Эмилий Христианович Ленц

 

 

(1804–1865)

 

С именем Ленца связаны фундаментальные открытия в области электродинамики. Наряду с этим учёный по праву считается одним из основоположников русской географии.

Эмилий Христианович (Генрих Фридрих Эмиль) Ленц родился 12 (24) февраля 1804 года в Дерпте (ныне Тарту). В 1820 году он окончил гимназию и поступил в Дерптский университет. Самостоятельную научную деятельность Ленц начал в качестве физика в кругосветной экспедиции на шлюпе «Предприятие» (1823–1826), в состав которой был включён по рекомендации профессоров университета. В очень короткий срок он совместно с ректором Е. И. Парротом создал уникальные приборы для глубоководных океанографических наблюдений — лебёдку-глубомер и батометр. В плавании Ленц провёл океанографические, метеорологические и геофизические наблюдения в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. В 1827 году он выполнил обработку полученных данных и проанализировал их. В феврале 1828 года Ленц представил в Академию наук доклад «Физические наблюдения, произведённые во время кругосветного путешествия под командованием капитана Отто фон Коцебу в 1823, 1824, 1825 и 1826 гг.». За этот труд, получивший очень высокую оценку, в мае 1828 года Ленц был избран адъюнктом академии по физике.

В 1829–1830 годах Ленц занимался геофизическими исследованиями в южных районах России. В июле 1829 года он участвовал в первом восхождении на Эльбрус и барометрическим способом определил высоту этой горы. Тем же способом он установил, что уровень Каспийского моря на 30,5 м ниже Чёрного.

В сентябре 1829 года Ленц выполнил гравитационные и магнитные наблюдения в Николаевской обсерватории по программе, составленной А. Гумбольдтом, а несколько позже — в Дагестане. Он собрал в окрестностях Баку образцы нефти и горючих газов, а также установил в этом городе футшток для наблюдений за уровнем Каспия.

В мае 1830 года Ленц вернулся в Петербург и приступил к обработке собранных материалов. Важнейшие научные результаты экспедиции были опубликованы им в 1832 и 1836 годах. В марте 1830 года ещё до возвращения в Петербург он был избран экстраординарным академиком.

Замечательной чертой Ленца как учёного было глубокое понимание физических процессов и умение открывать их закономерности. Начиная с 1831 и по 1836 год он занимался изучением электромагнетизма. В начале тридцатых годов 19-го столетия Ампер и Фарадей создали несколько по существу мнемонических правил для определения направления наведённого тока (тока индукции). Но главного результата добился Ленц, открывший закон, определивший направление индуцируемого тока. Он известен сейчас как правило Ленца. Правило Ленца раскрывало главную закономерность явления: наведённый ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует процессам, вызывающим индукцию. 29 ноября 1833 году это открытие было доложено Академии наук. В 1834 году Ленца избрали ординарным академиком по физике.

В 1836 году Ленц был приглашён в Петербургский университет и возглавил кафедру физики и физической географии. В 1840 году он был избран деканом физико-математического факультета, а в 1863 году — ректором университета. С середины тридцатых годов, наряду с исследованиями в области физики и физической географии Ленц вёл большую педагогическую работу: многие годы он заведовал кафедрой физики Главного педагогического института, преподавал в Морском корпусе, в Михайловском артиллерийском училище. В 1839 году он составил «Руководство к физике» для русских гимназий, выдержавшее одиннадцать изданий. Ленц существенно улучшил преподавание физических дисциплин в университете и других учебных заведениях. В числе его учеников были Д. И. Менделеев, К. А. Тимирязев, П. П. Семёнов-Тян-Шанский, Ф. Ф. Петрушевский, А. С. Савельев, М. И. Малызин, Д. А. Лачинов, М. П. Авенариус, Ф. Н. Шведов, Н. П. Слугинов.

В 1842 году Ленц открыл независимо от Джеймса Джоуля закон, согласно которому количество тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени. Он явился одной из важных предпосылок установления закона сохранения и превращения энергии.

Совместно с Борисом Семёновичем Якоби Ленц впервые разработал методы расчёта электромагнитов в электрических машинах, установил существование в последних «реакции якоря». Открыл обратимость электрических машин. Кроме того, он изучал зависимость сопротивления металлов от температуры.

Больших достижений добился Ленц и в исследованиях в области физической географии, главная задача которой, по его мнению, «заключается в определении: по каким именно физическим законам совершаются и совершались наблюдаемые нами явления».

В 1845 году по инициативе ряда выдающихся географов, в том числе адмиралов Ф. П. Литке, И. Ф. Крузенштерна. Ф. П. Врангеля, академиков К. М. Бэра, П. И. Кёппена, было создано Русское географическое общество. 7 октября на первом общем собрании действительных членов Академии наук был избран его Совет в составе семи человек, в который вошёл Ленц. До конца жизни Эмилий Христианович выполнял в Географическом обществе большую разностороннюю работу.

В 1851 году был опубликован фундаментальный труд Ленца «Физическая география», который в дальнейшем неоднократно переиздавался в России и за рубежом. Ленц рассмотрел строение земной коры, происхождение и перемещение образующих её пород и показал, что она непрерывно изменяется и что этот процесс влияет на рельеф материков. Он отметил три важнейших фактора, вызывающих непрерывное изменение поверхности суши: «вулканические силы, влияние вод при содействии атмосферы и, наконец, органические существа». Ленц убедительно показал, что для установления законов, управляющих атмосферными процессами, необходимы продолжительные метеорологические наблюдения в различных районах, производимые точными приборами по единой методике. Он открыл важные закономерности суточного и годового хода температуры и давления воздуха, ветровой деятельности, испарения воды, конденсации водяного пара и образования облаков, электрических и оптических явлений в атмосфере: объяснил происхождение голубого цвета неба, радуги, кругов около Солнца и Луны и ряда редких атмосферных явлений.

Русский учёный установил причину небольшого повышения температуры воды с глубиной в зоне к югу от 51 градуса южной широты и отметил, что подобная инверсия этой характеристики должна иметь место и в Северном Ледовитом океане. Тем самым он предвосхитил выдающееся открытие Ф. Нансена, обнаружившего во время экспедиции в 1893–1896 годах тёплые атлантические воды в глубинных слоях Арктического бассейна. Ленц установил, что солёность воды мало изменяется с глубиной, а в верхнем слое уменьшается с широтой. Однако наибольшая солёность наблюдается не в экваториальной зоне, а в районах близ тропиков, вследствие сильного испарения в этих районах. Плотность воды возрастает с широтой и с глубиной. Главная причина такого её изменения заключается в уменьшении температуры воды в этих направлениях.

Ленц пришёл к выводу, что из-за увеличения плотности воды с широтой в Мировом океане наряду с течениями, вызываемыми ветром и наклоном уровня, должно существовать общее и не менее сильное движение поверхностных вод из тропической зоны в области высоких широт и движение глубинных вод из этих областей в тропическую зону. Такая циркуляция, существование которой было подтверждено всеми последующими наблюдениями, представляет собой одну из важнейших причин водообмена между низкими и высокими широтами. Она, в частности, и обусловливает поступление холодных вод из Южного, а также из Северного Ледовитого океанов в глубинные слои умеренных и низких широт. Ленц дал ценные методические указания для определения скоростей течений навигационным способом, впервые высказал мысль о том, что орбиты частиц в ветровых ваннах представляют собой эллипсы.

Огромное значение для развития науки о Земле имеет положение Ленца, согласно которому главной причиной процессов, происходящих в атмосфере, является солнечная радиация.

Исследования, начатые Ленцем, позднее были продолжены А. И. Воейковым, М. Миланковичем и другими учёными. Они занимают одно из центральных мест в современной климатологии.

Ленц заключил, что наибольшая часть солнечной радиации поглощается Мировым океаном. Эта энергия расходуется в основном на испарение воды, вызывая её кругообращение в эпиогеосфере. Поэтому океаны, огромные резервуары тепла и влаги, играют гигантскую роль в формировании климата Земли. Ленц показал важность исследования процессов в Мировом океане во взаимной связи с процессами в других частях эпигеосферы. Наряду с американским учёным М. Ф. Мори, он был основоположником учения о взаимодействии океана с атмосферой.

Книга Ленца сыграла очень большую роль в развитии наук о Земле, в утверждении материалистического взгляда на природу. Сразу после выхода она получила высокую оценку в журналах «Современник» и «Отечественные записки». Выдающиеся географы С. О. Макаров, М. А. Рыкачёв, Ю. М. Шокальский, Л. С. Берг и другие неоднократно отмечали точность океанографических наблюдений, достоверность и большое значение научных результатов, полученных Ленцем.

«Наблюдения Ленца не только первые в хронологическом отношении, но первые и в качественном, и я ставлю их выше своих наблюдений и выше наблюдений „Челленджера“», — писал адмирал Макаров. «Таким образом, труды Коцебу и Ленца, — отмечал Ю. М. Шокальский, — представляют во многих отношениях не только важный вклад в науку, но и действительное начало точных наблюдений в океанографии, чем русский флот и русская наука могут гордиться».

Умер Э. Х. Ленц 29 января (10 февраля) 1865 года в Риме.

 

ЧАРЛЗ ДАРВИН

 

 

(1809–1882)

 

Чарлз Роберт Дарвин родился 12 февраля 1809 года в городе Шрусбери, где его отец занимался врачебной практикой. Он был младшим из двух сыновей в семье, и у него было ещё три сестры. Мать умерла, когда Чарлзу было восемь лет, о ней у него не осталось никаких воспоминаний.

Юный Чарлз был неспособен к школьному обучению и не чувствовал к нему никакой охоты. На девятом году его отдали в элементарную школу. Здесь он оставался год и значительно отставал в успехах от своей сестры Катерины; в следующем году Дарвин перешёл в гимназию доктора Батлера, где проучился семь лет.

Однако уже в восемь лет у Чарлза обнаружились любовь и интерес к природе. Он собирал растения, минералы, раковины, насекомых, даже печати, автографы, монеты и тому подобное, рано пристрастился к рыбной ловле и целые часы проводил с удочкой, но особенно полюбил охоту.

В 1825 году, убедившись, что из школьных занятий Чарлза не выйдет особенного толку, отец взял его из гимназии и отправил в Эдинбургский университет готовиться к медицинской карьере. Лекции казались ему нестерпимо скучными. Два года Дарвин оставался в Эдинбурге. Наконец, убедившись, что сын не имеет никакой склонности к медицине, отец предложил ему избрать духовное поприще. Дарвин подумал-подумал и согласился: в 1828 году поступил на богословский факультет Кембриджского университета, намереваясь принять сан священника.

Занятия его и здесь сохранили прежний характер: весьма посредственные успехи в школьных предметах и усердное собирание коллекций — насекомых, птиц, минералов, а также охота, рыбная ловля, экскурсии, наблюдения за жизнью животных.

В 1831 году Дарвин вышел из университета в числе «многих» — так назывались ученики, окончившие курс удовлетворительно, но без особенных отличий.

Сделать окончательный выбор Дарвину помог профессор ботаники Джон Хенслоу. Он заметил способности Дарвина и предложил ему место натуралиста в экспедиции в Южную Америку. Перед отплытием Дарвин прочёл труды геолога Чарлза Лайеля. Только что вышедшую книгу он захватил с собой в путешествие. Это была одна из немногих книг, имевших известное значение в его развитии. Лайель, величайший мыслитель того времени, оказался близок по духу Дарвину.

Экспедиция отплыла в 1831 году на корабле «Бигль» и продолжалась пять лет. За это время исследователи посетили Бразилию, Аргентину, Чили, Перу и Галапагосские острова — десять скалистых островков у побережья Эквадора в Тихом океане, на каждом из которых существует своя фауна.

Дарвин на подсознательном уровне выделял те факты и явления, которые находились в теснейшей связи с величайшими проблемами естествознания. Вопрос о происхождении органического мира ещё не возник перед ним в ясной форме, а между тем он уже обращает внимание на те явления, в которых находился ключ к решению этого вопроса.

Так, с самого начала путешествия он заинтересовался вопросом о способах переселения растений и животных. Фауна океанических островов, заселение новых земель занимали его в течение всего путешествия, и Галапагосские острова, особенно тщательно исследованные им в этом отношении, сделались классическою землёю в глазах натуралистов.

Большой интерес вызывали в его наблюдениях переходные формы, которые как раз были предметом досады и пренебрежения со стороны систематиков, отыскивающих «хорошие», то есть чётко определённые виды. Дарвин замечает по поводу одного из таких семейств переходного типа: «Оно принадлежит к числу тех, которые, соприкасаясь с другими семействами, в настоящее время только затрудняют натуралистов-систематиков, но в конце концов могут содействовать познанию великого плана, по которому были созданы организованные существа».

В пампасах Южной Америки он наткнулся на другой разряд фактов, лёгших в основу эволюционной теории — геологическую преемственность видов. Ему удалось найти много ископаемых остатков, и родство этой вымершей фауны с современными обитателями Америки (например, гигантских мегатериев с ленивцами, ископаемых броненосцев с ныне живущими), тотчас бросилось ему в глаза.

В этой экспедиции Дарвин собрал огромную коллекцию горных пород и окаменелостей, составил гербарии и коллекцию чучел животных. Он вёл подробный дневник экспедиции и впоследствии воспользовался многими материалами и наблюдениями, сделанными в экспедиции.

2 октября 1836 года Дарвин вернулся из путешествия. В это время ему было 27 лет. Вопрос о карьере решился сам собой, без долгих размышлений. Не то чтобы Дарвин уверовал в свою способность «двигать науку», но и рассуждать об этом было нечего: на руках оказались огромные материалы, богатые коллекции, у него уже были планы будущих исследований, оставалось, не мудрствуя лукаво, приниматься за работу. Дарвин так и сделал. Следующие двадцать лет он посвятил обработке собранных материалов.

Изданный им дневник путешествия имел большой успех. Безыскусная простота изложения — его главное достоинство. Дарвина нельзя назвать блестящим стилистом, но любовь к природе, тонкая наблюдательность, разнообразие и широта интересов автора искупают недостаток красоты изложения.

Несколько месяцев он прожил в Кембридже, а в 1837 году переселился в Лондон, где провёл пять лет, вращаясь, главным образом, в кругу учёных. Привыкнув жить среди вольной природы, он тяготился городской жизнью.

Из учёных он особенно близко сошёлся с Лайелем и с Гукером. Дружба их продолжалась до самой смерти Дарвина. Гукер много помогал ему своими огромными знаниями, находя, в свою очередь, источник дальнейших исследований в его идеях.

Вообще, эти годы были самым деятельным периодом в жизни Дарвина. Он часто бывал в обществе, много работал, читал, делал сообщения в учёных обществах и в течение трёх лет состоял почётным секретарём Геологического общества.

В 1839 году он женился на своей кузине, мисс Эмме Вэджвуд. Между тем здоровье его становилось всё слабее и слабее. В 1841 году он писал Лайелю: «Мне горько было убедиться, что мир принадлежит сильным и что я не буду в состоянии делать ничего более, кроме как следить за успехами других в области науки». К счастью, эти печальные предчувствия не сбылись, но вся его остальная жизнь прошла в непрерывной борьбе с болезнью. Шумная городская жизнь становилась для него невыносимой, и в 1842 году он переселился в расположенное недалеко от Лондона имение Доун, купленное им для этой цели.

Поселившись в Доуне, Дарвин провёл в нём сорок лет спокойной, однообразной и деятельной жизни. Он вставал очень рано, отправлялся на коротенькую прогулку, затем около восьми часов завтракал и садился за работу часов до девяти — половины десятого. Это было его лучшее рабочее время. В половине десятого он принимался за чтение писем, которых получал очень много, с половины одиннадцатого до двенадцати или половины первого опять занимался. После этого он считал оконченным свой рабочий день и, если занятия шли успешно, говорил с удовольствием: «Сегодня я хорошо поработал». Затем отправлялся гулять в любую погоду в сопровождении любимой собаки, пинчера Полли. Собак он очень любил, они отвечали ему тем же. Отшельническая жизнь в Доуне разнообразилась время от времени поездками к родственникам, в Лондон, на морской берег.

В семейной жизни он был вполне счастлив. «В его отношениях к моей матери, — говорил сын учёного Фрэнсис Дарвин, — ярче всего сказывалась его симпатичная, чуткая натура. В её присутствии он чувствовал себя счастливым; благодаря ей его жизнь, которая иначе была бы омрачена тяжёлыми впечатлениями, имела характер спокойного и ясного довольства».

Книга «О выражении ощущений» показывает, как тщательно он наблюдал за своими детьми. Он интересовался мельчайшими подробностями их жизни и увлечений, играл с ними, рассказывал и читал, учил собирать и определять насекомых, но в то же время предоставлял им полную свободу и относился к ним по-товарищески.

В деловом отношении Дарвин был аккуратен до щепетильности. Счета свои он вёл очень тщательно, классифицировал их и в конце года подводил итоги, как купец. Отец оставил ему состояние, которого хватало на независимую и скромную жизнь.

Собственные книги давали ему значительный доход, чем Дарвин немало гордился не из любви к деньгам, а из-за сознания, что и он может зарабатывать свой хлеб. Дарвин нередко оказывал денежную помощь нуждающимся учёным, а в последние годы жизни, когда доходы его возросли, решил выделить часть своих денег на содействие развитию науки.

Терпение и упорство, с которыми Дарвин вёл свои работы, поразительны. Гипотеза «пангенезиса» — результат двадцатипятилетних размышлений над вопросом о причинах наследственности. Книгу «О выражении ощущений» он писал 33 года: в декабре 1839-го начал собирать материалы, а в 1872 году книга была напечатана. Один из опытов над земляными червями тянулся 29 лет. Двадцать один год, с 1837 по 1858 год, он разрабатывал вопрос о происхождении видов, прежде чем решился напечатать книгу.

Книга имела огромный успех и наделала много шума, так как противоречила традиционным представлениям о возникновении жизни на Земле. Одной из самых смелых мыслей было утверждение, что эволюция продолжалась многие миллионы лет. Это противоречило учению Библии о том, что мир был создан за шесть дней и с тех пор неизменен. В наши дни большинство учёных используют модернизированный вариант теории Дарвина для объяснения изменений в живых организмах. Некоторые же отвергают его теорию по религиозным мотивам.

Дарвин открыл, что организмы борются друг с другом за пищу и среду обитания. Он заметил, что даже в пределах одного вида есть особи с особыми признаками, увеличивающими их шансы на выживание. Потомство таких особей наследует эти признаки, и они постепенно становятся общими. Особи, не имеющие этих признаков, вымирают. Так, через много поколений весь вид приобретает полезные признаки. Этот процесс называют естественным отбором. Ему удалось решить величайшую проблему биологии: вопрос о происхождении и развитии органического мира. Можно сказать, что вся история биологических наук распадается на два периода: до Дарвина — бессознательное стремление к установке эволюционного принципа, и после Дарвина — сознательная разработка этого принципа, установленного в «Происхождении видов».

Одну из причин успеха теории нужно искать в достоинствах самой книги Дарвина. Недостаточно высказать идею, необходимо ещё и связать её с фактами, и эта часть задачи едва ли не самая трудная. Если бы Дарвин высказал свою мысль в общей форме, как Уоллес, она, конечно, не произвела бы и сотой доли своего действия. Но он проследил её до самых отдалённых последствий, связал с данными различных отраслей науки, подкрепил несокрушимой батареей фактов. Он не только открыл закон, но и показал, как этот закон проявляется в разнообразных сферах явлений.

Почти все исследования Дарвина, появившиеся после «Происхождения видов», представляют собой разработку тех или иных частных принципов его теории. Исключение составляют только книга о дождевых червях и несколько мелких заметок. Все остальные посвящены решению различных вопросов биологии — большею частью наиболее запутанных и сложных с точки зрения естественного отбора.

В 1862 году он опубликовал работу «Опыление орхидей», доказав, что растения приспосабливаются к окружающей среде не менее удивительным образом, чем животные.

На некоторое время он отдаёт свои научные пристрастия жизни растений, каждая из его последующих книг поражает коллег-ботаников. Труды «Насекомоядные растения» и «Карабкающиеся растения» появились одновременно в 1875 году.

Свой вклад Дарвин внёс и в будущую науку генетику, начав опыты по скрещиванию видов. Он доказал, что растения, которые получаются в результате скрещивания, оказываются более жизнеспособными и плодоносными, чем при простом самоопылении.

Практически каждая новая работа Дарвина становилась сенсацией в научном мире. Правда, не все они были приняты его современниками, как это случилось, например, с исследованием «Образование растительной почвы путём деятельности червей» (1881). В нём Дарвин объяснял пользу червей, которые перемешивают почву естественным путём. Сегодня, когда много размышляют о загрязнённости земли химическими удобрениями, эта проблема вновь приобрела свою актуальность.

Но его интересы не ограничивались только теоретическими исследованиями. В одной из своих работ он давал практические советы по выведению породистых английских боровов.

По мере того как его теория распространялась и результаты обнаруживались в бесчисленных работах, в быстром преобразовании всех отраслей знания, патентованные учёные, академические светила примирялись с заслугами великого натуралиста. В 1864 году он получил высшую награду, какой может удостоиться учёный в академии: Коплеевскую золотую медаль. В 1867 году Дарвину был пожалован прусский орден «Pour Ie merite», учреждённый Фридрихом Вильгельмом IV для награды за учёные и литературные заслуги. Боннский, Бреславльский, Лейденский университеты избрали его почётным доктором; Петербургская (1867), Берлинская (1878), Парижская (1878) академии — членом-корреспондентом.

Дарвин относился ко всем этим и другим официальным наградам с большим равнодушием. Он терял дипломы и должен был справляться у друзей, состоит ли он членом такой-то академии или нет.

Ум учёного не ослаб, не помрачился с годами, и лишь смерть прервала его могучую работу. Умер Дарвин 19 апреля 1882 года.