Война всегда была движителем науки и техники. Побеждали в ней страны с наиболее развитой наукой, а следовательно, и техникой. Однако любая война нарушает мировое научное развитие и международной связи ученых. Многие важные теоретические исследования приостанавливаются. Важная роль в техническом развитии принадлежат физике. На основе ее разработок и исследований происходит развитие всего технического прогресса. Именно в годы войны физики вовлекались в разработку вопросов, имеющих военное применение и другой отрасли науки, которые казались перспективными в этом отношении.
В годы первой мировой войны ученые-физики работали в области радиофизики для обеспечения устойчивого управления войсками, ультраакустики с целью обнаружения вражеских подводных лодок и др.
Тормозила развитие физики в это время судьба ученых физиков. Молодые ученые были мобилизованы на фронт и погибли. Так,например, погиб талантливый ученый Мозли. В немецком плену оказался сотрудник Резерфорда, который потом стал со временем нобелевским лауреатом Джеймс Чедвик. Резрфорда тоже привлекали к военным исследованиям. В это время он уже приступил к ядерным исследованиям. Их на время пришлось отложить.
Война не затормозила теоретические исследования физиков. Эйнштейн, например, оказался не совсем удачным авиаконструктором, но отличился в создании общей теории относительности и теории световых квантов.
Ученые смотрели в зватрашний день и такие как Зоммерфельд и Эрнефест занялись исследованиями в области атомной физики.
Таким образом, новые отрасли науки: теория относительности и атомная квантовая физика получили свое начальное развитие. Если бы не война- успехи в этой области были реализованы раньше.
Основной проблемой,которая была поставлена перед учеными,была проблема обнаружения подводных лодок. Физики под руководством В. Брэгга предложили метод акустической локации. Но в этой области наиболее высокая заслуга принадлежит французкому физику Ланжевену и русскому ученому Шиловскому. Они представили совместную заявку «Способ и аппараты для направленной подводной сигнализации и для локализации подводных препятствий на расстоянии». В этой заявкеизобретатели предложили воспользоваться для подводной локализации направленным ультразвуковым пучком: «Ультразвуковой пучок… анологичен световому прожектору и может быть точно таким же образом использован либо для сигнализации, либо для обнаружения препятствия путем наблюдения рассеянного или отраженного излучения». Разрабатывая эту идею Ланжвен 17 сентября 1918г. Предложил патентную заявку с кварцевым пьезоэлектрическим излучателем ультразвуковых волн. Предложенная им система содержала:
а) генератор незатухающих электрических колебаний, б)излучатель ультразвуковых волн, включающий кварцевый конденсатор, в) приемник ультразвуковых колебаний с кварцевым конденсатором, г) приемный колебательный контур, д)ламповый усилитель.
Суммируя свое предложение, Ланжвен писал, что его предметом является:
1) Способ испльзования пьезоэлектрических свойств кварца в конденсаторе для преобразования электрических колебаний в упругие колебания той же частоты и, обратно, дающей возможность направленных посылки и приема ультразвуковых волн в воде. Этот способ может применяться для поисков подводных лодок, мин, для защиты кораблей в пути, а так же в области медицины и всюду, где нужны упругие волны высокой частоты
2) Ланжвен заключает, что создание системы приборов, образующей пункт излучения и приема ультразвуковых волн в воде посредством кварцевого конденсатора и включающей: систему,которая производит электрические колебания с постоянной амплитудой или амплитудой, которая периодически изменяется при помощи альтернаторов, дуг или гетеродинных ламп; колебательный контур,который состоит из катушки и кварцевого конденсатора со своим приспособлением для подвешивания и для ориентировки; контур приема, усилитель и гетеродинный передатчики для производства биений.
Метод Ланжвена оказался весьма эффективным для борьбы с немецкими подводными лодками и после войны получил широкое распостранениев физике и технике. Отсюда начала развитие новая отрасль физики- ультраакустика.
Эта заявка была запатентована. Разработки Шиловского применялись не только для поисков подводных лодок и мин, а также в области медицины и всюду, где нужны упругие волны высокой частоты.
В области ультраакустических исследований работала лаборатория,которую возглавлял физик П.Н. Лебедев.
Огромные успехи в этот период сделала радиотехника и радиофизика. Задачей радиотехники было генерирование незатухающих колебаний и избирательного приема электромагнитных волн. Это нашло свое применение в беспроволочной телеграфии.
Военное значение этой задачи и пути развития были сформулированы Максом Вином, который писал « До сего времени в телеграфии без проводов преобладало стремление к достижению передачи на возможно большие расстояния. Практическое их значение весьма ограничено, если не удастся построить отправительную и приемную станцию так, чтобы могли сообщаться только те станции, которые предназначены друг для друга, причем другие станции не могли вызвать никаких действий». Он указывает, что единственный путь к решению этой задачи « заключается в применении резонанса», т.е. в настройке в унисон отправительной и приемной систем.
В цитированной
Из этих строк видно, что в начальный период радиопередатчике работала неустойчивая и трудно поддающаяся анализу искра, а в приемнике столь же сложный физически прибор-когерер.
Вин продолжал изучать поведение искры в передатчиках. Ему удалось подметить очень важную особенность искры: сальное возрастание ее сопротивления при очень коротких искровых промежутках. Такие искры он назвал «шипящими». В Данциге он открыл с этими «шипящими искрами новое явление, которое послужило основой конструкции генераторов слабозатухающих колебаний. Вин предлагает применить свой метод к беспроволочной телеграфии.
Метод Вина был сразу оценен в радиотехнике
В Берлине был разработан передатчик под названием «звучащая искра». Искра возникает в специальном разряднике, состоящем из пластин, разделенных кольцом из тонкой слюды. Искры следуют одна за другой в правильной последовательности, что создает характерное звучание. С ее помощью Германия во время войны поддерживала связь с африканскими колоннами и обеспечивала связь между кораблями флота. Сам Вин в начале войны стал руководителем учреждения, имеющего задачей развитие радиотехники. Кроме искры, для получения электрических колебаний не использовалась электрическая дуга. Здесь звук появился вследствие колебаний в цепи конденсатора С, дуги и самоиндукции L.Высота этого звука зависит от собственного периода колебаний системы.
В дальнейшем датчанин Паульсен, охлаждая дугу с помощью газового пламени, возбуждал в высокочастотном колебательном контуре незатухающие колебания. В дальнейшем дуговой генератор совершенствовался: применялось водяное охлаждение медного катода, в то время как анод оставался угольным. Дуга горела в атмосфере водорода или светильного газа.
В период войны проводились значительные работы в области радиотехники. Электронная лампа вытеснила искровые и дуговые генераторы. Элетрическая лампа дала толчок к развитию в послевоенные годы электроники.
Во время войны искровая радиотехника уступила место электронной.
Радиотехника, оптика, акустика и многие другие разделы физики в годы войны моментально находили военные применения. Проф. Аркадьев разработал научно-технические основы газовой борьбы, его жена Глаголева-Аркадьева занималась вопросом о портативных рентгеновских установках для полевых госпиталей.
Во время войны активно работали Франк и Герц. В работах 1914 г. Подробно изучали неупругие удары электронов с молекулами газа. Дальнейшее исследование были прекращены войной.
В это время работал Бор. В 1914-1915 гг. рассматривал теорию врдородных атомов. Важнейшим итогом его работ явилось установление принципа соответствия (1918). В 1915 г. Вильсон, Зоммерфельд начали рассмотрение с точки зрения квантовой теории некруговых орбит. Наибольших успехов добился Зоммерфельд, исследования которого составили ядро его будущей знаменитой книги «Строение атома и спектры». Первое сообщение о своих результатах опубликовал в 1915г в «Известиях Баварской Академии» в Мюнхене. Подробное изложение работы появилось в 1916 г. Под заглавием «К квантовой теории спектральных линий». Работа состояла из 3-х частей. 1)Теория серии Бальмера, 2)Тонкая структура водородных и водородоподобных линий, 3)Теория рентгеновских спектров.
Таким образом мы можем сказать, что в военные годы не прекращалась теоретическая работа. Она углубляла революцию в физике. Работы по теории Бора, Зоммерфельда, Эйнштейна и др., работы по теории относительности и теории квантов Эйнштейна, работы по спектроскопии рентгеновских лучей Мозли, Косселя и др. расширили и углубили классическую физику новыми открытиями и теориями. Послевоенная физика была преимущественно физикой атома. Однако развитие квантовой механики, ядерной физики была подготовлена предыдущим довоенным, а затем уже военным периодом развития физики. Период с 1901 по 1918 гг- это период подготовки советской физики.
физика военный оборонный
Литература
1.П.С. Кудрявцев. История физики. С305-338