Биография Сергея Ивановича Вавилова

Сергей Иванович Вавилов был выдающимся физиком-оптиком, талантливым популяризатором и историком науки, крупным общественным и государственным деятелем, президентом Академии наук СССР. Он родился в Москве на Большой Пресне 24 марта 1891 года. Его отец - выходец из крестьянской семьи - с малых лет пробивал себе дорогу в жизни и благодаря своему необычайному трудолюбию и природному уму сумел в конце концов стать крупным коммерсантом, купцом первой гильдии. Все дети (их было семеро, но трое умерли в раннем возрасте) в этой простой семье были чрезвычайно одаренными, а старший брат Сергея Ивановича Николай Иванович Вавилов - выдающийся агроном-генетик - стал гордостью биологической науки, президентом Сельскохозяйственной академии наук.

Свои школьные годы С. И. Вавилов провел в Московском коммерческом училище, где большое внимание уделялось естественным и математическим дисциплинам. Отец мечтал сделать сыновей Николая и Сергея своими компаньонами и наследниками богатого торгового дела, однако решил не мешать детям самостоятельно выбрать свой жизненный путь. Сергей уже в детском возрасте полюбил физику и глубоко ее изучал, решив поступать в Московский университет, где в то время преподавали такие выдающиеся деятели русской науки, как физики Н. А. Умов и П. Н. Лебедев, механики Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин, астрономы В. К. Церасский и П. К. Штернберг, математик Н. Н. Лузин и другие. Осенью 1909 года его мечта сбылась: он поступает на физико-математический факультет Московского университета. Уже на первом курсе он просит П. Н. Лебедева принять его в свою лабораторию и под непосредственным руководством ближайшего помощника Лебедева Петра Петровича Лазарева, начинает свою исследовательскую деятельность.

В то время П. П. Лазарев работал над докторской диссертацией, посвященной исследованию фотохимического выцветания красителей, и предложил своему ученику заняться этой проблемой. Студент Вавилов с энтузиазмом взялся за экспериментальное исследование, и в 1914 году появилась его первая оригинальная научная работа по тепловому выцветанию красителей. Интерес к проблеме света так и остался у ученого на всю жизнь.

После окончания университета Вавилову предложили остаться для подготовки к профессорскому званию, но он в знак солидарности со своим учителем Лебедевым, покинувшим университет в 1911 году после разгрома, учиненного царской охранкой, отказался. Вскоре началась первая мировая война. С. И. Вавилов участвовал в сражениях в Галиции, Польше и Литве сначала в саперных, а затем в радио-частях. Управляя военной радиосвязью, он ввел ряд усовершенствований. Одна статья по этой тематике <Частота колебаний нагруженной антенны> появилась в 1919 году.

После Октябрьской революции С. И. Вавилов в течение одиннадцати лет работал в организованном П. П. Лазаревым Институте биофизики в должности заведующего отделом физической оптики. Здесь Вавилов провел свои первые исследования в области теории света и люминесценции, определившие все дальнейшее его творчество. Во время полугодовой научной командировки в Германию он знакомится с постановкой оптических исследований в лучших лабораториях этой страны.

Творческий путь С. И. Вавилова неотделим от родного ему Московского университета. В 1929 году он становится профессором и заведующим кафедрой общей физики и принимается за организацию научно-исследовательского института при университете. С приходом Вавилова в МГУ восстанавливается высокий уровень преподавания физики, снизившийся с уходом П. Н. Лебедева. Он привлек в университет ряд крупных физиков, в том числе Л. И. Мандельштама, сплотил вокруг себя молодежь, решительно проводил модернизацию физического образования на факультете.

Научные достижения С. И. Вавилова в квантовой оптике встречают широкое признание ученых, и в 1932 году его избирают действительным членом Академии наук СССР. В это время он становится научным руководителем Государственного оптического института в Ленинграде и создает здесь многочисленную школу физической оптики. Но любимым его детищем стал знаменитый Физический институт АН СССР им. П. Н. Лебедева (ФИАН), созданный в 1933-1934 годах, бессменным директором которого он был до конца жизни. Вавилов привлекает сюда для работы ближайших соратников, уже крупных ученых: Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси, Г. С. Ландсберга, Д. В. Скобельцына, В. И. Векслера, И. Е. Тамма и молодежь - своих первых талантливых учеников: Б. М. Вула, И. М. Франка, Н. А. Добротина, Д. И. Блохинцева, П. А. Черенкова, В. Л. Левшина. В стенах этого института в 1934 году было сделано замечательное открытие П. А. Черенковым так называемого излучения Вавилова - Черенкова, а в 1954 году Н. Г. Басов и А. М. Прохоров создали первый квантовый генератор.

Выдающийся вклад С. И. Вавилова в развитие оптики общепризнан. Всю свою жизнь он посвятил выяснению природы света и его взаимодействия с веществом. В конце жизни он публикует монографию <Микроструктура света, в которой подводятся итоги тридцатилетнего творчества ученого и его школы по разным вопросам физической оптики, составляющим отдельное направление, названное самим Вавиловым <микрооптикой>. В предисловии к своей книге он пишет: <Макрооптика - оптика значительных световых мощностей, длительных времен наблюдений, больших размеров источников излучения. За макрооптикой скрывается микрооптика, отличающаяся от первой в некоторых отношениях так же, как термодинамическое учение о веществе отличается от его молекулярной теории>.

В результате многолетних исследований квантовых флуктуации света обнаружилась их статистическая природа, что стало одним из наглядных и убедительных подтверждений квантовой природы света. Вавилов применил простой способ измерения чрезвычайно слабых интенсивностей посредством использования порога чувствительности человеческого глаза. Открытый им флуктуационный принцип стал одним из основных в нелинейной оптике, позволяя обнаруживать квантовые явления даже в типично волновых процессах, таких, как интерференция и дифракция предельно слабых световых потоков. Этот принцип он сформулировал следующим образом: "Каждый изолированный, каким угодно способом, световой пучок при достаточно малой мощности проявляет флуктуации интенсивности, происходящие совершенно самостоятельно и независимо от колебаний в каком-либо другом пучке".

Не меньшее значение имеют работы С. И. Вавилова по исследованию природы элементарных излучений и, наконец, открытие и объяснение нового типа свечения. Совместные исследования С. И. Вавилова и его аспиранта П. А. Черенкова привели к выводу, что черенковское излучение, наблюдаемое в чистых жидкостях и кристаллах под действием гамма-лучей, не является люминесценцией. Ученые избежали повторения ошибки супругов Кюри, ранее наблюдавших этот эффект, но причисливших его к слабой люминесценции под действием гамма-лучей. Вавилов правильно предположил, что свечение вызывается не непосредственно гамма-лучами, а свободными электронами, возникающими при гамма-облучении вещества и движущимися с большими скоростями. Чуть позже И. М. Франк высказал гипотезу, что скорость электронов, вызывающих излучение Вавилова - Черенкова, должна превышать фазовую скорость света в веществе. В 1937 году И. Е. Тамм совместно с И. М. Франком создал количественную теорию этого излучения. Работа по открытию и объяснению излучения Вавилова - Черенкова была в 1946 году удостоена Государственной премии, а в 1958 году, уже после смерти Вавилова, П. А. Черенкову, И. М. Франку и И. Е. Тамму была присуждена Нобелевская премия.

Наиболее фундаментальный вклад Вавилов внес в специальный раздел физической оптики - люминесценцию. Здесь им было установлено явление зависимости энергетического выхода люминесценции от длины волны падающего света. Он устанавливает так называемый закон Вавилова, согласно которому энергетический выход люминесценции растет пропорционально длине волны возбуждающего света, затем в некоторой области длин волн он остается постоянным, после чего происходит его резкое уменьшение. Закон Вавилова просто объясняется на основе квантовой теории света. Успешно исследуя многие вопросы физики холодного свечения, Вавилов дополнил и углубил классическую теорию люминесценции. Впервые строгое определение люминесценции дал в 1889 году немецкий физик Г. Видеман, который и ввел этот термин. По его формулировке, люминесценция есть избыток излучения над температурным излучением тела. Вавилов показал, что под это определение попадает не только люминесценция, но и широкий класс других процессов неравновесного излучения, и дал более строгое и дифференцированное определение, ставшее общепризнанным: <Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно от 10-10 секунд и больше>. Благодаря С. И. Вавилову резко возросло число исследователей, занимающихся этой перспективной областью оптики. Совместно со своими учениками он создал в 1941 году первые образцы люминесцентных ламп и доказал их эффективность и рентабельность.

В 1945 году С. И. Вавилова избрали президентом Академии наук СССР. Перед ним встали сложнейшие задачи развития науки в стране, начавшей залечивать раны, нанесенные войной.

Нельзя не отметить еще одну сторону многогранного творчества ученого. В юности у него проснулся интерес к истории культуры и науки. Он коллекционировал древние и редкие книги, труды классиков естествознания. По его инициативе стало осуществляться издание серий "Классики науки" и "Литературные памятники". Он был мастером научной популяризации и призывал к этой работе всех ученых: "Ученые обязаны читать, выступать с научно-технической информацией по радио, писать по научно-техническим вопросам книги, доступные широким народным массам, организовывать большие технические выставки".

С. И. Вавилов был глубоким знатоком творчества Ломоносова, Ньютона и многих других выдающихся ученых прошлого. Его перу принадлежат блестящие переводы трудов по оптике Ньютона и фундаментальная биография этого великого английского физика. Под руководством Вавилова развернулась большая работа по изучению творческого наследия Ломоносова. Им обнаружен неизвестный трактат великого русского ученого "О ночезрительной трубе". Многочисленные статьи о творчестве русских и зарубежных ученых прошлого позволяют считать Вавилова выдающимся историком науки.

Напряженная работа привела к тяжелому сердечному заболеванию, и 25 января 1951 года С. И. Вавилов скончался. Страна переживала тяжелую утрату. Фредерик Жолио-Кюри откликнулся на смерть ученого такими словами: "Разделяю Ваше горе и Ваши переживания в связи со смертью великого ученого и моего друга Сергея Вавилова. Его кончину будут глубоко переживать не только в Советском Союзе, но и во всем мире".