Физико-технический институт Казанского филиала Академии наук в 1940 – 1950-е гг

Физико-технический институт Казанского филиала Академии наук в 1940 – 1950-е гг.

В соответствии с планом эвакуации 22 июля 1941 г. из Москвы в Казань выехали первые одиннадцать институтов и лабораторий Академии наук. 11 августа в Казань прибыла первая группа сотрудников Ленинградского физико-технического института, доставившая самое необходимое и ценное оборудование. Вскоре были эвакуированы и другие академические институты³.

Жизнь приехавших в Казань сотрудников академических институтов началась с того, что выделенные им под лаборатории помещения необходимо было срочно переоборудовать для научной работы. С целью облегчить положение ученых правительство приняло решение приравнять их в вопросе снабжения продовольствием к рабочим промышленных предприятий. Это, в частности, означало, что им давалось право на получение хлеба по высшей в то время норме – 800 г на человека в день. Академические институты были размещены в здании Казанского государственного университета, на улице Чернышевского. Растянувшееся на целый квартал невысокое белокаменное строение вместило в себя и ФИАН (Физические институты Академии наук), и Физтех, и Институт физических проблем. Никогда ранее в нашей стране плотность распределения физиков-теоретиков не была столь высокой: все они располагались в одном крыле здания университета.

Институт физических проблем АН СССР

Институту физических проблем был выделен первый этаж западного крыла главного корпуса университета, где была установлена кислородная машина и развернуты работы по проектированию более совершенных и производительных установок турбодетандерного типа. В.Я.Френкель в своих воспоминаниях писал: «В правом крыле белоколонного университетского корпуса расположились Ленинградский физико-технический институт и московские Институт физических проблем и Физический институт им. П.Н.Лебедева. Не помню точно, с какого времени, по-моему, уже осенью 1941 г., под лестничной клеткой первого этажа была установлена ИФП (Институт физических проблем) машина для сжижения воздуха. Ее шум был слышен издалека». Первое, пока еще небольшое количество жидкого кислорода распределялось между многочисленными казанскими военными госпиталями. Затем кислородом стали снабжаться находящиеся в Казани промышленные предприятия, нуждавшиеся в кислороде для выполнения сварочных работ.

Основным направлением деятельности коллектива научных сотрудников Института физических проблем АН СССР после эвакуации в Казань было продолжение исследований в области низких температур, и прежде всего – разработка наиболее эффективных методов получения жидкого кислорода в больших количествах, в промышленном масштабе¹.

О других работах, выполнявшихся во время пребывания института в Казани, можно судить по сохранившейся в музее истории КГУ (ныне – КФУ) копии отчета, написанного Капицей уже после возвращения в Москву. К сожалению, первая страница отчета утеряна. Но и по сохранившимся страницам можно судить, что речь идет о турбодетандерных установках разработанного институтом в Казани и о применении кислорода в разных отраслях промышленности. Упоминается о награждении большой группы сотрудников за выполнение этой работы орденами и медалями СССР. Из других работ, выполненных институтом, отмечаются: проведенная П.Г.Стрелковым и реализованная на Марийском бумажном комбинате работа по разработке технологии биофильтров, за что П.Г. Стрелков и инженер Марбумкомбината Б.Б.Гутман были удостоены Сталинской премии. Н.А.Бриллиантов и В.П. Пешков разработали метод анализа смесей бензола и толуола в связи с правительственным заданием по разгонке бензола и толуола. Работа имела первостепенное значение в связи с ростом потребности в толуоле, получаемом из продуктов переработки нефти на заводах Татарии и Башкирии, необходимом при производстве взрывчатых веществ². Приходилось решать и совершенно неожиданные задачи. Например, Н.Е.Алексеевский, в казанский период – сотрудник института, впоследствии член-корреспондент РАН, в своих воспоминаниях пишет: «… Поимо основной деятельности сотрудники института занимались решением различных проблем, которые в те годы ставила война. В стране ощущался острый дефицит ламп накаливания, оборонные цеха многих заводов испытывали в них крайнюю нужду. Вместе с А.В.Пешковым (начальником стеклодувной мастерской института) мы наладили регенерацию вышедших из строя ламп на абсолютно неприспособленном для этих работ Казанском льнокомбинате».

При первом знакомстве с литературой, посвященной казанскому периоду ИФП, обращает на себя внимание практически полное отсутствие сведений о пребывании в Казани теоретического отдела института и его руководителя Л.Д. Ландау. Возникает даже сомнение – был ли он в Казани? Оказывается, все-таки был. Однако руководство семинаром и работа над книгой вряд ли могли занять все время Л.Д. Ландау, отличавшегося исключительной работоспособностью. И с этой точки зрения представляют интерес замечания, высказанные М.Я.Бессараб в ее книге о Ландау: «…1941 г. война. Институт физических проблем эвакуировался в Казань. Вместе с коллегами проф. Ландау выполнял спецзадания. Может быть, он участвовал в создании знаменитой «Катюши», сыгравшей славную роль в Великой Отечественной войне, или какого другого вида оружия? Когда его спрашивали об этом, он только улыбался в ответ». И далее: «Ландау помог поднять советскую физику на невиданную высоту, и он был в значительной степени повинен в том потрясении, которое произошло в Соединенных Штатах, когда Россия стремительно обогнала всех в производстве водородной бомбы», – подобные заявления зарубежной прессы Ландау отказывался комментировать».

Вместе с тем можно отметить, что в 1942 – 1943 гг. Ландау было опубликовано всего три работы, в то время как до и после этого периода он регулярно публиковал по 4 – 6 работ ежегодно. Объяснить это трудностями публикации в военное время вряд ли можно. П.Л.Капица, директор ИФП, где работал Ландау, являлся членом редакции наиболее авторитетного физического журнала, издававшегося в СССР в то время, — «Журнала экспериментальной и теоретической физики», и журнал этот регулярно выходил все годы войны. Известно также, что в 1949 г. Л.Д.Ландау был награжден орденом Ленина, ему была присуждена Государственная премия II степени, а в 1953 г. – Государственная премия I степени. В том же году ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда, как говорилось в Указе – «за исключительные заслуги перед государством при выполнении специального задания правительства». Все это позволяет считать предположения, высказанные М.Я.Бессараб, не столь безосновательными.

В 1943 г. Институт физических проблем вернулся в Москву, в свое здание АН на Воробьевском шоссе. Были продолжены фундаментальные исследования. Одновременно приходилось заниматься и решением оборонных задач – все еще шла война. Время в Казани не было потеряно даром.

В эвакуации, несмотря на большие трудности, Капице и его сотрудникам удалось создать высокопроизводительные ожижители для промышленных и военных нужд. Правительство по достоинству оценило эти работы. За несколько дней до окончания войны газеты поместили Указ Президиума Верховного Совета СССР о присвоении звания Героя Социалистического Труда П.Л.Капице (Указ датирован 30 апреля 1945 г.). Текст Указа гласил: «За успешную научную разработку нового турбинного метода получения кислорода и за создание мощной турбинно-кислородной установки для производства жидкого кислорода присвоить звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и Золотой медали «Серп и молот» академику Петру Леонидовичу Капице».

В конце 1932 г. приказом А.Ф. Иоффе в институте была организована «особая группа по ядру». Обязанности руководителя группы взял на себя сам А.Ф.Иоффе, его заместителем был назначен И.В.Курчатов. В 1940 г. сотрудниками группы Г.Н.Флеровым и К.А. Петржаком, благодаря созданию уникальной по чувствительности для того времени установки, удалось наблюдать явление, которое могло быть связано с самопроизвольным делением ядер урана и возможность которого предсказывалась ранее теоретически. Чтобы исключить деление ядер урана по другим причинам, например – под действием космического излучения, были проведены контрольные измерения в московском метро, на глубине 50 м. Эти эксперименты, как и другие, показали, что действительно наблюдается спонтанное деление ядер урана. Это открытие впоследствии вошло в учебники и монографии и послужило началом развития целой новой области ядерной физики. Однако с началом Великой Отечественной войны всякие работы в области ядерной физики в ЛФТИ были прекращены. Г.Н.Флеров в первые дни войны вступил в Народное ополчение, а затем был направлен в Военно-воздушную академию, находившуюся в то время в Йошкар-Оле. Он находит возможность приехать в Казань, где в декабре 1941 г. выступает перед академиками А.Ф.Иоффе, П.Л.Капицей и др. с докладом о необходимости исследования цепных ядерных реакций, одновременно обращается в государственный комитет обороны с письмом, где пишет о важном оборонном значении этих работ. Флерова отзывают из армии и направляют в Казань, куда в то время был эвакуирован ЛФТИ и где были продолжены прерванные войной исследования.

В Казани в то время администрация ЛФТИ и часть лабораторий размещались на втором этаже западного (физического) крыла главного здания университета. Высокая дверь с табличкой «ЛФТИ» на площадке второго этажа вела в широкий коридор, где в одной из комнат по левую сторону коридора находился кабинет А.Ф.Иоффе.

Однако атомная проблема решалась все-таки не в Казани. В Казани лишь обсуждались принципиальные пути ее решения и были возобновлены некоторые физические исследования, связанные с этим направлением. Это было самое начало атомной проблемы, а уже в январе 1943 г. все работы были окончательно перемещены И.В.Курчатовым в Москву.

В Ленинградском физико-техническом институте еще до войны была создана лаборатория под руководством профессора А.П.Александрова по поиску методов защиты кораблей от магнитных мин и торпед. Так получилось, что как раз в первый день войны были запланированы испытания опытного образца размагничивающего устройства на линкоре «Марат» в Таллине. С началом военных действий изготовление таких устройств было организовано на одном из ленинградских заводов. В Таллин выехал профессор А.П.Александров с группой сотрудников, которые на Балтике приняли участие в работах по размагничиванию. Таким образом, благодаря активной деятельности группы ученых Ленинградского ФТИ под руководством А.П.Александрова и И.В.Курчатова флот нашей страны от Черного и до полярных морей был надежно защищен от поражения магнитными минами противника. И.В.Курчатов же специальным предписанием с наступлением зимы был направлен из Сталинграда сначала в Ульяновск для отчета перед командованием о результатах выполненной работы, а затем в Казань. 16 апреля 1942 г. Курчатов был назначен заведующим броневой лабораторией, которая была организована в Казани при ЛФТИ с целью разработки новых методов защиты танковой брони. Изобретение, представлявшее собой экранирование брони решетчатой преградой, было представлено на соискание премии им. И.В.Сталина.

Что касается других работ, выполненных в годы войны в Казани сотрудниками ЛФТИ, то в литературе встречаются лишь отдельные краткие упоминания о некоторых из них. Известно, что основная часть лабораторий ЛФТИ, эвакуированных в Казань, размещалась в главном здании, в помещении Этнографического музея. Исключительно повезло Я.И.Френкелю, которому выделили в качестве кабинета небольшой уголок за шкафом, где с трудом помещались небольшой письменный стол и стул. Здесь-то он и разрабатывал свою так называемую «капельную» теорию строения ядра урана. В 1943 – 1944 гг., находясь в Казани, Я.И.Френкель написал монографию «Кинетическая теория жидкости». В Казанском университете ему было поручено заведовать кафедрой экспериментальной и теоретической физики, которой до того руководил Е.К.Завойский. Продолжались и фундаментальные исследования по физике полупроводников, начатые еще А.Ф.Иоффе в Ленинграде до войны. По его предложению на основании полученных результатов был сконструирован так называемый «партизанский котелок» с дном, состоящим из полупроводниковых термоэлементов. Если в такой котелок налить воды и поставить на огонь,то вырабатывалась электроэнергия, достаточная для питания полевой рации. В результате отпала необходимость снабжать партизанские отряды батарейками для питания рации. Уже после войны на этом принципе были сконструированы термогенераторы, имеющие форму высокого кольца с поперечными ребрами охлаждения. Эта конструкция надевалась на стекло керосиновой лампы с достаточно большой горелкой. Такие источники электричества предназначались для питания радиоприемников (тогда – еще ламповых) в отдаленных сельских местностях, куда еще не было проведено электричество, или в экспедициях.

По инициативе академика А.Ф.Иоффе во время пребывания ЛФТИ в Казани под руководством профессора Л.А.Арцимовича была организована лаборатория по разработке электро-оптического преобразователя (ЭОП), позволяющего видеть объекты в темноте за счет излучаемого ими инфракрасного излучения. В 1942 г. сотрудниками его лаборатории был предложен метод каскадного усилителя света, что впоследствии позволило создать более современную модель фотоумножителя. В этой работе принимал участие сотрудник ИФП А.И.Шальников (впоследствии академик). И, наконец, еще об одном профессоре института, в будущем – академике Александре Александровиче Харкевиче. В 1929 г., будучи сотрудником Центральной радиолаборатории в Ленинграде, он разработал широко известный громкоговоритель «Рекорд» — черную бумажную тарелку, в годы войны висевшую в каждой квартире. Круглосуточно включенный, он извещал и о последних сводках Совинформбюро, и о сигналах воздушной тревоги. Перейдя на преподавательскую работу, ученый после войны написал ряд учебников, на которых выросли поколения советских радиофизиков. Это «Спекры и анализы», «Автоколебания», «Нелинейные и параметрические колебания» и классический учебник «Основы радиотехники», выдержавший несколько изданий. В годы войны он – сотрудник Физико-технического института АН СССР – вместе с институтом эвакуируется в Казань, где занимается оборонной тематикой.

Физический институт им. П.Н.Лебедева (ФИАН)

Физический институт им. П.Н. Лебедева АН СССР (ФИАН) в довоенные годы был крупнейшим в Советском Союзе, проводившим фундаментальные научные исследования практически во всех основных областях физики того времени. С началом войны, наряду с фундаментальными исследованиями, ученые института включились в решение многочисленных задач, связанных с обороноспособностью страны. К сожалению, удалось найти мало сведений о работах, проводимых учеными ФИАН в связи с текущими требованиями военной жизни. В рамках радиотехнической тематики теоретические работы академика Л.И. Мандельштама, Н.Д.Папалекси, Б.А.Введенского и других широко использовались при создании различных радиотехнических приборов. Были выполнены работы по борьбе с радиопомехами, развитию новой сети радиопеленгаторов и т.д. Пожалуй, особо стоит отметить работы, выполненные в то время членом-корреспондентом АН СССР Борисом Александровичем Введенским. В 1942 г. им была создана теория дифракции и преломления радиоволн, которая легла в основу радиолокационного метода определения расстояния между двумя пунктами. На основе созданной Введенским теории под его руководством была проведена большая работа по прогнозу оптимальных частот радиосвязи, что к началу 1943 г. позволило обеспечить надежную радиосвязь Ставки Верховного Главнокомандования со всеми фронтами от Черного моря до Крайнего Севера. Значение такой связи в условиях войны трудно переоценить. Одновременно, еще в 1942 г., началась массовая установка радиостанций на боевых самолетах, что обеспечило летчикам связь в воздухе между собой и с базовыми аэродромами.

Радиоэлектроника в условиях войны приобрела такое широкое распространение, что в июне 1943 г. был создан специальный Совет по радиолокации, заместителем председателя которого был назначен крупнейший специалист в этой области, член-корреспондент АН СССР (впоследствии – академик) А.И.Берг.

Следует отметить, что в годы войны Б.А.Введенским совместно с А.Г.Аренбергом была создана стройная, законченная теория распространения радиоволн по металлическим трубам различного сечения – радиоволноводам. Полученные результаты легли в основу курса лекций, прочитанных Б.А.Введенским на секции электросвязи АН СССР, а затем – в Военной электротехнической академии связи Красной Армии в мае 1944 г.¹

Учреждение Российской академии наук Казанский физико-технический институт им. Е.К.Завойского был образован в августе 1945 г. в Казани. Это один из ведущих мировых научных центров в области магнитной радиоспектроскопии. Первым директором института был назначен член-корреспондент АН СССР Николай Григорьевич Чеботарев (с 1946 г. по 1972 г.).

Коллектив научных сотрудников Физико-технического института с 1946 г. разрабатывает в области механики, физики и математики принципиально важные в научно-теоретическом отношении вопросы по внедрению результатов исследований в народное хозяйство².

В Физико-техническом институте первая часть исследования по работе «Нелинейная теория пластин и оболочек» была закончена и оформлена в виде научно-технического отчета. По другой работе были произведены измерения парамагнитного резонанса в соединениях редкоземельных элементов, в соединениях переходных групп, в металлах и металлических сплавах. В оптической лаборатории проведены опыты по фотометрированию и построению характеристических кривых почернения фотографических материалов в связи с задачей получения фотоматериалов со значением контраста, не зависящим от длины волны воздействующего излучения на образцах, изготавливаемых фабрикой им. Куйбышева. Изучалась литература, посвященная различным процессам для создания эффективных методов приближенного решения линейных и нелинейных задач. Закончена работа о расчете прогиба прямоугольных пластинок для завода им С.П.Горбунова. В течение первого полугодия 1951 г. были внедрены результаты одной работы – «Упрощение некоторых расчетных формул, применяемых при расчете балочных конструкций» (завод им. С.П.Горбунова). Две работы подготовлены к внедрению, одна спецработа и одна работа профессора Г.С. Салехова¹.

Научные силы и средства концентрируются на решение теоретических проблем поискового характера: «Изучение магнитного резонанса, разработка нелинейной прочности и устойчивости тонких пластин и оболочек, гидродинамическое обоснование оптимальных условий добычи нефти при законтурном наводнении, разработка металлических триодов». Институт усиливает деятельность по разработке вопросов, связанных с интенсификацией добычи нефти².

Открытие новых методов исследования в области ядерной физики (магнитный резонанс), механики (определение редукционного коэффициента обшивки оболочки, дальнейшее развитие теории устойчивости оболочки), математики (метод расчета гидродинамического управления контуром нефтеносности при наличии законтурного наводнения). Начата работа по изучению нефти спектрографической лабораторией. Результаты работ ФТИ являются существенным вкладом в науку, имея при этом большое народнохозяйственное значение. Работы Б.М.Козы­рева, Салехова, Ривкинда, Гарифьянова, Одинцова в 1953 г. были удостоены премии Президиума Академии наук СССР³.

Ряд задач, с учетом важнейших физико-геологических факторов плате и жидкости решен сектором математики. Полученные результаты являются новыми в области теории фильтрации, и они важны для проектирования и эксплуатации месторождений. Результаты исследований переданы заинтересованным организациям. Большая работа проведена по подготовке и внедрению прибора, вычеркивающего плавные обводы и профили. За 1956–1957 гг. опубликовано и подготовлено к печати 18 работ. Работы сектора могут служить примером того, как работы теоретического порядка могут оказывать действенную научную помощь производству.

Несколько работ завершено лабораторией физики в области парамагнитного резонанса в жидких растворах, в том числе исследования сверхтонкой структуры линии парамагнитного резонанса в слабых и промежуточных помехах. Проводится исследование химического комплексообразования в растворах парамагнетиков с помощью протонного резонанса. Группой по изучению полупроводников получены опытные образы высокотемпературных выпрямителей. Сотрудниками лаборатории опубликовано и подготовлено к печати 16 работ.

Наиболее значительным достижением сектора механики является выпуск в начале 1957 г. монографии по «нелинейной теории упругих оболочек», в которой дано систематическое изложение нелинейной теории, показаны научные результаты, полученные сектором, и дан критический обзор работ других исследователей. Кроме того, сектором опубликовано и сдано в печать 22 работы.

Научно-исследовательская деятельность Физико-техниче­ского института могла бы быть более эффективной при наличии в его составе криогенной лаборатории и быстродействующих электронно-вычислительных машин. Отсутствие последних создало опасность отставания от зарубежной науки в ведущих направлениях исследований, особенно в области физики¹.

Подводя итог, отметим, что эвакуация научных учреждений и перестройка организации их работы на новом месте оказали стимулирующее воздействие на развитие производительных сил региона, способствовали скорейшему использованию результатов научных исследований во всех важных для ведения войны отраслях поволжского тыла. Плодотворное участие эвакуированных и местных ученых в поисковых и разведочных работах, широкий фронт исследовательских работ позволили путем мобилизации собственных сырьевых ресурсов наращивать выпуск вооружения и боевой техники.

Подчинив всю деятельность нуждам фронта, научные коллективы самоотверженно трудились над тем, чтобы помочь Вооруженным Силам сокрушить гитлеровскую военную машину, оснастить нашу армию и флот всем необходимым для борьбы с агрессором. Наряду с решением задач научно-теоре­тического характера институты Академии наук СССР оказывали постоянную научно-техническую помощь промышленным предприятиям.

Путь, пройденный Академией наук СССР за годы войны, показал ее тесную связь с проблемами, стоявшими тогда перед всей страной. Период войны характеризовался чрезвычайным многообразием научных достижений во всех сферах жизни страны. Можно сказать, что Академия наук СССР успешно справилась с задачами, выдвинутыми перед ней войной, потребностями обороны страны. Руководство АН СССР поддержало ходатайство, и в апреле 1945 г. СНК СССР принял решение об организации Казанского филиала АН в составе пяти институтов. На одно из первых мест среди них быстро выдвинулся Физико-технический институт Казанского филиала Академии наук СССР, ныне Казанский физико-технический институт им. Е.К.Завойского Казанского научного центра РАН¹.

Становление и развитие физических исследований в ФТИ (Физико-технический институт) связано с открытием в Казани в 1944 г. Евгением Константиновичем Завойским явления электронного парамагнитного резонанса. Е.К. Завойский был одним из первых сотрудников физтеха и, хотя проработал в институте недолгое время, всю свою жизнь не терял контакта с ФТИ. В 1984 г. институту было присвоено имя Е.К.Завойского.

Говоря о научных достижениях ФТИ КФАН в период его становления, следует отметить:

1. 
   Открытие явления электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в свободных радикалах (Б.М. Козырев, С.Г. Салихов, 1947 г.);
   
2. 
   Обнаружение проявления сверхтонкого взаимодействия в спектрах ЭПР (С.А. Альтшулер, Б.М. Козырев, С.Г. Салихов, 1948 г.);
   
3. 
   Определение спина ядра изотопа ⁵⁷Fe (Б.М. Козырев, Н.С. Гарифьянов, М.М. Зарипов, 1959 г.).