Николай Николаевич Пирогов


Талантливым исследователем в области молекулярной физики был не оцененный в свое время русский ученый Николай Николаевич Пирогов (1843—1891) — сын знаменитого хирурга. В 80-х годах прошлого века он предвосхитил многие из положений, которые легли в основание созданной на рубеже XX века квантовой физики.

Пирогов первым отметил недостаточность кинетической теории материи, господствовавшей в его время. Он показал, что установленный выдающимся английским физиком Максвеллом закон распределения скоростей молекул газа в их хаотическом движении (помогающий вычислить, какая доля молекул обладает той или иной скоростью) действителен лишь в том случае, когда газ занимает бесконечно большой объем. Для того чтобы правильно отобразить распределение скоростей молекул в газе, занимающем определенный конечный объем, показал Пирогов,

надо принять в расчет и действие стенок сосуда на молекулы газа, стремящееся выровнять, упорядочить это движение.

В своих работах Пирогов указал ограничения, которым надо подвергнуть закон Максвелла, чтобы применять его к исследованию газа, находящегося в реальных условиях.

С замечательной прозорливостью, предвосхищая идеи выдающегося немецкого физика Планка, Пирогов высказал мысль о том, что разгадка явлений, не объяснимых с точки зрения закона Максвелла, кроется во взаимодействии вещества со «светоносным эфиром» — с излучением, как говорим мы сейчас.

Пирогов, например, наметил путь вычисления зависимости молекулярной теплоемкости газа (способности газа «впитывать» тепло*) от температуры. Если следовать по этому пути, то получается не прямая пропорциональность между теплоемкостью и температурой, как это вытекает из закона Максвелла, а совершенно иная зависимость, согласующаяся с выводами квантовой теории. Эта теория зиждется на положении, что энергия имеет прерывистое строение и может поглощаться и излучаться лишь определенными порциями, квантами. Квантовая теория объясняет многие опытцые данные, не объяснимые с точки зрения прежней кинетической теории.

Намного опережая современную ему науку, Пирогов доказал существование так называемых флюктуаций плотности.

Кинетическая теория газов говорила, что молекулы газов в силу хаотичности своего движения равномерно распределяются по всему объему сосуда, в котором заключен газ. В каждом из кубических сантиметров объема сосуда в любой момент находится одно и то же число молекул газа. Плотность газа в любой части сосуда одинакова, говорила теория. Но Пирогов показал, что это положение нуждается в серьезном уточнении и поправке.

Молекулы газа находятся в непрестанном движении, путешествуют по всему пространству внутри сосуда, и бесспорно, может статься, что в тот или иной момент в определенной ячейке, выделенной нами мысленно внутри сосуда из общего объема, может оказаться несколько больше или меньше молекул, чем в другой ячейке такого же объема. Эта разница неощутимая, если сравнивать ячейки достаточно крупные, содержащие огромное число молекул. Но с этой разницей необходимо считаться, рассматривая микроскопически малые ячейки. Если пространство сосуда расчленить на такие ячейки, то картина распределения молекул газа предстанет перед нами как непрестанно меняющееся чередование областей сгущения и разрежения молекул.

Пирогов вывел закон, которому подчиняются флюктуации (изменения) плотности в каждой микроскопически малой ячейке пространства, занимаемого газом.

Выводом этого замечательного закона он заложил основы теории, нашедшей законченное выражение в трудах выдающегося польского физика Мариана Смолуховского.

Флюктуации плотности играют большую роль во многих физических явлениях. Ими, в частности, объясняется рассеяние атмосферой солнечных лучей, вследствие которого небо кажется нам голубым. Флюктуации плотности газа в атмосфере нарушают ее оптическую однородность. Ячейка с повышенной плотностью преломляет свет сильнее, чем ячейки

с меньшей плотностью, — вследствие этого прозрачная сама по себе атмосфера становится как бы мутной средой, способной рассеивать свет.

Оригинальными и смелыми мыслями Пирогов намного опередил свое время.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховиттинов В. 1957