Історія 2018-11-20 15:00 Олег Фея

Фізика, хімія й Перша світова

Як Велика війна вплинула на розвиток науки

2 травня 1915 року одна з перших докторів наук серед жінок у Німецькій імперії, дослідниця в галузі фізичної хімії, ідейна пацифістка Клара Іммервар пустила собі кулю в груди. За кілька днів до того, 22 квітня, її чоловік (майбутній нобелівський лауреат із хімії) Фріц Габер керував газовою атакою під Іпром, що призвела до 5 тис. смертей серед англо-французьких військ та спричинила масові каліцтва. Солдати, що вижили, були сліпими, з обпеченими легенями. І так нещасна в шлюбі, Клара не могла пережити причетність її чоловіка до страшного злочину. А сам Габер навіть не дочекався її поховання — наступного після самогубства дружини дня він відбув на Східний фронт, тепер уже керувати атакою проти військ Російської імперії.

 

Невидима смерть


Перша світова війна не була схожа на жоден воєнний конфлікт до того. Солдати роками сиділи в окопах, страждали від інфекційних хвороб, психічних розладів та паразитів. І гинули сотнями тисяч під кулеметним й артилерійським вогнем, від вогнеметів, газів, танків, авіації... Упродовж чотирьох років війни зміщення лінії фронту на Заході становило усього декілька десятків кілометрів. Причинами цьому стало поєднання новітніх технічних засобів убивства й старої воєнної стратегії.


Один кулемет здатен утримувати оборону від десятків ворожих солдат. Окопи із кулеметниками, підтримані артилерією й авіацією, із сотнями метрів колючого дроту на підступах, здатні витримувати атаку упродовж усієї війни. Адже нічого ліпшого, ніж лобова атака на окопи людською хвилею, тодішні генерали не придумали.

 

Запеклі супротивники. Нобелівські лауреати з хімії Віктор Ґріньяр (1871–1935) і Фріц Габер (1868–1934)


На цій війні вперше мобілізують науковців саме задля військових розробок. Фріц Габер, німецький патріот, казав, що науковці належать світові під час миру, але під час війни вони мають бути віддані своїм державам. 1912 року він розробив метод отримання аміаку з азоту та водню, а хімік Карл Бош придумав, як масштабувати цей процес. Реакція Габера–Боша докорінно вплинула на розвиток цивілізації — стало можливим дешево отримувати велетенську кількість мінеральних добрив, що врешті революціонізувало сільське господарство. Наразі близько 2% світових енергетичних витрат спрямовано саме на виробництво із застосуванням їхнього процесу. Коли 1919-го Нобелівський комітет оголосив Габера лауреатом премії із хімії за попередній рік, це обурило багатьох науковців. На той час у Великій Британії Фріца сприймали як воєнного злочинця.

 

Читайте також: Ядерна зброя в руках російських вождів


Перша світова стала полем битви і нобелівських лауреатів. Із французького боку Габеру протистояв Віктор Ґріньяр, який отримав премію теж із хімії 1912 року. 1914-го він був мобілізований у караульну службу, проте згодом французьке командування знайшло краще застосування його талантам. Ґріньяра долучають до розробок вибухівки, а в 1915-му він пропонує газ фосген як хімічну зброю — у відповідь на німецьку атаку хлором під Іпром. На відміну від хлору, добре помітного на полі бою, цей газовий убивця — невидимий і викликає задуху в людей.


  Перший ефективний протигаз винайшов 1915 року хімік українського походження Микола Зелінський для захисту вояків на Східному фронті. Він додумався використовувати як адсорбуючу речовину активоване вугілля, яке сам і винайшов. Це виявилося ефективнішим засобом, ніж просочені різними речовинами пов’язки, які використовувалися до того. Протигаз Зелінського захищав від хлору, фосгену, іприту і сприяв значному зменшенню смертей від бойових газів. Хімік передав винахід союзникам для масового виробництва, а всього за війну російська армія отримала 5 млн протигазів, виготовлених за його системою. За іронією долі, ще під час стажування в Німеччині 1912 року Зелінський був серед науковців, які вперше отримали газ хлорпікрин — сльозогінну речовину, отруйну у великих концентраціях. Згодом снарядами із хлорпікрином німці обстрілювали російські укріплення 1915-го, тож від нього Зелінський розробляв і захист. Існує легенда, нібито науковця у 1918 році висунули на Нобелівську премію з хімії, але коли він довідався, що в списках претендентів також його супротивник Габер, то відмовився від участі. Найімовірніше, це вигадка, адже Нобелівський комітет оголошує номінантів лише через 50 років.


 На критику хімічної зброї за її антигуманність Габер відповідав, що «смерть є смерть», і неважливо, чим вона спричинена. 1922 року, уже після війни, під його керівництвом було створено пестицид «Циклон Б». Згодом, коли до влади прийшли нацисти, єврей Габер емігрував, декого з його родичів було заарештовано й убито в концтаборах. Однак «Циклон Б», застосований нацистами, став причиною загибелі близько мільйона людей.
Меркурій і чорні діри

 


Не всі німецькі науковці поділяли думки Фріца Габера щодо відданості вітчизні під час війни. Нобелівський лауреат із хімії 1902 року Герман Еміль Фішер відмовився працювати над хімічною зброєю. А послідовний критик мілітаризму Альберт Айн­штайн демонстративно ухилявся від будь-яких справ із військовими. У листопаді 1915-го, у рік першої газової атаки під Іпром, Айнштайн на засіданні Королівської академії наук Пруссії робить доповідь щодо руху Меркурія. Відкрита ще 1859 року проблема прецесії орбіти цієї планети, тобто її повільного обертання навколо Сонця, знайшла свій розв’язок у загальній теорії відносності.


Фізик «зробив» наш світ чотиривимірним, адже довів, що простір і час взаємопов’язані, а надмасивні об’єкти, як-от Сонце та Меркурій, викривлюють їх. Прецесія орбіти спостерігається у всіх планет Сонячної системи, але в Меркурія вона найбільш помітна, тож її можна було зафіксувати приладами ХІХ століття. Доповіддю Айнштайна був вражений Карл Шварцшильд.

 

Читайте також: Псевдонаука в СРСР


Колишній директор Астрофізичної обсерваторії в Потсдамі, він 1914‑го добровольцем пішов на фронт. Дослужившись до лейтенанта, вчений розраховував траєкторії снарядів для артилерії спочатку на Західному, а потім на Східному фронтах, писав наукові праці про вплив вітру на їхній рух. Шварцшильд спеціально взяв відпустку, щоб приїхати й послухати Айнштайна.


Уже на фронті він захворів на пухирницю, невиліковну на той час автоімунну хворобу. В госпіталі він пише кілька наукових праць, присвячених теорії відносності. В одній із них він характеризує поводження сферично симетричного тіла в гравітаційному полі. Науковець припускає існування чорних дір — об’єктів, маса яких не дає змоги навіть світлові вириватися назовні із гравітаційного поля. У березні 1916 року Шварцшильда комісували з фронту, а вже 11 травня він помер. Могила вченого в Геттінгені прикрашена залізною сферою, яка символізує чорну діру.

 

Німецький солдат часів Першої світової. Оскільки бойові гази вражали усе живе, захист необхідний був і тваринам


Не тільки його вразила теорія Айнштайна. Великим апологетом її став і британський астроном Артур Еддінґтон. Він з іншого боку фронту виступає з численними доповідями щодо роботи свого колеги, популяризує її у Великій Британії, і вже після війни дістає фінансування для експедиції, щоб перевірити цю теорію. Айнштайн передбачав, що світло має відхилятися під дією гравітаційного поля масивних об’єктів. Еддінґтон вирушає на острів Прінсіпі, що біля берегів Африки, і 29 травня 1919 року спостерігає найвідоміше в історії сонячне затемнення. За ідеєю вченого, якщо Айнштайн правий, то завдяки викривленню світла він має побачити зірки, які розміщені саме за Сонцем. На двох фотографіях із 20-ти отриманих науковець знаходить те, що шукав. І це перше експериментальне підтвердження теорії відносності робить Айнштайна суперзіркою. Та навряд чи в Британії сприйняли б його ідеї, якби не виразна антивоєнна позиція вченого.

 

Рентген і будова атома


Значні людські втрати спричиняла шрапнель. Якщо її вчасно не видалити з тіла, що доволі важко, вона призводить до зараження крові. Протидію цій зброї придумала Марія Кюрі, першовідкривачка радіоактивності, двічі нобелівська лауреатка. Вона поставила рентгенівські апарати на службу медицині, обладнавши ними медичні фургони. Учена сама навчала лікарів знаходити в тілі шрапнель, щоб вчасно видалити її. Іноді навіть керувала такими фургончиками до лінії фронту, адже не вистачало добровольців. Ідея Кюрі врятувала десятки тисяч життів, а її праці з радіографії революціонізували меди­цину.


Робота із рентгенівськими променями ще наприкінці ХІХ століття наштовхнула Джозефа Томсона на відкриття електрона. Згодом науковець запропонував свою модель будови атома — «пудинг із родзинками». Згідно з цією моделлю атом — це велика позитивно заряджена «краплина», в якій розміщені негативно заряджені електрони (родзинки). Усього через чотири роки його учень Ернест Резерфорд довів хибність цього припущення й запропонував свою, планетарну модель атома. Його теорія також мала недоліки, але їх зміг вирішити 1913-го молодий Нільс Бор, що стажувався в Резерфорда. Модель Бора загальноприйнята і досі. Згідно з нею, електрони можуть займати лише певні орбіти, перехід між якими приводить до поглинання чи випромінювання енергії.

 

Роки в окопах. Позиційна війна була продиктована новітніми засобами ведення бою й застарілою тактикою тогочасних армій


Проте до праці Бора ніхто не поставився б серйозно, якби не Генрі Мозлі. Молодий британський фізик у 1912–1914 роках провів серію блискучих експериментів, з яких вивів закон про взаємозв’язок частоти спектральних ліній характеристичного рентгенівського випромінювання атомів із їхнім порядковим номером у таблиці Мєндєлєєва. Власне, завдяки цьому закону і встановили фізичну сутність цієї таблиці. До того вважали, що число хімічних елементів — це просто номер. Мозлі ж установив, що він відповідає кількості електронів в атомі.


Та кар’єра фізика трагічно обірвалася. Він пішов добровольцем на фронт і 10 серпня 1915 року був застрелений турецьким снайпером у битві при Галліполі. Деякі дослідники вважають, що 27-річному Мозлі могли вручити Нобелівську премію за 1916-й. Його смерть вважається чи не найбільшою втратою для науки з вини Першої світової.


 Ця війна докорінно змінила також взаємини науковців і влади. Якщо досі вчені були людьми, які «задовольняли свою цікавість за державний кошт», то під час воєнних подій вони раптово стали потрібними своїм урядам. Той самий Резерфорд відклав свої дослідження атомів для побудови сонару: німецькі підводні човни становили значну загрозу британському флоту, тож проти них «виставили» одного з найбільших науковців країни.

 

Нове слово в польовій медицині. Фургончик із рентгенівським апаратом, придуманий Марією Кюрі, 1915 рік


У США створюють Національну дослідницьку раду — впливовий підрозділ Академії наук, що спеціалізувався на військових розробках. Американці отримують схему сонару від Резерфорда й беруться за вдосконалення засобів розпізнавання підводних об’єктів. А трагічна доля його учня, Генрі Мозлі, так вражає тамтешніх науковців, що вони забороняють мобілізацію вчених, окрім як на дослідницькі роботи. Американські фізики не мали вагомого впливу на перебіг цієї війни, адже країна вступила до неї пізно. Проте, за словами віце-президента Американської академії наук Джорджа Еллері Гейла, вона показала, що розвиток хімії й фізики — важливий національний інтерес. Науковці стають впливовими людьми в Штатах, що особливо підтвердилося під час Другої світової, коли вони змусили президента Рузвельта розпочати ядерний проект.


До речі, щодо нього. Над винайденнями знарядь смерті ще під керівництвом Габера працював молодий хімік, майбутній нобеліат Отто Ган. 1938 року він бомбардував ядра урану нейтронами й відмітив присутність барію в продуктах реакції. Учений описав експеримент у листі до своєї подруги й колишньої колеги Лізи Мейтнер, яка була змушена покинути Німеччину через єврейське походження. На основі цих даних вона теоретично описала ядерну ланцюгову реакцію.
Ланцюгова реакція драматичних подій через кілька років призвела до атомного бомбардування Хіросіми й Нагасакі. Але то вже історія іншої війни.

Новини RedTram

Loading...