И.Сухоручкина,
педагог дополнительного образования высшей квалификационной
категории, к. т. н., руководитель Консультативного центра,
А.Дудкина, Э.Сидорова, обучающиеся 9 класса,
ГБОУ «Одинцовский «Десятый лицей», г. Одинцово, Московская область
Лауреаты Нобелевской премии по физике:
анализ научных школ России, Китая и Японии
ПРЕДСТАВЛЯЕМ творческий проект с элементами исследования по предметно-содержательной области – межпредметный, интегрирующий знания по физике, географии, истории, обществознанию, иностранным языкам, литературе, информатике и технологии. Цель проекта – знакомство обучающихся ГБОУ «Одинцовский «Десятый лицей», учителей, гостей лицея, Московской области и России с лауреатами Нобелевской премии по физике, результатами анализа научных школ России, СССР, Китая и Японии. Задачи проекта: 1) вызвать интерес к изучению деятельности лауреатов Нобелевской премии по физике из России, СССР, КНР и Японии; 2) представить результаты анализа научных школ по направлению «Физика» в России, СССР, КНР и Японии; 3) подготовить проект, презентацию и брошюру для школьного музея; 4) найти, проанализировать и обобщить материал о лауреатах Нобелевской премии по физике, деятельности научных школ России, СССР, КНР и Японии.
Методы работы: 1) теоретические – анализ, описание, сравнение, сбор, обработка и анализ источников информации; 2) эмпирические – эксперимент, моделирование. Продукты проекта – доклад, проект, брошюра для экспозиции в школьном музее, презентация для представления на научно-практической конференции ГБОУ МО «Одинцовский «Десятый лицей», на всероссийских и международных научно-практических конференциях и конкурсах.
Актуальность проекта. Знания и инновации – ключевые факторы развития науки, фундаментальных и прикладных исследований, разработок и экономики России. Нобелевская премия – отражение высочайшего научного открытия в мире. Общественное внимание к Нобелевской премии по физике ученых из России, СССР, КНР и Японии позволяет привлечь молодежь к естественнонаучным исследованиям, сократить период внедрения результатов научных исследований и разработок в практику и производство.
Объект проекта – научные школы по направлению «Физика» в России, СССР, КНР и Японии. Предмет проекта – деятельность лауреатов Нобелевской премии по физике из России, СССР, КНР и Японии.
Нобелевская премия по физике – одна из пяти Нобелевских премий, учрежденных по завещанию Альфреда Нобеля (1833-1896) в 1895 г. и присуждаемых за выдающийся вклад в физику. Присуждается ежегодно Нобелевским фондом и Шведской королевской академией наук ученым в разных областях физики, награды вручаются в Стокгольме на ежегодной церемонии 10 декабря, лауреат получает медаль, диплом и денежную премию. Согласно завещанию А. Нобеля, престижную премию вручают в области физики, химии, физиологии и медицины, литературы, а также за содействие в укреплении мира во всем мире. С 1969 г. Банк Швеции инициировал вручение Нобелевской премии по экономике.
Правом выдвигать кандидатов на премию по физике обладают ученые разных стран, включая членов Шведской королевской академии наук и лауреатов Нобелевской премии по физике, получивших приглашения от комитета. Предлагать кандидатов можно с сентября года, предшествующего году присуждения премии, до 31 января следующего года. Научные эксперты Нобелевского комитета отбирают кандидатов, и в начале октября Академия большинством голосов выбирает лауреатов.
Нобелевская премия по физике присуждается ежегодно с 1901 г., первым лауреатом в 1901 г. стал В.Рентген (1845-1923). За 1901-2022 гг. 221 человек награждены 114 премиями. Приз получили четыре женщины: М.Склодовская-Кюри в 1903 г., М.Гепперт-Майер в 1963 г., Д.Стрикленд в 2018 г. и А.Гез в 2020 г.
Половина Нобелевской премии по физике за 1995-2022 гг. приходится на физику элементарных частиц (14 %), атомную физику (10,9 %) и физику полупроводников и магнетизм. Правила Нобелевской премии по физике требуют, чтобы значение достижения было проверено временем. Разрыв между открытием и премией в среднем 20 лет. За некоторые важные научные открытия эта премия не присуждалась, т.к. первооткрыватели умерли к тому времени, когда их работ оценили. 32 раза премия поделена между 2 лауреатами и 35 – между тремя. Средний возраст лауреатов – 55 лет. Самый молодой обладатель премии – 25-летний англичанин Л.Брэгг (1915 г.), самый пожилой – 96-летний американец А.Ашкин (2018 г.).
Открытия нобелевских лауреатов по физике, изменившие мир. В.Рентген (Германия), Нобелевская премия по физике 1901 г. за «открытие замечательных лучей, названных в его честь». М.Планк (1858-1947, Германия), Нобелевская премия по физике 1918 г. за открытие квантов энергии. Он изобрел «квант действия» – это постоянная Планка, описывающая связь энергии с частотой, материи с волнами, с нее начался новый раздел физики – квантовая механика. Квантовые компьютеры вытеснят традиционные, на основе транзисторных технологий. А.Эйнштейн (1879-1955, Германия, США), премия по физике 1921 г. за «открытие фотоэлектрического эффекта и другие работы». А.Эйнштейн сформулировал идею относительности времени, понял, что на околосветовых скоростях не работают ньютоновские законы, материя и волна перетекают друг в друга, вывел уравнение о зависимости энергии от массы и скорости. Э.Ферми (1901-1954, Италия, США), Нобелевская премия по физике 1938 г. за открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами. Самое яркое изобретение Э. Ферми – первый в мире ядерный реактор. 2 декабря 1942 г. агрегат осуществил первую управляемую атомную реакцию, выдал мощность полватта, через 10 дней реакцию довели до 200 ватт, и впоследствии ядерная энергетика стала важной, но опасной частью мировой экономики. У.Шокли (1910-1989), Дж.Бардин (1908-1991) и У.Браттейн (1902-1987), Нобелевская премия по физике 1956 г. за открытие полупроводников и транзисторного эффекта. 3 американских физика в 1947 г. создали первый точечный биполярный полупроводниковый транзистор, способный управлять электрическим сигналом. Экономичные и компактные транзисторы вытеснили из радиотехники электронные лампы и стали основой компьютеров. Дж. Бардин – единственный ученый, получивший Нобелевскую премию по физике 2 раза, второй – за создание теории сверхпроводимости.
Лауреаты Нобелевской премии по физике из России и СССР. Из России и СССР – 32 лауреата Нобелевской премии по всем направлениям, из КНР – 9 лауреатов, из Тайваня – 4 лауреата, из Японии – 29 лауреатов.
7 лауреатов Нобелевской премии по физике – граждане СССР: 1958 г.: П.А.Черенков (1904-1990), ФИАН им. П.Н.Лебедева, Москва, И.Е.Тамм (1895-1971) и И.М.Франк (1908-1990), МГУ им.М.В.Ломоносова, ФИАН им.П.Н.Лебедева – «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». 1962 г.: Л.Д.Ландау (1908-1968), Академия наук СССР, БГУ, ЛГУ, ЛФТИ (Санкт-Петербург), ХПИ, ХНУ, ИФП РАН, МФТИ, Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, – «за пионерские теории конденсированных сред и особенно жидкого гелия». 1964 г.: Н.Г. Басов (1922-2001) и А.М.Прохоров (1916-2002), ФИАН им. П.Н. Лебедева, – «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе», поделили с Ч.Х.Таунсом (1915-2015, США). 1978 г.: П.Л.Капица (1894-1984), Академия наук СССР, СПбПУ, Кембриджский университет, ИФП РАН, НИУ МФТИ, Физический факультет МГУ им.М.В. Ломоносова, ИК РАН – «за базовые исследования и открытия в физике низких температур».
4 лауреата Нобелевской премии по физике – граждане РФ. 2000 г.: Ж.А.Алферов (1930-2019), ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, СПбАУ РАН – «за разработки в полупроводниковой технике, полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокочастотных схемах и оптоэлектронике, поделился с Г.Кремером (1928 г. р., Германия). 2003 г.: В.Л.Гинзбург (1916-2009), ФИАН им. П.Н. Лебедева, и А.А.Абрикосов (1928-2017), Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, ННГУ им. Н.И. Лобачевского, НИУ МФТИ, НИТУ МИСИС, Аргоннская национальная лаборатория, г. Аргонн, США, – «за создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-3», поделились с Э. Дж. Леггеттом (1938, Великобритания, США). 2010 г.: К.С.Новоселов (1974 г. р.), НИУ МФТИ, ИПТМ РАН, Университет Неймегена (Нидерланды), Манчестерский университет, Великобритания, – «за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена».
2 лауреата Нобелевской премии по физике, родившихся в Российской империи и РФ: 1903 г.: М.Склодовская-Кюри (1867-1934), родилась в г. Варшава, Российская империя, Сорбонна, Парижский университет, Институт Кюри, г. Париж, Франция, – «за выдающиеся заслуги в совместных исследованиях явлений радиации», поделила с П.Кюри (1859-1906, Франция). 2010 г.: А.К.Гейм (1958 г. р.), НИУ МФТИ, ИФТТ РАН, Манчестерский университет, Великобритания, – «за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена».
Лауреаты Нобелевской премии по физике из КНР
С 1957 г. Нобелевскую премию по всем номинациям получили 13 человек. Представляем список лауреатов по физике – граждан Китайской Республики, Китайской Народной Республики или родившихся за границей.
3 лауреата Нобелевской премии по физике – граждане Китайской Республики (Тайвань, столица г.Тайбэй) на момент присуждения Нобелевской премии. 1957 г.: Ян Чен-Нин (1922 г. р., г. Хэфэй, КНР), Институт перспективных исследований, г. Принстон, США, и Цунг-Дао Ли, (1926 г. р., г. Шанхай, КНР), Колумбийский университет, г. Нью-Йорк, США, – «за глубокое исследование законов четности, которое привело к важным открытиям, касающимся элементарных частиц». 1976 г.: Сэмюэл Чао Чунг Тин (1936 г. р., г. Анн-Арбор, США), Массачусетский технологический институт, США, – «за пионерскую работу по открытию тяжелой элементарной частицы нового типа», двойное гражданство США и Китайской Республики Тайвань, поделил с Б.Рихтером (1831-2018, США).
3 лауреата Нобелевской премии по физике из китайской диаспоры. 1997 г.: Стивен Чу (1948 г. р., г.Сент-Луис, США), Стэнфордский университет, США, – «за разработку методов охлаждения и захвата атомов лазерным светом», поделил с К.Коэн-Таннуджи (1933 г. р., Франция), У.Д.Филлипсом (1948 г.р., США). 1998 г.: Д.С.Цуй (1939 г.р., г.Пиндиншань, КНР), Принстонский университет, США, – «за открытие новой формы квантовой жидкости с дробно заряженными возбуждениями», поделил с Р.Б.Лафлином (1950 г.р., США) и Х.Л.Штермером (1949 г. р., Германия). 2009 г.: Чарльз Куэн Као (1933-2018, г. Шанхай, КНР), Стандартные телекоммуникационные лаборатории, г. Харлоу, Великобритания; Китайский университет Гонконга, КНР) – «за новаторские достижения в области передачи света в волокнах для оптической связи».
Лауреаты Нобелевской премии по физике из Японии
С 1949 г. 29 японских лауреатов Нобелевской премии по всем номинациям. 12 лауреатов по физике из Японии: 9 граждан Японии, трое родились в Японии. Е.Намбу, С.Накамура и С.Манабэ стали гражданами США.
12 лауреатов Нобелевской премии по физике – граждане Японии на момент присуждения Нобелевской премии. 1949 г.: Х.Юкава (1907-1981), Колумбийский университет, г. Нью-Йорк, США; Киотский университет, г. Киото, Япония, – «за предсказание существования мезонов на основе теоретических работ о ядерных силах». 1965 г.: Син-Итиро Томонага (1906-1979), Киотский университет, Токийский педагогический университет, г. Токио, Япония, – «за фундаментальную работу в области квантовой электродинамики с глубокими последствиями для физики элементарных частиц», поделился с Дж.С.Швингером (1918-1994, США) и Р.П.Фейнманом (1918-1988, США). 1973 г.: Л.Эсаки (1925 г. р.), Токийский университет, Исследовательский центр Томаса Дж. Уотсона корпорации IBM, г. Йорктаун-Хайтс, США, – «за экспериментальные открытия, касающиеся явлений туннелирования в полупроводниках и сверхпроводниках соответственно», поделил с И.Гиавером (1929 г. р., Норвегия, США) и Б.Д.Джозефсоном (1940 г. р., Великобритания).
2002 г.: М.Косиба (1926-2020), Токийский университет, Япония, – «за новаторский вклад в астрофизику, за обнаружение космических нейтрино», поделился с Р.Дэвисом-младшим (1914-2006, США) и Р.Джаккони (1931-2018, США). 2008 г.: М.Кобаяши (1944 г. р.), Нагойский университет, г. Наноя, Исследовательская организация по ускорителям высоких энергий (KEK), г. Цукуба, Т.Масукава (1940-2021), Нагойский университет, Институт теоретической физики Юкавы (YITP), Киотский университет, Япония, и Й.Намбу (1921-2015), Нагойский университет, Институт Энрико Ферми, Чикагский университет, США, – «за открытие происхождения нарушенной симметрии, которая предсказывает существование по меньшей мере трех семейств кварков в природе». 2014 г.: И. Акасаки (1929–2021), Киотский университет, Университет Мейдзе, г. Нагоя, Нагойский университет, Х.Амано (1960 г. р.), Нагойский университет, С.Накамура (1954 г. р.), Университет Токусима, Япония, Калифорнийский университет, г. Санта-Барбара, США, – «за изобретение эффективных синих светоизлучающих диодов, которые позволили создать яркие и энергосберегающие источники белого света». 2015 г.: Т.Кадзита (1959 г. р.), Сайтамский университет, Токийский университет, г. Касива, Япония, – «за открытие нейтринных осцилляций, которое показывает, что нейтрино имеют массу», – поделил с А.Б. Макдональдом (1943 г. р., Канада). 2021 г.: С. Манабэ (1931 г. р.), Токийский университет, Принстонский университет, США, – «за физическое моделирование климата Земли, количественной оценки изменчивости и надежного прогнозирования глобального потепления, новаторский вклад в понимание сложных систем», поделил с К.Хассельманном (1931 г. р., Германия).
2 номинанта Нобелевской премии по физике. Ш.Саката (1911-1970), Киотский университет, Осакский университет, Нагойский университет, сообщил в 1956 г. о «модели Саката» – модели адронов, вдохновившая М.Гелл-Манна и кварковую модель Дж.Цвейга. В 1953 г. К.Нисидзима и Т.Накано первоначально представили формулу Гелл-Манна-Нисидзимы, но премия по физике 1969 г. присуждена М.Гелл-Манну. Е.Тоцука (1942-2008), Токийский университет, KEK (Организация по изучению высокоэнергетических ускорителей, г. Цукуба, Япония), DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron, Немецкий электронный синхротрон, г. Гамбург, Германия), руководил экспериментом по измерению первых доказательств нейтринных осцилляций с помощью высокоточных статистических измерений потока атмосферных нейтрино. Его группа Super-K подтвердила вместе с Нейтринной обсерваторией в г. Садбери (SNO, Канада) решение проблемы солнечных нейтрино.
Результаты проекта. Достигнута цель и выполнены задачи проекта: вызван интерес к изучению деятельности лауреатов Нобелевской премии по физике и научных организаций в России, КНР и Японии. Подготовлены продукты проекта – доклад, брошюра для экспозиции в школьном музее, презентация и брошюра для представления на научно-практической конференции лицея, на всероссийских и международных научно-практических конференциях и конкурсах. Повышены общепредметная, предметная, физико-математическая, информационная, общекультурная, учебно-познавательная, исследовательская, проектная, ценностно-смысловая, социальная, трудовая, коммуникативная, продуктивная, культурологическая компетенции, самоусовершенствования и конкурентоспособности обучающихся, членов Английского, Японского, Китайского клуба, Видеоклуба и Школы международной дружбы лицея. Развитие проекта – брошюра и видеофильм на английском, японском, немецком, французском и китайском языках. Реализация проекта позволила расширить кругозор, повысить квалификацию, воспитывать нравственных и предприимчивых обучающихся с активной позицией, определиться в выборе профессии в естественнонаучных областях.
Источники:
- 2022 Nobel Prize laureates [Электронный ресурс]. URL: https://www.nobelprize.org/ (дата обращения: 11.01.2023)
Реквизиты публикации: Сухоручкина И., Дудкина А., Сидорова Э. Лауреаты Нобелевской премии по физике: анализ научных школ России, Китая и Японии // Учитель. 2023. № 1(134). С.15-19