J.C.A. Doppler

К сожалению, именно биографические ресурсы Рунета оставляют желать лучшего. Нет, я не имею в виду, когда возле статьи про Аристотеля стоит пометка "No photo" (т.е. "Нет фотографии" — я бы удивился, если бы у Аристотеля она была). Просто я для себя начал изучать цепочку ученых Максвелл — Лоренц — Пуанкаре — Эйнштейн, а потом заинтересовался и Иоганном Кристианом Андреасом Допплером (до сих пор не понимаю, почему его фамилию по-русски пишут с одним "п"). Ведь этот великий ученый жил в тот золотой период науки, когда были сделаны ключевые открытия, предопределившие все ее дальнейшее развитие. И его биография оказалась на самом деле очень занимательной, но, к сожалению, мне пришлось совмещать очень много иностранных источников, поскольку в ряде случаев в наших просто не совпадают годы, даже между собой, а иногда Допплера вообще называют чехом, что неверно.

Так кто же такой Кристиан Допплер?

Кристиан Допплер родился 23 ноября 1803 г. в Зальцбурге. Томас Юнг уже сделал своеобразный самописец и получил первое изображение звуковой волны, в 1807 г. Фурье напишет свою знаменитейшую работу по тепловым распределениям, хотя издаст ее в 1822-м, а в 1820 г. Георг Ом скажет, что "мозг расщепляет все на отдельные частоты". То есть англичанин, француз и немец уже объединили усилия — почему бы в этой славной компании не появиться и австрийцу? Его подарила науке семья каменщика. Нет, Кристиан не был беден, как, например, Фурье в детстве. На самом деле профессия каменщика в то время была очень прибыльной, и семье Допплеров этот бизнес приносил хорошие доходы, причем и свою историю вел аж с 1674 года, т.е. более 100 лет. У них был прекрасный большой дом на берегу реки — именно там и родился Кристиан. По семейной традиции все думали, что он продолжит династию каменщиков, но к этому было серьезное препятствие — очень слабое здоровье ребенка. Он окончил начальную и среднюю школы, после чего родители, будучи не совсем уверены в академическом потенциале ребенка, решили проконсультироваться с профессором Зальцбургского лицея: "а стоит ли, собственно?" Причем буквально недавно (1815 г.) в Вене открылся новый Политехнический институт. Туда и было рекомендовано поступить. В 1822-м Кристиан делает это, очень высоко зарекомендовав себя во всех точных науках, особенно математике. Через три года заканчивает его, ненадолго возвращается в Зальцбург, где преподает философию, а потом поступает в Венский университет, где учится высшей математике, механике и астрономии.

Веселое время студенчества закончилось, и нужно начинать взрослую жизнь. По окончании университета в 1829-м Допплер становится ассистентом профессора Бурга по высшей математике и механике. Причем данный пост был и временным, и на неполную ставку. Другими славами, нет ни стабильности, ни денег. И в 30 лет амбициозный Кристиан решает искать себе постоянное место работы в науке, что для самой науки того времени было смело — очень молод. Он начинает обращаться в различные университеты, школы и т.п. своей и соседних стран с заявками на преподавание. Причем интересен сам метод, согласно которому начиная с 1825 года можно было получить профессорскую должность в любом из учебных заведений. Это немного отлично от того, что есть сейчас. Был просто один экзамен, все вопросы в котором были определены заранее и давались в момент самого экзамена. Все претенденты должны были ответить на них письменно в течение 12 часов. Плюс нужно было прочитать небольшую лекцию перед комиссией. Оценки и, соответственно, ответ о принятии на должность потом присылались в запечатанных конвертах. Молодой амбициозный Допплер, хоть и мог пройти все испытания, но имел смелые взгляды на все и вся, поэтому искал научную работу долго. К тому же, скорость этих самых ответов могла исчисляться годами, что для молодого человека утомительно (само ожидание). В 1831-м, опубликовав свой первый научный труд "Вклад в теорию параллелей", Кристиан даже отчаялся и хотел эмигрировать в США. Работая клерком на хлопчатобумажной фабрике "Вайстель и К" для того, чтобы хоть как-то себя обеспечить, Допплер не видел другого выхода, кроме как уехать в Новый Свет. В критический момент отчаяния он начал продавать свое имущество и посетил американского консула в Мюнхене, чтобы сделать необходимые приготовления. И когда согласие от США должно было вот-вот поступить, Допплер неожиданно получил предложения сразу от двух учебных институтов. Предложение из Швейцарии он отклонил и пошел профессором элементарной математики и вычислений в Государственную среднюю школу в Праге. Причем, что стоит отметить, между экзаменом для профессуры в этой школе и окончательным ответом прошло два года. Это был 1835-й, то есть научную работу Допплер искал шесть лет. Нашел, но элементарная математика (арифметика, алгебра, теоретическая геометрия) не сильно его впечатляли. Нужно было искать что-то другое. В 1836-м Допплер женится и одновременно ждет ответа от пражского Политехнического института на замещение должности профессора высшей математики. Ее он не получает, хотя ему дают там четыре часа в неделю. Этого хватало на содержание молодой семьи. Кристиан имел шанс получить другой профессорский пост в Политехническом институте по той же элементарной математике и практической геометрии. Начиная с 1837-го это место было вакантным, и Допплер чисто формально стал выполнять эти обязанности, хотя сам конкурс на замещение сей должности был намечен на октябрь 1839-го. На самом же деле Кристиан чисто формально выполнял обязанности профессора по этим дисциплинам вплоть до 1841-го, после чего получил данное место легально. 25 мая 1842 года. Заседание Отделения естественных наук Королевского Научного общества Богемии в Праге. Кристиан Допплер представляет свою работу "О цветном свете двойных звезд и некоторых других звезд на небесах", в которой говорится об изменениях регистрируемой частоты излучения при движении испускающего его объекта (при удалении в сторону красного, при приближении — фиолетового. — Прим. авт.). После чего он сразу же был избран членом этого общества, а, собственно, и стал знаменитым на весь мир. Описанный эффект стали именовать "эффектом Допплера".

Но слава — это одно, а финансы — совершенно другое. Он продолжал преподавать в пражском Политехническом, да с таким напряженным графиком, что просто подорвал здоровье. В 1844-м его коллега математик Бальзано писал следующее: "Трудно поверить, какой плодотворный гений имеет Австрия в лице этого человека. Я написал... многим людям, которые могут спасти Допплера для науки и не позволить ему умирать под хомутом. К сожалению, я боюсь худшего". Ситуацию усугубили и студенты, которых гений нещадно "срезал" на экзаменах. А поскольку студенты — это и некоторая финансовая подпитка института, а тех, кого Допплер "срезал", было очень много, то к руководству вуза шел нескончаемый поток жалоб. В конце концов Допплеру был объявлен выговор. Кристиан не чувствовал за собой никакой вины и в силу своего упорного характера стал настаивать на отмене выговора. Ситуация была накалена до предела, но выговор все-таки отменили, хотя Допплер стал так плох здоровьем, что прекратил преподавание с 1844-го по 1846-й. Он занялся опытами и совершенствованием своей теории. В 1845-м Кристиан распространил ее на звук (опыт с играющими музыкантами, расположенными на движущемся поезде), и именно звуковые эксперименты помогли ему усовершенствовать свою теорию-принцип, а точнее, ввести понятия "объекта" и "наблюдателя", или же, если дословно: "источника" и "приемника". В 1846-м он публикует данный труд, а после развивает идею дальше. Неудивительно, что Допплер покинул пражский Политехнический, предпочтя в 1847-м должность профессора математической физики и механики Горной Академии в Шемнитце. В этом же году он получил почетное звание доктора Пражского университета, а в 1848-м был избран членом Академии Наук в Вене. Потом началась венгерская революция, и Допплер был вынужден вернуться в Вену — к истокам, где он начинал в 20-х, а именно в Политехнический Институт. Дальше было звездное время, в результате которого Кристиан возглавил созданный им Институт экспериментальной физики в Вене, признан и отмечен всей мировой научной общественностью. В 1853-м вместе с женой и пятью детьми он отправился на лечение в Венецию, где заболел туберкулезом и умер.

Эффект Допплера и современная наука

В принципе, открытие стало ключевым для очень многого начиная с теории относительности Эйнштейна и заканчивая бесчисленным количеством техники, которая ныне используется человечеством. Сейчас это ключевое понятие для таких сфер, как астрономия, космические технологии, военная промышленность (радио- и гидролокация), ядерная энергетика, медицина и т.д.

Энциклопедическое трактование эффекта Допплера:

Изменение длины волны l (или частоты), наблюдаемое при движении источника волн относительно их приемника. Характерен для любых волн (свет, звук и т.д.). При приближении источника к приемнику l уменьшается, а при удалении растет на величину l-lо = n*lо/c, где lо — длина волны источника, c — скорость распространения волны, n — относительная скорость движения источника. ("Кирилл и Мефодий")

Кристофер, christopher@tut.by