Нобелевские лауреаты МФТИ: Петр Капица

Судьбу инициатора создания Московского физико-математического института, нобелевского лауреата Петра Капицы простой и безоблачной не назовешь: гибель семьи, запрет выбирать, где жить и работать, опала. О научных открытиях, интересных фактах из биографии этого великого ученого, и, конечно, о том, как и почему Капицу называют инициатором открытия Физтеха, мы расскажем в первом материале цикла «История МФТИ: нобелевские лауреаты».

Жизнь ученого до трагедии 1920 года

Петр Капица родился 8 июля 1894 года в Кронштадте в семье генерал-майора инженерного корпуса Леонида Капицы и педагога, специалиста по детской литературе и фольклору Ольги Стебницкой. 

О детских годах ученого мало что известно, однако в его биографии есть один примечательный факт: в 1905 году мальчик поступил в гимназию, но уже через год из-за плохих отметок по латыни ему пришлось перевестись в реальное училище. После Петр поступил в Политехнический институт на факультет электромеханики. Окончив учебного заведение, он остался в вузе – преподавал физику и механику, занимался научной деятельностью на кафедре физики знаменитого ученого Абрама Иоффе.

В это время Петр Леонидович встретил свою первую любовь Надежду Черносвитову. Три года супруги были счастливы в браке, в семье родилось двое детей. В 1919–1920-х годах в жизни ученого произошла трагедия – во время эпидемии испанки он потерял отца, двухлетнего сына, жену и новорожденную дочь. От этого удара Капица не мог оправиться долгое время.

Работа в Кембридже: магнит с максимальной индукцией и специальная лаборатория

Источник изображения: gettyimages.com

В 1921 году по настоянию Абрама Иоффе Петр Капица вместе с другими учеными был направлен в научную командировку в Англию, где познакомился с Эрнестом Резерфордом, «отцом» ядерной физики и лауреатом Нобелевской премии, и был принят на стажировку в Кавендишскую лабораторию в Кембридже на должность научного работника.

Молодой ученый быстро заслужил уважение коллег и даже стал местной легендой после создания импульсного магнита с максимальной индукцией около 30 тесла (нынешний рекорд – 100 тесла). Спиральная катушка магнита преобразовывала запасенную в роторе электрогенератора механическую энергию в магнитную. Это был первый успех в получении сильных короткоимпульсных магнитный полей.

Крокодил – легендарный символ дружбы Капицы и Резерфорда

В самом начале личные отношения Резерфорда и Капицы не складывались: они оба обладали непростыми характерами. Однако это не стало преградой к становлению настоящей дружбы. В итоге Резерфорд поддерживал работы Капицы и даже добился, чтобы Королевское общество выделило 15 тысяч фунтов стерлингов, приличную для того времени сумму, на строительство специальной лаборатории для советского ученого. Впоследствии она стала именоваться Мондовской.

Однажды Капица назвал Резерфорда крокодилом. Такое необычное сравнение он объяснял тем, что это животное никогда не дает задний ход, а Эрнест всегда двигался только вперед.

В итоге крокодил стал легендарным символом дружбы ученых: фигурка с этим животным украшала капот машины Петра Капицы, а при открытии лаборатории преданные друзья Резерфорда сделали барельеф с этим животным на одной из стен. Позолоченный ключ от нее тоже был выполнен в форме крокодила.

Из всех людей, кого я знал в течение всей моей жизни, профессор Резерфорд оказал на меня самое большое влияние. По отношению к нему я испытывал не только чувство огромного восхищения и уважения, я любил его, как сын любит отца. И я всегда буду помнить, с какой добротой относился он ко мне, как много сделал для меня,

– писал впоследствии в письме вдове Резерфорда Петр Капица.

Защита докторской и обретение личного счастья

Источник изображения: polymus.ru

В 1923 году Капица защитил докторскую диссертацию «Прохождение альфа-частиц через материальную среду и методы получения сильных магнитных полей» и получил степень доктора философии Кембриджского университета. Личная жизнь ученого  тоже наладилась: он встретил свою вторую жену Анну Крылову (с этой женщиной они прожили вместе 57 лет), родились два сына – Сергей и Андрей, которые впоследствии стали учеными.

Сергей Капица, физик, профессор МФТИ, получил большую известность не как популяризатор науки, а как создатель и бессменный ведущий знаменитой научно-популярной телепередачи «Очевидное – невероятное». Андрей стал географом и одним из первооткрывателей скрытого под четырехкилометровой толщей льда, изолированного от земной атмосферы на протяжении миллионов лет озера Восток в Антарктиде.

В 1929 году Петр Капица был избран членом английского Королевского общества. Позже он стал и членом-корреспондентом Академии наук СССР.

В Мондовской лаборатории ученый разработал установку по промышленному сжиганию гелия. Она была необходима для исследования сильных магнитных полей и по производительности в несколько раз превосходила все существовавшие в то время аналоги: выход жидкого гелия достигал 18 литров в час.

«Передайте Капице, что мы построим для него специальный институт здесь, но в Англию он не вернется»

Петр Капица регулярно приезжал в СССР из Англии, где жил с семьей, для чтения лекций, участия в конференциях и встречи с родными. В 1934 году он в очередной раз  посетил Страну Советов, но покинуть ее уже не смог, по решению правительства СССР его виза была аннулирована. Формальной причиной этого стали консультации Капицы с «буржуазными» фирмам, в том числе и военно-промышленными. Петр Леонидович оказался без связи с женой и детьми.

«Передайте Капице, что мы сделаем все, чтобы создать ему желательные условия, построим для него специальный институт, но объясните твердо, что в Англию он не вернется, мы не разрешим ему выехать», – распорядился о запрете Иосиф Сталин. 

В качестве компенсации было принято решение построить для Петра Капицы Институт физических проблем, в котором он смог бы продолжить исследования. Однако ученый заявил, что для работы ему необходимо устройство, аналогичное тому, что было в Мондовской лаборатории. В 1935 году по ходатайству Резерфорда сенат Кембриджского университета и правительство Англии дали согласие на продажу Советскому Союзу необходимого научного оборудования.

С 1936 по 1946 год Петр Капица проводил исследования в области экспериментальной физики низких температур и активно работал над производством жидкого кислорода. Это вещество стало одним из важнейших стратегических материалов в военные годы.

Открытие сверхтекучести

В 1938 году в журнале Nature вышла статья Петра Капицы, в которой он описал удивительный феномен − новое состояние гелия, гелий II, в котором при температуре ниже 2,17 К вещество ведет себя подобно квантовой жидкости, и вязкость его становится равной нулю. Если поместить гелий в сосуд и охладить, он будет подниматься по стенкам и сползать снаружи, пока сосуд не опустеет.

В том же номере журнала вышла статья бывших коллег Капицы из Мондовской лаборатории, которые описали аналогичный эксперимент. Несмотря на возникшие споры о приоритете, Нобелевский комитет спустя 40 лет присудил премию за открытие сверхтекучести именно Капице.

Изобретения Капицы для создания взрывчатки в годы Великой Отечественной войны

Источник изображения: biographe.ru

Во время Великой Отечественной войны Институт физических проблем был эвакуирован в Казань, туда переехала и семья Петра Леонидовича. В военные годы резко возросла необходимость в производстве жидкого кислорода из воздуха в промышленных масштабах – это было нужно по большей части для производства взрывчатки. 

В этот сложный период Капица работал во благо государству и старался внедрить относительно новую технологию производства криогенных температур на базе турбодетандера. Первый экземпляр турбокислородной установки ТК-2000 изготовили в Балашихе и ввели в эксплуатацию в начале 1943 года. Она могла производить до 200 килограммов жидкого кислорода в час. 

Атомный проект: конфликт с Берией и открытое письмо Сталину

На жизнь и судьбу Капицы особым образом повлияло событие, ставшее настоящим потрясением для всего мира. Вооруженные силы США 6 и 9 августа 1945 года сравняли с землей два японских города – Хиросиму и Нагасаки. Сразу же после этого, 20 августа 1945 года, в Советском Союзе создали Специальный комитет при Совете министров СССР, который должен был курировать все работы по использованию атомной энергии урана, включая производство атомной бомбы. В него вошли два физика: Игорь Курчатов и Петр Капица. Руководителем комитета стал Лаврентий Берия.

Капица быстро понял, что дело ведет абсолютно некомпетентный начальник, и решил сообщить об этом Сталину. Он написал генсеку открытое письмо, в котором раскритиковал методы управления в работе над атомным проектом.

Товарищи Берия, Маленков, Вознесенский ведут себя в Особом комитете, как сверхчеловеки. В особенности тов. Берия… Мне хотелось бы, чтобы тов. Берия познакомился с этим письмом, ведь это не донос, а полезная критика. Я бы сам ему все сказал, да увидеться с ним очень хлопотно,

– писал в обращении Капица.

С рук Петру Капице такой поступок не сошел: его сняли с должности руководителя Главкислорода при Совете Министров СССР и директора Института физических проблем.

Ученый пробыл в опале 9 лет. В это время он жил на своей даче на Николиной Горе, где основал «избу физических проблем» – так Капица называл свою домашнюю лабораторию. Там же, на даче он создал свои первые высокочастотные генераторы большой мощности, планотрон и ниготрон, мощностью до 300 киловатт.

После смерти Сталина и ареста Берии жизнь Петра Капицы вернулась в прежнее русло – он восстановился в должности директора Института физических проблем и, кроме того, стал главным редактором самого авторитетного научного издания – «Журнала экспериментальной и теоретической физики».

В 1954 году на базе домашней лаборатории Капицы была создана Физическая лаборатория АН СССР.

В открытии МФТИ Капица видел возможность создать «русский Кембридж»

Помимо научной деятельности, в предвоенные и первые послевоенные годы Петра Капицу волновала идея создания высшей политехнической школы страны. Ученый хотел, чтобы в СССР появился вуз, в котором будут применяться новые подходы к образованию – система, в которой студентов готовят не преподаватели, а действующие ученые и инженеры, с каждым студентом ведется индивидуальная работа, а в самом институте царит творческая атмосфера. Эту концепцию Капицы власти воспринимали положительно, однако реализовать ее помешала война.

Второй раз к мысли о создании высшей политехнической школы вернулись в 1946 году, но в последний момент было принято решение открыть не вуз, а физико-технический факультет при МГУ. При этом применение на этой кафедре нового образовательного подхода, предложенного Капицей, вызывало шквал критики. Декан физического факультета МГУ в письме на имя Георгия Маленкова писал о «порочных идеях академика Капицы, который ставил целью подготовку кадров особого сорта из числа каких-то сверхгениальных людей».

МФТИ стал отдельным учебным заведением и «получил прописку» в Долгопрудном только в 1951 году, а к 1964 году уже был одним из ведущих вузов СССР. В числе его профессоров в разные годы были ученые мирового уровня: Петр Капица, Лев Ландау, Игорь Тамм, Андрей Сахаров и многие другие. 

Решающую роль в том, что МФТИ появился в отдалении от Москвы, также сыграл Петр Капица. В книге «Физтех и физтехи» Александр Щука писал, что в удаленности от Москвы Петр Леонидович видел возможность создать «русский Кембридж»: университетский городок, расположенный, как Кембридж относительно Лондона, недалеко от столицы, но не в самом городе. 

С 1956 по 1984 год Капица заведовал кафедрой физики и техники низких температур МФТИ, а также возглавлял Координационный совет института.

Нобелевская премия: Капица воплотил обе части завещания Нобеля

Источник изображения: tass.ru

В 1978 году Петр Капица получил Нобелевскую премию по физике «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Награду Капице присудили за два достижения – открытие сверхтекучести гелия и изобретение турбодетандера.

Капица стал одним из немногих ученых, выполнивших обе части фрагмента завещания Нобеля. Премию он просил вручать «за открытия или изобретения» в области физики. Капица совершил и то, и другое.

Петр Капица прожил сложную, но насыщенную жизнь, в которой черное чередовалось с белым: горе и счастье, везение и испытания, признание и травля. Ученый не дотянул 3 месяца до девяностолетия, и умер 8 апреля 1984 года.

Подписка