Яков Ильич Френкель
Яков Ильич Френкель
- Дата рождения
- 10 февраля 1894 года
- Место рождения
- Ростов-на-Дону, Российская империя
- Место смерти
- Санкт-Петербург, СССР
Награды и премии
Яков Ильич Френкель — советский физик-теоретик, член-корреспондент АН СССР, профессор, автор работ по теории деформации, полупроводников, металлов и ядерной физике, основоположник современной теории ферромагнетизма[1].
Научная карьера[править]
Яков Френкель родился 29 января (10 февраля) 1894 года в Ростове-на-Дону в Области Войска Донского. Еврей. Родители — народоволец Илья Абрамович Френкель (за участие в народовольческом движении в молодости отбыл семилетнюю сибирскую ссылку) и Розалия Абрамовна Баткина. Дядя — музыковед Яков Абрамович Френкель.
С 1909 года с родителями проживал в Санкт-Петербурге.
В 1912 году, ещё во время учёбы в гимназии, написал свою первую работу по магнитному полю Земли и атмосферному электричеству. Данную работу показал А. Ф. Иоффе, который прочёл её и прокомментировал. Знакомство Френкеля с Иоффе в дальнейшем привело к их дружбе и научному сотрудничеству.
В 1913 году окончил гимназию К. Мая в Санкт-Петербурге с золотой медалью.
В 1913−1916 годах окончил Петроградский университет, и был оставлен там для подготовки к профессорскому званию.
В 1917 году объяснил на основе квантовой теории Нильса Бора явление контактной разности потенциалов и заложил основы квантовой теории металлов, показав, что валентные электроны в металлах коллективизируются и при достаточно высоких температурах не вносят вклада в удельную теплоёмкость (теория «блуждающих» электронов разрешила «катастрофу» с теплоёмкостью в классической электронной теории металлов).
В 1918−1921 годах — приват-доцент Таврического (Крымского) университета в Симферополе.
В 1919 году — заместитель наркома просвещения Крымской Советской Социалистической Республики.
В 1919−1921 годах — заместитель Наркома просвещения Крыма, заведующий отделом высших школ и технического образования Наркомпроса Крыма, член редколлегии газеты «Красный Крым» (Симферополь).
В 1920 году стал профессором и женился на девятнадцатилетней студентке биологического факультета Саре Исааковне Гординой.
В 1921 году по приглашению А. Ф. Иоффе вернулся в Петроград в качестве научного сотрудника Рентгенологического (вскоре Физико-технического) института и преподавателя Политехнического института.
С 1921 года и до конца жизни работал в Ленинградском физико-техническом институте — старший физик, руководитель работ, заведующий теоретическим отделом. Одновременно работал в Политехническом институте в Петрограде.
С 1922 года ежегодно публиковал новую книгу. Стал автором первого курса теоретической физики в Советском Союзе.
С 1924 года занимался построением кинетической теории жидкостей.
В 1925−1926 годах — стипендиат Рокфеллеровского фонда (по рекомендации Пауля Эренфеста, который в 1920-е годы принимал участие в научных конференциях в СССР, где и познакомился с Френкелем, работал в Германии, Франции и Великобритании, год проработал в университетах Гамбурга и Геттингена в сотрудничестве с Вольфгангом Паули, Максом Борном, Хансом Бете и в активном общении с Альбертом Эйнштейном, Давидом Гильбертом и другими крупнейшими учёными.
В 1926 году опубликовал работу, в которой развил теорию движения атомов и ионов в кристаллах и ввёл представление о новом типе дефектов кристаллической решётки, получивших название «дефектов по Френкелю».
В 1927 году Френкель применил представление о волнах де Бройля к движению свободных электронов в металлах и объяснил относительно большую «прозрачность» металлических кристаллов для электронов проводимости, зависимость электропроводности от температуры и наличия примесей и других несовершенств кристаллической решётки.
В 1928 году, применив Паули принцип к электронному газу, Френкель построил теорию самопроизвольной намагниченности ферромагнетиков (модель на основе коллективизированных электронов), предложил теорию белых карликов и определил силы сцепления в твёрдых телах. Объяснил природу ферромагнетизма, разработав в 1928 году независимо от В. Гейзенберга первую квантовомеханическую теорию ферромагнетизма, основанную на обменном взаимодействии электронами (коллективизированная модель).
В 1929 году — член-корреспондент Академии наук СССР.
В 1930 году совместно с Яковым Дорфманом теоретически обосновал разбиение ферромагнетика на домены.
В 1930−1931 годах — приглашённый профессор Миннесотского университета в Миннеаполисе, США.
В 1931 году разработал теорию поглощения света твёрдыми диэлектриками и предложил идею экситонов, построил теорию поглощения света твердыми диэлектриками и ввел понятие экситона.
В 1931 и 1936 годах вышли работы Френкеля, в которых он предсказал существование экситонов в полупроводниках, ввёл сам термин экситоны, и разработал для него теорию.
В последующие годы возглавлял теоретический отдел Института химической физики, активно сотрудничал в Институте теоретической геофизики (по приглашению его директора О. Шмидта), являлся главным научным консультантом Института авиационных материалов, часто выезжал для консультаций и чтения лекций в другие города и научные центры СССР.
В 1932 году применил представления о кванто-вомеханическом туннелировании к рассмотрению выпрямления на контакте «металл — полупроводник».
В 1936 году первым ввёл понятие температуры возбужденного атомного ядра и истолкование его распада как «испарения» частиц из «нагретого» ядра.
В 1936−1937 годах ввёл представление о температуре атомных ядер и разработал статистическую теорию тяжёлых ядер.
В 1938 году разработал теорию подвижных дислокаций, а также применил теорию полимерных веществ к вопросу мышечного сокращения, исходя из того, что это сокращение вызывается процессом, аналогичным вулканизации резины, и обусловленным выделением ионов пи химических реакциях, сопровождающих сокращение мышцы.
В 1938−1939 годах совместно с Т. А. Конторовой выполнил работу по изучению пластической деформации, в которой была впервые предложена микроскопическая теория пластической деформации, а пластичность рассматривается как особый тип движения в твёрдом теле — согласованное коллективное перемещение целых групп атомов, и предсказаны некоторые закономерности, относящиеся к этому типу движения, например, выведена формула, определяющая скорость перемещения такой деформации.
В 1939 году развил электрокапиллярную теорию тяжёлых ядер (капельная модель ядра Бора — Френкеля) и предсказал явление их спонтанного деления, независимо от Бора и Дж. Уилера сформулировал основы теории деления тяжелых ядер, предсказав спонтанное деление.
В том же 1939 году совместно с С. Е. Бреслером выполнил фундаментальную работу по тепловому движению длинных молекулярных цепочек, в которой было показано, что тепловое движение макромолекулы полимера складываются из отдельных крутильных колебаний звеньев цепи. В результате макромолекула движется и изгибается как упругий стальной пруток.
В первые месяцы Великой Отечественной войны проводил исследование, в котором предложил меры по предотвращению искрения трамвайных вагонов, связанного с отрывом бугеля от провода. Это было необходимо для маскировки городов, в первую очередь Ленинграда, от бомбардировок противника.
За годы войны среди прочего работал над вопросами вязкости жидкостей.
В 1942−1945 годах — заведующий кафедрой теоретической физики Казанского государственного университета.
В 1943−1946 годах — научный консультант института теоретической геофизики АН СССР в Москве.
В 1944−1952 годах — сотрудник и член Ученого совета Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова в Ленинграде.
В 1945−1951 годах — научный руководитель лаборатории ГипроНИИ авиационной промышленности в Москве.
В 1946 году объяснил явление спекания металлических порошков, что явилось теоретической основой порошковой металлургии.
В 1947 году — лауреат Сталинской премии 1-й степени — за научные исследования по теории жидкого состояния, обобщённые в монографии «Кинетическая теория жидкостей».
В 1947−1950 годах — профессор кафедры физики Ленинградского института точной механики и оптики. Стал одним из основоположников физического образования и создателей инженерно-физического факультета Ленинградского института точной механики и оптики.
Написал около 200 статей и книг (писал не только на русском, но и на английском, французском и немецком языках), 22 монографии, в том числе первого на русском языке изложения теории относительности (1923); среди его трудов — первый в России и СССР полный университетский курс теоретической физики. Вышедшие в 1920-х — начале 1930-х годов первые его части (двухтомные «Электродинамика» и «Волновая механика») были переведены на несколько иностранных языков и были приняты в качестве учебных пособий также в ряде университетов Европы и Америки.
Френкель разработал квантовую теорию контактных явлений в металлах и квантовую теорию электропроводности металлов. После создания в 1925 году квантовой механики усовершенствовал эту теорию, распространив идеи корпускулярно-волнового параллелизма (дуализма) на свободные электроны в металлах. В физике конденсированного состояния с именем Френкеля связана современная картина реальных кристаллов (дефекты по Френкелю, движение дислокаций — солитоны Френкеля), теория прочности, кинетическая теория жидкостей. Обосновал близость между твёрдым и жидким состоянием вещества. Разработанная Френкелем теория диффузии и самодиффузии стала основой порошковой металлургии. Френкель ввёл понятие температуры ядра, разработал электрокапиллярную теорию деления тяжёлых ядер и предсказал эффект спонтанного деления. Френкелю же принадлежат важные результаты в геофизике (теория происхождения земного магнетизма, теория атмосферного электричества), астрофизике (теория белых карликов), биофизике (теория мускульной активности, релаксационная теория слуха). Как главный теоретик Физико-технического института, который занимался приемущественно широким кругом прикладных научных разработок, Я. Френкель решал фундаментальные проблемы в разных областях физической науки. Крупнейшими его достижениями в физике твердого тела были основы квантовой теории металлов; теория спонтанной намагниченности ферромагнетиков (одновременно с В. Гейзенбергом и независимо от него); теория реального кристалла, впервые предсказавшая дефекты кристаллической решетки (дефекты по Френкелю); квантовая теория диэлектриков, в которой была предсказана новая квазичастица экситон; теоретическое объяснение спекания металлических порошков — научная основа порошковой металлургии, и т. д. Сформулировал ряд важных положений в кинематической теории жидкостей, в молекулярной физике и прочих областях физической науки. Впервые дал теоретическое объяснение земного магнетизма и атмосферного электричества (геофизика); в физике атомного ядра предвосхитил идеи П. Дирака, развитые тем в законченную релятивистскую теорию вращающегося электрона; ввел представление о температуре «возбужденного» атомного ядра; независимо от Нильса Бора выступил с электрокапиллярной теорией тяжёлых ядер («капельная модель ядра Бора — Френкеля») и предсказал их спонтанное деление. В астрофизике дал решение некоторых вопросов, касающихся внутреннего строения звёзд и их эволюции, например, рождения белых карликов. Внёс существенный теоретический вклад в решение ряда общих вопросов квантовой механики и электродинамики, в создание полупроводниковой электроники и микроэлектроники и пр.
Умер 23 января 1952 года в Ленинграде.
Его сыновья — физики Сергей Яковлевич Френкель и Виктор Яковлевич Френкель.
Труды[править]
- «Статистическая физика» (1933),
- «Волновая механика», тома 1 и 2 (1933—1934),
- «Электродинамика», тома 1 и 2 (1934—1935),
- «Кинетическая теория жидкостей» (1945, 1958, 1972),
- «Введение в теорию металлов» (1948, 1950, 1958, 1972),
- «Принципы теории атомных ядер» (1946, 1950, 1955).
См. также[править]
Источники[править]
- Родившиеся 10 февраля
- Родившиеся в 1894 году
- Персоналии по алфавиту
- Родившиеся в Ростове-на-Дону
- Умершие 23 января
- Умершие в 1952 году
- Умершие в Санкт-Петербурге
- Лауреаты Сталинской премии
- Награждённые медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.»
- Кавалеры ордена Трудового Красного Знамени
- Учёные по алфавиту
- Публицисты СССР
- Физики СССР
- Физики России
- Физики по алфавиту
- Физики XX века
- Физики-теоретики России
- Физики-теоретики СССР
- Члены-корреспонденты АН СССР
- Политики России
- Евреи в Крыму
- Политики XX века
- Политики по алфавиту
- Выпускники физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета
- Заместители министра
- Политики Крыма
- Сотрудники Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе
- Ашкеназы
- Евреи в СССР
- Евреи в России
- Авторы учебников
- Евреи-политики
- Евреи-физики