|
РАЗДВИГАЮЩАЯСЯ
ВСЕЛЕННАЯ
Весной 1922 года в престижном «Физическом журнале» «Zeitschrift
fur Physik» (а именно немецкие журналы в то время публиковали
последние новинки мировой науки) было напечатано обращение «К
немецким физикам!». Правление Германского физического общества
призывало коллег спасти русских физиков от многолетнего и жестокого
информационного голода: ведь с самого начала Первой мировой
войны в Россию практически не поступали научные журналы. Предлагалось
направлять публикации последних лет по указанному адресу. Впоследствии
их планировалось пересылать в Петроград.
В том же номере журнала — двумя десятками страниц ниже — была
опубликована статья, присланная из России. В ней шла речь об
общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Имя автора
— Александр Фридман — было немецким коллегам незнакомо.
Александр Фридман родился 16 июня 1888 года в Санкт-Петербурге
в семье артиста кордебалета Императорских Санкт-Петербургских
театров Александра Фридмана и пианистки, выпускницы консерватории
Людмилы Волчек.
С детства мальчик проявлял незаурядные способности к точным
наукам. Александр был еще гимназистом, когда его математическое
дарование привлекло внимание академика А. Маркова, который посоветовал
вундеркинду поступать на физмат, что тот, впрочем, и сам собирался
сделать.
В 1906 году Александр с золотой медалью окончил Вторую петербургскую
гимназию и стал студентом математического отделения физико-математического
факультета Петербургского университета. В эти годы в столицу
из Харькова перевелся профессор В. Стеклов — блестящий математик,
удивительно яркая личность, будущий академик и вице-президент
Российской академии наук. Его имя ныне носит Институт математики
РАН.
Именно Владимиру Андреевичу Стеклову суждено было стать Учителем
Александра Фридмана, его надежной защитой и опорой.
В 1910 году А. Фридман и его друг Я. Тамаркин по рекомендации
профессора Стеклова были оставлены после окончания университета
для подготовки к профессорскому званию. Учитель в своем ходатайстве
писал: «По своим способностям и трудолюбию оба эти лица равносильны
и уже в настоящее время производят впечатление молодых ученых,
а не студентов, только что окончивших университет».
В 1922 году Я. Тамаркин, товарищ и соавтор А. Фридмана по нескольким
статьям, нелегально уехал из Советской России, перебрался в
США и позже преподавал в Кембридже.
После сдачи магистерских экзаменов в 1913 году Фридман поступил
на работу в главную физическую обсерваторию, входившую в Российскую
Академию наук. Александр Александрович специализировался тогда
по аэрогидродинамике, и такое «распределение» оказалось как
нельзя кстати. Динамической метеорологией он занимался вдохновенно,
пытаясь описать математическим языком те хаотические процессы,
которые происходят в атмосфере. Погоду он описывал уравнениями
в частных производных.
Потом была стажировка в Лейпцигском университете.
Когда началась Первая мировая война, Александр Александрович
вступил в добровольческий авиационный отряд. Он занимался организацией
аэрологических наблюдений и созданием специальной аэрологической
службы на Северном и Юго-Западном фронтах, лично участвовал
в разведывательных операциях, научившись управлять аэропланом.
Чуть позже Фридмана пригласили преподавать в школе авиаторов
в Киеве. С 1917 года он читал лекции в Киевском университете,
затем переехал в Москву и оттуда — в Петроград.
Война подорвала здоровье ученого. У него обнаружилась болезнь
сердца. Врачи не рекомендовали пациенту влажный петроградский
климат. И в ноябре 1917 года он подал заявление об участии в
конкурсе на должность профессора кафедры механики Пермского
университета. На одно место претендовали два человека: профессор
А. Лейбензон и приват-доцент университета Св. Владимира в Киеве,
А. Фридман. Университет обратился к В. Стеклову дать отзыв о
научной работе второго из претендентов. В Пермь ушла следующая
характеристика: «Следует отметить редкую работоспособность г.
Фридмана и общую эрудицию не только по вопросам чистой и прикладной
математики, но и во многих вопросах теоретической механики,
физики, метеорологии… Привлечение его в качестве преподавателя
механики в Пермском университете я считаю весьма желательным.
Университет найдет в нем достойного работника и научную силу».
13 апреля 1918 года Александр Александрович был избран на должность
экстраординарного профессора кафедры механики Пермского университета.
С этого дня кафедра фактически начала свою историю. Из-за нехватки
преподавателей тридцатилетнему профессору пришлось взять на
себя курсы дифференциальной геометрии и физики. Глубокое изучение
этих дисциплин вскоре помогло Фридману приблизиться к открытию
своей жизни — теории расширения Вселенной.
В мае 1920 года Александр Александрович взял академический отпуск
и уехал в Петроград. В декабре он сложил с себя обязанности
профессора механики Пермского университета окончательно. Питер
притягивал ученого, как магнит, несмотря на запреты врачей.
Фридману было необходимо общение с равными себе по интеллекту,
которого в Перми ему очень недоставало.
В Петрограде судьба свела Фридмана с Всеволодом Константиновичем
Фридериксом. Этого русского физика Первая мировая война застала
во вражеской державе — в Германии, и только заступничество выдающегося
математика Давида Гильберта спасло его от печальной участи.
Фридерикс был ассистентом Гильберта в Геттингенском университете
как раз в то время, когда туда то и дело наведывался Эйнштейн,
чтобы обсудить с Гильбертом основные положения создаваемой им
общей теории относительности (ОТО). Гильберт одним из первых
высоко оценил эйнштейновскую теорию гравитации, и Фридерикс
присутствовал при этом.
Серьезных публикаций по ОТО, взбудораживших весь физический
мир, в послереволюционной России не было. Вышло из печати лишь
несколько популярных брошюр на эту тему. Одна из них была написана
самим автором «теории века» — Альбертом Эйнштейном. Ее русский
перевод был издан в 1920 году в Берлине, и в предисловии к нему
великий ученый отмечал: «Более чем когда-либо в настоящее тревожное
время следует заботиться обо всем, что способно сблизить людей
различных языков и наций. С этой точки зрения особенно важно
способствовать живому обмену художественных и научных произведений
и при нынешних столь трудных обстоятельствах. Мне поэтому особенно
приятно, что моя книжечка появляется на русском языке».
Однако по популярному изложению даже самого Альберта Эйнштейна
овладеть общей теорией относительности было невозможно. Пробел
восполнил Фридерикс. В 1921 году в журнале «Успехи физических
наук» появилось его изложение ОТО. Эта статья очень помогла
Фридману в работе над собственной теорией.
Человечество многие века считало небо идеалом устойчивости и
гармонии, недостижимой на грешной Земле. И даже такой революционер
в науке, как Эйнштейн, отважившийся на фундаментальный пересмотр
вековых физических представлений о пространстве и времени, не
решился на отказ от убеждения в стационарности Вселенной. Фридман
же в своей работе «О кривизне пространства» дерзнул утверждать,
что эйнштейновская общая теория относительности представляет
собой весьма частный случай.
Первоначальное эйнштейновское решение космологической проблемы
уподобляло Вселенную маятнику, находящемуся в состоянии покоя.
С помощью ОТО великий физик рассчитал напряжение в «стержне
подвеса». Фридман же обнаружил, что подвешенный груз вовсе не
обязательно должен пребывать в покое, и с помощью уравнений
теории Эйнштейна рассчитал, каким именно должно быть движение.
Другими словами, сформулировав и исследовав космологическую
проблему в более общем случае, Александр Александрович установил,
что в рамках эйнштейновской теории она, по существу, неразрешима,
точнее, в концептуальных рамках последней можно получить множество
физически равноправных моделей-решений, что не позволяет сделать
однозначный теоретический выбор.
Фридман обнаружил, что изменения — это родовое свойство Вселенной.
По его словам, из постоянства и положительности кривизны ни
в коей мере не следует конечность «нашего физического, занятого
блистающими звездами пространства». По Фридману, эйнштейновские
уравнения поля в их первоначальной форме могут согласоваться
с космологическим принципом и предположением о конечной плотности
массы во Вселенной, только если пространство не является статическим.
Это была поистине революционная идея. Сам Эйнштейн принял ее
не сразу. Он попытался «найти» ошибку в вычислениях российского
коллеги. И «нашел». Однако, получив письмо от Фридмана, в котором
тот отстаивал свою правоту, Эйнштейн назвал результаты коллеги
«проливающими свет на космологическую проблему». Вот что он
писал в «Замечаниях к работе А. Фридмана «О кривизне пространства»
в 1922 году: «Результаты относительно нестационарного мира,
содержащиеся в упомянутой работе, представляются мне подозрительными.
В действительности оказывается, что указанное в ней решение
не удовлетворяют уравнениям поля». 31 мая 1923 года Эйнштейн
свое мнение изменил: «В предыдущей заметке я подверг критике
названную выше работу, однако моя критика, как я убедился из
письма Фридмана, основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю
результаты Фридмана правильными и проливающими новый свет. Оказывается,
что уравнения поля допускают наряду со статическими, также и
динамические (т. е. переменные относительно времени) решения
для структуры пространства».
Астрономы, однако, не обращали внимания на теорию Фридмана до
тех пор, пока Эдвин Хаббл не обнаружил экспериментально явление
расширения Вселенной и не вывел зависимость «скорость—расстояние».
Это случилось через семь лет после публикации работы российского
ученого, которая указывала на наличие подобной зависимости.
Самого Фридмана к тому времени уже не было в живых. Он умер
в 1925 году в возрасте 37 лет от брюшного тифа.
Спустя семь лет в дневнике В. Вернадского появилась такая запись:
«Разговор с Вериго о А. А. Фридмане. Рано погибший м. б. гениальный
ученый, его мне чрезвычайно высоко характеризовал Б.Б. Голицын
в 1915, и тогда я обратил на него внимание. А сейчас — в связи
с моей теперешней работой и идеей его о раздвигающейся, пульсирующей
Вселенной — я прочел то, что мне доступно. Ясная, глубокая мысль
широко образованного, Божьим даром охваченного человека. По
словам В., — его товарища и друга, — это была обаятельная личность,
прекрасный товарищ. Он с ним сошелся на фронте (Вериго в Киеве,
Фридман — авиатор в Гатчине). В начале большевистской власти
Фридман и Тамаркин, его приятель, но гораздо легковеснее его,
были прогнаны из Университета. Одно время Фридман хотел бежать
вместе с Т. Может быть, остался бы жив?»
Фридман был математиком, яркой звездой мелькнувшим на физическом
небосклоне. Выведенные им уравнения обратили плотность вещества
в бесконечность, радиус Вселенной — в ноль, а наш мир — в одну,
самую первую точку.
("Великие
учёные XX века")
*
* *
Вклад А.А. Фридмана в теорию относительности, популярное изложение
- см.:
Г.Е. Горелик, "Космология
XX века в лицах", "Квант", № 2-4, 1996.
|
