Жана батисту перрі (jean baptiste perrin)

Французький фізик Жан Батист Перрен (30.9.1870-17.4.1942) народився в Ліллі.Його разом з двома сестрами виховувала мати, після того як їх батько, офіцер, помер від ран, отриманих під час франко-прусської війни.Здобувши початкову освіту в місцевих школах, Перрен закінчив ліцей Жансон-де-Сайі в Парижі, рік відбував військову повинність, а в 1891 році вступив в "Еколь нормаль сюперьёр".З 1894 по 1897 рік він був асистентом-фізиком в "Еколь нормаль сюперьёр" і протягом цього періоду проводив дослідження катодних і рентгенівських променів.Ця тема стала предметом його докторської дисертації.

У період, коли Перрен виконував свої експерименти, ще не було вироблено єдиної думки щодо природи катодних променів, що випускаються негативним електродом (катодом) у вакуумній трубці при електричному розряді.Деякі вчені вважали, що ці промені є різновидом світлового випромінювання, проте в 1895 році дослідження Перрена показали, що вони є потоком негативно заряджених частинок.Дж.Дж.Томсон, модифікувавши експеримент Перрена, підтвердив його висновки і в 1897 році визначив найважливішу характеристику цих частинок, вимірявши ставлення їх заряду до маси по відхиленню в електричному і магнітному полях.Маса виявилася приблизно в 2 тисячі разів менша за масу атома водню, найлегшого серед всіх атомів.Незабаром стало поширюватися думка, що ці негативні частинки, названі електронами, являють собою складову частину атомів.Спираючись на результати своїх робіт, Перрен взяв участь в дискусії про атомну, або дискретною, природу матерії.Її учасником став і Марсель Брілюена, один з вчителів Перрена, колишній активним прихильником атомної теорії.

Атомна теорія стверджувала, що елементи складені з дискретних частинок, званих атомами, і що хімічні сполуки складаються з молекул, частинок більшого розміру, що містять два або більше атомів.До кінця XIX століття атомна теорія отримала широке визнання серед вчених, особливо серед хіміків.Однак деякі фізики вважали, що атоми і молекули-це не більше ніж фіктивні об'єкти, які введені з міркування зручності і корисні при чисельній обробці результатів хімічних реакцій.Австрійський фізик і філософ Ернст Мах вважав, що питання про первинному будову матерії принципово недозволено і не повинен бути предметом дослідження вчених.Для прихильників атомізму підтвердження дискретності матерії було одним з принципових питань, що залишалися невирішеними у фізиці.

У 1897 році Перрен отримав докторський ступінь і в тому ж році почав читати новий курс фізичної хімії в Паризькому університеті (Сорбонні).Курс мав величезний успіх.(Перрен в 1910 році очолив у Сорбонні кафедру фізичної хімії і до 1940 року залишався на цій посаді.) Продовжуючи розробляти атомну теорію, він висунув в 1901 році гіпотезу, що атом є мініатюрною Сонячну систему, але він не зміг це довести.Десять років по тому Ернст Резерфорд запропонував свою модель компактного позитивно зарядженого ядра, оточеного негативними електронами, і ця ідея здобула найбільшу популярність.У моделі Томсона атом нагадував "сливовий пудинг" у вигляді позитивно зарядженої сфери, в яку електрони вкраплені подібно родзинок.Хоча робота Перрена в галузі фізичної хімії була відходом від його попередніх досліджень катодних променів, він сконцентрував свою увагу на питаннях, що відносяться до молекулярної природі з'єднань, включаючи термодинаміку, осмос, рух іонів і кристалізацію.Дослідження колоїдів (суспензій дрібних частинок) привело його до знаменитих дослідів з броунівському русі, які послужили доказом існування молекул.

Броунівський рух вперше було описано англійським ботаніком Робертом Броуном в 1827 році.Якщо дрібні частки начебто зерняток пилку помістити в підвішеному стані в рідину, то під мікроскопом можна спостерігати, як вони роблять випадкові різкі скачки, ніби вони піддаються безперервної бомбардуванню з боку якихось невидимих ​​об'єктів.Висувалися різні пояснення цього руху, в т.Ч.Під впливом електричних сил, конвекційних потоків або зіткнення з постійно рухаються молекулами рідини.У 1905 році Альберт Ейнштейн опублікував роботу про броунівському русі, в якій були дані теоретичні обґрунтування молекулярної гіпотези.Він дав певні кількісні передбачення, проте необхідні для їх перевірки експерименти вимагали настільки великий точності, що Ейнштейн сумнівався в їх здійсненності.З 1908 по 1913 рік Перрен (спочатку не знаючи про роботу Ейнштейна) виконав найтонші спостереження над броунівським рухом, які підтвердили передбачення Ейнштейна.

Перрен зрозумів, що якщо рух зважених часток викликається зіткненнями з молекулами, то, грунтуючись на добре відомих газових законах, можна передбачити їх середні зміщення за певний проміжок часу, якщо знати їх розмір, щільність і деякі характеристики рідини (наприклад, температуру і густина).Було потрібно лише правильно узгодити ці передбачення з вимірами, і тоді з'явилося б вагоме підтвердження існування молекул.Однак отримати частки потрібних розмірів і однорідності було не так просто.Після багатьох місяців копіткої центрифугування Перрену вдалося виділити кілька десятих грама однорідних частинок гуммигута (жовтуватого речовини, одержуваного з молочного соку рослин).Після вимірювання характеристик броунівського руху цих частинок результати виявилися цілком відповідними молекулярної теорії.

Перрен також вивчав седиментацію, або осідання, найдрібніших зважених часток.Якщо молекулярна теорія вірна, міркував він, частинки, розміри яких менше певного, зовсім не будуть опускатися на дно посудини: спрямована вгору компонента імпульсу, отриманого в результаті зіткнень з молекулами, буде постійно протидіяти спрямованої вниз силі тяжіння.Якщо суспензія не береться збурень, то в кінці кінців встановиться седиментаційно рівновагу, після чого концентрація частинок на різній глибині не змінюватиметься.Якщо властивості суспензії відомі, то можна передбачити рівноважний розподіл по вертикалі.

Перрен провів кілька тисяч спостережень, досить витончено і дотепно користуючись мікроскопічної технікою і підраховуючи число частинок на різній глибині в одній краплі рідини з кроком по глибині всього в дванадцять сотих міліметра.Він виявив, що концентрація частинок в рідині експоненціально убуває із зменшенням глибини, причому числові характеристики настільки добре узгоджувалися з передбаченнями молекулярної теорії, що результати його дослідів були широко визнані як вирішальне підтвердження існування молекул.Пізніше він придумав способи вимірювання не тільки лінійних зсувів частинок в броунівському русі, але і їх обертання.Дослідження Перрена дозволили йому обчислити розміри молекул і число Авогадро, т.Е.Число молекул в одному молі (кількості речовини, маса якого, виражена в грамах, чисельно дорівнює молекулярній вазі цієї речовини).Він перевірив отримане їм значення числа Авогадро за допомогою п'яти різних типів спостережень і знайшов, що вона задовольняє їм усім з урахуванням мінімальної експериментальної помилки.(Прийняте нині значення цього числа складає приблизно 6,02 ^ 1023; Перрен отримав величину на 6% вищу.) До 1913 року, коли він підсумовував уже численні на той час свідоцтва дискретної природи матерії в своїй книзі "Атоми" ( "Atoms" ), реальність існування як атомів, так і молекул була визнана майже повсюдно.

У 1926 році Перрен отримав Нобелівську премію з фізики "за роботу з дискретної природи матерії і особливо за відкриття седиментационного рівноваги".При презентації лауреата К.Осеен, член Шведської королівської академії наук, підсумував роботу Перрена і навів свідчення, що підтверджують його висновки.

Під час першої світової війни Перрен служив в якості офіцера інженерного корпусу французької армії, займаючись розробкою таких, наприклад, технічних проблем, як виявлення підводних човнів акустичними методами.Після війни він зацікавився ядерною фізикою і був одним з перших, хто висунув припущення про ймовірне джерело вихідного від Сонця тепла, пояснює такий тривалий його сталість.За його безпосередньої участі були засновані Національний центр наукових досліджень, Інститут фізико-хімічної біології та Інститут астрофізики.Його прагнення популяризувати науку, особливо серед молодого покоління, сприяло створенню Палацу відкриттів на Міжнародній виставці в Парижі в 1937 році.

Будучи соціалістом і затятим противником фашизму, Перрен покинув Францію після її окупації Німеччиною в 1940 році і відправився в Сполучені Штати, де його син викладав фізику в Колумбійському університеті.Перебуваючи у вигнанні, Перрен закликав до активізації американської підтримки французьких військових зусиль.Він також заснував Нью-Йоркський французького університету.Помер він в Нью-Йорку в 1942 році.У 1948 році його останки були перевезені до Франції і поховані в Пантеоні в Парижі.

Перрен одружився на Генріетте Дюпорталь в 1897 році.У них були син і дочка.Приємний співрозмовник, він подобався всім, особливі симпатії викликав у молоді.Він влаштовував у своїй лабораторії вечора, куди запрошував цілі групи молодих вчених на диспути.Проте він більше тяжів до експериментальних дослідів, а не до теоретичних роздумів.Одного разу, коли якийсь професор змушував його визнати "неспростовні гідності" однієї нової фізичної концепції, Перрен відповів, що "вкрай важко придумати більш помилкову теорію".

Серед нагород Перрена, крім Нобелівської премії, можна назвати премію Джоуля Лондонського королівського товариства (1896) і премію Ляказа Французької академії наук (1914).Перрен став членом Французької академії наук у 1923 році і її президентом в 1938 році.Йому були присуджені почесні вчені ступені університетів Брюсселя, Льєжа, Гента, Калькутти, Манчестера, Нью-Йорка, Прінстона і Оксфорда.Він був членом Лондонського королівського товариства, а також академій наук Італії, Чехословаччини, Бельгії, Швеції, Румунії та Китаю.


N-T.ru-електронна бібліотека

-->