Вавилов Сергей Иванович

Сергей Вавилов родился 12 (24) марта 1891 года в Москве, в семье Ивана Ильича Вавилова, в 1901-1909 годах учился в Московском коммерческом училище, в котором большое внимание уделялось изучению естественных наук, иностранных языков и были хорошие преподаватели. Они способствовали пробуждению у Вавилова интереса к естественным наукам, особенно к физике и химии. С 15 лет Сергей Вавилов собирал книги по физике и проводил физические и химические опыты. В 1909 году он поступил на физико-математический факультет Московского университета.

Еще студентом 2-го курса Московского университета Вавилов в лаборатории профессоров П. Н. Лебедева и П. П. Лазарева начал вести исследования, посвященные фотометрии разноцветных источников и тепловому выцветанию красок. После блестящего окончания университета в 1914 году ему предложили работать в университете на кафедре физики для подготовки к профессорской деятельности, но он отклонил это предложение в знак протеста против реакционных действий министра просвещения Кассо. В том же году Вавилов был призван в армию и через месяц направлен на фронт Первой мировой войны. Он находился четыре года в действующей армии: сначала в саперных войсках, затем в радиороте и радиодивизионе, неоднократно принимал участие в боевых операциях. На фронте он руководил радиолабораторией и в тяжелых фронтовых условиях сделал в ней теоретическую и экспериментальную работу «Частота колебаний нагруженной антены», опубликованную в 1919 году. Вавилов также предложил новый метод радиопеленгации.

Приезд с фронта

Сразу после возвращения с фронта в 1918 году Вавилов начал в институте физики и биофизики эксперименты в области принципиальных вопросов оптики — поглощения и испускания света элементарными молекулярными системами. В этих работах он впервые исследовал границу применения закона поглощения света Бугера, который для тонкого слоя вещества устанавливает пропорциональность между энергией падающего на слой света и энергией, им поглощаемой. Он показал, что этот закон применим в диапазоне плотностей падающего света, различающихся на 19 порядков.

В 1926 году Вавилов в работе совместно с В. Л. Левшиным впервые наблюдал отступление от закона Бугера — уменьшение поглощения света в урановом стекле при очень больших для того времени интенсивностях света (свет от конденсированной искры). Позднее, в 1950 году в книге «Микроструктура света» Вавилов, анализируя указанный эксперимент, впервые ввел термин «нелинейная оптика» для описания физических явлений при больших интенсивностях света, при которых нарушается принцип суперпозиции, согласно которому результирующий эффект от нескольких одновременных независимых воздействий есть сумма результатов, вызванных каждым воздействием в отдельности. Последующее развитие нелинейной оптики, связанное с созданием лазеров, не только подтвердило общие соображения Вавилова о многообразии возможных нелинейных эффектов в оптике, но и привело к обнаружению предсказанных им конкретных явлений. Поэтому Вавилов признан пионером исследований в области нелинейной оптики. Вавиловым и его сотрудниками были также осуществлены экспериментальные исследования квантовых флуктуаций света, разработанным под его руководством визуальным методом измерения предельно малых интенсивностей света.

Вавиловым были изучены основные закономерности фотолюминесценции. Исследования фотолюминесценции Вавилов начал в начале 1920-х годов. Они составляли основную область его научных интересов до конца жизни. Вавилов впервые установил, что энергетический выход люминесценции, т. е. эффективность превращения поглощенной световой энергии в свет люминесценции, может достигать 80 процентов для люминесцирующих растворов. Ему принадлежит также установление зависимости квантового выхода фотолюминесценции (отношения числа излучаемых квантов к числу поглощенных) от длины волны возбуждающего света (закон Вавилова).

Вавилов дал полное определение явления люминесценции, введя критерий длительности излучения, что позволило отделить ее от явлений, не связанных с возбужденным состоянием молекул. Он исследовал также поляризацию света люминесценции, что позволило изучать природу элементарных излучателей (молекул раствора), так как оказалось, что зависимость степени поляризации от длины волны возбуждающего света зависит от электромагнитных свойств молекулярных систем, поглощающих и излучающих свет. В исследованиях фотолюминесценции Вавилов успешно сочетал эксперимент с теоретическим анализом. Им была развита общая теория свечения растворов. Вавиловым, его сотрудниками и учениками осуществлено практическое применение люминесценции: люминесцентный анализ, люминесцентная микроскопия, создание экономичных люминесцентных источников света, экранов и другие применения.

Излучение Вавилова–Черенкова было обнаружено в 1934 году аспирантом Вавилова — П. А. Черенковым при выполнении экспериментов по исследованию люминесценции люминесцирующих растворов под действием гамма-лучей радия. В процессе работы Черенковым было замечено слабое голубое свечение чистых жидкостей (растворителей). Исследование им этого явления с помощью разработанного Вавиловым метода визуальной фотометрии слабых свечений на уровне порога зрения привело к выводу, что обнаруженное явление не есть люминесценция, ибо не удовлетворяет критерию длительности. Этот вывод был основан на разработанных им строгих критериях различения люминесценции от других видов излучений. Для понимания природы обнаруженного свечения чистых жидкостей важнейшее значение имело правильное предположение Вавилова о том, что эффект вызван не непосредственно гамма-лучами, а электронами, возникающими при их рассеянии. В 1937 году сотрудники ФИАН И.Е. Тамм и И.М. Франк провели теоретическое исследование, на основание которого сформулировали полную теорию свечения, обнаруженного в опытах Черенкова и Вавилова. Оно возникает в прозрачных веществах при условии, когда скорость заряженной частицы в среде превышает фазовую скорость света.

За открытие и объяснение эффекта Черенков, Франк и Тамм были удостоены Нобелевской премии по физике в 1958 году. Ранее, в 1946 году, Вавилов, Черенков, Тамм и Франк получили за это открытие Сталинскую премию. В Нобелевской лекции при вручении премии И. Е. Тамм сказал: «... Мы в Советском Союзе называем это излучение «излучением Вавилова–Черенкова», а не просто «черенковским излучением», чтобы подчеркнуть определяющую роль покойного С. И. Вавилова в открытии этого излучения». В настоящее время излучение Вавилова–Черенкова нашло очень широкое применение в экспериментах в области физики элементарных частиц и космических лучей. Без черенковских счетчиков не обходится практически ни одно исследование в этой области.

Начиная с 1932 года, когда Вавилов был избран действительным членом академии наук СССР и стал научным руководителем Государственного оптического института (ГОИ), а также возглавил физический отдел Физико-математического института (ФМИ), ему пришлось уделять большую, а затем и основную часть времени научно-организационной работе. В 1934 году физический отдел ФМИ выделился в самостоятельный институт — Физический институт Академии наук СССР (ФИАН), получив вскоре по инициативе Вавилова имя П.Н. Лебедева. Вавилов стал первым его директором.

В основу работы ФИАН он заложил принцип полифизичности: проведение исследований по большинству основных направлений физики при органическом сочетании экспериментальных и теоретических работ. Вавилов энергично поддерживал исследования не только по оптике и люминесценции, но и инициировал работы по ядерной физике и космическим лучам, физике твердого тела, радиофизике, акустике и теоретической физике. Им были приглашены в ФИАН многие выдающиеся физики: Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси, Г. С. Ландсберг, И. Е. Тамм, Д. В. Скобельцын, В. А. Фок, Н. Н. Андреев, М. А. Леонтович, а также молодые, впоследствие известные ученые В. И. Векслер, И. М. Франк, М. А. Марков. В ФИАНе работали В. Л. Гинзбург, А. М. Прохоров, А. Д. Сахаров.

Будучи в 1932-1945 годах научным руководителем ГОИ, ныне имени Вавилова, тесно связанного с оптико-механической промышленностью, Вавилов сыграл большую роль в оптическом приборостроении, особенно в период Великой Отечественной войны, когда он был уполномоченным Государственного комитета обороны по оптической промышленности. В ГОИ и ФИАН Вавилов организовал лаборатории люминесценции и был их заведующим. Вавиловым создана большая школа физиков: лауреаты Нобелевской премии академики И. М. Франк и П. А. Черенков, академик С. Н. Вернов, члены корреспонденты АН СССР А. М. Бонч-Бруевич, М. Д. Галанин, П. П. Феофилов, академик Белорусской АН А. Н. Севченко, академик Казахской АН Н. А. Добротин, В. А. Фабрикант, В. В. Антонов-Романовский и многие другие.

В 1935-1938 годах Сергей Иванович Вавилов был членом Президиума АН СССР, возглавлял редакции научных журналов: «Журнал экспериментальной и теоретической физики», «Природа», был членом ряда комиссий АН СССР. Важную роль Вавилов сыграл в организации исследований стратосферы. В 1933 году он был председателем оргкомитета конференции по изучению стратосферы, а затем вплоть до 1937 года — Председателем комиссии по изучению стратосферы.

На протяжении почти всей своей напряженной научной и научно-организационной деятельности Вавилову удавалось находить время для успешной работы в области истории науки. Его труды по истории науки обширны и многогранны. Среди ученых, которым Вавилов посвятил статьи (часто не одну, а несколько): Лукреций, Галилей, Гримальди, Гюйгенс, Ньютон, Фарадей, Леонард Эйлер, Майкельсон, Перрен, М. В. Ломоносов, В. В. Петров, А. Н. Крылов, С. В. Ковалевская, П. Н. Лебедев, П. П. Лазарев. Ряд статей содержит анализ различных периодов развития русской и европейской науки. Особый интерес Вавилов проявил к научному творчеству, жизни и деятельности Исаака Ньютона.

В 1927 году он перевел с латинского языка «Оптику» Ньютона, снабдив ее подробными комментариями, а также опубликовал статью «Принципы и гипотезы «Оптики» Ньютона». К трехсотлетию Ньютона в 1943 году Вавилов опубликовал биографическую книгу «Исаак Ньютон». В дополнении к 4-му изданию книги (1989) В. Л. Гинзбург отметил, что «даже спустя 50 лет после написания книги она в целом не устарела и остается лучшей из кратких и популярных биографий Ньютона».

Значительное место в деятельности Вавилова занимала пропаганда научных знаний. Он с 1933 года возглавлял комиссию АН СССР по изданию научно-популярной литературы и серию «Итоги и проблемы современной науки». Вавилов был одним из инициаторов создания общества «Знание» и первым его председателем (1947). Он написал несколько научно-популярных книг. Среди них «Глаз и Солнце», посвященная физиологической оптике и действиям солнечного света, «О теплом и холодном свете» — о люминесценции, тепловом излучении.

Президент Академии наук

В июле 1945 года Сергей Иванович Вавилов стал президентом АН СССР после почти единогласных выборов на общем собрании АН СССР и предварительного одобрения его кандидатуры Сталиным и другими высшими руководителями СССР, несмотря на то, что его брат, скончавшийся в Саратовской тюрьме в 1943 году, еще не был посмертно реабилитирован и считался «врагом народа».

По инициативе С.И. Вавилова создавались новые институты и расширялись старые, создавались филиалы АН СССР, развивались академии наук в союзных республиках. Были значительно улучшены оснащение институтов приборами, материальное положение научных работников, издательское дело. Будучи президентом АН, Вавилов всячески поддерживал на первой стадии деятельность С.П. Королева и его сотрудников по организации полетов ракет. Он поставил задачу проведения научных измерений (космических лучей) уже при первом полете ракеты. Однако, положение Вавилова как президента АН СССР было очень трудным ввиду инспирированных в стране дискуссий по вопросам биологии (подготовленная Лысенко и его сторонниками и поддержанная Сталиным, сессия ВАСХНИЛ в августе 1948 года); так называемая Павловская сессия АН СССР по вопросам научного наследия академика И. П. Павлова (1950). В конце сороковых годов подготавливалось совещание по философским проблемам физики, которое могло иметь разрушительные последствия. Вавилову, наряду с Курчатовым, удалось предотвратить это совещание. По инициативе С.И. Вавилова стала издаваться серия «Литературные памятники».

Сергей Иванович Вавилов привлекал знавших его людей широтой своей натуры и редким обаянием. Он был демократичен и доступен, обладал энциклопедическими знаниями не только в физике, но и в области искусства, литературы и истории. Он поклонялся гению Пушкина, был библиофилом. Вавилов обладал прекрасной памятью, владел немецким, английским, французским, итальянским, польским языками. Как и его брат Николай, он обладал поразительной работоспособностью и при этом, несмотря на огромную занятость, не производил впечатление спешащего человека, был точен и никогда не опаздывал. Значительную часть своей зарплаты в период его работы президентом Академии наук он раздавал нуждающимся людям, помогал семье репрессированного брата.

Автор: Ю.Н. Вавилов