CC BY
0большой том воспоминаний. Что же главное? Конечно, он опубликовал несколько десятков монографий6, более трехсот печатных работ, из которых настоящих статей порядка сотни. Это очень много. Работал всю жизнь до последнего дня, вывел в физики многих учеников, воспитал огромное количество народа, воспитал, в конце концов и нас с братом. Это была правильная, настоящая жизнь, и нужно сказать: дай Бог нам, и не только нам, прожить такую жизнь, и всем - попробуйте прожить лучше.
ДВЕ ДИССЕРТАЦИИ СЕРГЕЯ АНАТОЛЬЕВИЧА БОГУСЛАВСКОГО
В. М. Аникин
Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Выдающийся российский физик-теоретик первой четверти XX столетия С. А. Богуславский (1883-1923) свою высокую научную квалификацию подтверждал посредством защиты диссертаций дважды - в Гёттингенском (1913) и Московском (1917) университетах. В настоящих заметках представлена история этих защит и оценка его диссертаций современниками.
DOI:
УЧЕБА ВО ФРАЙБУРГСКОМ И ГЁТТИНГЕНСКОМ УНИВЕРСИТЕТАХ
Сергей Анатольевич Богуславский родился в Москве 1 (13) декабря 1883 г. в семье Анатолия Ивановича Богуславского, выпускника физико-математического факультета Московского университета, преподавателя математики и инспектора Московского реального училища К. П. Воскресенского. Сергей Богуславский с 1894 г. учился («воспитывался», как он сам напишет спустя годы в сжг1си1итуИае [1, л.3; 2]) в 4-й Московской гимназии, одной из старейших московских гимназий (основана в 1849 г.). В 1896 г. отец у него умер. В 1901 г., перейдя в 8-й (выпускной) класс, Сергей Богуславский вынужден был прервать обучение в гимназии. Причиной стал открывшийся туберкулез легких. На лечение он срочно выехал в Швейцарию. На основании решения педагогического совета гимназии ему был выдан аттестат зрелости как лучшему ученику.
После четырех лет лечения в швейцарских санаториях С. А. Богуславский в 1905 г. поступил на учебу во Фрайбургский университет (Albert-Ludwigs-UшversitatFreiburg). Осенью 1907 г. он продолжил обучение в Гёттингенском университете (Georg-August-Universitat G6ttingen). Однако в связи с возникавшими ухудшениями в состоянии здоровья
6 список можно найти здесь:https://istina.ipmnet.ru/workers/858196/publications/
вынужден был учиться с перерывами. Он провел в Гёттингене всего шесть c половиной семестров: зимой 1907 г., летом 1909 г. и с весны 1911 по июль 1913 г., когда сдал докторский экзамен.
ДОКТОР ГЁТТИНГЕНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА (PHD)
Научным руководителем С. А. Богуславского был профессор Вольдемар Фохт (Woldemar Voigt, 1850-1919), специалист высокого класса по кристаллофизике. Сергей Анатольевич работал по заданной ему Фогтом теме «Об оптических свойствах платиносинеродистого иттрия» («Überoptische Eigenschaften der Platincyanüre»). Целью работы ставилось теоретическое объяснение интерференционных фигур (картин), возникающих при прохождении оптического излучения диапазона 400-500 нм через вырезанные перпендикулярно острой биссектрисе кристаллические пластины платиносинеродистого иттрия.
Теория строилась Богуславским на основе изучения фотографий, сделанных кристаллографом Хансом Хаусвальдтом (Hans (Johann) Christian Albert Hauswaldt, 1851 -1909). В диссертации С. А. Богуславский объяснил особенности данных интерференционных картин явлением поглощением излучения. При этом была выяснена зависимость поглощения от степени поляризации светового поля.
Примеры интерференционных картин, рассмотренных в диссертации С. А. Богуславского
(журнал «Annalen der Physik», 1914)
Текст диссертации (с интерференционными картинами) в сокращении был опубликован в 1914 г. в журнале «Annalen der Physik» (1914. B. 44. H. 15, 17. Juli 1914. S. 1077-1105). В переводе на русский язык эта статья помещена в избранных трудах С. А. Богуславского [3, с. 30-101]. В полном виде диссертация в 1914 г. была отпечатана в
Лейпциге отдельной. На обороте титульного листа проставлен Tagdermündlichenprüfung (дословно: день устного экзамена) - 21 июля 1913 г.
Годы, проведенные С. А. Богуславским в Гёттингене, отмечены его дружбой с ровесниками - преподавателями Гёттингенского университета и в скором будущем достигшими мировых высот в физике Максом Борном (Max Born, 1882 - 1970) и Теодором фон Карманом (Theodore von Karman,1881 - 1963).
МАГИСТР ФИЗИКИ МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Наличие зарубежной степени Philosophy Doctor (PhD) в дореволюционной России для занятия преподавательской должности в университете не играло никакой роли. В России существовали две научные степени - магистра и доктора, для получения которых (за исключением редких случаев) нужно было защитить последовательно магистерскую и докторскую диссертации. Весной 1915 г. С. А. Богуславский вернулся в Россию. Осенью 1915 г. решением совета физико-математического факультета Петроградского университета он бы допущен к сдаче магистерских экзаменов, предваряющих защиту. Экзамены он сдавал в течение 1916 - 1917 гг. в Петроградском университете (иногда в этой связи преувеличенно пишут, что он окончил этот университет). Параллельно работал над диссертацией, которую докладывал дважды в Москве на заседаниях Физического общества имени П. Н. Лебедева 27 февраля 1916 г. и 25 февраля 1917 г., т.е. в разгар Февральской революции! В день окончания работы над диссертацией Богуславский поставил дату - 7 декабря 1917 г.
В декабре 1917 г. С. А. Богуславский представил свою диссертацию «Основы молекулярной физики с приложением статистики к вычислениям термодинамических потенциалов» в Московский университет. Референтом был назначен профессор Александр Александрович Эйхенвальд (1864 - 1944), который на заседании совета физико-математического факультета 6 марта (21 февраля по старому стилю) 1918 г. огласил свой положительный отзыв. С учетом опубликованных ранее научных работ С. А.Богуславского по вопросам статистической теории строения диэлектрических кристаллов, пироэлектричества, гидродинамики А. А. Эйхенвальд расценивал по фундаментальному уровню диссертацию не просто как магистерскую, а как докторскую работу. Однако комиссия факультета, в которую помимо А. А. Эйхевальда входили математик Н. Н. Лузин, физик А. П. Соколов, механики Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин, большинством голосов (трое против двух) рекомендовала принять диссертацию С. А. Богуславского к защите как
магистерскую. Защита диссертации состоялась 19 (6) апреля 1918 г. и была признана достойной отличия магистра.
ОТЗЫВ А. А. ЭЙХЕНВАЛЬДА НА ДИССЕРТАЦИЮ С. А. БОГУСЛАВСКОГО [1, Л. 7-10]
«Исследование Сергея Анатольевича Богуславского, озаглавленное «Основы молекулярной физики и применение статистики к вычислению электродинамических потенциалов», представляет собой попытку связать принципы механики с основными принципами термодинамики. Подобные попытки были делаемы неоднократно, начиная с 1885 года, Ренкином, Больцманом, Клаузиусом, Счили и др. и вызывали горячую полемику между этими авторами. Гельмгольц подходил к тому же вопросу, исходя из своей теории циклических движений, и, наконец, Дж. Томсон [рассматривал его] в своей книге о приложении динамики к физике и химии.
Отличие работы С. А. Богуславского от вышеперечисленных работ заключается в следующем.
Целью вышеназванных авторов было, исходя из принципов механики, получить уравнение второго закона термодинамики; С. А. Богуславский поставил себе целью, исходя из принципа Гамильтона, прийти к самым общим выражениям для термодинамического потенциала.
Исследования прежних авторов трактовали тепловое движение в самой общей форме, но зато должны были вводить различные добавочные гипотезы, содержание которых не всегда могло быть точно и ясно сформулировано. С. А. Богуславский поставил себе более скромную задачу и ограничился введением в круг своих исследований только периодических движений, благодаря чему ему не потребовалось никаких добавочных гипотез, и исследование могло быть строго доведено до конца. Впрочем, необходимо добавить, что в последнее время, благодаря применению термодинамики к лучеиспусканию, именно периодические движения и приобрели наибольшее значение.
В прежних работах температура определялась как величина, пропорциональная средней кинетической энергии молекулярного движения, и Больцман сказал, что средняя величина кинетической энергии поступательного движения газовых молекул является интегрирующим делителем в уравнении второго закона термодинамики. За последнее время, однако, выяснилось, что средняя кинетическая энергия молекулярного движения не строго пропорциональна температуре, что особенно заметно при низких температурах; это привело
к теории «квант». В этом отношении работа С. А. Богуславского проведена общее: исходя из принятого им положения, что термодинамический потенциал, который Гельмгольц назвал свободной энергией системы, есть ничто иное, как среднее значение функции Лагранжа, но с обратным знаком, он приходит к заключению, что удвоенная средняя кинетическая энергия молекулярного движения равна произведению двух функций, из которых одна играет роль температуры, а другая - роль энтропии; при этом первая функция, умноженная на вариацию второй функции, равняется элементарному количеству сообщенной телу теплоты. Конечно, этот результат еще не решает вопроса о том, что такое с механической точки зрения температура и энтропия, ибо задача здесь вполне аналогична задаче о нахождении интегрирующего делителя дифференциального уравнения; как известно, когда найден один множитель, то можно указать их бесчисленное множество. Тем не менее, результат, полученный С. А. Богуславским, нужно признать значительным шагом вперед на пути согласования законов механики и термодинамики, ибо оказывается, что принципы механики налагают определенные ограничительные условия на те величины, которые в термодинамике могут играть роль температуры и роль энтропии. Особенно интересным является то обстоятельство, что в эти ограничительные механикой условия укладываются не только прежние определения температуры как величины пропорциональной кинетической энергии молекулярного движения, но и новейшая теория лучеиспускания Планка, которая и подтверждается на опытах, но заключает в себе понятие о так называемых «квантах», которое до сих пор еще не выяснено ни механикой, ни электродинамикой.
Перехожу теперь к содержанию работы С. А. Богуславского.
В первой главе излагаются главные свойства термодинамических потенциалов.
Во второй главе теорема Клаузиуса о вириале прилагается к случаю сил, имеющих силовую функцию однородную по отношению к координатам. Оказывается, что в этом случае удвоенная средняя кинетическая энергия движения пропорциональна средней потенциальной энергии, причем множитель пропорциональности равен степени силовой функции. Этот интересный и изящный результат применяется затем к целому ряду примеров; между прочим, решается очень просто вопрос об удельной теплоте системы частиц, движущихся при различных условиях.
Глава третья устанавливает связь меду принципами механики, с одной стороны, и принципами электродинамики, с другой. Об этом мы уже говорили выше.
В главах четвертой и пятой показывается, как можно вычисление среднего по времени заменить вычислением статистического среднего и [как] применяется теория микро- и макроканонического множества Гиббса. Переход с вычисления средних во времени к вычислению статистических средних оказывается возможным для периодических движений без всяких дополнительных и притом спорных гипотез, которые принуждены были делать Больцман и Гиббс. Но зато и применимость микроканонического среднего с точки зрения С. А. Богуславского ограничивается вычислением наблюдаемых средних величин, как, например, сил и смещений; вопрос о распределении энергии между степенями свободы не входит в рамки исследований С. А. Богуславского.
В главе шестой излагается метод Гиббса применения статистики к вычислению свободной энергии системы, причем в этом методе делаются два усовершенствования: во-первых, внешние параметры вводятся как функции молекулярных координат, а не как величины совершенно иного порядка, и, во-вторых, показывается, как можно вычислять любой из термодинамических потенциалов, а не только свободную энергию, рассматриваемую Гиббсом. Плодотворность метода показывается затем в целом ряде интересных примеров.
К этому я могу еще прибавить, что рассмотренная мной работа С. А. Богуславского не представляет его первой попытки на научном поприще, ибо у него имеется целый ряд других самостоятельных работ, из которых я позволю указать на нижеследующие:
Оптические свойства кристаллов платиноцианистых солей. Работа, представленная в Гёттингенский университет как докторская диссертация в 1913 году. Здесь выясняются теоретически и экспериментально некоторые особые явления интерференции света в кристаллах, которые до того еще не были объяснены теорией.
Целый ряд работ: Кинетическая теория изоляторов, Зависимость диэлектрической постоянной от температуры, Пироэлектричество, О строении диэлектрических кристаллов, Новейшие исследования о пироэлектричестве и т.д.
Вся эта серия работ представляет собой разработку и различные применения гипотезы о том, что энергия, которая тратится при механическом, тепловом или электрическом смещении в молекулах тела, зависит не только от второй степени, но и от третьей степени этого смещения. На основании этой сравнительно простой гипотезы оказывается возможным прояснить не только качественно, но и количественно целый ряд свойств кристаллических тел - их тепловое расширение, зависимость упругости от температуры и от величины
действующих сил, зависимость диэлектрической постоянной от температуры и от напряжения поля, и, наконец, пироэлектричество. Все выводы теории С. А.Богуславского хорошо оправдываются на тех опытах, которые были сделаны до сих пор, и в то же время открывают широкое поле для новых опытных исследований. Теория С. А. Богуславского о пироэлектричестве с приложением к этому явлению теории «квант» блистательно подтвердилась на недавно произведенных опытах Аккермана.
Резюмируя вышесказанное, нельзя не придти к заключению, что:
1) С. А. Богуславский вполне владеет методами одного из самых трудных отделов современной статистической механики и термодинамики.
2) Удачной постановкой и ограничением вопроса он сумел обойти затруднения, встретившиеся на пути прежних исследователей.
3) Результаты, достигнутые им, представляют значительный шаг вперед как по отношению механического обоснования термодинамики, так и по отношению статистического вычисления термодинамических потенциалов.
4) Уже те работы, которые им были опубликованы ранее представленной им теперь работы, вполне достаточны для присуждения ему степени магистра физики.
На основании этого я полагаю, что представленный С. А. Богуславским труд мог бы быть квалифицирован как диссертация не только на степень магистра, но и на степень доктора.
Профессор А. Эйхенвальд
[6 марта (21 февраля) 1918 г.]»
ИЗ НЕКРОЛОГА, НАПИСАННОГО Г. С. ЛАНДСБЕРГОМ
Ранняя смерть С. А. Богуславского, к которой привело тяжелое заболевание, вызвала чувства искреннего сожаления у знавших его людей. Г. С. Ландсберг писал:
«Все его работы, равно как и устные доклады, неоднократно делавшиеся С. А., замечательны тем оттенком изящества, которым характеризовалась вся личность его вообще <...> Это личное изящество, впечатление корректности, исходившее от всех его поступков, привлекали к нему всеобщую любовь, которая, наряду с уважением к его научным заслугам, делает скорбь об его утрате особенно чувствительной. И эти чувства С. А. внушил не только нам, своим русским товарищам. Пишущий эти строки видел, какое глубокое впечатление произвело известие о смерти С. А. среди гёттингенских математиков и физиков. В письме,
109
присланномсестреС. А., М. Борнпишет: «Nicht nur Moskau und die russische Physik, wir alle Physiker der Welt haben an ihn viel verloren...» (цит. по [2, с. 191]).
Литература
1. Архив Саратовского университета. Личное дело С. А. Богуславского. 12 л.
2. Аникин В. М. Извести Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024;№ 2,180 - 193.
3. Богуславский С. А. Избранные труды по физике / под ред. и с примеч. проф. В. К. Семенченко. М. : Физматгиз, 1961. 436 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ ПО ОСНОВАМ МЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА
Г.В. Симоненко
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Учебно-методическое описание лабораторной работы по освоению навыков исследования микроскопических объектов с помощью современных микроскопов.
БСГ
ВВЕДЕНИЕ
Обучение студентов естественно - научного направления требует навыков работы с микроскопом, подключенным к персональному компьютеру или ноутбуку. Такие навыки проще всего развивать с помощью простых метрических измерений линейных размеров микроскопических объектов, например, диаметра волоса человека или диаметра эритроцита человека. Поэтому целью данной методической работы является обучение студентов умению определять линейные размеры микроскопических объектов с помощью оптического микроскопа, оснащенного цифровой системой наблюдения. Данная работа основана на минимальном наборе современного оборудования, а именно: оптический микроскоп; цифровая камера; персональный компьютер; объект - микрометр; микроскопические образцы. Ниже приведено подробное методическое описание лабораторной работы.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Одним из самых старых приборов, который используется человеком для исследования
окружающего мира, является микроскоп. Методы микроскопии в современном мире
используются практически во всех сферах человеческой деятельности от микроэлектроники
110
