ТАММ Игорь Евгеньевич (1895-1971)

ТАММ Игорь Евгеньевич (1895-1971)
ТАММ Игорь Евгеньевич (1895-1971), российский физик-теоретик, основатель научной школы, академик АН СССР (1953), Герой Социалистического Труда (1953). Труды по квантовой теории, ядерной физике (теория обменных взаимодействий), теории излучения, физике твердого тела, физике элементарных частиц. Один из авторов теории излучения Черенкова - Вавилова. В 1950 предложил (совместно с А. Д. Сахаровым) применять нагретую плазму, помещенную в магнитном поле, для получения управляемой термоядерной реакции. Автор учебника "Основы теории электричества". Государственная премия СССР (1946, 1953). Нобелевская премия (1958, совместно с И. М. Франком и П. А. Черенковым). Золотая медаль им. Ломоносова АН СССР (1968). * * * ТАММ Игорь Евгеньевич [26 июня (8 июля) 1895, Владивосток - 12 апреля 1971, Москва], российский физик, создатель научной школы. Семья. Годы учения. Отец, Евгений Федорович, инженер, работал в разных городах России - во Владивостоке, где участвовал в строительстве Транссибирской магистрали (до сих пор под Владивостоком есть названная в его честь станция "Евгеньевка"), Одессе, Елизаветграде (ныне Кировоград, Украина), Киеве. Мать, Ольга Михайловна, урожденная Давыдова, происходила из семьи военного. В 1913 Тамм, после окончания в Елизаветграде гимназии, поступил в Эдинбургский университет. Родители, опасаясь чрезмерного увлечения сына политикой и "революционными идеями", хотели, чтобы он учился за границей. Однако в 1914 Тамм перевелся на физико-математический факультет МГУ, который закончил в 1918. Учеба прерывалась добровольной поездкой на фронт в качестве "брата милосердия" (март-сентябрь 1915) и участием в работе Первого Всероссийского съезда Советов в июне 1917 (делегат от партии меньшевиков). В 1917 Тамм женился на Наталье Васильевне Шуйской. Этапы научной карьеры. По окончании МГУ Тамм преподавал физику в Таврическом университете (Симферополь), а затем в Одесском политехническом институте (1919-22). Здесь, под руководством Л. И. Мандельштама, которого Тамм всю жизнь считал своим учителем, он выполнил первые научные исследования. В 1922 Тамм переехал в Москву и в 1924 был приглашен заведующим кафедрой теоретической физики в МГУ (преподавал до 1941 и в 1954-57). В 1929 он издает учебник "Основы теории электричества" (10 издание в 1989), получивший широкую известность и переведенный на многие языки. С 1934, после переезда Академии наук в Москву, Тамм работает в Физическом институте АН СССР. В 1935 он организовал в Институте Теоретический отдел, которым руководил до конца жизни (с 1971 отдел носит имя Тамма). В 1933 Тамм избирается членом-корреспондентом АН СССР, в 1953 - академиком. В 1946 и 1953 награждается Государственной премией, в 1953 получает звание Героя Социалистического Труда, в 1958 - Нобелевскую премию. Вклад в физику. Основные направления научного творчества Тамма относятся к квантовой механике, физике твердого тела, теории излучения, ядерной физике, физике элементарных частиц, а также к решению ряда прикладных задач. В 1930 Тамм создал квантовую теорию рассеяния света на кристаллах и теорию рассеяния света электронами. В 1931 он (совместно с С. П. Шубиным) разработал квантовую теорию фотоэффекта в металлах. К этому направлению относятся и работы, в которых была показана возможность особых состояний электронов на поверхности кристаллического тела (так называемые уровни Тамма, 1932). Эти работы впоследствии приобрели важное значение в связи с развитием физики повехностных явлений и микроэлектроники. В 1937 совместно с И. М. Франком Тамм создал теорию Черенкова-Вавилова излучения (Нобелевская премия). В 1934 и 1936 Тамм публикует работы о природе ядерных сил, оказавшие влияние на решение проблемы сильных взаимодействий. В области ядерной физики широкую известность получил также метод трактовки взаимодействия ядерных элементарных частиц (метод Тамма-Данкова, 1945). В прикладной физике наибольшую известность получили выполненные в 1950-53 совместно с А. Д. Сахаровым работы по удержанию и термоизоляции плазмы с помощью магнитных полей (см. Управляемый термоядерный синтез).В 1948 Тамм, несмотря на сомнительные по меркам того времени анкетные данные (его брат, Л. Е. Тамм, инженер-химик, в 1937 был расстрелян как "враг народа"), а также ряд его сотрудников были привлечены к созданию ядерного оружия (в 1950-53 Тамм жил и работал в закрытом городе Арзамас-16). Это было следствием как непосредственно его высокой научной репутации, так и репутации школы Тамма. Среди его учеников - С. П. Шубин, В. Л. Гинзбург, Л. В. Келдыш, М. А. Марков, А. Д. Сахаров. Облик ученого и человека. Характерная черта Тамма-ученого - стремление заниматься наиболее актуальными проблемами физики. Это стремление было связано с присущей ему смелостью - как в научной работе (выбор тематики, подход к решению проблемы и т. д.), так и в жизни. Работа захватывала Тамма целиком. В любых условиях - на заседаниях, дома, в транспорте, в туристических походах - он обдумывал волнующие его проблемы, занимался расчетами. При такой поглощенности наукой он не слишком остро переживал неудачи и быстро переключался на поиск новых подходов к решению проблемы.Общественный темперамент и принципиальность Тамма ярко проявились в 1950-60-е гг., когда он принял живое участие в борьбе с "лысенковщиной" в биологии. В 1956 по его настоянию на физическом факультете МГУ была создана кафедра биофизики; проблемы преследуемой генетики часто обсуждались на руководимом Таммом общемосковском семинаре в Физическом институте. В эти годы Тамм неоднократно и открыто выступал с докладами и заявлениями о пагубной роли Т. Д. Лысенко в биологии, о псевдонаучности его теорий. В связи с этой деятельностью Н. В. Тимофеев-Ресовский писал: "... И. Е. был не только обаятельным человеком, но и полновесной личностью, внушавшей каждому абсолютное доверие. ... И. Е. в моей памяти сохранился в числе личностей необычайно одаренных разнообразными способностями и темпераментом, но в равной степени больших ученых, таких, как Эйнштейн, Бор, Резерфорд, Дирак, Шредингер."Значение личности Тамма для российских физиков определил А. Д. Сахаров: "Люди моего поколения впервые узнали имя И. Е. Тамма как автора замечательного курса теории электричества - для многих он был откровением... Одновременно до нас доходили раскаты баталий за теорию относительности, за квантовую теорию, доходили пленительные слухи об альпинистских и туристских увлечениях И. Е. К этому времени И. Е. уже был автором многих выдающихся оригинальных работ... Уже к концу 30-х годов имя И. Е. (даже для тех, кто не знал его лично) было окружено ореолом - не в сверхъестественном, а в просто высоком человеческом смысле. В нем, наряду с Ландау, советские физики-теоретики видели своего заслуженного и признанного главу...". Последние годы. В конце 1968 Тамм серьезно заболел (атрофия участков спинного мозга, ответственных за мышечную деятельность диафрагмы). Была сделана операция для подключения организма к аппарату искусственного дыхания. Первые полтора-два года Тамм еще активно работал: оставаясь "подключенным" к аппарату, садился за письменный стол и занимался по 5-6 часов в день. В это время он был увлечен проблемами теории поля, постоянно общался с сотрудниками своего отдела, интересовался новостями физики, биологии, политики. В 1968 Тамму была присуждена высшая награда АН СССР - золотая медаль имени М. В. Ломоносова. Полагающийся для лауреата доклад на общем собрании Академии, написанный Таммом, по его просьбе прочитал А. Д. Сахаров. В последний год жизни Тамм уже не мог работать за письменным столом, но, оставаясь в постели, до конца занимался наукой, проводил вычисления. Сочинения: Собрание науч. тр. М., 1975. Т. 1-2. Основы теории электричества. 10-е изд. М., 1989. Литература: Воспоминания о И. Е. Тамме. 3-е изд. М., 1995. Природа. 1995. №7 (номер посвящен 100-летию со дня рождения И. Е. Тамма). Е. И. Тамм. * * * ТАММ, Игорь (8 июля 1895 г. – 12 апреля 1971 г.). Нобелевская премия по физике, 1958 г. совместно с Павлом Черенковым и Ильей Франком Русский физик Игорь Евгеньевич Тамм родился на побережье Тихого океана во Владивостоке в семье Ольги (урожденной Давыдовой) Тамм и Евгения Тамма, инженера-строителя. В 1913 г. он закончил гимназию в Елизаветграде (ныне Кировоград) на Украине, куда семья переехала в 1901 г.. Он выезжал учиться в Эдинбургский университет, где провел год (с той поры у него сохранился шотландский акцент в английском произношении); затем он вернулся в Россию, где окончил физический факультет Московского государственного университета и получил диплом в 1918 г. Еще старшекурсником он в качестве вольнонаемного медицинской службы участвовал в первой мировой войне и вел активную деятельность в елизаветградской городской управе. В 1919 г. Т. начал свою деятельность как преподаватель физики сначала и Крымском университете в Симферополе, а позднее в Одесском политехническом институте. Переехав в Москву в 1922 г., он в течение трех лет преподавал в Коммунистическом университете им. Свердлова. В 1923 г. он перешел на факультет теоретической физики 2-го Московского университета и занимал там с 1927 по 1929 г. должность профессора. В 1924 г. он одновременно начал читать лекции в Московском государственном университете, где с 1930 по 1937 г. был профессором и заведующим кафедрой теоретической физики. Там он в 1933 г. получил степень доктора физико-математических наук, тогда же стал членом-корреспондентом Академии наук СССР. Когда Академия в 1934 г. переехала из Ленинграда (ныне Санкт-Петербург) в Москву, Т. стал заведующим сектором теоретической физики академического Института им. П. Н. Лебедева, и этот пост он занимал до конца жизни. Электродинамика анизотропных твердых тел (т.е. таких, которые обладают самыми различными физическими свойствами и характеристиками) и оптические свойства кристаллов – таковы первые области научных исследований Т., которые он проводил под руководством Леонида Исааковича Мандельштама, профессора Одесского политехнического института в начале 20-х гг., выдающегося советского ученого, внесшего вклад во многие разделы физики, особенно в оптику и радиофизику. Т. поддерживал тесную связь с Мандельштамом вплоть до смерти последнего в 1944 г. Обратившись к квантовой механике, Т. объяснил акустические колебания и рассеяние света в твердых средах. В этой работе впервые была высказана идея о квантах звуковых волн (позднее названных "фононами"), оказавшаяся весьма плодотворной во многих других разделах физики твердого тела. В конце 20-х гг. важную роль в новой физике играла релятивистская квантовая механика. Английский физик П. А. М. Дирак развил релятивистскую теорию электрона. В этой теории, в частности, предсказывалось существование отрицательных энергетических уровней электрона – концепция, отвергавшаяся многими физиками, поскольку позитрон (частица, во всем тождественная электрону, но несущая положительный заряд) еще не был обнаружен экспериментально. Однако Т. доказал, что рассеяние низкоэнергетических квантов света на свободных электронах происходит через промежуточные состояния электронов, находящихся при этом в отрицательных энергетических уровнях. В результате он показал, что отрицательная энергия электрона является существенным элементом теории электрона, предложенной Дираком. Т. сделал два значительных открытия в квантовой теории металлов, популярной в начале 30-х гг. Вместе со студентом С. Шубиным он сумел объяснить фотоэлектрическую эмиссию электронов из металла, т.е. эмиссию, вызванную световым облучением. Второе открытие – установление, что электроны вблизи поверхности кристалла могут находиться в особых энергетических состояниях, позднее названных таммовскими поверхностными уровнями, что в дальнейшем сыграло важную роль при изучении поверхностных эффектов и контактных свойств металлов и полупроводников. Одновременно он начал проводить теоретические исследования в области атомного ядра. Изучив экспериментальные данные, Т. и С. Альтшуллер предсказали, что нейтрон, несмотря на отсутствие у него заряда, обладает отрицательным магнитным моментом (физическая величина, связанная, помимо прочего, с зарядом и спином). Их гипотеза, к настоящему времени подтвердившаяся, в то время расценивалась многими физиками-теоретиками как ошибочная. В 1934 г. Т. попытался объяснить с помощью своей так называемой бета-теории природу сил, удерживающих вместе частицы ядра. Согласно этой теории, распад ядер, вызванный испусканием бета-частиц (высокоскоростных электронов), приводит к появлению особого рода сил между любыми двумя нуклонами (протонами и нейтронами). Используя работу Энрико Ферма по бета-распаду, Т. исследовал, какие ядерные силы могли бы возникнуть при обмене электронно-нейтринными парами между любыми двумя нуклонами, если такой эффект имеет место. Он обнаружил, что бета-силы на самом деле существуют, но слишком слабы, чтобы выполнять роль "ядерного клея". Год спустя японский физик Хидеки Юкава постулировал существование частиц, названных мезонами, процесс обмена которыми (а не электронами и нейтрино, как предполагал Т.) обеспечивает устойчивость ядра. В 1936...1937 гг. Т. и Илья Франк предложили теорию, объяснявшую природу излучения, которое обнаружил Павел Черенков, наблюдая преломляющие среды, подверженные воздействию гамма-излучения. Хотя Черенков описал данное излучение и показал, что это не люминесценция, он не смог объяснить его происхождение. Т. и Франк рассмотрели случай электрона, движущегося быстрее, чем свет в среде. Хотя в вакууме такое невозможно, данное явление возникает и преломляющей среде, поскольку фазовая скорость света в среде равна 3·100000000 метров в секунду, деленная на показатель преломления данной среды. В случае воды, показатель преломления которой равен 1,333, характерное голубое свечение возникает, когда скорость соответствующих электронов превосходит 2,25·100000000 метров в секунду (фазовая скорость света в воде). Следуя этой модели, оба физика сумели объяснить излучение Черенкова (известное в Советском Союзе как излучение Вавилова – Черенкова в знак признания работы, проделанной руководителем Черенкова и Т. физиком С. И. Вавиловым). Т., Черенков и Франк проверили также и другие предсказания данной теории, которые нашли свое экспериментальное подтверждение. Их работа привела в конце концов к развитию сверхсветовой оптики, нашедшей практическое применение в таких областях, как физика плазмы. За свое открытие Т., Франк, Черенков и Вавилов получили в 1946 г. Государственную премию СССР. Т., Франку и Черенкову в 1958 г. была присуждена Нобелевская премия по физике "за открытие и истолкование эффекта Черенкова". При презентации лауреатов Манне Сигбан, член Шведской королевской академии наук, напомнил, что, хотя Черенков "установил общие свойства вновь открытого излучения, математическое описание данного явления отсутствовало". Работа Т. и Франка, сказал он далее, дала "объяснение... которое, помимо простоты и ясности, удовлетворяло еще и строгим математическим требованиям". Как это ни парадоксально, сам Т. никогда не причислял работу, за которую получил премию, к своим наиболее важным достижениям. После завершения работы над излучением Черенкова Т. вернулся к исследованиям ядерных сил и элементарных частиц. Он предложил приближенный квантово-механический метод для описания взаимодействия элементарных частиц, скорости которых близки к скорости света. Развитый далее русским химиком П.Д. Данковым и известный как метод Тамма – Данкова, он широко используется в теоретических исследованиях взаимодействия типа нуклон – нуклон и нуклон – мезон. Т. также разработал каскадную теорию потоков космических лучей. В 1950 г. Т. и Андрей Сахаров предложили метод удержания газового разряда с помощью мощных магнитных полей – принцип, который до сих пор лежит у советских физиков в основе желаемого достижения контролируемой термоядерной реакции (ядерного синтеза). В 50-е и 60-е гг. Т. продолжал разрабатывать новые теории в области элементарных частиц и пытался преодолеть некоторое фундаментальные трудности существующих теорий. За свою долгую деятельность Т. сумел превратить физическую лабораторию Московского государственного университета в важный исследовательский центр и ввел квантовую механику и теорию относительности в учебные планы по физике на всей территории Советского Союза. Кроме того, признанный физик-теоретик принимал деятельное участие в политической жизни страны. Он твердо выступал против попыток правительства диктовать свою политику Академии наук СССР и против бюрократического контроля над академическими исследованиями, следствием которого являлось, как правило, разбазаривание ресурсов и человеческой энергии. Несмотря на откровенные критические высказывания и на то, что он не был членом КПСС, Т. в 1958 г. был включен в советскую делегацию на Женевскую конференцию по вопросам запрещения испытаний ядерного оружия. Он был активным членом Пагуошского движения ученых. Высоко ценимый коллегами за теплоту и человечность, Т. характеризовался газетой "Вашингтон пост" после интервью, данного им американскому телевидению в 1963 г., не как "владеющий словом пропагандист или умеющий постоять за себя дипломат, не как самодовольный мещанин, но как высококультурный ученый, заслуги которого позволяют ему иметь широту взглядов и свободу их выражения, недоступные для многих его соотечественников". В этом интервью Т. охарактеризовал взаимное недоверие между Соединенными Штатами и Советским Союзом как главное препятствие к подлинному сокращению вооружений и настаивал на "решительном изменении политического мышления, которое должно исходить из того, что недопустима никакая война". Т. женился на Наталии Шуйской в 1917 г. У них сын и дочь. Он умер в Москве 12 апреля 1971 г. В 1953 г. Т. был избран действительным членом Академии наук СССР. Он являлся также членом Польской академии наук. Американской академии наук и искусств и Шведского физического общества. Он был награжден двумя орденами Ленина и орденом Трудового Красного Знамени и был Героем Социалистического Труда. В 1929 г. Т. написал популярный учебник "Основы теории электричества", который многократно переиздавался.