Текст уведомления здесь

«Жизнь — сплошная потеря времени»

О жизни, работе и нелепой смерти Александра Фридмана

16 июня 1888 года родился физик российский Александр Фридман, уравнения которого распахнули перед нами бесконечность Вселенной, прежде сдерживаемой космологической постоянной Эйнштейна. По просьбе «Чердака» о жизни, смерти и главной работе петербуржского ученого рассказывает Сергей Немалевич.
Добавить в закладки
Комментарии

Социалисты на Марсе

Александр родился в Санкт-Петербурге 16 июня 1888 года. Его отец писал музыку к балетам, которые ставили в петербургских театрах, мать преподавала игру на фортепьяно. У Фридмана, по его собственному свидетельству, не было способностей к музыке, хотя и в зрелом возрасте с удовольствием посещал консерваторию, где следил за выступлением музыкантов по партитуре.

Зато Саша проявлял блестящие способности к математике и физике. Он стал одним из лучших учеников старейшей в России Второй Санкт-Петербургской гимназии на Казанской улице и еще гимназистом опубликовал вместе со школьным товарищем Яковом Тамаркиным статью о числах Бернулли в престижном журнале «Математические анналы» под редакцией знаменитого Давида Гильберта.

Помимо науки Фридман интересовался политикой — состоял в ЦК Северной социал-демократической организации средних школ Петербурга, размножал на примитивном гектографе революционные прокламации и хранил их — несколько анекдотическим образом — на Дворцовой набережной в доме деда, служившего при императорском дворе. Уже студентом как-то раз он пришел на встречу кружка, где обсуждали только что открытые «каналы» на Марсе. Собравшиеся услышали от него: «Каналы появились почти внезапно, во всяком случае, они построены очень скоро. Не свидетельствует ли это, что на Марсе уже социализм?»

Окончив гимназию с золотой медалью, Фридман поступил на математическое отделение физмата Санкт-Петербургского университета. Там он учился у знаменитого Владимира Стеклова, имя которого сегодня носит Математический институт РАН. Фридман был одним из любимых учеников Стеклова, но в аспирантуре, к удивлению учителя, предпочел «чистой» математике прикладные задачи изучения атмосферы и устроился на работу в филиал Главной физической обсерватории в Павловске.

Берегитесь Фридмана

Год спустя, когда началась Первая мировая война, Александр снова преподнес окружающим сюрприз, попросившись добровольцем на фронт. «Явился неожиданно Фридман. Идет на войну в авиационную роту, командируется Главной физической обсерваторией», — написал Стеклов в дневнике в августе 1914 года. Сам Фридман объяснял свое решение желанием оказать «посильную помощь авиации», введя в практику аэрологические измерения.

Впрочем, посильная помощь не ограничилась кабинетной работой — Фридман принимал участие и в боевых вылетах. Когда русская армия осадила Перемышль, молодой метеоролог лично сбрасывал бомбы.

Немец Генрих фон Фиккер, находившийся в городе, утверждал, что из всех снарядов только фридманский точно попал в цель. Что это был именно его самолет, удалось выяснить при встрече двух ученых в Германии в 1923 году.

Фридман прицеливался по таблицам, составленным с помощью собственного уравнения, в которых учитывалось сопротивление воздуха. «Сегодня летает Фридман», — предостерегали друг друга немецкие солдаты, если верить апокрифу. За фронтовые заслуги бомбометатель был награжден Георгиевским крестом, золотым оружием и орденом Святого Владимира с мечами и бантом.

Сплошная потеря времени

Способности Фридмана оценили и за пределами академического сообщества. Сначала его направили в Киев — преподавать в школе авиаторов, а потом в Москву — организовывать первое в стране производство авиаприборов. Затем была Пермь, где ученый не только читал лекции, но и был вынужден занять должность помощника ректора по хозяйственной части.

В письмах Стеклову Фридман жаловался, что ему «все время что-то поручают». Впрочем, несмотря на огромную загруженность, физик занимался наукой.

«Нет, я невежда, я ничего не знаю, надо еще меньше спать, ничем посторонним не заниматься, так как вся эта так называемая жизнь — сплошная потеря времени», — сокрушался он.

В 1920 году Фридман наконец вернулся из Перми в Петроград, только-только приходящий в себя после Гражданской войны. Вероятно, в те 12 дней, что заняла дорога, он размышлял и о теории относительности Альберта Эйнштейна, тогда еще достаточно экзотической, особенно для российских ученых.

Фридман ознакомился с построениями Эйнштейна еще будучи аспирантом, в физическом кружке Пауля Эренфеста, а в Перми занимался поиском аксиом специальной теории относительности. После возвращения в Петербург он начал сотрудничать с Всеволодом Фредериксом, который рассказал ему об общей теории относительности. Вскоре Фридман сам стал учить студентов, а уже летом 1922 года был готов бросить вызов великому Эйнштейну.

И все-таки она расширяется

Эйнштейн, совершивший революцию в науке и перевернувший представления о природе, бывало, ошибался. Например, он скептически относился к квантовой механике и даже как-то раз в сердцах сказал по этому поводу, что «Бог не играет в кости со Вселенной». Но величайшей своей ошибкой, как гласит предание, сам Эйнштейн считал идею о стационарной Вселенной. Мир виделся ему конечным и в целом неизменным — огромным пузырем с постоянным радиусом; не было момента, когда Вселенная родилась, и никогда она не умрет.

У ученого не было для этого предположения строгих рациональных аргументов. Более того, подобное устройство Вселенной не согласовывалось с собственными уравнениями Эйнштейна, полученными в рамках общей теории относительности (говоря более строго, не являлось их устойчивым решением). Но Эйнштейн доверял своей физической интуиции больше, чем математике: если умозрительная модель не соответствует формуле, нужно изменить не модель, а формулу, решил он, и добавил в уравнение дополнительный член. Получалось, что с ростом расстояния материя во Вселенной должна все сильнее сопротивляться гравитации. За это в новой версии формулы отвечала константа, космологическая постоянная, обозначенная Эйнштейном греческой буквой «лямбда».

«С тех пор как я ввел этот параметр, меня не переставала мучить совесть, — писал много позже ученый. — Я никак не мог поверить, что такая уродливая штука может оказаться воплощенной в природе».

Фридман, наоборот, доверял математике больше, чем интуиции. По свидетельству физика Владимира Фока, он говорил: «Мое дело — указать возможные решения уравнений Эйнштейна, а там пусть физики делают с этими решениями, что хотят». Фридман оставил предположение о том, что издалека просторы Вселенной покажутся одинаковыми, откуда и в какую сторону ни посмотри. То есть, говоря научным языком, пространство однородно и изотропно. А гипотезу о неизменности Вселенной во времени Фридман отбросил. Оказалось, решения уравнений Эйнштейна, удовлетворяющие этим условиям, существуют и к тому же не требуют сомнительной космологической постоянной.

Предложенные Фридманом решения описывали Вселенную по-разному. В одном случае получалось, что в самом начале радиус мира был нулевым, но в ходе бесконечной эволюции постоянно возрастал; в другом — что в первое мгновение у мира все-таки был конечный радиус, но затем также происходило его бесконечное увеличение; наконец, в третьем случае радиус мира увеличивался от нуля, а в какой-то момент начинал обратно убывать. Из выкладок Фридмана следовало, что Вселенная может расширяться или пульсировать, но у нее точно есть начало, а может быть, и конец.

Все эти выводы согласовались «с математикой», но Фридман отнесся к ним очень осторожно, а последний вариант пульсирующей Вселенной он вовсе называл сказанием индусской мифологии о периодах жизни.

«Является возможным также говорить о сотворении мира „из ничего“, но все это пока должно рассматривать как курьезные факты, не могущие быть солидно подтвержденными недостаточным астрономическим экспериментальным материалом», — писал он.

Научная работа Фридмана, которую сам автор в переписке скромно называл заметкой, была опубликована летом 1922 года в самом популярном и авторитетном физическом журнале того времени Zeitschrift für Physik. Реакция Альберта Эйнштейна, задетого выводами малоизвестного российского ученого, не заставила себя ждать. Уже 18 сентября в том же журнале вышел его ответ: немецкий физик в достаточно резких выражениях утверждал, что выводы Фридмана не имеют смысла, потому что основаны на ошибке в математических выкладках.

Наверное, дело было не в формулах — просто Эйнштейну очень хотелось, чтобы ошибка в них действительно была. Американский физик Джон Уилер позже рассказывал, что представление Фридмана о пульсирующей Вселенной Эйнштейн некоторое время считал слишком ужасающим, чтобы его принять.

Эйнштейн уехал на дачу

Узнав о критическом отзыве, Фридман написал Эйнштейну пространное письмо, в котором подробно объяснил, почему в его выкладках никакой ошибки нет. И попросил немца, если тот сочтет доводы убедительными, поместить поправки к его высказыванию в том же журнале Zeitschrift für Physik.

Письмо, однако, Эйнштейн не получил, потому что отправился в продолжительное путешествие по миру — физик даже не смог присутствовать на вручении ему Нобелевской премии в декабре 1922 года. Эйнштейн вернулся в Берлин только в конце марта следующего года, но то ли не придал письму Фридмана значения, то ли оно попросту затерялось среди корреспонденции.

Спустя еще полтора месяца, в мае 1923 года, в голландском Лейдене, куда Эйнштейн приехал на прощальную лекцию уходящего в отставку Лоренца, к новоиспеченному нобелевскому лауреату обратился советский физик Юрий Крутков. Фридман попросил коллегу-теоретика стать посредником в деликатном деле, и Крутков теперь уже устно пересказал Эйнштейну содержание письма.

«Победил Эйнштейна в споре о Фридмане. Честь Петрограда спасена», — написал Крутков в дневнике 18 мая 1923 года. А через пять дней редакция Zeitschrift für Physik получила новую статью Эйнштейна о нестационарной Вселенной.

«В предыдущей заметке я подверг критике названную выше работу. Однако моя критика, как я убедился по побуждению г-на Круткова из письма Фридмана, основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю результаты г-на Фридмана правильными и проливающими новый свет», — говорилось в ней.

Вышедший победителем в этом принципиальном споре, важном для всего последующего развития космологии, Александр Фридман имел шансы лично встретиться с Эйнштейном. А августе — сентябре того же 1923 года российский ученый был в Берлине и писал оттуда в письме: «Моя командировка не ладится. Эйнштейн, например, уехал на дачу, и мне его повидать не удастся». Не состоялось личное знакомство и в следующем году, когда Фридман вновь приехал в Германию. Ученые так никогда и не встретились.

Наступает мертвая тишина

Летом 1925 года Фридман вернулся к основному своему занятию, изучению земной атмосферы, и отправился в исследовательский полет на аэростате, поднявшись на рекордную высоту 7400 метров. Потом он вспоминал: «Любопытны ощущения и переживания в облаках. Полная тишина, полный покой, ничего не видно, не знаешь, над какой местностью летишь. Ни тебя никто не видит, ни ты никого. Полная изолированность. Сначала, правда, доносятся с земли звуки „быта“: гудки паровозов, звонки, пение петухов, лай собак и т.п. Когда эти звуки слышишь, чувствуешь себя уютнее, но вскоре эти звуки пропадают. Наступает мертвая тишина».

Свидетельство ученого удивительным образом перекликается с впечатлениями Юрия Гагарина от первого космического полета. Как и Гагарин, Фридман приземлился на колхозном поле, только не в Саратовской, а в соседней — Нижегородской области. К нему тоже вышли удивленные крестьяне. Подобно первому космонавту, физику пришлось прочитать зевакам небольшую лекцию, чтобы объяснить смысл своего полета.

Месяц спустя 37-летний Фридман отправился в свадебное путешествие по Крыму с молодой беременной женой. На обратном пути он купил на полустанке груши, съел их немытыми, а через две недели почувствовал недомогание. Это был брюшной тиф. 19 сентября 1925 года Фридмана не стало. По словам его врача, в предсмертном бреду ученый говорил о студентах, вспоминал полет на аэростате и пытался производить какие-то вычисления.

В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл — это в честь него назван телескоп NASA — обнаружил, что чем больше расстояние от нас до другой галактики, тем быстрее она убегает еще дальше. Это стало тем самым «астрономическим материалом», на недостаток которого скромно ссылался в своей статье Фридман. Его гипотеза расширения Вселенной получила экспериментальное доказательство.

Позже модель Фридмана дорабатывали с учетом новых данных, и на ней до сих пор строятся научные представления об устройстве мира. Черные дыры, реликтовое излучение, темная материя и темная энергия, субатомные частицы — наблюдения, эксперименты и правдоподобные гипотезы согласуются с этой моделью. Что она не объясняет, так это существование людей. Как было не до мирских забот любопытному скромнику Фридману, так и Вселенной, раскинувшейся на десятки миллиардов световых лет, наверняка нет дела до нас. Зато у нее, судя по нелепой смерти талантливого ученого, есть мрачное чувство юмора.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Как стать космонавтом

Интервью с сотрудником Центра подготовки космонавтов (НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина) Алексеем Федоровым

Многие из нас в детстве мечтали стать космонавтами — улететь на орбиту, увидеть земной шар из космоса, побывать в невесомости. Что ждет того, кто решил воплотить свою мечту в реальность и действительно связать свою жизнь с космосом? Что нужно знать и уметь, какие существуют основные критерии и этапы отбора? Об этом нам подробно рассказал сотрудник НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина Алексей Федоров.
Добавить в закладки
Комментарии

Алексей ФЕДОРОВ, сотрудник Центра подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина:

В первую очередь вы должны понять, что такое профессия космонавта. И почему вы хотите стать космонавтом. Нужно ходить на экскурсии в музеи, посвященные космической и авиационной тематике, благо их в нашей стране множество. И вы найдете места на любой вкус. После этого советую почитать некую литературу. Можно почитать литературу публицистического характера. Можно почитать книги более сложной направленности — Левантовского, Чертока и других авторов.

Также было бы неплохо съездить на экскурсии в различные предприятия космической отрасли. В первую очередь это, конечно же, экскурсия в Центр подготовки космонавтов. Если есть возможность, также можно попробовать попасть на какую-либо встречу с космонавтом, чтобы лично задать вопросы, которые вас интересуют. После этого, переварив всю ту информацию, которую вы получили, если вы решили, что вам действительно интересна данная профессия, вы начинаете углубляться. [ ... ]

Читать полностью

Крабьи выселки

Фоторепортаж из биотехнопарка Сахалинского университета

Биотехнопарк Сахалинского государственного университета работает с 2015 года. В специально подготовленном оборудовании комплекса содержится молодь и взрослые особи сахалинских устриц, легендарного камчатского краба и других морских обитателей. Морскую воду из Охотского моря в бассейнах фильтруют с помощью коралловой стружки и водорослей. Как выглядят обитатели биотехнопарка и для чего их разводят — в фоторепортаже «Чердака».
Добавить в закладки
Комментарии

На базе биотехнопарка ведут научные исследования биоресурсов Сахалина и исследования в области морской биотехнологии и готовят кадры для будущих предприятий марикультуры — искусственного разведения моллюсков, ракообразных, рыб и иглокожих. В 2016 году правительство Сахалинской области рассчитывало к 2025 году довести объемы производства продукции марикультуры в регионе до 70 тысяч тонн в год, и биотехнопарк стал первым шагом на пути к этому показателю. Кроме того, в биотехнопарке студентов направления «водные биоресурсы и аквакультура» и профиля «рыбоводство», биологов и экологов учат обращаться с морскими животными, и в том числе выращивать их из икринок.

Емкости с морской водой, в которых живут обитатели биотехнопарка. Фото: Ольга Добровидова / Chrdk.
Емкости с морской водой, в которых живут обитатели биотехнопарка. Фото: Ольга Добровидова / Chrdk.

Кукумария — иглокожее из класса голотурий, родственник трепанга и других морских огурцов. Кукумария ведет сидячий образ жизни, живет на небольших глубинах около 30—35 метров и распространена по всему Дальнему Востоку России. Низкокалорийное и очень полезное мясо с ни на что не похожим вкусом очень популярно у местных жителей и гостей региона.

Фото: Ольга Добровидова / Chrdk.

Фото: Ольга Добровидова / Chrdk.

[ ... ]
Читать полностью

Яркие воспоминания

Игры с плутониевыми мячами, ремонт реактора голыми руками и другие страшные истории об атомной юности человечества

На репутации ядерной отрасли есть два всем известных пятна — Чернобыль и «Фукусима». Однако если пристальнее взглянуть в прошлое, то помимо них можно увидеть ряд иных случаев, пугающих наплевательским отношением к безопасности и готовностью приносить жертвы ради политических целей. Эти истории напоминают нам, что даже высокие технологии могут сочетаться с варварством в обращении с ними. «Чердак» рассказывает, какие странные — и страшные — поступки совершали люди, осваивавшие власть над энергией ядерного распада, и о том, что мы получили от них в наследство.
Добавить в закладки
Комментарии

Три самых серьезных и при этом наиболее известных происшествия — расплавление реактора на АЭС «Три-Майл-Айленд», взрыв реактора Чернобыльской АЭС и расплавление реакторов на АЭС «Фукусима-1». Все три случая относятся к гражданской энергетике, и каждая авария произошла в результате неудачного сочетания сразу нескольких факторов. Они не были исключительным результатом недоработок, нарушения техники безопасности и ранее неизвестных эффектов, с которыми боролись во время эксплуатации, — во всех случаях речь шла о серийных образцах.

Первая авария — «Три-Майл-Айленд», 1979 год, реактор PWR с приличной историей работы — произошла из-за отказов оборудования, которые сами по себе не должны были привести к тяжелым последствиям, но усугубились неправильными действиями операторов. В Чернобыле, согласно докладу Госатомнадзора 1991 года, «начавшаяся из-за действий оперативного персонала авария приобрела неадекватные им катастрофические масштабы вследствие неудовлетворительной конструкции реактора»; в 1993 году Консультативный комитет по вопросам ядерной безопасности подтвердил эту оценку, сделав еще больший упор на конструктивные недочеты. И, наконец, в случае «Фукусимы» катастрофу вызвал просчет в расположении резервных генераторов и линий электропередач. Цунами, пришедшее вслед за остановившим реактор подземным толчком, вывело из строя все источники энергии для насосов в системе охлаждения; будь генераторы расположены иначе или защитная стена повыше — трагедии удалось бы избежать.

Атомную энергетику можно справедливо обвинить в занижении масштабов аварий. Так, про катастрофу на Чернобыльской АЭС сообщили населению далеко не сразу, но никому из инженеров не приходила в голову идея взорвать реактор для учений. Слив радиоактивных отходов в моря и реки, ядерные взрывы в атмосфере вблизи скопления людей, выход в море субмарин с протекающими по швам реакторами, постоянный аврал, провоцирующий нарушения техники безопасности на уровне «соберем урановые блоки лопатой», — всем этим отличились программы военных. Но еще раньше были даже не военные, а предприниматели, продававшие радионуклиды под видом лекарств и косметики.

Реклама пудры и крема с радием и торием. «Доктор Альфред Кюри» не имел к прославленным ученым никакого отношения; до 1937 года продавалось без ограничений. Плакат работы Tony Burnand, 1933 год
Реклама пудры и крема с радием и торием. «Доктор Альфред Кюри» не имел к прославленным ученым никакого отношения; до 1937 года продавалось без ограничений. Плакат работы Tony Burnand, 1933 год

[ ... ]
Читать полностью