Aszot T. Grigorian
(Moskwa)
ABRA M FIO D O R O W IC Z JO F F E (1880— 1960)
D roga naukow a A bram a Fiodorow icza Joffe — wybitnego fizyka ze Związku Radzieckiego — jest niezwykle interesująca dla historyka nauki, gdyż stanowi odbicie szczególnie ważnych prawidłowości rozwoju fizyki XX wieku. Ponadto w biografii A. F. Joffe znalazły wyraz ogólne właściwości postępu naukowego, charakterystyczne dla naszych czasów. Fizyka zawsze m iała szerokie zastosowanie praktyczne, jednak w X X stuleciu ten związek teorii fizycznej z działalnością praktyczną zyskał nowy wymiar. Elektryfikacja przemysłu, zastosowanie wysokich tem peratur, ciśnień i napięcia, wykorzystanie nowych stopów, rozwój autom atyzacji opartej na wprowadzeniu aparatury elektronicz nej, doprowadziły w połowie naszego stulecia do nowej rewolucji naukowo- -technicznej, k tó ra dała początek erze energii atomowej, cybernetyki i innych nowych prądów w rozwoju techniki, związanych z praktycznym wykorzystaniem najszerszych uogólnień myśli matematyczno-fizycznej, jak teoria względności i teoria kwantów. Wszystkie te tendencje w sposób najbardziej konsekwentny i planowy są urzeczywistniane w praktyce w w arunkach ustroju socjalistycz nego.
Związek eksperymentu fizycznego z najbardziej palącymi problem am i energetyki, przemysłu, transportu i rolnictwa, a jednocześnie z szerokimi uogólnieniami teoretycznymi wyraźnie przejawiał się w całej działalności naukowej A. F. Joffe. Cechą szczególną jego prac było konsekwentne współ istnienie w nich teorii i praktyki: z jednej strony badania eksperymentalne, mające na celu dowiedzenie kwantowego charakteru światła, a z drugiej — opracowanie konkretnych propozycji, dotyczących uzyskania nowych zasobów energetycznych, projektow ania fotokom órek, doskonalenia systemów m eliora cyjnych, technologii chemicznej i budownictwa miejskiego, projektow ania sieci łączności przewodowej.
Tak szeroka sfera działalności A. F. Joffe świadczy o zadziwiającym bogactwie i różnorodności czysto fizycznych i fizyęzno-technicznych problem ów, którymi zajmował się uczony. Z drugiej zaś strony uważne prześledzenie jego drogi naukowej pozwoli dostrzec wewnętrzną logikę w poszukiwaniach naukowych A. F. Joffe i nierozerwalną jedność jego zainteresowań i dążeń. K W A R T A L N IK H ISTO R II N A U K I I T E C H N IK I, R. XXVI — 2/1981, PL.ISSN 0023— 589 X
454 A. T. Grigorian
Liczne wystąpienia A. F. Joffe i doświadczenia z pracy kierowanych przez niego instytucji naukowych ukazują jak wielkie, konstruktyw ne i rewolucyjne znaczenie m a planow anie nauki. W historii prac badawczych, prowadzonych przez uczonego znajdują szerokie odbicie wszystkie aspekty planow ania n a u k i: związek badań naukowych z planowaniem gospodarczym, określenie przy noszących największe efekty kierunków eksperym entu, szeroka współpraca ośrodków naukowych, opracowanie badań kompleksowych i inne.
Po ukończeniu w 1902 r. Politechniki w Petersburgu — w owym czasie przodującej wyższej uczelni w Rosji — A. F. Joffe odbył doskonałą praktykę w zakresie pracy doświadczalnej w laboratorium W. K . Roentgena, z którym utrzymywał ścisłe kontakty naukowe także w okresie późniejszym. W roku 1906 Joffe powrócił do Rosji jak o dojrzały fizyk i doświadczony eksperymen tator, m ający określony krąg zainteresowań naukowych. Zrezygnował z oferty Roentgena, który zaproponow ał m u stanowisko profesora w M onachium , i zajął skrom ną posadę laboranta w katedrze fizyki Politechniki w Petersburgu. Już po roku rozpoczyna — równolegle z samodzielną pracą naukow ą — aktyw ną działalność pedagogiczną, wykłada początkowo fizykę ogólną, a na stęp n ie— od 1908 r. — prowadzi cykl specjalistycznych wykładów z term ody namiki w Instytucie Górniczym.
Idea stworzenia w Rosji silnej szkoły fizyki eksperymentalnej przyświecała m łodem u uczonem u zarów no w jego energicznej działalności w sekcji fizycznej Rosyjskiego Towarzystwa Fizyczno-Chemicznego, jak i w badaniach nauko wych, do udziału w których od samego początku zapraszał swoich studentów. Już w 1912 r. A. F. Joffe m a pierwszych uczniów — P. L. Kapicę i G. D orfm ana. Jednocześnie uczony prowadzi coraz aktywniejszą działalność pedagogiczną: w 1913 r., po obronie pracy dyplomowej (Elementarne zjawisko fotoelektryczne i Pole magnetyczne promieni katodowych) zostaje wykładowcą w Politechnice w Petersburgu, a od 1914 r. także docentem Uniwersytetu Petersburskiego. W 1916 r. A. F. Joffe — w tym czasie już doktor nauk fizycznych (stopień doktorski otrzymał za obszerną pracę p t .: Właściwości sprężyste i elektryczne
kwarcu, 1915 r.) — organizuje w Politechnice swe słynne seminarium fizyczne,
które wkrótce staje się głównym ośrodkiem myśli fizycznej w Piotr ogrodzie. W 1918 r. A. F. Joffe bierze bezpośredni udział w stworzeniu jednego z pierwszych instytutów naukowych w Rosji Radzieckiej — Państwowego Instytutu Rentgenologicznego i Radiologicznego w Piotrogrodzie. D o pracy w Instytucie zaproszono nie tylko fizyków, ale i elektrotechników (A. A. Czer- nyszew, M. A. Szatelen). Sam Joffe objął kierownictwo wydziału fizyczno- - technicznego, który wkrótce po utworzeniu został przekształcony w Państwowy Fizyczno-Techniczny Instytut Rentgenowski, prowadzony nadal przez A. F. Jo ffe.
Przewidując ogromne zapotrzebowanie przemysłu i nauki radzieckiej na wykwalifikowane kadry fizyków-inżynierów, A. F. Joffe zorganizował w 1919 r. wydział fizyczno-mechaniczny (od 1940 r. wydział inżynieryjno-fizyczny) Politechniki w Piotrogrodzie i przez prawie dziesięć lat kierował jego dzia łalnością. Wielu absolwentów tego wydziału zostało następnie pracownikami Instytutu Fizyczno-Technicznego.
z jednym ze swych uczniów, obecnie członkiem Akadem ii N auk ZSR R , laureatem N agrody N obla, N . N . Siemienowem, zakłada samodzielne labora torium fizyczno-techniczne, które w 1929 r. połączono z Państwowym Fizyczno- -Technicznym Instytutem Rentgenowskim , tworząc Państwowy Instytut Fi- zyczno-Techniczny. D yrektorem nowo utworzonego Instytutu przez prawie ćwierć wieku był A. F. Joffe.
Od początku istnienia Instytutu Fizyczno-Technicznego prow adzone w nim prace rozwijały się w dwóch k ieru n k ach : z jednej strony badania w zakresie najnowszych tendencji w fizyce współczesnej — tj. w zakresie fizyki atom owej, a następnie fizyki jądrowej i fizyki promieni rentgenowskich, z drugiej opracow ania szeregu problem ów naukowych w celu późniejszego zastosowania ich rezultatów w technice i produkcji przemysłowej.
W ciągu pierwszych kilku lat prawie wszystkie znaczące badania w zakresie fizyki, rozwinięte w okresie późniejszym przez fizyków radzieckich, były inicjowane albo przez samego A. F. Joffe, albo przy jego bezpośrednim udziale. Główne kierunki pracy Instytutu w tym czasie stanowiły badania właściwości magnetycznych, elektrycznych i mechanicznych ciał stałych, przede wszystkim kryształów dielektrycznych, badania prom ieniow ania rentgenowskie go, zjawisk elektronowych, badania w zakresie fizyki ją d ra atom owego. W 1918 r. A. F . Joffe został wybrany członkiem -korespondentem Akadem ii N auk ZSR R , a w 1920 — członkiem rzeczywistym.
Zespół pracow ników Instytutu Fizyczno-Technicznego szybko powiększał się, coraz szersza była także problem atyka badań. Badania deform acji plastycznej kryształów za pom ocą rentgenogram ów, rozpoczęte w latach 1918— 1920 i kontynuow ane następnie przez uczniów A. F. Joffe (I. W. Obreimo- wa, N . A. Brillianta i A. W. Stepanowa) przyniosły istotne rezultaty i dały początek rozwojowi nowego kierunku w fizyce — fizyki m etali. K ontynuacja prowadzonych przez A. F. Joffe badań w zakresie wytrzymałości kryształów dowiodła, że odkryte przez niego prawidłowości są właściwe nie tylko kryształom , ale także różnym gatunkom stali.
W pierwszych latach działalności Instytutu Fizyczno-Technicznego A. F. Jo ffe kontynuow ał badania przewodnictwa elektrycznego kryształów, rozpoczęte jeszcze w laboratorium W. K . Roentgena, gdzie odkrył m echanizm wewnętrzne go zjawiska fotoelektrycznego w kryształach soli kam iennej, poddanych uprzednio działaniu promieni rentgenowskich. W wyniku przeprow adzonych doświadczeń. A. F. Joffe sform ułował koncepcję roli jonów , poruszających się pomiędzy węzłami sieci krystalicznej. Te założenia fizyczne, rozwinięte teoretycznie przez J. I. Frenkla, stały się podstaw ą współczesnej interpretacji właściwości elektrycznych dielektryków. Bezpośrednim efektem praktycznym badań było wyjaśnienie m echanizm u przebicia dielektryków (A. F. W alter, N . N . Siemienow) i opracow anie nowych m etod izolacji. K onieczność udosko nalenia m ateriałów elektroizolacyjnych pociągnęła za sobą podjęcie badań nad substancjami wielocząsteczkowymi i powstanie fizyki i chemii polim erów, k tó ra już w początkowym okresie swego rozwoju dała istotne rezulataty praktyczne, znajdujące zastosowanie w produkcji syntetycznego kauczuku.
Wszystkie te prace były w latach późniejszych kontynuow ane przez uczniów A. F. Joffe i uczniów jego uczniów. W wyniku ich b adań powstały nowe dziedziny fizyki i chemii fizycznej.
456 A. T. Grigorian
W latach trzydziestych w Instytucie Fizyczno-Technicznym rozpoczęto badania w dziedzinie fizyki jądrowej (zespół I. W. K urczatowa). W krótkim czasie dokonano istotnych odkryć naukowych, jak np. izomeria jądrow a (I. W. K urczatow , L. L. Rusinów), sam orzutne rozszczepienie jąd ra atam owego (G. N . Flerow, K . A. Pietrzak), zbadanie widma prom ieniow ania p (A. I. Ali- chanow).
Podstaw ow ą dziedziną prac doświadczalnych A. F. Joffe w latach trzy dziestych staje się now a i zupełnie jeszcze nieznana dziedzina — fizyka pół przewodników.
Rozszerzenie zakresu prac badawczych już przed 1930 r. doprowadziło do podziału Instytutu Fizyczno-Technicznego na trzy samodzielne zespoły naukowe. Badania w dziedzinie radiofizyki, elektroakustyki, elektroniki tech nicznej, wyładowań elektrycznych w gazach podjął Leningradzki Instytut Elektryczno-Fizyczny, którym kierował A. A. Czernyszew. W nowo utworzonym Instytucie Fizyki Chemicznej pod kierunkiem N . N . Siemienowa prow adzono badania nad procesami fizyczno-chemicznymi, mechanizmem reakcji łańcucho wych, zjawiskiem spalania, i wybuchu itp.
Po przeprowadzeniu reorganizacji Instytut Fizyczno-Techniczny w końcu lat trzydziestych staje się głównym ośrodkiem badań w dziedzinie fizyki jądrow ej (kierowanych przez I. W. K urczatow a, A. I. Alichanowa, L. A. Arcy- mowicza), fizyki atom owej, zjawiska fotoelektrycznego, prom ieniow ania rentgenowskiego (zespół P. I. Łukirskiego), fizyki polimerów (P. P. K obeko i A. P. Aleksandrów) i fizyki półprzewodników (A. F. Joffe). Ponadto w latach 1932— 1938 w skład Instytut wchodziło laboratorium D. W. Sko- bielcyna, prowadzące badania nad promieniowaniem kosmicznym.
D o 1936 r. kom pleksem trzech instytutów kierował A. F. Joffe. Po ostatecznym podziale w 1936 r. na trzy samodzielne Instytuty Joffe został dyrektorem Instytutu Fizyczno-Technicznego i zajmował to stanow isko aż do
1952 r.
Po reorganizacji Instytutu Joffe nadal prowadzi badania w zakresie fizyki półprzewodników. Już pierwszy artykuł jego pióra, dotyczący tej problem atyki, nosił wiele mówiący tytuł: Półprzewodniki — nowy materiał elektrotechniki.
• Jak poprzednio A. F. Joffe prowadził swe prace doświadczalne przy ścisłej współpracy z grupą 10— 12 uczniów. W 1931 r. zorganizował w Instytucie odrębny zespół badawczy, zajmujący się problem atyką półprze wodników. Jego członkami byli m.in. I. W. K urczatow , W. P. Żuze, B. M . Hoch- berg i in.
W celu dokładnego zbadania m echanizm u działania półprzewodników A. F. Joffe opracow ał bogaty i wszechstronny program doświadczeń, obej mujący badania nad procesami fizycznymi, zachodzącymi w półprzewodnikach, badania przewodnictwa elektrycznego, właściwości fotoelektrycznych, zjawisk galwanomagnetycznych, zjawiska prostow ania prądu elektrycznego, badanie charakteru warstwy powierzchniowej, zjawisk termoelektrycznych w półprze wodnikach.
W wyniku tych badań wykryto dwa mechanizmy przewodnictwa w pół przewodnikach — ruch elektronów i ruch dziur, szczegółowo zbadano charakter warstwy powierzchniowej, wpływ domieszek na przewodnictwo, opracow ano sposoby wytwarzania półprzewodnikach o różnych, z góry określonych
właści-wościach. Najważniejszymi praktycznym i efektami tych badań było w prow a dzenie do produkcji wysokiej jakości fotokom órek i prostow ników z ciał stałych.
W 1939 r. Leningradzki Instytut Fizyczno-Techniczny został włączony do sieci placówek naukowych AN ZSR R . W latach wojny pracę w Instytucie zreorganizowano — realizował on ważne zadania związane z obroną kraju. Po wojnie prow adzono w nim zakrojone na coraz szerszą skalę badania w zakresie fizyki jąd ra atom owego, półprzewodników i polimerów. Podejm o wana przez Instytut problem atyka uczyniła go jednym z najnowocześniejszych i najprężniejszych ośrodków naukowych w kraju.
W okresie powojennym wielu uczniów A. F. Joffe zostało członkami AN Z S R R ; utworzone przez niego laboratoria przekształciły się w samodzielne instytuty. W Związku Radzieckim na coraz szerszą skalę podejm ow ano badania w dziedzinie fizyki. Rozwijające się niezwykle dynamicznie badania nad półprzewodnikam i — stwarzające rzeczywiście — zgodnie z przewidywa niami A. F. Joffe ogrom ne możliwości dla współczesnej elektro- i radio techniki — wymagały stworzenia nowego samodzielnego instytutu. N a jego czele stanął A. F. Joffe, kierując badaniam i w tej najbliższej m u dziedzinie fizyki.
Powstały z niewielkiego wydziału Państwowego Fizyczno-Technicznego Instytutu Rentgenowskiego Leningradzki Instytut Fizyczno-Techniczny stał się bazą dla organizacji czterech nowych ośrodków badawczych w samym tylko Leningradzie. Wykształceni w leningradzkim instytucie fizycy byli w sp ó łtw ó r-. cami wielu pracujących na potrzeby przemysłu instytutów fizyczno-technicznych w całym kraju. Zasługą wychowanków leningradzkiego ośrodka naukowego było także stworzenie sieci zakładowych i fabrycznych laboratoriów fizycz nych.
O drębną dziedziną działalności A. F. Joffe, której poświęcił wiele sił i lat życia, było utworzenie i kierownictwo Instytutu Fizyczno-Agronomicznego — jedynej na świecie placówki naukowej, w której prow adzono badania nad możliwościami zastosowania fizyki w rolnictwie, nad wykorzystaniem wiedzy fizycznej w badaniach wegetacji roślin i w badaniach gleby. W krótkim czasie nowo utworzony instytut osiągnął konkretne rezultaty praktyczne.
Ogrom na skala i bogate rezultaty wieloletniej nieustannej działalności' A. F. Joffe, który z wyjątkową energią i um iejętnością kierował szeregiem przedsięwzięć, mających na celu stworzenie współczesnej fizyki radzieckiej, stają się szczególnie widoczne, gdy uzmysłowimy sobie, że co najmniej trzy pokolenia radzieckich fizyków są w znacznej części uczniami A. F. Joffe lub uczniami jego uczniów.
Ze szkoły A. F. Joffe wyszli znani fizycy radzieccy, członkowie rzeczywiści Akademii N auk Z SR R : A. P. Aleksandrów, A. L. Alichanow, P. L. K apica, I. K. Kikoin, W. N . K ondratiew , B. P. K onstantinow , G. W. K urdim ow , I. W. Kurczatow, P. I. Łukirskij, I. W. Obreimow, N. N . Siemienow, D. W. Sko- bielcyn, J. B. C hariton, wielu członków -korespondentów AN Z SR R i obecnie wielotysięczna już arm ia fizyków-specjalistów. Wielu najwybitniejszych uczniów A. F. Joffe było twórcami własnych szkół naukowych.
G dy po 11 W ojnie Światowej w Związku Radzieckim pojawiła się paląca potrzeba rozwoju fizyki jądrowej i jej zastosowań. A. F. Joffe i jego uczniowie
458 A. T. Grigorian
w znacznym stopniu przyczynili się do osiągnięcia sukcesów w tej dziedzinie i pomyślnego rozwiązania wielu problemów.
Ogrom ne znaczenie m ają opublikow ane przez A. F. JofTe książki: podręczni ki dla szkół wyższych, m onografie z dziedziny fizyki półprzewodników i die lektryków, prace dotyczące ogólnych zagadnień filozoficznych fizyki współ czesnej. D okładność przedstaw iania problem atyki i bogactw o m ateriału nauko wego łączą się w nich z niezwykłą jasnością i głębią myśli fizycznej. Obszerna m onografia pióra A. F. JofTe — wydana w 1957 r. Fizyka półprze
wodników, stanow iąca podsum ow anie wielu lat pracy doświadczalnej, cieszy
się ogrom ną popularnością w Z SR R i poza jego granicam i. Inne fundam en talne dzieło A. F. Jo ffe — Podstawowe pojęcia fiz y k i współczesnej (1949 r . ) — w znacznym stopniu sprzyjało prawidłowem u zrozum ieniu właściwości rozwoju fizyki, swoistości i głębi jej idei. Obie m onografie przetłum aczono na wiele języków, m .in. angielski, niemiecki i francuski.
Zakres doświadczeń i możliwości zastosowań w technice i produkcji przemysłowej, dostrzeganie ścisłego związku eksperym entu z najszerszymi uogólnieniami fizyki teoretycznej, wszechstronne zrozumienie zależności po między teorią, eksperymentem i zastosowaniami wiedzy fizycznej doprow adzi ły w naturalny sposób do sform ułowania w dziełach A. F. Joffe twór czych i głębokich interpretacji historii fizyki, czynników decydujących o jej rozwoju, znaczenia uogólnienia teoretycznego i rezultatów eksperymentu.
A. F. Joffe jest autorem znakom itych szkiców z historii fizyki. D użą wartość dla historyka nauki stanow ią napisane przez niego trafne charakte rystyki działalności wybitnych myślicieli i artykuły o rozwoju fizyki światowej, a szczególnie fizyki radzieckiej. Przykładem może tu być analiza historyczna badań nad mechanicznymi i elektrycznymi właściwościami ciał stałych, przed staw iona w artykule wchodzącym do z b io ru : M atem atyka i przyrodoznawstwo
w Z S R R (1938 r.), analizu rozwoju fizyki radzieckiej w latach Wielkiej
W ojny N arodow ej 1941— 1945 i wiele innych prac. Spod pióra A. F. JofTe wyszły też znakom ite życiorysy twórców fizyki współczesnej i barwne wspomnienia o spotkaniach i dyskusjach autora z takimi wybitnymi uczonymi, jak A. Einstein, M. Planck, W. K. Roentgen.
A. F. Joffe był nie tylko wybitnym fizykiem, jednym z twórców współ czesnej nauki radzieckiej, znakomitym myślicielem, ale również wspaniałym człowiekiem. Cieszył się sym patią uczonych radzieckich i wszystkich postępo wych uczonych innych krajów.
