Как стать «папой»: 145 лет назад родился Абрам Иоффе

Для советской физики этот ученый — Эйнштейн, Бор, Планк и другие революционеры науки в одном лице. А еще это его гениальные ученики — Игорь Курчатов, Петр Капица, Яков Зельдович, Лев Ландау и многие другие. Как Абрам Федорович Иоффе стал «отцом» нобелевских лауреатов и основателей атомного проекта? Как заложил в СССР основы ядерной физики и физики полупроводников? Вместе с порталом biblioatom.ru вспоминаем поворотные моменты биографии ученого.

В науку по запаху

Еще в школьные годы Абрама Иоффе заинтересовал вопрос о природе возникновения запахов. В своих мемуарах он писал: «Механизм, который создает ощущение запаха, — это инфракрасные колебания, такие же, как свет, но меньшей частоты. Из реального училища путь был только в техническую высшую школу. Я выбрал Санкт-Петербургский технологический институт, так как думал, что там легче, чем в горном или путейском, можно заниматься физикой и разобраться в природе запаха. Однако заниматься наукой в высшей школе было невозможно… Единственное, что оставалось, — учиться эксперименту и именно в той области, где он стоит выше всего, — в физике. Но заниматься научной работой в России тех лет было безнадежно. По отзывам петербургских физиков, лучшим физиком-экспериментатором был Рентген, профессор Мюнхенского университета. К нему я и поехал».

Немецкий за 10 дней

«В Мюнхен я приехал перед самыми рождественскими каникулами, — вспоминал Абрам Иоффе. — На другое же утро я отправился в университет разыскивать Рентгена и внезапно столкнулся с ним. Прежде всего я ощутил, что школьных знаний немецкого языка, на которые я рассчитывал, совершенно недостаточно. Больше того, я даже не мог объяснить, что хочу. 10‑дневные каникулы были посвящены изучению немецкого языка. С утра до ночи я переводил немецкий учебник физики. Первое препятствие было устранено. Мне разрешили одному работать в лаборатории».

Что же с исследованием распространения запаха? А ничего: «Вопрос о запахе был мною отложен, так как Рентген предложил мне изучить причины электризации кристаллов кварца при сжатии и растяжении». С этого и начался путь Абрама Иоффе в большой науке. В Мюнхене он получил степень доктора философии, защитившись по тематике своих исследований.

Из докторов в лаборанты и обратно

Ученому предложили профессуру в Мюнхене, но он предпочел вернуться в Санкт-Петербург, где в 1906 году его зачислили лаборантом на кафедру физики в Политехнический институт. По мнению Абрама Иоффе, в то время это был единственный живой центр научно-технической мысли: «На фоне застывших в традиционных формах других технических школ и русских университетов здесь чувствовались зачатки нового». В Политехе он получил степень доктора физико-математических наук и звание профессора.

В 1916 году ученый организовал семинар — уже после Октябрьской революции из него вырос знаменитый Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ), тоже под началом Абрама Федоровича. В научную школу Иоффе, формирующуюся в отечественной физике в рамках семинара, вошли такие будущие светила науки, как Николай Семенов, Петр Капица, Яков Френкель, Петр Лукирский, Николай Добронравов, Яков Дорфман и др.

Кванты как яйцо с сюрпризом

Научные интересы Абрама Иоффе в то время сосредоточились на «прочном установлении атомного строения электричества и света», включая квантовую теорию. В статье, опубликованной в журнале «Вопросы физики» в 1912 году, он отмечал: «Атомная гипотеза сама еще никакого объяснения не имеет… Она вообще создает больше вопросов, чем дает ответов. Тем больше оснований заняться ее проверкой и развитием — выделить из нее то здоровое зерно, которое в ней, несомненно, имеется, установить границы ее применимости и придать ей то или иное конкретное содержание».

Позже Абрам Иоффе сделал следующий вывод: «Физика в настоящее время переживает свой героический период; каждый год приносит целый поток новых фактов и идей, опережающих самые смелые наши ожидания. Можно сказать, физика подрывает и основы самого здравого смысла теориями относительности и квантов. Кванты — это яйцо с сюрпризом: со временем мы узнаем его содержание, а пока вносим его в нашу картину как оно есть — в оболочке. В десятки тысяч раз раздвинутые рамки нашего опыта охватываются одной электромагнитной теорией, одинаково справедливой и в глубине атома, и на просторе Вселенной».

Основная установка

В сентябре 1918 года в Петрограде при активном участии Абрама Федоровича был создан физико-технический отдел Государственного рентгенологического и радиологического института. На базе этого отдела впоследствии был образован отдельный Государственный физико-технический рентгенологический институт, затем — ЛФТИ, которому в 1960‑м присвоили имя Иоффе.

Ученый подчеркивал, что «основной установкой нового института была такая организация физического исследования, которая могла бы сделать физику научной базой будущей техники». В книге «Над чем работают советские физики», увидевшей свет в 1930 году, Абрам Иоффе сообщал: «В Ленинграде имеется специальный институт, разрабатывающий вопросы, связанные с радиоактивностью. Помимо этого, работы по радиоактивности ведутся и в ряде других институтов (Рентгенорадиологический, Физико-технический и т.п.). Предсказать практические применения этих работ чрезвычайно трудно, однако можно отметить, что наличие колоссального количества внутриатомной энергии невольно приводит к мысли: не здесь ли нужно искать выход из того энергетического кризиса, в который попадет человечество через две-три сотни лет, принимая во внимание чудовищный рост промышленности и относительно небольшие природные запасы топлива (лес, уголь, нефть)?»

В 1925 году Абрам Иоффе пригласил на работу в свой институт молодого Игоря Курчатова. Он начинал с исследований в области диэлектриков, но вскоре переключился на ядерную физику.

Точное прозвище

С 1921 года Иоффе часто выезжал за рубеж, выступая с научными докладами в крупнейших европейских и американских университетах. В Калифорнийском университете в Беркли и Массачусетском технологическом институте в Бостоне он прочитал целые курсы лекций. И это понятно: ни в одной стране наука не может развиваться изолированно, без тесных связей с мировой. Кстати, именно Абрам Иоффе вытащил в Англию Петра Капицу — в Кавендишскую лабораторию к самому Резерфорду.

Благодаря зарубежным командировкам к Абраму Федоровичу прилипло вполне доброжелательное прозвище «папа Иоффе», подчеркнувшее его заслугу в создании физической школы молодых ученых. О возникновении этого прозвища рассказал Петр Капица. Однажды, прогуливаясь с Абрамом Иоффе по Парижу, они натолкнулись на группу зазывал, приглашавших посетить ночной клуб. Те прицепились к Капице, на что тот заявил: мол, вот мой папа, если он разрешит, только тогда пойду. «Папа» не разрешил, и зазывалы отстали.

Кладезь трудностей

Понимая суть исследований в области ядерной физики, развернувшихся под руководством Игоря Курчатова, сам Абрам Иоффе непосредственного участия в них не принимал. Однако он всячески поддерживал это направление и давал зеленый свет — именно в ЛФТИ было открыто явление ядерной изомерии и спонтанное деление ядер урана. В утвержденном Иоффе плане работ института на 1941 год значилась управляемая ядерная реакция.

Разумеется, ученый всегда был в курсе актуальных достижений в этой области. Взгляды Абрама Федоровича в ядерной физике эволюционировали, это демонстрируют его высказывания с разницей в четыре года.

1930 год: «Атом — эта целая система, микрокосмос, в котором десятки электронов вращаются вокруг центрального ядра подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Применив к движению электронов в атоме квантовые законы, Бор создал модель атома, которая в течение 10 лет служила путеводной нитью для всей физики. Вскоре и компактное ядро — это Солнце атома — рассыпалось на свои элементы: положительные протоны и те же отрицательные электроны. В природе нет ничего, кроме электричества протонов и электронов. Все явления этой природы — проявление свойств этих электрических зарядов».

1934 год: «Неисчерпаемый кладезь трудностей (в том смысле, что все новое трудно) имеется в новых фактах, вскрытых изучением атомного ядра примерно с 1932 года. Кроме протонов и электронов, а потом и позитронов, появились еще нейтроны, а потом нейтрино. В физической материи есть и электрическая, и неэлектрическая части. Со дня на день факты могут нас подвести к тому, что мы должны будем отказаться от универсальности электрической природы материи. Другая область фактов — это явления, которые носят очень странные названия: аннигиляция материи и материализация энергии. В данный момент нельзя с полной уверенностью сказать, происходит ли такое явление, что позитрон соединяется с электроном в пустом пространстве и единственным результатом при этом оказывается испускание двух квантов. Но есть основание думать, что это может происходить в природе».

Партизанский котелок

Дальновидно предоставив своего рода карт-бланш в области ядерной физики Игорю Курчатову с коллегами, Абрам Иоффе сосредоточился на физике полупроводников во всем многообразии их применения и термоэлектричестве. Мало кто знает, что во время Великой Отечественной войны имело место успешное применение созданного на основе научных изысканий Иоффе мобильного портативного источника электроэнергии ТГ‑1 («Термогенератор первый»). Он был предназначен для питания радиостанций партизанских отрядов и забрасываемых в тыл противника диверсионноразведывательных групп. Гениальное в своей простоте устройство представляло собой обычный котелок, в днище которого размещались термопары. Котелок наполняли водой, вывешивали над костром. На огне термопары нагревались до 300–350 °C и тут же охлаждались кипятком — около 100 °C. Такая разность температур генерировала в термопарах электричество. Мощности ТГ‑1 было достаточно для выхода в эфир.

Безродный космополит — Герой Соцтруда

Кнут и пряник — известные инструменты, которые власть большевиков применяла в отношении светил отечественной науки. Досталось и Абраму Иоффе: однажды, после сессии Академии наук (АН) СССР 1936‑го, на которой звучала критика в адрес ЛФТИ, на ученого накатали рапорт в форме чуть ли не доноса о саботаже. Тогда как-то обошлось, а вот в 1950‑м в ходе развернувшейся «борьбы с космополитизмом» Иоффе вынудили оставить должность директора института «по собственному желанию». Примечательно, что Абраму Федоровичу припомнили и его негативные оценки состояния физической науки в царской России. А еще обвинили в том, что он «с самых ранних лет существования советской власти позорно преклонялся перед западной наукой, пытаясь поставить советскую науку в арьергард науки капиталистических стран». Его даже вывели из состава ученого совета ЛФТИ.

Впрочем, в 1952‑м Иоффе возглавил лабораторию полупроводников АН СССР. Через два года на ее основе был создан академический Институт полупроводников, в котором Абрам Федорович директорствовал до конца своей жизни. В 1955‑м ему присвоили звание Героя Социалистического Труда.

Ученый умер 14 октября 1960 года в рабочем кабинете. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища в Северной столице. В год смерти Абрама Иоффе в Ленинграде вышел в продажу первый отечественный радиоприемник на полупроводниках.