Академик иоффе доказал. Физик Иоффе Абрам Федорович: биография
Абрам Федорович Иоффе родился 17 (29) октября 1880 года в городе Ромны Полтавской губернии в семье купца второй гильдии. Окончил Ромненское реальное училище, затем - Санкт-Петербургский технологический институт (1902 год) и Мюнхенский университет (Германия), где получил степень доктора философии. С 1906 года работал в Санкт-Петербургском политехническом институте, где через 12 лет организовал физико-механический факультет для подготовки инженеров-физиков. В 1913-м Абрам Федорович защитил магистерскую диссертацию по физике и получил звание профессора, а через два года - уже докторскую. С 1918-го - член-корреспондент, создал физико-технический отдел при Государственном рентгенологическом и радиологическом институте, в этом же году стал президентом этого института, с 1920-го - действительный член Российской академии наук. Через год занял должность директора Физико-технического института АН СССР, созданного на основе вышеупомянутого отдела. С 1932-го - директор Агрофизического института. Во время кампании «по борьбе с космополитизмом» с декабря 1950 года Иоффе снимают с должности директора и выводят из состава ученого совета института. В 1952-м он возглавил лабораторию полупроводников АН СССР, а через два года на ее основе организовал Институт полупроводников АН СССР. Скончался Абрам Федорович в своем рабочем кабинете 14 октября 1960 года.
Абрама Федоровича Иоффе можно по праву считать создателем советской физической школы, которая воспитала многих блестящих ученых-теоретиков и экспериментаторов. В списке учеников Иоффе - цвет советской науки: П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, И. В. Курчатов и многие другие. Абрам Федорович был не только гениальным ученым, но и обладал недюжинными организаторскими способностями - умел находить и привлекать к работе молодые таланты, пропагандировать науку, увлечь коллег мечтами о будущем техники.
Основные достижения Иоффе связаны с областью физики твердого тела. Еще в Мюнхене, работая в лаборатории помощником физика В.-К. Рентгена, Иоффе провел ряд крупных исследований, которые принесли ему репутацию ученого, глубоко вникающего в механизмы изучаемых процессов и проводящего опыты с исключительной точностью.
Первая работа Абрама Федоровича была посвящена элементарному фотоэлектрическому эффекту (1911 год). В ней он доказал существование электрона независимо от остальной материи и определил абсолютную величину его заряда. Ученый подвергал воздействию рентгеновских лучей и электрического поля мельчайшие наэлектризованные металлические пылинки. Условия опыта были таковыми, что электрическое поле уравновешивало силу тяжести и пылинки оставались во взвешенном состоянии. Однако при воздействии рентгеновских лучей, которые выбивали часть заряда, пылинки приходили в движение и для их уравновешивания приходилось изменять напряженность электрического поля. Меняя параметры поля, ученый мог управлять пылинками: переносить их в любую точку камеры, сообщать им утраченный заряд, наблюдать обратное движение. В результате этих исследований было доказано, что заряд пылинок изменяется определенными порциями, а это подтверждает то, что атом состоит из заряженных частиц с вполне конкретными зарядами. Кроме этого, с помощью данного опыта Абрам Федорович смог рассчитать удельный заряд элементарной частицы, уравновешивая с помощью электрического поля силу тяжести пылинки. Получаемая величина заряда всегда оказывалась кратной определенному значению - заряду электрона.
Такой же опыт независимо от Иоффе провел и Роберт Милликен (1912 год). Но вместо металлической пылинки он использовал капельку масла. Однако публикация Милликена вышла раньше, чем сообщение в печати об опыте Иоффе, поэтому первенство открытия принадлежит американскому ученому.
Дальнейшее исследование Иоффе в области физики твердого тела было естественным продолжением работы в лаборатории Рентгена - изучение упругих и электрических свойств кварца. Ученый экспериментально доказал, что в кристаллах электрический ток может проводиться с помощью свободных ионов, а не только электронами. Абрам Федорович, изучая механические свойства кристаллов, установил зависимости их разрушения, что имело большое значение для техники.
Иоффе решил задачу об электрических аномалиях кварца, показав, что они связаны с образованием объемных зарядов внутри вещества, указал на сильное влияние даже незначительных примесей на электропроводность диэлектриков - материалов, которые плохо или вовсе не проводят электрический ток, разработал способы очистки кристаллов и создал новые электротехнические материалы. Ученый также предложил методы устранения перенапряжений в кристаллах, сформулировал новую идею о природе полупроводниковых свойств большой группы сплавов, открыл явление (названное позже эффектом Иоффе), в результате которого повышается прочность кристалла при сглаживании его поверхности. Такое сглаживание можно достигнуть медленным растворением кристалла. Удивителен тот факт, что растворение кристалла лучше идет вдоль микротрещин и в результате этого они исчезают, а прочность кристалла при этом увеличивается в сотни раз.
Все свои значимые работы в области физики твердого тела Иоффе обобщил в книге «Физика кристаллов», которая была создана на основе многочисленных лекций, прочитанных им в 1927 году во время командировки в США.
В начале 1930-х Иоффе изучал новые для того времени материалы - полупроводники, которые стали одним из главных направлений его последующих исследований.
Опыты привели ученого к смелой гипотезе, что полупроводники способны обеспечить эффективное преобразование энергии излучения в электрическую энергию. А это, в свою очередь, дало толчок развитию новых областей знания, например созданию кремниевых преобразователей солнечной энергии, широко известных сегодня как солнечные батареи. Правда, до создания полноценных солнечных батарей было еще далеко, а в ближайшем будущем работы Иоффе в области полупроводников пригодились на фронте. Так, ученый предложил оригинальную конструкцию солдатского котелка… для обеспечения работы радиостанций - ко дну котелка крепились полупроводниковые спаи, а другие спаи в зависимости от поры года помещались в холодную воду или снег. Затем котелок подвешивался над костром. В результате разности температур между спаями в такой своеобразной цепи возникала электродинамическая сила, обеспечивавшая бесперебойную работу партизанских радиостанций.
После войны на базе созданного Института полупроводников работы по их применению продолжились - велись обширные поиски и изучение новых материалов. Иоффе с учениками создал систему классификации полупроводниковых материалов, разработал методики определения их основных свойств. В институте на базе этих исследований была сконструирована и испытана серия охлаждающих устройств. В итоге Иоффе дал жизнь новой отрасли науки - термоэлектроэнергетике, которая призвана решить такие актуальные для современного общества проблемы, как преобразование световой и тепловой энергии в электрическую.
Абрам Фёдорович Иоффе по праву считается отцом советской физики, его открытия подняли престиж учёных-физиков молодой страны советов в научном мире, а основанные академиком высшие школы и институты до сих пор ежегодно выпускают квалифицированных специалистов.
В октябре 1880-го у купца Фёдора Васильевича Иоффе и Рашели Абрамовны Вайнштейн (на тот момент домохозяйки) родился мальчик. В различных источниках датой появления на свет наследника значатся - или 17, или 29 октября. Нарекли его в честь деда по линии матери - Абрамом.
Семья проживала в городке Ромны, принадлежавшему тогдашней Полтавской губернии, там же мальчик поступил в реальное училище и с 1889 по 1897 обучался в нём. За время учёбы Абрам свёл хорошее знакомство со многими юношами, среди прочих был Степан Тимошенко, известнейший учёный, в будущем называемый не иначе как отец прикладной механики в США. Дружбу с Тимошенко Иоффе пронёс через всю жизнь и общался с ним на протяжении десятилетий.
В 1902-м диплом Петербургского Технологического института был получен, после чего Иоффе поступает на должность помощника руководителя лаборатории в университе в Мюнхене, руководимой Вильгельмом Рентгеном, а в 1906-м его назначают старшим сотрудником лаборатории Петербургского Политехнического.
Спустя пять лет он уходит в лютеранство, поскольку встретил свою любовь и будущую супругу. Она, в отличие от него самого, не была еврейского происхождения. После этого они смогли пожениться.
В этом же 1911-м молодой учёный рассчитал заряд элементарной частицы электрон, применив ту же технологию, что и Милликен. Оба учёных, каждый обособленно, провели эксперимент с каплей масла и уравновесили частицы металла, обладающие зарядом, в полях гравитационном и электрическом. Но отечественный физик обнародовал итог этих трудов в 1913-м, а Милликен чуть ранее. В силу данного обстоятельства опыт сегодня носит имя Милликена.
Следующие несколько лет Абрам Фёдорович активно занимался научной деятельностью, а итогом напряжённой работы стала работа над диссертацией и её защита, получение степени магистра в 1913-м году, а вскоре и доктора наук в 1915-м. Новый статус открыл перед подающим большие надежды учёным широкие горизонты и с 1919 по 1940 он занимает должность декана физмата Ленинградского политеха. Грамотного педагога приглашают в Горный институт и на Высшие курсы в качестве преподавателя, где он с удовольствием ведёт занятия.
Абрам Иоффе в значительной мере поспособствовал появлению в 1918-м в Петрограде физико-технического отдела при Институте Рентгенологии и радиации. Данный институт в 1923-м получил независимый статус и впоследствии приобрёл наименование - Физико-технический институт. Учебное заведение и сегодня носит имя своего основателя.
До 1951-го Иоффе является руководителем физ.технического института Академии Наук (г. Ленинград) и одновременно лабораторией полупроводниковых материалов (вплоть до 1955-го).
Агрофизический институт, основанный в 1932-м, тоже появился при активном содействии Иоффе, и он управлял своим детищем вплоть до 1960 г. Кроме того, выдающийся физик помогал организовать высшие учебные заведения в Ленинграде, а также в Харькове, Свердловске и Томске.
Большая часть теоретических работ российского физика относится к физике твёрдого тела, но общей физикой он тоже занимался с энтузиазмом. Неоценим вклад Иоффе в исследования полупроводниковых материалов. В исследовании, которое в 1905 году легло в основу докторской диссертации, он разработал решение для задачи упругого последействия в кристаллах. Множество исследований физика посвящены фотоэффекту, в них Иоффе рассчитал заряд частицы - электрона и показал статичность элементарного фотоэффекта. Данные труды относятся к 1913-му.
Несмотря на то, что Абрам Фёдорович с увлечением изучал теоретические материалы и научную литературу, он любил все предположения и гипотезы проверять лично. За свою жизнь он провёл сотни экспериментов и опытным путём определил, что ионная проходимость в кристаллах действительно существует. При помощи рентгена он исследовал пластическую деформацию. В процессе изучения свойства кристаллов он пришёл к выводу, что их разрушение происходит при определённой температуре воздуха и с конкретным пределом прочности. Данное наблюдение имело большую практическую значимость, поскольку таким образом Иоффе определил настоящую прочность кристаллов. Начиная с 1922 года, это его открытие активно используется в науке и практических разработках.
Несмотря на то, что Иоффе много лет занимал руководящую должность, он не ушёл с головой в бумажную работу и бюрократические дела. Каждую свободную минуту он уделял науке, прорешав за свою жизнь тысячи задач по физике. В задаче о кварцевых аномалиях он определил, что они неразрывно связаны с появлением внутри кварца объёмных электрических зарядов.
Иоффе доказал, что даже несущественное количество примесей способно повлиять на электрическую проводимость диэлектриков. Он же предложил способы очистки кристаллов и справился с их повышенным напряжением. Предложил новейшие материалы, имевшие большое значение для практического освоения и применения знаний в области электротехники.
Учёный написал множество работ, среди которых - публикации, касающиеся такой тематики как обоснование теории света в эксперименте (1913). Однако большая часть трудов автора посвящена физике твёрдого тела, полупроводниковым и диэлектрическим материалам. Абрам Иоффе являлся редактором нескольких академических изданий, составил немало монографий и с успехом занимался разработкой учебных пособий. На его учебных пособиях по физике выросло не одно поколение талантливых российских учёных.
Наиболее известные книги Иоффе - это «Основные представления современной физики», увидевшая свет в 1949-м, и «Физика полупроводников», опубликована в 1957-м.
Большую роль для развития физической науки сыграл тот факт, что Иоффе нашёл решение проблемы использования теплоэлектрических и термоэлектрических качеств полупроводников. Это явление активно применялось в опытах и позволяло преобразовывать световую и тепловую энергию в электрическую. Абрам Фёдорович приложил руку и к разработке теории термоэлектрогенераторов и того же рода холодильников.
Иоффе основал школу физиков, в которой занимались талантливые и увлечённые наукой люди. Многие из них впоследствии добились больших успехов, причём самые выдающиеся получили за свои открытия Нобелевскую премию - как, например, Л. Д. Ландау и П. Л. Капица.
Абрам Иоффе награждён множеством званий и премий, частью - посмертно (Ленинская премия, 1961). В 1955 году учёный получил звезду героя Социалистического Труда, как член числится в списках научных академий Бостона, Берлина и Геттингена.
О ком эта песня?
Если вы уже устали,
Сели-встали, сели-встали.
Не страшны вам Арктика с Антарктикой.
Главный академик Иоффе
Доказал, коньяк и кофе
Вам заменят спорт и
Профилактика.
Эти сроки из популярной песни Владимира Высоцкого «Утренняя гимнастика» знакомы десяткам миллионов жителей бывшего Советского Союза. И хотя и поныне идёт спор о том, кого в действительности имел в виду бард под «главным академиком Иоффе», в конце 1960-х годов, когда появилась эта песня, слушатели были уверены, что речь о знаменитом физике Абраме Фёдоровиче Иоффе .
Абрам Иоффе. 1934 год. Фото: РИА Новости
Песня Владимира Высоцкого появилась, когда академика Иоффе уже не было в живых, но имя его оставалось у всех на устах. Это было удивительное время, когда героями эпохи стали учёные, прежде всего, физики. Имена советских физиков, лауреатов различных премий, включая Нобелевскую, гремели на весь мир.
Этот успех и всеобщее признание не были бы возможными без Абрама Иоффе, который ещё при жизни получил неофициальный титул «отца советской физики».
Знания — сила
Он родился 29 октября 1880 года в небольшом городке Ромны Полтавской губернии в семье купца второй гильдии Фёдора Васильевича Иоффе и домохозяйки Рашели Абрамовны Вайнштейн .
Российская империя в последние десятилетия своего существования не жаловала евреев, проживавших на её территории. Получить достойное образование было для них серьёзной проблемой.
В Ромнах, где жили Иоффе, не было гимназии, а было лишь реальное училище, в которое и поступил Абрам. Там он увлёкся физикой, ставшей для него главным делом жизни. Как вспоминал много позже сам академик, произошло это не благодаря учителям, а вопреки им — педагоги в училище были заняты не столько преподаванием, сколько заботой о дисциплине и выявлением неблагонадёжных учеников.
Несмотря на все сложности, благодаря характеру, старанию и несомненному таланту, Абрам Иоффе сумел успешно окончить училище и поступить в Петербургский технологический институт, где преподавали лучшие русские учёные-физики того времени.
В институте студент Иоффе всегда был на хорошем счету и по его окончании в 1902 году получил рекомендации для работы в Германии, в лаборатории Вильяма Рентгена , первого в истории Нобелевского лауреата по физике, открывшего так называемое икс-излучение, ныне более известное под названием рентгеновского.
Возвращенец
В лаборатории Рентгена Иоффе проработал до 1906 года, проводя важнейшие научные эксперименты. Работы Иоффе были посвящены изучению механических и электрических свойств кристаллов. Молодому учёному удалось на примере кристаллического кварца изучить и правильно объяснить эффект упругого последействия.
Изучение электрических свойств кварца, влияния на проводимость кристаллов рентгеновских лучей, ультрафиолетового и естественного света привели Иоффе к открытию внутреннего фотоэффекта, выяснению пределов применимости закона Ома для описания прохождения тока через кристалл и исследованию своеобразных явлений, разыгрывающихся в приэлектродных областях.
В 1905 году Абрам Иоффе успешно защищает докторскую диссертацию в Мюнхенском университете. За ним уже закрепилась репутация талантливого и весьма перспективного физика. Именно поэтому Иоффе получил чрезвычайно заманчивое предложение от Рентгена продолжить трудиться в его лаборатории. Несмотря на всю лестность предложения Нобелевского лауреата, Иоффе решил вернуться в Россию.
В 1906 году Абрам Иоффе занимает должность старшего лаборанта Петербургского политехнического института. В физической лаборатории института учёный выполняет работы мирового уровня, такие как подтверждение эйнштейновской квантовой теории внешнего фотоэффекта, доказательство зернистой природы электронного заряда, определение магнитного поля катодных лучей, а также многие другие. Некоторые работы Иоффе вполне могли претендовать на Нобелевскую премию, однако по разным причинам этой награды он удостоен не был.
В 1914 году Российская академия наук отметила Абрама Иоффе премией имени С. А. Иванова.
Семинары профессора Иоффе
Продолжая активно заниматься научной деятельностью, Иоффе, в 1915 году ставший профессором Петербургского политехнического института, занялся преподаванием.
Он читал лекции не только в Политехническом институте, но также на известных в городе курсах П. Ф. Лесгафта , в Горном институте и в университете.
Преподавательский талант Иоффе позволил ему стать основателем уникальной физической школы, которая во второй половине XX века завоюет всемирную славу.
Семинар А. Ф. Иоффе в Политехническом институте. 1915 год. Сидят (слева направо): Я. И. Френкель, Н. Н. Семёнов, А. П. Ющенко, А. Ф. Иоффе, Я. Р. Шмидт, И. К. Бобр, К. Ф. Неструх. Стоят: П. Л. Капица, П. И. Лукирский, М. В. Миловидова-Кирпичёва, Я. Г. Дорфман. Фото: Commons.wikimedia.org
В 1916 году он организовал первый научный семинар по физике, участниками которого стали сотрудники и студенты Политехнического института и университета. Семинар был первым опытом коллективной проработки научных тем. Такая форма научной работы будет затем перенята учениками Иоффе, а потом и физиками всего мира.
Иоффе был настоящим мотором физических семинаров. Как вспоминали учёные, работавшие с ним, после каждого доклада Иоффе сжато резюмировал его содержание, причём делал это совершенно изумительно. Он обладал исключительным даром мгновенно вскрыть и просуммировать суть любого доклада, независимо от того, насколько он был сложен или удачно изложен.
Прорезюмировав доклад, Абрам Фёдорович обычно сосредоточивал внимание участников на недостатках излагаемой статьи, на нерешённых проблемах, и тогда начиналось обсуждение возможных путей решения этих вопросов. В обсуждении принимали участие на равных правах все участники семинара. Иоффе никогда не оказывал давления, терпеливо выслушивая любые возражения и замечания. На семинаре всегда царила дружеская, благожелательная, вдумчивая обстановка.
«Папа» может всё, что угодно
Иоффе умел заниматься научной деятельностью в самых сложных условиях. В 1918 году, когда страна начала погружаться в пучину Гражданской войны, он добивается подписания правительственного декрета о создании физико-технического отдела Государственного рентгенологического и радиологического института, который через три года становится самостоятельным Физико-техническим институтом. Руководителем института, что логично, стал сам Иоффе, в 1920 году избранный действительным членом Российской академии наук.
Иоффе умел взаимодействовать с властью во имя науки. По его инициативе, начиная с 1929 года были созданы физико-технические институты в Харькове, Днепропетровске, Свердловске и Томске.
Список тех, кто свою научную деятельность начинал под руководством Иоффе, огромен. Среди них Нобелевские лауреаты Пётр Капица и Николай Семёнов, отец советского атомного оружия Игорь Курчатов , знаменитые физики-атомщики Яков Зельдович и Юлий Харитон , один из основателей ядерной энергетики и президент Академии наук СССР Анатолий Александров и многие-многие другие.
Был среди учеников Иоффе молодой человек, который на семинаре однажды с сарказмом бросил в лицо академику: «Теоретическая физика — наука сложная, её не все понимают…» В конечном счёте, ученик этот пошёл своим путём, создав собственную научную школу. Впрочем, в обучении уже собственных учеников маститый физик применял методы, почёрпнутые у Иоффе. Звали его Лев Ландау — ещё один советский Нобелевский лауреат по физике.
Абрам Фёдорович Иоффе столько времени посвящал организаторской и преподавательской работе, так заботился о научных кадрах будущего, что за ним закрепилось шутливое прозвище Папа Иоффе.
Советские физики (слева направо): Абрам Иоффе, Абрам Алиханов, Игорь Курчатов. Фото: РИА Новости / Еланчук
Лауреату Сталинской премии припомнили «мюнхенские пивнушки»
Иоффе умел предвидеть вызовы будущего. Занимаясь с начала 1930-х годов проблемами физики полупроводников, он обратил внимание на стремительное развитие ядерной физики. Академик ещё до войны добился создания отдельной лаборатории для изучения ядерных реакций, руководителем которой стал Игорь Курчатов. В 1942 году именно на её базе был запущен советский атомный проект.
Сам Иоффе старался успевать везде. Занимаясь вопросами организации науки, он не забывал об исследованиях — в 1942 году учёный был удостоен Сталинской премии за исследования в области полупроводников. Во время войны, не прекращая научной деятельности, Иоффе возглавил Комиссию по военной технике.
Несмотря на все заслуги и авторитет, в 1950 году Иоффе стал жертвой кампании по борьбе с космополитизмом. Судя по всему, травля Иоффе была, что называется, «инициативой снизу». Помимо тех, кто относился к Папе Иоффе с уважением и почтением, были и те, кто плёл интриги, мечтая о карьерном росте.
В вину Иоффе поставили работу в Германии в начале века, говорили что-то про «мюнхенские пивнушки», в которых академик якобы «забыл о Родине». Несмотря на всю абсурдность обвинений, его сняли с поста директора Ленинградского физико-технического института и вывели из состава Учёного совета.
На собрании Академии наук СССР. Справа налево: А. Бах, А. Иоффе, Е. Тарле, А. Орлов. 28 января 1939 года. Москва. Фото: РИА Новости / Б. Вдовенко
Человек с большим сердцем
В институт, который создал, Иоффе уже не вернулся. Но наверху довольно быстро опомнились — уже в 1952 году Иоффе возглавил лабораторию полупроводников АН СССР, которая в 1954 году была преобразована в Институт полупроводников АН СССР.
Новый институт словно придал Иоффе новых сил. Учёный, которому было уже далеко за 70, поражал молодёжь невероятной энергией и работоспособностью. Число публикаций Иоффе в научных журналах, отражающее его научную активность, резко возросло в этот период.
В 1955 году Абраму Фёдоровичу Иоффе было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Иоффе никогда не был «сухарём», в жизни которого не существовало ничего, кроме науки. Он любил весёлые компании, любил горные прогулки, обожал собирать ягоды в лесу. На большинстве своих фотографий академик Иоффе запечатлён с улыбкой.
Учёные-физики академики АН СССР Игорь Курчатов (слева) и Абрам Иоффе. Фото: РИА Новости
Да и как можно назвать «сухарём» человека, воспылавшего пламенной любовью к своей студентке, которая была на четверть века младше его самого и лишь на пять лет старше дочери академика? Эта любовь закончилась свадьбой и многими годами счастливой жизни.
А дочь «отца советской физики», Валентина, в молодости выступала в цирке наездницей, и гордый академик водил коллег и учеников смотреть на её выступления. Цирковая юность не помешала Валентине Абрамовне Иоффе впоследствии стать заведующей лабораторией в Институте химии силикатов АН СССР.
Осенью 1960 года родные, друзья и коллеги готовились отметить 80-летие академика Иоффе. Сам он, однако, о юбилее думал в последнюю очередь — впереди было много важной работы. 14 октября 1960 года сердце Абрама Фёдоровича Иоффе остановилось в его рабочем кабинете.
Имя учёного носят созданный им Физико-технический институт, кратер на Луне и малая планета. Но вот ведь удивительное дело: при упоминании академика Иоффе у большинства первым делом всплывают в памяти строчки Владимира Высоцкого, которые, вероятно, изначально и не были посвящены физику.
Но, безусловно, Абрам Фёдорович Иоффе всей своей жизнью заслужил право оставаться в памяти соотечественников.
«Главный академик Иоффе доказал: коньяк и кофе вам заменят спорт и профилактика!» - эти строчки из песни Владимира Высоцкого, пожалуй, способны ввести в заблуждение человека, не слишком хорошо знакомого с физической наукой. Среди трудов – многочисленных трудов! – Абрама Федоровича Иоффе так и не нашлось места для изучения свойств кофе и коньяка. Впрочем, было бы очень интересно узнать мнение самого Иоффе на этот счет.
Как правило, ученых представляют очень строгими и серьезными людьми. Портреты именно таких, солидных и пожилых людей смотрят на читателя со страниц учебников и энциклопедий. А вот Иоффе утверждал, что ученый должен обладать не только умом и знаниями, но и воображением, интуицией и хорошо развитой фантазией. И сам он был живым воплощением этой мысли. Мягкость характера не мешала ему быть выдающимся организатором – он создал собственную физическую школу, представители которой стали впоследствии звездами первой величины в физике. Ученики Иоффе – это нобелевские лауреаты Петр Леонидович Капица, Николай Николаевич Семенов, Лев Давидович Ландау, Игорь Евгеньевич Тамм, академики Абрам Исакович Алиханов, Игорь Васильевич Курчатов и еще много заслуженных и известных людей. По инициативе Иоффе в Харькове, Днепропетровске, Екатеринбурге, Томске были созданы крупные физико-технические институты.
«Отец советской физики» или, как часто называли его ученики, «папа Иоффе» - что еще можно прибавить к этим неофициальным, но многое объясняющим титулам? Впрочем, кое-что прибавить нужно обязательно.
Одной из физических задач, которые интересовали Иоффе как исследователя, было изучение полупроводников. Впервые на эти необычные материалы обратил внимание российский физик Олег Лосев в 1922 году. Иоффе первый начал их систематическое изучение. Он выяснил, что это полупроводники – особый класс кристаллов со многими замечательными свойствами. Совместно со своим учеником Я.И. Френкелем он провел в начале 1930-х годов одну из первых работ в этой области. В дальнейшем Иоффе пришел к мысли, что полупроводники можно использовать для перевода энергии излучения в электрическую энергию. Эта идея воплотилась в виде «солнечных батарей», которыми сейчас оснащают как космические аппараты, так и обычные калькуляторы. Также Иоффе смог найти применение термоэлектрическим свойствам полупроводников, в его институте разработали целую серию холодильников, работающих на этом принципе. На кухне такие холодильники встретишь не часто – дороговаты, но они нашли применение в некоторых областях химии и медицины, а также в небольших переносных охлаждающих устройствах и рефрижераторах.
Исследования полупроводников, подхваченные в 40-х годах западными лабораториями, до неузнаваемости изменили мир. Компьютеры, сотовые телефоны, автомобильная и промышленная автоматика – все эти устройства сделаны на основе полупроводниковой технологии. Именно она составила благополучие Силиконовой долины, которую правильнее было бы назвать Кремниевой или даже Песочной, потому что сегодня полупроводники делаются из кварцевой породы, практически песка. Ведь песок – это тот же оксид кремния, SiO2, если кто подзабыл школьный курс химии.
Вот цитата из интервью Иоффе журналу «Вокруг света» в 1931 году: «Один из основных вопросов техники - это энергетика… Несомненно, что большую роль должна сыграть непрерывно поступающая к нам солнечная энергия... Растения используют 6% падающей на них энергии солнечных лучей, между тем техника химическая и фото-химическая может использовать солнечную энергию в гораздо более высоких пределах - до 92-95%».
Актуальны ли слова Иоффе для сегодняшнего времени? Судите сами: с 2007 года все новые дома в Испании оборудуют солнечными батареями, с 2008 года в немецком городе Марбурге штраф за отсутствие подобной установки на крыше – 1000 евро. В 2012 году в ЮАР появится самая крупная солнечная электростанция на 5 тысяч мегаватт, объем инвестиций оценивают в три десятка миллиардов долларов.
Впрочем, исследования Иоффе не ограничивались полупроводниками – он также измерил заряд электрона, чуть-чуть опоздав относительно Роберта Милликена, получившего в 1923 году за этот эксперимент Нобелевскую премию. Изучал природу света, электрические и механические свойства твердых тел. В юности, с 1903 года, работал в лаборатории Рентгена в Мюнхене, а в 1906 отклонил предложение остаться и вернулся в Россию. Иоффе – один из известнейших за рубежом российских ученых, почетный доктор Калифорнийского университета, Сорбонны, Граца. В ноябре 1960 года имя Иоффе было присвоено Физико-техническому институту Академии наук СССР.
Кстати, интересно, есть ли еще ученые, попавшие в тексты популярных песен?
ИОФФЕ, АБРАМ ФЕДОРОВИЧ (1880–1960), русский физик и организатор науки. Родился 29 октября 1880 в г.Ромны Полтавской губернии в семье купца 2-й гильдии. Окончил Ромненское реальное училище (1897), затем Санкт-Петербургский технологический институт (1902).
В 1903 отправился в Мюнхен к Рентгену, лучшему, по отзыву петербургских профессоров, физику-экспериментатору, для приобретения опыта в постановке эксперимента по проверке созданной Иоффе еще в годы учебы в училище резонансной теории запаха и чувства обоняния. Сначала работал практикантом, живя на собственные средства, потом получил место ассистента. В 1906, отклонив лестное предложение Рентгена остаться в Мюнхене, вернулся в Россию. Был зачислен старшим лаборантом в Политехнический институт, в 1913, после защиты магистерской диссертации, стал экстраординарным профессором, а в 1915, защитив докторскую диссертацию, – профессором кафедры общей физики. Параллельно читал лекции в Горном институте и на курсах Лесгафта.
В 1916 организовал в институте свой знаменитый семинар по физике. Его участниками были молодые ученые из Политехнического института и университета, вскоре ставшие ближайшими соратниками Иоффе при организации Физико-технического института (1918) и, шире, советской физики в целом. В 1918 Иоффе организовал физико-технический отдел в Рентгенологическом и радиологическом институте в Петрограде, в 1919 – физико-механический факультет в Политехническом институте для подготовки физиков, которые могли бы решать задачи, важные для промышленности, в 1932 – Агрофизический институт. По его инициативе начиная с 1929 были созданы Физико-технические институты в крупных промышленных городах (Харькове, Днепропетровске, Свердловске, Томске), Институт химической физики АН СССР. В годы войны Иоффе участвовал в строительстве радиолокационных установок в Ленинграде, во время эвакуации в Казани был председателем Военно-морской и Военно-инженерной комиссий. В 1952–1955 возглавлял лабораторию полупроводников АН СССР.
Первая работа Иоффе, составившая предмет его магистерской диссертации, была посвящена элементарному фотоэлектрическому эффекту и относилась к тому же кругу классических исследований, что и работы Дж.Томсона и Р.Милликена по определению заряда электрона. Он доказал реальность существования электрона независимо от остальной материи, определил абсолютную величину его заряда, исследовал магнитное действие катодных лучей, представляющих собой поток электронов, доказал статистический характер вылета электронов при внешнем фотоэффекте. Следующим обширным исследованием Иоффе было продолжение его работы (1905), выполненной в лаборатории Рентгена. Оно было посвящено изучению упругих и электрических свойств кварца и легло в основу его докторской диссертации. Обе эти работы отличали феноменальная скрупулезность и аккуратность, а также неизменное стремление свести все наблюдаемые эффекты в единую стройную схему – черты, присущие всем ученикам школы Иоффе.
Еще одна область исследований, где Иоффе были получены важные результаты, – физика кристаллов. В 1916–1923 он изучал механизм проводимости ионных кристаллов, в 1924 – их прочность и пластичность. Совместно с П.С.Эренфестом обнаружил «квантовый» характер сдвигов при данной нагрузке, получивший теоретическое объяснение лишь в 1950-е годы, а также открыл явление «упрочнения» материала (эффект Иоффе) – «залечивания» поверхностных трещин. Свои работы по проблемам физики твердого тела Иоффе обобщил в известной книге Физика кристаллов , написанной по материалам лекций, прочитанных им в 1927 во время длительной командировки в США.
В начале 1930-х годов по инициативе Иоффе начались систематические исследования новых в то время материалов – полупроводников. Первая работа в этой области была выполнена самим Иоффе совместно с Я.И.Френкелем и касалась анализа контактных явлений на границе металл – полупроводник. Ими объяснялось выпрямляющее свойство такого контакта в рамках теории туннельного эффекта, получившей развитие 40 лет спустя при описании туннельных эффектов в диодах. Работы по фотоэффекту в полупроводниках привели Иоффе к смелой гипотезе, что полупроводники способны обеспечить эффективное преобразование энергии излучения в электрическую энергию, что послужило предпосылкой к развитию новых областей полупроводниковой техники – созданию фотоэлектрических генераторов (в частности, кремниевых преобразователей солнечной энергии – «солнечных батарей»). Иоффе и его учениками была создана система классификации полупроводниковых материалов, разработана методика определения их основных свойств. Изучение термоэлектрических свойств полупроводников послужило началом развития новой области техники – термоэлектрического охлаждения. В Институте полупроводников была разработана серия термоэлектрических холодильников, которые широко применяются во всем мире для решения ряда задач в радиоэлектронике, приборостроении, космической биологии и т.д.
Во многих статьях, вышедших из стен ФТИ в 1920–1940-х годах, фамилии Иоффе нет в числе авторов, хотя его вклад в них виден любому специалисту. Исключительная научная щедрость ученого отвечала его моральным принципам и была составляющей «искусства руководить молодыми сотрудниками», о котором написал его ученик, Нобелевский лауреат Н.Н.Семенов: «Если ты хочешь, чтобы ученик занялся разработкой какой-либо новой идеи, сделай это незаметно, максимально стараясь, чтобы он как бы сам пришел к ней, приняв ее за свою собственную... Не увлекайся чрезмерным руководством учениками, давай им возможность максимально проявить инициативу, самим справляться с трудностями». Среди учеников А.Ф.Иоффе – такие всемирно известные физики, как П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, И.В.Курчатов, А.П.Александров, Ю.Б.Харитон и многие другие.
Иоффе – автор множества монографий и учебников. Большой популярностью пользовались его Лекции по молекулярной физике (1919), им был написан 1-й том Курса физики – Основные понятия из области механики. Свойства тепловой энергии. Электричество и магнетизм (1927, 1933, 1940), а также (совместно с Н.Н.Семеновым) первая часть 4-го тома Молекулярная физика (1932, 1935). В середине 1930-х годов под руководством Иоффе прошло обсуждение принципов построения курса физики для технических вузов; одним из результатов этих бурных дискуссий стало издание замечательного курса общей физики Г.С.Ландсберга. Иоффе был членом многих академий наук: Гёттингенской (1924), Берлинской (1928), Американской АН наук и искусств (1929), почетным членом АН Германии «Леопольдина» (1958), Итальянской АН (1959), почетным доктором Калифорнийского университета (1928), Сорбонны (1945), университетов Граца (1948), Бухареста и Мюнхена (1955).
