Хуго Альвен

Хуго Альвен — шведский физик, астрофизик и инженер-электротехник, один из основоположников современной плазменной физики и магнитно-гидродинамической теории космических процессов. Лауреат Нобелевской премии по физике 1970 года (совместно с Луи Неелем) за фундаментальные работы в области магнитной гидродинамики и её приложений к физике плазмы. Наиболее известен открытием альвеновских волн — поперечных колебаний магнитного поля в проводящей среде.

Биография

Ранние годы и образование

Хуго Альвен родился 30 мая 1908 года в городе Норрчёпинг (Швеция) в семье инженера-электрика. Его отец, Йоханнес Альвен, был известным специалистом в области электротехники, что во многом определило ранний интерес сына к физике и технике. В 1926 году Альвен поступил в Уппсальский университет, где изучал физику, математику и электротехнику. В 1934 году он защитил докторскую диссертацию на тему «Экспериментальные исследования ультракоротких электромагнитных волн» в Стокгольмском университете.

Научная карьера

После защиты диссертации Альвен работал в Королевском технологическом институте (Стокгольм), где в 1940 году стал профессором теоретической физики. В 1945 году он основал в институте первую в мире кафедру плазменной физики. В 1967 году, после достижения пенсионного возраста в Швеции, Альвен переехал в США, где до 1988 года работал профессором в Калифорнийском университете в Сан-Диего и в Университете Южной Калифорнии. В 1991 году он вернулся в Швецию.

Личная жизнь и общественная деятельность

Альвен был женат на Керстин Альвен (урождённой Эрикссон), с которой прожил более 60 лет. В семье родилось пятеро детей. Он активно выступал против ядерного оружия и распространения ядерных технологий, участвовал в движении за разоружение. В 1970-е годы Альвен критиковал космическую программу США и СССР, считая её чрезмерно милитаризованной. Умер 2 апреля 1995 года в Стокгольме в возрасте 86 лет.

Научные достижения

Магнитная гидродинамика и альвеновские волны

Главным вкладом Альвена в науку стало создание теории магнитной гидродинамики (МГД) — раздела физики, изучающего движение электропроводящих жидкостей и газов (плазмы) в магнитном поле. В 1942 году он теоретически предсказал существование в плазме волн, распространяющихся вдоль силовых линий магнитного поля. Эти волны, названные впоследствии альвеновскими волнами, были экспериментально подтверждены в 1959 году. Они играют ключевую роль в физике солнечной короны, солнечного ветра, магнитосфер планет и в лабораторных установках по управляемому термоядерному синтезу.

Космология и теория происхождения Солнечной системы

Альвен разработал альтернативную гипотезу происхождения Солнечной системы, известную как гипотеза Альвена. Согласно ей, планеты образовались из облака ионизированного газа (плазмы), захваченного магнитным полем молодого Солнца. В отличие от традиционной небулярной гипотезы, Альвен подчёркивал роль электромагнитных сил, а не только гравитации. Он также ввёл понятие «критической скорости ионизации» — скорости, при которой нейтральный газ, движущийся относительно плазмы, начинает интенсивно ионизироваться. Эта концепция используется для объяснения процессов в хвостах комет и в межзвёздной среде.

Плазменная космология

В 1960-е годы Альвен, совместно с финским физиком Олофом Кристенсеном, развил плазменную космологию — альтернативную модель Вселенной, основанную на идее о том, что электромагнитные силы в плазме играют доминирующую роль в крупномасштабной структуре космоса. Эта модель отвергала концепцию Большого взрыва и предполагала, что Вселенная бесконечна и не имеет начала во времени. Плазменная космология не получила широкого признания в научном сообществе, однако стимулировала исследования плазменных процессов в астрофизике.

Другие работы

Альвен внёс вклад в теорию полярных сияний, объяснив их происхождение взаимодействием солнечного ветра с магнитосферой Земли. Он также изучал динамику кометных хвостов, свойства межзвёздной среды и механизмы ускорения космических лучей. В 1950-е годы он предложил конструкцию магнитного сепаратора для разделения изотопов, которая позже использовалась в ядерной промышленности.

Признание и награды

• Нобелевская премия по физике (1970) — «за фундаментальные работы и открытия в магнитной гидродинамике и её плодотворные приложения в различных областях физики плазмы».
• Медаль Франклина (1971) — за выдающиеся достижения в физике.
• Золотая медаль Королевского астрономического общества (1967).
• Член Шведской королевской академии наук (с 1945), иностранный член Академии наук СССР (с 1966), Национальной академии наук США (с 1966) и других научных обществ.

В честь Хуго Альвена названы:

• кратер на Луне (диаметр 42 км);
• астероид (9508) Альвен;
• альвеновские волны;
• единица измерения магнитного поля в плазме — альвен (неофициально);
• медаль Альвена, присуждаемая Европейским физическим обществом за достижения в физике плазмы.

Критика и наследие

Несмотря на Нобелевскую премию, многие идеи Альвена, особенно в области космологии, оставались спорными. Его плазменная космология была отвергнута большинством астрофизиков из-за несоответствия наблюдательным данным (например, реликтовому излучению). Однако сам Альвен неоднократно подчёркивал, что его главный вклад — не в космологии, а в фундаментальные принципы физики плазмы. Сегодня его работы по магнитной гидродинамике являются основой для понимания процессов в термоядерных реакторах (токамаках), в солнечной физике и в астрофизике высоких энергий.

Интересные факты

• Альвен был не только физиком, но и инженером-изобретателем. Он запатентовал несколько устройств, включая магнитный сепаратор и систему для очистки воды.
• В молодости он увлекался альпинизмом и совершил восхождение на несколько вершин в Альпах.
• Альвен написал несколько научно-популярных книг, в том числе «Миры — антимиры» (1966) и «Космическая плазма» (1981).
• Он был убеждённым противником теории Большого взрыва и называл её «мифом, не имеющим научного обоснования».

Источники

• Alfvén H. Cosmical Electrodynamics. — Oxford: Clarendon Press, 1950.
• Alfvén H. Worlds-Antiworlds. — San Francisco: W.H. Freeman, 1966.
• Fälthammar C.-G. Hannes Alfvén // Physics Today. — 1995. — Vol. 48, No. 8. — P. 63–64.
• Peratt A.L. Plasma Cosmology and the Big Bang // IEEE Transactions on Plasma Science. — 1990. — Vol. 18, No. 1. — P. 1–4.
• Нобелевская лекция Х. Альвена (1970) // Nobelprize.org.