Рукопись П.Л. Капицы
Г.Д.Богомолов
Заместитель директора Института физических проблем РАН им. П.Л.Капицы
О неопубликованной книге П.Л. Капицы
Когда 8 декабря 1978 года академику Петру Леонидовичу Капице была вручена Нобелевская премия «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур», то по уставу Нобелевского фонда он должен был рассказать о работах, отмеченных премией, но он ска-зал: «Эти работы были сделаны 40 лет тому назад, и я их забыл». 84-летний ученый мог позволить себе забыть подробности выполненных много лет назад работ, однако нам не следует забывать, что система Капицы для ожижения воздуха, реализованная им в сороковые – военные – годы, до сих пор применяется в 80% работающих в мире воздухоразделительных установок.
П.Л. Капица работал в области техники низких температур с начала 30-х годов. В 1934 году в Москве он создал и возглавил Институт физических проблем (ИФП), и уже в 1938 году им была открыта и изучена сверхтекучесть жидкого гелия, впоследствии теоретически объясненная Л.Д. Ландау.
Еще работая в Англии, в лаборатории Резерфорда, Капица построил ожижитель гелия с поршневым детандером оригинальной конструкции. В конце 30-х в Москве он создал систему производства жидкого кислорода, и разработанный им цикл установки низкого давления известен во всем мире как «Цикл Капицы». С 1943 года Капица руководил «Главкислородом» – фактически это было министерство, созданное для обеспечения кислородом воюющей страны. В этой должно-сти он стал лауреатом двух Сталинских премий. В эти же годы Петр Леонидович был директором ИФП, обеспечивавшего научное руководство отраслью, создал машиностроительный техникум для подготовки специалистов среднего звена, возглавил кафедру турбохолодильных установок МИХ-Ма (ныне МГУ ИЭ), выпускавшую инженеров, и организовал ВНИИ Кислородного машинострое-ния (ныне ОАО «НПО Гелиймаш»), производивший установки для разделения воздуха. Это была продуманная программа становления и развития кислородной промышленности страны, включав-шая не только производство, но и комплексную систему подготовки кадров для работы в отрасли.
Для того чтобы обеспечить кислородную промышленность специалистами, необходимо было разработать учебные программы и подготовить научно-техническую литературу, поэтому уже в 1942 году Капица начал работу над фундаментальной монографией, которую он назвал «Основы техники глубокого холода».
Как известно, с 1946 года, после отказа участвовать в атомном проекте под руководством Бе-рии, Капица был в опале – безвыездно жил с женой на даче на Николиной Горе и занимался науч-ными исследованиями в созданной им своими руками лаборатории – «избе физических проблем». В первые опальные годы Петр Леонидович продолжал работать над книгой и рассчитывал опубли-ковать ее. В феврале 1947 года он писал С.И. Вавилову, бывшему тогда Президентом Академии Наук: «…Я готовлю к печати свою книгу “Основы техники глубокого холода” <…> надеюсь, что она будет закончена к концу этого года, и я буду благодарен, если Академия найдет возможность включить ее в план своих изданий» . Вавилов ответил, что «разумеется, книга будет издана», одна-ко по причинам, которые нам пока установить не удалось, издание не состоялось. Вернувшись в ИФП в середине пятидесятых годов, П.Л. Капица занимался исследованиями в области электроники больших мощностей – этой теме была посвящена его Нобелевская лекция. В институте продолжались работы в области криогеники, но сам Петр Леонидович к работе над кни-гой «Основы техники глубокого холода» не возвращался.
В 1989 году была издана книга «Письма о науке», содержащая наиболее интересные письма П.Л. Капицы, касающиеся самого широкого круга научных вопросов. В ней было опубликовано цитированное выше письмо Капицы Президенту Академии наук СССР Вавилову. После публика-ции письма у многих специалистов криогенной отрасли возник интерес к упоминавшейся книге, несколько раз предпринимались попытки найти рукопись, но успехом они увенчались только вес-ной 2008 года, когда хранитель Мемориального кабинета-музея П.Л. Капицы Елена Леонидовна Капица разыскала в архиве Музея материалы книги. 61 год пролежали материалы в архиве (кото-рый занимает более 120 м книжных полок!) – и вот пришло время им выйти на свет.
Рукопись оказалась объемной: три папки формата А4 высотой примерно в 15 см. каждая. Для первоначальной экспертизы был приглашен выпускник 1946 года кафедры турбокислородных ус-тановок МИХМа д.ф.-м.н. Виктор Васильевич Дильман, давший рукописи высокую оценку. Для дальнейшего анализа рукописи Е.Л. Капица обратилась на кафедру холодильной и криогенной тех-ники МГУИЭ – так теперь называется МИХМ. Зав. кафедрой Игорь Мартынович Калнинь поддер-жал проект подготовки найденной книги к публикации.
Елена Леонидовна вместе с доцентом кафедры ХКТ к.т.н. Галиной Васильевной Никиткиной разобрали рукопись, выделили логические фрагменты и составили предварительное оглавление – авторского оглавления обнаружено не было. К осени 2008 года уже не было сомнения, что найдена именно рукопись книги «Основы техники глубокого холода», т. к. материал соответствовал заяв-ленному Капицей в 1947 г. и по содержанию и по объему.
В ходе дальнейшего изучения рукописи, при анализе перекрестных ссылок стало ясно, что имеются еще ненайденные главы. В архиве были предприняты дополнительные поиски, и вскоре удалось обнаружить папку с материалами «Механизм вязкостных и теплопроводных, диффузных и поточных процессов», объемом около 170 стр. машинописного текста.
Эксперты – д.т.н. И.К. Буткевич, д.т.н. В.С. Эдельман, к.ф.-м. н. С.Т. Болдарев (ИФП РАН им. Капицы), д.т.н. проф. В.М. Бродянский (МЭИ), д.т.н. проф. И.М. Калнинь (МГУ ИЭ) – позна-комилась с пока еще не обработанными материалами и высказали единодушное мнение о целесо-образности публикации книги.
По мнению экспертов сегодня, спустя 70 лет после написания, несмотря на частичное устаре-вание содержания, материалы книги по-прежнему интересны; более того, рукопись представляет не только мемориальный, но и научный, а главное – научно-методический интерес.
Систематизация, завершение и публикация рукописи в виде стройной методологии термоди-намического анализа действительных процессов в реальных криогенных системах внесет значи-тельный вклад в развитие термодинамического анализа криогенных систем. Издание этого мате-риала было бы весьма полезно для широкого круга специалистов, занимающихся изучением, ис-следованием, разработкой, созданием и эксплуатацией установок, систем, машин и аппаратов криогенной техники, предназначенных для ожижения, разделения и очистки различных газов, в том числе и многокомпонентных, как например воздух или природный газ. П.Л. Капица во многом предвосхитил и опередил демонстрируемые сегодня подходы к крио-генным системам. Ему удалось простым и доступным языком, на конкретных численных примерах раскрыть физический смысл тепло- и массо-обменных взаимодействий в таких сложных процес-сах, как низкотемпературная ректификация.
В рукописи воодушевляет ясная физическая картина процессов на их основе систематическо-го анализа, начиная с описания с помощью уравнений и понятий термодинамики, затем уравнений гидродинамики, и наконец, инженерного моделирования. В современных учебниках и пособиях эта картина разделена, и отдельные ее части, излагаемые разными авторами, не сливаются в цель-ное представление о криогенике. Однако такая картина совершенно необходима для работы спе-циалистов, а особенно она важна для студентов и преподавателей.
Начиная с 2009 года велась работа по переводу рукописи в электронный вид, которую добро-вольно взяли на себя студенты 3, 4 и 5 курсов кафедры ХКТ МГУИЭ. К настоящему времени в электронный вид переведено примерно 800 страниц рукописи (~80% текста), вписаны формулы. Наиболее сложной задачей оказалась работа с рисунками – а их более 150. Часть из них имелась в законченном виде (иногда на кальке) остальные – в рукописном виде, чаще неразборчиво. Около сотни рисунков, однако, удалось преобразовать в электронный формат.
В результате трехлетней работы получены четыре части книги в электронном виде; две из них – «Термодинамические основы технических холодильных процессов и циклов» и «Механизм вязкостных и теплопроводных, диффузных и поточных процессов» – можно считать логически за-вершенными автором и готовыми к научному редактированию, а две другие – «Технические про-блемы разделения газов» и «Расчет и основные конструкции ректификационной аппаратуры» – требуют расшифровки рукописных фрагментов, дополнительного изучения и установления логи-ческих связей между разделами. Оставшиеся 200 страниц являются рукописными набросками, не-отредактированными автором, их обработка может стать в дальнейшем основой самостоятельного научного исследования.
Один из специалистов-криогенщиков – начальник отдела ОАО НПО «Гелиймаш» к.т.н. Борис Давыдович Краковский – взялся за научное редактирование первой части рукописи. Благодаря его бескорыстным усилиям и технической помощи очередного поколения студентов кафедры холо-дильной техники МИХМ, работа над этой частью книги близится к завершению.
В июне 2011 года в Музее Капицы собрались представители трех организаций, созданных в свое время Петром Леонидовичем Капицей: сотрудники Института физических проблем Генрих Дмитриевич Богомолов, Игорь Константинович Буткевич и Сергей Тимофеевич Болдарев, Борис Давыдович Краковский из ОАО «НПО Гелиймаш» (бывш. ВНИИ Кимаш) и Игорь Мартынович Калнинь и Галина Васильевна Никиткина с кафедры ХКТ МГУИЭ (МИХМ), для обсуждения про-блем, связанных с подготовкой рукописи к публикации. Встречу вел Сергей Петрович Капица. Участники встречи обсудили текущее состояние работы над рукописью, увидели 400 страниц на-печатанного текста с формулами и рисунками и вновь подтвердили свое намерение продолжать работу. Было решено издавать книгу в 2012 году по частям, первую часть запланировать на 1 полу-годие. Такая публикация вызовет интерес не только в русскоязычном пространстве; нет никакого сомнения, что книга будет востребована техническими специалистами, а также научными учреж-дениями и университетами всего мира.
