Физические науки

В России науч. исследования по физике стали проводиться после создания в 1725 Петерб. АН. Они связаны с именами иностр. учёных, приглашённых в академию Петром I (работы Д. Бернулли по гидродинамике, нек-рые исследования Л. Эйлера). Первым рус. учёным с мировым именем был М. В. Ломоносов, которому принадлежат основополагающие работы по атомно-молекулярной теории теплоты. В сер. 18 в. Ломоносовым, Г. В. Рихманом и др. рус. академиками были получены новые результаты в изучении оптич., электрич. и магнитных явлений. В кон. 18 в. физика была введена в программы гимназий, издано 6 учебников физики.

На развитии физики в большей степени, чем на развитии др. естеств. наук, сказалось позднее вступление России на путь капиталистич. развития. Отсутствие потребностей произ-ва тормозило организацию систематич. исследований, создание для них твёрдой материальной базы.

В 1-й пол. 19 в. рус. физиками были сделаны важные открытия по электричеству и электромагнетизму. В 1802 В. В. Петров получил устойчивый дуговой разряд. В Физ. кабинете Академии наук Э. X. Ленц установил т. н. правило Ленца для определения направления индуцированных токов и принцип обратимости электрич. машин, точными экспериментами обосновал закон теплового действия тока (закон Джоуля - Ленца).

С 60-х гг. 19 в. физ. исследования сосредоточились гл. обр. в высших уч. заведениях. Большое значение имело основание (1872) Рус. физ. об-ва (с 1878 - Рус. физико-хим. об-во) при Петерб. ун-те, издававшего свой журнал. В Моск. ун-те в 1888 А. Г. Столетов начал эмпирически изучать закономерности внеш. фотоэффекта и открыл первый закон фотоэффекта. Определение им отношения электростатических и электромагнитных единиц, а также работы его учеников Н. Н. Шиллера и П. А. Зилова (1874-77) по экспериментальному установлению теоретически полученного Дж. Максвеллом соотношения между показателем преломления света и диэлектрич. постоянной послужили подтверждением электромагнитной теории света. В 1874 Н. А. Умов ввёл понятие вектора плотности потока энергии (вектор Умова). В Киевском ун-те М. П. Авенариус со своими учениками провёл обширные измерения критич. параметров различных веществ. В Юрьеве (Тарту) А. И. Садовский в 1898 предсказал появление механич. вращательного момента под действием поляризованного света (эффект Садовского). В Одессе Ф. Н. Шведов заложил основы реологии дисперсных систем (1889). В. А. Михельсон опубликовал основополагающие исследования но теории горения (1894). В 1885-90 Е. С. Фёдоров выполнил серию работ по симметрии и структуре кристаллов, к-рые легли в основу теоретич. структурной кристаллографии. Его идеи получили полное экспериментальное подтверждение после создания рентгеновского структурного анализа, одним из основоположников к-рого был Г. В. Вульф. Ученики Фёдорова и Вульфа стали первыми представителями сов. школы кристаллографов. А. А. Эйхенвальд провёл опыты по измерению токов смещения и конвекции (1904). Б. Б. Голицын в Физ. кабинете Петерб. АН выполнил ряд тонких оптич. экспериментов, им были заложены основы сейсмологии и сейсмометрии. С. А. Богуславскому принадлежат теоретич. работы по пироэлектричеству и движению электронов в магнитных полях.

На рубеже 19-20 вв. при Моск., Петерб., Новороссийском (Одесса) ун-тах были организованы физ. ин-ты. В Москве одну из лабораторий физ. ин-та возглавил П. Н. Лебедев, к-рому принадлежат работы всемирного значения по установлению давления света на твёрдые тела (1899) и газы (1907). Лебедев создал первую рус. школу физиков (ок. 30 учёных), работавших по единому плану. К 1917 в Петерб. ун-те молодые оптики сгруппировались вокруг Д. С. Рождественского, проведшего фундаментальное исследование аномальной дисперсии в парах металлов. В эти же годы в Петербурге также зародилась научная школа А. Ф. Иоффе, выполнившего в 1910-е гг. исследования по фотоэффекту и электрическим свойствам кристаллов. П. Эренфест, работавший в 1904-12 в Петербурге, организовал при ун-те семинар, из к-рого впоследствии выросла рус. школа физиков-теоретиков.

В нач. 1917 в Москве открылся физ. ин-т - первое в России большое по масштабам того времени н.-и. учреждение. Директором его стал П. П. Лазарев, его сотрудниками - ученики П. Н. Лебедева. Группы Иоффе, Рождественского и Лазарева образовали те центры, вокруг к-рых возникли и выросли крупнейшие сов. физ. ин-ты. В 1918 в Петрограде были созданы Гос. оптич. ин-т под рук. Рождественского и Физико-технич. ин-т под рук. Иоффе. В Москве Лазаревым организован Ин-т физики и биофизики. Исследования в области радио получили заметное развитие в России в 10-е гг. В них была заложена основа для создания сов. радиофизики и радиотехники. В Нижегородской радиолаборатории (1918) под рук. М. А. Бонч-Бруевича началась плодотворная работа по созданию мощных электронных радиоламп, проектированию радиостанций и т. п.

Интенсивное развитие н.-и. ин-тов вытекало из неуклонно проводившегося Сов. правительством курса на связь науки с производством. Особенно широкий размах приобрела организация физ. ин-тов в кон. 20-х и 30-е гг. По инициативе Иоффе и при его участии на базе Физико-технич. ин-та АН СССР были созданы Укр. физико-технич. ин-т в Харькове, Ин-т физики металлов в Свердловске, Сиб. физико-технич. ин-т в Томске и др. Большое внимание уделялось подготовке науч. кадров. При Ленингр. политехнич. ин-те в 1918 создан физико-технич. ф-т, на к-ром учились мн. известные сов. физики, впоследствии основавшие науч. школы и новые направления в физике. Инициатором его создания был Иоффе. Нек-рые молодые сов. физики были посланы на стажировку за границу.

Физ. ин-т АН СССР, переехавший в 1934 в Москву, под рук. С. И. Вавилова превратился в мощный науч. центр, в к-ром развивались различные направления физики. В 1934 П. Л. Капицей был создан Ин-т физ. проблем АН СССР, исследования к-рого в основном сосредоточились на физике низких темп-р и теоретич. физике. Позднее в АН СССР были созданы Ин-т кристаллографии (1943, Москва), Ин-т радиотехники и электроники (1953, Москва), Акустич. ин-т (1953, Москва), Ин-т физики высоких давлений (1958, Моск. обл.), Ин-т физики твёрдого тела (1963, Моск. обл.), Ин-т теоретич. физики (1965, Моск. обл.), Ин-т спектроскопии (1968, Моск. обл.), Ин-т ядерных исследований (1970, Москва), Ленингр. ин-т ядерной физики (1971, Ленингр. обл.). Созданы физ. ин-ты в АН союзных республик, при Сиб. отделении АН СССР.

Большое значение имела организация работ по ядерной физике и физике элементарных частиц. Исследования в этих областях проводятся в Ин-те атомной энергии (1943, Москва), Объединённом ин-те ядерных исследований (1956, Дубна)- ядерно-физич. центре социалистич. стран, Ин-те экспериментальной и теоретич. физики, Ин-те физики высоких энергий (на базе серпуховского протонного ускорителя, запущенного в 1967) и нек-рых др. ин-тах (см. также Физические институты).

Междунар. авторитет сов. физики необычайно высок. Сов. учёным принадлежат мн. важнейшие открытия, ими развиваются все осн. направления физики. Шестерым сов. физикам были присуждены Нобелевские пр. Отделение общей физики и астрономии АН СССР - один из наиболее представительных членов Европ. физ. об-ва, сов. физики входят в состав Междунар. союза прикладной и теоретич. физики, Междунар. союза кристаллографов и др. физ. междунар. орг-ций, они участвуют во всех междунар. конференциях и симпозиумах. В лабораториях СССР, а также в нек-рых зарубежных науч. центрах сов. учёные ведут совместные эксперименты с учёными др. стран. Так, в Ин-те физики высоких энергий франц. учёными построена жидко-водородная пузырьковая камера «Мирабель» и начаты совместные сов.-франц. эксперименты, в Батейвии в Нац. ускорительной лаборатории США проводятся сов.-амер. исследования по физике элементарных частиц. Препринты с сообщениями о достижениях сов. учёных рассылаются во мн. науч. центры мира, физ. журналы АН СССР переиздаются на англ, языке в США и Великобритании.

Кристаллы и жидкости. Первые успехи сов. физики связаны с работами А. Ф. Иоффе по физике кристаллов. Исследованиями Иоффе и его сотрудников - А. П. Александрова, Ф. Ф. Витмана, Н. Н. Давиденкова, С. Н. Журкова, Г. В. Курдюмова, И. В. Обреимова, А. В. Степанова, Я. И. Френкеля - были заложены основы совр. физики реальных кристаллов с их сложными, но имевшими большое практическое значение проблемами - прочности, несовершенств строения, дислокаций и методики их исследования. На основе этих работ начала создаваться технология выращивания идеальных, почти совершенных кристаллов, прочность и др. характеристики к-рых приближаются к теоретич. значениям.

Проблемами получения почти совершенных кристаллов успешно занимается Ин-т кристаллографии АН СССР, где эти работы были начаты в 40-х гг. А. В. Шубниковым и велись под его руководством мн. годы. С именем Шубникова связаны различные направления в кристаллографии, развиваемые его учениками. Л. Ф. Верещагин и его сотрудники достигли выдающихся результатов, изучая поведение твёрдых тел при сверхвысоких давлениях. В их работах был, в частности, предложен и внедрён в пром-сть метод получения алмазов (1960). Поликристаллич. алмазы типа карбонадо, полученные в ин-те, были использованы при создании камеры сверхвысокого (мегабарного) давления для исследования фазовых переходов металл-диэлектрик. В 1975 в этой камере осуществлён переход водорода в металлич. состояние (Л. Ф. Верещагин, Е. Н. Яковлев, Ю. А. Тимофеев). С. Н. Журков (Физико-технич. ин-т АН СССР) развивает кинетич. подход к проблемам прочности: он показал, что величина предела прочности по существу связана со временем, в течение к-рого образцы находятся под данной нагрузкой.

Ряд важных результатов получен Шубниковым и Н. В. Беловым в области структурной кристаллографии и теории симметрии. Практич. применение нашли работы по изучению электрич. свойств кристаллов; сюда относится открытие Шубниковым нового вида пьезоэлектрич. материалов - поликристаллич. пьезоструктур (1946). Широко используется структурный анализ кристаллов и опирающаяся на его данные кристаллохимия; развита теория плотной упаковки и координационных полиэдров, объясняющая характер и физико-химич. свойства этих и ряда др. неорганич. структур (Белов). Б. К. Вайнштейн успешно развивает исследования по расшифровке белковых структур, им же с 3. Г. Пинскером создан метод структурной электронографии. Разработаны методы изучения диффузии в твёрдых телах (В. 3. Бугаков, В. И. Архаров), дефектов в реальных кристаллах (Б. Г. Лазарев и др.), впервые выяснен механизм влияния дефектов на механич. свойства металлов и сплавов (Н. Н. Давиденков и др.), а также дислокаций на электрич. свойства (Ю. А. Осипьян).

Я. И. Френкель развил новый подход к построению кинетич. теории жидкостей. Важные работы по исследованию аморфного состояния и механич. свойств аморфных тел были проведены П. П. Кобеко и А. П. Александровым.

Металлы, диэлектрики, полупроводники. Первые успехи теории металлов связаны с работами Я. И. Френкеля. Ему удалось на основе квантовой теории Бора объяснить, почему электронный газ не вносит своего вклада в теплоёмкость металлов, т. е. разрешить т. н. катастрофу с теплоёмкостью, а затем обобщить (1927) представление о волнах де Бройля на случай движения свободных электронов в металле и объяснить температурную зависимость электросопротивления, влияние на него примесей, сохранив в новой теории все те достижения, к-рые определяли успех классич. теории Друде-Лоренца (вывод закона Видемана-Франца и т. д.). Квантовая теория фотоэффекта в металлах была разработана в 1931 И. Е. Таммом и С. П. Шубиным.

Важные работы по физике металлов н сплавов, по фазовым превращениям и структуре мартенсита выполнены в 30-х гг. Г. В. Курдюмовым. Первые послевоен. годы ознаменовались успехами в области порошковой металлургии; основы физики спекания были заложены в работах сов. учёных (М. Ю. Балынин, Я. Е. Гегузин, Б. Я. Пинес и др.). В 1934 Шубиным и С. В. Вонсовским предложена т. н. полярная модель металлич. и полупроводниковых кристаллов, получившая дальнейшее развитие (1949) в работах Н. Н. Боголюбова и С. В. Тябликова.

В 50-60-е гг. И. М. Лифшиц с сотрудниками показал, что знание динамических свойств электронов проводимости, а с ними и электронных свойств металлов (гальваномагнитных, высокочастотных, резонансных) позволяет установить спектр электронов проводимости и, в частности, важную характеристику этого спектра - поверхность Ферми. Рассмотрение форм поверхности Ферми позволяет делать заключения о термодинамич. и кинетич. свойствах металлов. Эти работы тесно связаны с плодотворными экспериментальными исследованиями (Н. Е. Алексеевский, В. И. Веркин, Б. Г. Лазарев и др.).

В области физики диэлектриков существенные достижения принадлежат А. Ф. Иоффе и его школе. В 1916- 1923 он и М. В. Кирпичёва экспериментально установили, что ток через ионные кристаллы переносится ионами, движущимися в пространстве междоузлий. Ионная проводимость изучалась в 20-х гг. К. Д. Синельниковым. Исследования диэлектрич. свойств аморфных и кристал-лич. тел были выполнены А. П. Александровым, А. Ф. Вальтером, П. П. Кобеко, Г. И. Сканави и др.

В кон. 20-х гг. И. В. Курчатов и Кобеко исследовали сегнетову соль и её изоморфные смеси, положив начало изучению сегнетоэлектриков. В 1944 Б. М. Вулом были открыты ярко выраженные сегнетоэлектрич. свойства у титаната бария. Было установлено, что сегнето-электрики представляют собой широкий класс соединений. К работам по сегнето-электричеству примыкают исследования Г. А. Смоленского и его сотрудников, в к-рых был изучен новый класс неметаллич. ферромагнетиков, обладающих одновременно электрич. и магнитным порядками (сегнетоферромагнетики, 1960- 1964).

Первые исследования полупроводников в СССР были проведены О. В. Лосевым в 1921. Систематич. работы в этой области были начаты в нач. 30-х гг. в Физико-технич. ин-те в Ленинграде и в др. науч. центрах по инициативе Иоффе. Работы по физике полупроводников в СССР и за рубежом привели к созданию полупроводниковой электроники.

В 1932 И. Е. Тамм теоретически показал, что на идеальной поверхности полупроводника должны существовать особые энергетич. состояния (уровни Тамма). Сов. учёными были впоследствии проведены обширные исследования поверхностных явлений на полупроводниках.

В 1932 В. П. Жузе и Б. В. Курчатов в соответствии с теорией, описывающей энергетич. структуру реальных полупроводников, экспериментально доказали существование их собственной и примесной проводимостей. В 1933 И. К. Кикоин и М. М. Носков обнаружили возникновение эдс при освещении полупроводника в поперечном магнитном поле. Этот эффект носит их имя и широко используется для исследования электронных явлений в полупроводниках.

Большое место в работах сов. учёных занимал вопрос выпрямления тока. Иоффе были выявлены осн. закономерности выпрямления тока. В 1932 Иоффе и Френкель дали объяснение выпрямления тока на контакте металл - полупроводник на основе представления о туннельном эффекте. В 1938 Б. И. Давыдов разработал диффузионную теорию выпрямления на электронно-дырочном переходе. Строгая теория туннельного эффекта в полупроводниках со сложной зонной структурой, в т. ч. теория туннельного эффекта с участием фононов, была разработана Л. В. Келдышем. Им было рассмотрено также влияние сильного электрич. поля на оптич. свойства полупроводников (эффект Франца - Келдыша).

Сов. учёным принадлежит основополагающий вклад в развитие представлений об элементарных возбуждениях (квазичастицах) в твёрдом теле. Первая квазичастица - фонон - была введена в теорию Таммом в 1929 в его работе о комбинационном рассеянии света. На «фононном» языке даются совр. описания тепловых и электрич. свойств твёрдых тел. В 1931 Френкель ввёл новую квазичастицу - экситон - для описания явлений «бестокового» поглощения света. Представление об экситонах легло в основу теории поглощения света молекулярными кристаллами, развитой А. С. Давыдовым. В 1933 Л. Д. Ландау выдвинул гипотезу о влиянии поляризации окружающей среды на свойства движущихся в кристалле электронов. В ионных кристаллах электроны вместе с созданными ими поляризационными ямами образуют квазичастицы, к-рые были изучены С. И. Пекаром и названы им поляронами. Ю. М. Каган и Е. Г. Бровман разработали (в 70-х гг.) многочастичную теорию металлов, позволившую проанализировать мн. свойства металлов.

Экспериментальное исследование экси-тонов началось с опозданием на 20 лет; прямое доказательство их существования было получено в 1951 в работах Е. Ф. Гросса, Б. П. Захарчени и их сотрудников. Важные работы по физике экситонов принадлежат А. Ф. Прихоть-ко и её сотрудникам. В 1968 Л. В. Келдыш выдвинул гипотезу, согласно к-рой взаимодействие между экситонами при достаточно высокой их концентрации приводит к образованию экситонных капель, к-рые вскоре были экспериментально обнаружены (Я. Е. Покровский, В. С. Багаев и др.).

Первые в СССР лабораторные образцы германиевых диодов и триодов были разработаны в нач. 50-х гг. в Физ. ин-те АН СССР (Б. М. Вул, В. С. Вавилов, А. В. Ржанов), в Физико-технич. ин-те АН СССР (В. М. Тучкевич, Д. Н. Наследов), Ин-те радиотехники и электроники (С. Г. Калашников, Н. А. Пенин). Работы этих коллективов содействовали развитию сов. пром-сти полупроводниковых приборов. Тучкевич и его сотрудники в процессе изучения электрич. свойств легированных кремниевых монокристаллов исследовали многослойные структуры с неск. электронно-дырочными переходами. Всё это привело к созданию уникальных по своим характеристикам управляемых вентилей (тиристоров) и возникновению силовой полупроводниковой техники.

Ж. И. Алфёрову и др. принадлежат осн. работы по физике гетеропереходов в полупроводниках, в результате к-рых был разработан большой класс полупроводниковых приборов и приборов квантовой электроники (в частности, уникальных гетеролазеров).

В 1951 Я. Г. Дорфманом был предсказан циклотронный резонанс в полупроводниках. Взаимодействия примесных центров в полупроводниках были исследованы Н. А. Лениным с помощью электронного резонанса. Радиационные нарушения в полупроводниках исследовали В. С. Вавилов с сотрудниками и др. В 1932 Иоффе впервые указал на возможность использования полупроводников для прямого преобразования тепловой энергии в электрич. и для создания охлаждающих устройств. Руководимым им коллективом был создан первый в мире термоэлектрогенератор, а затем создано полупроводниковое термоэлект-рич. охлаждающее устройство (1950).

Магнетизм. Многое достигнуто сов. физиками в учении о магнетизме. Построена первая квантовомеханич. теория ферромагнетизма (Я. И. Френкель, 1928); доменная структура ферромагнетиков получила объяснение в работах Я. Г. Дорфмана, Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица. В 1930 Ландау выполнил классич. исследование диамагнетизма свободных электронов. Им же было предсказано явление антиферромагнетизма (1933), существенный вклад в экспериментальное обнаружение и исследование к-рого внёс А. С. Боровик-Романов; последнему принадлежит также открытие явления пьезомагнетизма (1959). Получила известность теория слабого ферромагнетизма, развитая И. Е. Дзялошинским (1957).

Большое значение для теории ферромагнитных явлений имели работы С. П. Шубина, С. В. Вонсовского и их сотрудников (s - d-обменная модель, 1935-46). Н. С. Акулов, К. П. Белов, С. В. Вонсовский, Л. В. Киренский, Е. И. Кондорский, Я. С. Шур, Р. И. Янус и др. выполнили работы по теории и экспериментальному изучению технич. кривой намагничения мягких и высококоэрцативных ферромагнетиков.

Обнаруженный в 1937 Б. Г. Лазаревым и Л. В. Шубниковьгм в Укр. физико-технич. ин-те ядерный парамагнетизм твёрдого водорода - одно из важных открытий экспериментальной техники. Чрезвычайно большое значение имел открытый Е. К. Завойским в 1944 электронный парамагнитный резонанс - явление, нашедшее широкое применение в физике и химии; важные работы в этой области принадлежат С. А. Альтшулеру и Б. М. Козыреву. Парамагнитный резонанс был предсказан в 1923 Дорфманом. Аналогичный резонанс наблюдался в ферромагнитных телах - ферромагнитный резонанс (Завойский, 1947). Начало теории ферромагнитного резонанса было положено работами Ландау и Лифшица в 1935, а само явление задолго до этого (в 1913) наблюдалось В. К. Аркадьевым в виде т. н. магнитных спектров.

Теоретическая физика. Осн. результаты, полученные сов. теоретиками, относятся к приложению общих квантовомеханич. соотношений к различным областям электронной теории твёрдых тел, квантовых жидкостей, ядерной физики. Важное значение имела работа Л. И. Мандельштама и М. А. Леонтовича по соотношению неопределённостей для энергии - времени, открывшая путь для объяснения ряда процессов микрофизики в рамках представлений о туннельном эффекте (1928). В. А. Фоку принадлежит релятивистское обобщение ур-ния Шрёдингера (ур-ние Клейна - Гордона - Фока, 1926), классич. работы по вторичному квантованию (1932), разработка общей методики решения квантовомеханич. задачи мн. тел (метод Хартри - Фока, 1930). В 40-х гг. И. Е. Таммом был разработан получивший широкую известность метод рассмотрения процессов взаимодействия частиц, вышедший за рамки обычной теории возмущений (метод Тамма - Данкова).

Сов. физики в 50-60-х гг. внесли основополагающий вклад в развитие квантовой теории поля (В. А. Фок, Н. Н. Боголюбов, Л. Д. Ландау, И. Я. Померанчук, И. Е. Тамм и их ученики).

Большое значение для прогресса совр. статистич. физики имели исследования Боголюбова и Леонтовича по теории неравновесных процессов (1944-46). Проблема фазовых переходов, уже более столетия занимающая одно из ключевых положений в статистической физике, была существенно продвинута работами Ландау.

В общей теории относительности классической является работа А. А. Фридмана, показавшего, что существует решение ур-ния тяготения, к-рое предсказывает «разбегание» галактик (1922-24). Фоку принадлежит вывод приближённых ур-ний движения системы тел в рамках теории тяготения А. Эйнштейна.

Оптика, физика атома и молекулы, спектроскопия. Важнейшие исследования по физ. и прикладной оптике были выполнены в руководимом Д. С. Рождественским (до 1932) Гос. оптич. ин-те. Они послужили фундаментом для создания оптико-механич. пром-сти и достижения полной независимости мн. отраслей пром-сти от поставок иностр. фирм. И. В. Гребенщиковым, Н. Н. Качаловым, А. А. Лебедевым и их сотрудниками была разработана отечеств, технология варки и обработки оптич. стекла, на основе к-рой в СССР была создана пром-сть оптич. стекла. Особенно важным оказалось для развития прикладной оптики создание сов. школы оптиков-вычислителей (А. И. Тудоровский, Г. Г. Слюсарев и др.). Своеобразная конструкция астрономии. телескопа - зеркально-менисковая - изобретена Д. Д. Максутовым (1941). Был создан ультрафиолетовый микроскоп (Е. М. Брумберг). Под руководством В. П. Линника созданы методы и приборы для контроля оптич. систем. Линнику и Лебедеву принадлежат оригинальные конструкции оптич. и электронно-оптич. приборов.

Первыми существенными работами по физической оптике явились исследования Д. С. Рождественского (1910-е гг.) и А. Н. Теренина (оптич. диссоциация молекул, 1924, фотохимия). Фундаментальные результаты были получены в области изучения молекулярного рассеяния света. В 1928 Л. И. Мандельштам и Г. С. Ландсберг открыли явление комбинационного рассеяния света на кристаллах. Оно оказалось важным с принципиальной точки зрения (один из первых примеров проявлений нелинейной оптики), получило широкое практич. применение для прямого физ. исследования свойств молекул и легло в основу метода молекулярного спектрального анализа. Более тонкий эффект - смещение спектральных линий при рассеянии на упругих волнах в кристаллах - был предсказан Мандельштамом и экспериментально установлен Е. Ф. Гроссом (1938).

В 1934 П. А. Черенков открыл своеобразное свечение чистых жидкостей под действием излучения радиоактивных веществ. С. И. Вавилов (в лаборатории к-рого работал Черенков) сразу указал на то, что это свечение связано с движением свободных электронов, а не является люминесценцией (эффект Черенкова - Вавилова). Полная теория этого эффекта была дана в 1937 И. Е. Таммом и И. М. Франком. Интересное с науч. точки зрения, это явление приобрело и практич. значение - на его основе были созданы черепковские счётчики.

В 30-40-е гг. С. И. Вавилов и его сотрудники (В. Л. Лёвшин, П. П. Феофилов и др.) исследовали люминесценцию в конденсированных средах (растворах и кристаллофосфорах). Вавилов впервые определил энергетич. выход фотолюминесценции в растворах кристалла и показал, что он составляет более 70% (а в ряде случаев близок к 100%). Теоретич. и экспериментальное изучение свечения кристаллофосфоров (С. И. Вавилов, В. В. Антонов-Романовский и др.) позволило разработать технологию и перейти к массовому произ-ву люминесцентных ламп. Важные исследования люминесценции молекул и кристаллофосфоров были выполнены под рук. К. К. Ребане (лаборатория кристаллофосфоров Ин-та физики и астрономии АН Эст. ССР), Б. И. Степанова (Ин-т физики АН Белорус. ССР) и др.

В области атомной спектроскопии выдающееся значение имели работы (20-е гг.) Рождественского и его учеников, в к-рых модель атома водорода (по Бору) была распространена на случай сложных атомов. А. Н. Терениным и Л. Н. Добрецовым (1928) открыта сверхтонкая структура линий натрия, Терениным и Гроссом (1930) - сверхтонкая структура линий ртути. С. Э. Фриш исследовал сверхтонкую структуру линий мн. элементов и установил для них эмпирич. закономерности.

Активно участвовали сов. физики в развитии молекулярной спектроскопии (Н. А. Борисевич, М. А. Ельяшевич, В. Н. Кондратьев, Б. С. Непорент, Б. И. Степанов). Особенно интенсивно развернулись в 50-60-х гг. исследования и интерпретация оптич. свойств сложных молекул органич. соединений (И. В. Обреимов, А. Ф. Прихотько, Э. В. Шпольский). В 1959 Шпольским были открыты квазилинейчатые спектры индивидуальных сложных органич. соединений (эффект Шпольского). После экспериментального обнаружения экситонов возникла экситонная спектроскопия полупроводников и молекулярных кристаллов, ставшая мощным орудием в изучении их свойств.

После изобретения лазеров (см. ниже Квантовая электроника) стала бурно развиваться новая область оптики - голография. Существенный вклад в неё внёс Ю. Н. Денисюк, предложивший для регистрации голограмм использовать трёхмерные среды (1962) и реализовавший эту идею. Голография находит применение в разнообразных областях науки и техники (голографич. исследование деформаций и вибраций, голография плазмы и т. д.).

С появлением лазеров стала быстро развиваться и нелинейная оптика (оптика интенсивных световых пучков), основы к-рой были заложены в работах Р. В. Хохлова и С. А. Ахманова. После создания лазеров с перестраиваемой частотой начали разрабатываться методы лазерной спектроскопии (Ин-т спектроскопии АН СССР).

Атомное ядро, элементарные частицы, космические лучи. Исследования по физике ядра получили в СССР развитие в нач. 30-х гг., первые её успехи связаны с теоретич. работами: протон-нейтронная модель ядра (Д. Д. Иваненко), обменные силы (И. Е. Тамм и Иваненко), модель ядра-капли и электрокапиллярная теория деления Бора - Френкеля, теория цепной реакции деления естественной смеси изотопов урана, обогащённой изотопом U-235 (Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон, 1939-40). Начиная с 1958 существенные результаты в развитии теории ядра были получены с помощью представлений о сверхтекучести (Н. Н. Боголюбов, С. Т. Беляев, А. Б. Мигдал, В. Г. Соловьёв).

В 1935 Л. В. Мысовский, И. В. Курчатов и их сотрудники (Л. И. Русинов и др.) открыли явление ядерной изомерии радиоактивных элементов. В лаборатории Курчатова Г. Н. Флёровым и К. А. Петржаком было открыто явление спонтанного деления урана (1940). В 60-70-х гг. Флёров и его сотрудники получили принципиальные результаты и сделали важные открытия, связанные с синтезом трансурановых элементов.

И. В. Курчатову и возглавляемому им огромному коллективу учёных и инженеров принадлежит заслуга решения проблемы урана, задач ядерной энергетики и создания нового оружия. В проведение этого комплекса работ внесли вклад А. П. Александров, А. И. Алиханов, Л. А. Арцимович, Я. Б. Зельдович, И. К. Кикоин, А. И. Лейпунский, Ю. Б. Харитон и мн. др.

Успехи ядерной физики и физики элементарных частиц определяются прогрессом физики и техники ускорителей, к-рый в СССР связан прежде всего с деятельностью В. И. Векслера. Предложенный им в 1944 принцип автофазировки оказал революционизирующее влияние на развитие ускорит, техники. В 1957 в Объединённом ин-те ядерных исследований (Дубна) запущен крупнейший в мире (для того времени) синхрофазотрон, ускоряющий протоны до энергии 10 Гэв (В. И. Векслер, А. Л. Минц и др.). На этом синхрофазотроне были исследованы мн. ядерные реакции, в частности в 19SO открыта новая элементарная частица - антисигма-минус гиперон. В 1967 в Ереванском физ. ин-те состоялся пуск ускорителя электронов на энергию до 6 Гэв - одного из крупнейших в мире (А. И. Алиханьян и др.). В этом же году близ Серпухова был запущен крупнейший в мире (на 19S7) ускоритель протонов на 76 Гэв (В. В. Владимирский, А. А. Логунов и др.). На нём были получены уникальные результаты; в частности предложен и разработан новый подход к изучению процессов множественной генерации частиц (инклюзивные процессы, Логунов и др.), впервые зарегистрированы ядра антигелия (1970, Ю. Д. Прокошкин), обнаружена новая элементарная частица (h-мезон) со спином 4 и массой, равной массе 2 нуклонов (1975). Здесь было впервые установлено, что при высоких энергиях полные сечения взаимодействия адронов перестают падать и намечается их рост (серпуховский эффект). На серпуховском ускорителе работают группы учёных из различных ин-тов СССР, а также учёные др. стран.

Большие успехи достигнуты в исследованиях на ускорителях со встречными пучками (Новосибирск, Г. И. Будкер, А. А. Наумов, А. Н. Скринский и др.).

К работам по ядерной физике тесно примыкают начавшиеся ещё в 20-х гг. исследования по физике космин. лучей. В 1929 Д. В. Скобельцыну удалось наблюдать в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле, ливни космич. частиц. Метод камеры Вильсона, помещённой в магнитное поле, был вперзые разработан П. Л. Капицей (1923) при исследовании отклонения альфа-частиц в магнитном поле. Обширные работы по изучению явлений, возникающих при взаимодействии первичных космических лучей с ядрами атомов, были выполнены Скобельцыным, В. И. Векслером, С. Н. Верновым, Н. А. Добротиным, Г. Т. Зацепиным.

Широко ведутся исследования в области физики высоких энергий. Наиболее крупные результаты получены Л. Д. Ландау (идея о сохраняющейся комбинированной чётности, 1956), И. Я. Померанчуком (теорема о равенстве сечений взаимодействия частиц и античастиц с одной и той же мишенью при сверхвысоких энергиях, 1958), Б. М. Понтекорво (исследования по нейтринной физике) и М. А. Марковым (идея проведения нейтринных экспериментов под землёй и на ускорителях), В. Н. Грибовым (работа по теории комплексных угловых моментов, 1961), Л. Б. Окунем (составная модель элементарных частиц и свойства симметрии слабых взаимодействий, с 1957), И. М. Франком, Ф. Л. Шапиро, И. И. Гуревичем, П. Е. Спиваком (нейтронная физика).

Важные эксперименты, приведшие к подтверждению существования слабого нуклон-нуклонного взаимодействия, принадлежат Ю. Г. Абову, В. М. Лобашёву и их сотрудникам. В Ереване были созд. искровые камеры с высокой точностью регистрации событий (А. И. Алиханьян, Т. Л. Асатиани, Г. Е. Чиковани и др.).

Физика низких и сверхнизких температур. Первая в СССР криогенная лаборатория была организована в Харькове в Укр. физико-технич. ин-те в 1931. Её науч. руководителем стал Л. В. Шубников, к-рый, находясь в командировке в Лейденской криогенной лаборатории (1926-30), совместно с В. де Хаазом установил осциллирующую зависимость электросопротивления от напряжённости магнитного поля при низких темп-pax (т. н. эффект Шубникова - де Хааза, 1930).

В развитие сов. и мировой техники ожижения газов большой вклад внёс П. Л. Капица. В 1934 он создал первый в мире гелиевый ожижитель с поршневым детандером, работающий на газовой смазке, а в 1939 предложил метод ожижения газов с использованием цикла низкого давления, осуществляемого в высокоэффективном турбодетандере. Эги методы легли в основу всех совр. крупных ожижителей.

В 1938 П. Л. Капица открыл сверхтекучесть Не II - явление, имеющее квантовый характер. Объяснение сверхтекучести Не II было вскоре дано Л. Д. Ландау (1941), развившим гидродинамику квантовой жидкости и предсказавшим на основе своей теории ряд парадоксальных эффектов, подтвердившихся экспериментально. К их числу относится предсказание существования в гелии двух скоростей распространения звуковых колебаний.

Важные эксперименты по сверхтекучести были выполнены В. П. Пешковым, Э. Л. Андроникашвили, Б. Г. Лазаревым и др. В частности, в экспериментах Пешкова был открыт т. н. второй звук в Не II. Плодотворно работает над механизмом нарушения сверхтекучести группа физиков под руководством Э. Л. Андроникашвили в Физ. ин-те АН Груз. ССР.

Большую роль для развития техники получения сверхнизких темп-р сыграл открытый И. Я. Померанчуком (1950) эффект поглощения теплоты при затвердевании ³Не. Методом Померанчука были достигнуты темп-ры ~0, 001 К (70-е гг., Ин-т физ. проблем АН СССР).

С успехом исследовалось сов. физиками явление сверхпроводимости (теоретич. работы Л. Д. Ландау и В. Л. Гинзбурга и экспериментальные исследования Л. В. Шубникова, А. И. Шальникова, Н. Е. Алексеевского, Ю. В. Шарвина). Гинзбургом и Ландау была создана обобщённая феноменологич. теория сверхпроводимости. Развитая на её основе А. А. Абрикосовым, Л. П. Горьковым и Гинзбургом теория сверхпроводящих сплавов и свойств сверхпроводников в сильных магнитных полях послужила основой для предсказания существования сплавов, сверхпроводящее состояние к-рых не разрушается при напряжённости поля вплоть до сотен кэ. Открытие таких сплавов привело к созданию сверхпроводящих магнитов.

Событием в физике явилась разработка Н. Н. Боголюбовым нового метода в квантовой теории поля и статистич. физике, к-рый привёл к обоснованию теории сверхтекучести и сверхпроводимости.

Теория колебаний, радиофизика, эмиссионная электроника. Основы сов. радиофизики, радиотехники, теории колебаний были заложены исследованиями М. А. Бонч-Бруевича, В. П. Вологдина, А. Ф. Шорина и др. в Нижегородской лаборатории, М. В. Шулейкина в Москве, Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси в Одессе, А. А. Чернышёва, Д. А. Рожанского и их сотрудников в Ленинграде.

Большая заслуга в разработке теории колебаний принадлежит школе Мандельштама и Папалекси (А. А. Андронов, А. А. Витт, Г. С. Горелик, М. А. Леонтович, С. М. Рытов, С. Э. Хайкин, В. В. Мигулин и др.). Трудами этих учёных создана новая область физики нелинейных колебаний, имеющая важное значение для радиофизики и теории регулирования. Др. серия исследований той же школы физиков посвящена измерению скорости распространения электромагнитных волн вдоль земной поверхности. Мандельштамом и Папалекси был предложен (1930) для этой цели радиоинтерференционный метод, развитие и применение к-рого позволили выяснить фазовую структуру и скорость радиоволн. Этот метод получил широкое применение в практике. Математич. методы теории нелинейных колебаний разрабатывались Н. М. Крыловым, Н. Н. Боголюбовым и др.

А. А. Глаголевой-Аркадьевой и независимо М. А. Левитской в 1923 было получено электромагнитное излучение с длиной волны от 5 см до 82 мкм, к-рое заполнило промежуток между инфракрасным и радиодиапазонами на шкале электромагнитных волн.

Создание качественно новых принципов усиления и генерации ВЧ-колебаний позволило продвинуться в область более высоких частот. Идея использования модуляции скорости электронов принадлежит Рожанскому, а первые практич. шаги по её реализации - представителям электрофизической школы Чернышёва: Н. Д. Девяткову, Н. Ф. Алексееву, Л. Б. Малярову и др. Теория и расчёт приборов СВЧ-диапазона разрабатывались Г. А. Гринбергом.

Важные работы по эмиссионной (катодной) электронике принадлежат П. И. Лукирскому и С. А. Векшинскому и их школам. Эти работы были теснейшим образом связаны с пром-стью электронных ламп и проводились в кон. 20-х - нач. 30-х гг. на ленингр. заводе «Светлана». Исследования внеш. фотоэффекта дали прямые выходы в пром-сть: прогресс отечеств, произ-ва фотоэлементов (кислородно-цезиевых и сурьмяно-цезиевых) связан с именами Н. Д. Моргулиса, А. А. Лебедева, С. Ю. Лукьянова, П. В. Тимофеева, Н. С. Хлебникова. Большое значение для понимания явлений, входящих в круг проблем эмиссионной электроники, имели работы Л. Н. До-брецова. В нач. 30-х гг. Л. А. Кубецкий открыл принцип вторичного электронного умножения и построил первый фотоэлектронный умножитель.

Существенный вклад в развитие исследований по распространению радиоволн внесли (40-50-е гг.) работы В. А. Фока, Б. А. Введенского, М. А. Леонтовича, В. Л. Гинзбурга, Е. Л. Фейнберга, Г. А. Гринберга и др. Ещё в кон. 30-х гг. ленингр. физиками под руководством Д. А. Рожанского и Ю. Б. Кобзарева были разработаны принципы импульсной радиолокации и построены радиолокационные станции.

Идея использования радио в астрономии, в частности для радиолокации Луны, была в 40-х гг. высказана Мандельштамом и Папалекси. В 60-х гг. В. А. Котельниковым и коллективом его сотрудников были проведены радиолокационные исследования планет.

Квантовая электроника. Крупнейшим событием в физике и технике явилось создание квантовой электроники. Высокая культура радиофизич. исследований, проводимых в Физ. ин-те АН СССР, во многом определила то, что именно в нём в 1951 по инициативе А. М. Прохорова начались фундаментальные исследования по квантовой электропике. В 1952-55 Прохоров совместно с Н. Г. Басовым доказал возможность создания усилителей и генераторов принципиально нового типа и решил осн. задачи его осуществления. Первый молекулярный генератор (мазер) в сантиметровом диапазоне длин волн был построен ими в 1955 (и независимо от них Ч. Таунсом в США). Инверсия населённостей была получена ими в трёхуровневой системе с оптич. накачкой (1955). В 1957-58 Прохоров предложил использовать в качестве рабочего вещества рубин, выдвинул идею открытых резонаторов и развил методы создания парамагнитных усилителей.

После изобретения мазеров важнейшим достижением в квантовой электронике явилось создание квантовых генераторов в оптич. диапазоне длин волн - лазеров, причём оказалось, что лазерный эффект можно получить на широком классе веществ: полупроводниках, газах, жидкостях, стёклах, растворах. Басов впервые указал на возможность использования полупроводников в квантовой электронике и совместно с сотрудниками развил методы создания полупроводниковых лазеров (1957-61). Первый в СССР полупроводниковый лазер на арсениде таллия был построен в лаборатории, руководимой Б. М. Вулом. В 1963 Ж. И. Алфёров предложил использовать для полупроводникового лазера гетероструктуры. Особо перспективен газодинамич. лазер на СО₂, предложенный в 1967 А. М. Прохоровым и В. К. Конюховым и построенный в 1970.

Квантовая электроника оказала большое влияние на развитие физики в целом (лазерная спектроскопия, лазерное зондирование атмосферы, лазерная диагностика плазмы и др.). Лазеры используются для целей локации, космич. связи, в вычислит, технике, медицине.

Высокотемпературная плазма и проблемы управляемых термоядерных реакций. Исследования по теории плазмы были начаты в 30-х гг. В 1936 Л. Д. Ландау предложил кинетич. уравнение для электронной плазмы. В 1938 А. А. Власов составил ур-ние колебаний разреженной плазмы в её собственном самосогласованном поле. Теория колебаний плазмы, основанная на этом уравнении, была развита в 1946 Ландау, к-рый показал, что даже в отсутствие столкновений частиц плазмы колебания в ней затухают (т. н. затухание Ландау). Интерес к исследованию горячей плазмы возрос в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза. В 1950 И. Е. Тамм и А. Д. Сахаров предложили принцип магнитной термоизоляции плазмы. В 50-е гг. существ, результаты были достигнуты при экспериментальном исследовании мощных импульсных разрядов в газах для получения высокотемпературной плазмы (Л. А. Арцимович, М. А. Леонтович и их сотрудники). При этом была обнаружена неустойчивость плазмы. Дальнейшие исследования многообразных типов неустойчивостей (P. 3. Сагдеев и др.; привели к разработке способов эффективного подавления нек-рых из них (Б. Б. Кадомцев, М. С. Иоффе и др.)- Теории турбулентности плазмы и её турбулентного нагрева посвящены исследования А. А. Веденова, Б. Б. Кадомцева, Е. К. Завойского и их сотрудников. Проведению всех этих исследований способствовали работы по созданию методов диагностики плазмы (Б. П. Константинов, Н. В. Федоренко, В. Е. Голант). Особенно большие успехи в получении эффективной термоизоляции плазмы были достигнуты на тороидальных магнитных установках типа «Токамак», исследования на к-рых были начаты в 1956 под рук. Арцимовича. В 1975 закончено сооружение наиболее крупной установки такого типа -«Токамак-10», к-рое явилось одним из значит, шагов на пути к осуществлению управляемой термоядерной реакции. На основе полученных результатов начаты разработки термоядерных реакторов (Е. П. Велихов, И. Н. Головин). В 1969 П. Л. Капица получил стабильный плазменный шнур в СВЧ-разряде с температурой порядка 10⁵-10⁶ К. Развивается перспективное направление термоядерных исследований, связанное с применением мощных лазеров для нагрева плазмы (А. М. Прохоров, Н. Г. Басов) и релятивистских электронных пучков (Е. К. Завойский, П. И. Рудаков). Интенсивно проводятся исследования на открытых ловушках (Г. И. Будкер, М. С. Иоффе) и установках с обжатием плазмы магнитным полем (Велихов).

Акустика. Различным разделам акустики - от общей теории акустики движущейся среды до проблем архитектурной акустики и практич. методов измерений акустич. величин - посвящены работы Н. Н. Андреева, возглавившего школу сов. акустиков. Сов. учёными были выполнены работы по распространению звука в неоднородных и слоистых средах (Л. М. Бреховских); по общей теории звуковых явлений в неоднородных и движущихся средах (Д. И. Блохинцев, 1944-46); по распространению звука в средах со случайными неоднородностями (Л. А. Чернов, 1951-58); по звуковой оптике: преломление и фокусировка звука и ультразвука (Л. Д. Розенберг, 1949-55); по акустике речи (Л. А. Чистович, М. А. Сапожков). В 30-40-х гг. были проведены исследования в области муз. акустики (А. В. Римский-Корсаков, Л. С. Термен и др.). По архитектурной акустике и электроакустике работы выполнили В. В. Фурдуев, Ю. М. Сухаревский, С. Н. Ржевкин, А. А. Харкевич, Г. Д. Малюжинец и др. Важные результаты по нелинейной акустике получены Б. П. Константиновым, одним из пионеров этой области науки, и др. Начиная с 50-х гг. получила развитие физика ультразвука и гиперзвука (И. Г. Михайлов, С. Я. Соколов и др.). Ультразвуковая дефектоскопия в СССР начала быстро развиваться благодаря основополагающим работам Соколова.

В нач. 60 х гг. И. А. Викторов, Ю. А. Гуляев, В. Л. Гуревич, В. И. Пустовойт установили эффект усиления ультразвуковых волн в полупроводниках и слоистых структурах полупроводник-диэлектрик при дрейфе через них носителей тока, на основе к-рого были созданы различные акусто-электронные приборы. Магнитоакустич. резонанс, возникающий при взаимодействии гиперзвуковых и спиновых волн в ферромагнетиках (А. И. Ахиезер и др.), лёг в основу генераторов гипер- и ультразвука и явился новым инструментом исследования магнитоупорядоченных кристаллов.

Периодич. издания: «Акустический журнал» (с 1955), «Атомная энергия» (с 1956), «Журнал технической физики» (с 1931), «Журнал экспериментальной и теоретической физики» (с 1931), «Известия АН СССР. Серия физическая» (с 1936), «Кристаллография» (с 1956), «Оптика и спектроскопия» (с 1956), «Приборы и техника эксперимента» (с 1956), «Радиотехника и электроника» (с 1956), «Успехи физических наук» (с 1918), «Физика металлов и металловедение» (с 1955), «Ядерная физика» (с 1965), «Квантовая электроника» (1971), «Физика плазмы» (1975) и др.

См. Физика, Акустика, Атомная физика, Квантовая механика, Квантовая теория поля, Квантовая электроника, Магнетизм, Оптика, Относительности теория, Плазма, Полупроводники, Статистическая физика. Твёрдое тело, Термодинамика, Тяготение, Элементарные частицы, Ядерная физика. 9. В. Шполъский, В. Я. Френкель.