Период становления физики как науки (начало 17 – 80-е гг. 17 в.). 4 страница

«Созданное Фарадеем в противовес господствующим теориям дальнодействия представление о силовых линиях, - писал И.Е.Тамм, - полностью оправдало себя на деле: оно оказалось верным руководителем Фарадея на пути многочисленных блестящих открытий… Представление о силовых линиях всегда сохранит свое значение как позволяющее чрезвычайно просто и наглядно разобраться в целой области довольно сложных явлений. Однако мы знаем теперь, что область его приложимости ограниченна, что в других областях электромагнитных явлений, и прежде всего в быстропеременных полях, оно только затемняет сущность дела или вовсе отказывается служить и ведет к противоречиям. Но именно из представления о силовых линиях выкристаллизовалось понятие поля, имеющее столь фундаментальное значение для всей современной физики. Современное понятие поля вполне соответствует сущности воззрений Фарадея». По мнению А. Эйнштейна, идея поля Фарадея является самым важным открытием со времен Ньютона, которое со временем разорвало рамки механического описания природы. У Ньютона и его последователей пространство выступало как пассивное вместилище тел и электрических зарядов, а у Фарадея оно принимало участие в явлениях. «Нужно было иметь могучий дар научного предвидения, - писал А.Эйнштейн, - чтобы распознать, что в описании электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами». И как бы продолжая мысль Эйнштейна, И.Е.Тамм подчеркивал: «Ибо физическое пространство вовсе не представляет собой лишь «пустой» протяженности, в которую как бы вложены материальные тела. Нет, пространство обладает сложными физическими свойствами – оно является носителем полей электромагнитных и гравитационных, носителем энергии. Состояния и свойства пространства, до свойств геометрических включительно (ОТО), определяются расположенными в нем телами и, в свою очередь, воздействуют на эти тела. И это представление о пространстве как о живой физической реальности, находящейся в непрерывном взаимодействии со всеми расположенными в нем телами, одним из главных своих истоков восходит, несомненно, М.Фарадею». На основе своей концепции поля Фарадею удалось дать качественное представление обо всем комплексе электромагнитных эффектов, открытых им и его предшественниками. Точные же пространственно-временные законы электромагнитгных явлений сформулировал Дж.Максвелл. Все разнообразие этих явлений, всю совокупность законов, которым они подчиняются, он свел в одну систему уравнений (уравнения Максвелла).

Джеймс Клерк Максвелл (1831 – 1879) – английский физик, член Эдинбургского королевского общества (1855) и Лондонского королевского общества (1861). Родился в Эдинбурге в знатной и богатой шотландской семье.Учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах (1847 – 1850, 1850 – 1854 гг.). В 1856 – 1860 гг. – профессор Абердинского университета, в 1860 – 1865 гг. – Лондонского королевского колледжа, с 1871 г. – первый профессор экспериментальной физики в Кембридже. Под его руководством создана известная Кавендишская лаборатория в Кембридже, которую он и возглавлял до конца дней своей жизни. Научные работы посвящены электродинамике, молекулярной физике, общей статистике, оптике, механике, теории упругости. Первую научную статью Максвелл написал в 14 лет, когда учился в Эдинбургской академии. Работа была посвящена овальным кривым и реферат ее был опубликован в 1846 г. в «Трудах Эдинбургского королевского общества». Наиболее весомый вклад сделал Максвелл в молекулярную физику и электродинамику. В кинетической теории газов, одним из основателем которой он является, в 1860 г. установил статистический закон, носящий его имя. Сформулировал парадокс с «демоном», сортирующим молекулы по скоростям и «нарушающим» второе начало термодинамики. Самым большим научным достижением Максвелла является теория электромагнитного поля – уравнения Максвелла – остающимися и сейчас основными в физике, в частности составляют основу электро- и радиотехники. Максвелл был также известным популяризатором физических знаний.

Дальнейшее развитие теория электромагнитного поля получила в работах О.Хевисайда и Г.Герца, которые уравнениям Максвелла придали (1890) математически симметричную форму, хорошо демонстрирующую полную взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями.

Оливер Хевисайд (1850 – 1925) – английский физик и математик, член Лондонского королевского общества (1891). Научными работами занимался в собственной лаборатории с 1874 г. Основные научные работы относятся к электромагнетизму. Развил теорию электромагнитного поля Максвелла, особенно подчеркивал симметрию электрического и магнитного полей, определял поля, создаваемые различными конфигурациями движущихся зарядов; независимо от Дж.Пойнтинга рассматривал вопрос о потоке энергии электромагнитного поля и получил энергетические соотношения. Автор пятитомной монографии «Электромагнитная теория». Постулировал в 1902 г. ионизированный слой атмосферы, отражающий электромагнитные волны (слой Хевисайда). Один из творцов операционного исчисления.

Генрих Рудольф Герц (1857 – 1894) родился в семье гамбургского адвоката. Он учился в реальном училище, но аттестат зрелости получил в городской гимназии.Учился в Мюнхенском и Берлинском университетах. В 1884 -–1889 гг. – профессор Высшей технической школы в Карлсруэ, а с 1889 г. – профессор Боннского университета. Научные работы относятся к электродинамике, одним из основоположников которой он является, и механике. В 1887 г. в работе «Об очень быстрых электрических колебаниях» предложил удачную конструкцию генератора электромагнитных колебаний (вибратор Герца) и метод их обнаружения с помощью резонатора (резонатор Герца), впервые разработав таким образом теорию открытого вибратора, излучающего электромагнитные волны. Пользуясь вибратором и резонатором, в 1888 г. экспериментально доказал существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Максвелла. Экспериментируя с электромагнитными волнами, Герц наблюдал их отражение, преломление, интерференцию, поляризацию. Он установил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света. Опыты Герца имели большое значение для признания теории Максвелла и ее утверждения. Герц в 1887 г. наблюдал внешний фотоэффект. Исследования Герца посвящены также катодным лучам, теории удара упругих тел и т.п. В работе «О прохождении катодных лучей через тонкие металлические слои» (1891) открыл проницаемость металлов для катодных лучей, заложив тем самым основы для изучения катодных лучей и строения вещества. Построил механику, свободную от понятия силы (введение неголономных связей, трактовка механической системы как системы многих измерений с большим числом степеней свободы, принцип кратчайшего пути, или наименьшей кривизны, - принцип Герца). Таким образом, электродинамика как порождение 19 в. явилась первой областью физики, где были применены полевые концепции, получившие в дальнейшем широкое распространение. В результате также впервые была продемонстрирована определяющая роль электромагнитных сил в веществе.

Со временем уравнения Максвелла как макроскопические уравнения электромагнитного поля обобщил Х.Лоренц, экстраполировав их на микроскопические электромагнитные поля, создаваемые отдельными заряженными частицами. «В начале нашего столетия физики-теоретики всего мира с полным правом смотрели на Г.А.Лоренца как на своего наставника. Физики младшего поколения в большинстве случаев не представляют себе полностью той огромной роли, которую сыграл Лоренц в становлении идей теоретической физики. Причина этого странного непонимания коренится в том, что фундаментальные идеи Лоренца настолько вошли в плоть и кровь, что молодые ученые вряд ли способны осознать их смелость и вызванное ими упрощение основ физики» – писал Эйнштейн в статье «Лоренц как творец и человек», посвященной 100-летию со дня его рождения.

Хендрик Антон Лоренц (1853 – 1928) – нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории, член Нидерландской АН. Родился в Арнхеме. Учился в Лейденском университете (1870 –1872), затем до 1877 г.учительствовал в Арнхеме. В 1875 г. защитил докторскую диссертацию «К теории отражения и преломления света». В 1878 1923 гг. – профессор Лейденского университета и заведующий кафедрой теоретической физики. С 1923 г. – директор Тейлоровского института в Гарлеме. Научные работы в области многих разделов теоретической физики: электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, теории излучения, квантовой теории, атомной физики и др. Исходя из электромагнитной теории Максвелла – Герца и вводя в учение об электричестве атомистику, Лоренц создал классическую электронную теорию как теорию электрических, магнитных и оптических свойств вещества и электромагнитных явлений, базирующуюся на анализе движений дискретных электрических зарядов. На основе электронной теории Лоренц объяснил целый ряд физических фактов и явлений и предсказал новые. В частности, он вывел формулу, связывающую диэлектрическую проницаемость с плотностью диэлектрика, и зависимость показателя преломления вещества от его плотности, дал выражение для силы, дествующей на движущийся заряд в электромагнитном поле, объяснил зависимость электропроводности вещества от теплопроводности, развил теорию дисперсии света. Предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле и, когда оно в 1896 г. было открыто П.Зееманом, разработал его теорию (Нобелевская премия, 1902). В 1895 – 1902 гг. Лоренц создал электродинамику движущихся сред. В 1904 г. вывел формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в двух раличных инерциальных системах отсчета (преобразования Лоренца). Из преобразований Лоренца получают все кинематические эффекты СТО. В 1904 г. Лоренц впервые получил формулу зависимости массы электрона от скорости. Необыкновенная привлекательность, чувство мягкого юмора и глубокое понимание характера людей сделали его непревзойденным руководителем международных семинаров и конференций, тем более, что он великолепно владел семью европейскими языками.

В развитие электронной теории внесли вклад также Дж.Томсон, М.Абрагам, А.Пуанкаре, Дж.Лармор и др. В результате была создана электродинамическая картина мира.

Наряду с развитием электромагнетизма в этом же периоде было завершено создание термодинамики (Р.Клаузиус, Л.Больцман, Дж.Гиббс). Клаузиусом введено важное понятие для термодинамической системы – энтропия и установлен принцип, ха-рактеризующий направление протекания процессов (1865). Больцман открыл связь энтропии физической системы с вероятностью ее состояния и доказал статистический характер второго начала термодинамики (1872). Гиббс заложил в 1873 – 1878 гг. основы химической термодинамики.

Людвиг Больцман (1844 – 1906) – австрийский физик-теоретик, один из основоположников классической статистической физики, член Венской АН (с 1895 г.). Родился в Вене.Там же он учился в университете, где профессором физики был Стефан. Свое образование он продолжил в Гейдельберге и Берлине; по окончании курса в 1867 г. был оставлен ассистентом при Физическом институте Венского университета. Тогда же им были начаты исследования по развитию механической теории тепла, давшие основу для создания молекулярно-кинетических представлений, базирующихся на статистических принципах. Был профессором университетов в Граце (1869 – 1873 и 1876 – 1889), в Вене (1873 – 1876 и в 1894 –1900, и с 1903), Мюнхене (1889 – 1894), Лейпциге (1900 – 1902). Сложный и неуживчивый характер Больцмана мешал ему долго работать на одном месте. Работал Больцман в различных направлениях физики, особенно плодотворно – в области кинетической теории газов, термодинамики и теории излучения. Вывел в 1868 г. закон распределения газовых молекул по скоростям (статистика Больцмана). Формула равновесного больцмановского распределения легла в основу всей классической статистической физики. Применяя статистические методы к кинетической теории идеальных газов, вывел (1872) основное кинетическое уравнение газов, являющееся основой физической кинетики. Больцман связал энтропию физической системы с вероятностью ее состояния (1872) и, исходя из этого, доказал статистический характер второго начала термодинамики, дав ему свою формулировку, чем был нанесен удар гипотезе тепловой смерти Вселенной. Сформулировал в 1872 г. известную Н – теорему (Н-теорема Больцмана), которая вместе с его статистической интерпретацией второго начала термодинамики положена в основу теории необратимых процессов. Больцман впервые применил к излучению принципы термодинамики. Используя гипотезу Дж.Максвелла о световом давлении, он в 1884 г. теоретически открыл закон теплового излучения, по которому излучаемая энергия абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела. Этот закон был экспериментально установлен в 1879 г. австрийским физиком Й.Стефаном (закон Стефана – Больцмана). В 1884 г. Больцман из термодинамических соображений вывел существование давления света. Уделял внимание также философским вопросам естествознания, активно боролся с энергетиками, отстаивая атомистическую теорию, а в теории познания – с махистами. Непрерывные нападки со стороны противников кинетической теории газов вызвали у Больцмана манию преследования. Возможно, поэтому он покончил жизнь самоубийством. Работы Больцмана посвящены также математике, механике, оптике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля и т.п. Член многих АН, в том числе Петербургской (с 1899 г.).

Джозайя Уиллард Гиббс (1839 – 1903) – американский физик-теоретик. Его жизнь бедна внешними событиями. Он родился в Нью-Хейвене, в семье профессора Иельского колледжа. В этом же колледже, впоследствии преобразованном в университет, он получил образование, там же после окончания он преподавал вначале латынь, затем – физику. Гиббс был первым, получившим степень доктора философии по технике в Иельском университете – его диссертация была посвящена зубчатым передачам. Очень существенны для Гиббса были три года, проведенные в Европе, сначала в Париже и Берлине, затем – в Гейдельберге, где в то время работали Гельмгольц и Кирхгоф. В 1871 г. Гиббс стал профессором математической физики Иельского университета; он занимал эту кафедру до конца жизни. Гиббс имел малообщительный характер и слабое здоровье; он не был женат и всю жизнь прожил в доме своей сестры. Гиббс только раз произнес речь перед профессурой университета. Его выступление было предельно кратким: «Математика – это язык». Первые работы Гиббса появились поздно, когда ему было уже 34 года. Основные научные работы в области химической термодинамики и статистической механики, одним из основоположников которых он является. Разработал энтропийные диаграммы, которые играют роль в технической термодинамике, показал, что трехмерные диаграммы позволяют представить все термодинамические свойства вещества. Предложил правило фаз и метод термодинамических потенциалов, с помощью которого можно было достаточно просто решать многие проблемы термодинамики, и применил его к общим проблемам термодинамики газов, жидкостей и кристаллов, термодинамического равновесия, термодинамики поверхностных явлений (1874 – 1878). Получил термодинамическое уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами. Разработал теорию капиллярности. Однако результаты этих исследований Гиббса в Европе до 1892 г. почти не были известны. Гиббс развил систему статистической механики, которая толковала его термодинамические функции на атомистических основах, построил общую теорию флуктуаций величин этих функций. С его именем связаны парадокс Гиббса, каноническое, микроканоническое и большое каноническое распределения Гиббса, адсорбционное уравнение Гиббса, уравнение Гиббса – Дюгема. Является также одним из создателей векторного исчисления в его современной форме.

Таким образом, усилиями Максвелла, Клаузиуса, Больцмана и Гиббса продолжалось развитие кинетической теории газов. Последняя впервые ввела в физику методы теории вероятностей, рассмотрев статистически большое количество не связанных между собой элементарных механических процессов. Свое завершение классическая статистическая физика получила в 1902 г. в работе Дж. Гиббса «Элементарные принципы статистической механики».

В 1869 г. Д.И.Менделеевым (1834 – 1907) был открыт один из фундаментальных законов природы – периодический закон химических элементов, имеющий огромное естественнонаучное и философское значение. Он позволил рассматривать все элементы в их взаимной связи и прогнозировать свойства неизвестных элементов. Обнаружена закономерность в спектральных линиях водорода (Бальмер,1885) и предложена (1890) формула, описывающая любую спектральную линию химического элемента (формула Ридберга). Установлены законы теплового излучения (закон Стефана – Больцмана, закон смещения Вина), уравнение состояния реального газа (уравнение Ван дер Ваальса). В области эксперимента получен ряд значительных достижений: определено (1865) число молекул в 1 см³ газа при нормальных условиях (число Лошмидта), открыты электро- и магнитооптические эффекты (Дж.Керр, 1875 – 1876), эффект Холла,1879), пьезоэлектрический эффект (П. и Ж. Кюри, 1880), термоэлектронная эмиссия (Т. Эдисон, 1883), внешний фотоэффект (Г.Герц, 1887), получен жидкий кислород (Л.Кальете, Р.Пикте, 1877).

Созданы важные для дальнейшего развития физики и техники инструменты и устройства: динамомашина (А.Пачинотти, 1860), аккумулятор (Г.Планте, 1860), лампа накаливания (А.Н.Лодыгин, 1872; Т.Эдисон, 1879), радиометр (У.Крукс,1873), тран-

Сформатор (П.Н.Яблочков, 1876), телефон (А.Белл, 1876), микрофон (Д.Юз, 1878), первый современный оптический микроскоп (Э.Аббе, 1878), болометр (С.Ленгли, 1881), фотоэлемент (А.Г.Столетов, А.Риги, 1888), генератор трехфазного тока (М.И.Доливо-Добровольский,1888), когерер (Э.Бранли, 1890), электромагнитный осциллограф (А.Блондель, 1893), вакуумный спектрограф (В.Шуман) и др.

Успехи физики конца 19 в. как в теории, так и в эксперименте привели к тому, что различные разделы физики представляли собой взаимосвязанную систему, объединенную механикой Ньютона и электродинамикой Максвелла – Лоренца. Своим современникам физика казалась уже почти завершенной. В этой связи уместно привести разговор, происшедший между студентом Мюнхенского университета Планком и его учителем профессором Ф.Жолли. Молодой Планк, намеревавщийся стать физиком-теоретиком, спросил у профессора, что тот думает по этому поводу. Жолли, считавший, что с открытием закона сохранения энергии физика как наука в основном себя исчерпала, ответил: «Молодой человек, зачем вы хотите испортить себе жизнь? Ведь теоретическая физика уже закончена, дифференциальные уравнения решены, остается рассмотреть отдельные частные случаи… Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?». Даже такой известный физик, как У.Томсон (Кельвин), в речи, произнесенной им по случаю наступления нового века, высказал сожаление о последующих поколениях физиков, которым остались лишь мелкие доделки в уже воздвигнутом здании физической науки. Однако при этом он отметил, что на чистом и ясном небосводе физики остались только два «облачка» - одно, связанное с опытом Майкельсона, другое – с тепловым излучением черного тела. Правда, завершенность физики большинство ученых 19 в. понимало как возможность сведения все физических явлений к механике молекул (атомов) и эфира.

4.4. ТРЕТИЙ ЭТАП (конец 19 – нач. 20 в.) характеризуется ломкой многих устоявшихся принципов классической физики. Существовали факты, при объяснении которых классическая теория сталкивалась с большими трудностями, например неинвариантность уравнений Максвелла – Лоренца относительно преобразований Галилея. Эти трудности можно было преодолеть, только привлекая совсем новые понятия и идеи, коренным образом отличающиеся от господствующих классических представлений. Процесс революционного преобразования физики готовили также открытия конца 19 – начала 20 в. В 1895 г. Рентген открыл излучение, названное его именем, в 1896 г. А.Беккерель – радиоактивность урана, в 1897 г. Дж.Дж.Томсон – электрон – новую частицу материи, в 1898 М.Склодовская-Кюри и П.Кюри – радиоактивные элементы полоний и радий, в 1900 М.Планк выдвинул идею квантов, в 1902 – 1903 Э.Резерфорд и Ф.Содди установили закон радиоактивных превращений. Экспериментально были доказаны зависимость массы электрона от скорости (В.Кауфман, 1902) и образования гелия из радона (У.Рамзай и Ф.Содди, 1903); последнее свидетельствовало о взаимопревращаемости элементов. В 1903 г. было тагже обнаружено непрерывное выделение тепла солями радия (П.Кюри, А.Лаборд), что по сути представляло открытие атомной энергии.

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858 – 1947) – немецкий физик-теоретик, создатель квантовой теории, член Берлинской АН (с 1894 г.), ее непременный секретарь (1902 – 1943). Родился в Киле, в семье, в прошлом давшей Германии адвокатов, чиновников, ученых. Его интерес к физике зародился еще в гимназии Максимилиана в Мюнхене; он пронес через всю жизнь также и свою юношескую привязанность к классической филологии и музыке. В университете Планк учился сначала в Мюнхене, затем в Берлине, у Гельмгольца и Кирхгофа. Диссертация Планка была посвящена основаниям термодинамики – той области физики, которая лежала в центре его интересов во всей последующей деятельности. В 1880 г. он стал приват-доцентом в Мюнхене, через 5 лет – профессором в Киле. После смерти Кирхгофа Планк занял его кафедру в Берлине, которой заведовал до своей отставки в 1928 г., когда эту кафедру принял Шредингер. Нобелевскую премию по физике Планк получил в 1918 г. В годы гитлеризма Планк был в оппозиции к фашистскому режиму; его сын за соучастие в заговоре против Гитлера был казнен в 1944 г. Планк принимал деятельное участие в послевоенном восстановлении науки и культуры своей родины. Его именем названо основное научное общество Германии – общество Макса Планка. Научные работы относятся к термодинамике, теории теплового излучения, теории относительности, квантовой теории, истории и методологии физики, философии. В 1900 г. ввел квант действия, чем положил начало квантовой теории и, исходя из чуждого для классической физики предположения, что атомные осцилляторы излучают энергию лишь определенными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте колебания, теоретически вывел закон распределения энергии в спектре абсолютно черного тела. Формула закона Планка сразу же получила экспериментальное подтверждение. Однако, хотя формула излучения Планка и была принята как просто и адекватно описывающая экспериментальные факты, теория, предложенная Планком как обоснование этой формулы, не привлекала внимания ученых вплоть до 1905 г., когда революционную идею квантов использовал Эйнштейн, распространив ее на сам процесс излучения, и открыл фотон. Большое значение имели работы Планка по теории относительности. В 1906 г. вывел уравнения релятивистской динамики, получив выражение для энергии и импульса электрона, в 1907 г. провел обобщение термодинамики в рамках СТО. Он же ввел термин «специальная теория относительности».

Вильгельм Конрад Рентген (1845 – 1923) – немецкий физик-экспериментатор. Родился в Ленепе. Окончил Цюрихский политехникум (1866). В 1874 – 1879 гг. работал в Страсбургском университете (с 1876 г. – профессор), в 1879 – 1885 гг. – профессор университета в Гессене и директор Физического института, в 1885 – 1900 гг. – профессор Вюрцбургского университета, с 1900 г. – профессор Мюнхенского университета. В 1895 г. открыл излучение с длиной волны, более короткой, нежели длина волны УФЛ (Х-лучи), названные в дальнейшем рентгеновскими, и исследовал их свойства: способность отражаться, поглощаться, ионизировать воздух и т.д. Рентген предложил правильную конструкцию трубки для получения Х-лучей – наклонный платиновый антикатод и вогнутый катод; первый сделал снимки при помощи рентгеновских лучей. Открыл в 1890 г. магнитное поле диэлектрика, движущегося в электрическом поле (т.н. Рентгенов ток). Его опыт наглядно показал, что магнитное поле создается подвижными зарядами, и имел важное значение для создания Лоренцем электронной теории. Значительное число работ Рентгена посвящено исследованию свойств жидкостей, газов, кристаллов, электромагнитных явлений, открыл взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах. За открытие лучей, носящих его имя, Рентгену в 1901 г. первому среди физиков была присуждена Нобелевская премия. Представитель известной школы физика-экспериментатора А.Кундта Рентген сам имел славу лучшего экспериментатора своего времени, создал собственную школу экспериментальной физики.

Антуан Анри Беккерель (1852 – 1908) – французский физик, член Парижской АН с 1889 г. Родился в Париже. Окончил Политехническую школу в Париже (1874), с 1876 г. – лектор этой школы, с 1895 г. – профессор. Основные работы посвящены магнитооптике, фосфоресценции и радиоактивности, В 1896 г., изучая действие различных люминесцирующих веществ на фотопластинку, в частности солей урана, открыл неизвестное излучение, присущее самой урановой соли и ничего общего не имеющее с люминесцирующим излучением. Это явление самопроизвольного излучения солями урана лучей особой природы было названо радиоактивностью. За открытие явления естественной радиоактивности урана Беккерель удостоен в 1903 г. Нобелевской премии. Пропуская бета-лучи через пересекающиеся электрическое и магнитное поля, первый измерил отношение заряда к массе бета-частиц и установил, что оно такого же порядка, как и для частиц катодных лучей (1900). Обнаружил в 1901 г. (независимо от П.Кюри) физиологическое действие радиоактивного излучения, установил его самопроизвольность и устойчивость, а также способность ионизировать газ. Член ряда академий наук.

Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940) – английский физик, член Лондонского королевского общества с 1884 г., в 1916 – 1920 гг. – президент. Родился в Четхем Хилле. Учился в Манчестерском университете, окончил Кембриджский университет (1880). В 1894 – 1919 гг. – профессор Кемриджского университета и директор Кавендишской лаборатории, в 1905 – 1918 гг. – профессор Королевского института. С 1918 г. возглавлял Тринити колледж в Кембридже. Научные работы посвящены прохождению электрического тока через разреженные газы, катодным и рентгеновским лучам, атомной физике, физике металлов. Исследуя отклонения катодных лучей в магнитном и электрическом полях, показал, что они представляют собой поток отрицательно заряженных частиц и измерил отношение заряда этих частиц к произведению их массы на скорость. Нашел в 1897 г., что их масса приблизительно в 1837 раз меньше, чем масса атома водорода, т.е. открыл электрон и измерил величину его заряда (метод Томсона; Нобелевская премия, 1906). Разработал теорию движения электрона в магнитном и электрическом полях, изучил много особенностей электрического разряда в газах, объяснил происхождение сплошного спектра рентгеновских лучей. Предложил в 1903 г. одну из первых атомных моделей. В 1904 г. ввел представление о том, что электроны в атоме разделяются на группы, образуя различные конфигурации, обусловливающие периодичность химических элементов. В 1907 г. предложил принцип действия масс-спектрометра. Получил в 1912 г. первые экспериментальные данные о существовании изотопов неона. В классической теории рассеяния дал выражение для эффективного сечения в случае рассеяния света свободными электронами (формула Томсона). Является одним из основоположников классической электронной теории металлов.

Пьер Кюри (1859 – 1906) – французский физик, один из основателей учения о радиоактивности, член Парижской АН с 1905 г. Родился в Париже. Образование получил самостоятельно, проявив способности к математике и физике уже в ранние годы. В 1878 – 1883 гг. работал ассистентом в Парижском университете, в 1883 – 1904 гг. – в Школе физики и химии, с 1904 г. профессор Парижского университета. Научные исследования посвящены физике кристаллов, магнетизму и радиоактивности. В 1880 г. Пьер Кюри вместе со своим братом минералогом Ж.Кюри открыл пьезоэлетрический эффект, а также обратный эффект – возникновение упругой деформации кристалла при сообщении ему электрического заряда. В 1884 – 1885 гг. Пьер кюри развил теорию образования кристаллов и исследовал законы симметрии в них. Осуществил важные исследования магнитных свойств тел в широком диапазоне температур. Установил в 1895 г. независимость магнитной восприимчивости диамагнетиков от температуры и обратно пропорциональную зависимость ее от абсолютной температуры для парамагнетиков (закон Кюри), открыл для железа существование температуры, выше которой у него исчезают ферромагнитные свойства (точка Кюри) и скачкообразно изменяются некоторые свойства – удельная электропроводность, теплоемкость и др. Эти исследования магнитных явлений стали темой докторской диссертации Кюри (1895). С 1897 г. научные интересы П. Кюри сосредоточиваются на изучении радиоактивности, где он вместе с М.Склодовской-Кюри сделал ряд выдающихся открытий. В 1888 г. они открыли новые радиоактивные элементы – радий и полоний, установили сложный характер радиоактивного излучения, его свойства. В 1901 г. Кюри установил биологическое действие радиоактивного излучения, в 1903 г. открыл количественный закон снижения радиоактивности, введя понятие периода полураспада, и показал его независимость от внешних условий. Исходя из этого, П.Кюри предложил использовать период полураспада как эталон времени для установления абсолютного возраста земных пород. В том же году П.Кюри вместе с А.Лабордом обнаружил самопроизвольное выделение тепла солями радия, что явилось первым наглядным свидетельством существования атомной энергии. За исследование радиоактивности и открытие радия П.Кюри и М.Склодовская-Кюри (вместе с А.Беккерелем) в 1903 г. были удостоины Нобелевской премии. Предвидя возможность использования науки в военных целях, П.Кюри тем не менее твердо верил в то, что познание тайн природы будет полезным. Он писал: «Я принадлежу к числу тех, кто думает, что человечество добудет из новых открытий больше благ, чем зла».