01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Физика
22 июля
Нобелевские лауреаты: Йоханнес Штарк

Ученый, открывший красное смещение

Йоханнес Штарк, обладатель Нобелевской премии по физике 1919 года
Global Look Press

Почему несмотря на важность «Нобелевского» открытия имя Йоханнеса Штарка известно только специалистам, как он подтвердил квантовую теорию и из-за чего стал продвигать «арийскую» науку, Indicator.Ru рассказывает в рубрике «Как получить Нобелевку».

Родился 15 апреля 1874 года, Фрайунг, Бавария, Германская империя.

Умер 21 июня 1957 года, Траунштайн, Бавария, ФРГ.

Нобелевская премия по физике 1919 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие эффекта Доплера в каналовых лучах и расщепления спектральных линий в электрическом поле (for his discovery of the Doppler effect in canal rays and the splitting of spectral lines in electric fields)».

Если «физический Нобель» 1918 года достался человеку, о котором все помнят – вне зависимости от знания физики, Максу Планку, то в следующем году его соотечественник остался в памяти лишь у специалистов. И во многом это связано с тем, что Йоханнес Штарк, как сейчас принято, очень умело «переобулся», сменив моральные ориентиры.

Отец Йоханнеса Штарка был крупным землевладельцем, поэтому проблем с поступлением и обучением у будущего лауреата не было. При этом учился он размеренно, и только в 20 лет поступил в Мюнхенский университет, через три года защитив там свою диссертацию под названием «Исследования о саже».

Fd5020aad977f63a76a08c93842bb0095ef467fc
Вид на Мюнхенский университет со стороны Амалиенштрассе, 1900 год
Общественное достояние

Три года спустя Штарк меняет Мюнхен на более продвинутый Геттинген, в котором проработал шесть лет, и, что удивительно для сравнительно молодого ученого, в возрасте 30 лет основывает научный журнал Jahrbuch der Radioakti-vitat und Elektronik («Ежегодник радиоактивности и электроники»), редактором которого Штарк проработал около девяти лет. А в 31 год, сделав, пожалуй, первое большое и «прорывное» исследование в своей жизни, Штарк умудряется сразу же (1905 год) сделать открытие, которое через 14 лет принесет ему Нобелевскую премию.

Наш герой заинтересовался канальными лучами. Что это такое? Заряженные частицы – несущие положительный заряд ионы — в вакууме движутся к электроду и пролетают сквозь каналы (отверстия в нем). Знакомый нам Вильгельм Вин показал, что в каналах эти ионы разгоняются до огромных скоростей.

Наш же герой решил проверить, влияет ли на их спектр то, движутся ли эти частицы от наблюдателя или к наблюдателю. Фактически, он решил проверить, не сработает ли на спектрах движущихся частиц эффект Доплера.

Современные люди хорошо знают, что это такое: эффект Доплера уже учат в школе, поясняя его на гудке поезда – как меняется частота гудка с приближением поезда и с удалением его от нас.

B6f4342416b65d8274cd0bc6b5f88ac7e00cfe09
Эффект Доплера: приближаясь к наблюдателю, желтый шар выглядит зеленым, а удаляясь — оранжевым. Чтобы зафиксировать такую смену цветов, шар должен двигаться со скоростью около 5200 км/с
Wikimedia Commons

Изучив хорошо известные спектры простых ионов в канальных лучах, Штарк увидел: эффект Доплера присутствует и тут. У удаляющихся от нас ионов спектр сдвинут в красную область, приближающиеся – в синюю. Так, фактически было открыто красное смещение – правда, пока что на Земле. До постоянной Хаббла были еще годы и годы.

Любопытный факт: в начале своей научной карьеры Штарк охотно приветствовал громивших новую физику Эйнштейна, Планка и других. Так, он был первым, салютовавшим специальной теории относительности, вышедшей одновременно с открытием самого Штарка. Он даже предложил свои наблюдения доплеровского сдвига в подтверждение теории относительности самому автору теории. Более того, в 1907 году Штарк обратился к Эйнштейну с просьбой предоставить для публикации в его журнале статью по общей теории относительности.

В 1913 году Штарк делает новое открытие, необъяснимое с точки зрения классической физики. Как мы, опять же, помним, в 1896 году Питер Зееман обнаружил, что магнитное поле расщепляет спектральные линии светящегося газа или ионов щелочных металлов на три или более линии, расположенных почти вплотную друг к другу. Теперь это известно под названием эффекта Зеемана, а сам Зееман стал вторым нобелевским лауреатом по физике сразу после Рентгена. Штарк, снова отправив ионы в каналы электродов, сумел расщепить спектральные линии водорода во внешнем электрическом поле. Теперь этот эффект знают под именем эффекта Штарка, и какое-то время его безуспешно пытались воспроизвести другие физики. Как и пытались безуспешно объяснить. До явления еще одного будущего нобелевского лауреата, о котором речь пойдет дальше.

88b27ebcf4697642ea1fb0fa8cba00871596638f
Поперечный эффект Зеемана в ртути
Chujoii/Wikimedia Commons

В том же 1913 году Нильс Бор предложил квантовую теорию атома водорода. Согласно ней, электроны занимают только конкретные «орбиты», а точнее – энергетические уровни. Каждая спектральная линия возникает при переходе электрона с одного уровня на другой.

Тремя годами позже Арнольд Зоммерфельд и Пауль Эпштейн показали, что приложенное к атому водорода магнитное поле изменяет энергетические уровни. Так получаются расщепленные линии Штарка. Так что Штарк, сам того не ведая, подтвердил и теорию атома Бора, и квантовую теорию вообще. Поэтому, в общем, неудивительно, что он получил премию сразу за Планком. Правда, удивительно, почему этого же не произошло с Нильсом Бором.

6b7f7b3588ac892d0715baa8a24d7ee9e31682e5
Нильс Бор (справа) беседует с Вернером Гейзенбергом
Wikimedia Commons

Пожалуй, «нобелевка» испортила Штарка. Он активно полез в политику (как мы помним, Германская империя рухнула, и Штарк попытался подгрести немецкую науку под себя), вложил нобелевский капитал в фарфоровую фабрику… В общем, не очень красиво себя вел, что отвратило от него многих коллег. Взаимное недовольство нарастало, и Штарк с приходом к власти Гитлера начал активно строить «арийскую» физику. Вместе со знакомым нам Филиппом фон Ленардом. Штарка заклинило, и он начал нападать на всех, с кем был несогласен, называя неугодных неевреев «белыми евреями в науке». Под раздачу попали Макс фон Лауэ, Вернер Гейзенберг и многие другие.

Впрочем, возможно, Штарку повезло. В 1936 году, когда поддержанный им план добычи золота не сработал, он попал в немилось у Альфреда Розенберга – и ушел в отставку, занимаясь садоводством, что позволило ему прожить еще 21 год… Но от наказания за сотрудничество с нацистами он не ушел: в 1947 году суд признал его лицом, совершившим тяжкое приступление, и приговорил к четырем годам тюрьмы.

71a61bb322d9022881c61ae3157d59be8fb851f4
Йоханнес Штарк на заседании суда, 1947 год

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое