В 72 раза слабее птицы: как Жуковский научил человека летать

171 год назад родился Николай Егорович Жуковский, которого благодарные потомки справедливо называют "отцом русского воздухоплавания". Он был уникальной личностью, а такие люди рождаются не чаще одного раза за сто лет. Этот блестящий ученый, создавший науку аэродинамику, сочетал в себе два таланта, которые нечасто встретишь в одном человеке, — теоретика и практика.

Фото: Николай Жуковский и его ученики на картине Т.Е. Иванова "Начало"

Интересно, что будущий "отец русского воздухоплавания" в годы учебы не только не думал о самолетах и не "бредил полетами", но даже не собирался заниматься теоретической физикой. Жуковский мечтал о сугубо земной профессии — ему хотелось быть инженером-путейцем, даже несмотря на то, что он окончил Московский государственный университет, где в то время готовили в основном теоретиков. И лишь неудачи, преследовавшие его во время учебы в Петербургском институте инженеров путей сообщения (климат столицы отрицательно сказался на здоровье юноши, и учебу пришлось прервать), заставили Жуковского избрать профессию научного работника в области теоретической механики.

Однако на всю жизнь Николай Егорович сохранил тягу к конструированию разнообразных приборов. По словам людей, близко знавших ученого, многие сложные теоретические задачи он блестяще решал на примере простого эксперимента, проведенного при помощи изготовленных им же нехитрых устройств. Вот что рассказывал племянник исследователя, известный авиаконструктор-двигателист Александр Александрович Микулин:

Николай Егорович объяснил мне, что каждое тело в пространстве при наличии сопротивления среды, получив вращательный импульс, стремится вертеться вокруг своих главных осей инерции. Пока я стоял задумавшись, Николай Егорович что-то мастерил возле дерева.

— А ну-ка, Саша, — сказал он, — поди-ка сюда. Я для тебя приготовил задачу.

Я оглянулся и с удивлением увидел, что Николай Егорович прикрепляет большое кольцо от подпруги к длинной тонкой бечевке, которой был завязан пакет с продуктами.

— Как будет вращаться кольцо в пространстве, если я начну закручивать эту веревку? — спросил он, загадочно и добродушно улыбаясь.

9 Фото Волшебство полета

— Если применить к этому случаю закон, о котором ты мне только что говорил, то кольцо, разумеется, не должно бы вращаться вокруг оси, проходящей через веревку. С ним должно произойти что-то другое, но что — я не знаю.

— Смотри, что предусмотрела природа, — сказал тогда Николай Егорович и пальцами закрутил веревку. Кольцо при этом вращалось сперва медленно, потом быстрее, быстрее, вдруг начало подниматься и, наконец, вращалось устойчиво, располагая свою плоскость параллельно земле, то есть вокруг оси своего наибольшего момента инерции.

Сложно представить себе Эйнштейна или Остроградского, которые, чтобы объяснить некое теоретическое положение, тут же соорудили бы перед учениками устройство из подручных материалов и с его помощью продемонстрировали действие какого-то физического закона. Они, скорее, настрочили бы ряд уравнений или диаграммы. А вот Николай Егорович объяснял все "на пальцах", считая, что теория должна следовать за экспериментом, а не наоборот.

При этом если эксперимент противоречит теории, то она, по мнению Жуковского, должна быть сразу же отвергнута (получается, что он на полвека раньше знаменитого идеолога науки Карла Поппера сформулировал применяемый ныне учеными всего мира "критерий фальсификации"). Об этом свидетельствует один из эпизодов, рассказанный его учениками из Московского высшего технического училища:

Однажды он принес на лекцию маленькую птичку в стеклянной банке, собираясь продемонстрировать, что, не имея места для разбега, взлететь она не сможет. Николай Егорович снял крышку с банки и дал птичке возможность выбраться наружу. Некоторое время она беспомощно топталась на дне, но затем стала делать спирали по стенке, поднимаясь все выше и выше, выпорхнула из банки и, к всеобщему восхищению, взлетела под потолок.

Вместе с учениками рассмеялся и Жуковский:

— Эксперимент дал неожиданный и поучительный результат: площадку может заменить спираль, что не пришло нам в голову!

Все те, кто близко знал ученого, говорили, что он был наделен ярким педагогическим талантом. Лекции этого замечательного педагога никогда не сводились просто к чтению учебного курса - это были часы напряженного творческого труда. Такая творческая атмосфера порой настолько захватывала Жуковского, что он полностью погружался в мир математических формул, уравнений, графиков, забывая о реальности. Однако эта рассеянность Николая Егоровича внушала уважение, поскольку все понимали, что ее причина — величайшая сосредоточенность ума.

Именно поэтому никто из учеников не смеялся, когда Николай Егорович, вернувшись из женской гимназии (где он тоже преподавал математику) в Техническое училище, вызывал отвечать "госпожу Макдонскую". Никто не удивлялся, что ученый, проговорив целый вечер с молодежью в собственной гостиной, вдруг спохватывался, начинал искать шляпу и торопливо прощался, говоря: "Однако я засиделся у вас, господа, пора домой!"

Интересно, что Жуковский знал о своей рассеянности и очень боялся кого-нибудь ненароком огорчить ею. Это побуждало окружающих относиться к нему с особой предупредительностью, а его студенты впоследствии стали назначать дежурных, которые незаметно провожали профессора до дома.

Иногда Николай Егорович, убежденный в том, что не подтвержденные экспериментально теории не могут считаться научными, впадал в крайности.

В своей речи "Старая механика в новой физике", произнесенной 3 марта 1918 года в Московском математическом обществе, Жуковский подверг резкой критике теорию относительности Эйнштейна, заявив, что тот "стал на метафизическую точку зрения, которая решение прилегающий к рассматриваемому вопросу идеальной математической проблемы возвела в физическую реальность".

В дальнейшем, как мы знаем, теория относительности подтвердилась экспериментально, поэтому взгляды Жуковского — в первый и единственный раз! — оказались ошибочными. Однако это произошло лишь в 1930-х годах, уже после смерти Николая Егоровича (он умер в 1921 году). А в те времена данная теория была чисто умозрительным заключением, поэтому тогда критику Жуковского в какой-то мере можно было считать справедливой.

Тем не менее из этого вовсе не следует, что Николай Егорович вообще на дух не переносил теоретическую науку. Сам он был известен как блестящий теоретик, специалист по точным расчетам и построению весьма оригинальных математических моделей. Именно этот талант позволил ему в 1904 году открыть закон, определяющий подъемную силу крыла самолета, определить основные профили крыльев и лопастей винта аэроплана, а также разработать вихревую теорию воздушного винта. Из всего этого родилось не только отечественное воздухоплавание, но и новая наука — аэродинамика.

Говорят, Николай Егорович как-то заметил: "Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы… Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума". Время показало, что это пророчество сбылось, и в основном благодаря научной деятельности Жуковского.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"