Геннадий Горелик - Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации
В реабилитации космологии в СССР больше всего заслуг у трижды Героя Социалистического Труда и (по секрету) главногo теоретика советской атомной бомбы — Зельдовича. В 1961 году он опубликовал свою первую работу по космологии, а затем две большие обзорные статьи в главном физическом журнале «Успехи физических наук». Еще одной его заслугой перед космологией было то, что он увлек туда за собою другого трижды Героя, Андрея Сахарова — главного теоретика советской водородной бомбы.
Георгий Гамов — прадед водородной бомбы
С космологией Гамов познакомился еще студентом, слушая лекции самого Фридмана, вскоре после открытия динамичной Вселенной. Хотел работать под его началом, если бы не смерть 37-летнего профессора. Вряд ли, впрочем, из намерения Гамова получилось бы что-то путное — слишком далек он был по характеру мышления от математика Фридмана, нацеленного тогда на динамическую метеорологию — задачу предсказания погоды. Космологическая задача, прославившая Фридмана, для него была лишь отвлечением, хоть и очень интересным.
Физический талант Гамова совершенно не вписывался в программу динамики атмосферы. Этот талант обходился минимальной математикой и опирался на сногсшибательное легкомыслие, которое бывает трудно отличить от научной смелости. Главный урок Фридмана, укрепивший смелость Гамова, учил, что даже великий Эйнштейн мог ошибаться.
Описывая свое отношение к науке, Гамов сравнивал себя с пауком, который притаился на краю большой паутины, поджидая легкую добычу. А заметив, что в сеть попала какая-то муха, бросался к ней. То, что первую свою муху Гамов поймал в альфа-распаде, — это отчасти удача, отчасти смелость. Он интересовался всей физикой — от самой маленькой альфы в ядерной физике до самой большой Омеги в космологии, очередь до которой дойдет двадцать лет спустя. Гораздо меньше его интересовала водородная бомба, которой он занимался в 1949–1950 годах.
Титул «отец водородной бомбы» давно бытует в ненаучно-популярных текстах. Почему-то не говорят о дедушках, а ведь без них не было бы и отцов. Гамов имеет право на титул «прадеда водородной бомбы», и даже сразу двух — и американской и советской. При этом никакой мрачной тени на него не падает, хотя его собственная тень появилась в совершенно секретной хронологии водородной бомбы, подготовленной в 1953 году в Конгрессе США в связи с разбирательством, кто мешал созданию американской водородной бомбы: «As early as 1932 there were suggestions by Russian scientists and others that thermonuclear reactions might release enormous amounts of energy», или на родном языке Гамова: «Еще в 1932 году русскими учеными и другими высказывались соображения, что термоядерные реакции могли бы привести к высвобождению огромных количеств энергии».
Факт истории — то, что русский Гамов совместно c австрийцем Хоутермансом и англичанином Аткинсоном первыми занялись теорией термоядерных реакций. Ну, а факты политики начала 1950-х годов побудили авторов совсекретного документа напомнить о русской опасности, не указывая, что русский термоядерный пионер давно живет в США.
Авторы той историко-политической хронологии не знали тайного вклада Гамова в успех советской водородной бомбы. В 1931–1932 годах он пытался создать в Ленинграде Институт теоретической физики. Его старания привели к основанию Физического института Академии наук — ФИАНа, который переехал в 1934 году в Москву и стал убежищем для научной школы академика Леонида Мандельштама. Именно выпускники этой школы Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург в конце 40-х годов выдвинули ключевые идеи первой советской водородной бомбы.
Зато хорошо известна роль Гамова в истории американской водородной бомбы. Когда ему в 1934 году предложили должность профессора в университете имени Джорджа Вашингтона, он попросил университет пригласить еще одного теоретика — чтобы было с кем говорить о теоретической физике. И предложил венгерского физика Эдварда Теллера, с которым подружился в Институте Бора и который маялся тогда в Европе в поисках места. Вряд ли надо напоминать, что Эдвард Теллер стал «отцом американской водородной бомбы».
Отвечая на вопрос о роли Гамова в этом отцовстве, Теллер писал:
Джо был полон идеями, в основном ошибочными. Однако у него было чудесное свойство не обижаться на критику и даже с готовностью ее принимать. В тех же, относительно немногих, случаях, когда он не ошибался, его идеи были по-настоящему плодотворны.
Гамову требовалась математическая помощь, которую он получал от коллег и соавторов. Например, работая над теорией альфа-распада, он просил Фока: «Владимир Александрович, миленький, выведите, пожалуйста, формулу такую-то еще раз, а то я потерял тетрадь с записью».
Пора пояснить, как советский физик Георгий Гамов стал американским, тем самым узаконив свое студенческое прозвище Джо. Тем более что в этом рассказе появится и подсказка к его вкладу в космологию.
Мы расстались с Гамовым, когда он, игнорируя всеобщее ожидание революционной перестройки физики, решил ядерную проблему альфа-распада. Решил он эту проблему за границей, но достижение сразу заметили на родине в главной пролетарской газете «Правда» (с помощью пролетарского поэта Демьяна Бедного):
СССР зовут страной убийц и хамов.
Недаром. Вот пример: советский парень Гамов.
— Чего хотите вы от этаких людей?!
— Уже до атомов добрался, лиходей! —
негодовал поэт от имени буржуя. А от своего имени революционно подытожил: «В науке пахнет тож кануном Октября».
Три года спустя Гамов стал членкором Академии наук СССР, самым молодым физиком в ее истории. Но стать самым молодым академиком ему не довелось. Чувствовал он себя на родине неуютно.
В СССР он приехал осенью 1931 года не с пустыми руками, а с приглашением на Первый международный конгресс по ядерной физике в Риме — сделать один из главных докладов. «George Gamow (Soviet Union)» — значилось в повестке конгресса. Большая честь для молодого физика и, казалось бы, для его родины. Но советская родина почему-то не пустила Гамова на конгресс. Это было ужасно обидно, хотя можно было еще думать, что причина — неповоротливость советской бюрократии: не успели оформить нужные бумаги, ну, что поделаешь… Однако, когда Гамову не дали воспользоваться приглашением Нильса Бора на конференцию в свой институт и еще несколькими приглашениями, стало ясно: началась какая-то другая страница истории. Теперь мы знаем, что начала строиться сталинская стена, отделившая Россию от остального мира на долгие полвека.
Гамова взял на работу Радиевый институт, директор которого — академик Владимир Вернадский — понимал, что «одаренная для научной работы молодежь есть величайшая сила и драгоценное достояние человеческого общества, в котором она живет, требующая охраны и облегчения ее проявления». Именно он выдвинул кандидатуру 27-летнего Гамова в Академию наук.
Вольной птице в клетке не поется, даже если ей присвоить почетное звание. Гамов пытался выскользнуть из клетки: то на байдарке по Черному морю, нацелившись на турецкий берег, то на северных оленях, нацелившись на Финляндию. По примеру знаменитой лягушки «дрыгал лапками». Увы, клетка была не квантовая, и не было возможности туннельно просочиться сквозь стенку. На счастье Гамова, в 1933 году дверца клетки приоткрылась. Гамова командировали на важный научный конгресс, откуда он уже не вернулся, став «невозвращенцем», — что по тогдашним советским законам каралось смертной казнью.
Как отнесся Вернадский к решению Гамова? Несомненно, с горечью, но вряд ли безоговорочно осуждая. По его словам,
ученый по существу интернационален — для него на первом месте, раньше всего, стоит его научное творчество, и оно лишь частично зависит от места, где оно происходит. Если родная страна не даст ему возможности его проявить, он морально обязан искать этой возможности в другом месте.
Незаконное рождение Горячей Вселенной
Гамов не упомянул Вернадского в своей автобиографии «Моя мировая линия», но его космологическая идея обязана и науке Вернадского — геохимии, которая занимается распространенностью химических элементов на Земле. Вернадский понимал, что эта общая проблема включена в историю самой планеты, то есть в космическую историю Солнечной системы. Гамов, несомненно, слышал об этом в Радиевом институте, а в его первой статье о космологии 1946 года есть ссылка на книгу по геохимии, откуда он взял данные о распространенности элементов.
Гамов взялся за космологии, надеясь теоретически объяснить эти данные — объяснить происхождение химических элементов во Вселенной. В то время считалось, что нынешняя пропорция элементов зафиксировалась в некий ранний момент расширения Вселенной, когда — из-за уменьшения плотности и охлаждения — активные ядерные реакции прекратились. А до того момента, как считалось, имелось ядерно-тепловое равновесие между разными ядрами. Однако равновесные расчеты давали ничтожную долю тяжелых элементов, вопреки данным геохимии.
