮ ИНСТИТУТА

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ ТВОРЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ МОЛОДЕЖИ

РОЛЬ ВЫДАЮЩЕГОСЯ УЧЕНОГО В РАЗВИТИИ НАУКИ

ЛОМОНОСОВ И МИРОВАЯ НАУКА

НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕНИАМИНА ФРАНКЛИНА

ФИЗИК И ОБЩЕСТВЕННЫЙ ДЕЯТЕЛЬ ПОЛЬ ЛАНЖЕВЕН

ПАМЯТИ ИВАНА ПЕТРОВИЧА ПАВЛОВА

АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ ФРИДМАН

ЛЕВ ДАВИДОВИЧ ЛАНДАУ

МОИ ВОСПОМИНАНИЯ О РЕЗЕРФОРДЕ

О НЕКОТОРЫХ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МАГНЕТИЗМА

ЗАДАЧА ВСЕГО ПЕРЕДОВОГО ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

ФИЛОСОФИЯ И ИДЕОЛОГИЧЕСКАЯ БОРЬБА

БУДУЩЕЕ НАУКИ

ГЛОБАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО

ПРЕДИСЛОВИЕ

Петр Леонидович — ученый очень широкого профиля. Крупнейший физик-экспериментатор, он внес значительный вклад в развитие физики магнитных явлений, физики и техники низких температур, квантовой физики конденсированного состояния, электроники и физики плазмы.

Петр Леонидович родился 9 июля 1894 г. в семье военного инженера. Свою научную деятельность он начал на кафедре А. Ф. Иоффе на электро-механическом факультете Петроградского политехнического института, который он окончил в 1918 г.

В своей первой оригинальной научной работе Петр Леонидович разработал новый метод приготовления волластоновских нитей — тонких (толщиной менее одного микрона) платиновых или золотых проволок, получаемых протяжкой в серебряной оболочке и последующим ее растворением. П. Л. Капица применил электролитический способ растворения серебра и этим уменьшил опасность обрыва тонких нитей. В следующей своей работе П. Л. Капица предложил оригинальную модель рентгеновского спектрометра, в котором интенсивность отраженных от кристалла рентгеновских лучей повышалась во много раз благодаря использованию эффекта фокусировки от кристалла с изогнутой цилиндрической поверхностью.

Третья опубликованная работа Петра Леонидовича была выполнена совместно с Н. Н. Семёновым. В этой работе был предложен метод определения магнитного момента атома, основанный на взаимодействии атомного пучка с неоднородным магнитным полем. Этот метод был затем осуществлен в известных опытах Штерна и Герлаха.

В 1921 г. П. Л. Капица был командирован для научной работы в Англию, где он долгое время работал в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, директором которой был Э. Резерфорд. В /923 г. Петр Леонидович впервые поместил камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривления траекторий α-частиц. В этих исследованиях он столкнулся с необходимостью создания сверхсильных магнитных полей. Он показал, что применение электромагнитов с железными сердечниками для этой цели бессмысленно и нужно переходить к катушкам, пропуская через них очень большой ток. Основная трудность, возникающая при этом, состоит в перегреве таких катушек. П. Л. Капица предложил оригинальный метод для преодоления этой трудности — создавать кратковременные магнитные поля пропусканием очень большого тока через катушки: за короткое время катушка не успевает нагреться. Испробовав различные источники тока, он остановился на специальной конструкции мотор-генератора. В этом генераторе энергия, необходимая для создания магнитного поля, накапливалась в виде кинетической энергии ротора. На своей установке Петру Леонидовичу удалось получить магнитное поле напряженностью 320 килоэрстед при длительности импульса порядка 10 миллисекунд. Принцип создания импульсных полей теперь широко используется во многих лабораториях. С развитием техники стало возможным использовать конденсаторы в качестве накопителей энергии, однако по величине магнитной энергии, полученной в катушке, результат П. Л. Капицы до сих пор является рекордным. Им были также разработаны оригинальные методы измерений различных физических параметров в импульсных полях.

Одним из основных результатов проведенных П. Л. Капицей исследований изменений физических свойств вещества в сильных магнитных полях явилось открытие им линейного закона для зависимости от магнитного поля электрического сопротивления ряда металлов в очень сильных магнитных полях. Этот закон, открытый им в 1928 г., нашел теоретическое объяснение лишь спустя 30 лет, когда была обнаружена сложная топологическая структура поверхностей Ферми в металлах.

Петром Леонидовичем была исследована магнитострикция пара- и диамагнитных веществ в сильных магнитных полях и открыта аномально большая магнитострикция монокристаллов висмута. Он обнаружил очень сильную анизотропию этой магнитострикции: при наложении магнитного поля вдоль тригональной оси висмут растягивался в направлении поля, а в поле, приложенном перпендикулярно оси — сжимался. П. Л. Капица исследовал также эффект Зеемана в сильных магнитных полях и наблюдал эффект Пашена — Бака.

Дальнейшая научная деятельность П. Л. Капицы связана с физикой низких температур. И здесь он начал с критического рассмотрения существовавших тогда методов получения низких температур и разработал новую оригинальную установку для ожижения гелия. В этой установке П. Л. Капице удалось избавиться от необходимости предварительно охлаждать гелий жидким водородом. Вместо этого гелий в его установке охлаждался, совершая работу в специальном расширительном детандере. Особенность этого поршневого детандера состояла в том, что смазку в нем осуществлял сам газообразный гелий.

Практически все изготовляемые в последнее время ожижители гелия строятся по принципу, предложенному П. Л. Капицей. Для проведения исследований в сильных магнитных полях и при низких температурах в Кембридже была построена специальная лаборатория им. Монда Лондонского Королевского общества, директором которой был назначен П. Л. Капица.

В 1934 г. П. Л. Капица возвращается в Москву и организует здесь Институт физических проблем, в котором продолжает исследования в сильных магнитных полях и по физике и технике низких температур.

В области техники низких температур Петр Леонидович разрабатывает новый метод ожижения воздуха с циклом низкого давления, в котором используется специальный турбодетандер, обладающий высоким коэффициентом полезного действия.

Разработанный П. Л. Капицей высокоэффективный радиальный турбодетандер с к.п.д. в 80-85% предопределил развитие во всем мире современных крупных установок разделения воздуха для получения кислорода, использующих только низкое давление.

В Советском Союзе работают и строятся мощные воздухоразделительные аппараты с использованием низкого давления, производительностью от 10 000 до 65 000 кубических метров кислорода в час. В промышленно развитых странах Запада на воздухоразделительных установках низкого давления, т. е. с использованием турбодетандеров типа, предложенного П. Л. Капицей, в 1970 г. было добыто около 53 млрд. кубических метров кислорода. Около половины получаемого кислорода используется в черной и цветной металлургии. Помимо металлургии кислород широко используется в химической промышленности и ракетной технике.