Габриэль Ионас Липпман (фр. Gabriel Lippmann; 16 августа 1845, Боннэвоиэ,^[1] Люксембург — 13 июля 1921 в море) — французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1908 г. «за создание метода фотографического воспроизведения цветов на основе явления интерференции».

Биография

Вскоре после рождения Габриэля семья Липпманов переехала во Францию.

Обучение

До 13-летнего возраста обучался дома, в дальнейшем поступил в Лицей Наполеона в Париже.

В 1868 г. стал студентом Высшей нормальной школы в Париже. Здесь, в результате составления рефератов немецких статей для французского журнала «Анналы химии и физики (франц.)», в нём пробудился активный интерес к работе с электрическими явлениями.

Поездка в Германию

В 1873 году правительство профинансировало его командировку в Германию для изучения методов преподавания естественных наук. В Берлине он встречался с физиологом и физиком Германом фон Гельмгольцем. В Гейдельбергском университете Липпман работал совместно с физиологом Вильгельмом Кюне и физиком Густавом Кирхгофом.

Электрокапиллярные явления

Наибольшее значение для выбора направления исследований имел показанный Кюне опыт, в котором капля ртути, покрытая серной кислотой, деформировалась при лёгком прикосновении железной проволочки. Липпман сделал вывод, что два металла и серная кислота образуют электрическую батарею, и созданное ею напряжение изменяет форму поверхности ртути. Это и стало открытием электрокапиллярных явлений.

Проработав несколько лет в физических и химических лабораториях Германии, он в 1875 г. вернулся в Париж, где защитил замечательную диссертацию под заглавием «Relation entre les phénomènes électriques et capillaires». В 1878 он начал работать на факультете естественных наук Парижского университета. В 1883 г. Липпман был назначен преемником Брио (1817—1882) по кафедре теории вероятностей и математической физики. В 1886 г. он занял после Жамена кафедру экспериментальной физики в Сорбонне и был выбран в члены академии наук.

Изменение поверхностного натяжения ртути в зависимости от напряжённости электрического поля в позволило ему построить чрезвычайно чувствительный прибор, так называемый капиллярный электрометр. В наклонной капиллярной трубке столбик ртути реагирует на малую разность потенциалов значительным перемещением. Липпману удавалось измерить напряжения до 0,001 В.

Он изобрёл также электрокапиллярный двигатель для превращения электрической энергии в механическую работу и обратно, ртутный гальванометр, ртутный электродинамометр.

Теорема обратимости

Ему удалось наблюдать образование разности электрических потенциалов при механической деформации ртутной поверхности. Это привело к важнейшему открытию — сформулированной и опубликованной в 1881 году теореме об обратимости физических явлений.

Эта теорема утверждает:

Зная о существовании некоторого физического явления, мы можем предсказать существование и величину обратного эффекта.

Применив свою теорему к пьезоэлектрическому эффекту, где электрическое напряжение возникает при сжатии или растяжении некоторых кристаллов, Липпман высказал гипотезу, что если к кристаллу приложить электрическое поле, то произойдёт изменение его размеров.

Пьер Кюри и его брат Жак провели эксперимент и подтвердили предположение Липпмана.

Ныне обратный пьезоэлектрический эффект широко применяется в технике наравне с прямым.

Проводимость жидкостей

Липпман создал удобный метод для измерения сопротивления жидкостей и указал на два важных факта, касающихся прохождения электричества через электролиты: вода, заряженная положительно, при соприкосновении с отрицательным электродом содержит излишек водорода, который растворяется, лишь только внешняя электровозбудительная сила достигнет достаточной величины; точно так же вода, заряженная отрицательно, вокруг положительного электрода содержит излишек кислорода. Он указал новые способы для опытного определения «ома» и для измерения сопротивления в абсолютных единицах. Он первый осветил следствия принципа сохранения электрического заряда и применил их для рассмотрения задач теоретической электротехники.

Цветная фотография

Липпман разработал метод получения цветных изображений, базирующийся на явлении интерференции. Этот метод Липпман представил в 1891 г. во Французской академии наук и за него же получил в 1908 г. Нобелевскую премию по физике.

В 1888 году Липпман женился. В 1921 году умер на борту парохода «La France», возвращаясь из поездки в Канаду.

Другие достижения

• Поляризация гальванических элементов.
• Электромагнетизм
• Теория капиллярных явлений
• Сейсмология:
  • Новая конструкция сейсмографа для непосредственного измерения ускорения при землетрясении.
  • Идеи использования телеграфных сигналов для раннего оповещения о землетрясениях и измерения скорости распространения упругих волн в земной коре.
• Астрономия — Липпман разработал конструкцию двух астрономических инструментов:
  • Целостат — оптическая система с медленно вращающимся зеркалом. Компенсирует суточное вращение и тем самым обеспечивает получение статичного изображения участка неба.
  • Уранограф, с помощью которого получается фотографический снимок неба с нанесёнными на него меридианами. Благодаря чему по такой карте удобно отсчитывать интервалы времени.

Некоторые звания

• Липпман состоял членом Французской академии наук и в 1912 году был избран её президентом
• Иностранный член Лондонского королевского общества
• Командор ордена Почетного легиона
• Иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1912)
• Иностранный член-корреспондент РАН (1917)

Труды

Кроме многочисленных статей в журналах «Journal de physique», «Annales de chimie et de physique» и в «Comptes rendus de l’Асаdémie des sciences», Липпман напечатал весьма известный учебник по термодинамике («Cours de Thermodynamique professé à la Sorbonne» (Париж, 1886 и 1888 гг.)). Во Франции этот учебник стал одним из стандартных.

Значение

Работы Липпмана по фотографии в настоящее время не используются из-за технической сложности реализации предложенного им процесса. В то же время эти работы получили свое развитие при создании голографии. При записи так называемых объемных или трехмерных голограммы, они же голограммы Денисюка, используют аналогичный подход, но, в отличие от метода Липпмана, в них используется интерференция двух независимых волн (опорной и сигнальной).

И другие результаты Липпмана пользуются в настоящее время большим спросом. Например явления электрокапиллярности и электросмачивания привлекают в последнее время большое внимание в связи с развитием микрофлюидики. С помощью этих эффектов можно управлять движением мельчайших капелек жидкости по поверхности. Кроме биотехнических применений и массово изготавливаемых ныне струйных принтеров, эти эффекты можно использовать в дисплеях (т. н. электронной бумаге) и объективах с переключаемым фокусным расстоянием.^[2]

Примечания