Джон Уйлям Страт, лорд Рейли (John William Strutt, lord Rayleigh)
12 ноември 1842 г. - 30 юни 1919 г.
Нобелова награда за физика, 1904 г.
(Като признание за работата му върху плътността на най-разпространените газове и откриването на аргона в процеса на тази работа.)
Английският физик Джон Уйлям Страт, трети барон Рейли, е роден в Лангфорд Гроу, Малдон (Есекс). Син е на Джон Джеймс Страт (втори барон Рейли) и Клара Елиазбет Викърс. Като момче страда от много изтощителни болести и често прекъсва учението си. За кратко време посещава на десет години Итън колидж, прекарва три години в частно училище в Уимбълдън, учи малко в Хароу скул и четири години взема частни уроци. През 1861 г. постъпва в Тринити колидж, Кеймбридж, където учи математика и физика при Е.Дж.Роус, известен математик, и го завършва с отличие през 1865 г. Година след това му предлагат да стане член на научния съвет на Тринити колидж. Този пост той заема до 1871 г.
През 1868 г. Страт създава научна лаборатория в родовото си имение Тарлинг Плейс, Уитхем (Есекс), където се занимава с интересуващото го явление излъчване. Резултат от изследванията му са публикувани статии по акустика и оптика, с които си спечелва репутацията на авторитетен специалист в тези области на науката. През 1871 г. установява съотношението, известно като закон на Рейли за разсейването на светлината, между интензивността на разсейването на светлината на много малки частици и дължината на вълната и, което обяснява защо небето е синьо, а залезът червен. Тъй като по-късите вълни (сините) се разсейват на малки частици в атмосферата под предимно голям ъгъл, синият цвят доминира в разсеяната светлина, падаща отгоре. А светлината на залязващото слънце, ако се гледа право към него, губи синината си заради страничното разсейване и в нея доминират по-дълги вълни (червени). През 1871 г. Страт пътува по Нил, за да възстанови здравето си след изострен ревматизъм. По време на пътешествието започва да пише произведение, на което е съдено да стане фундаментално изследване по теория на звука.
Когато през 1873 г. умира баща му, Страт става трети барон Рейли и собственик на фамилно имение от седем хиляди акра земя. Но три години по-късно моли по-малкия си брат да поеме задълженията му, свързани с имението, и от този момент нататък се посвещава почти изцяло на науката, работейки в домашната си лаборатория. Сред изследванията, които прави, срещаме експериментална и теоретическа дейност, свързана с оптичните прибори, в резултат на която е определена за първи път разрешителната способност на дифракционната решетка, а също така е направен фундаментален анализ на оптическите свойства на спектроскопите. Дифракционните решетки са пластинки, по които са изрязани тънки, близо разположени един до друг процепи, позволяващи да се раздели преминаващата през тях светлина на съставящите я цветове, като се запазва съотношението между дължината на вълната и разстоянието между процепите. С тяхна помощ в спектроскопа се получава серия линии или ивици различни цветове (спектрални линии), чието положение съответства на дължината на вълната. В края на 70-те години на ХІХ в. спектроскопът става все по-важен прибор за изследване на слънчевата светлина и излъчването на атомите и молекулите.
Макар да се чувства добре в лабораторията си, през 1879 г. Страт приема предложението да стане професор по експериментална физика (пост, учреден през 1971 г.) и директор на лабораторията Кавендиш (открита през 1874 г.), тъй като първият и директор Джеймс Максуел умира. В Кеймбридж той започва да реализира програма за точно определяне на електрическите единици волт, ом и ампер. Програмата се изпълнява с присъщите му прецизност и търпение, с използване на много чувствителни инструменти и резултатите от нея, получени през 1884 г., след това почти не се нуждаят от поправка. Страт въвежда също за студентите лабораторна работа по експериментална физика, което е съвсем нов вид обучение за Англия по това време, обхванало по-късно университетите в цялата страна.
След пет години работа в Кеймбридж Страт напуска поста си и се връща в Тарлинг Плейс, където продължава своите изследвания до края на живота си. Винаги се занимава с няколко проекта едновременно, като отделя време както за експерименти в лабораторията, така и за теоретична работа в кабинета си. Публикува съчинения по изключително широк кръг от въпроси, сред които по светлинни и звукови вълни, електромагнетизъм, теореми на механиката, вибрации на пластични среди, капилярност и термодинамика. Неговата превърнала се в класическа двутомна монография «Теория на звука» ("The Theory of Sound") е публикувана през 1877-1878 г. и до ден днешен е неизменно ръководство за съвременните учени и инженери.
През 1892 г. Страт започва да измерва плътността на газовете в съответствие с атомните им тегла, което е свързано с интереса му към хипотезата на Праут. През 1815 г. английският химик Уйлям Праут обръща внимание на това, че плътността на газовете проявява тенденция да се изразява с целочислени кратни на плътността на водорода, най-лекия от всички газове. Той изказва предположение, че всички елементи се състоят от водородни строителни тухлички. Когато започва своята работата, най-точното измерване на плътността на кислорода превишава 15.96 пъти плътността на водорода, което е достатъчно близо до цялото число 16 и като че ли потвърждава хипотезата на Праут. Страт прави по-точни измервания, като отстранява грешките от другите експерименти, и достига до стойността 15.88, което хвърля сянка на съмнение върху хипотезата.
Когато започва да експериментира с азота, Страт открива за свое учудване, че азотът, който се получава от разлагане на амоняка, е по-малко плътен от азота, взет от въздуха. Като прави точни измервания, за да изключи евентуални грешки и съмнения, той намира отговор на явлението в статията, написана през 1795 г. от Хенри Кавендиш, английски химик и физик. Кавендиш окислява азот във въздуха с помощта на електрически разряд и открива, че независимо от това колко дълго продължава разрядът, остава малко количество газ, който не може да се окисли. Оттук Страт прави извод, че полученият от въздуха азот не е чист и съдържа малко количество друг неизвестен газ или други неизвестни газове.
Като повтаря уморителните опити на Кавендиш, Страт отделя азота, окислен с помощта на електрически разряд, и бавно натрупва неизвестния остатъчен газ. По това време шотландският химик Уйлям Рамзи, разбрал за изследванията му, използва по-ефективни химически методи, за да получи нужния газ. Двамата учени координират усилията си и през 1895 г. обявяват, че неуловимият газ е открит. Тъй като е химически инертен (поради което не се окислява заедно с азота), наричат го аргон, което на гръцки означава "инертен". Те откриват, че аргонът е около 1% от целия обем на атмосферата, а плътността му надхвърля плътността на азота над два пъти. Установяват също, че отделеният от тях газ не е чист аргон, а съдържа и други идентифицирани по-късно от Рамзи инертни газове, сред които неон, криптон, ксенон и хелий. Цялата група се нарича група на благородните газове зарада съпротивата им на химическите реакции.
През трите години, докато продължава изследването на аргона, Страт публикува десетки съчинения по въпроси като интерференцията и разсейването на светлината, телефонната връзка, звуковите измерения. През 1900 г. прави извод за съотношението на температурата и дължината на вълната в спектъра на абсолютно черното тяло, основан на съществуващите физически закони. След като английският физик Джеймс Джинс предлага малка модификация на извода, той става известен като закон за излъчването на Рейли-Джинс. Но този закон се отнася само за дългите вълни, а публикуването му изпреварва само с няколко месеца съобщението на Макс Планк за радикалното решение на проблема черно тяло и за раждането на квантовата теория. Макар че Страт следи внимателно развитието на съвременната квантова физика и теорията на относителността на Алберт Айнщайн, той е прекалено консервативен, за да ги приеме.
Страт е много плодовит автор, публикува над 400 съчинения за повече от петдесет години изследователска дейност. Макар че на хората, които не се занимават с наука професионално, той е известен повече като откривател на аргона, произведенията му засягат буквално всяка област на класическата физика. Освен това част от времето си Страт отделя за преподавателска дейност (в продължение на няколко години), а също така работи в шест научни и правителствени организации, занимаващи се с въпросите на образованието. Секретар (1885-1896) и президент (1905-1908) на Лондонското кралско дружество. Сред многобройните му задължения е задължението на президент на Консултативния комитет по аеронавтика, президент на Британската асоциация на фундаменталните науки, на председател на комитета по взривни вещества към военното министерство и главен контрольор по снабдяването на Лондон с природен газ. От 1908 г. до смъртта си е почетен президент на Кеймбриджкия университет.
През 1871 г. Страт се жени за Ивлин Балфур, сестра на Артър Джеймс Балфур, министър-председател на Великобритания. Семейството има трима сина, най-големият от които, Робърт, става физик и биограф на баща си. Страт продължава да работи до смъртта си в Тарлинг Плейс, публикува около деветдесет съчинения през последните си петнадесет години и оставя три завършени, но непубликувани. Наричат го последния от великите британски класически физици.
Освен с Нобелова награда Страт е награден с Кралски медал (1882 г.), медала Копли (1899 г.) и медала Рамфорд (1914 г.) на Лондонското кралско дружество, със златен медал Матеучи на Италианската национална академия на науките (1895 г.), с медала Фарадей на Британското химическо дружество (1895 г.), с медала Алберт на Кралското художествено дружество (1905 г.) и медала Елиът Кресон на Франклиновия институт (1914 г.). Присвоени са му тринадесет почетни научни звания и е приет за член на повече от петдесет научни дружества.
Превод
от руски: Павел Б. Николов
