История кафедры физики в Московском университете до создания физического факультета

 

Нынешняя кафедра общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова ведет свою историю с момента основания Московского университета, где с самого начала (согласно проекту Ломоносова) в штат философского факультета входили десять профессоров, среди которых один воз­главлял кафедру экспериментальной и теоретической физики. Преподавание физики велось на философском и медицинском факультетах. Русских кандидатов на посты профессоров поначалу не было, поэтому вакантные должно­сти приходилось занимать иностранцами.

Имя первого профессора физики, к сожалению, пока установить не удалось. Но точно известно, что уже в 1756 году в университете профессор И.Г. Фромман проводил среди студентов публичный диспут на тему «Наипаче счастлив тот, кто почитает физику, которая больше всех наук служит к умножению пользы общества и к утверждению благочестия». Да, изучение физики помимо практической выгоды должно было укреплять и веру в Бога! Так, идейный отец-основатель университета Ломоносов утверждал, что Бог дал человеку две книги: Библию и Природу, в первой он изложил свою волю, а во второй продемонстрировал свое могущество, в чем и должна убеждать человека физика. 

Пионерами преподавания физики были магистр философии И.Ф. Литке (в 1755 году он прислал из Москвы в Петербургскую Академию наук диссертацию «Об огне и свете»), аббат Д.И. Франкози (читал курс экспериментальной физики на французском языке в 1757–1758 гг.), приглашенный из Лейпцига профессор У.Х. Керштенс (преподавал экспериментальную и теоретическую физику на медицинском факультете в 1758 г.), а также воспитанник Геттингентского университета Иоганн Иохим Юлий Рост (годы жизни 1726 – 1791), с именем которого связана целая эпоха преподавания физики в Московском университете.

Первым русским преподавателем физики в Московском университете был Даниил Васильевич Савич, получивший образование в Германии и не принятый на службу в Петербургскую Академию из-за враждебного отношения к нему её секретаря И.Д. Шумахера. Лекции по физике он читал с 1757 по 1761 г., после чего «за его доброе поведение, прилежность и знание в науках» куратор университета И.И. Шувалов направил молодого магистра в Казань, где не хватало квалифицированных преподавателей (через год Савич тяжело заболел и скончался).

После Савича кафедру физики и математики возглавил «Иван Акимович» Рост, который следующие 30 лет преподавал целый цикл естественно-научных дисциплин, параллельно занимаясь крупным бизнесом: он закупал продукты сельского хозяйства для Голландии, что позволило ему приобрести более тысячи душ крепостных крестьян и жить в Москве на широкую ногу. Получив гуманитарное образование и будучи  специалистом в области иностранных языков (кроме русского), Рост в Москве преподавал чистую и прикладную математику, металлургию и горное дело, оптику, механику, учение о трении, гидростатику, аэрометрию и геодезию. Он писал жалобы на лаборанта-механика физического кабинета Демулена за то, что стрелка у барометра отваливается, бычий пузырь изъеден крысами (поэтому невозможно показывать опыты по атмосферному давлению), а сам механик часто пребывает в нетрезвом состоянии. В 1788 г. Рост начал издавать первый московский журнал по естественным наукам – «Магазин натуральной истории, физики и химии».

Итак, физика в Московском университете возникает сначала как учебная дисциплина. После смерти Роста в 1791 г. Конференция университета приняла решение разделить кафедру физики и математики на две. При этом кафедра математики была поручена профессору М.И. Панкевичу, а кафедру опытной физики возглавил профессор Петр Иванович Страхов (1757 – 1813). Под его руководством на рубеже XVIII – XIX веков в Москве проводятся первые научные исследования в области физики и астрономии, появляются первые результаты, поначалу довольно скромные, конкурировать с Петербургской Академией наук было весьма проблематично.

В 1806 году появляется работа Страхова «Гальванические и электрические опыты, проведенные на Москве-реке», посвященная описанию оригинальных исследований электрического тока «на природе». Оказалось, что Москва-река неплохо проводит электричество, как и влажная земля. С этой работы, получившей известность в Европе, начинается физическая наука в Московском университете.

Страхов изучал явления грозы и разрядов молнии, работал над совершенствованием громоотводов, изучал испарение и замерзание ртути и различных масел. С 1808 г. он организовал систематические метеорологические наблюдения. В его работах принимали участие студенты университета.

Петр Иванович Страхов впервые в Московском университете начал читать лекции по физике на русском языке и написал первый русский учебник физики. Поначалу в качестве учебного пособия он использовал французский учебник Бриссона, переведенный им на русский язык, а затем в 1810 г. издал свой учебник «Краткое начертание физики». Особой заслугой Страхова было пополнение физического кабинета, которым он не без основания гордился.

 Кроме учебных, Страхов начал читать в университете общедоступные лекции по физике, которые воспринимались широкой публикой как занимательные театральные представления и охотно посещались светскими дамами, писателями и поэтами (среди них были Н.М. Карамзин, И.И. Дмитриев, А.Е. Измайлов, брат А.С. Пушкина Василий Сергеевич). Страхов был первым русским почетным членом созданного в 1805 г. Московского общества испытателей природы, которое существует и поныне при МГУ им. М.В. Ломоносова. Его трудами был создан предмет гордости Московского университета - физический кабинет, значительная часть которого погибла при пожаре Москвы 1812-го года.

В 1803–1806 гг. П.И. Страхов был деканом физико-математического отделения философского факультета, а в 1805–1807 гг. – ректором Московского университета.

Заслуга восстановления физического кабинета принадлежит преемнику Страхова на кафедре физики Ивану Алексеевичу Двигубскому (1771 или 1772 - 1839), о котором «Московские ведомости» писали, что «труды его могли бы принести честь иному трудолюбивому научному Обществу». На основе физического кабинета он создал научно-исследовательскую лабораторию, где начались исследования в области метеорологии и физики атмосферы.

В апреле 1813 г. Двигубский стал заведующим кафедрой физики, сменив на этом посту скончавшегося профессора Страхова. Будучи доктором медицины, Двигубский успешно читал лекции по физике, перевел на русский язык французский учебник Жокото «Физика в пользу воспитанников благородного университетского пансиона», а затем переиздал его с целым рядом изменений и дополнений. В 1826 г. он впервые разработал программу курса физики, который читал до 1827 года. Двигубский восстановил физический кабинет, пострадавший во время пожара 1812 г., и значительно расширил его.

Двигубскому принадлежит заслуга в организации научного журнала «Новый магазин естественной истории, физики, химии и сведений экономических». Этот журнал издавался в течение 10 лет с 1820 года. Интересно отметить, что в период господства теории теплорода, которую сам разделял, Двигубский опубликовал в этом журнале (1828 г.) работу М.В. Ломоносова «О причине теплоты и холода», посвященную кинетической теории теплоты.

В 1818–1826 гг. Двигубский был деканом физико-математического отделения, а в 1826–1833 гг. – ректором Московского университета.

В 1835 г. был утвержден новый Устав Московского универси­тета. В соответствии с ним преподавание и научные исследова­ния в области физики велись в составе кафедры физики и физи­ческой географии 2-го отделения философского факультета. С 1827 по 1936 г. эту кафедру возглавлял Михаил Григорьевич Павлов (1793 – 1840), талантливый и самобытный человек, глубоко интересовавшийся философскими проблемами. Свои оригинальные взгляды на физику и физические явления он изложил в учебнике «Основания физики» (ч.1, 1833; ч.2, 1836). Павлов высоко ценил естественно-научные открытия Ломоносова, публиковал о нем статьи в издаваемом им журнале «Антей», призывал соотечественников изучать его наследие и отстаивать приоритет его открытий.

После И.А. Двигубского физику в Московском университете читал не только Павлов, но и Дмитрий Матвеевич Перевощиков (1790 – 1880), известный прежде всего как астроном и математик. Это был выдающийся педагог и автор ценных работ по небесной механике. Перевощиков читал лекции по сферической и теоретической астрономии, теории затмений, теории возмущений планетных движений, по землемерию, математике, физике и др. Он является создателем первых оригинальных лекционных курсов по астрономии, изданных на русском языке. На основании своего лекционного курса по экспериментальной и теоретической физике он создал превосходный учебник «Руководство по опытной физике» (1833). На самом деле это был первый русский учебник по теоретической физике, в котором автор широко использовал высшую математику при глубоком рассмотрении физических проблем. На протяжении 15 лет (1833-1848) Перевощиков занимал пост декана физико-математического отделения философского факультета и около двух лет (1848-1850) был ректором Московского университета.

В 1835 г. кафедра физики перешла к доктору медицинских наук И.С. Веселовскому, а с 1839 по 1859 г. ее занимал доктор физики и химии Михаил Федорович Спасский (1809 – 1859).

М.Ф. Спасский окончил Главный педагогический институт в Петербурге, его учителями были академики М.В. Остроградский, А.Я. Купер и Г.И. Гесс. По окончании института он был направлен на стажировку за границу, где работал вначале у Бесселя, Якоби и Неймана, а затем слушал лекции по физике у Дове и Зеебека, а по химии у Магнуса. В 1838 г. Спасский вернулся в Петербург, а в 1839 г. был назначен адъюнктом на кафедру физики и физической географии Московского университета.

М.Ф. Спасский был одним из выдающихся русских геофизиков и климатологов первой половины XIX века. Он активно способствовал распространению физико-математического образования в России. Его взгляды на существо атмосферных явлений во многом соответствовали взглядам современных ученых. В своей монографии «О климате Москвы» Спасский впервые сформулировал задачи климатологии, дал определение понятию «климат», подробно разработал статистические приемы климатологии. В 1848 г. он защитил докторскую диссертацию, в которой обратил внимание на взаимную зависимость между переменами температуры, атмосферного давления и ветра и вывел общие заключения относительно характера климата Москвы. Будучи заведующим кафедрой физики, Спасский ввел в практику раздельное чтение курсов экспериментальной и теоретической физики.

В период 1859-1882 гг. обучением физики в Московском университете руководил профессор Николай Алексеевич Любимов (1830 – 1897). По словам Умова, который слушал лекции Любимова, последний «поднял сразу преподавание физики в Московском университете своим талантливым изложением, популяризацией науки и стремлением довести это преподавание до уровня, с которым он ознакомился в своей заграничной поездке» (в Париже и Геттингене). Любимову принадлежит ряд ярких демонстраций, до сих пор используемых на физическом факультете (например, маятник Любимова). В конце жизни Н.А. Любимов написал книгу «История физики. Опыт изучения логики открытий и их истории». Труд этот не был завершен и обладал многими недостатками, однако это была первая русская история физики, где автор широко пользовался первоисточниками.

Следует отметить по крайней мере два факта, указывающих на значительную роль Любимова в развитии физики в Московском университете. Во-первых, Любимов помог А.Г. Столетову в организации физической лаборатории для практических занятий со студентами и проведения научных исследований. Без этой лаборатории научная школа А.Г. Столетова вряд ли могла состояться. Во-вторых, Любимов потратил много труда на оснащение физического кабинета приборами, значительно улучшил демонстрационные опыты и привлек к работе в кабинете талантливого механика и изобретателя Ивана Филипповича Усагина.

И.Ф. Усагин в течение многих лет был главным демонстратором фи­зического кабинета, помогая на лекциях Любимову, Столетову, Ле­бедеву, Умову и ученику Столетова профессору А.П. Соколову. Его руками были сконструированы многочисленные демонстрационные прибо­ры, с помощью которых он виртуозно демонстрировал самые сложные физические явления. Усагин создал целую серию оригинальных физических приборов, которые были использованы знаменитыми университетскими физика­ми, делавшими с их помощью свои выдающиеся открытия. Так, он активно участвовал в классических работах Столетова по фотоэлектрическому эффекту. Существен­но усовершенствовав ртутный насос Шпренгеля, он помог Сто­летову добиться высокого разрежения газов в его опытах. Сам Столетов так характеризовал роль Усагина в прове­дении своих исследований: «Все мое исследование производи­лось при неослабном сотрудничестве моего даровитого и искус­ного препаратора И.Ф. Усагина, который во все время работы интересовался ею не менее, чем я сам. Ему принадлежат не толь­ко материальное выполнение снарядов и приспособлений, но и ценные практические советы относительно удобнейшей постановки опытов».

И.Ф. Усагину принадлежит изобретение промышленного трансформатора, конструирование серии приборов для изучения электрических разрядов в газах и др. Он в совершенстве владел новым в те годы методом цветной фотографии.

Эстафету отца принял его сын Сергей Иванович Усагин (1889–1979), который также стал блестящим лекционным демонстратором и долгие годы возглавлял физический кабинет физического факультета.

Итак, хотя до последней четверти XIX века в Московском университете не было совершено открытий мирового значения, в нем проводилась большая педагогическая работа и выполнялись вполне добротные научные исследования в различных областях физики и тем самым готовилась  почва для будущего взлета русской физической мысли, ознаменованного такими выдающимися учеными как А.Г. Столетов, Н.А. Умов, П.Н. Лебедев.

 

Александр Григорьевич Столетов

 

Справа от широкой лестницы физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова можно видеть массивную статую А. Г. Столетова (1839—1896). Застёгнутый на все пуговицы сюртук, строгое лицо удачно передают не только внешний облик, но и внутренний характер русского физика. Александр Григорьевич происходил из владимирских купцов, бывших потомками вольных новгородцев.

По окончании Московского университета Столетов был оставлен при университете по рекомендации профессора физики Н.А. Любимова - автора первой отечественной «Истории физики», раскритикованной Столетовым, в частности, за то, что она не смогла решить поставленной в предисловии задачи -  «воспроизвести те умственные озарения, те великие умозаключения, которые повели к открытиям». Тем не менее Любимов оказал существенное влияние на молодого Столетова.

Как наиболее достойный, Столетов был командирован в Германию, где слушал лекции Кирхгофа и Гельмгольца, а затем работал вместе с Вебером и Магнусом. Кирхгоф отзывался о Столетове как о лучшем своем ученике. С 1866 г. Александр Григорьевич начал преподавать в Московском университете.

В докторской диссертации он изучил намагничение железа (1872), разработал важные методы магнитных измерений. В 1888 г. Столетов установил вошедшие в учебники законы фотоэффекта (открытого Герцем) и создал первый фотоэлемент (независимо и одновременно с В. Гальваксом и А. Риги). Он приложил много сил для развития физики в России: создал первую в нашей стране физическую лабораторию, был инициатором создания Физического института при Московском университете, разработал новые учебные курсы, воспитал целую плеяду ученых, в конце XIX в возглавлявших кафедры физики в пяти из семи университетов Российской империи, а также в Московской сельскохозяйственной академии и Московском техническом училище.

А.Г. Столетову была свойственна исключительная научная добросовестность и высокие требования как к себе, так и к окружающим. Иногда они оказывались даже чрезмерными, что вызывало порой напряжение в отношениях с Н.А. Умовым и привело к открытому конфликту с Б.Б. Голицыным.

Александр Григорьевич был ярким представителем ломоносовской научной традиции: он глубоко интересовался философскими основами науки, искал культурное единство различных ее областей, гармонично сочетал теорию с практикой.

 

Николай Алексеевич Умов

 

Н.А. Умов (1846-1915) является первым классиком отечественной теоретической физики и одновременно ярким представителем русской космической философии. После окончания университета в Москве (1867 г.) он преподавал (1871-1893 гг.) в Новороссийском университете (г. Одесса). Умов создал фундаментальное учение о движении энергии (любого вида), представив его в качестве докторской диссертации в Московском университете (1874 г.). Концепция Умова, кажущаяся сейчас очевидной и воплощённая в различных технических устройствах, с трудом воспринималась тогдашней научной общественностью: защита длилась 6 часов (!) и едва не кончилась провалом. Лишь через 10 лет сходные взгляды, но в более узком плане (применительно к электромагнитному полю) высказал англичанин Джон Генри Пойнтинг.

Умов был физиком очень широкого профиля. Он оставил важные работы по теории колебаний, электричеству, оптике, земному магнетизму, молекулярной физике, был автором оригинального учебного физического курса. Николай Алексеевич блестяще популяризировал сложные научные идеи. Он обращал внимание на значение естественных наук для общей культуры, на связь фундаментальных наук с техникой и производством. Умов утверждал, что самое специальное естественнонаучное исследование «помимо воли производящего его лица, неизменно послужит и миропониманию, и материальному успеху».

 

Петр Николаевич Лебедев

 

Наследие Столетова и Умова было научно-педагогическим фундаментом классического физического мировоззрения, характерного для знаменитой школы русских физиков, созданной в начале XX века Петром Николаевичем Лебедевым (1866-1912) в Московском университете. Многие её питомцы укрепляли и развивали классическую науку в последующие десятилетия, некоторые из них были противниками теории относительности и квантовой механики, разрушавших на их глазах классическую физическую картину мира.

После двухлетнего пребывания в реальном училище Лебедев становится студентом Московского технического училища, а затем поступает в Страсбургский университет и попадает в лабораторию к известному немецкому физику А. Кундту. Из Германии Лебедев пишет: «С каждым днем я влюбляюсь в физику все более и более. Скоро, мне кажется, я утрачу образ человеческий, я уже теперь перестал понимать, как можно существовать без физики... У меня только одно горе - день мал»[i]. Кундт очень ценил своего талантливого ученика. Он даже написал о нем стихотворение.

 

Ideen hat Herr Lebedew

Per Tag wohl zwanzig Stuck

Und fur des Institutes Chef

Ist’s wahrlich noch ein Gluck,

Dass er die Halfte schon verliert

Eh’er sie uberhaupt probiert.

 

Идей у господина Лебедева

Возникает по двадцать каждый день,

И для шефа института

Еще счастье,

Что он половину из них теряет,

Прежде чем вообще попробует осуществить.

 

 

П.Н. Лебедев прославился экспериментальным обнаружением давления света на твердые тела (1899), количественно подтвердив электромагнитную теорию Максвелла. Вершиной экспериментального искусства Петра Николаевича явилось обнаружение давления света на газы (1909).

В лаборатории Лебедева работало около 30 человек. Изучение широкого класса физических явлений проводилось с общих позиций физики эфира - среды, ответственной, согласно классической физике, за электромагнитные процессы и, в частности, за распространение радиоволн и света.

 

Сюжет:

Ярким представителем лебедевской школы был Владимир Константинович Аркадьев (1984-1953). Ещё будучи студентом Московского университета, в 1907 г., под руководством П. Н. Лебедева, он начал изучать электромагнитные явления в металлах. Уже через год Аркадьев обнаружил резкое ослабление магнитных свойств вещества при его облучении электромагнитным излучением с длиной волны около 3 см. Через год после смерти своего учителя Аркадьев, работая с переменными электромагнитными полями сверхвысокой частоты, открыл явление избирательного их поглощения ферромагнетиками, которое впоследствии было названо ферромагнитным резонансом, и разработал теорию этого явления. Его работы составили основу современной магнитодинамики — раздела учения о магнетизме, в котором рассматриваются процессы намагничивания в изменяющихся во времени полях.

Владимир Константинович навсегда связал свою судьбу с Московским университетом. Здесь в 1919 г. он создал лабораторию электромагнетизма имени Дж. Максвелла, которой руководил до своей кончины. Именно здесь были заложены основы знаменитой аркадьевской школы московских магнетологов.

Физик из Московского университета Александра Андреевна Глагольева-Аркадьева (1884-1945) вышла замуж за Аркадьева в 1919 г. Она была ему не только женой, но и коллегой. В 1922 г., по его предложению она сконструировала оригинальный источник электромагнитных волн, так называемый «массовый излучатель», генерирующий электромагнитное излучение с длиной волны от 50 мм до 82 мкм. В результате был полностью перекрыт спектральный интервал между радиоволнами и инфракрасными лучами. Тем самым была подтверждена единая электромагнитная природа света и радиоволн.

Среди учеников Аркадьева выделяется профессор физического факультета МГУ Н.С. Акулов (1900-1976), крупный специалист в области ферромагнетизма. В 1928 г. он открыл та называемый закон анизотропии, позволяющий рассчитать, работу намагничивания по любому направлению в ферромагнитном кристалле. В 1934 г. Н. С. Акулов экспериментально доказал существование областей спонтанного намагничения ферромагнетиков и выявил многие другие закономерности, вскрывающие природу и особенности ферромагнетизма. Под руководством была создана целая серия приборов, предназначенных для неразрушающих методов контроля промышленной продукции (магнитные дефектоскопы, магнитный анизометр, магнитный микрометр и другие).

Аркадьевская школа магнитологов внесла достойный вклад в развитие современных представлений о природе магнитных явлений.