Патрик Блэкетт: Жизнь и научные достижения

Введение

Британский физик (1897–1974)

Патрик Мэйнард Стюарт Блэкетт, барон Блэкетт (18 ноября 1897 – 13 июля 1974) – британский экспериментальный физик, известный своими работами в области облачных камер, космических лучей и палеомагнетизма, удостоенный Нобелевской премии по физике в 1948 году. В 1925 году он первым доказал, что радиоактивность может вызывать ядерное превращение одного химического элемента в другой. Он также внес значительный вклад во время Второй мировой войны, консультируя по вопросам военной стратегии и разрабатывая методы оперативных исследований. Его взгляды нашли отражение в развитии стран третьего мира и оказали влияние на политику лейбористского правительства 1960-х годов.

Ранние годы и образование

Блэкетт родился в Кенсингтоне, Лондон, сыном Артура Стюарта Блэкетта, биржевого брокера, и его жены Кэролайн Мейнард. Его младшая сестра была психоаналитиком Марион Милнер. Его дед по отцовской линии, преподобный Генри Блэкетт, брат австралийского архитектора Эдмунда Блэкета, много лет был викарием Кройдона. Его дед по материнской линии, Чарльз Мейнард, служил офицером Королевской артиллерии во время Индийского восстания. Семья Блэкетт последовательно жила в Кенсингтоне, Кенли, Уокинге и Гилдфорде, Суррей, где Блэкетт учился в подготовительной школе. Его основными увлечениями были модели самолетов и кристаллический приемник. Когда он пришел на собеседование для поступления в Королевский военно-морской колледж в Осборне, на острове Уайт, Чарльз Роллс завершил свой перелет через Ла-Манш накануне, и Блэкетт, который следил за полетом по своему кристаллическому приемнику, смог подробно рассказать об этом. Он был принят и провел там два года, после чего перешел в Дартмут, где он обычно был лучшим в классе. В августе 1914 года, с началом Первой мировой войны, Блэкетт был назначен на действительную службу в качестве мичмана. Его перевели на острова Кабо-Верде на HMS Carnarvon, где он участвовал в битве за Фолклендские острова. Затем он был переведен на HMS Barham и принимал участие в сражении у Ютландии. Служа на HMS Barham, Блэкетт был одним из изобретателей артиллерийского устройства, на которое Адмиралтейство получило патент. В 1916 году он подал заявление о вступлении в RNAS, но оно было отклонено. В октябре того же года он стал контр-лейтенантом на HMS P17, участвовавшем в патрулировании Дувра, а в июле 1917 года был назначен на HMS Sturgeon в состав Harwich Force под командованием адмирала Тирвитта. Блэкетта особенно беспокоило низкое качество артиллерии в соединении по сравнению с артиллерией противника и его собственным предыдущим опытом, и он начал читать научные учебники. В мае 1918 года он был произведен в лейтенанты, но решил покинуть флот. Затем, в январе 1919 года, Адмиралтейство направило офицеров, чье обучение было прервано войной, в Кембриджский университет для прохождения курса общей подготовки. В первую ночь в колледже Магдалины в Кембридже он встретил Кингсли Мартина и Джеффри Уэбба, позже вспомнив, что никогда раньше во время своей морской подготовки не слышал интеллектуальных бесед. Блэкетт был впечатлен престижной лабораторией Кавендиша и покинул флот, чтобы изучать математику и физику в Кембридже.

Blackett was born in Kensington, London, the son of Arthur Stuart Blackett, a stockbroker, and his wife Caroline Maynard. His younger sister was the psychoanalyst Marion Milner. His paternal grandfather Rev. Henry Blackett, brother of Edmund Blacket the Australian architect, was for many years vicar of Croydon. His maternal grandfather Charles Maynard was an officer in the Royal Artillery at the time of the Indian Mutiny. The Blackett family lived successively at Kensington, Kenley, Woking and Guildford, Surrey, where Blackett went to preparatory school. His main hobbies were model aeroplanes and crystal radio. When he went for interview for entrance to the Royal Naval College, Osborne, Isle of Wight, Charles Rolls had completed his cross channel flight the previous day and Blackett who had tracked the flight on his crystal set was able to expound lengthily on the subject. He was accepted and spent two years there before moving on to Dartmouth where he was "usually head of his class". In August 1914 on the outbreak of World War I Blackett was assigned to active service as a midshipman. He was transferred to the Cape Verde Islands on HMS Carnarvon and was present at the Battle of the Falkland Islands. He was then transferred to HMS Barham and saw much action at the Battle of Jutland. While in HMS Barham, Blackett was co inventor of a gunnery device on which the Admiralty took out a patent. In 1916 he applied to join the RNAS but his application was refused. In October that year he became a sub lieutenant on HMS P17 on Dover patrol, and in July 1917 he was posted to HMS Sturgeon in the Harwich Force under Admiral Tyrwhitt. Blackett was particularly concerned by the poor quality of gunnery in the force compared with that of the enemy and of his own previous experience, and started to read science textbooks. He was promoted to lieutenant in May 1918, but had decided to leave the Navy. Then, in January 1919, the Admiralty sent the officers whose training had been interrupted by the war to the University of Cambridge for a course of general duties. On his first night at Magdalene College, Cambridge, he met Kingsley Martin and Geoffrey Webb, later recalling that he had never before, in his naval training, heard intellectual conversation. Blackett was impressed by the prestigious Cavendish Laboratory, and left the Navy to study mathematics and physics at Cambridge.

Карьера и исследования

После окончания колледжа Магдалины в 1921 году Блэкетт провел десять лет в лаборатории Кавендиша в качестве экспериментального физика под руководством Эрнеста Резерфорда, а в 1923 году стал членом Королевского колледжа Кембриджа, эту должность он занимал до 1933 года. Резерфорд обнаружил, что ядро атома азота можно расщепить, обстреливая его быстрыми альфа-частицами. Он попросил Блэкетта использовать камеру Вильсона для обнаружения видимых треков этого расщепления, и к 1925 году тот сделал 23 000 фотографий, на которых было зафиксировано 415 000 треков ионизированных частиц. Восемь из них оказались раздвоенными, что свидетельствовало о том, что комбинация атома азота с альфа-частицей образовала атом фтора, который затем распался на изотоп кислорода-17 и протон. Блэкетт опубликовал результаты своих экспериментов в 1925 году и таким образом стал первым человеком, намеренно осуществившим трансмутацию одного элемента в другой. Во время работы в Кембридже он стал научным руководителем молодого американского аспиранта Дж. Роберта Оппенгеймера. Стремление Оппенгеймера к теоретической физике, а не к лабораторным исследованиям, привело к конфликту с Блэкеттом. В поисках помощи после психического срыва, вызванного требовательностью Блэкетта, Оппенгеймер признался, что пытался отравить своего наставника яблоком, подмешанным в токсины. Блэкетт яблоко не съел, и никаких мер в отношении попытки отравления предпринято не было. В 1924–1925 годах Блэкетт некоторое время работал в Геттингене (Германия) с Джеймсом Франком над атомными спектрами. В 1932 году, работая с Джузеппе Оккиалини, он разработал систему счетчиков Гейгера, которые фиксировали фотографии только при прохождении через камеру частицы космического излучения. Они обнаружили 500 треков высокоэнергетических частиц космического излучения на 700 автоматических снимках. В 1933 году Блэкетт обнаружил четырнадцать треков, подтвердивших существование позитрона и показавших теперь хорошо узнаваемые спиральные треки образования пары позитрон-электрон. Эта работа, а также исследования аннигиляционного излучения, сделали его одним из первых и ведущих специалистов в области антиматерии. В том же году он перешел в Биркбекский колледж Лондонского университета в качестве профессора физики на четыре года. Затем, в 1937 году, он поступил в Университет Виктории в Манчестере, где был избран на должность профессора Лэнгворти и создал крупную международную исследовательскую лабораторию. Мемориальный зал Блэкетта и лекционный театр Блэкетта в Манчестерском университете были названы в его честь. В 1947 году Блэкетт предложил теорию, объясняющую магнитное поле Земли как функцию ее вращения, надеясь тем самым объединить электромагнитную силу и силу гравитации. Он несколько лет разрабатывал высококачественные магнитометры для проверки своей теории, но в конечном итоге она оказалась несостоятельной. Однако его работа в этой области привела его к геофизике, где он впоследствии помог обработать данные, касающиеся палеомагнетизма, и предоставил убедительные доказательства дрейфа континентов. В 1948 году он был удостоен Нобелевской премии по физике за исследования космических лучей с использованием изобретенной им камеры Вильсона с контролем счетчиками. В 1953 году Блэкетт был назначен главой физического факультета Имперского колледжа Лондона и вышел на пенсию в июле 1963 года. Здание физического факультета Имперского колледжа, лаборатория Блэкетта, названо в его честь. В 1957 году Блэкетт выступил с президентским докладом ("Технологии и мировой прогресс") на собрании Британской ассоциации в Дублине. В 1965 году его пригласили выступить с мемориальной лекцией Макмиллана в Институте инженеров и судостроителей в Шотландии. Он выбрал тему "Дрейф континентов".

After graduating from Magdalene College in 1921, Blackett spent ten years working at the Cavendish Laboratory as an experimental physicist with Ernest Rutherford and in 1923 became a fellow of King's College, Cambridge, a position he held until 1933. Rutherford had found out that the nucleus of the nitrogen atom could be disintegrated by firing fast alpha particles into nitrogen. He asked Blackett to use a cloud chamber to find visible tracks of this disintegration, and by 1925, he had taken 23,000 photographs showing 415,000 tracks of ionized particles. Eight of these were forked, and this showed that the nitrogen atom alpha particle combination had formed an atom of fluorine, which then disintegrated into an isotope of oxygen 17 and a proton. Blackett published the results of his experiments in 1925. He thus became the first person to deliberately transmute one element into another. During his time at Cambridge, he became the supervisor of the young American graduate J. Robert Oppenheimer. Oppenheimer's desire to study theoretical physics rather than focus on lab work brought him into conflict with Blackett. While seeking help for a psychiatric breakdown induced by the demanding Blackett, Oppenheimer admitted to trying to poison his tutor with an apple laced with toxins. Blackett did not eat the apple and no action was taken over the attempted poisoning. Blackett spent some time in 1924–1925 at Göttingen, Germany, working with James Franck on atomic spectra. In 1932, working with Giuseppe Occhialini, he devised a system of Geiger counters which took photographs only when a cosmic ray particle traversed the chamber. They found 500 tracks of high energy cosmic ray particles in 700 automatic exposures. In 1933, Blackett discovered fourteen tracks which confirmed the existence of the positron and revealed the now instantly recognisable opposing spiral traces of positron/electron pair production. This work and that on annihilation radiation made him one of the first and leading experts on antimatter. That year he moved to Birkbeck, University of London, as professor of Physics for four years. Then in 1937 he went to the Victoria University of Manchester where he was elected to the Langworthy Professorship and created a major international research laboratory. The Blackett Memorial Hall and Blackett lecture theatre at the University of Manchester were named after him. In 1947, Blackett introduced a theory to account for the Earth's magnetic field as a function of its rotation, with the hope that it would unify both the electromagnetic force and the force of gravity. He spent a number of years developing high quality magnetometers to test his theory, and eventually found it to be without merit. His work on the subject, however, led him into the field of geophysics, where he eventually helped process data relating to paleomagnetism and helped to provide strong evidence for continental drift. In 1948 he was awarded the Nobel Prize in Physics, for his investigation of cosmic rays using his invention of the counter controlled cloud chamber. Blackett was appointed head of the Physics Department of Imperial College London in 1953 and retired in July 1963. The Physics department building of Imperial College, the Blackett Laboratory, is named in his honour. In 1957 Blackett gave the presidential address ("Technology and World Advancement") to the British Association meeting in Dublin. In 1965 he was invited to deliver the MacMillan Memorial Lecture to the Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland. He chose the subject "Continental Drift".

Вторая мировая война и оперативные исследования

В 1935 году Блэкетт был приглашен в Комитет по аэронавтическим исследованиям под председательством сэра Генри Тизарда. Комитет эффективно добивался скорейшей установки радиолокационных станций для противовоздушной обороны. В начале Второй мировой войны Блэкетт работал в различных комитетах и провел время в Королевском авиационном заведении (RAE) в Фарнборо, где внес значительный вклад в разработку бомбового прицела Mark XIV, позволявшего сбрасывать бомбы без предварительного выполнения горизонтального полета. В 1940–41 годах Блэкетт служил в комитете MAUD, который пришел к выводу о возможности создания атомной бомбы. Он не согласился с заключением комитета о том, что Великобритания сможет создать атомную бомбу к 1943 году, и рекомендовал обсудить этот проект с американцами. В 1933 году он был избран членом (Fellow) Королевского общества (FRS). В своих взглядах он испытывал недовольство существующей военной иерархией и был отстранен от некоторых каналов связи. Однако после войны результаты исследования стратегических бомбардировок союзников подтвердили правоту Блэкетта.

Политика

Блэкетт подружился с Кингсли Мартином, будучи студентом и придерживаясь левых взглядов, который впоследствии стал редактором журнала New Statesman. Политически он определял себя как социалист и часто участвовал в избирательных кампаниях от Лейбористской партии. В конце 1940-х годов Блэкетт стал известен своими радикальными политическими убеждениями, в частности, своей уверенностью в том, что Великобритании не следует разрабатывать атомное оружие. Лейбористское правительство 1945–1951 годов считало его взгляды слишком левыми и отказалось от его услуг, после чего он вернулся к научной деятельности. Его интернационализм проявлялся в решительной поддержке Индии. Там, в 1947 году, он встретился с Джавахарлалом Неру, который обратился к нему за консультацией по вопросам научно-исследовательских разработок для индийских вооруженных сил, и в течение последующих 20 лет регулярно посещал Индию и выступал в качестве советника по вопросам военной и гражданской науки. Эти поездки усилили его сочувствие к обездоленным и бедным. Он был убежден, что их проблемы можно решить, применяя науку и технику, и использовал свой научный авторитет, чтобы убедить ученых в том, что одним из их главных долгов является использование своих знаний для обеспечения достойной жизни всему человечеству. Задолго до того, как проблема неразвитости стала широко обсуждаться, он выступил с президентской речью перед Британской ассоциацией, предложив Великобритании выделять 1% своего национального дохода на экономическое развитие стран третьего мира, и позже стал одним из инициаторов создания Института исследований развития. Он был старшим членом группы ученых, которые в течение 13 лет, пока Лейбористская партия находилась в оппозиции, регулярно собирались для обсуждения научной и технологической политики, и эта группа приобрела влияние, когда Гарольд Уилсон стал лидером партии. Идеи Блэкетта непосредственно привели к созданию Министерства технологий сразу после формирования правительства Уилсона, и он настоял на том, чтобы первоочередной задачей стало возрождение компьютерной промышленности. Он не занимался открытой политикой, но в течение года работал государственным служащим. На протяжении всего срока существования правительства он оставался заместителем председателя Консультативного совета министра и одновременно являлся его личным научным советником.

Blackett became friends with Kingsley Martin, later editor of the New Statesman, while an undergraduate and became committed to the left. Politically he identified himself as a socialist, and often campaigned on behalf of the Labour Party. In the late 1940s, Blackett became known for his radical political opinions, which included his belief that Britain ought not to develop atomic weapons. He was considered too far to the left for the Labour Government 1945–1951 to employ, and he returned to academic life. His internationalism found expression in his strong support for India. There in 1947 he met Jawaharlal Nehru, who sought his advice on the research and development needs of the Indian armed forces and for the next 20 years he was a frequent visitor and advisor on military and civil science. These visits deepened his concern for the underprivileged and the poor. He was convinced that their problems could be overcome by applying science and technology and he used his scientific prestige to try to persuade scientists that one of their first duties was to use their skill to ensure a decent life for all mankind. Before underdevelopment became a popular issue he proposed in a presidential address to the British Association that Britain should devote 1% of its national income to the economic improvement of the third world and he was later one of the prime movers in the foundation of the Overseas Development Institute. He was the senior member of a group of scientists which met regularly to discuss scientific and technological policy during the 13 years when the Labour Party was out of office, and this group became influential when Harold Wilson became leader of the Party. Blackett's ideas led directly to the creation of the Ministry of Technology as soon as the Wilson government was formed and he insisted that the first priority was revival of the computer industry. He did not enter open politics, but worked for a year as a civil servant. He remained deputy chairman of the Minister's Advisory Council throughout the administration's life, and was also personal scientific adviser to the Minister.

Влияние на художественную литературу

Теории Блэкета о планетарном магнетизме и гравитации подхватил писатель-фантаст Джеймс Блиш, который ссылался на эффект Блэкета как на теоретическую "основу" своего антигравитационного привода "спиндиззи". В романе его близкого друга К. П. Сноу "Чужие и братья" (1940–1974) для создания образа левого физика Фрэнсиса Гетлиффа использованы черты личности Блэкета. Блэкетт и его высказывание "Нельзя вести войну, полагаясь на порывы эмоций" появляются в "альтернативном" романе о Второй мировой войне "Радуга тяготения".

Личная жизнь

Блэкетт был агностиком или атеистом. Он отказывался от многих наград, в духе радикалов 1920-х годов, но принял назначение членом ордена Почётных товарищей в 1965 году в списке на день рождения, а в 1967 году был удостоен Ордена Заслуг. 27 января 1969 года он получил титул пожизненного пэра как барон Блэкетт из Челси в Большом Лондоне. В 1965 году он стал президентом Королевского общества. Кратер Блэкетт на Луне назван в его честь. Блэкетт женился на Констанце Байон (1899–1986) в 1924 году. У них был один сын и одна дочь. Лаборатория Блэкетта является частью факультета естественных наук Имперского колледжа и размещает физический факультет с момента её завершения в 1961 году. Блэкетт умер 13 июля 1974 года в возрасте 76 лет. Его прах захоронен на Кенсал-Гринском кладбище в Лондоне. Бернард Ловелл писал о Блэкетте: «Те, кто работал с Блэкеттом в лаборатории, были под сильным влиянием его огромной личности, а те, кто знал его в других местах, вскоре обнаружили, что его публичный образ скрывал чуткую и гуманную душу». В 2016 году на доме, в котором Блэкетт жил с 1953 по 1969 год (48 Paultons Square, Chelsea, London), была установлена синяя табличка English Heritage. В июле 2022 года Королевский флот назвал в честь Блэкетта экспериментальный корабль, отдавая дань уважения его службе Королевскому флоту и стране; XV Патрик Блэкетт (X01) будет использоваться Королевским флотом для экспериментов с автономными технологиями.

В популярной культуре

Блэкетт был изображён Джеймсом Д’Арси в фильме 2023 года «Оппенгеймер».