Йоханес Щарк (Johannes Stark)
15 април 1874 г. – 21 юни 1957 г.
Нобелова награда за физика, 1919 г.
(За откриването на доплеровия ефект в каналните лъчи и разлагането на спектралните линии в електрическо поле.)
Немският физик Йоханес Щарк е роден в Шикенхоф (Бавария) в семейството на земевладелец. Учи в средните училища в Байрейт и Регенсбург, а през 1894 г. постъпва в Мюнхенския университет, където през 1897 г. защитава докторската си дисертация “Изследване за саждите” (“Investigation on Lampblack”). През есента на същата година Щарк става асистент на Ойген Ломел в Мюнхен. През 1900 г. се премества в Гьотингенския университет, където е асистент на Едуард Рике и едновременно с това приват-доцент (външен лектор) в същия университет. В Гьотинген Щарк прекарва следващите шест години и успява да се представи като талантлив физик-експериментатор и “конфликтна” личност. Основният му научен интерес по това време е поведението на йоните в електрически полета. През 1904 г. Щарк основава списанието “Ежегодник за радиоактивност и електроника” (“Jahrbuch der Radioaktivitat und Elektronik”), което редактира в продължение на девет години.
През 1905 г. Щарк наблюдава доплерово изместване в каналните лъчи. Каналните лъчи са поток от положителни йони (заредени атоми), движещи се ускорено във вакуум към електрод и преминаващи през отвори (канали) в него. Вилхелм Вин открива, че йоните се ускоряват до необикновено високи скорости; движението на йоните оказва влияние върху наблюдаваните честоти на излъчваната от тях светлина. Честотите се понижават, когато йоните се отдалечават от наблюдателя, и се повишават, когато се движат към наблюдателя. Тази промяна на честотата, или доплеров ефект, е добре известна от спектрите на звездите (спектърът представлява редица от цветни линии, появяващи се, когато светлината се разлага на образуващите я честоти, или дължини на вълните). Но Щарк е първият, който наблюдава ефекта на Доплер в излъчване от земен източник.
В началото на научната си дейност Щарк се отнася със симпатия към теориите, скъсващи с идеите на класическата физика. Когато през 1905 г. Алберт Айнщайн предлага специалната теория за относителността, Щарк е сред първите му привърженици, а тъй като теорията за относителността описва поведението на движещи се тела, той предлага своите наблюдения върху доплеровия ефект за нейно потвърждение. През 1907 г. се обръща към Айнщайн с молба да даде за публикуване в “Jahrbuch der Radioaktivitat und Elektronik” статия за теорията и всячески защитава неговата идея за корпускулярната природа на светлината (при определени условия светлината се държи като поток от частици – корпускули, или порции енергия – кванти), която се отхвърля до 20-те години.
През 1906 г. Щарк напуска Гьотинген, за да заеме поста на професор в Техническия университет в Хановер. Но на новото място неговият труден характер довежда до усложнени отношения с началника му, който нееднократно се опитва да го уволни. Въпросът се разрешава едва през 1909 г., когато Щарк, с помощта на физика-теоретик Арнолд Зомерфелд, става действителен професор в Техническия университет в Ахен. Но скоро той се скарва със Зомерфелд заради природата на рентгеновото излъчване на електроните при забавяне. Първият твърдял, че характерните особености на явлението трябва да се обяснят от квантовата теория, докато вторият считал, че за адекватно описание на явлението е достатъчен класическият електромагнетизъм. Спорът, който се води по страниците на научната преса, завършва с тежка раздяла и двамата никога повече не подновяват приятелските си отношения.
През 1896 г. холандският физик Питер Зееман открива, че магнитното поле, приложено към светещ газ, разлага всяка от спектралните му линии на тири или повече линии, разположени почти плътно една до друга (ефект на Зееман). През 1913 г. Щарк, като използва и този път каналните лъчи, осъществява аналогично разлагане на спектралните линии на водорода във външно електрическо поле. Това явление, известно като ефект на Щарк, се опитват да възпроизведат безуспешно и други учени. В рамките на класическата електромагнитна теория ефектът на Щарк е необясним.
Но в началото на 1913 г. Нилс Бор предлага квантовата теория за атома на водорода. Според тази теория електроните заемат напълно определени орбити, всяка от която съответства на съвсем конкретно енергетично равнище. В теорията на Бор спектралните линии на водорода се появяват при прехода на електроните от една орбита на друга. Всеки преход се съпровожда с излъчване на определена дължина на вълната. Както посочват през 1916 г. Зомерфелд и Паул Айнщайн, приложеното отвън електрическо поле променя електронните орбити в атома. При това възникват различни енергетични равнища и същите кратни спектрални линии, които Щарк наблюдава. Така неговото откритие потвърждава модела на атома на Бор и квантовата теория като цяло.
След откриването на ефекта, носещ неговото име, научните и политическите възгледи на Щарк стават по-реакционни. Въпреки че неговата разработки са важно потвърждение на модела на атома на Бор, той така и не приема възгледите на Бор. В Нобеловата си лекция Щарк твърди, че моделът на Бор противоречи “на духа на физиката”. Ентусиазмът, с който някога се отнася към теорията на Айнщайн, изчезва безследно и макар че и квантовата теория, и теорията за относителността получават все по-голямо научно обоснование, той отхвърля и двете теории. Щарк се отнася враждебно и към политическите възгледи на Айнщайн (в годините на Първата световна война Айнщайн подкрепя пацифистките възгледи), и към неговите научни произведения. През 1917 г. Щарк възнамерява да заеме поста на професор по физика в Гьотингенския университет, но получава отказ и приема предложението да стане професор по физика в Грейфевалдския университет, чиито преподаватели имат консервативни научни и политически възгледи.
Отнасяйки се с недоверие към демократичното ваймарско правителство, към следвоенна Германия и към берлинските физици, играещи главна роля в Немското физическо дружество, Щарк се опитва да организира през 1920 г. независима физическа асоциация с надеждата, че асоциацията ще може да стане консултант на правителството. От този замисъл не се получава нищо: асоциацията, която няма подкрепата на физиците, не оказва никакво влияние върху ваймарското правителство. През същата 1920 г. Щарк оглавява катедрата по физика във Вюрцбургския университет, но конфликтите с колегите му го принуждават да подаде след две години оставка. По време на престоя си във Вюрцбург Щарк става собственик на фаянсова фабрика. Тази негова постъпка много физици смятат за неетична, защото за значителна част от капитала е използвана Нобеловата награда.
След провала на замисъла с фаянсовата фабрика Щарк предприема опит да се върне към академична дейност. Той се кандидатира за вакантния пост на директор на Държавния физико-технически институт в Берлин, но не успява на конкурса и следващите няколко години прекарва в семейното си имение недалеч от Траунщайн, Бавария. Щарк разчита да заеме още няколко академични поста, но всеки път неговата кандидатура се отхвърля, явно защото си е спечелил много врагове. Един от малкото останали негови съюзници е Филип фон Ленард, ревностен противник на това, което нарича “еврейска догматична физика”. Щарк става един от водещите апологети на арийската физика (според разясненията на Ленард под този термин се разбира физиката, “отхвърляща високите абстрактни теории, развивани от еврейските физици”). За свой най-голям враг привържениците на арийската физика смятат Айнщайн.
Като произлизащ от Южна Германия, Щарк познава нацистката партия и поддържа Адолф Хитлер от началото на 20-те години. Когато през 1933 г. нацистите идват на власт и постът директор на Държавния физикотехнически институт се овакантява, партийните връзки на Щарк му го осигуряват. Като директор на института той гради амбициозни планове за реорганизиране на немската наука. Щарк поема и президентството на Немската изследователска асоциация. Нож заради неговата разпаленост, с която напада всички учени (не задължително евреи), осмелили се да защитават съвременната физика, сред тях Зомерфелд, Макс фон Лауе и Вернер Хайзенберг, които нарича “бели евреи в науката”, влиянието му сред немските физици е малко. Освен това Щарк се спечелва врагове в имперското министерство на образованието, под чиято егида действа изследователската асоциация. Нито един негов план не се осъществява и в края на краищата Щарк изпада в немилост през нацисткия идеолог Алфред Розенберг. През 1936 г. след провала на схемата за получаване на злато, която подкрепя, Щарк подава оставка. Но до 1939 г. продължава да е директор на Държавния физикотехнически институт.
Слез 1939 г. Щарк се пенсионира и живее в своето имение, където си изгражда частна лаборатория. Последният му опит да се заеме със самостоятелна научна дейност – предполагайки да открие изкривяването на светлинен лъч в нееднородно електрическо поле – завършва с провал.
Щарк е женен за Луизе Юплер. От този брак му се раждат пет деца. В свободното си време обича да се занимава с лесовъдство и градинарство.
Освен с Нобелова награда Щарк е удостоен с наградата Баумгартнер
на Виенската академия на науките, с наградата Фалбрух на Гьотингенската
академия на науките и златния медал Матеучи на Италианската национална
академия на науките. Член е на академиите на науките в Гьотинген, Рим, Лайден,
Виена и Калкута.
Превод от руски: Павел Б. Николов
