Российские и советские физики внесли значительный вклад в развитие науки и технологий. Их работы помогли объяснить устройство Вселенной, раскрыть свойства квантового мира и создать технологии, которые сегодня используются в медицине, связи и энергетике.
Физика окружает нас повсюду — от смартфонов и оптоволокна до бесконтактной хирургии. За последние полтора века российские и советские физики сделали открытия, без которых современный мир было бы невозможно представить.
В 1922 году Александр Фридман решил уравнения общей теории относительности для всей Вселенной и получил неожиданный результат: статичной она быть не может — только расширяться или сжиматься. Эйнштейн сначала счел это ошибкой, но позже признал правоту советского физика. Именно с этих расчетов началась современная космология, включая теорию Большого взрыва.
Через четыре года ленинградец Владимир Фок обобщил уравнение Шредингера для частиц, движущихся с околосветовыми скоростями. Уравнение Клейна–Гордона–Фока стало одной из опор квантовой физики и помогло понять, как удерживаются вместе атомные ядра.
В 1928 году Леонид Мандельштам и Григорий Ландсберг обнаружили, что свет, проходя через вещество, частично меняет частоту, обмениваясь энергией с колебаниями атомов. Так появилось комбинационное рассеяние — сегодня на нем держатся криминалистика, фармацевтика и медицинская диагностика. С его помощью ищут наркотики в багаже, распознают раковые клетки и анализируют марсианский грунт прямо с борта марсохода.
Яков Френкель в 1931 году описал экситон — возбуждение, которое свободно перемещается по кристаллу и напоминает искусственный атом водорода. Позже теорию развили для полупроводников, а в 1951 году экситоны подтвердили экспериментально. Сегодня на этой основе развивается поляритоника — физика «жидкого света», одна из самых быстрорастущих областей науки XXI века.
В 1934 году Павел Черенков заметил странное голубое свечение при облучении жидкостей гамма-лучами. Илья Франк и Игорь Тамм объяснили эффект: частицы движутся в среде быстрее света в этой среде. Сегодня черенковские детекторы стоят на ускорителях, в нейтринных обсерваториях и на спутниках, а на АЭС по свечению под водой контролируют активность отработанного топлива.
Лев Ландау в 1941 году объяснил сверхтекучесть — явление, которое обнаружил Петр Капица. При температуре около −271 °C жидкий гелий течет вообще без трения, переползает через край стакана и просачивается сквозь стенки кружки. Теория Ландау породила физику квантовых жидкостей, на которой сегодня строят квантовые гироскопы для космических аппаратов.
В 1950 году Игорь Тамм и Андрей Сахаров предложили концепцию токамака — тороидальной камеры с магнитными катушками для удержания горячей плазмы. В 1968 году советская установка Т-3 показала температуру плазмы 1 кэВ, и мир перешел на советскую схему. Сегодня по ней строится крупнейший международный термоядерный проект ITER.
Николай Басов и Александр Прохоров в 1954 году создали мазер, а затем предложили схему, которая легла в основу большинства лазеров планеты. Без них не было бы ни магистрального оптоволокна, ни лазерных принтеров, ни коррекции зрения. За этот прорыв они получили Нобелевскую премию в 1964 году.
В 1957 году Алексей Абрикосов объяснил поведение сверхпроводников второго рода, пропускающих магнитное поле в виде квантованных вихрей. Эти вихри помогают материалам выдерживать колоссальные нагрузки. На таких сверхпроводниках работают МРТ, магниты ускорителей в ЦЕРНе и поезда на магнитной подушке, разгоняющиеся до 600 км/ч.
Наконец, в 1970-е Жорес Алферов научился создавать лазеры на полупроводниковых гетероструктурах — «сэндвичах» из слоев разных кристаллов толщиной в несколько атомов. Это дало миру высокоскоростной мобильный интернет, сотовую связь, оптоволоконные линии и солнечные батареи с КПД выше 40%, которые питают космические станции.
Десять открытий — лишь часть большого вклада российских физиков в мировую науку. Их результаты давно вышли за пределы лабораторий и стали основой технологий, которыми человечество пользуется ежедневно.
Читайте также:
Ученые наблюдали переход электронов из кристаллического состояния в жидкое
Впервые зафиксирован квантовый скачок звука в реальном времени
Под землей проверили, может ли гравитация влиять на квантовый мир