Вслед за успехами просвещения в XVIII - XIX веках началось бурное развитие русской науки. Гордый своими успехами Запад не сразу и не вдруг признал этот новый росток научной мысли. Любопытно проследить, как постепенно и с трудом прививалось там осознание того, что "может собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов Российская земля рождать". Удивительная разносторонняя деятельность Ломоносова осталась совершенно незамеченной европейской научной мыслью и потому имела больше национальное, чем мировое значение.
Лобачевскому в какой-то мере повезло больше - признание пришло к нему после смерти.
Великий талант Менделеева был признан уже при жизни, но не без труда и не без борьбы. И только в последней трети XIX века русская наука получила права равноправия с европейской. Менделеевский периодический закон, а также удивительные открытия Павлова в области физиологии подняли ее престиж на небывалую высоту, на котором она оставалась и в XX столетии. Судьба Ландау, гениальная одаренность которого была признана сразу всеми и везде, свидетельствует об этом очень хорошо.
Михаил Ломоносов родился в ноябре 1711 г. в деревне Денисовка близ города Холмогоры. Отец его, Василий Дорофеевич, был помором. Он владел несколькими судами и ходил на них за рыбой в Белое море и Ледовитый океан. С детских лет Михаиле помогал отцу в его трудном и опасном деле, однако сердце и натура влекли его совсем к другим занятиям. Рано научившись читать, он очень быстро перечитал все книги, какие только мог достать в своей деревне. В 14 лет он осилил "Арифметику" Магницкого и славянскую грамматику Смотритского. Дальнейших возможностей для образования у пытливого и умного юноши не было. "Имеючи отца, хотя по натуре доброго человека, однако в крайнем невежестве воспитанного, - вспоминал потом Ломоносов, - и злую и завистливую мачеху, которая всячески старалась произвести гнев в отце моем, представляя, что я всегда сижу по пустому за книгами: для того многократно я принужден был читать и учиться, чему возможно было, в уединенных и пустых местах, и терпеть стужу и голод".
Зимой 1730 г. девятнадцатилетний Ломоносов почти без денег, пешком отправился в Москву и поступил в Заиконоспасскую славяно-греко-латинскую академию. Жить и учиться тут было нелегко. Общежития при академии не было. Стипендия полагалась самая мизерная. Ломоносов писал позже: "Жалования в шести нижних школах (классах) получал по три копейки на день. А в седьмой - четыре копейки надень... Имея один алтын в день жалования, нельзя было иметь на пропитание... больше как на денежку хлеба, и на денежку квасу, прочее на бумагу, на обувь и на другие нужды. Таким образом жил я пять лет, и наук не оставил". Несмотря на свой возраст, Ломоносов был зачислен в самый младший класс, поскольку совсем не разумел латыни. Однако его блестящие способности вскоре проявились с полной силой: не прошло и полугода, как его перевели из низшего класса во второй и в том же году - из второго в третий класс. А через год он стал настолько силен в латинском языке, что мог сочинять на нем небольшие стихи. Уже тогда он основательно занимался поэтикой и риторикой.
В 1734 г. для "завершения образования" Ломоносова хотели послать из Москвы в Киев, в духовную академию, но вместо этого в следующем году он вместе с другими двенадцатью учениками, "в науках достойными", был отправлен в Петербург и зачислен в студенты университета при Академии наук. Впрочем, петербургское учение оказалось очень кратковременным. Уже через несколько месяцев, в сентябре 1736 г. Ломоносова с двумя другими академическими студентами (Райзером и Виноградовым) отпустили в Германию для обучения металлургии и горному делу. Заграничная командировка длилась почти пять лет (до июня 1741 г.). Это время Ломоносов и его товарищи провели главным образом в Марбурге, в университете философии, где учились физике и механике у известного Христиана Вольфа, а математике и химии - у Дуйзинга. Освоив теорию, русские студенты переехали в 1739 г. во Фрейберг и тут обучались под руководством "бергерата" Генкеля металлургии и горному делу. Но вскоре вспыльчивый и самолюбивый Ломоносов рассорился со своим наставником, оставил Фрейберг и некоторое время странствовал по немецким и голландским городам. В конце концов он снова оказался в Марбурге, где жила его невеста Елизавета Цильх (тайный брак с ней был заключен в 1740 г.), а в 1741 г. с помощью русского посланника вернулся в Россию. Здесь тридцатилетнего Ломоносова назначили адъюнктом Академии по физическому классу.
Российская Академия наук была открыта в декабре 1725 г. уже после смерти Петра I, но, поскольку она была создана по разработанному им проекту, ее справедливо считают его детищем. Устройство Академии было продумано императором во всех мелочах. Петр построил для нее удобное здание, закупил физические и астрономические приборы, приобрел множество книг, инструментов, атласов, анатомических препаратов и определил ей ежегодное содержание в 25 тысяч рублей. При Академии были устроены музей-кунсткамера, анатомический театр, обсерватория и мастерские. Поскольку Академия, по мысли Петра, должна была не только стать тем местом, "где науки обретаются", но и сделаться мощным просветительским центром, распространяющим знания по всей стране, при ней были учреждены университет и гимназия. За неимением своих природных академиков принуждены были поначалу приглашать иноземцев. При Петре к этому делу подходили осмотрительно, и в первом составе Академии оказалось много прекрасных и добросовестных ученых (в их числе Эйлер, братья Бернулли, Гмелин, Делиль, Лейтман). Однако в следующие годы дела Академии несколько пошатнулись. Деньги отпускались в недостаточном количестве и нерегулярно. Крупных ученых осталось мало. В начале 40-х гг. подавляющая часть академиков и академического начальства состояла из приходных немцев, причем многие из них были весьма далеки от науки. Всеми делами заправлял стоявший во главе академичес- ' кой канцелярии ловкий и умный немец Шумахер. Ломоносову, который считал своим долгом содействовать развитию русской науки, пришлось нелегко. Утверждение его в Академии началось с целой вереницы громких скандалов. Он был человеком неуживчивым, ссорился с Шумахером и его выдвиженцами, выражая им по всякому поводу свое презрение. Дело едва не доходило до драки между академиками, а в 1743 г. Ломоносов на несколько недель даже угодил под арест. Чтобы избавиться от порки, которая грозила ему за дерзость, он в январе 1744 г. должен был в Академической конференции произнести торжественное покаяние и только тогда смог вернуться к исполнению своих обязанностей.
Должность его была сопряжена с широкой и разносторонней деятельностью. В 1745 г. в своей челобитной на имя императрицы Ломоносов писал: "В бытность мою при Академии наук трудился я, нижайший, довольно - в переводах физических и механических и пиитических с латинского, немецкого и французского языков на российский и сочинил на российском же языке горную книгу и риторику; и сверх того в чтении славных авторов, в обучении назначенных ко мне студентов, в изобретении новых химических опытов, сколько за неимением лаборатории быть может, и в сочинении новых диссертаций с возможным прилежанием упражняюсь". В 1745 г., после того как была представлена его диссертация о металлах, Ломоносов стал профессором химии и полноправным членом Академии.
Одним из первых его начинаний в новом звании стала постройка в 1748 г. химической лаборатории Академии на Васильевском острове. Это было небольшое приземистое зданьице - в полтора этажа, занимавшее всего шесть с половиной сажен в длину и пять в ширину. Все внутреннее сводчатое помещение состояло из одной большой комнаты с очагом, с широким дымоходом посередине, и двух крошечных каморок. В одной читались лекции немногочисленным студентам и стояли точные весы, в другой хранились химические материалы и посуда. Ломоносов стремился обеспечить свою лабораторию самыми совершенными приборами для физико-химических исследований. Он имел несколько типов печей: плавильную, перегонную, стекловаренную, пробирную, обжигательную и др., обзавелся насосом, изобрел прибор для определения вязкости жидкости, придумал точило для определения твердости тел, усовершенствовал Папинову паровую машину для получения высоких давлений, сконструировал термометр. Ломоносов развернул огромную по тем временам исследовательскую и техническую деятельность.
Интересы его были поразительно разносторонними и многогранными. Среди сочинений Ломоносова имеются работы по физике, химии, геологии, метеорологии, горному делу, географии, астрономии, истории и филологии. Он был выдающимся поэтом, художником, просветителем и общественным деятелем. И в каждой из этих областей он оставил заметный след. Однако, к сожалению, Ломоносов очень мало заботился о распространении своих трудов за границей. Результаты его научной деятельности, хотя и отмечались голландских, немецких и французских научных журналах, в целом остались невостребованы европейскими учеными, а в самой России к этому времени было еще слишком мало научных специалистов, способных оценить их. Современники отдали должное Ломоносову как поэту, создателю поэтического языка, историку, творцу мозаичных картин, но его наука оставалась для них непонятной. Его физико-химическое наследие оказалось погребено в нечитавшихся книгах и неопубликованных рукописях. Многочисленные остроумные приборы Ломоносова не сохранились. Между тем многие его воззрения отличались удивительной прозорливостью. Так, например, на сорок лет раньше Лавуазье Ломоносов сформулировал закон сохранения вещества при химических превращениях. Очень глубокая и оригинальная идея была высказана им в диссертации "Рассуждение о причине теплоты и холода" (1744 г.), в которой он прямо связал температуру тела с "внутренним движением собственной материи", то есть с движением мельчайших частиц (молекул), из которых, по его непоколебимому убеждению, состояло любое тело. В диссертации "Попытка теории упругой силы воздуха" (1749 г.) он предсказал многие положения кинетической теории газов (он объяснял, например, расширение газов непрерывным отталкиванием составляющих его молекул друг от друга). В 1753 г. в "Слове о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих" он изложил глубоко продуманную теорию атмосферного электричества (которое было, по его мнению, следствием взаимного трения водяных паров, постоянно присутствующих в воздухе). В своем "Слове о рождении металлов от трясения земли" он за 60 лет до Юнга выдвинул идею о "нечувствительных землетрясениях", то есть медленных колебаниях земной коры. Множество интересных рассуждений рассыпано в другом его геологическом сочинении "О слоях земных" (1763). Здесь, к примеру, задолго до Вернера изложена теория о неодновременном происхождении рудных залежей и приводится очень плодотворное наблюдение о случаях совместного нахождения в земной коре различных минералов (то есть такой ситуации, когда наличие одного какого-то минерала с очень большой вероятностью предполагает наличие другого, например, кварц может указывать на самородное золото, мрамор - на самородную медь и т. д., что очень облегчает поиск полезных ископаемых; Ломоносов был одним из первых, кто обратил на это внимание). В этой же работе сделано предположение об органическом происхождении янтаря, торфа, нефти, горючих сланцев. В "Курсе истинной физической химии" (1754 г.) Ломоносов высказал свои взгляды на образование кристаллов и настоятельно рекомендовал "хорошо исследовать фигуру кристаллов и измерять их" (Ромэ де Лиль, который считается основателем кристаллографии, выступил с идентичным предложением только в 1783 г.).
Все эти глубокие идеи, увы, не сыграли в истории науки того значения, которого заслуживали, однако и без них воздействие личности Ломоносова на русскую культуру было огромно.
Особенно велико влияние Ломоносова-поэта. Конечно, его "Оды", так восхищавшие прежде любителей российской словесности, теперь представляют лишь исторический интерес - они ушли из живого поэтического оборота, отодвинулись в тень забвения вместе со всей допушкинской литературой. Но поэтическая слава Ломоносова от этого нисколько не потускнела. Не стоит забывать известного замечания Белинского о том, что легко быть в России поэтом после Пушкина, когда сложился и выкристаллизовался поэтический язык. Гораздо труднее было обретаться на поэтическом поприще в то время, когда поэзия существовала только в зачаточном состоянии, когда не сложилась сама теория стихосложения, а поэтический язык был сырой и необработанный. Пушкин явился в нашей литературе не на пустом месте, а после целой плеяды даровитых поэтов XVIII века, на плечи которых легла трудная и неблагодарная задача "расчистки авгиевых конюшен" русского литературного языка. Роль Ломоносова в этом деле была едва ли не самой важной. Достаточно сравнить его оды с творениями его младшего современника Кантемира, чтобы убедиться - в лице Ломоносова русское стихосложение не просто сделало гигантский шаг вперед, оно, можно сказать, родилось заново. Недаром тот же Белинский называл Ломоносова "основателем русской поэзии и первым поэтом Руси".
Еще учась в Греко-латинской академии, Ломоносов проявил большой интерес к старой силлабической поэзии, основанной на равенстве числа слогов в строке. Однако эти стихи, с их торжественным и медлительным ритмом, с нарочито затрудненным и непривычным порядком слов, с витиеватой мудростью и огромным пластом старославянизмов, никогда не служили для него образцом. В 1739 г., находясь в Германии, он написал "Оду на взятие Хотина", которую спустя сто лет Белинский назвал "первым русским стихотворением, написанным правильным размером". И действительно, в русской поэзии до этого нельзя найти ни одного произведения, которое могло бы сравниться с первой одой Ломоносова по чистоте языка, по силе слога и блеску стиха. Хотя ОДУ не напечатали, она все же сделалась широко известна и повергла в изумление всех, кто был причастен к литературе. Громкая поэтическая слава пришла к Ломоносову десятью годами позже. В 1748 г. Кирилл Разумовский поднес его поздравительную оду Елизавете I. Она тотчас пожаловала сочинителю две тысячи рублей. С тех пор ломоносовские оды стали неотъемлемой принадлежностью всех придворных торжеств. Написанные "высоким штилем", отличавшиеся необыкновенной приподнятостью и бурным, как кипящие морские валы, слогом, они возбуждали непритворный восторг в тогдашних слушателях.
Литературная деятельность Ломоносова не ограничивалась сочинением стихов. Еще в 1739 г. он отправил в Академию очень содержательный трактат по теории русского стихосложения. Позже из-под его пера вышло несколько глубоких филологических сочинений. В 1748 г. он выпустил "Риторику" - первое в России печатное руководство по теории литературы и ораторскому искусству. (Эта книга быстро разошлась и в 1759 г. была напечатана вторым изданием.) В 1755 г. появилась "Российская грамматика", выдержавшая затем четырнадцать изданий и сохранившая практическое значение в течение ста последующих лет. (До этого времени в России не было подлинной грамматики русского языка, и школьникам приходилось изучать грамматику церковнославянскую или латинскую.)
Наряду с поэзией большим увлечением Ломоносова была мозаика. Занятие это вполне подходило к его характеру и вкусам, так как в нем химия переплеталась с изобразительным искусством, оптикой и техникой. Еще в 40-е гг. Ломоносов с большим интересом изучал мозаичные работы, привезенные из Рима графом Михаилом Воронцовым. Его живо заинтересовала искусная работа итальянских мастеров, которые умели придавать цветному стеклу несколько тысяч различных оттенков и виртуозно копировали масляную живопись. Приготовление стеклянных сплавов (смальт) хранилось итальянцами в строгой тайне. Ломоносов загорелся желанием раскрыть их секрет. Ради этого ему пришлось выполнить многие тысячи пробных плавок. В течение двух лет он целые дни проводил в своей лаборатории, "оградясь философскою терпеливостью", и шаг за шагом шел к своей цели. В конце концов он открыл способ получать смальты любого цвета, глубоких и сочных тонов и разнообразнейших оттенков. После того как все трудности были преодолены, ему пришлось самому стать художником, так как мастеров-мозаичников в России не было. Здесь, как и во многом другом, Ломоносов проявил свое удивительное дарование. По немногим образцам он не только постиг мозаичную технику, но и осознал художественный смысл мозаики - ее суровую, выразительную красоту и эпическую монументальность. Летом 1752 г. он закончил первую художественную работу - мозаичный образ Богоматери, который поднес императрице Елизавете. Вслед за тем он взял себе двух учеников и вместе с ними составил мозаичный портрет Петра I.
В 1753 г. Ломоносов получил в дар от Елизаветы I поместье в 64 верстах от Петербурга в Усть-Рудицах и 200 душ крепостных для устройства стекольной фабрики. Вскоре он наладил здесь выпуск самой разнообразной продукции. В его реестрах упоминаются литые доски для столов, бирюзовые чернильницы, песочницы и набалдашники, всевозможные ароматники, табакерки, нюхательницы, накладки на письма, графины, кружки, различная галантерея: запонки, подвески, стеклярус и т. д. Все эти изделия находили плохой сбыт, и в последние годы жизни Ломоносова предприятие, требовавшее великих расходов, доставляло ему больше забот, чем радостей. Однако он не оставлял его до самой смерти. В 1756 г. Ломоносов получил от императрицы во владение "погорелое место" на Мойке, отстроил на нем каменный двухэтажный дом и перенес в него мозаичную мастерскую. В последующие девять лет здесь были изготовлены несколько замечательных портретных мозаик (в том числе прекрасный овальный портрет самой императрицы). Каждой из этих работ был присущ удивительный реализм и необыкновенное чувство колорита. Четыре года Ломоносов с учениками работал над огромной картиной для предполагаемого монумента Петру - "Полтавской баталией". Она была закончена в 1764 г. уже после смерти Елизаветы.
Еще одним длительным увлечением Ломоносова была русская история. Горячий патриот, он с увлечением изучал прошлое России. В 1753 г. императрица через своего фаворита Ивана Шувалова объявила Ломоносову, что "охотно желала бы видеть Российскую историю, написанную его штилем". Это поручение не застало ученого врасплох. Как видно из его бумаг, он уже в 1751 г. начал собирать материалы "к сочинению российской истории" и делал необходимые выписки. Ломоносов быстро написал первые главы - самую интересную часть своего труда, но дальше работа пошла медленнее. Только через пять лет - в середине 1758 г. он представил Шувалову рукопись первого тома, доведенного до смерти Ярослава Мудрого. Труд был напечатан уже после смерти автора в 1766 г.
Ломоносов питал острый интерес к астрономии, и эта наука также обязана ему выдающимся открытием. 26 мая 1761 г. Ломоносов наблюдал у себя дома с помощью собственноручно изготовленного телескопа редкое астрономическое явление - прохождение Венеры по солнечному диску. Итоги своих и чужих наблюдений он опубликовал в записке "Явление Венеры на солнце..." В этой работе было дано совершенно правильное объяснение эффекта, который наблюдали, но не смогли объяснить другие астрономы: расплывания кажущегося края солнечного диска при вступлении планеты. Только Ломоносов нашел ему совершенно верное истолкование и писал, что Венера имеет "знатную воздушную атмосферу".
Чрезвычайно важной для русской культуры была просветительская деятельность Ломоносова. Немецкое засилье в Академии (при всем том, что среди немцев было много талантливых и способных ученых) сильно раздражало его. Всю жизнь он не переставал воевать с Шумахером, Таубертом, Эпинусом, Миллером и другими. Он ясно видел, что одна из главных причин "худого состояния Академии" заключается в недостатке русских ученых, кровно связанных с нуждами и интересами своего народа. В 1754 г. Ломоносов составил особую записку "О исправлении Академии", в которой с горечью писал, что в Академии ровно ничего не делается для подготовки русских ученых, что вся Учебная работа развалена и что за семь последних лет "ни един школьник в достойные студенты не доучился". Постепенно Ломоносов пришел к мысли о необходимости создать самостоятельный и независимый от Академии университет, двери которого были бы раскрыты для всей страны. Ему удалось воодушевить своей мыслью Шувалова, и дело стало быстро продвигаться к осуществлению. Горячо радея о своем детище, Ломоносов составил и разработал весь план университета, наметил всю его организационную структуру и даже программу преподавания. Он планировал три факультета, причем юридический факультет должен был иметь четыре кафедры ("натурального и народного права", "российской юриспруденции", "внутреннего государственного права" и "политики"), медицинский - три (химии, натуральной истории и анатомии), философский - шесть (философии, физики, оратории (риторики), поэзии, истории и древности). При университете Ломоносов предполагал устроить гимназию, без которой тот был, по его словам, "как пашня без семян". Шувалов в основном принял план, составленный Ломоносовым, и приложил его к своему "Доношению" в сенат. В июле 1754 г. сенат утвердил это представление, а в январе 1755 г. "Указ об учреждении в Москве Университета" был подписан Елизаветой. Ежегодный бюджет его был установлен в 15 тысяч рублей. Первое время Университет располагался в казенном доме бывшей дворцовой аптеки у Воскресенских ворот. При нем сразу были открыты две гимназии - "благородная" (для дворян) и "разночинная". Новое учебное учреждение скоро стало крупнейшим центром русской национальной культуры. Через него шло руководство всем средним и низшим образованием, сменой учителей и открытием новых школ. При университете была создана типография и начала печататься первая московская газета "Московские ведомости". Здесь же стали издаваться научные, литературные и учебные книги. Одним из первых вышло "Собрание сочинений Ломоносова".
Не забывал Ломоносов и о петербургском академическом университете. В феврале 1757 г. он возглавил географический департамент, а потом был назначен советником Академической канцелярии и фактически сделался вместе с Таубертом руководителем Академии (Шумахер умер в 1761 г.). В 1760 г. в его непосредственное ведение перешли числившиеся при Академии гимназия и университет. Благодаря Ломоносову положение студентов и гимназистов, терпевших прежде злую стужу и голод, несколько улучшилось. Он купил для них новый дом на Мойке и добился увеличения отпускаемых на их содержание средств.
Организация академической работы тоже, по его мнению, требовала коренной перестройки. В течение десяти лет, используя все свое влияние в придворных кругах, Ломоносов упорно добивался изменения регламента Академии, однако Елизавета I умерла, так и не подписав составленный им новый регламент. С ее смертью и удалением Шувалова Ломоносов потерял при дворе прежнее значение. К тому же, хотя юношеский задор не покидал горячего помора до самой кончины, силы его были уже не те. Некогда богатырское здоровье Ломоносова быстро разрушалось. Весь 1762 г. он проболел. С началом царствования Екатерины II, пользуясь тем, что новая императрица перенесла на Ломоносова свое нерасположение к Шуваловым и явно обходила его своими милостями, враги стали брать над ним верх. В мае 1763 г. сухим императорским указом Ломоносов был отправлен в отставку. Однако, задев так сильно величайшего из русских ученых, Екатерина вскоре поняла, что зашла слишком далеко. Ломоносов был национальной гордостью России. Бесцеремонное выдворение его из Академии породило хотя и тихий, но ропот. Всегда чутко прислушивавшаяся к общественному мнению Екатерина пошла на уступки и отменила свой указ. В октябре Ломоносов был торжественно избран почетным членом Академии художеств, а в декабре - произведен в статские советники. Летом 1764 г. императрица даже посетила больного ученого в его доме. Умер Ломоносов от простуды в апреле 1765 г.
Русские, в силу целого ряда исторических причин, поздно вступили на путь математического творчества, но первый же шаг на этом пути оказался столь крупным, что без всякого преувеличения можно сказать - он в значительной степени определил дальнейшее развитие не только математики, но и других наук. Этот шаг был сделан Николаем Ивановичем Лобачевским. Будущий великий математик родился в ноябре 1793 г. в Нижегородской губернии в бедной семье мелкого чиновника. Отцом его считают макарьевского землемера отставного капитана Сергея Шебаршина. Брак родителей не был оформлен, и Лобачевский носил фамилию матери Прасковьи Александровны Лобачевской. После смерти в 1797 г. капитана Шебаршина она одна воспитывала троих сыновей. Детство Лобачевского поэтому было полно нужды и лишений. Получив начальное домашнее образование, он в 1802 г. был принят на казенный счет в Казанскую гимназию, которая тогда представляла из себя нечто вроде лицея. Здесь давалось очень разностороннее, хотя и несколько поверхностное образование. В числе предметов были латинский, французский, немецкий и татарский языки, логика, практическая философия, геометрия, тригонометрия, гидравлика, механика, физика, химия, естествознание, землемерие, гражданская архитектура, право, рисование, музыка, фехтование и танцы.
После открытия в 1805 г. Казанского университета, гимназия стала подчиняться университетскому начальству, и целью ее стала подготовка учеников к поступлению в университет. В 1807 г. Лобачевский был переведен в число студентов (сначала на медицинское отделение, а потом на физико-математическое). Его положение при этом, правда, изменилось очень мало. Единственным помещением университета тогда был гимназический дом. Университетскими профессорами стали преподаватели высших классов гимназии. Старинная библиотека гимназии, коллекции и учебные пособия послужили основанием для библиотеки, музеев и кабинетов университета. Университетский курс также мало чем отличался от гимназического и представлял как бы его повторение, но на более глубоком уровне. Ситуация переменилась только после того, как в Казань стали приезжать немецкие преподаватели. Среди них особое место занимали Бартельс - профессор чистой математики и Реннер - профессор прикладной математики. Оба они сыграли огромную роль в формировании и становлении Лобачевского как математика. Благодаря Бартельсу преподавание чистой математики в Казанском университете было поставлено на один уровень с лучшими в то время университетами в Германии. Он познакомил своих слушателей со всеми классическими математическими сочинениями: с дифференциальным и интегральным исчислением Эйлера, с аналитической механикой Лагранжа, с геометрией Монжа и дифференциальной геометрией Гаусса. Сверх того он читал по собственным запискам историю математики, а со своим любимым учеником Лобачевским по нескольку часов занимался дополнительно на дому.
Бартельс сразу обратил внимание на необычайные математические дарования своего ученика и много сделал для того, чтобы они были замечены другими. "Лобачевский, - писал он в одном из своих рапортов, - и во всяком немецком университете считался бы отличным студентом. Об искусстве его расскажу следующее. Лекции свои я располагаю так, что студенты мои в одно и то же время бывают слушателями и преподавателями, Я поручил перед окончанием курса Лобачевскому решить под моим руководством пространную и трудную задачу о вращении, которую я обработал по Лагранжу. Лекция эта была записана Симоновым, но Лобачевский не воспользовался всем этим, при окончании же последней лекции подал свое собственное решение, написанное им на нескольких листочках. Это решение я показал академику Вишневскому, который пришел от него в восторг".
В августе 1811 г. по настоянию немецких профессоров Лобачевский получил степень магистра (в то время это звание не требовало написания диссертации и присваивалось одним заявлением профессоров). В следующие годы его карьера стремительно развивалась: в 1814 г. - он адъюнкт, в 1816-м - экстраординарный профессор, в 1819-м его избирают деканом, в 1822 г. он становится ординарным профессором, а в 1827-м, в возрасте всего 34 лет, - ректором Казанского университета. Он занял свой пост в трудное время. Хотя университет существовал уже более двадцати лет, фактически он еще очень мало походил на высшее учебное заведение в европейском смысле этого слова. Все университетские дела были запущены. В кабинетах царил такой хаос, что в них не могли доискаться никаких коллекций и никакого оборудования для научных демонстраций. Библиотека находилась в жалком состоянии. Университетский совет не имел никакой привычки вести прения. Каждый профессор читал свой курс, руководствуясь только собственными соображениями, не существовало никакого понятия об общей системе преподавания. Положение усугублялось постоянными склоками между русскими и немецкими 'профессорами, а также тем, что университет продолжал ютиться в случайных и не приспособленных для учебы зданиях.
За двадцать лет ректорства Лобачевского положение кардинально переменилось, и Казанский университет превратился в первоклассное учебное заведение, одно из лучших в России. Он просмотрел конспекты лекций всех профессоров и адъюнктов, выбросил из них ненужные длинноты, добавил необходимые разделы и создал единую программу преподавания. Для обсерватории и всех кабинетов были сделаны фундаментальные приобретения. Чтобы навести порядок в библиотеке, Лобачевский в течение десяти лет добровольно исполнял обязанности библиотекаря, классифицировал и переставил все книги, завел каталоги и превратил прежний склад книг в настоящее научное собрание. С 1825 г. он был также бессменным председателем строительного комитета. Под его непосредственным руководством были построены все основные здания университета - главный корпус, библиотека, обсерватория, анатомический театр, физический кабинет, лаборатории и клиники. Глубоко изучив архитектуру, он внимательно относился к каждой мелочи. И именно ему университет был обязан красотой, прочностью и удобством всех построек. За всеми этими многочисленными делами он не оставил чтения лекций и вел напряженную научную работу. В разные годы он опубликовал несколько блестящих статей по математическому анализу, алгебре и теории вероятностей, а также по механике, физике и астрономии. Но главным делом жизни Лобачевского стало создание неевклидовой геометрии.
Люди занимались геометрией с глубокой древности, но в виде стройной логической системы она впервые была изложена только в III в. до Р.Х. замечательным греческим математиком Евклидом. В основе всей геометрии Евклида лежало несколько простых первоначальных утверждений, которые принимались за истинные без доказательств. Эти утверждения, так называемые аксиомы, описывали свойства основных понятий и казались поначалу настолько очевидными, что не вызывали сомнений. Из этих аксиом путем доказательств выводились более сложные утверждения, из тех, при необходимости, выводились еще более сложные: таким образом строилось все здание геометрии.
Когда в последующие века математика обрела вид строгой науки, были сделаны многочисленные попытки доказать Евклидовы аксиомы. Особый интерес математиков всегда вызывала пятая аксиома о параллельных прямых, которая гласит: в данной плоскости к данной прямой можно через данную, не лежащую на этой прямой, точку провести только одну параллельную прямую. В отличие от остальных аксиом элементарной геометрии, аксиома параллельных не обладает свойством непосредственной очевидности, хотя бы потому, что является высказыванием о всей бесконечной прямой в целом, тогда как в нашем опыте мы сталкиваемся только с большими или меньшими отрезками прямых. Поэтому на всем протяжении истории геометрии - от древности до первой четверти XIX века - имели место попытки доказать аксиому параллельных, то есть вывести ее из остальных аксиом геометрии.
С таких попыток начал и Лобачевский. Чтобы доказать пятую аксиому, он принял противоположное этой аксиоме допущение, что к данной прямой через данную точку можно провести бесконечное множество параллельных прямых. Лобачевский пытался привести это допущение к противоречию с другими аксиомами Евклида, однако по мере того как он развертывал из сделанного им допущения все более и более длинную цепь следствий, ему становилось ясным, что никакого противоречия не только не получается, но и не может получиться.
Действительно, пусть дана некая прямая и точка, лежащая вне ее. Предположим, что из точки к этой прямой опущен перпендикуляр. В каком же случае прямая, проведенная через конец данного перпендикуляра, будет параллельна данной прямой? Если следовать Евклидовой геометрии, это возможно только в том случае, если: а) она лежит в той же плоскости, б) угол между ней и перпендикуляром равен 90°. Предположим теперь, что этот угол не равен 90°, а отличается от него на какую-то величину а. В этом случае, с точки зрения Евклидовой геометрии, данные прямые не будут параллельны и должны пересечься. Причем точка пересечения будет тем ближе от перпендикуляра, чем больше а и чем короче его длина. Если же а бесконечно мало (то есть величина ее стремится к нулю), а длина перпендикуляра, наоборот, бесконечно велика, то точка пересечения переместится в бесконечность. Другими словами, бесконечно сближаясь, рассматриваемые нами прямые все же никогда не пересекутся. Очевидно, что таких прямых (каждой из которых соответствует свое значение а) через данную точку можно провести сколь угодно много.
Итак, вместо противоречия Лобачевский получил хоть и своеобразную, но логически совершенно стройную и безупречную систему положений, обладающую тем же логическим совершенством, что и обычная Евклидова геометрия. Эта система положений и составила так называемую неевклидову геометрию, или геометрию Лобачевского. Все теоремы, опирающиеся на аксиому о параллельных, в формулировке Лобачевского с точки зрения геометрии Евклида представляются парадоксальными. Например: 1) Сумма углов треугольника величина непостоянная, и она всегда меньше двух прямых; 2) не около всякого треугольника можно описать окружность; 3) подобных фигур нет (в частности, в геометрии Лобачевского треугольники равны, если три угла одного равны соответственно трем углам другого); 4) среди фигур с четырьмя углами совсем нет прямоугольников. Как показали позднейшие исследования, геометрия Лобачевского совершенно истинна, если ее рассматривать не на плоскости, а на поверхности гиперболического параболоида (вогнутой поверхности, напоминающей седло). Гиперболический параболоид играет в геометрии Лобачевского ту же роль, что плоскость в геометрии Евклида. (Например, отрезком здесь называется дуга, длина которой определяет кратчайшее расстояние между двумя точками поверхности.)
В каком же соотношении находятся между собой две геометрии и какую из них мы можем считать "более правильной"? Сам Лобачевский совершенно верно утверждал, что различия между его геометрией и геометрией Евклида кроются в понимании самой природы пространства. В Евклидовой геометрии пространству отводится роль беспредельной и нейтральной протяженности, вместилища, в которое погружены тела. Однако Лобачевский был уверен, что наше представление о "плоском" пространстве - не более чем дань традиции, никогда не проверявшаяся опытным путем. На самом деле физическое трехмерное пространство искривлено, и лишь в бесконечно малых областях его можно считать плоским, Евклидовым. Мерой отличия любого пространства от Евклидова является его кривизна. В наших земных пределах этой кривизной можно пренебречь и пользоваться положениями и теоремами Евклидовой геометрии. Однако при измерении беспредельных космических расстояний пренебрежение кривизной пространства может привести к серьезным ошибкам. Лобачевский пытался доказать истинность своей теории измерением углов космических треугольников, но обнаруженные им отклонения оказались в пределах точности наблюдения.
Свои выводы Лобачевский изложил в 1829 г. в работе "О началах геометрии", которая была опубликована в университетском журнале "Казанский вестник". Затем появились другие работы: "Воображаемая геометрия" (1835), "Новые начала геометрии с полной теорией параллельных" (1838). В 1837 г.
"Воображаемая геометрия" была опубликована в одном из французских научных журналов. В 1840 г. в Берлине на немецком языке вышли "Геометрические исследования по теории параллельных линий" Лобачевского. Эта брошюра вскоре попалась на глаза знаменитому немецкому математику Гауссу и привела его в восторг. (Гаусс вообще был первым математиком, которому пришла мысль о неевклидовой геометрии; в своих письмах и заметках он определенно высказывался об этом еще в конце XVIII века, однако ни одной работы на эту тему так и не написал.) Чтобы прочитать другие сочинения Лобачевского, Гаусс даже выучился читать по-русски.
Остальные математики не обратили на великое открытие Лобачевского никакого внимания. Впрочем, винить современников в непонимании его идей едва ли справедливо. Во всех своих публикациях Лобачевский был чересчур краток. Его теория лежала на грани человеческого понимания. Самый выдающийся русский математик того времени Михаил Остроградский дал такой отзыв на работу Лобачевского: "Автор, по-видимому, задался целью написать таким образом, чтобы его нельзя было понять. Он достиг этой цели: большая часть книги осталась столь же неизвестной для меня, как если бы я никогда не видел ее". Даже Гаусс писал в одном из писем, что "...объяснения Лобачевского... напоминают запутанный лес, через который трудно пройти и который трудно одолеть..." Если Лобачевского с трудом понимали Остроградский и Гаусс, то от кого еще ему было ждать понимания? Потребовалось полвека для того, чтобы его идеи вошли в математическую науку, сделались ее неотъемлемой составной частью и явились тем поворотным пунктом, который в значительной мере определил весь стиль математического мышления последующей эпохи.
Между тем жизнь Лобачевского протекала прежним образом. В октябре 1832 г. он женился на молодой девушке Варваре Алексеевне Моисеевой, принадлежавшей к одной из наиболее видных и богатых фамилий Казанской губернии. Семейная жизнь принесла ему много огорчений. Старший сын, очень похожий на отца, совсем молодым умер от чахотки. Другой сын бросил университет не доучившись. Самый младший из его сыновей вообще родился неполноценным. Жизнь дочери Лобачевского сложилась очень неудачно. Его самого к старости стали преследовать финансовые неурядицы. Он разорился, имение его жены было продано за долги. Летом 1846 г. вследствие каких-то темных интриг Лобачевского уволили с должности ректора, а весной 1847 г. - с должности профессора. Он тяжело переживал этот страшный удар. За роковыми годами потрясений наступили годы увядания. Пришла старость - преждевременная, гнетущая, с усиливавшимися признаками парадоксально раннего одряхления. Здоровье Лобачевского быстро разрушалось, он стал терять зрение и к концу жизни совершенно ослеп. Разбитый жизнью и больной он умер в феврале 1856 г.
Лобачевский совсем чуть-чуть не дожил до признания своей теории. Когда в 1855 г. умер Гаусс, были опубликованы его дневники и письма. Множество восторженных отзывов о Лобачевском взбудоражили математиков. О Лобачевском заговорили, стали искать его работы, - из всех европейских университетов в Казань полетели просьбы прислать его сочинения. Потребовалось точное переиздание всех его геометрических трудов. Интерес этот оказался стойким и длительным. Позже из журналов были извлечены статьи Лобачевского, касающиеся разных областей математики. Оказалось, что несмотря на свою огромную загруженность он написал немало - набралось пять объемистых томов. В них имеются работы не только по неевклидовой геометрии. Лобачевский нашел новые методы вычисления некоторых определенных интегралов, способы решения некоторых уравнений высших степеней, он занимался бесконечными рядами и написал несколько интересных статей по механике и физике.
Сейчас приоритет Лобачевского в создании неевклидовой геометрии признается во всем мире. Английский математик Клиффорд назвал его "Коперником геометрии". Так же, как Коперник разрушил казавшуюся незыблемой догму о неподвижной Земле, Лобачевский первым подверг сомнению наши обыденные представления о свойствах окружающего нас пространства.
Дмитрий Иванович Менделеев родился в феврале 1834 г. в городе Тобольске, в семье директора местной гимназии. Его отец в год рождения Дмитрия ослеп на оба глаза и должен был в связи с этим оставить службу и перейти на скудную пенсию. Воспитание детей и все заботы о многочисленной семье целиком легли на плечи матери - Марии Дмитриевны, энергичной и умной женщины, которая для улучшения материального положения семьи взяла на себя управление стекольной фабрикой своего брата в 25 км от Тобольска. В 1848 г. стекольный завод сгорел, и Менделеевы переехали в Москву к брату матери. В 1850 г. после долгих хлопот Дмитрий Иванович поступил на физико-математический факультет Петербургского педагогического института. В 1855 г. он окончил его с золотой медалью и был направлен учителем гимназии сначала в Симферополь, а потом в Одессу. Однако в этой должности Менделеев пробыл совсем не долго. Уже в 1856 г. он отправился в Петербург и защитил магистерскую диссертацию на тему "Об удельных объемах", после чего в начале 1857 г. был принят приват-доцентом по кафедре химии в Петербургский университет. 1859 - 1861 гг. он провел в научной командировке в Германии, в Гейдельбергском университете, где ему посчастливилось работать под руководством выдающихся ученых Бунзена и Кирхгофа. В 1860 г. Менделеев участвовал в работе первого международного химического конгресса в Карлсруэ. Здесь его горячо заинтересовал доклад итальянского химика Канниццаро. "Решающим моментом в развитии моей мысли о периодическом законе, - рассказывал он много лет спустя, - я считаю 1860 г., съезд химиков в Карлсруэ... и высказанные на этом съезде итальянским химиком Канниццаро идеи. Его я считаю настоящим моим предшественником, так как установленные им атомные веса дали необходимую точку опоры... Идея возможной периодичности свойств элементов при возрастании атомного веса, в сущности, уже тогда мне представилась внутренне..."
По возвращении в Петербург Менделеев начал кипучую научную деятельность. В 1861 г. он за несколько месяцев написал первый в России учебник по органической химии. Книга оказалась настолько удачной, что первое ее издание разошлось в несколько месяцев и в следующем году пришлось делать второе. Весной 1862 г. учебник был удостоен полной Демидовской премии. На эти деньги Менделеев совершил летом заграничное путешествие со своей молодой женой Феозвой Никитичной Лещевой. (Брак этот оказался не слишком удачным - в 1881 г. Менделеев развелся с первой женой, а в апреле 1882 г. женился на молодой художнице Анне Ивановне Поповой.) В 1863 г. он получил место профессора в Петербургском технологическом институте, а в 1866 г. - в Петербургском университете, где читал лекции по органической, неорганической и технической химии. В 1865 г. Менделеев защитил докторскую диссертацию на тему "О соединении спирта с водой".
В 1866 г. Менделеев приобрел под Клином имение Боблово, с которым была связана потом вся его дальнейшая жизнь. Здесь были написаны многие его сочинения. В свободное время он с огромным увлечением занимался хозяйством на заведенном им опытном поле, где проводил пробы различных удобрений. Старый деревянный дом в течение нескольких лет был разобран, а взамен отстроен новый - каменный. Появились образцовый скотный двор, молочня, конюшня. В имение привезли заказанную Менделеевым молотильную машину.
В 1867 г. Менделеев перешел в Петербургский университет на должность профессора химии и должен был читать лекции по неорганической химии. Приступив к подготовке лекций, он обнаружил, что ни в России, ни за рубежом нет курса общей химии, достойного быть рекомендованным студентам. И тогда он решил написать его сам. Эта фундаментальная работа, получившая название "Основы химии", выходила в течение нескольких лет отдельными выпусками. Первый выпуск, содержащий введение, рассмотрение общих вопросов химии, описание свойств водорода, кислорода и азота, был закончен сравнительно быстро - он появился уже летом 1868 г. Но работая над вторым выпуском, Менделеев столкнулся с большими затруднениями, связанными с систематизацией и последовательностью изложения материала. Сначала он хотел сгруппировать все описываемые им элементы по валентностям, но потом выбрал другой метод и объединил их в отдельные группы, исходя из сходства свойств и атомного веса. Размышление над этим вопросом вплотную подвело Менделеева к главному открытию его жизни.
То, что некоторые химические элементы проявляют черты явного сходства, ни для одного химика тех лет не было секретом. Сходство между литием, натрием и калием, между хлором, бромом и йодом или между кальцием, строицием и барием бросалось в глаза любому. В 1857 г. шведский химик Ленсен объединил по химическому сходству несколько "триад": рутений - родий-палладий; осмий - платина - иридий; марганец - железо - кобальт. Были сделаны даже попытки составить таблицы элементов. В библиотеке Менделеева хранилась книга немецкого химика Гмелина, который опубликовал такую таблицу в 1843 г. В 1857 г. английский химик Одлинг предложил свой вариант. Однако ни одна из предложенных систем не охватывала всю совокупность известных химических элементов. Хотя существование отдельных групп и отдельных семейств можно было считать установленным фактом, связь этих групп между собой оставалась совершенно непонятной.
Менделееву удалось найти ее, расположив все элементы в порядке возрастания их атомной массы. Установление периодической закономерности потребовало от него огромного напряжения мысли. Написав на отдельных карточках названия элементов с обозначением их атомного веса и коренных свойств, Менделеев стал раскладывать их в разнообразных комбинациях, переставляя и меняя местами. Дело сильно осложнялось тем, что многие элементы в то время еще не были открыты, а атомные веса уже известных определены с большими неточностями. Тем не менее искомая закономерность вскоре была обнаружена. Сам Менделеев таким образом рассказывал об открытии им периодического закона: "Заподозрив о существовании взаимосвязи между элементами еще в студенческие годы, я не уставал обдумывать эту проблему со всех сторон, собирал материалы, сравнивал и сопоставлял цифры. Наконец настало время, когда проблема созрела, когда решение, казалось, вот-вот готово было сложиться в голове. Как это всегда бывало в моей жизни, предчувствие близкого разрешения мучившего меня вопроса привело меня в возбужденное состояние. В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного за 15 лет материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги".
В феврале 1869 г. Менделеев разослал русским и зарубежным химикам отпечатанный на отдельном листке "Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве". 6 марта на заседании Русского химического общества было зачитано сообщение о предложенной Менделеевым классификации элементов. Этот первый вариант периодической таблицы довольно сильно отличался от привычной нам со школы таблицы Менделеева. Группы располагались не вертикально, а горизонтально. Костяк таблицы составляли расположенные рядом группы щелочных металлов и галогенов. Над галогенами находилась группа кислорода (сера, селен, теллур), над ней - группа азота (фосфор, мышьяк, сурьма, висмут). Еще выше - группа углерода (кремний и олово, между которыми Менделеев оставил пустую клеточку для неизвестного элемента с ориентировочной массой 70 а.е.; впоследствии ее занял германий с массой 72 а.е.). Над группой углерода помещались группы бора и бериллия. Под щелочными металлами находилась группа щелочноземельных металлов и т. д. Несколько элементов, как потом оказалось, были в
этом первом варианте помещены не на свои места. Так ртуть попала в группу меди, уран и золото - в группу алюминия, таллий - в группу щелочных металлов, марганец - в одну группу с родием и платиной, а кобальт и никель вообще оказались в одной клетке. Но все эти неточности отнюдь не должны умалять важности самого вывода: сопоставляя свойства элементов, попавших в вертикальные столбцы, можно было ясно видеть, что они изменяются периодически по мере нарастания атомного веса. Это было самое главное в открытии Менделеева, позволявшее связать воедино все казавшиеся до этого разрозненные группы элементов. Неожиданные сбои в этом периодическом ряду Менделеев совершенно правильно объяснил тем, что науке известны еще не все химические элементы. В своей таблице он оставил четыре незаполненные клеточки, однако предсказал атомный вес и химические свойства этих элементов. Он также поправил несколько неточно определенных атомных масс элементов, и дальнейшие исследования полностью подтвердили его правоту.
Первый, еще несовершенный набросок таблицы в следующие годы подвергся переконструированию. Уже в 1869 г. Менделеев поместил галогены и щелочные металлы не в центре таблицы, а по ее краям (как это делается теперь). Все остальные элементы оказались внутри конструкции и служили естественным переходом от одной крайности к другой. Наряду с главными группами Менделеев стал выделять подгруппы (так, второй ряд образовали две подгруппы: бериллий - магний - кальций - стронций - барий и цинк - кадмий - ртуть). В следующие годы Менделеев исправил атомные веса 11 элементов и изменил местоположение 20. В итоге в 1871 г. появилась статья "Периодическая законность для химических элементов", в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид. Статья была переведена на немецкий язык и оттиски ее были разосланы многим известным европейским химикам. Но, увы, Менделеев не дождался от них не только компетентного суждения, но даже простого ответа. Никто из них не оценил важности сделанного им открытия. Отношение к периодическому закону изменилось только в 1875 г., когда Лекок де Буабодран открыл новый элемент - галлий, свойства которого поразительно совпадали с предсказаниями Менделеева (он называл этот неизвестный еще элемент эквалюминием). Новым триумфом Менделеева стало открытие в 1879 г. скандия, а в 1886 г. германия, свойства которых также полностью соответствовали описаниям Менделеева.
Идеи периодического закона определили структуру "Основ химии" (последний выпуск курса с приложенной к нему периодической таблицей вышел в 1871 г.) и придали этому труду поразительную стройность и фундаментальность. По силе воздействия на научную мысль менделеевские "Основы химии" смело можно сравнить с такими выдающимися сочинениями научной мысли как "Начала натуральной философии" Ньютона, "Беседы о двух системах мира" Галилея, "Происхождение видов" Дарвина. Весь накопленный к этому времени огромный фактический материал по самым разным отраслям химии был здесь впервые изложен в виде стройной научной системы. Сам Менделеев говорил о созданном им учебнике-монографии: "Эти "Основы" - любимое мое детище. В них - мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные научные мысли". Огромный интерес, который современники и потомки проявили к этой книге, вполне согласуется с мнением самого автора. Только при жизни Менделеева "Основы химии" выдержали восемь изданий и были переведены на основные европейские языки.
В последующие годы из-под пера Менделеева вышло еще несколько основополагающих трудов по разным разделам химии. (Его полное научное и литературное наследие огромно и содержит 431 печатную работу.) В середине 80-х гг. он несколько лет занимался растворами, результатом чего стало вышедшее в 1887 г. "Исследование водных растворов по удельному весу", которое Менделеев считал одной из своих лучших работ. В своей теории растворов он исходил из того, что растворитель есть не безразличная среда, в которой разрежается растворяющееся тело, но активно действующий, изменяющийся в процессе растворения реагент, и что растворение есть процесс не механический, но химический. Сторонники механической теории образования растворов, напротив, считали, что никаких химических соединений при растворении не возникает, а молекулы воды, соединяясь в строго определенных пропорциях с молекулами вещества, образуют сначала концентрированный раствор, механическая смесь которого с водой дает уже раствор разбавленный. Менделееву этот процесс представлялся иначе - соединяясь с молекулами вещества, молекулы воды образуют множество гидратов, часть которых, однако, настолько непрочна, что тут же распадается - диссоциирует. Продукты этого распада вновь соединяются с веществом, с растворителем и другими гидратами, часть вновь образовавшихся соединений снова диссоциирует, и процесс идет до тех пор, пока в растворе не установится подвижное - динамическое - равновесие.
Сам Менделеев был уверен в правильности своей концепции, но, вопреки ожиданиям, его труд не вызвал большого резонанса среди химиков, поскольку в том же 1887 г. появились еще две теории растворов - осмотическая Вант-Гоффа и электролитическая Аррениуса, - прекрасно объяснявшие многие наблюдаемые явления. На несколько десятилетий они безраздельно утвердились в химии, отодвинув в тень теорию Менделеева. Но в последующие годы оказалось, что и теория Вант-Гоффа, и теория Аррениуса имеют ограниченную сферу применения. Так, уравнения Вант-Гоффа давали прекрасный результат только для органических веществ. Теория Аррениуса (согласно которой в жидкости происходит разложение - диссоциация - молекул электролитов (солей, кислот и щелочей) на положительно и отрицательно заряженные ионы) оказалась справедливой лишь для слабых растворов электролитов, но не объясняла главного - каким образом и за счет каких сил происходит. расщепление прочнейших молекул при их попадании в воду. Уже после смерти Менделеева сам Аррениус писал, что гидратная теория заслуживает подробного изучения, ибо именно она может дать ключ к пониманию этого, самого трудного вопроса электролитической диссоциации. Таким образом, гидратная теория Менделеева наравне с сольватной теорией Вант-Гоффа и электролитической Аррениуса стала важной частью современной теории растворов.
Труды Менделеева получили широкое международное признание. Он был избран членом Американской, Ирландской, Югославской, Римской, Бельгийской, Датской, Чешской, Краковской и многих других академий наук, почетным членом многих иностранных научных обществ. Только Российская Академия наук на выборах 1880 г. забаллотировала его из-за каких-то внутренних интриг.
Уйдя в 1890 г. в отставку, Менделеев принимал активное участие в издании Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона, потом в течение нескольких лет был консультантом в пороховой лаборатории при Морском министерстве. До этого он никогда специально не занимался взрывчатыми веществами, однако проведя необходимые исследования, всего за три года разработал очень эффективный состав бездымного пороха, который и был запущен в производство. В 1893 г. Менделеев был назначен хранителем (управляющим) Главной палаты мер и весов. Умер он в феврале 1907 г. от воспаления легких.
Великий русский физиолог Иван Петрович Павлов родился в сентябре 1849 г. в Рязани. Его отец, выходец из крестьянской семьи, был священником в одном из захудалых приходов. Мать также происходила из духовной семьи. Жили Павловы бедно. Младшая сестра будущего академика писала позже о его детстве: "Первым его учителем был отец... Иван Петрович всегда с благодарностью вспоминал отца, который умел привить детям привычку к труду, порядку, точности и аккуратности во всем. Мать наша содержала квартирантов. Зачастую она сама все делала и была большая труженица. Дети ее боготворили и наперебой старались чем-нибудь ей помочь; наколоть дров, истопить печь, принести воды - все это приходилось проделывать и Ивану Петровичу".
Грамоте Павлов обучился примерно восьми лет, а осенью 1860 г. поступил сразу во второй класс Рязанского духовного училища. В 1864 г. его зачислили в Рязанскую духовную семинарию. Здесь он стал одним из лучших учеников и пользовался репутацией хорошего репетитора. С детства он много читал, и не только духовную литературу. Огромное впечатление произвела на него книга Сеченова "Рефлексы головного мозга". Позже Павлов признавался, что именно она определила всю его дальнейшую судьбу. В 1870 г., отказавшись от ДУХОВНОЙ карьеры, он отправился в столицу и поступил на естественное отделение Петербургского университета. Учился он со страстным увлечением. "Это было время блестящего состояния факультета, - вспоминал позже Павлов.
Мы имели ряд профессоров с огромным научным авторитетом и с выдающимся лекторским талантом".
Уже на третьем курсе Павлов решил всецело посвятить себя физиологии. В 1874 г., еще будучи студентом, он был награжден золотой медалью за интересную работу по физиологии нервов поджелудочной железы. В следующем году он блестяще закончил университет, получив ученую степень кандидата естественных наук, и поступил сразу на третий курс Медико-хирургической академии. Тогда же он стал работать ассистентом профессора Устиновича на кафедре физиологии ветеринарного отделения. Здесь он провел свои первые замечательные исследования по физиологии кровообращения. В 1878 г. Павлов перешел лаборантом физиологической лаборатории в клинику Боткина, а в 1879 г. с отличием закончил академию и был оставлен в ней для трехгодичного усовершенствования.
В клинической лаборатории Боткина Павлов проработал более десяти лет (с 1886 г. он был ее руководителем), и это были решающие годы формирования его как ученого. Лаборатория помещалась в маленьком, совершенно не приспособленном для научной работы ветхом деревянном домишке, построенном не то для дворницкой, не то для бани. Недоставало необходимого оборудования, не хватало денег на покупку подопытных животных и на другие исследовательские нужды. И все же Павлов развил кипучую деятельность. Боткин в основном предоставлял ему полную свободу, так что Павлов сам планировал и осуществлял эксперименты. В своей "Автобиографии" он писал: "Первое дело - полная самостоятельность, и затем возможность вполне отдаться лабораторному делу". В 1883 г. Павлов блестяще защитил докторскую диссертацию, взяв в качестве темы центробежные нервы сердца. В 1884 г. по представлению Боткина он отправился в двухгодичную заграничную командировку, которую провел в знаменитых лабораториях Гейденгайна и Людвига. По возвращении он начал читать лекции по физиологии в Военно-медицинской академии, а также врачам клинического военного госпиталя и продолжал свои опыты. Имя его постепенно становилось известным как в России, так и за границей.
Увлеченный своими исследованиями, Павлов очень мало думал о материальном благополучии и до женитьбы не обращал на житейские проблемы никакого внимания. Бедность начала угнетать его только после того, как в 1881 г. он женился на Серафиме Васильевне Карчевской. Деньги на их свадьбу дали родственники жены. Следующие десять лет Павловы прожили очень стесненно. Младший брат Ивана Петровича, Дмитрий, работавший ассистентом у Менделеева и имевший казенную квартиру, пустил молодоженов к себе. Позже Серафима Васильевна вспоминала: "Когда после дачного житья мы вернулись в Петербург, у нас не оказалось совершенно никаких денег. И если бы не квартира Дмитрия Петровича, то буквально некуда было бы преклонить голову". Недоставало денег, чтобы "купить мебель, кухонную, столовую и чайную посуду и белье для Ивана Петровича, так как у него не было даже летней рубашки". Первый ребенок Павловых, Мирчик, умер. Чтобы обеспечить семью, Иван Петрович был принужден прибегать к побочным заработкам. Одно время он даже преподавал в школе для фельдшериц. Часто с таким трудом заработанные деньги ему приходилось тратить на покупку подопытных животных. Материальное положение поправилось только в 1890 г., когда Иван Петрович был избран профессором фармакологии Военно-медицинской академии (в 1895 г. он перешел в той же академии на кафедру физиологии и руководил ею в течение 30 последующих лет). Одновременно в 1891 г. Павлов начал работать в институте экспериментальной медицины, где возглавил отдел физиологии.
Всемирную известность Павлову принесли его работы в области физиологии пищеварения. Исследователи предшествующей эпохи потратили много усилий, стараясь разгадать секреты функционирования пищеварительного тракта, но успехи их были достаточно скромными. Было очевидно, что органы пищеварения представляют собой настоящую лабораторию, и пища, попадая в рот, желудок и кишечник, подвергается там сложной химической обработке, однако детали этого процесса оставались совершенно непонятны. Не ясно было, от чего зависит выделение желез, все ли они выделяют пищеварительные соки на всякую еду или каждая предназначена для переваривания особого продукта, зависит ли интенсивность отделения этих соков-секретов от количества поглощенной пищи, дополняют ли эти реактивы друг друга или, напротив, нейтрализуют, и, наконец, в какой мере зависят все эти процессы от нервной системы? Вовсе не было известно, какие причины способствуют выделению желудочного и кишечного сока. Не были изучены механизмы продвижения пищи в кишечнике и степень участия различных его отделов в усвоении этих продуктов. Не лучше обстояло дело с попытками исследовать деятельность желез желудка. Исследователи пользовались грубой методикой наблюдения, заключавшейся в том, что в желудке подопытной собаки делали фистулу (искусственный канал), вставляли в него трубку и исследовали вытекавший наружу сок. Однако, смешанный с пищей, он представлял мало интереса для науки. Чтобы изучить свойства пищеварительного сока, приходилось делать настой из слизистой оболочки желудка животного.
Павлову выпала честь вывести физиологию органов пищеварительного тракта из тупика, в котором она пребывала долгие годы, и поднять эту науку на небывалую высоту. Основным инструментом его исследования стал тончайший, виртуозный эксперимент. Он придумал и осуществил целую серию остроумных, утонченных хирургических операций. Так, например, для детального изучения работы желудочных желез Павлов разработал и впервые провел операцию образования так называемого "маленького желудка". Суть ее заключалась в том, что из части желудка собаки выкраивался небольшой изолированный мешочек. Пища в него попасть не могла, и маленький желудок мог служить зеркалом всех химических процессов, происходящих в большом желудке. Благодаря фистуле в его полости экспериментатор имел возможность наблюдать, как меняется состав желудочного сока в зависимости от поступающей пищи. Своеобразными "окошками", через которые можно было наблюдать работу различных органов пищеварительного тракта, стали для Павлова фистулы, которые он научился выводить из самых разных мест - из пищевода, желудка, кишечника, из протоки поджелудочной железы, из каналов слюнных желез и т. п. Все это позволяло ему по желанию изолировать Интересующие его органы от остальных частей пищеварительного тракта, наблюдать и исследовать их работу независимо друг от друга. Одна группа исследователей была приставлена к желудку, другая - к поджелудочной железе третья - к кишечному каналу. Отсчитывались капли слюны, желудочного и кишечного сока, а также желчи, изучался их химический состав и его изменение в зависимости от характера и количества пищи. За несколько лет был накоплен уникальный материал, позволивший ответить на множество вопросов.
В 1897 г. Павлов выпустил в свет небольшую книжку, которая называлась довольно просто и сухо: "Лекции о работе пищевых желез". Это была сводка результатов всех предшествующих многолетних работ павловской школы в области пищеварения. Труд сразу обратил на себя внимание. Книгой зачитывались не только врачи, для которых она, собственно, была предназначена, но и многие далекие от медицины люди. Переведенные вскоре на европейские языки, "Лекции" ошеломили иностранных ученых. Все, что раньше казалось темным и загадочным, теперь было прояснено во всех деталях. Прежде всего можно было считать доказанным, что нервный аппарат строго регулирует отделение сока желудка и кишечника, что на каждый род пищи отпускается секрет определенной интенсивности, качества, переваривающей силы и кислотности. К примеру, на мясо изливается много желудочного сока, на молоко - меньше, для хлеба выделяется сок, богатый ферментами, для белков и жиров - большая доза желчи. Обед встречает в желудке определенный прием; сортирующий механизм одну часть пищи задерживает, другую отправляет дальше. Мясо остается в желудке дольше, молоко дойдет до толстой кишки быстрее, хотя бы мясо и молоко были съедены в один прием. Все эти и многие другие открытия Павлова были чрезвычайно важны для медицины. Германский физиолог Мунк писал: "Со времен Гайденгайна не было еще случая, чтобы один исследователь в течение нескольких лет сделал в физиологии столько открытий, сколько описано их в книге Павлова". Вскоре после выхода "Лекций" на иностранных языках в скромную лабораторию Павлова началось паломничество ученых из всех университетских городов Европы.
1904 г. ознаменовался для Павлова высшим международным признанием: профессорский совет Каролинского медико-хирургического института присудил ему Нобелевскую премию "в знак признательности его работ по физиологии пищеварения". Между тем в это время Павлов был уже всецело занят другой проблемой - в возрасте 53 лет он круто изменил тематику своих исследований и от пищеварительной системы обратился к изучению деятельности головного мозга. Для многих этот поворот казался парадоксальным, но для самого Павлова он означал только расширение сферы его опытов. Он понимал, что именно в работе головного мозга следует искать объяснения многим непонятным наблюдениям, полученным при изучении пищеварительной системы. Например, при исследовании слюнной железы он столкнулся с таким поразительным фактом: у подопытной собаки при виде пробирки, из которой ей вливали в рот разбавленный раствор кислоты, начинала выделяться слюна. Получалось, что пищеварительная система могла функционировать от одного лишь вида раздражителя без всякого присутствия пищи. Как и почему это происходит? Павлов понимал, что ответы на эти и многие другие
вопросы может дать только исследование центральной нервной системы. Вступая в новую для себя область и начиная изучение самого сложного и таинственного органа - головного мозга, он решил остаться в роли чистого физиолога и экспериментатора, имеющего дело исключительно с внешними явлениями. Вместо того, чтобы вскрывать череп собаки и делать сложные операции, он сосредоточил все внимание на работе слюнной железы и выбрал слюноотделительный рефлекс в качестве основного индикатора при изучении высшей деятельности мозга. В следующие годы было проделано множество разнообразных и интересных экспериментов (например, собаку начинают кормить и при этом зажигают лампочку или включают метроном; потом просто включают лампочку - и у собаки начинается обильное отделение слюны, хотя никакой пищи перед ней нет). Размышляя над результатами этого и других подобных ему опытов, Павлов разработал свою знаменитую теорию условных рефлексов, с которой впервые выступил на Мадридском конгрессе-физиологов в 1903 г. Что нужно для того, чтобы свет или звук начали выполнять чужое дело - гнать слюну? Нужно, чтобы зрительное или звуковое впечатление совпало с возбужденным состоянием слюнного центра от пищевых или, напротив, едких, отвратительных веществ, попавших в рот. После ряда таких совпадений прокладывается некоторый путь к слюнному центру со стороны других раздражаемых участков тела. Например, собаки несколько раз вливали в рот кислоту, окрашенную в черный цвет. Это вызывало усиленное слюноотделение. Вскоре и простая вода, окрашенная в черный цвет, стала одним своим видом гнать слюну. Реакции подобного рода можно наблюдать постоянно и не только в лаборатории, но и обыденной жизни. Почему собака шарахается в сторону от одного только вида занесенной над ней палки? Потому что не однажды возбуждение зрительной сетчатки и, значит, зрительных отделов мозговой коры с видом палки совпало с ощущением удара и ощущением боли. Удар, боль возбуждают двигательный центр и тем самым весь двигательный аппарат животного. Точно так же всякое явление - звуковое, зрительное, - неоднократно совпавшее с этой врожденной двигательной реакцией, неизбежно приобретает способность так же вызывать ее. От зрительного и слухового участка мозговой коры "проторился" не существовавший дотоле нервный путь к центрам движения. На основе врожденного рефлекса возник приобретенный рефлекс. И не так ли точно кличка, призывный свист и внешность хозяина становятся для собаки столь же могучим возбудителем движения, как и сама пища, если только они многократно с ней совпадут? Щенка никогда не приучишь прибегать на свист, если не сочетать этот свист с кормлением. Так же при помощи отдаленных и даже случайных признаков предмета животное отыскивает себе пищу, избегает врага.
Чтобы подтвердить свою точку зрения, Павлов демонстрировал такой опыт: он вырабатывал у собаки определенные условные рефлексы, а затем удалял ей полушария мозга - рефлексы немедленно пропадали. С удалением коры головного мозга собака утрачивала всю память и способность запоминать и навсегда теряла способность к тончайшей и гибкой приспособляемости. Таким образом, Павлов неопровержимо доказал, что большие полушария есть орган "замыкания" и "размыкания" временных связей. Здесь и только здесь хранятся и непрерывно нарастают "нажитой капитал", жизненный опыт, условные рефлексы. А все то, что от рождения наследуется в готовом неизменном виде - врожденные рефлексы, - "привязано" к центрам спинного, продолговатого и нижнего этажа головного мозга.
Однако условные рефлексы, в отличие от безусловных, являются временными. Если условный рефлекс постоянно не подкреплять - он пропадает. Стоит всего несколько раз "обмануть" собаку (например, зажечь лампочку, но не дать ей после этого пищи), и отделение слюны при включении лампочки прекратится. Объясняя это явление, Павлов выдвинул идею о двух параллельно протекающих в мозгу процессах - торможении и возбуждении. Торможение служит как бы обратной стороной раздражения и необходимо для того, чтобы память "не засорялась" ненужными рефлексами.
Напряженная научная деятельность Павлова (в 1907 г. он был избран действительным членом Российской Академии наук) нарастала с каждым годом. В его лаборатории одно за другим делались удивительные открытия. Даже социальные катаклизмы, потрясшие Россию во втором десятилетии XX века, когда на страну надвинулись ужасы мировой и гражданской войн, интервенции, блокады, тифа и голода, не остановили его исследований. Известно, что Павлов в феврале 1917 г. горячо приветствовал падение самодержавия, но Октябрьскую революцию не принял. В июле 1920 г. он отправил в Совнарком письмо с просьбой отпустить его работать за границу. В этом письме он, в частности, писал: "Как стародавний экспериментатор, глубоко убежден, что проделываемый над Россией социальный и политический опыт обречен на непременную неудачу и ничего в результате, кроме политической и культурной гибели моей Родины, не даст". О причинах, понуждающих его к эмиграции, и о положении своей семьи Павлов в том же письме говорил так: "Хотя сейчас я совмещаю три должности, значит, получаю жалование на трех местах, всего в общей сумме 25 тысяч рублей в месяц - однако, за недостатком средств, принужден исполнять в соответствующий сезон работу огородника (в мои года не всегда легкую) и постоянно действовать дома в роли прислуги, помощника жены на кухне... Несмотря на это, мне и жене приходится питаться плохо и в количественном и в качественном отношении (годами не видеть белого хлеба, неделями не иметь ни молока, ни какого мяса, прокармливаться главным образом черным, большей частью недоброкачественным, хлебом...), что, естественно, ведет к нашему похуданию и обессиливанию. И это после полувековой напряженной научной работы, увенчавшейся ценными результатами, признанными всем научным миром..."
Это письмо заставило Петроградский совет, Луначарского и Ленина обратить внимание на отчаянное положение дел в лаборатории Павлова. Оказалось, что она не имеет дров, что собаки умирают от голода, что почти все сотрудники мобилизованы, а сам академик принужден проводить свои операции при свете лучины. В январе 1921 г. Ленин подписал постановление Совнаркома "Об условиях, обеспечивающих научную деятельность академика Павлова". Положение дел в павловской лаборатории (вскоре она была преобразована в Физиологический институт Академии наук) улучшилось. Павлов остался в России и перенес все тяготы жизни и трудности научной работы в тогдашних условиях. В 1924 г. в Колтушах под Ленинградом начал работать построенный специально для Павлова научный институт-городок с большим числом постоянных научных сотрудников.
Последние пятнадцать лет жизни великого физиолога ознаменовались новыми открытиями. В эти годы психология обогатилась павловскими учениями о неврозах, о темпераментах и о гипнозе. Но особенно большое значение имела его теория о роли в человеческой психике второй сигнальной системы. В одной из своих работ Павлов писал: "В развивающемся животном мире на фазе человека произошла чрезвычайная прибавка к механизмам нервной деятельности. Для животного действительность сигнализируется почти исключительно только раздражениями и следами их в больших полушариях, непосредственно приходящими в клетки зрительных, слуховых и других рецепторов организма... Это первая сигнальная система действительности, общая у нас с животными. Но слово, будучи сигналом первых сигналов, составило вторую, специально нашу, сигнальную систему действительности... Слово сделало нас людьми". В самом деле, слово в человеческом сознании обозначает собою все явления и рождает образы всех существующих предметов. Оно, выражаясь павловским языком, служит тем "универсальным раздражителем", который может подменять и обозначать любой другой внешний раздражитель. Именно благодаря второй сигнальной системе человек обрел недоступную для животных и качественно отличающую его способность к отвлеченному абстрактному мышлению.
Учение о второй сигнальной системе стало одним из последних великих открытий Павлова. До самой глубокой старости он не знал немощей и упадка творческих сил. Юношеская страстность, бодрость, выносливость, феноменальная память, острый, ясный и проницательный ум не оставляли его до последних дней. "Мы начинали верить в физическое бессмертие этого человека", - вспоминал один из его учеников, Анохин. И так думал не только он. Поэтому внезапная смерть 87-летнего ученого, последовавшая в начале 1936 г. из-за двухстороннего воспаления легких, многих поразила своей неожиданностью. Когда скорбная весть облетела весь мир и достигла знаменитого американского физиолога Кеннона, он имел все основания сказать: "Умер некоронованный король физиологии, величайший ученый огромного масштаба, свершивший гигантский переворот в медицине, подобно дарвинскому перевороту в естествознании".
Лев Ландау родился в январе 1908 г. в Баку, в состоятельной еврейской семье инженера-нефтяника Давида Львовича Ландау. Родители его были ШИРОКО образованными людьми и уделяли воспитанию детей много внимания. У маленького Льва и его старшей сестры Софьи была гувернантка-француженка мадемуазель Мари, на дом приходили учителя музыки, ритмики и рисования. Однако единственной страстью Льва с раннего детства была математика. Уже учась в гимназии, он постоянно шел в числе первых по точным наукам - в двенадцать лет сам научился дифференцировать, а в тринадцать - интегрировать. Впрочем, окончить гимназию Ландау не успел - помешала революция. После установления в Азербайджане советской власти он в 1920 г. поступил в Бакинское коммерческое училище. В 1922 г., четырнадцатилетним мальчиком, он сдал экзамены в Бакинский университет сразу на два отделения: математическое и естественное, а в 1924 г. перевелся на физико-математическое отделение Ленинградского университета. Время его учебы совпало с бурным развитием новых направлений в физике и формированием квантовой теории. Эпохальные открытия, переворачивавшие веками сложившиеся представления, происходили тогда чуть ли не каждый год. Ландау с жадностью следил за всеми новинками и упорно овладевал тонкостями физической науки. "На лекции в университет ходил два раза в неделю, чтобы встречаться с друзьями и посмотреть, что там делают, - рассказывал он позже. - Но самостоятельно я занимался очень много". Он действительно учился с огромным увлечением, просиживая за книгами по 15-18 часов в сутки. Самостоятельно изучив квантовую механику, он за полгода до окончания университета опубликовал в одном из немецких научных журналов свою первую статью "К теории спектров двухатомных молекул". В 1927 г. он представил ее в качестве своей дипломной работы. В том же году Ландау поступил в аспирантуру Ленинградского физико-технического института.
Его имя приобрело известность уже в конце 20-х гг.: ученые в своих исследованиях ссылались на его статьи, а иностранные физики, приезжавшие в Ленинград, предлагали Ландау принять участие в их семинарах. В 1928 г. на VI международном съезде физиков в Москве (на нем присутствовало много известных физиков, в том числе Бор, Дирак, Франк, Льюис) Ландау выступил с тремя докладами. В 1928 г. по путевке Наркомпроса его отправили в заграничную командировку. Сначала Ландау посетил Берлин (тут он познакомился с Эйнштейном) и Геттинген (где в течение нескольких недель посещал знаменитые на всю Европу семинары Макса Борна). Затем был Лейпциг, где Ландау любезно встретил один из создателей квантовой механики Вернер Гейзенберг. По пути в Данию он побывал в Физическом институте в Цюрихе, а в апреле 1930 г. уже был в Копенгагене в Институте теоретической физики Нильса Бора. Позже он всегда говорил, что Бор был его единственным учителем. Эта любовь была взаимной. Бор также всегда считал Ландау одним из своих лучших учеников и вспоминал позже: "С самого начала на всех нас произвела большое впечатление его способность добираться до самых глубин физических проблем..."
Впрочем, слова "ученик" и "учитель" надо понимать не буквально. Во время своей заграничной командировки Ландау уже был сложившимся ученым, о чем свидетельствуют несколько глубоких работ по квантовой механике, написанных и опубликованных им в это время. (В 1930 г. вышла его статья, посвященная диамагнетизму металлов, которая стала существенной деталью в здании современной физики.) Далеко не всегда и ни во всем он соглашался с Бором и другими "старшими наставниками": Гейзенбергом, Дираком, Паули. (В самом деле, эти трое были всего лишь несколькими годами старше Ландау, но их имена уже были вписаны золотыми буквами в скрижали истории физики; позже Ландау с горечью говорил, что опоздал родиться всего на шесть-семь лет, иначе бы он непременно оказался в числе создателей квантовой теории; зная, как неправдоподобно свободно чувствовал себя Ландау во всех областях теоретической физики и как виртуозно владел ее сложнейшим математическим аппаратом, в этом едва ли можно сомневаться.)
Побывав в научных центрах Европы, впитав в себя все лучшее, что там было, Ландау по возвращении на родину замыслил создать в Советском Союзе самую передовую школу теоретической физики. С этой целью он выработал широкую фронтальную программу, включавшую в себя написание учебников по физике, организацию отбора и подготовки кадров, издание научного журнала, а в дальнейшем - проведение семинаров и международных конференций. Однако до воплощения этой мечты было далеко. Приехав из-за границы, Ландау вскоре рассорился с директором Физико-технического института Иоффе и вынужден был оставить его. Как раз в это время ему предложили место заведующего техническим отделом в Украинском физико-техническом институте, и в 1932 г. Ландау переехал в Харьков. Здесь же в 1933 г. он получил кафедру теоретической физики в Машиностроительном институте.
В Харькове Ландау впервые начал вести свой знаменитый семинар для одаренных юношей, которых он пророчил в физики-теоретики. Своеобразным экзаменом на зрелость при "посвящении" в эту Профессию служил разработанный им так называемый "теоретический минимум", включавший в себя все, что, по мысли Ландау, необходимо было знать перед началом самостоятельной работы в теоретической физике. Претендентам предлагалось сдать девять экзаменов - два по математике и семь по физике. (О том, насколько это было непросто, говорит хотя бы тот факт, что при наличии огромного количества желающих, за четверть века теоретический минимум сдало всего 43 человека.)
В 1934 г. по сумме написанных работ Ландау получил степень доктора физико-математических наук без защиты диссертации, а в 1936 г. стал профессором. Одна за другой из-под его пера выходили работы по различным разделам физики. В 1935 г. вместе с Лившицем он написал глубокое исследование по доменной структуре ферромагнетика, а двумя годами позже создал прославившую его теорию фазовых переходов второго рода и теорию промежуточного состояния сверхпроводников. В то же время Ландау задумал писать многотомный "Курс теоретической физики". У него было много планов, однако жизнь внесла в них свои коррективы. В конце 30-х гг. чистки, которые проводило НКВД во всех структурах госаппарата, коснулись и высших учебных заведений. Ландау по многим причинам должен был обратить на себя внимание органов безопасности: отец его в 1930 г. был репрессирован, сам он провел несколько лет за границей и никогда не скрывал своего лояльного отношения к западной демократии. Кроме того, нельзя было сбрасывать со счетов его совсем не пролетарское происхождение. В общении Ландау был очень ершистым, неуступчивым и во многом неудобным человеком. По словам Гинзбурга, "недругов у него было предостаточно... Атмосфера тоже накалялась, и тучи над Дау сгущались". Ректор машиностроительного института, с которым у Ландау не сложились отношения, дал сигнал в НКВД, что в институте действует контрреволюционная группировка, а заправляют ею Ландау и еще несколько молодых физиков. Самого Ландау он уволил с работы "за протаскиваиие буржуазных установок в лекциях".
В начале 1937 г. Ландау перебрался в Москву, где стал работать в Институте физических проблем у Петра Капицы. Благоразумие требовало от него большой осторожности, но не в духе Ландау было отсиживаться за чужой спиной. Узнав о том, что в Харькове арестовано и расстреляно несколько его хороших друзей, он не захотел смолчать и весной 1938 г. написал вместе с двумя молодыми физиками антисталинскую листовку, которая начиналась словами: "Товарищи! Великое дело Октябрьской революции подло предано. Страна затоплена потоками крови и грязи. Миллионы невинных людей брошены в тюрь. мы, и никто не знает, когда придет его очередь..." Как позже признался Ландау, листовка предназначалась для распространения 1 мая, но попалась на глаза московским чекистам за несколько недель до этого праздника. В апреле 1938 г. Ландау и его друзья были арестованы. Началось следствие по делу "О Московском комитете антифашистской партии", грозившее Ландау большой бедой. К счастью для него, "великая чистка" уже была на исходе, начался обратный процесс "разоблачения перегибов", осуждения "ежовщины" и частичной реабилитации. К тому же у Ландау были известные друзья, которые в это трудное время не побоялись поручиться за него. Петр Капица отправил письмо с просьбой освободить Ландау лично Сталину. Стараясь оправдать своего подопечного, он признавал его недостатки: "...Следует учесть характер Ландау, который, попросту говоря, скверный. Он задира и забияка, любит искать у других ошибки, и когда находит их, в особенности у важных старцев, то начинает непочтительно дразнить. Этим он нажил много врагов..." Но при всем этом, писал далее Капица, Ландау является одним из самых талантливых советских физиков, и потеря такого человека стала бы огромной утратой для отечественной науки. В ноябре Сталину написал письмо сам Нильс Бор. Неизвестно, чье ходатайство оказалось более весомым, но в апреле 1939 г. Ландау освободили под личное поручительство Капицы. Позже Ландау вспоминал, что во время своего заключения он размышлял над проблемами гидродинамики и разработал теорию ударных волн. Все сложнейшие вычисления oн проделал в уме, без карандаша и бумаги. В конце 30-х гг. он также издал важную работу по теории промежуточного состояния сверхпроводников.
Вскоре после освобождения Ландау написал одно из лучших своих исследований, посвященное проблеме сверхтекучести жидкого гелия. Вопрос этот был очень сложным и интересным. Еще в первой четверти XX века физики обнаружили у жидкого гелия несколько парадоксальных свойств, которые прежде не наблюдались ни у какого другого вещества. Оказалось, что при температуре очень близкой к абсолютному нулю (2,19 по Кельвину или -270,81° по Цельсию) с жидким гелием происходила поразительная перемена, так что гелий выше и ниже этой температуры вели себя как совершенно различные жидкости. Причем, если выше 2,19 К поведение гелия укладывалось в рамки известных законов классической физики, то ниже эти законы нарушались. Стало очевидным, что при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю, гелий переходит в совершенно особенное, прежде никогда де наблюдавшееся состояние, которое стали называть "гелий II". Прежде всего гелий II имел феноменальную теплопроводность - в несколько сот раз превышавшую теплопроводность самых теплопроводных в мире веществ - меди и серебра. Другой особенностью гелия II была его поразительно маленькая вязкость. До этого самым невязким веществом из существующих в природе считался газообразный водород. Однако Капица, проводивший в 1937 г. опыты с гелием II, с удивлением обнаружил, что его вязкость по крайней мере в 10 000 раз меньше, чем у водорода. Это явление он назвал "сверхтекучестью". Показателен, например, такой опыт Капицы: он заставлял гелий II протекать через очень узкие щели. Щели эти были настолько тонкие, что даже такая с обычной точки зрения невязкая жидкость как вода, вытекала бы через них в течение многих и многих суток. Гелий II протекал через эту щель всего за несколько секунд - он оказался почти в миллиард раз менее вязкой жидкостью, чем вода! Скорость истекания гелия через микроскопический капилляр доходила до нескольких тысяч метров в секунду, то есть превышала скорость полета пули! Опыт с перетеканием гелия сопровождался еще одной странной аномалией: при измерении температуры оказалось, что гелий в том сосуде, куда он втекает, охлаждается, а в том сосуде, из которого он вытекает, нагревается. Все выглядело так, как будто, вытекая, гелий "прихватывал" с собой добавочный холод, который и отдавал своему новому "жилищу", а старому, наоборот, оставлял добавочное тепло. Физикам было совершенно непонятно такое странное обращение с теплом - как будто его можно отделить от вещества и пустить в самостоятельную жизнь. Но это было еще не все! Несколько опытов давали совершенно фантастические результаты. Капица устраивал, например, такую демонстрацию: в большой дыоар с гелием погружали маленькую колбочку, тоже наполненную гелием. В колбочку впаивали капилляр, другой конец которого был открыт. И вот, как только в колбочке включался нагреватель, из нее начинала бить струя гелия. Можно было ожидать, что коль скоро из колбочки истекает гелий, она должна опустеть. Однако ничего подобного не происходило! Колбочка оставалась наполненной гелием сколько бы долго не длился эксперимент.
Ландау освободился из тюрьмы как раз в разгар этих опытов и сейчас же с головой ушел в разрешение загадки гелия II. Ему потребовалось около года Для того, чтобы объяснить все описанные эффекты. Теория его была дерзкой и столь же парадоксальной, как само явление. В математической модели Ландау гелий II рассматривался как "смесь" двух жидкостей - одной сверхтекучей, не обладающей вязкостью, другой - нормальной, причем они двигались ДРУГ через друга без какого бы то ни было трения. Ландау показал, что при абсолютном нуле весь гелий представляет из себя сверхтекучую массу, а масса нормальной компоненты равна нулю. Затем, при повышении температуры, нормальная компонента стремительно возрастает, и в критической точке, при температуре 2,19 К, весь гелий становится нормальным. При этом с теплом, с температурой была связана только нормальная составляющая гелия. Движение же сверхтекучей компоненты вообще не сопровождалось каким-либо переносом теплоты. То есть в известном смысле можно было говорить о том, что в гелии II тепло отрывалось от общей массы жидкости и как бы приобретало способность перемещаться относительно некоторого "фона", находящегося при абсолютном нуле температуры. Именно этим объяснялся описанный выше эффект, когда гелий охлаждался в том сосуде, куда втекал, а нагревался в том, откуда вытекал. Ведь при сверхтекучем движении гелий вытекает без всякого тепла. Поэтому в том сосуде, куда он втекает, остается одно и то же количество тепла, а гелия становится больше. Следовательно, гелий в этом сосуде начнет охлаждаться. Наоборот, в том сосуде, откуда гелий вытекал, его становилось меньше, а тепла оставалось столько же. Естественно, он казался более нагретым. Опыт с колбочкой также объяснялся наличием двух составляющих. При нагревании гелия в колбе, из нее начинала бить струя нормального гелия. Но через тот же капилляр, навстречу этой струе и как бы сквозь нее в колбу втекал поток сверхтекучей компоненты. Обе эти компоненты были равны по массе, и в этом заключался секрет удивительного явления - струя бьет, а колбочка не пустеет. Этим же встречным движением двух компонент объяснялась фантастическая теплопроводность гелия II: в нем возникали два противоположно направленных встречных потока. От нагретого конца к холодному шел поток нормальной жидкости, переносящей тепло, а в обратном направлении - поток сверхтекучей жидкости. Оба потока по количеству переносимой ими массы в точности компенсировали друг друга. Модель Ландау многим казалась фантастичной, но вскоре она была подтверждена экспериментально. Это было одно из фундаментальных достижений теоретической физики тех лет.
В 1940 г. Ландау женился на Коре Дробанцевой, с которой познакомился еще в Харькове и которую страстно любил всю свою жизнь. Только после этого он оказался окружен уютом и вниманием, которого не имел долгие годы своей холостяцкой жизни. Вообще Ландау был удивительно равнодушен к бытовым мелочам, прежде всего к одежде и еде. В Харькове он не обращал на свой костюм никакого внимания - мог явиться на свидание или в театр в мятых и грязных парусиновых брюках или прийти на какой-нибудь важный прием в клетчатой рубашке и босоножках. Только после свадьбы, когда жена стала заказывать ему костюмы у лучших портных, он привык к дорогим и элегантным вещам. Пишут, что увлеченный какой-нибудь проблемой, Ландау начисто забывал о сне и еде. Жене приходилось постоянно напоминать ему, что пора обедать.
Научная деятельность Ландау в последующие годы была неразрывно связана с Институтом физических проблем Капицы, причем он никогда не замыкался на какой-то одной теме, а проявлял поразительную разносторонность. Он был настоящим физиком-универсалом и кроме создания фундаментальной теории сверхтекучести жидкого гелия написал несколько основополагающих работ в области сверхпроводимости, а также по кардинальным проблемам физики элементарных частиц и физики плазмы. Он интересовался и многими другими вопросами - фактически не было такой отрасли теоретической физики, в развитие которой он бы не внес своего вклада. В 1946 г. Ландау был избран действительным членом Академии наук. В 40-х гг. возобновилась его преподавательская деятельность. В 1943-1947 гг. он преподавал на кафедре низких температур Московского университета, а с 1947 по 1950 г. - на кафедре общей физики Московского физико-технического института. Как педагог он был столь же талантлив, как и ученый. Речь его была удивительно живой и емкой. Ландау всегда выступал без конспектов,, и выступал так, что стенограмму можно было печатать без правки. Его ответы на вопросы слушателей являли собой воплощенное остроумие, находчивость и быстроту реакции, здесь он не знал себе равных.
В Москве продолжилась работа над начатой в Харькове "Теоретической физикой". Этот курс стал делом всей жизни Ландау и его учеников и прославил его не меньше, чем сделанные им открытия. История физики не знает подобного сочинения, представляющего собой последовательное и строгое изложение на самом высоком математическом уровне всей современной физики, по сути, настоящую физическую энциклопедию. Можно только поражаться, как удалось авторам придать единство огромному количеству материала, добиться редчайшего сочетания простоты и глубины. Едва выйдя в свет, "Теоретическая физика" была по достоинству оценена специалистами. В последующие годы она приобрела всемирную известность - ее перевели на все европейские языки, а также на японский, вьетнамский и хинди. До смерти Ландау успело выйти семь томов. Все они написаны в соавторстве с Лившицем. (Вообще, почти все работы Ландау написаны в соавторстве, это была его особенность; прекрасно владея устной речью, он с большим трудом излагал свои мысли на бумаге. Известно, что даже те статьи, которые вышли под одним его именем, писал для него Лившиц. Последний так объяснял эту особенность Ландау: "Ему было нелегко написать даже статью с изложением собственной (без соавторов!) научной работы, и все такие статьи в течение многих лет писались для него другими. Непреодолимое стремление к лаконичности и четкости выражений заставляло его так долго подбирать каждую фразу, что труд написания чего угодно - будь то научная статья или личное письмо - становился мучительным".)
Кроме "Теоретической физики" Ландау продумал еще несколько других курсов. Им был написан "Краткий курс теоретической физики", представляющий собой как бы облегченный вариант его главного многотомного "Курса". Он был также одним из авторов "Курса общей физики" для студентов. В последние годы вместе с Китайгородским он написал "Физику для всех", предназначенную для самого широкого круга читателей. "Ландау разработал строго продуманную систему научного воспитания, - говорил один из его учеников Компанеец. - Ни одно звено интеллектуального роста ученого, начиная GO скамьи в средней школе и до кресла академика, не было оставлено Ландау без внимания". Поэтому Ландау с полным основанием называли не просто Учителем физиков, но и настоящим просветителем.
В своих политических взглядах, несмотря на полученный в 30-е гг. урок, он оставался вольнодумцем. Известно, например, что Ландау весьма скептически относился к хрущевской "оттепели". В одном из телефонных разговоров, перехваченных КГБ, он произнес такую реплику: "Наша система, какой я ее знаю с 37-го года... измениться не может... она будет все время расшатываться, пока однажды не рухнет. Питать надежды на то, что она изменится или превратится во что-то приличное, - это даже не смешно!" Эти и подобные высказывания были хорошо известны органам госбезопасности, однако Ландау не трогали. Его удивительный, яркий талант служил для него защитой. В 1954 г. он получил звезду "Героя Социалистического Труда". В том же году Ландау вместе с учениками выпустил капитальный труд "Основы квантовой электродинамики". В 1956 г. он занимался теорией Ферми-жидкости, а в 1957 г. предложил один из принципов фундаментальной физики, так называемый "принцип комбинированной четности". Свое пятидесятилетие Ландау встретил в прекрасной форме, полный творческих сил и надежд. Он собирался сделать еще очень много, но трагическая случайность положила неожиданный конец работе его гениальной мысли.
В январе 1962 г. "Волга", на которой ехал Ландау, попала в автомобильную катастрофу. Его доставили в больницу без признаков жизни. Врач констатировал страшные увечья: "множественные ушибы мозга, перелом свода и основания черепа, перелом таза. Кроме того, у Ландау была сдавлена грудная клетка, повреждено легкое и сломано семь ребер. В следующие дни проявились тяжелейшие осложнения: перебои в работе сердца, частичный паралич кишечника, отказ почек и легких, потом начался отек мозга. Сорок дней больной находился без сознания на искусственном дыхании. Врачам удалось сделать почти невозможное - смерть отступила от Ландау, но выздоровление затянулось на долгие месяцы. В больнице его застали две большие награды: в апреле он вместе с Лившицем получил Ленинскую премию за свой курс "Теоретической физики", а в ноябре пришло известие о присуждении Ландау Нобелевской премии "за пионерские работы в области теории конденсированных сред, в особенности жидкого гелия". Только в январе 1964 г. Ландау смог вернуться домой. Однако и после, вплоть до самой смерти, его донимали жестокие боли. Некоторое время сохранялась надежда, что Ландау сможет вернуться к научной деятельности, но, к сожалению, она не оправдалась. В апреле 1968 г. оторвавшийся от стенки сосуда тромб положил конец его жизни.