Как получил премию самый молодой лауреат в истории, теоретическими изысканиями дополнив эксперименты своего отца, выжить в Первой мировой войне и реформировать одну из самых авторитетных лабораторий мира, рассказываем в своей традиционной рубрике «День в истории»: вчера исполнилось 132 года со дня рождения Уильяма Лоренса Брэгга.
Родился 31 марта 1890 года, Аделаида, Австралия
Умер 1 июля 1970 года, Валдрингфорд, Ипсвич, Саффолк, Великобритания
Нобелевская премия по физике 1915 года (совместно с отцом, Уильямом Генри Брэггом). Формулировка Нобелевского комитета: «За заслуги в исследовании структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей (For their services in the analysis of crystal structure by means of X-rays)».
Обычно, когда мы пишем о нобелевском лауреате, мы начинаем рассказ с его родителей. Но об отце нашего нынешнего героя мы напишем целую отдельную статью. Как вы помните, в 1915 году в истории нобелевских премий произошло уникальное событие: награду присудили отцу и сыну, Уильяму Брэггу и Уильяму Брэггу. Точнее, Уильяму Генри Брэггу и Уильяму Лоренсу Брэггу. Сейчас речь пойдет о втором из них.
Отец и сын родились в разных странах. Точнее, тогда еще в одной – Британской империи. Но если Брэгг-отец родился в старой доброй Англии, то сын его родился уже в городе Аделаида, в Южной Австралии, где его родитель преподавал в местном университете и где он встретил свою будущую жену, Гвендолайн Тодд, дочку министра почт Южной Австралии.
С загадочными Х-лучами, принесшими Уильямам Нобелевскую премию, Брэгг-младший познакомился в возрасте всего пяти лет, через несколько недель после того, как их открыл будущий первый нобелиат по физике, Вильгельм Рентген. Отец мальчика тогда преподавал физику, еще не занимался собственными исследованиями, но следил за новинками в науке. Поэтому сразу же после открытия Рентгена он добыл себе рентгеновскую установку. Одновременно пятилетний Уильям Лоренс упал с велосипеда и сломал руку. Отец сделал рентгеновский снимок для того, чтобы посмотреть характер перелома. Так состоялось первое научное достижение отца и сына: впервые в Австралии рентген был применен в медицинских целях.
Впрочем, надо сказать, что молодой Уильям с самых ранних лет интересовался наукой и был очень талантливым учеником. Уже в 14 лет он поступил в университет Аделаиды и даже успел его окончить до того, как отец получил хорошую должность в Университете Лидса. В 1908 году юноша вместе с семьей переехал в Англию и поступил в престижнейший Тринити-колледж при Кембриджском университете.
Andrew Dunn/Wikimedia Commons
В 1912 году он окончил Кембридж и сдал с отличием экзамены. Задумайтесь: физик получил Нобелевскую премию через три года после окончания университета! Вряд ли этот рекорд будет когда-то и кем-то побит.
Именно тогда юноша начал собственную исследовательскую работу под руководством нобелевского лауреата Джозефа Джона Томсона, у которого учился еще его отец. Интересно, что Томсон, воспитавший много нобелевских лауреатов, выучил не только Брэгга-отца и Брэгга-сына. Даже его собственный сын, Джордж Пэйджет Томсон, учившийся у отца, стал нобелевским лауреатом почти за то же, что и Брэгги – за дифракцию на кристаллах. Только не рентгеновских лучей, а электронов. Одно слово – школа!
В том же 1912 году, едва выпустившись из Кембриджа, Уильям Лоренс вместе с отцом начал обсуждать открытие Макса фон Лауэ: рентгеновские волны после прохождения кристаллов образуют дифракционную картину. Это открытие разрушило теорию отца, который считал рентген потоком частиц: дифракцию могут давать только волны.
Deutsche Post der DDR/Wikimedia Commons
Отец и сын стали исследовать проблему и дальше: старший — с экспериментальной точки зрения, сын уселся за уравнения. Уильям Лоуренс пришел к убеждению, что волновая интерпретация рентгеновского излучения Лауэ верна, но, в то же время, описание деталей дифракции нобелевский лауреат 1914 года уж чересчур усложнил. Уже в 1913 году юноша публикует уравнение, которое ныне называется законом Брэгга и легло в основу всего рентгеноструктурного анализа. Его формула подсказывает угол, под которым нужно направить рентгеновские лучи на кристалл, чтобы определить его структуру по дифракционной картине.
2dsinθ = nλ
Где d — межплоскостное расстояние, θ — угол скольжения (брэгговский угол), n — порядок дифракционного максимума, λ — длина волны.
Ровно через сорок лет по этой формуле сотрудники Брэгга Уотсон и Крик определят структуру двойной спирали ДНК.
Но пока что отец с сыном начали изучать кристаллы поваренной соли – и с удивлением для себя и для всей мировой науки обнаружили, что молекул поваренной соли не существует, а кристаллы состоят из ионов натрия и хлора.
В 1915 году в семье Брэггов практически одновременно случился двойной праздник и огромное горе. Отец и старший сын стали нобелевскими лауреатами по физике (впрочем, премию им вручат только в 1919 году), а вот младший сын, Роберт, погиб на фронтах Первой мировой.
Впрочем, воевал и Уильям Лоренс: он занимался акустической разведкой, вычисляя расположение вражеских батарей по звуку канонады, и, естественно, тоже постоянно находился в опасности.
Свою Нобелевскую лекцию Брэгг-младший прочитал только в 1922 году. В ней он подвел итог своей короткой пока еще научной биографии. Нужно сказать, что Уильям Лоренс Брэгг стал человеком, который прожил, кажется, самую долгую жизнь после Нобелевки. 55 лет, более полувека он жил, неся груз и славу самого молодого лауреата.
Нужно сказать, что ученый проявил себя талантливым организатором науки. После Второй мировой он вернулся в Кавендишскую лабораторию, в которой начинал работу еще у Томсона, и занялся ее реформированием. Он считал, что идеальной научной группой станет коллектив до дюжины ученых и нескольких ассистентов.
Wikimedia Commons
Руководствуясь этими взглядами, Уильям Лоуренс разделил лабораторию. Именно он создал группу, которая использовала достижения физики чтобы изучать биологические объекты. В группу вошли Джеймс Уотсон и Френсис Крик. Впрочем, рентгеноструктурные исследования «по Брэггу», по иронии судьбы, проводили не у Брэгга, а в Королевском колледже Лондона, Морис Уилкинс и Розалин Франклин. Увы, Франклин умерла в 1958 году от рака яичников, а Уотсон, Крик и Уилкинс получили Нобелевскую премию, на которую их, кстати, регулярно номинировал сам Брэгг.
Еще одно исследование, поддержанное Брэггом – расшифровка структуры гемогломбина Максом Перутцем — тоже принесло Кавендишской лаборатории «Нобеля». Поддержал Брэгг и труды отца на ниве популяризации науки – с 1953 до выхода на пенсию в 1966 году, будучи профессором Королевского института в Лондоне, он проводил лекции с экспериментами по физике для школьников. К концу работы Брэгга-младшего на этом поприще на лекции приходили примерно двадцать тысяч ребят ежегодно.
Так что в нашем случае сын оказался достоин отца – прожил такую же длинную, важную и насыщенную в каждый момент жизнь. Лишь в одном он оказался «круче» – в 1941 году Уильям Брэгг-младший стал рыцарем. Но старый отец, которому исполнилось 79 лет, не завидовал, а радовался достижению своего сына как ребенок.
Текст: Алексей Паевский