Нобелевские лауреаты: Петер Дебай

О том, как физик-теоретик смог заменить Эйнштейна и получить Нобелевскую премию по химии, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку». Петер Йозеф Вильгельм Дебай Родился 24 марта 1884 года, Маастрихт, Нидерланды Умер 2 ноября 1966 года, Итака, США Нобелевская премия по химии 1936 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За вклад в понимание молекулярной структуры в ходе исследований дипольных явлений и дифракции рентгеновских лучей и электронов в газах (for his contributions to our knowledge of molecular structure through his investigations on dipole moments and on the diffraction of X-rays and electrons in gases)» Наш герой с детства был не таким как все. Родившись в нидерландском Маастрихте, он уже выделялся среди массы нидерландцев, говоря не на нидерландском, а на лимбургском языке – особом наречии, на котором говорят в бельгийском Хасселте, немецком Дюссельдорфе и нидерландском Маастрихте. Как вспоминали его коллеги, Дебай до конца дней использовал его временами. По крайней мере, в письмах друзьям любил ввернуть лимбургский оборотец. Родители его были не из высшего общества. Отец – Йоаннес Вильгельмус Дебейе (именно так писалась фамилия будущего нобелиата изначально) – был контролером на заводе, выпускавшем проволоку, мать – Мария Анна Барбара Реймкенс – долгие годы работала кассиром в главном культурном центре Маастрихта, театре. Разумеется, юный Петер частенько бывал на представлениях. Начальное образование Дебай получил в обычной католической школе, а в 12 лет поступил в Hogere Burgerschool – так называемую высшую гражданскую школу в Маастрихте, которую через пять лет окончил с лучшим баллом во всем Лимбурге. Другое дело, что даже высший балл не давал ему право поступить в университет. И дело не в не самой лучшей оценке по нидерландскому языку, а в том, что у него не было никаких баллов по «классике» - греческому и латинскому языкам (так что нечего современным школярам стонать о драконовских правилах приема в вузы). Пришлось идти на работу в компанию по производству маргарина (сейчас та небольшая фирма, куда поступил Дебай стала частью компании Unilever). Правда, приступить к исполнению служебных обязанностей Петер не успел: родители решили, что надо вложиться в образование сына и оплатили ему дальнейшее обучение. В итоге юноша попал в Высшую техническую школу в Ахене. И здесь Дебаю повезло: его наставниками стали два выдающихся физика. Во-первых, экспериментальной физике его учил Макс Вин, уроженец современного Калининграда, двоюродный брат Вильгельма Вина, Нобелевского лауреата, основоположник высокочастотной техники. Если кто занимался электроникой, то мост Вина – это изобретение Макса, а не Вильгельма. Именно под руководством Макса Вина Дебай в 1905 году выполнил свою дипломную работу по электротехнике, теоретически рассчитав токи Фуко в прямоугольном проводнике. Однако дальше с экспериментом не сложилось – уже в университете его тянуло к теоретической физике. И здесь его наставником стал великий Арнольд Зоммерфельд. Нужно сказать, что Арнольд Зоммерфельд был великим «неудачником» Нобелевских премий. Его номинировали на премию по физике – внимание – 84 раза! При этом велики были не только заслуги его в создании новых физических теорий. Без Арнольда Зоммерфельда, вероятно, вряд ли дошли бы до Нобелевской премии семь его учеников – Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули, наш с вами Питер Дебай, Ханс Бете, Лайнус Полинг, Исидор Раби и Макс фон Лауэ. Но увы – не судьба. Именно Зоммерфельд увидел в Дебае талант теоретика, немедленно прибрал его к рукам в качестве своего ассистента. Это оказало настолько большое впечатление на ученика, что он даже «сменил фамилию» - с 1905 года в трудах, написанных не на нидерландском, мы читаем Debye вместо Debije. В 1906 году Зоммерфельд и Дебай переезжают в Германию, в Мюнхен, где молодой теоретик 1908 году пишет свой первый капитальный труд, ставший его докторской диссертацией - Über den Regenbogen. То есть, «О радуге». Это произведение было посвящено теории дифракции. Двумя годами позже Дебай становится «большим мальчиком». В переводе с академического – проходит процедуру хабилитации, получая высшую академическую квалификацию (в данном случае – стал приват-доцентом), а годом позже пришла пора уходить от Учителя. В Цюрихском университете Дебай заменил самого Эйнштейна на профессорской кафедре. Годом позже Эйнштейн писал Зоммерфельду: «Я жду от него [от Дебая] очень многого, потому что в нём глубокое понимание физики сочетается с редкой математической. одарённостью».Эйнштейн не ошибся. В том же 1912 году Дебай провел исследования, которые в 1913 году вылились в статью «Интерференция рентгеновских лучей и тепловое движение», которая продолжала осмысление работ Макса фон Лауэ, открывшего дифракцию рентгеновских лучей на кристаллах (работа Лауэ потом приведет к Нобелевской премии не только его самого, но и отца и сына Брэггов). В этой работе Дебай изучал влияние теплового движения атомов в кристаллической решетке на дифракционную картину. Двумя годами позже Дебай уже осмыслил и работы Брэггов, и проведя нелюбимые им эксперименты с ассистентом Паулем Шеррером, в итоге создал метод порошковой рентгеновской дифракции (метод Дебая-Шеррера), который позволил изучать структуру вещества не на монокристаллах, а на порошке исследуемого материала. Суть метода была изложена в 1916 году в статье «Интерференция рентгеновских лучей при рассеянии случайно ориентированными частицами». Эти работы стали половиной причины присуждения Дебаю Нобелевской премии в 1936 году (кстати – это, пожалуй, второй случай, когда чистейшему физику – в данном случае, вообще теоретику присудили Нобелевскую премию по химии). Работы над второй половиной собственной «нобелевки» начались у Дебая в том же 1912 году, когда Зоммерфельд получил хвалебное письмо Эйнштейна о своем ученике. Именно тогда вышла работа «Некоторые результаты по кинетической теории изоляторов», в которой Дебай объяснял, почему диэлектрическая постоянная меняется с температурой. Именно в этой работе он впервые предположил, что молекулы некоторых веществ представляют собой диполи – на одном конце которых частичный положительный заряд, на другом – частичный отрицательный. Более того, он рассчитал дипольный момент молекул некоторых жидкостей (например, воды) и получил неплохое совпадение с экспериментальными данными. За 17 лет работы Дебая выросли в классическую монографию «Полярные молекулы», которая, наконец-то обратила на себя внимание большинства химиков – и с тех пор дипольные моменты закрепились в ней навсегда. Поэтому, кстати, премию Дебая по химии можно считать совершенно законной – именно Дебай больше всех сделал для того, чтобы граница между химией и физикой размылась. И химики отплатили ему больше, чем Нобелевской премией – единица дипольного момента называется именно Дебаем. Дебай прожил очень долгую и очень плодотворную научную жизнь – он занимался и квантовой физикой, и теорией полимеров, рассеянием света и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. В биографии (а по факту – некрологе) Дебая, написанной для сборника биографий членов Королевского общества, ее автор Генри Зак пишет: «Я пытался найти простое свойство (если это возможно), чтобы охарактеризовать многогранную личность профессора Дебая, и чувствую, что ближе всего подойду к моему персональному представлению о нём, если скажу, что он был по-настоящему счастливым человеком. Он не только был одарён самым мощным и проницательным интеллектом и бесподобной способностью представлять свои идеи в наиболее прозрачном виде, но он также знал искусство жить полной жизнью. Он наслаждался своими научными усилиями, он глубоко любил свою семью и домашнюю жизнь, он разбирался в красотах природы и имел вкус к удовольствиям жизни на открытом воздухе, о чём свидетельствуют такие его увлечения, как рыбалка, собирание кактусов и садоводство, которыми он занимался в основном в компании миссис Дебай. Он наслаждался хорошей сигарой и вкусной едой и был привязан к своим студентам и коллегам и любил их компанию… <> …он будет жить в нашей памяти, как блестящий учёный, великий учитель, по-отечески готовый помочь советом, и, прежде всего, как счастливый человек». Видимо, именно эти качества Дебая позволили ему прожить в Берлине до 1940 года – и лишь потом покинуть Третий Рейх. Кажется, его вообще не интересовала политика, как бы его ни обвиняли в активном пособничестве нацистам в начале 2000-х, основываясь на некоторых письмах Дебая как главы Немецкого физического общества, например, том, в котором он просит (во исполнение новых законов) ученых евреев сообщить ему о выходе из общества. Однако ни один физик – и сам Эйнштейн – никаких претензий великому нидерландцу не выказывал. Потому что домыслы-домыслами, а, например, Лизу Мейтнер от нацистов Дебай спасал лично, помогая ей покинуть страну. Просто его интересовала в первую очередь физика и физики, а во вторую – просто жизнь, которую он умел любить и которой умел наслаждаться. Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.