Геннадий Горелик - Симметрии в несимметричной вселенной Андрея Сахарова
А ведь в науке новое слово всегда говорит самое маленькое меньшинство — один человек.
Симметрии в физике и политике
Словом “симметрия” обычно описывают форму здания, узор, геометрическую фигуру, — это всегда какая-то закономерность формы. Однако в 20-м веке удалось в физических законах разглядеть проявления симметрий мироздания. Выяснилось, например, что крутящийся волчок сохраняет направление своей оси просто потому, что все поперечные направления в пространстве равноправны, — все направления симметричны относительно этой оси.
И вообще всякий фундаментальный физический закон раскрывает некую симметрию Вселенной. Если же эксперимент обнаруживает какую-то асимметрию, то физик-теоретик получает трудную, но захватывающе интересную задачу — найти место этой асимметрии в гармонии мироздания.
Подобной задачей Сахаров заинтересовался в 60-е годы. Симметрия бабочки, или зеркальная симметрия, воплощенная в приведенном автографе Сахарова, причастна к самой значительной его идее в космологии — в физике Вселенной.
Однако прежде чем заняться этой абсолютно мирной идеей, предыдущие два десятилетия своей жизни — наиболее плодотворные годы для физика-теоретика — Сахаров отдал созданию самого разрушительного оружия в истории человечества. Почему?
Асимметрии, формировавшие его жизнь, относилась не к физике, а к политике.
Андрей Сахаров поступил в университет в 1938 году, — накануне мировой войны. Мир тогда представлялся ему крайне асимметричным. Впереди планеты всей шла страна, в которой ему посчастливилось родиться. Шла навстречу светлому будущему, обществу всепланетной социальной справедливости и беспредельных возможностей. Позади оставались страны капитализма, и среди них наиболее зловещая — Гитлеровская Германия, в которой надругались над словом “социализм” приставкой “национал-” и отвергали научные теории из-за их анти-национального происхождения.
Асимметрию эту отменила мировая война. Началась она с договора-сговора между фашисткой Германией и советской Россией, проявившего глубинную симметрию двух режимов. Однако спустя два года заостренная ось Берлин-Токио вонзилась почти одновременно в коммунистическую диктатуру и в крупнейшую демократию, что породило странную симметрию под немыслимым прежде названием “Объединенные нации”.
Сломав воинственную Ось, Объединенные нации создали международную организацию в качестве инструмента поддержания мира. Но осевая симметрия, лишенная своей оси, стремительно преобразилась в антисимметрию, и первые ядерные взрывы обозначили это превращение.
В Хиросиме и Нагасаки наука зримо воплотилась в политику. И физики, причастные к этому воплощению, быстрее политиков поняли, что новая антисимметрия чревата самоуничтожением человечества. Крупнейшие физики-теоретики 20 века — Эйнштейн и Бор — обращались к новорожденному мировому парламенту — ООН, призывая создать Мировое правительство, чтобы ядерный век не стал последним веком мировой цивилизации. Увы, тогда это была слишком теоретическая идея.
Теоретик-изобретатель
Слишком теоретической для 20-летнего Андрея Сахарова была и обрисованная глобальная картина мировых симметрий. В зловеще-практических обстоятельства, когда фашисты подошли к Москве, студент-четверокурсник эвакуировался вместе с университетом в далекий Ашхабад. И после ускоренного окончания университета отправился на военный завод в Ульяновске.
Завод делал патроны — для фронта, для победы. А молодой специалист по «оборонному металловедению», стараясь помочь победе, изобрел магнитный прибор для проверки качества пуль. И первая его самостоятельная задача в теоретической физике родилась из размышлений над этим изобретением.
Андрей Сахаров, 1943
Чтобы из патронного производства возникла физическая задачка сомнительной важности, требуется человек с призванием физика-теоретика. Иначе изобретение вполне конкретного прибора не поведет к абстрактному вопросу, а что если магнитные силы заменить электрическими? Это был не производственный вопрос, это был вопрос к природе, в которой имеется странная симметрия электричества и магнетизма.
За сорок лет до того служащий патентного бюро в Берне, размышляя над кажущейся несимметрией движущихся зарядов, создал самую знаменитую физическую теорию — теорию относительности. Начиная размышлять о какой-нибудь несимметрии природы, теоретик не знает, придет ли он к новой теории, просто к новой формуле, или не придет ни к чему разумному вовсе. Но психологический мотив один и тот же.
Итак, в самом теплом и светлом помещении Ульяновского патронного завода — в парткабинете, рядом с полками политических книг, молодой инженер занимался теоретической физикой и придумал-таки, как решить свою электромагнитную задачу.
За этой задачей последовали другие — ненужные для патронного производства, но интересные для начинающего теоретика. Теоретик задавал Природе вопросы, ответы на которые получал с помощью рассуждений и математики, умело распоряжаясь симметриями и асимметриями. Только одну из этих задач можно понять без пояснений: С какой скоростью увеличивается толщина льда, окруженного ледяной водой? (Не холод ли военных лет подсказал эту задачу?)
Решения двух других задач начинающий теоретик отправил отцу в Москву, а тот показал их Игорю Евгеньевичу Тамму, главному теоретику в Физическом институте Академии наук. В результате, в начале 1945-го Андрей Сахаров стал аспирантом ФИАНа и целиком отдался теоретической физике.
На чистую науку история дала ему всего несколько лет. Атомной взрыв в Хиросиме в августе 1945-го был адресован и Советскому Союзу. Ядерная асимметрия требовала ответа. Так считали не только сталинские политики, но и российские физики. Восстановление симметрии, создание советского ядерного оружия для физиков было не столько великодержавной претензией, сколько предотвращением новой войны.
Летом 1948 года к разработке супер-бомбы подключили И.Е. Тамма и его сотрудников. Сахаров, только что защитивший диссертацию по чистой науке, вернулся к физико-техническому изобретательству. Почти на два десятилетия. Он считал это дело необходимым, оно ему нравилось, и оно у него получалось.
Андрей Сахаров с дочкой, лето 1948. Через считанные недели у него родится идея "Слойки" - первой советской термоядерной бомбы.
"Это лето памятно мне блеском воды, солнцем, свежей зеленью, скользящими по водохранилищу яхтами <>
