КИРХГОФ ГУСТАВ РОБЕРТ (1824 г. – 1887 г.)

КИРХГОФ ГУСТАВ РОБЕРТ

(1824 г. – 1887 г.)

«В жизни Кирхгофа не было ничего выдающегося, что соответствовало бы необычайности его гения. Его жизнь была обычной жизнью немецкого профессора университета. Великие события происходили исключительно в его голове».

Людвиг Больцман

В начале XIX века в Кенигсберге (нынешнем Калининграде) проживал советник юстиции Карл Фридрих Кирхгоф. Карл и его жена, Джоанна Генриетта, принадлежали к довольно многочисленной прослойке образованных жителей Кенигсберга. 12 марта 1824 года Генриетта родила сына, которому дали двойное имя Густав Роберт. О его раннем детстве известно немного, но мы знаем, что мальчик отличался живым нравом и был довольно общителен. Впрочем, эти качества оказались особенностями детского характера. Со временем Густав Роберт стал человеком молчаливым и даже нелюдимым.

Вместе со своими старшими братьями Густав Роберт посещал гимназию. Учился он хорошо, особенно ему давались физика и математика. Последней юноша до поры до времени отдавал предпочтение, считая, что физика представляет собой «скучные наблюдения и скучные расчеты». От подобной точки зрения будущий физик отказался под влиянием замечательного ученого и преподавателя Франца Эрнста Неймана, у которого он учился на физико-математическом факультете Кенигсбергского университета. Именно под руководством Неймана Густав Роберт сделал в 1845 году свою первую научную работу – исследование прохождения электрического тока через пластинки. Уже через два года Кирхгоф открыл названные позже его именем правила, описывающие закономерности протекания постоянного тока в разветвленных цепях. В том же 1847-м году молодой ученый получил первую научную степень и право на научную командировку в Париж. Впрочем, воспользоваться этим правом ему не удалось по политическим причинам – зимой 1848 года (22–24 февраля) во Франции произошла революция.

В 1848 году Кирхгоф защитил диссертацию в Берлинском университете и занял в нем должность приват-доцента. Кроме того, он стал действительным членом Берлинского физического общества. В это время молодой ученый разрабатывал теорию изгиба пластинок. В Берлине Густав провел два года, после чего ему было предложено место экстраординарного профессора физики в Бреславле (ныне – город Вроцлав в Польше). Но здесь Кирхгоф тоже проработал недолго. В 1851–1852 годах в Бреславле преподавал Бунзен[87]. Сотрудничество двух талантливых ученых очень быстро переросло в дружбу.

В 1852 году Бунзен перебрался в Гейдельбергский университет и вскоре добился того, что туда же был приглашен в качестве профессора физики и Кирхгоф. Но не следует думать, что получение этой должности стало исключительно результатом протекции. Густав Кирхгоф к тому времени был уже широко известен в научном мире, его приглашали не только в Гейдельберг, но и в университеты Берлина и Бонна. Нужно сказать, что как раз в это время Гейдельбергский университет, один из старейших в Германии, переживал период своего расцвета, туда приходило много молодых и талантливых ученых, формировалось одно из крупнейших научных сообществ Европы. И Кирхгоф по праву занял достойное место в новом сообществе. Следующие 20 лет своей жизни ученый провел в Гейдельберге.

Густав Кирхгоф был блестящим преподавателем, и слава о его педагогических способностях быстро распространилась далеко за пределы Гейдельбергского университета. Учиться к нему съезжались студенты со всего мира. На лекциях ученый успевал в короткое время изложить слушателям удивительно обширный и структурированный материал. Он также руководил экспериментальными работами своих студентов, привлекал их к собственным исследованиям. Правда, находились и критики, считавшие лекции Кирхгофа слишком уж сухими. Так известный математик Феликс Клейн писал: «Он читал наизусть гладко обработанную рукопись и скорее позволил бы себе посреди лекции заглянуть в нее, чем дал бы повод обвинить себя в небольшом отступлении от написанного».

С переездом в Гейдельберг совпало еще одно значительное событие в жизни Густава Кирхгофа – он женился на дочери своего бывшего преподавателя математики Кларе Ришело. Казалось бы, личная жизнь ученого складывалась вполне удачно. Брак был многодетным, у счастливых супругов родилось четверо детей: две девочки и два мальчика. Но в 1869 году Клара умерла, и Кирхгоф был вынужден самостоятельно воспитывать детей. Положение осложнялось еще и тем, что ученый к этому времени частично потерял подвижность в результате несчастного случая. Он мог перемещаться только на костылях или в инвалидном кресле. Тем не менее, в 1872 году Кирхгоф повторно вступил в брак, его второй женой стала Луиза Бромелль. Этот брак был бездетным.

Научная же деятельность Густава Кирхгофа проистекала вполне благополучно. После переезда в Гейдельберг он много работал совместно с Бунзеном. В частности, коллеги изучали спектры пламени, окрашенного парами различных солей. Здесь нужно сделать небольшое отступление. Еще в 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер описал исследованные им темные линии в спектре Солнца – линии поглощения, названные позже его именем. Справедливости ради следует сказать, что еще раньше эти линии были обнаружены англичанином Уильямом Хайдом Уолластоном, но открытие Фраунгофер сделал независимо, а его исследование было более качественным и полным.

Но вернемся к работам Кирхгофа и Бунзена. В 1857 году ученые получили очень качественно отшлифованную призму, изготовленную Фраунгофером. Этот ученый достиг больших успехов в усовершенствовании методов изготовления оптических приборов, в частности, шлифовки. Новая призма дала ученым возможность начать серию исследований, которые привели к созданию в 1859 году спектрального анализа. К этому времени Кирхгоф и Бунзен обнаружили, что различные химические элементы имеют свой специфический спектр излучения. Это открытие стало мощным инструментом для дальнейших открытий. Уже в 1860 и 1861 годах с помощью спектрального анализа ученые открыли два новых элемента: цезий и рубидий.

Незадолго до этого в 1859 году Кирхгоф сформулировал закон излучения, ныне носящий его имя. Согласно этому закону, отношение испускательной способности тел к их поглощательной способности не зависит от природы тела и равно испускательной способности абсолютно черного тела при такой же температуре. Абсолютно черное тело – это тело, полностью поглощающее все падающее на него электромагнитное излучение. Моделью-приближением абсолютно черного тела является непрозрачное полое тело с небольшим отверстием. Попавший в отверстие луч света многократно отражается от стенок и при каждом отражении частично поглощается ими. Через некоторое время он поглощается почти полностью.

Понятие абсолютно черного тела было введено Густавом Кирхгофом. Также он стал первым физиком, правильно объяснившим происхождение вышеупомянутых линий Фраунгофера, сделав предположение о химическом составе солнечной атмосферы. Кирхгоф показал, что линии в спектре испускания натрия соответствуют фраунгоферовым линиям. Ученый предположил, что в состав атмосферы Солнца входит натрий и затем экспериментально подтвердил это предположение. Он смог сымитировать солнечный свет в лаборатории, внеся в пламя горелки поваренную соль.

В этот же промежуток времени (1854–1859 годы) Густав Кирхгоф провел значительные исследования в области механики. Здесь он особо интересовался вопросами деформации, равновесия и движения упругих тел, гидродинамики. Каких-то основополагающих открытий в механике Кирхгоф не сделал, но в развитии этой области физики большую роль сыграла его книга «Механика», представлявшая собой курс лекций. Эта книга надолго стала одним из основных немецких пособий по данному предмету и издается до сих пор. Интересна она еще и тем, что в ней ученый ввел свою концепцию «силы» – достаточно проблемного и многозначного понятия.

К концу 1870-х годов здоровье Кирхгофа сильно ухудшилось. В конце концов из-за болезни глаз и усилившихся болей в ноге ему пришлось отказаться от лабораторных исследований. Но оставлять научные изыскания Кирхгоф не собирался. Он нашел новое применение своему научному таланту в исследованиях по математической физике. В 1875 году ученый покинул Гейдельберг и возглавил кафедру математической физики в Берлинском университете. С этого времени и до самой смерти он работал над трактатом «Лекции по математической физике». Эта блестящая книга сыграла большую роль в развитии теоретической физики. Первая ее часть вышла в 1876 году, а четвертая, последняя, в 1894-м, уже после смерти ученого. Умер Густав Кирхгоф 17 октября 1887 года от опухоли мозга.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.