Нобелевские лауреаты: Макс фон Лауэ. Отец современной кристаллографии

Об открытии, продолжающем приносить Нобелевские премии и через сотню лет, о том, как ученик обогнал учителя, о царской водке и любителе быстрой езды рассказывает сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Макс фон Лауэ

Родился 9 октября 1879 года.

Умер 24 апреля 1960 года.

Нобелевская премия по физике 1914 года (присуждена в 1915). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах».

Можно сказать, что детские годы будущего нобелевского лауреата прошли в достатке. Его отец был небедным человеком: Юлиус Лауэ работал в ведомстве военных судов Германии (хотя и был гражданским). Много позже, незадолго до премии, отец подарит своему сыну дворянскую приставку «фон»: в 1913 году Юлиус получил потомственное дворянство.

Как и многие, связанные с армией, отец нашего героя постоянно переезжал из города в город. Как и многим детям, связанным с армией, Максу Лауэ пришлось учиться во многих школах. Больше всего – в Страсбурге и Берлине.

К дюжине лет от роду страсть к науке наконец-то проявилась в полную силу, и маме пришлось сделать ему «подарок»: она разрешила мальчику общаться с популяризаторами науки. В Берлине в то время существовало общество «Урания», в котором детей знакомили с физическими опытами, настоящими научными приборами и показывали им науку как она есть.

В 1898 году Макс окончил Страсбургскую гимназию, где провел больше всего времени из всех средних школ, в которых ему довелось учиться. Год отслужил в армии по призыву (параллельно с первым курсом Страсбургского университета). Любопытную фразу можно прочесть в биографии Лауэ: «В университете его интерес к физике поддерживали лекции Фердинанда Брауна» (нашего героя, получившего Нобелевскую премию одновременно с Гульельмо Маркони. Интересно, если бы не Браун, интерес к физике Макса Лауэ иссяк бы?).

Видимо, охота к перемене мест обучения стала фундаментальным свойством характера Лауэ. Он успел поучиться в университетах Страсбурга, Геттингена, Мюнхена и Берлина. Тем не менее он нашел «свой» университет и «своего» учителя. Таким университетом стал Берлинский, а учителем — Макс Планк.

Наставничество и научное руководительство превратится в дружбу, которая продлится более 40 лет, оба друга станут нобелевскими лауреатами по физике, причем ученик получит ее раньше… Именно у Планка Лауэ сделал свою докторскую диссертацию.

Его первая научная работа была посвящена той самой области, которая и принесет Лауэ (еще не «фон Лауэ») Нобелевскую премию, — взаимодействию электромагнитных волн. Работа Лауэ была посвящена теории интерференции света в плоско-параллельных пластинках.

Затем он поработал ассистентом Планка в Институте теоретической физике в Берлине, параллельно получив право… преподавать физику в школе. Правда, в 1906 году он все-таки стал преподавателем в Берлинском университете. И здесь снова начались переезды: в 1911 году – Мюнхен, у Арнольда Зоммерфельда (там он написал большую теоретическую монографию о теории относительности Эйнштейна), годом позже — Цюрих, в 1914-м — Франкфурт, затем вскорости – Вюрцбург, у Вильгельма Вина… Потом снова Берлин.

Свою «нобелевскую» работу Лауэ сделал в Цюрихе. Он решил попытаться разобраться с открытием, которое сделал первый нобелевский лауреат, — рентгеновским излучением. До 1912 года было непонятно: это все-таки поток каких-то частиц или электромагнитное излучение очень высокой частоты.

Как мы уже помним, темой самой первой работы Лауэ была дифракция. И ему пришла в голову замечательная идея использовать как дифракционную решетку простой кристалл. Так совпало, что одновременно физик работал над главой по волновой оптике для многотомной «Энциклопедии математических наук» (Еnzykiopadie der mathematischen Wissenschaften), в которой ему необходимо было математически выразить действие дифракционной решетки на световые волны. Тогда же к нему обратился его менее сведущий в теоретической физике коллега с просьбой помочь в математическом описании поведения световых волн в кристалле.

Наш герой был теоретиком и не стал сам заниматься исследованиями, а предложил эксперимент, который позволил бы доказать волновую природу рентгеновского излучения. И начал ждать, кто захочет поработать руками, а чтобы не тратить время, начал отвечать на возможные возражения теоретиков.

В апреле 1912 года успех пришел к Вальтеру Фридриху, ассистенту Зоммерфельда и его аспиранту Паулю Книппингу. Они сумели направить на сине-зеленый кристалл медного купороса узкий пучок рентгеновских лучей и зафиксировать рассеянное на кристалле излучение на фотопластинке. В результате получилась дифракционная картина из темных точек, которую они увидели, когда проявили пластинку (темные пятна на негативе соответствуют большей засветке). Так стало понятны сразу две вещи: рентгеновские лучи — это все-таки лучи (в отличие, например, от бета- и альфа-излучения), а во-вторых, в кристалле действительно есть упорядоченная решетка атомов.

Нобелевская премия Максу фон Лауэ последовала уже через два года: сейчас так почти не бывает (точнее, через три, но он получил премию в 1915 году «за 1914-й»).

Объявляя лауреата, представитель Шведской королевской академии сказал: «В результате открытия Лауэ неопровержимо установлено, что рентгеновское излучение представляет собой световые волны очень малой длины. Кроме того, оно привело к наиболее важным открытиям в области кристаллографии… Открытие Лауэ позволяет определить положение атомов в кристаллах и получить много полезных сведений».

Сейчас, сто лет спустя, мы действительно понимаем, какой прорыв сумел совершить Лауэ на кончике пера. Взять одну из Нобелевских премий XXI века, которую получила, среди прочих, одна из четырех женщин-лауреатов по химии, Ада Йонат. Эту премию присудили за установление структуры огромной молекулы, от которой зависит жизнь любого из нас, — рибосомы. И это было сделано при помощи рентгеноструктурного анализа кристаллизованной рибосомы.

Нобелевская медаль пробыла с Лауэ менее 40 лет: когда началась Вторая мировая, иметь при себе золото в нацистской Германии оказалось запрещено. «Выручил» Дьердь Хевеши, тоже будущий лауреат: он посоветовал фон Лауэ и Джеймсу Франку, получившему премию в 1925 году, растворить свои медали в царской водке — смеси кислот, способной растворить даже золото.

Фон Лауэ последовал совету. При этом назвать его трусом совсем нельзя. В статье о Габриэле Липпмане мы рассказали о появлении так называемой «Арийской физики», о нападках на Эйнштейна, вынудивших его уехать в США.

Наш герой открыто выступал против «национальности в науке» и за Эйнштейна. Удивительно, но открытая критика «арийской физики» и защита Эйнштейна, а также тайная поддержка преследуемых ученых не привела к тому, что самого фон Лауэ начали преследовать. Единственное, что с ним сделали, — это отправили на пенсию уже в разгар Второй мировой, в 1943 году. После поражения Германии, как многим ученым Третьего рейха, ему пришлось провести некоторое время в Великобритании: он был интернирован. Но наш герой воспользовался внезапно появившимся у него временем и написал фундаментальный труд «История физики».

Макс фон Лауэ прожил 80 лет, работая до последнего дня своей жизни: он жил в свое удовольствие, обожал парусный спорт, альпинизм и быструю езду на машине. 8 апреля 1960 года по дороге на одно из научных собраний он столкнулся с мотоциклистом. Первая в жизни авария фон Лауэ стала последней: автомобиль перевернулся, и выбраться из него пожилой физик не смог. Тем не менее казалось, что ему удастся «проскочить»: он пошел на поправку, но внезапное осложнение оборвало жизнь нобелиата.

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