Александр
Григорьевич Столетов
К 175-летию со дня рождения
Он был физик, т.е. представитель самой совершенной области естествознания.
К.А.Тимирязев
Р.Н.Щербаков,
доктор педагогических наук Таллин (Эстония)
Братья Столетовы были хорошо известны в российском обществе второй половины XIX в. Оба закончили Московский университет, но потом их жизненные пути разошлись. Старший, Николай, впоследствии генерал, вписал свое имя в военную историю России, младший же, Александр, стал выдающимся физиком мирового класса.
Крупнейший русский ученый своего времени Александр Григорьевич Столетов (1839—1896) внес значительный вклад не только в решение целого ряда проблем физики [1, 2], но и в постановку вузовского физического образования в России, а также в популяризацию науки в обществе.
Проведенные Столетовым экспериментальные исследования магнитных свойств железа, отношения электромагнитных и электростатических единиц количества электричества и внешнего фотоэффекта были высоко оценены в мире науки. Поэтому он был одним из тех ведущих физиков России, кто первым приобрел широкую международную известность.
Кроме науки вклад Столетова в культуру нашей страны включает в себя значительные успехи в подготовке научных кадров, пропаганде и распространении основ науки в широких массах. И в этом смысле его просветительская деятельность по масштабам и влиянию на научное сообщество России была содержательной и плодотворной.
Путь в науку
Столетов родился 29 июля 1839 г. во Владимире в многодетной семье купца третьей гильдии. Дома, а потом в гимназии он получил прекрасное гуманитарное образование, со временем овладев тремя европейскими языками, что пригодилось ему в изучении классиков естествознания и в общении с ведущими зарубежными физиками.
© Щербаков Р.Н. 2014
Александр Григорьевич Столетов. 1880-е годы.
В гимназии же началось увлечение Александра ботаникой, а затем и физикой. Он проявил интерес и способности к наблюдению явлений природы, с удовольствием повторяя в домашних условиях те редкие физические опыты, что ставились на уроках в гимназии, читая при этом литературу по физике из гимназической библиотеки. Еще гимназистом Столетов для себя отметит положительную роль постановки опытов для понимания учебного материала, а затем начнет конструировать простые приборы и механизмы. Постепенно эти увлечения станут серьезными его занятиями, и в конечном итоге юноша решит посвятить себя научной деятельности в области естественных наук.
В 1856 г. Столетов поступает на физико-математический факультет Московского университета, где слушает лекции известных в России математиков Н.Е.Зернова и Н.Д.Брашмана и более слабых ученых-физиков М.Ф.Спасского и Н.А.Любимова. Последний, впоследствии ставший популярным в университете благодаря своим лекциям и учебнику «Начальная физика», в будущей карьере Столетова сыграет определяющую роль.
Студент Столетов скоро осознал, что для истинно глубокого понимания теоретических положений физической науки необходимо их опытное обоснование, для которого в университете ни должного оборудования, ни самой учебной лаборатории не было. Пока же он окончил с отличием курс обучения и по рекомендации Любимова был оставлен для приготовления к профессорскому званию.
Но вскоре, летом 1862 г., Столетов, благодаря содействию Любимова, отправляется в Германию, где в Гейдельберге слушает лекции: по математической физике Г.Кирхгофа, по физиологии Г.Гельмгольца, в Гёттингене — В.Вебера, в Берлине — Г.Магнуса и др. Знакомится он и с литературой по математике и физике, особо конспектирует работы У.Томсона и Г.Кирхгофа. Кроме теоретической подготовки Александр Григорьевич намерен был заняться и экспериментом. В этих целях он овладевает искусством постановки физических опытов в домашней лаборатории К.А.Рачинского, в университетских лабораториях Магнуса, а позднее и Кирхгофа. С ним у Столетова возникает прочная дружба, которая после возвращения в Москву поддерживалась весьма полезной перепиской.
Симпатии у него вызывал Кирхгоф-лектор: Простота обращения и неутомимая внимательность в отношении к учащимся, постоянная деятельность и самообладание мысли, дар сжатой, но отчетливой речи — вот что поражало нас в Кирхгофе. <...> Видишь, что эта глубина и точность мысли далась не вдруг и не даром; она — плод упорной работы над собой [1, т.2, с.34, 35]. Таков в будущем и сам Столетов.
Пробыв за границей три с половиной года, Столетов впитал в себя новые веяния европейской физической науки, приобрел необходимые теоретические знания, определенные умения и навыки постановки эксперимента, представления о содержании и структуре лаборатории, о постановке физического образования в университетах и о методах преподавания и воспитания ведущими немецкими учеными.
Дом-музей Столетовых во Владимире (ул. Столетовых, д.3). Музейная экспозиция была открыта 28 мая 1976 г.
Ученый и организатор науки
В начале 1866 г. Александр Григорьевич возвратился в Москву и с этого момента на последующие 30 лет, вплоть до своей смерти, связал жизнь и деятельность с Московским университетом. Начал он с чтения курсов математической физики и физической географии, опираясь при этом на поучительные лекции Кирхгофа и Гельмгольца.
Одновременно готовился к защите магистерской диссертации по теме «Общая задача электростатики и приведение ее к простейшему случаю». Склонный заниматься опытными исследованиями, Столетов тем не менее вынужден был выбрать теоретическую проблему, ибо в те времена в Московском университете и в России в целом условий для постановки полноценных научных экспериментов не существовало. Поэтому Александр Григорьевич ставил перед собой задачу теоретически найти распределение электрических зарядов на изолированных сплошных и полых проводниках, которые находятся в некотором электрическом поле, созданном присутствием «произвольного комплекса неподвижных электрических полюсов», т.е. зарядов [1, т.1, с.30]. Исследование было проведено, и в мае 1869 г. он успешно защитил диссертацию.
В том же году Столетов становится доцентом, а в 1871 г., заручившись поддержкой Кирхгофа о возможности проведения экспериментальной работы в его лаборатории, он с мая по ноябрь выполняет довольно удачные опытные исследования по изучению зависимости магнитной восприимчивости железа от напряженности магнитного поля. Вернувшись в Москву, Столетов обрабатывает накопленный материал и делает на его основе теоретические и практические выводы.
В апреле 1872 г. в ходе диспута Столетов успешно защищает основные положения своей докторской диссертации «Исследование о функции намагничения мягкого железа». Он впервые экспериментально показал, что при увеличении намагничивающего поля магнитная восприимчивость железа вначале возрастает, а затем, проходя через максимум, уменьшается. Ученый первым снял кривую магнитной проницаемости ферромагнетиков — кривую Столетова.
Он предложил метод тороида с замкнутой магнитной цепью и баллистическое измерение намагниченности. Его методика позднее легла в основу исследования магнитных свойств ферромагнетиков, применяемых для изготовления разного вида электротехнических устройств. Только при таком знании мы получим возможность обсудить а priori наивыгоднейшую конструкцию подобного снаряда и наперед рассчитать его полезное действие [1, т.1, с.150], — считал он.
Это было первое экспериментальное исследование, проведенное Столетовым, но, увы, за границей. После защиты диссертации он в июне того же года был произведен в экстраординарные про-фессоры, а в следующем 1873 г. — в ординарные. Последующая деятельность Столетова как физика-экспериментатора, благодаря собственным героическим стараниям, будет уже полностью опираться на опытное оборудование и условия его применения, которые Александр Григорьевич создаст в университете.
В 1872 г. при поддержке профессора Любимова он организует первую в России учебную лабораторию (вскоре ставшую и научно-экспериментальной) и возглавит ее. Это позволит ему и его коллегам систематически ставить демонстрационные опыты при чтении лекций, проводить физический практикум, а затем наладить и полноценные научные исследования, в том числе и свои собственные. В Музее физики МГУ до сих пор хранятся его приборы.
С уходом в 1882 г. Любимова из университета Столетов приступает к заведованию кафедрой опытной физики. За два года под его руководством была переоборудована физическая аудитория. В итоге она приобрела то содержание и оформление, которые поставили ее в ряд лучших в мире. Именно здесь благодаря усилиям знаменитого препаратора И.Ф.Усагина Столетов проводит свои демонстрации, которым были присущи наглядность, точность и завершенность.
Столетов осознавал, что отечественным ученым нужны современные научные центры и институты. В докладе «Физические лаборатории у нас и за границей» (1883) он с грустью отмечает: Увы, их нет — этих институтов! Нет во всей России ни одного здания, которое было бы построено собственно для физики. И далее: Вот главная причина почему физика «не может у нас идти быстро», — еще диво, если хоть как-нибудь идет [2, с.516, 518].
Вторая серия опытных работ Столетова была задумана им еще в период подготовки докторской диссертации. Она была посвящена определению отношения электромагнитных и электростатических единиц количества электричества, т.е. постоянной Максвелла. По выводам Александра Григорьевича, эта постоянная выражает собой скорость распространения электромагнитных волн и, по всей вероятности, тождественна со скоростью световых волн для той же среды [1, т.1, с.175].
В 1874 г. Столетов приступает к необходимым измерениям. Позднее, уже в 1881 г., он напишет: Среди различных методов, которые применялись для установления величины v, существует один, который, по моему мнению, может дать весьма точные результаты; это — метод абсолютного конденсатора, т.е. конденсатора с воздухом (или с вакуумом), емкость которого может быть точно вычислена по его форме и размерам [1, т.1, с.177].
В итоге своих измерений Столетов указал на близость полученных им данных результатам других европейских ученых. Но он не приве
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.