Філіп фон Ленард

Фотографія Філіп фон Ленард (photo Filipp fon Lenard)

Filipp fon Lenard

  • День народження: 07.06.1862 року
  • Вік: 84 роки
  • Місце народження: Прессбург, Чехія
  • Дата смерті: 20.05.1947 року
  • Громадянство: Чехія

Біографія

Німецький фізик Філіп Едуард Антон фон Ленард народився в Прессбурге в Австро-Угорщині (нині Братислава, Чехо-Словаччина) і був єдиною дитиною заможного виноторговця Філіпа фон Ленарда і уродженої Антонії Бауман. Коли Л. був ще зовсім маленьким, його мати померла, і виховувала його тітка. Згодом вона вийшла заміж за батька Л. До дев’яти років Л. навчався вдома, а потім у школі при міському соборі і прессбургской середній школі. Улюбленими його предметами були математика і фізика. Шкільний курс він доповнював: читав університетські підручники, проводив фізичні та хімічні досліди.

Незважаючи на інтерес Л. до природничих наук, батько наполягав на тому, щоб той успадкував виноторгової справу. Він хотів, щоб син вступив в технічні університети Відня і Будапешта, де міг би вивчати хімію – предмет, що має особливе значення для виноробства. У 1882 р. Л. з великою неохотою став працювати у фірмі свого батька. Через рік він на власні заощадження вирушив до Німеччини, де відвідував лекції знаменитого хіміка Роберта Вільгельма Бунзена (винахідника бунзеновський пальника). Ця поїздка ще більше зміцнила його в намірі стати вченим. Взимку 1883 р. Л. вступив до Гейдельберзького університету, де вивчав фізику. Л. провів чотири семестри в Гейдельберзькому та два в Берлінському університетах, де він займався під керівництвом таких відомих вчених, як Бунзен і фізик і фізіолог Герман фон Гельмгольц. У 1886 р. в Гейдельберзі він захистив дисертацію, за яку йому було присуджено докторський ступінь з відзнакою. Робота була присвячена коливань крапель води. Протягом трьох років після захисту Л. працював в Гейдельберзі асистентом у німецького фізика Георга Квінке.

Ще навчаючись в університеті, під час канікул Л. разом зі своїм шкільним учителем фізики Виргилом Клаттом проводили дослідження фосфоресценции. Вони виявили, що деякі матеріали фосфоресцируют тільки в тому випадку, якщо містять сліди певних металів. Займаючись іншими дослідженнями, Л. продовжував вивчати фосфоресценцию протягом більш ніж сорока років.

Покинувши Гейдельберг, Л. протягом нетривалого часу працював у Лондоні та Бреслау (нині Вроцлав, Польща), а у квітні 1891 р. став асистентом Генріха Герца в Боннському університеті. Герц, який здобув популярність експериментальним відкриттям електромагнітного випромінювання, існування якого було передбачене Джеймса Клерка Максвелла випадково виявив фотоелектричний ефект (випущення електрично заряджених частинок поверхнею, на яку падає випромінювання, в даному випадку ультрафіолетове). Одним з явищ, якими особливо цікавився Герц, були катодні промені, що доходили в добре відкачаний газорозрядної скляній трубці від негативного електрода (катода) до протилежного кінця трубки. Їх дослідженням займалися багато вчених, серед яких особливо слід відзначити англійського фізика Вільяма Крукса. Загадка катодних променів привернула увагу Л. у 1880 р., коли він прочитав статтю Крукса «Промениста матерія, або четверте фізичний стан» («Padiant Matter, or the Fourth Physical State»).

Герц і Л. вирішили дослідити катодні промені у більш зручній обстановці – поза газорозрядної трубки. Так як Герц виявив, що катодні промені проникають крізь тонку алюмінієву фольгу, Л. виготовив скляну газорозрядну трубку з невеликим отвором у анода (позитивного електрода), закритим такий фольгою (згодом такі отвори стали називати віконцями Ленарда). Помістивши на шляху катодних променів замість звичайного повітря другу газорозрядну трубку, Л. зумів отримати більш довгий пучок променів, частина якого була ізольована від джерела і більш зручна для експериментування. Відхиляючи пучок електричним і магнітним полями, Л. показав, що катодні промені складаються з негативно заряджених частинок. Він зумів виміряти відношення заряду цих часток до їх масі. Спочатку ж Л. вважав катодні промені нематеріальним випромінюванням. Він також виявив, що ці частинки проникають у повітря та інші речовини на різну глибину, а поглинання приблизно пропорційно товщині і щільності поглинає речовини і що промені, що випускаються газорозрядними трубками, при більшому напруженні, відповідному більшої швидкості та енергії частинок, що володіють більш високою проникаючою здатністю.

Дослідження катодних променів Л. займався впродовж дванадцяти років. Після смерті Герца в 1894 р. Л. на короткий термін став виконуючим обов’язки директора Фізичного інституту Боннського університету. Рік чи два він викладав в університетах Бреслау, Аахена і Гейдельберга. Потім він отримав звання професора і став директором фізичної лабораторії при університеті кіля (1898). Незважаючи на визнання, яке отримали його роботи, Л. часом з зневагою і заздрістю ставився до успіхів інших вчених. Він з великою повагою ставився до Герцу, але, будучи його асистентом в Бонні, іноді вважав, що той обходиться з ним недостатньо шанобливо.

Коли в 1895 р. Вільгельм Рентген відкрив промені, що носить нині його ім’я (і виникають при бомбардуванні катодними променями частин розрядної трубки), Л. був пригнічений тим, що не він виявив їх першим. Згодом він незмінно називав їх «високочастотним випромінюванням», але ніколи не вживав їх загальновизнаного назви «рентгенівські промені» або «рентгенівське випромінювання». Більш того, Л. вважав, що, позичивши Рентгену розрядну трубку, він у відкриття нового випромінювання вніс вклад, заслуговує особливого згадування. Після того, як в 1897 р. Дж.Дж. Томсон відкрив електрон і його відкриття одержало широке визнання, К. стверджував, що пріоритет нібито належав йому. Томсон дав цілком сучасне опис електрона, а Л. само і в 1906 р. продовжував називати електрон «електрикою без матерії, електричним зарядом без заряджених тіл», говорив про «електриці в чистому вигляді».

Одним з головних наукових досягнень Л. було вироблене ним у 1902 р. експериментальне спостереження, згідно з яким вільний електрон (він назвав його катодним променем) повинен обладатьопределенной мінімальною енергією для того, щоб ионизовать газ (зробити нейтральний газ електрично заряджених) шляхом вибивання з атома зв’язаного електрона. Л. називав вибиті атомні електрони вторинними катодними променями. Він дав досить точну оцінку потенціалу іонізації (енергії, необхідної для вибивання електрона) для водню.

У тому ж 1902 р. Л. довів, що фотоелектричний ефект породжує такі ж електрони, які виявлені в катодних променях, а фотоэлектроны не просто вивільняються з поверхні металу, а вилітають з певною енергією (швидкістю) і що число испущенных металом електронів зростає із збільшенням інтенсивності випромінювання, але швидкості електронів ніколи не перевершують певної межі. Ці експериментальні дані отримали пояснення в роботі Альберта Ейнштейна (1905), який скористався для цього квантової теорією Макса Планка. Згідно Ейнштейну, світло складається з крихітних дискретних згустків енергії, що одержали згодом назву фотонів. Енергія фотона пропорційна частоті світла.

У фотоелектричному ефекті кожен фотон передає свою енергію електрону, що знаходиться в опромінюваної поверхні металу, в принципі дозволяючи електрону «вилетіти» з металу. Чим інтенсивніше світло, тим більше фотонів і вырываемых електронів, але фіксована енергія фотона встановлює межу для швидкості кожного електрона.

У 1903 р. Л. висунув гіпотезу про те, що атом являє собою в основному порожній простір. До такого висновку він прийшов, спостерігаючи, як електрони проходять крізь віконце Ленарда і проникають крізь повітря та інші речовини. Л. припустив, що позитивні і негативні електричні заряди в атомі (кількості яких повинні бути рівні, щоб забезпечити його электронейтральность) зустрічаються тісно пов’язаними парами, які він назвав динамидами. Концепція Л. була цікавою і представляла значний крок вперед в порівнянні з колишніми поглядами. Але вона була невірна, як довів через вісім років Ернест Резерфорд, запропонував модель атома, в якій навколо дуже щільного позитивно зарядженого ядра на відносно великій відстані від нього обертаються негативно заряджені електрони.

Хоча Л. неодноразово був дуже близький до того, щоб зробити відкриття, які принесли заслужене визнання іншим. Нобелівська премія 1905 р. була присуджена йому «за роботи з катодних променів». На церемонії вручення премії Арне Линдстедт з Шведської королівської академії наук сказав: «Ясно, що роботи Л. з катодних променів не тільки збагатили наше знання цих явищ, але й у багатьох відносинах заклали основу теорії електронів».

У 1907 р. Л. став наступником Квінке в якості професора экспериментальнойфизики Гейдельберзького університету. У 1909 р. він прийняв на себе ще й обов’язки директора новоствореного в Гейдельберзі Радіологічного інституту. Найбільш важлива робота, виконана під його керівництвом у цьому інституті, була пов’язана зі спектральним аналізом світла, випромінюваного збудженими атомами і молекулами.

Репутація Л. в деяких наукових колах Німеччини була ще досить висока, але вона почала падати. Зроблений Л. в 1910 р. доповідь про ефір, що пронизує простір, – ідеї, сильно дискредитувала себе до того часу, – Ейнштейн охарактеризував як «інфантильний». Крім того, з початку першої світової війни Л. став затятим націоналістом і неодноразово виступав з нападками на англійців, звинувачуючи їх у незаконному привласненні досягнень німецьких учених. Після поразки Німеччини він принизливо відгукнувся про Веймарській республіці за те, що вона змирилася з ганьбою Німеччини», і підбурював студентів до виступів проти режиму. Л. був у числі тих, хто з самого початку підтримував Адольфа Гітлера і став антисемітом.

Л. була властива природна схильність до експериментальними дослідженнями, які він називав «прагматичної істинно німецькою фізикою», і він мав огиду до фізичних теорій, насиченим складним математичним апаратом. Такі теорії Л. називав «догматичної єврейської фізикою». Особливу ворожість він висловлював по відношенню до Ейнштейна, з різкими нападками на якого («з неприхованим антисемітським душком», за словами Макса Борна) виступив на одному з наукових конгресів у 1920 р. він Переоцінив навіть наукова спадщина Герца, розділивши його на хороший експеримент і погану теорію, приписавши останню єврейським походженням вченого. Після приходу нацистів до влади в 1933 р. Л. отримав титул глави арійської, або німецькою, фізики і став особистим радником Гітлера. Він викладав фюреру свій власний варіант фізики з расистською орієнтацією. У 1897 р. Л. вступив у шлюб з Катаріною Шленер. Покинувши Гейдельберг в 1945 р. він оселився в селі Мессельхаузен, де і помер два роки тому. Більшість вчених засуджувало ідеологічні уподобання Л., які затьмарили ясність його суджень про фізику в зрілі роки. Карл Рамзауер, учень і колега Л. протягом більше тринадцяти років, назвав його «трагічною фігурою». Він зауважив, що «його досягнення мали першорядне значення, і все ж його ім’я не виявилося тісно або нерозривно пов’язане ні з однією із знаменних віх в розвитку фізики».

Крім Нобелівської премії, Л. був удостоєний багатьох нагород, зокрема медалі Франкліна Франклиновского інституту і звання почесного доктора університетів Християнин (нині Осло), Дрездена і Прессбурга. У 1933 р. він був нагороджений «третім рейхом» орден Орла.