Методична скарбниця

Міністерство освіти молоді та спорту

Миргородський міський відділ освіти

В.І. Вернадський

і фізика

                                                                                          підготував вчитель фізики

Миргородської ЗОШ І-ІІІ ст. №1

                                                ім.Панаса Мирного

                                   Яценко І.О.

Миргород 2013

Володимир Вернадський започаткував низку нових природничих наук, серед яких ізотопна геохронологія, геохімія, біогеохімія та радіогеологія. Вчений передбачив наслідки відкриття радіоактивності, зокрема, його дуже хвилювало те, чи зможе правильно людство скористатися цим невичерпним джерелом енергії.

На основі досліджень розпаду радіоактивних елементів Вернадський зробив висновок про можливість і необхідність введення в геології абсолютного літочислення.

Деякі науки завдяки Вернадському отримали нове дихання, наприклад, кристалографія та мінералогія, - розповідає віце-президент Національної академії наук України Анатолій Загородній.

 «Це те, що буде залишатися актуальним весь час. У нього геніальні передбачення, що стосуються фізичних наук. Можна тільки дивуватися, як йому все це вдалося», – каже він.

Одним з перших, хто повною мірою усвідомив силу, приховану в атомному ядрі, був не фізик, а геолог В. І. Вернадський. До 1909-го року, коли після відкриття радіоактивності минуло більше десятиліття, він дійшов до розуміння того, яким способом можна добути з ядра приховану там енергію. За кордоном у той час відкриття А. Бекереля та подружжя Кюрі оцінювали інакше. Був поширений абсурдний слух про те, що радіація виліковує ракові захворювання (хоча насправді вона їх викликає). У обмеженому масштабі добування урану і радію була розпочато для прикладних і наукових цілей в Чехії на копальні Іоахімсталь. 100 міліграм чистого радію на світовому ринку тоді оцінювали в 60 000 російських рублів. Надалі Чехословаччина залишалася ведучим у світі постачальником радіоактивних руд.

Дійшовши до ідеї ланцюгової реакції і ядерного синтезу, Вернадський не зміг отримати серйозної державної підтримки. Двір Миколи Другого в умовах війни, що наближається, майже не приймав заходів для порятунку Росії. Тоді Вернадський вийшов на Рябушинських, які дбали про долю Росії, не забуваючи, втім, і власних комерційних інтересів. Ці люди поєднували в собі якості підприємців, державних діячів, банкірів і учених. Особистий кабінет П. П. Рябушинського в Москві, на Пречистенському бульварі був місцем проведення наукових зборів. У 1913 р. тут прозвучала доповідь В. І. Вернадського "Про радій і його можливі родовища в Росії", де учений сформулював думку про те, що радіоактивні елементи містять в собі величезну енергію, яку в найближчий час можна буде витягнути. Була запропонована програма робіт на найближчі роки. Вернадський обґрунтував перший етап робіт і склав калькуляцію з точною сумою витрат - 770 000 рублів. 14 тисяч він мав від Імператорської Академії Наук. Рябушинський - сугубий прагматик - повірив перспективам, які розгорнув перед ним Вернадський і виплатив потрібні 756 тисяч рублів. Атомна програма почала виконуватися під керівництвом Вернадського і його заступника - молодого фізика-ядерника М. І. Соболєва, який незадовго до цього стажується в Парижі в лабораторії Кюрі. Перші експедиції (Сибір, Памір) на пошуки урану проходили відкрито. Наступні (район Печори), нарешті, викликали увагу. Вони організовувалися за участю військового міністерства і були засекречені. В результаті уран був знайдений.

Чи можна було на початку століття створити на основі ідей Вернадського атомну бомбу і атомний реактор? Без впровадження нових технологій - не можна. Проте, розробка цих технологій в короткий час була реальною. Росія знаходилася в стані стрімкого прогресу. Загальновизнано, що при збереженні темпів розвитку початку ХХ століття Росія могла в 20-і роки стати першою державою світу, зайнявши те місце, яке згодом зайняла Америка, а отже, й ядерною державою.

Жовтнева революція, що наступила незабаром, перевернула усю країну і надовго загальмувала роботи по ядерній фізиці. В. І. Вернадський з сім'єю поїхав за кордон. Спочатку сім'я зупинилася в Празі, біля якої зосереджені найбільші запаси радіоактивних руд. Потім Володимир Іванович переїхав з сім'єю в Париж, де влаштувався на посаду професора Сорбонни. Він читав лекції з екології і займався експериментальними дослідженнями паризію, помилково визнаним на той час новим радіоактивним елементом в радієвому відділі, очолюваному М. Складовською-Кюрі. Не маючи можливості вирішувати прикладні завдання в області радіогеології і ядерної фізики, він заглибився в теоретичні розробки в області вивчення біосфери. У Парижі він зайнявся фундаментальними проблемами природознавства.

У Росії основна маса учених в 1918 - 1919 рр. виявилася або фізично знищеною, або викинутою за кордон. Проте, загинуло не усе. Спроби врятувати науку робилися президентом Академії Наук А.П. Карпинським (1846 - 1936) і деякими керівниками держави. Рішенням Петроградського управління Академії Наук виник самостійний підрозділ - Радієва лабораторія, очолити яку запропонували Вернадському, що ще знаходився в еміграції. Одночасно йому була запропонована посада уповноваженого уряду по відтворенню фундаментальної і прикладної науки. Ретельно усе обдумавши, отримавши гарантії можливості працювати і особистої безпеки, він прийняв рішення повернутися в Росію. Як одна із структурних основ для відтворення фундаментальної і прикладної науки В. Вернадський вибрав створену в 1915 році комісію з вивчення природних продуктивних сил Росії. Комісія була відтворена знову і усередині неї стала формуватися структура академічних інститутів і інститутів системи ВПК.

На одній з перших публічних лекцій він сказав пророчі слова: "Ми підходимо до великого перевороту в житті людства, з яким не може порівнятися усе ним пережите. Недалеко той час, коли людина отримає у свої руки атомну енергію.. Чи доросла вона до уміння використовувати ту силу, яку неминуче дасть йому наука? Учені не повинні закривати очі на можливі наслідки наукової роботи, наукового прогресу. Вони повинні себе почувати відповідальними за наслідки їх відкриттів. Вони повинні зв'язати свою роботу з кращою організацією людства". Важко повірити, щоб це було сказано ще в 1922 р.

Очолена ним радієва лабораторія стала потужним центром кристалізації науки. Група фізиків-теоретиків на чолі з А.Ф. Йоффе виділилася у Фізико-технічний інститут. Сама лабораторія трансформувалася в Радієвий інститут, який очолював Вернадський з 1922 до 1939 р.

Радієвий інститут був створений в 1922 році за ініціативою і під керівництвом академіка В. І. Вернадського шляхом об'єднання усіх, що були на той час в Петрограді радіологічних установ: Радієвої лабораторії Академії наук, Радієвого відділення Державного рентгенологічного і радіологічного інституту і Радіохімічної лабораторії. У плані наукового керівництва новому інституту були підпорядковані радієва копальня і завод в Бондюге (Татарстан). На цьому заводі В. Г. Хлопиним і М. А. Пасвик в грудні 1921 року були отримані перші в Росії високозбагачені ізотопи радію. Державний Радієвий інститут став центром, в якому зародилася і проходила становлення вітчизняна атомна наука і техніка.

У стінах інституту виникла як наука вітчизняна радіохімія. В. Г. Хлопиним і його учнями в 20-30-і роки були встановлені основні закономірності процесів сорбції і рідинної екстракції радіоелементів, пізніше покладених в основу промислових радіохімічних технологій. Найважливішими практичними результатами робіт вже в перші роки існування інституту були створення вітчизняної радієвої промисловості і Державного фонду радію (середина 20-х років).

         У Радієвому інституті відбувалося зародження і становлення вітчизняної фізики атомного ядра. Тут у кінці 20-х років Г. А. Гамовим була створена теорія альфа-розпаду атомних ядер, в 1937 році Л.В. Мисовским і І.В. Курчатовим був запущений перший в Європі циклотрон. У 1940 році К.А. Петржаком і Г. Н. Флеровим було відкрите явище спонтанного ділення урану. У інституті були закладені основи вітчизняної нейтронної фізики, фізики ділення, гамма-дефектоскопії.

 Згодом, бажаючи більше зосередитися на наукових проблемах, він передав керівництво радіохімікові Г. В. Хлопину, синові В. Г. Хлопина - засновника російської профілактичної медицини. Сам же Вернадський зайняв пости, які по теперішньому можна назвати Головний науковий співробітник і почесний директор.

У 1937 році Володимир Іванович востаннє виступає на міжнародному геологічному конгресі з доповіддю: "Про значення радіоактивності для сучасної геології" і добивається створення міжнародної комісії з визначення геологічного часу.

У 1939 р. Вернадський мав чергову зустріч з В. М. Молотовим і вказав на необхідність розгорнути в країні широкомасштабний видобуток урану.

На питання, хто може очолити пошуки урану, Вернадський, не замислюючись, назвав прізвище свого учня і колеги А.Е. Ферсмана. Особливо масштабно пошуки почалися з 1940 р.  Коли збулося пророцтво Вернадського і уран знадобився - він вже був.

У 30-і роки Н.Н. Семенов (1996 - 1986) активно створював теорію ланцюгових реакцій (Нобелівська премія 1956 р.). Г. Н. Флеров і К.А. Петржак відкрили спонтанне ділення важких ядер. Фактично ці відкриття були передбачені Вернадським в 1913 р. і могли бути зроблені раніше.

На початку Другої Світової війни Сталіну доповіли, що американці і німці готують атомну бомбу. Дати науковий коментар цьому повідомленню чекісти не змогли. За наказом Сталіна в Кремль привели Йоффе і Хлопина, і вождь безпосередньо запитав у них, чи можливе створення бомби.

- Можливо, - відповіли учені. - Але це зажадає створення багатьох нових технологій, рішення великого комплексу складних завдань. Створення такої бомби реальне на початку 21-го століття.

- Бомбу можна створити протягом 5 - 7 років. - сказав Вернадський, і дав детальний план дій. На першому місці за значенням стояла навіть не ядерна фізика, а радіохімія.

Очолити роботи Вернадський не міг через похилий вік. П. Л. Капица підтвердив реальність плану Вернадського і запропонував чудову кандидатуру - молодого і тоді ще маловідомого професора І.В. Курчатова.

         Вернадський не дожив шести місяців до першого бойового застосування атомної бомби в Хіросімі. Таким чином, задовго до американських і німецьких робіт основні ідеї в галузі ядерної фізики, радіохімії були намічені Вернадським і його учнями.

Вернадський говорив, що учений повинен поєднувати рішення прикладних завдань з цікавістю до фундаментальних проблем науки.

Подібно до багатьох натуралістів, яким вдалося домогтися видатних успіхів у спеціалізованих областях наук, Вернадський на схилі років прийшов до своїх філософських побудов, вбачаючи в них природне узагальнення фундаментальних принципів, що лежать в основі світобудови. Однак серед усіх відомих учених-натуралістів він помітний не тільки новаторством і глибиною ідей, але їхньою разючою сучасністю.

Центральною ідеєю, що проходить крізь усю творчість Вернадського, стала єдність біосфери й людства. Вернадський у своїх роботах із природознавства показує корені цієї єдності, значення організованості біосфери в розвитку людства. Коло питань, які Вернадський розробляє у своїх роботах, досить широке. Але скрізь учений прагнув знайти те головне, що, на його думку, у глобальному масштабі має відношення до влаштування навколишнього простору. З усього конкретного він пробував виділити ті узагальнення, що змогли б прояснити картину світу, у центрі якої знаходиться людський розум.

Під час вивчення «мертвої речовини»,  кристалів і мінералів, Вернадський зумів вловити цілісність, а не неоднорідність світу (простору). Він не спирався на загальні міркування, а намагався осмислити конкретні наукові дані кристалографії. Вернадський вважав, що кристал — це особливе активне середовище, особлива форма простору. Якщо сказати іншими словами, то можна подати це в такий спосіб: не існує однорідного простору світу (загального ефіру), а є безліч його форм, станів. Кристал — один зі станів, якому властива неоднорідність фізичних властивостей у різних напрямках. Аналогічно Вернадський прагнув побачити історичну роль мінералів. Він вважав, що мінерали є залишками тих хімічних реакцій, що відбувалися в різних точках земної кулі. Ці реакції відбуваються відповідно до відомих законів, які, очевидно, полягають у тісному зв'язку із загальними змінами, яких зазнає Земля як планета. Вернадський хотів пов'язати ці різні фази Землі із загальними законами небесної механіки. На підставі цих сукупних даних у вигляді уламків різних елементів він намагався зрозуміти, як розвиваються планети й космос.

Вернадському вдалося проникнути в глибини речовини, знайти в явищах видимого світу приховані відповідності, викликані взаємодією атомів. Радіоактивні елементи, сила атомної енергії, на думку Вернадського, обумовлюють особливості поводження речовини земної кори в глибоких горизонтах. А на поверхні планети вирішальне значення в геохімічних процесах мають живі організми й енергія Сонця. Земна кора, кам'яний покрив планети має порівняно невелику товщу — у середньому біля тридцяти кілометрів. І все-таки саме тут, у Земній корі, відбуваються могутній кругообіг речовин, які направляються і спонукаються, з одного боку (з поверхні планети), променистою енергією Сонця, з іншого (із глибин) — енергією радіоактивного розпаду атомів.

За життя Вернадського вакуумом вважали відсутність у певному обсязі яких-небудь частинок (атомів, молекул, іонів газу). Але вчений не був із цим згоден. Він був переконаний, що вакуум — це не порожнеча з температурою абсолютного нуля, а активна область максимальної енергії доступного нам Космосу. Ці міркування підтверджує гіпотеза про мимовільне народження атомів у космічному вакуумі. З її допомогою можна пояснити деякі природні явища, однак це вимагає відмови від закону збереження енергії (точніше, незначних за величиною відхилень від закону). І все-таки ніхто не заважає припустити, що ця енергія, сконцентрована у вакуумі, має принципово іншу природу.

         З початку XX століття почали домінувати поняття про єдиний і нероздільний простір-час. Але якщо припустити, що простір і час — частини єдиного цілого, то не можна робити наукові висновки про час, не звертаючи уваги на простір. Усі особливості простору позначаються так чи інакше на часі. Зрештою, виникає питання: чи є явища поза простором-часом? На думку Вернадського, такими об'єктами можуть бути кванти — дрібні неподільні порції енергії. Час — всеосяжна категорія. Не існує жодного реального об'єкта поза часом, як, зрештою, немає часу поза реальними об'єктами. Вивчаючи кристали й мінерали, Вернадський проводив, насамперед, науковий аналіз, аналізував і систематизував окремі об'єкти своєрідної структури і хімічного складу.

Проблема часу вимагала, головним чином, синтезу знань. І не намагаючись перервати аналітичні дослідження, Вернадський переключався на узагальнення. Він ставив в один ряд живу і неживу природу як учасників єдиного геологічного процесу, тобто він виявляв глибинні взаємозв'язки органічного й неорганічного світів.