Уилям Лорънс Брег (William Lawrence Bragg)
31 март 1890 г. – 1 юли 1971 г.
Нобелова награда за физика, 1915 г. (заедно с У. Х. Брег)
(За заслуги в изследването на структурата на кристалите с помощта на рентгенови лъчи.)
Английският физик Уилям Лорънс Брег е роден в Аделаида (Австралия) в семейството на У.Х.Брег, по това време професор по математика и физика в Аделаидския университет, и Гуендолин (Тод) Брег, дъщеря на Чарлз Тод, министър на пощите на Южна Австралия. Брег се запознава за първи път с рентгеновите лъчи на пет години, само няколко седмици след откриването им от Вилхелм Рентген. Изучавайки тези лъчи, Брег старши създава примитивен рентгенов апарат и точно по това време момчето счупва ръката си. Чичото на младия Брег, лекар по професия, използва апарата, за да определи характера на счупването, което е първото в Австралия регистрирано използване на рентгеновите лъчи в медицината.
„Детството на Брег преминава в Аделаида с изключение на една година, която прекарва с родителите си във Франция и Англия. Учи в колежа Св. Петър (средно училище в Аделаида) и през 1905 г. постъпва в Аделаидския университет, който завършва след три години с отличен успех по математика. По време на учението си в университета баща му продължава да изучава радиоактивността и рентгеновите лъчи и те често водят оживени дискусии, засягащи проблемите на физиката.
Когато бащата на Брег получава през 1908 г. предложение да заеме поста на професор по физика в университета в Лидс, цялото семейство се премества в Англия, където пристига в началото на следващата година. Брег изучава физика в Тринити колидж в Кеймбридж и през 1912 г. взема с отличен успех изпита си по естествени науки. След това започва изследователска работа под ръководството на Дж.Дж.Томсън в Кеймбридж и едновременно с това заедно с баща си изучава рентгеновите дифракционни картини, получени по-рано през същата година от Макс фон Лауе. В началото на своята дейност Брег-старши поддържа идеята, че рентгеновите лъчи са потоци от частици, но е впечатлен от откритието на Лауе, че рентгеновите лъчи дефрагират (отклоняват се) в кристалите, при което възникват интерференционни картини, аналогични на тези, които дава светлината. Такива картини могат да дават само вълните.
Като обсъжда дифракцията на рентгеновите лъчи с баща си, Брег достига до убеждението, че вълновата интерпретация на Лауе е вярна, но че описаните от него детайли на дифракцията са неоправдано усложнени. Атомите в кристалите са разположени в равнини и Брег предполага, че конкретният вид дифракционна картина се предизвиква от особеното разположение на атомите в конкретната разновидност на кристала. Ако тава е така, рентгеновата дифракция може да се използва за определяне на структурата на кристалите. През 1913 г. той публикува уравнение, по-късно наречено закон на Брег, описващо ъглите, под които трябва да се насочи снопа рентгенови лъчи, за да се определи строежа на кристала по дифракционната картина на рентгеновите лъчи, отразени от кристалните равнини. След това Брег използва своето уравнение при анализа на различни кристали.
Рентгеновият спектрометър, изобретен от баща му през същата година, оказва на Брег неоценима помощ, тъй като високата чувствителност на прибора позволява да се анализират по-сложни кристали от тези, които се поддават на анализ с известните по-рано методи. Първото вещество, което Брегови изследват с помощта на рентгеновата дифракция, е натриевият хлорид, или, казано по-просто, готварската сол. Към 1913 г. атомната теория вече се утвърждава и е прието да се смята, че химическите съединения са образувани от молекули, състоящи се от атоми на различни елементи. Приема се например, че натриевият хлорид се състои от молекули, всяка от които съдържа атом натрий и атом хлор.
Изследванията на Брегови сочат, че кристалите на натриевия хлорид не се състоят от молекули, а от разположени по определен начин йони на натрия и йони на хлора (йонът е зареден атом). В кристала няма молекули на натриев хлорид. С това е установена разликата между молекулярните съединения (кристали, които се състоят от молекули) и йонните съединения (кристали, които се състоят от разположени по определен начин йони), което има огромно значение и позволява на учените да разберат много по-добре поведението на разтворите. Работейки заедно, Брегови свеждат към 1914 г. рентгеновия анализ на простите материали до стандартна процедура. През същата година Брег е избран за член на научния съвет и за лектор в Тринити колидж.
Изследванията на Брег и баща му от 1912 до 1914 г. полагат основите на съвременната рентгенова кристалография. Анализът на рентгеновите дифракционни картини служи за мощен инструмент на минералозите, металурзите, керамиците и други изследователи, занимаващи се с атомната структура на материалите. Методът позволява също така на учените да определят строежа на много сложните молекули, което дава начало на научната област молекулярна биология.
По време на Първата световна война Брег служи като технически съветник по звукова пристрелка (определяне разположението на противника по звука на артилерийския огън), достигайки по служебната стълба до званието майор. След войната се връща на длъжността лектор в Тринити колидж. През 1919 г. сменя Ърнест Ръдърфорд на поста професор по физика в Манчестърския университет. Там се връща към своите изследвания на кристалните структури с рентгенови лъчи. Много години отдава за изучаване на сложните структури, появяващи се в силикатното семейство на минералите, и с тази своя дейност извършва истински преврат в минералогията, като я поставя върху здрава научна основа. По-късно резултатите от изследванията му се оказват много ценни за Лайнус К. Полинг.
Завършвайки към 1930 г. изследванията си на минералите, Брег се заема с проучване на металите и металните сплави като ръководител и практически участник в експериментите. През 1937 г. той става директор на Националната физическа лаборатория, а през следващата година заема едновременно с това и длъжността професор по физика в Кеймбридж – пост, който запазва до 1953 г. В края на Втората световна война Брег съдейства за създаването на Международния кристалографски съюз и през 1949 г. става негов първи президент.
В края на 30-те години Макс Перуц обръща вниманието на Брег върху кристалографския анализ на сложните глобуларни протеини. Втората световна война прекъсва тези изследвания, но след войната те са подновени. Брег организира изследванията, намира финансова подкрепа за проекта и събира силна група от специалисти за решаването на проблема. До времето, когато напуска Кеймбридж, групата му се предвижва значителен напред в своите изследвания. За две години Перуц и Джон К. Кендрю постигат успехи в анализа на глобуларните протеини, по-специално на хемоглобина. По същото време Франсис Крик, Джеймс Д. Уотсън и Морис Уилкинс успяват да анализират строежа на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК). Подкрепата, която Брег дава на тези изследвания, както и инструментите и методиките, разработени под негово ръководство, изиграват в случая неоценима роля.
Докато Брег е жив, физиката се променя толкова, че с изключение на ранната му работа, за която получава Нобелова награда, всичките му изследвания се оказват всъщност извън магистралните направления на науката. Не по-малко отколкото с дейността си в областта на експерименталната физика той е известен и с приноса си в областта на химията, минералогията, металургията и молекулярната биология. Макар че личният му принос в науката е голям, доста значителен е и резултатът от работата на групите, които организира и ръководи. Брег е оценяван високо като даровит научен организатор, притежаващ огромна енергия, такт и кръгозор.
От 1954 г. до оставката си през 1966 г. Брег е директор на Кралския институт в Лондон (пост, който по-рано заема баща му). През цялото това време той се занимава с въпросите на научното образование и често се обръща към непрофесионални аудитории, особено към ученици, разказвайки колко завладяващо и прекрасно може да бъде търсенето на истината. Популярен и талантлив оратор, той е поканен да прочете цикъл лекции по телевизията. Брег продължава да чете лекции и след оставката си, пише също така и научни теми.
Брег се жени за Елис Хопкинсън през 1921 г., семейството има двама сина и две дъщери. Тай е художник любител, увлича се също от литература и градинарство.
Освен на Нобелова награда Брег е носител и на медала Реблинг
на Американското минералогично дружество (1948 г.), на медала Хюз (1931
г.), Кралския медал (1946 г.) и медала Копли (1966 г.) на Кралското
дружество. През 1941 г. получава дворянска титла. Член на Кралското дружество,
Брег членува и в академиите на науките на САЩ, Франция, Швеция, Китай,
Нидерландия и Белгия, както и във Френското дружество по минералогия и
кристалография.
Превод от руски: Павел Б. Николов
