Пётр Леонидович Капица
Пётр Леонидович Капица (1894-1984), советский физик-экспериментатор, академик, лауреат Нобелевской премии по физике 1978 года за открытие сверхтекучести жидкого гелия и фундаментальный вклад в физику низких температур. Один из крупнейших учёных XX века, он построил первую в мире промышленную установку для сжижения гелия, создал Институт физических проблем и противостоял советской государственной машине с редкостным личным мужеством.
Детство в Кронштадте и первые шаги
Пётр Капица родился 8 июля 1894 года (по новому стилю) в Кронштадте, в семье военного инженера. Его отец Леонид Петрович Капица окончил Николаевскую инженерную академию и дослужился до чина генерал-майора, отвечая за возведение кронштадтских крепостных укреплений. Мать Ольга Иеронимовна, урождённая Стебницкая, дочь военного топографа Иеронима Стебницкого, была педагогом и специалистом по детской литературе и фольклору.
С детства Пётр тяготел к технике: разбирал и собирал часовые механизмы, мастерил простейшие приборы. В 1905 году его определили в Кронштадтскую гимназию, откуда вскоре исключили за слабое знание латыни. Среднее образование Капица получил в реальном училище, которое окончил с отличием в 1912 году. Туда же, в физику и математику, тянулись все его интересы.
Учёба у Иоффе и Первая мировая война
В 1912 году Капица поступил на электромеханический факультет Петербургского политехнического института. Там его заметил Абрам Фёдорович Иоффе, один из основателей советской физики, который привлёк студента на свои семинары и в лабораторию. Именно Иоффе сформировал в молодом Капице профессиональное мышление физика-экспериментатора и научил строгости в работе с приборами.
Учёбу прервала Первая мировая война. Капица служил на санитарной машине на польском фронте, а в 1916 году вернулся в институт. В том же году он женился на Надежде Черносвитовой, дочери Кирилла Черносвитова, члена ЦК партии кадетов и депутата Государственной думы. В 1917 году у них родился сын Иероним, в 1920-м дочь Надежда. Но зимой 1919-1920 года эпидемия испанского гриппа в течение нескольких недель унесла отца учёного, первую жену, сына и новорождённую дочь. Капица, по воспоминаниям коллег, пережил это горе с огромным трудом и спасся во многом благодаря поддержке матери и работе.
Кембридж и Резерфорд: тринадцать лет в Кавендише
В 1921 году Иоффе включил Капицу в состав небольшой научной делегации, направлявшейся в Западную Европу. 23 июля 1921 года Капица переступил порог Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и был принят в группу Эрнеста Резерфорда. По одной из часто цитируемых историй, Резерфорд поначалу не хотел брать нового сотрудника, ссылаясь на то, что лаборатория переполнена, на что Капица спросил: каков допустимый процент погрешности в ваших экспериментах? Резерфорд ответил: около трёх процентов. Тогда Капица заметил, что один человек на тридцать сотрудников как раз укладывается в эту погрешность. Резерфорд рассмеялся и принял его.
В 1922 году Капица защитил в Кембридже докторскую диссертацию по прохождению альфа-частиц через вещество. К январю 1925 года он стал заместителем директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям. В 1929 году был избран действительным членом Лондонского Королевского общества, что являлось исключительной честью для иностранца. 3 февраля 1933 года в Кембридже торжественно открылась Мондовская лаборатория, построенная специально для Капицы на средства мецената Людвига Монда, с бюджетом около 15 000 фунтов стерлингов. Над входом в лабораторию по личной просьбе Капицы был помещён барельеф крокодила: так он в частных разговорах называл Резерфорда за его неукротимую энергию. Капица был назначен Мессельским профессором.
Именно в Кавендише Капица разработал метод получения сверхсильных импульсных магнитных полей, которые на короткое время превосходили мировые рекорды в десятки раз. Здесь же он начал работы по сжижению гелия, сконструировав установку, которая давала до 18 литров жидкого гелия в час, что было революционным показателем на то время.
Задержание в СССР и создание Института физических проблем
Каждое лето Капица приезжал в СССР навестить мать и коллег. В сентябре 1934 года, когда он в очередной раз прибыл в Москву, советские власти по прямому указанию Сталина отобрали у него паспорт и сообщили, что выезд за рубеж ему запрещён. 20 сентября 1934 года Куйбышев и Каганович уведомили Сталина о прибытии Капицы; вождь в ответ приказал «обязательно задержать» учёного.
Резерфорд, узнав о случившемся, обратился к советскому послу в Лондоне с настойчивыми просьбами освободить коллегу. Обращения к советскому руководству от Эйнштейна и других крупных учёных также не принесли результата. В конечном счёте Резерфорд согласился продать советскому правительству уникальное оборудование Мондовской лаборатории, чтобы Капица мог хотя бы продолжать работать, и оно было доставлено морем в Москву. 23 декабря 1934 года вышло постановление об организации Института физических проблем в составе АН СССР, а 3 января 1935 года Капица был назначен его директором. Строительство здания на Воробьёвых горах началось в мае 1935 года.
Открытие сверхтекучести гелия
Именно в московском Институте физических проблем Капица совершил своё главное открытие. В 1937 году, охлаждая жидкий гелий ниже так называемой лямбда-точки (2,17 кельвина, то есть около минус 271 градуса Цельсия), он обнаружил, что вязкость жидкости при этом практически полностью исчезает. Гелий начинал вести себя как «идеальная жидкость»: взбирался по стенкам сосуда, просачивался сквозь мельчайшие трещины, самопроизвольно вытекал через дно. Капица назвал это явление сверхтекучестью по аналогии со сверхпроводимостью в электричестве.
В январе 1938 года в журнале Nature вышла его статья с описанием открытия. Почти одновременно, независимо от Капицы, схожие результаты опубликовали его бывшие коллеги по Мондовской лаборатории Джон Аллен и Дон Мизенер из Торонто. Это породило дискуссию о приоритете, однако спустя сорок лет Нобелевский комитет признал первооткрывателем именно Капицу, отдав должное глубине его анализа явления. Физический механизм сверхтекучести объясняется через бозе-эйнштейновский конденсат: при сверхнизких температурах атомы гелия переходят на минимальный энергетический уровень и ведут себя как единый квантовый объект.
Противостояние с Берией и Сталиным
В годы Второй мировой войны Капица внёс значительный вклад в промышленность: его турбокислородная установка ТК-200, созданная в 1942 году, обеспечивала производство жидкого кислорода для нужд авиации и металлургии. В 1943 году он был назначен начальником Главкислорода, в 1945-м удостоен звания Героя Социалистического Труда.
Осенью 1945 года Сталин включил Капицу в Специальный комитет по атомному проекту под руководством Лаврентия Берии. Берия и Капица с первых дней не ладили. Учёный открыто высказывался о Берии крайне нелестно и как о человеке, и как о руководителе науки. 3 октября 1945 года Капица написал Сталину письмо с просьбой освободить его от работы в комитете, сославшись на то, что «главный военный руководитель обращается с нами как с рабочей скотиной». Ответа не последовало. В ноябре 1945 года он направил новое письмо, и 21 декабря 1945 года Сталин его просьбу удовлетворил.
Берия, однако, не простил публичных оскорблений. 17 августа 1946 года Капица был снят с поста директора Института физических проблем. Он удалился на дачу в посёлке Николина Гора под Москвой, где на собственные средства оборудовал небольшую лабораторию, которую в шутку назвал «Изба физических проблем». По словам академика Евгения Фейнберга, это была «ссылка, под домашним арестом». Капица провёл там почти восемь лет, работая в изоляции от официальной науки.
Возвращение и поздний период
Смерть Сталина в марте 1953 года и арест Берии в июне того же года изменили положение Капицы. Процесс реабилитации занял ещё два года: только 3 июня 1955 года, после личной встречи с Хрущёвым, он вернулся на пост директора Института физических проблем. В 1956 году стал одним из организаторов и первым заведующим кафедрой физики низких температур в Московском физико-техническом институте.
В поздние годы Капица сосредоточился на проблемах управляемого термоядерного синтеза и удержания высокотемпературной плазмы в магнитном поле. Он также изучал природу шаровой молнии, выдвинув гипотезу о её связи с высокочастотными электромагнитными колебаниями. В 1965 году, впервые за тридцать лет, Капице разрешили выехать за рубеж, чтобы получить медаль Нильса Бора в Копенгагене.
Нобелевская премия 1978 года
В 1978 году Шведская королевская академия наук присудила Петру Капице Нобелевскую премию по физике «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Учёному было 84 года. Премию разделили: половину получил Капица, вторую половину поровну поделили Арно Пензиас и Роберт Вудроу Уилсон за открытие реликтового микроволнового излучения.
Нобелевскую лекцию Капица посвятил не сверхтекучести, а управляемому термоядерному синтезу, подчеркнув, что от вопросов физики низких температур он отошёл около тридцати лет назад. Это был характерный жест: учёный смотрел вперёд, а не назад. Он стал третьим советским физиком, получившим Нобелевскую премию после Льва Ландау (1962) и Николая Семёнова (1956).
Личная жизнь и характер
После гибели первой семьи коллега Капицы, знаменитый кораблестроитель и математик Алексей Николаевич Крылов, познакомил его в 1926 году со своей дочерью Анной. В 1927 году они поженились. Анна стала не просто супругой, но и соратником: помогала в работе с рукописями, сопровождала мужа в кембриджские годы. Брак оказался исключительно долгим и прочным: пятьдесят семь лет вместе. У них родились два сына. Сергей Капица (1928-2012) стал видным физиком и известным телеведущим программы «Очевидное невероятное». Андрей Капица (1931-2011) вырос в выдающегося географа, первооткрывателя подлёдного озера Восток в Антарктиде.
Капица сочетал в себе черты, редко встречающиеся вместе: точность учёного и прямолинейность солдата. Он увлекался шахматами (выиграл чемпионат Кембриджшира), плотничал, любил пешие и лыжные прогулки. В Кембридже носил твидовые костюмы и считался почти местным. Письма Сталину и Молотову он писал в манере, которую советская бюрократия не знала: прямо, порой иронически, называя вещи своими именами. Всего к Сталину он обратился около сорока раз с письмами по самым разным поводам, от освобождения Льва Ландау из-под ареста до состояния советской науки.
Последние годы и наследие
22 марта 1984 года Капице стало плохо, его госпитализировали. 8 апреля 1984 года, не приходя в сознание после инсульта, он скончался в возрасте 89 лет. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве. Анна Алексеевна после его смерти превратила их дом на территории Института физических проблем в мемориальный музей.
Капица оставил после себя не только конкретные открытия, но и образец поведения учёного в условиях тоталитарного государства. Он не эмигрировал, не сломался, не согласился работать на репрессивный аппарат и при этом создал одну из лучших физических школ в стране. Институт физических проблем, который он возглавлял в общей сложности около сорока лет, до сих пор носит его имя. Его именем назван кратер на Луне, астероид 3437 Капица и улицы в нескольких городах России.