Евграф Степанович Фёдоров

Евграф Степанович Фёдоров (10 [22] декабря 1853, Оренбург — 21 мая 1919, Петроград) — русский учёный-кристаллограф, минералог, математик и геометр, один из основоположников современной структурной кристаллографии и кристаллохимии. Создатель теории симметрии кристаллов, открывший 230 пространственных групп симметрии (групп Фёдорова), что стало фундаментом для рентгеноструктурного анализа. Профессор, директор Горного института императрицы Екатерины II (1912—1919).

Биография

Ранние годы и образование

Евграф Степанович Фёдоров родился в Оренбурге в семье военного инженера. После смерти отца в 1864 году семья переехала в Санкт-Петербург. В 1869 году окончил 2-ю Санкт-Петербургскую гимназию, после чего поступил в Николаевское инженерное училище, которое окончил в 1872 году. Служил в сапёрных частях, но в 1874 году вышел в отставку в чине подпоручика, решив посвятить себя науке.

В 1875 году поступил вольнослушателем на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, где изучал химию, физику и минералогию. Среди его учителей были Д. И. Менделеев и А. П. Карпинский. В 1878 году окончил университет со степенью кандидата наук.

Научная деятельность

После окончания университета Фёдоров работал в Геологическом комитете, занимаясь геологическими съёмками Урала и Северного Кавказа. В 1883 году опубликовал первую крупную работу «Начала учения о фигурах», в которой заложил основы геометрической теории симметрии.

В 1885 году защитил магистерскую диссертацию «Симметрия правильных систем фигур», а в 1891 году — докторскую диссертацию «Симметрия конечных фигур». В 1895 году стал профессором Московского сельскохозяйственного института (ныне Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К. А. Тимирязева), где организовал первую в России кафедру кристаллографии.

В 1905 году переехал в Санкт-Петербург, где занял должность заведующего кафедрой кристаллографии в Горном институте. В 1912 году был назначен директором Горного института, оставаясь на этом посту до 1919 года.

Последние годы

После Октябрьской революции 1917 года Фёдоров остался в Петрограде. В 1919 году, во время Гражданской войны, он был арестован по подозрению в антисоветской деятельности, но вскоре освобождён. Скончался 21 мая 1919 года от воспаления лёгких. Похоронен на Смоленском кладбище в Петрограде.

Научные достижения

230 пространственных групп симметрии

Главным научным достижением Фёдорова стало открытие 230 пространственных групп симметрии (групп Фёдорова), описывающих все возможные способы расположения атомов в кристаллах. Эта работа была завершена в 1890 году и опубликована в 1891 году. Фёдоров математически строго доказал, что существует только 230 способов комбинирования элементов симметрии (поворотов, отражений, скользящих отражений и винтовых осей) в трёхмерном пространстве. Это открытие стало основой для классификации кристаллических структур и впоследствии подтвердилось экспериментально с помощью рентгеноструктурного анализа.

Теория симметрии

Фёдоров развил общую теорию симметрии, распространив её на фигуры, не являющиеся кристаллами. Он ввёл понятие «правильных систем фигур» — множеств, состоящих из одинаковых фигур, расположенных в пространстве с определённой периодичностью. Эта теория легла в основу современной кристаллографии и теории групп.

Фёдоровский столик

В 1889 году Фёдоров изобрёл специальный прибор для измерения углов между гранями кристаллов — фёдоровский столик (двухкружный гониометр). Этот прибор позволял с высокой точностью определять кристаллографические параметры и стал стандартным инструментом в минералогии и кристаллографии.

Кристаллохимия

Фёдоров одним из первых осознал, что форма кристалла определяется не только симметрией, но и химическим составом. Он разработал методы определения кристаллической структуры по внешней форме кристаллов, что позже стало основой кристаллохимии.

Классификация кристаллов

Фёдоров предложил классификацию кристаллов, основанную на их симметрии. Он выделил 32 кристаллографических класса (точечных групп симметрии), которые объединил в 7 сингоний. Эта классификация, дополненная его пространственными группами, до сих пор используется в минералогии и материаловедении.

Применение и значение

Открытия Фёдорова нашли широкое применение в различных областях науки и техники:

• Рентгеноструктурный анализ: 230 групп Фёдорова используются для расшифровки атомных структур кристаллов.
• Материаловедение: классификация кристаллических структур позволяет предсказывать свойства материалов.
• Минералогия: фёдоровский столик применяется для идентификации минералов.
• Химия: кристаллохимия помогает понимать связи между составом, структурой и свойствами веществ.

Память

• Именем Фёдорова назван минерал фёдоровит (разновидность пироксена).
• В 1944 году Академия наук СССР учредила премию имени Е. С. Фёдорова за выдающиеся работы в области кристаллографии.
• В 1953 году в Оренбурге установлен памятник учёному.
• В 1969 году Международный минералогический союз утвердил название «фёдоровские группы» для 230 пространственных групп симметрии.
• Его имя носит Институт кристаллографии РАН (с 1944 года).

Интересные факты

• Фёдоров был не только учёным, но и художником-любителем: он оставил множество акварельных зарисовок кристаллов и горных пород.
• Он первым в России применил математические методы в геологии, что сделало его одним из основателей математической геологии.
• В 1915 году Фёдоров был избран членом-корреспондентом Российской академии наук.

Критика

Некоторые современники критиковали Фёдорова за чрезмерное увлечение геометрическими абстракциями и отрыв от практической минералогии. Однако его математические построения впоследствии полностью подтвердились экспериментальными данными, и критика была признана необоснованной.

Источники

• Шаскольская М. П. Евграф Степанович Фёдоров. — М.: Наука, 1963.
• Бокий Г. Б. Кристаллохимия. — М.: Изд-во МГУ, 1971.
• Фёдоров Е. С. Начала учения о фигурах. — СПб.: Типография Императорской Академии наук, 1885.
• Белов Н. В. Евграф Степанович Фёдоров и его научное наследие // Кристаллография. — 1953. — Т. 1.
• Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1975.