Дебай - датско-американский
физик и химик, лауреат Нобелевская премия по химии (1936 год). Петер
Джозеф Уильям Дебай родился в городе Маастрихте в Нидерландах в семье
Марии Дебьо (в девичестве Рюмкенс) и Вильгельмуса Йоганнеса Дебьо,
контролера фирмы по производству металлической проволоки. В начальной и
средней школе изучал иностранные языки, математику и естествознание. По
окончании школы в 1901 году он поступил в Ахенский технический
университет в Германии по специальности инженер-электрик.
В Ахене Дебай (так позднее он стал писать свою фамилию) проявил интерес
к химии и физике. Один из его преподавателей, физик Макс Вин, разрешил
Дебаю проводить несложные эксперименты в институтской физической
лаборатории, когда она была свободна, что и пробудило у него интерес к
научным исследованиям. Еще будучи студентом последнего курса, он уже
являлся ассистентом Арнольда Зоммерфельда, который впоследствии стал
профессором технической механики.
В 1906 году, год спустя после получения диплома инженера-электрика,
Дебай вслед за Зоммерфельдом перешел в Мюнхенский университет, где и
работал в течение пяти лет его помощником. В 1908 г. Дебай завершил свою
диссертацию о давлении света на шары, обладающие электрическими
свойствами, и получил степень доктора по физике. Через два года он
становится лектором Мюнхенского университета, но покидает его в 1911
году, направившись в Цюрихский университет в Швейцарию к Альберту
Эйнштейну, где становится профессором теоретической физики.
В Цюрихе Дебай начал исследования структуры молекул. Хотя химический
состав сложных молекул был в основном уже известен, в то время имелись
лишь ограниченные данные о физических и структурных связях между
атомами. В течение года Дебай сосредоточил свое внимание на
распределении электрических зарядов в атомах и молекулах. Особый интерес
он проявил к полярности (ориентации положительных и отрицательных
зарядов) и обнаружил, что знание степени полярности (дипольного момента
молекулы и составляющих ее атомов) позволяет оценить относительное
расположение химически соединенных атомов. Дебай также пересмотрел
квантовую теорию Эйнштейна об удельной теплоемкости (количество энергии,
необходимой для поднятия температуры вещества на 1° С) и вывел формулу
для вычисления ассоциативной температуры, которую сейчас называют
температурой Дебая.
В 1912 году Дебай перешел в Утрехтский университет в Нидерландах, а
через два года стал профессором теоретической физики Гёттингенского
университета, где и оставался на протяжении следующих шести лет. В
течение этого времени в молекулярных исследованиях Дебая появляется
новое направление, основанное на недавнем открытии Макса фон Лауэ,
гласящем, что рентгеновские лучи, проходя через кристаллы, дифрагируют
или отклоняются в зависимости от природы исследуемого образца. Зная, что
длины волн рентгеновских лучей достаточно малы для измерения расстояния
между атомами в молекуле, Дебай продемонстрировал взаимосвязь между
дифрагированными пучками и тепловым движением атомов в кристаллах.
Решение появилось в 1916 году, когда, работая с Паулем Шеррером, он
понял, что даже в порошке мельчайших или неидеальных кристаллов
достаточное количество кристаллов располагается таким образом, что
полученные данные дифракции рентгеновских лучей могут охарактеризовать
молекулярную структуру этих кристаллов. Совместно с Шеррером он и
разработал метод исследования структуры мелкокристаллических материалов
с помощью дифракции рентгеновских лучей (метод Дебая - Шеррера).
В 1920 году Дебай вернулся в Швейцарию, где занял престижный пост
директора Физического института при Федеральном технологическом
институте, являясь также профессором физики Цюрихского университета. В
течение следующих нескольких лет он внес фундаментальный вклад в
изучение сильных электролитов, веществ, которые распадаются в растворах
на положительные и отрицательные ионы. Созданная им совместно с Эрихом
Хюккелем теория, опубликованная в 1923 году (теория Дебая - Хюккеля),
позволяет математически точно рассчитать ионную силу растворов сильных
электролитов. В том же 1923 году Дебаем была разработана теория
комптоновского эффекта (названного в честь Артура Х. Комптона),
обеспечивающая дополнительное доказательство волново-корпускулярной
природы света. Между 1927 и 1934 гг. Дебай в Лейпцигском университете
изучал дифракцию рентгеновских лучей при измерении межатомных расстояний
в газах и продолжал исследования дипольной теории и электролитов. Затем
он перешел в Берлинский университет, где под его контролем создавался
Институт физики кайзера Вильгельма (ныне Институт Макса Планка). Здесь
он использовал электролиты в дифракционных работах с газами.
В 1936 году Дебай был награжден Нобелевской премией по химии «за вклад в
наше понимание молекулярной структуры в ходе исследований дипольных
явлений и дифракции рентгеновских лучей и электронов в газах». К
теоретической значимости его открытий позднее добавились работы, с
помощью которых были существенно улучшены методы производства взрывчатых
веществ, лекарственных препаратов, красителей и других химических
реагентов.
Хотя ему были даны гарантии, что он, являясь гражданином Нидерландов,
может работать в Берлине, в 1939 году Дебай был уволен из лаборатории по
причине отсутствия немецкого гражданства. Возмущенный этим решением,
Дебай поехал читать Бейкеровские лекции в Корнеллский университет в
Итаку (штат Нью-Йорк), и остался там, вскоре став деканом химического
факультета. В результате его работ в Корнеллском университете и
лабораториях компании «Белл» были разработаны новые способы расчета
размеров молекул сложных полимеров.
В 1946 году Дебай получил американское гражданство. В 1952 году он подал
в отставку в Корнеллском университете, где ему присудили звание
почетного профессора. Но и после этого он продолжал свои исследования с
полимерами. Кроме чтения лекций, он в 1960 году уделял много времени
организации Научно-технологического института при Мичиганском
университете.
В 1914 году Дебай женился на Матильде Альберер, с которой воспитал сына
и дочь. Его студенты и коллеги знали, как дружелюбно и внимательно он
относился ко всем, ценили его как прекрасного лектора. В свободное время
Дебай увлекался рыбалкой.
Он умер 2 ноября 1966 года в Итаке от сердечного приступа. |