170 лет со дня рождения Е.С. Федорова
Фото: Е.С. Федоров
Федоров Е.С. – русский геолог, основоположник современной кристаллографии и минералогии, математик, доктор минералогии и геогнозии, академик Российской академии наук.
Евграф Степанович Фёдоров родился в Оренбурге 22 декабря 1853 г. в семье военного инженера. Вскоре после рождения его семья переехала в Петербург. В возрасте 7 лет проявились его математические способности. В 1867 г., после смерти отца, всех трёх братьев Фёдоровых удалось определить на казённый счёт во вторую Военную гимназию. В гимназии Евграф. Фёдоров увлёкся ещё естествознанием и философией. Его знания далеко превзошли гимназические программы, и в 1869 г. он, не дожидаясь окончания курса, бросил гимназию и блестяще выдержал конкурсный экзамен в Петербургское военное инженерное училище. Результаты экзаменов были настолько поразительны, что он был зачислен в училище несмотря на то, что не достиг требуемых по уставу 16 лет и не закончил гимназии. В военном училище, которое он закончил в 1872 г., будущий учёный особенно увлекся математическими дисциплинами. Многогранные и своеобразные интересы Евграфа Фёдорова в последующие годы делали его вольнослушателем Военной медико-хирургической академии, студентом Технологического института, постоянным посетителем Публичной библиотеки, где он занимался самообразованием.
Ещё в студенческие годы, в 1869 г., имея математические задатки, Е.С. Федоров приступил к работе над своей первой книгой «Начала учения о фигурах», которая была закончена в 1879 г. и опубликована в 1885 г. В ней были даны классификация многогранников, вывод всех видов симметрии для конечных фигур, вывод знаменитых федоровских параллелоэдров – многогранников, нацело заполняющих пространство при условии их равенства, параллельной ориентации и смежности по целым граням. В кристаллах – природных многогранниках, столь тесно соединяющих в себе математическую строгость и красоту реального мира, – он увидел свое призвание и поступил (в возрасте 26 лет) на третий курс Горного института.
Тогда в кристаллографии преобладало описательное направление, причем рассматривалась, в основном, лишь внешняя форма кристаллов. Идеи Евграфа Степановича остались непонятыми и, хотя он закончил обучение первым по списку с занесением имени на мраморную доску, его не оставили при Горном институте. Он оказался в стесненном положении и в течение 10 лет занимал скромную должность делопроизводителя Геологического комитета (1885-1894 гг.), а летние месяцы проводил в экспедициях на Северном Урале и по итогам проведенных там исследований написал обширный цикл научных работ. Однако именно к этому периоду относятся и труды учёного по кристаллографии, составившие эпоху в естествознании. Особенно важен классический труд Е. С. Фёдорова «Симметрия правильных систем фигур» (1889 г.), содержащий описание 230 пространственных групп – законов симметрии, о чем он говорил так: «Кристаллы блещут симметрией».
В 1895 г. Е.С.Федоров становится профессором геологии в Московском сельскохозяйственном институте (ныне Тимирязевская академия), и одновременно читает лекции в Горном институте, приезжая для этого из Москвы в Петербург два раза в неделю. В 1905 г. Ученый совет Петербургского Горного института обратился к Е. С. Федорову с просьбой занять директорскую должность; он становится первым выборным директором этого института. В том же году семья Федоровых переехала в Петербург. За годы работы ректором Петербургского Горного института открыл разведочно-геологическое отделение и основал журнал «Записки Горного института» (который на сегодняшний день остается одним из наиболее авторитетных российских научных изданий в своем направлении).
В первое десятилетие XX века работы Е.С.Федорова получают широкую известность и признание. Ряд иностранных академий и научных обществ избирают его своим членом. Триумфом учения Е.С.Федорова стало определение первых кристаллических структур, осуществленное У. Г. и У. Л. Брэггами в 1913 г. с помощью дифракции рентгеновских лучей. Впервые стали известны конкретные пространственные расположения атомов; симметрия каждого из таких расположений точно соответствовала одной из федоровских пространственных групп. Сегодня накоплены сведения о строении сотен тысяч кристаллических веществ. Некоторые из пространственных групп встречаются очень часто, другие – крайне редко, третьи – в природе пока не найдены. Но какой бы не оказывалась вновь изученная структура, в основе ее обязательно лежала одна из 230 предсказанных Федоровым групп. Лишь в 1982 г. были открыты новые типы структур, не укладывавшиеся в классическую кристаллографию (квазикристаллы и модулированные кристаллы).
К числу других достижений Евграфа Степановича относится так называемый теодолитный метод точного измерения внешней формы кристаллов (1893 г.), основанный на применении двух оригинальных приборов – двукружного гониометра (1889 г.) и так называемого «федоровского» оптического столика для микроскопа, что позволило рассматривать кристалл под микроскопом по разным направлениям и измерять его оптические константы (столик Фёдорова, 1891 г.). Он разрабатывал кристаллохимический анализ – метод определения состава кристаллических веществ по результатам гониометрического изучения их внешней формы.
В теоретической петрографии и минералогии Е.С.Федоров его достижения таковы:
— вывел соотношения между валовым химическим составом глубинных пород и содержащимися в них минералами;
— разработал классификацию и номенклатуру горных пород;
— предложил способ графического изображения химического состава пород и сложных минералов с помощью «фёдоровского химического тетраэдра»;
— установил новые минеральные виды и горные породы; например, в 1891 и 1902 исследуя Кольский п‑ов, на Терском берегу в районе м. Турий обнаружил породы, содержащие апатит и нефелин, а затем после проведенных анализов высказал возможность использования беломорских апатито-нефелиновых руд как источника сельскохозяйственного сырья для получения удобрений;
— выдвинул идею последовательного выделения минералов из магмы с отсортировкой по удельному весу.
В целом, научные достижения Федорова Евграфа Степановича в области кристаллографии по мировому значению сегодня сравнивают с периодической системой Д.И.Менделеева. Исследования Е. С. Фёдорова в области кристаллографии внесли вклад в развитие теории многогранников как самостоятельного раздела геометрии. Без геометрических выводов Е. С. Фёдорова было бы немыслимо бурное развитие кристаллохимии, связывающей кристаллическую структуру с химическим составом, и новой науки – геохимии, развитой в основном трудами В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана.
Список научных трудов Е. С. Фёдорова содержит свыше 480 названий. Из них по кристаллографии более 180 работ, по геометрии около 130 работ, по минералогии свыше 50 работ, по геологии около 40 работ и по петрографии более 30 работ; кроме того, около 50 статей написано им на темы общего характера, по философским и общественным вопросам.
Февральская и Октябрьская революции 1917 г. произвели на Федорова глубокое впечатление. Он верил в светлое будущее России и российской науки и связывал с произошедшими в обществе переменами самые светлые надежды и мечты.
В 1919 г. он был избран действительным членом обновленной Российской Академии наук…Но жизнь в революционном Петрограде была тяжелой, не хватало еды, не хватало тепла. В феврале 1919 г. Федоров заболел воспалением легких, 21 мая его не стало.
В 1944 г. Академией наук СССР (сейчас – РАН) учреждена премия им. Е. С. Фёдорова, присуждаемая за выдающиеся работы по кристаллографии.
Т.В. Ромашова
