Передісторія радіофізичних досліджень в Україні (1870-1910 рр.)

Проаналізовано праці українських вчених, присвячені дослідженню іскрового розряду - явища, що було відомо вже на початку XVIII століття, але почало інтенсивно вивчатися лише після відкриття Г. Герцем у 1887-1889 рр. іскрового методу генерації електромагнітних коливань. Перші в Україні дослідження природного іскрового розряду (блискавки) належать М.Д. Пильчикову, який у 1892 р. за допомогою оригінального методу одержав кульову блискавку в лабораторії, а в 1895 р. зробив серію фотознімків блискавок у природних умовах і запропонував їх власну класифікацію. Важливим етапом у встановленні закономірностей лабораторного іскрового розряду стало його дослідне вивчення О.П. Грузинцевим, досі відомим лише як талановитий математик або як фізик-теоретик. Вперше проведений у дисертації аналіз єдиної експериментальної праці цього вченого, опублікованої в 1902 р., показав, що саме О.П.Грузинцеву належить пріоритет дослідження іскрового розряду при високих потенціалах (від 1 500 до 30 000 вольт) і перше у вітчизняній фізиці кількісне вивчення знижуючого впливу радіоактивного випромінювання на розрядний потенціал. При цьому оригінальний дослідний метод О.П. Грузинцева відзначався високою точністю і мав цілий ряд переваг порівняно з наближеними методами російських фізиків (В.К. Лебединського, Д.М. Сокольцова та ін.).

Дослідження іскрового розряду О.П. Грузинцевим підготувало грунт для створення найвизначнішої теоретичної праці Ф.Н. Шведова, опублікованої вже після смерті вченого у 1906 р. У зв'язку з аналізом цієї праці в дисертації підкреслено, що явище іскрового розряду, експериментально відкрите три століття тому, виявилося дуже важким для теоретичного пояснення. Дійсно, перші спроби такого пояснення було здійснено лише на початку XX ст., більш-менш адекватне якісне розуміння цього явища стало можливим лише у 60-х роках XX ст., а задовільної кількісної теорії іскрового розряду, на думку фахівців, досі не існує. Перший варіант кількісного опису даного явища був розроблений Ф.Н. Шведовим протягом 1903-1905 рр., тобто невдовзі після створення загальної теорії газового розряду Дж. Таунсендом (1901 р.). Використання аналогії між рухом електронів та іонів в електричному полі та польотом снарядів (твердих куль) у полі сил тяжіння дозволило вченому застосувати відомі формули балістики до руху заряджених частинок газу і одержати співвідношення, що досить просто пояснювали всі відомі на той час закономірності іскрового розряду. В заключному розділі дисертації вперше сформульовано основні положення “Балістичної теорії іскрового розряду” Ф.Н. Шведова, розглянуто історію її створення і наведено стислий історичний огляд попередніх та наступних теорій у даній галузі. Показано, що ця теорія, повністю забута за нашого часу, становить значний інтерес для історико-наукового аналізу завдяки своїй простоті та наочності, дуже добрій відповідності експериментальним даним, а також деяким важливим висновкам у застосуванні до електронної теорії будови речовини. Одним з таких висновків є запропонована Ф.Н. Шведовим за шість років до Е. Резерфорда планетарна модель газової молекули, яка дала змогу цілком правильно визначити періоди власних коливань атомів та молекул.

Висновки

Висновки дисертації складаються з трьох пунктів, у кожному з яких підсумовано і узагальнено основні результати проведеного дослідження, що виносяться на захист:

1. Історико-наукова реконструкція та аналіз початкового етапу розвитку радіофізичних досліджень в Україні (1870-1910 рр.), вперше здійснені в дисертації на основі маловідомих і зовсім невідомих наукових праць та документальних матеріалів, дозволили визначити основні досягнення українських вчених у даній галузі і оцінити їх значення для світового розвитку радіофізики, а також для історії фізики:

Безсумнівно, найбільш вагомим внеском у розвиток світової науки були перші підтвердження теорії електричних коливань У. Томсона та теорії електромагнітного поля Максвелла, одержані М.М. Шіллером у ході експериментального вивчення електричних коливань та індуктивних струмів у розімкнених провідниках (1874-1876 рр.). Найважливіше значення для остаточного формулювання принципів класичної електродинаміки мало встановлення М.О. Умовим законів руху енергії в середовищі, зокрема в електромагнітному полі (1873-1874 рр.). Визначними подіями початкової історії радіофізики та радіотехніки слід вважати створення і вдосконалення М.Д. Пильчиковим перших приладів для радіотелеграфії та радіокерування (1898-1903 рр.), відкриття та дослідження Й.Й. Косоноговим явища оптичного резонансу (1902-1904 рр.), а також побудову Ф.Н.Шведовим першої кількісної теорії іскрового розряду, що мала ряд важливих наслідків у застосуванні до електронної теорії будови речовини (1903-1905 рр.). Суттєвим внеском у розвиток теоретичних уявлень про спільну природу електромагнітних та світлових явищ було створення О.П. Грузинцевим оригінального варіанту електромагнітної теорії світла (1893-1899 рр.) та обґрунтування Ф.Н. Шведовим електрооптичної аналогії, яка набула подальшого розвитку в сучасній електронній оптиці (1873-1877 рр.). Важливим етапом у встановленні окремих закономірностей електромагнітних коливань та хвиль стали експериментальні дослідження природного та штучного іскрового розряду М.Д. Пильчиковим та О.П. Грузинцевим (1892-1902 рр.), вивчення електричних хвиль та їх дисперсії Й.Й. Косоноговим і рентгенівських променів М.Д. Пильчиковим (1896-1901 рр.), відтворення дослідів Герца Ф.Н. Шведовим та М.М. Шіллером (1889-1891 рр.). Чималий інтерес для історії фізики становлять теоретичні праці О.П. Грузинцева та М.М. Шіллера, присвячені розвитку теорії ефіру (1882-1897 рр.), а також критичні роботи цих же авторів, Й.Й. Косоногова та Ф.Н. Шведова, що містять аналіз найважливіших досягнень XIX століття в галузі теорії електромагнітного поля, вивчення електричних коливань та електромагнітних хвиль (1875-1911 рр.).

2. Застосування логічного методу до історико-наукового аналізу початкового етапу розвитку радіофізики дало змогу вперше визначити основні напрямки радіофізичних досліджень в Україні наприкінці XIX - на початку XX століття і простежити відображення двох передумов виникнення цієї науки, сформульованих у першому розділі, в працях українських вчених, проаналізованих у наступних розділах дисертації:

Розвиток теорії електромагнітного поля в працях українських фізиків відбувався у таких напрямках: 1) створення передумов для виникнення єдиної теорії електричних та світлових явищ (Ф.Н. Шведов, 1873-1877 рр.); 2) розробка загальних принципів теорії електромагнітного поля (М.О. Умов, 1873-1874 рр.; О.П. Грузинцев, 1893-1899 рр.); 3) критичний аналіз, доповнення та уточнення попередніх теорій (Ф.Н. Шведов, 1875-1877 рр.; О.П. Грузинцев, 1884-1899 рр.; М.М. Шіллер, 1893-1896 рр.); 4) розвиток альтернативної теоретичної концепції “світового ефіру” (О.П. Грузинцев, М.М. Шіллер, 1882-1897 рр.); 5) експериментальне підтвердження теорії Максвелла (М.М. Шіллер, 1874-1876 рр.).

Дослідження електромагнітних коливань та хвиль провадилися українськими вченими в таких напрямках: 1) експериментальне вивчення електричних та оптичних коливань, електромагнітних хвиль, електричного розряду в газах (М.М. Шіллер, 1869- 1896 рр.; Ф.Н. Шведов, 1889-1905 рр.; М.Д. Пильчиков, 1892-1900 рр.; Й.Й. Косоногов, 1892-1907 рр.; О.П. Грузинцев, 1901-1902 рр.); 2) теоретичний опис окремих явищ та дослідних результатів у галузі електромагнітних коливань та хвиль (Ф.Н. Шведов, 1890-1905 рр.; Й.Й. Косоногов, 1903-1904 рр.); 3) критичний аналіз попередніх досліджень у даній галузі (Й.Й. Косоногов, 1890-1911 рр.); 4) розвиток техніки радіозв'язку та радіокерування, електротехніки, вакуумної техніки (М.Д. Пильчиков, 1893-1908 рр.; М.М. Шіллер, 1897-1907 рр.; М.О. Умов, 1886-1896 рр.).

3. Узагальнюючий аналіз досягнень кожного з українських фізиків, праці яких проаналізовано в дисертації, дав змогу вперше визначити особистий внесок цих вчених у початковий розвиток радіофізики і внести суттєві уточнення і доповнення в існуючі оцінки їх творчості:

О.П. Грузинцев - створення оригінального варіанту електромагнітної теорії світла і критичний аналіз провідних теорій XIX ст. у цій галузі; дослідне вивчення іскрового розряду та дії на нього променів радію; розвиток механічної (пружної) теорії ефіру.

Й.Й. Косоногов - відкриття (незалежно від Р. Вуда), дослідження та теоретичне пояснення явища оптичного резонансу; експериментальне вивчення електромагнітних коливань та хвиль; критичний аналіз та узагальнення основних досягнень XIX ст. у даній галузі (зокрема повне викладення дослідів Герца).

М.Д. Пильчиков - створення перших радіокерованих приладів та оригінальних радіоприладів; практичне здійснення радіозв'язку на дальніх відстанях; дослідження електричного розряду в газах (блискавки), рентгенівських променів та радіоактивного випромінювання.

М.О. Умов - створення загального вчення про локалізацію та рух енергії (зокрема енергії електромагнітного поля); математичний розв'язок деяких актуальних задач електродинаміки; практичне дослідження окремих питань електро- та радіотехніки; філософські узагальнення, що сприяли встановленню електродинамічної картини світу.

Ф.Н. Шведов - створення першої кількісної теорії іскрового розряду та висновок про планетарну будову частинок речовини; всебічне обґрунтування фізичної аналогії між електричними та світловими явищами; відтворення та теоретична інтерпретація основних дослідів Герца.

М.М. Шіллер - перші дослідні підтвердження теорії Максвелла та кількісна перевірка формули Томсона; експериментальне вивчення електричних коливань і публічна демонстрація дослідів Герца; математичний розрахунок сил електрострикції; критичний аналіз окремих варіантів теорії електромагнітного поля.

радіофізичний науковий документальний передісторія

Література

1. Радіофізичні дослідження М.Д. Пильчикова. // Тези доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції “Історія науки і техніки: проблеми дослідження, викладання, гуманізації освіти”. - Дніпропетровськ, 1994. - С.111.

2. Украинские отделения российского общества радиоинженеров.// Матеріали V наукової конференції молодих вчених - наукознавців та істориків науки. - К.,1994. - С.50-52.

3. Внесок М.М. Шіллера у становлення радіофізики наприкінці XIX ст. // Міжнародна наукова конференція, присвячена 150-річчю від дня народження Івана Пулюя. Тези доповідей. - Львів, 1995. - С.46-47.

4. Відкриття Й.Й. Косоноговим явища оптичного резонансу. // Наука та наукознавство. - 1998.- № 1. - С.92-95.

5. Пріоритет М.М. Шіллера в експериментальному доведенні гіпотези Максвелла про існування струмів зміщення. // Наука та наукознавство. - 1998.- № 2.- С.101 (тези); № 4. - С.127-133 (стаття).

6. Перший український академік-фізик (співавт. Ю.О. Храмов). // Вісник національної академії наук України. - 1999. - № 1. - С.59-66.

7. Досліди Герца в українській фізичній літературі XIX сторіччя. // Історія української науки на межі тисячоліть (збірник наукових праць). - К., 1999.- Вип. 2. - С.90-93.

8. Невідомі теоретичні праці О.П. Грузинцева. // Вісник Дніпропетровського університету. - 1999. - Вип. 5. - С.74-92.

9. Пріоритетні дослідження українського фізика М.Д. Пильчикова в галузі радіотехніки. // Наука та наукознавство. - 1999.- № 4.- С.102-113.

10. Перша дослідна перевірка М.М. Шіллером теорії електричних коливань У. Томсона. // Нариси з історії природознавства і техніки. - 2000.- Вип. 43. - С.52-64.

11. Теорія електричних променів Ф.Н. Шведова. // Нариси з історії природознавства і техніки. - 2000. т - Вип. 43. - С.65-81.

Размещено на Allbest.ru