Семинары

А.А.Фридман и странные идеи его времени

16 июня отмечалось 125-летие со дня рождения Александра Александровича Фридмана, российского и советского ученого, известного своими трудами в математике, физике, геофизике, метеорологии. За несколько дней до этого в Лаборатории физики высоких энергий состоялся семинар профессора А.Б.Кожевникова (факультет истории, Университет Британской Колумбии, Канада) под названием "Революция и Большой взрыв: пространство-время, смерть-воскрешение и релятивистская космология, предложенная А.А.Фридманом". Исследуя работы Фридмана, посвященные нестационарной Вселенной, и предполагая написать небольшой исторический комментарий, Алексей Борисович Кожевников не ожидал, что откроет так много интересного и неожиданного в культуре того времени.

Сейчас уже понятно, что за семинаром последуют статьи, и, возможно, книга. Интерес автора выходит за рамки научных физико-математических представлений о строении Вселенной. Скорее, это культурно-социологическое исследование взаимного влияния радикальных идей в науке, искусстве и философии в творчестве людей 20-х годов прошлого столетия. И поскольку сообщение вызвало большой интерес физиков ЛФВЭ, мы публикуем конспект выступления, записанный Галиной Мялковской, и ждем выхода книги, в которой будет гораздо больше подробностей и "действующих лиц".

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Должен сразу предупредить, что часть доклада будет включать материал странный, может быть даже шокирующий, и не всем это понравится. Будут представлены идеи и переживания, которыми мучились люди в то время, непохожее на наше. Я о них буду рассказывать не потому, что сам их разделяю, а потому что эти исторические явления помогают нам понять поколение, пережившее грандиозный социальный катаклизм.

The Big Bang Theory

Современная космологическая концепция основана на идее Большого взрыва, физический смысл которой в том, что наша Вселенная родилась взрывным образом из сверхплотной сингулярности примерно 10-15 млрд лет назад. С тех пор Вселенная расширялась и, возможно, продолжит расширяться вечно, но может также случиться, что расширение сменится на сжатие и через много миллиардов лет Вселенная обратно "схлопнется" в сингулярность. Самой идее Большого взрыва уже примерно 90 лет, и за это неполное столетие она успела претерпеть довольно много изменений, особенно показательных в том, какие культурные ассоциации она порождала в головах людей. Для начала я "прокручу" список этих важнейших ассоциаций, которые зачаcтую противоречат друг другу, в обратном порядке по времени.

Самая современная, довольно анекдотичная ассоциация характеризует наше время. Когда нынешний англоязычный студент слышит фразу The Big Bang Theory, то думает что речь идет о довольно популярном на американском телевидении телешоу под этим названием. Уровень юмора этого шоу примерно соответствует нашему "Камеди-клаб", а сюжет описывает злоключения четырех студентов-физиков из, скажем, Массачусетского технологического института, которые испытывают серьезные проблемы общения вообще, а особенно с представителями женского пола. Студенты пытаются эти проблемы решить разными научными способами, как теоретически, так и экспериментально, поэтому смысл названия шоу The Big Bang Theory можно также перевести на русский как Теория Большого Траха, или одержимость на почве катастрофически неудовлетворенной сексуальности.

Если мы из нашего времени вернемся примерно на одно поколение, или 30-40 лет назад, в эпоху холодной войны, то обнаружим совершенно другой спектр культурных ассоциаций, связанных с теорией Большого взрыва. Взрывающаяся Вселенная метафорически воспринималась как вселенских масштабов водородная бомба, а сама концепция не давала забыть об опасности гибели всего человечества в термоядерной катастрофе. Ведь физика во многом была аналогичной - и в ранней Вселенной, и в водородной бомбе процессы определялись ядерными реакциями, происходящими при сверхвысоких давлении и температуре. И также не случайно, что многие физики, которые пришли в космологию в 60-х годах, до этого занимались бомбой, как например Зельдович или, несколько позже, Сахаров. По крайней мере, для некоторых из них сам переход означал возможность вырваться из сверхсекретной военной науки, и они с радостью обнаружили, что их научные навыки оказались применимы в задачах сугубо мирной теоретической космологии, не представлявшей никакого интереса для разработчиков бомб. Как советские, так и американские физики, терявшие интерес к военным ядерным проблемам в 1960-х гг. и уходившие из секретных лабораторий в фундаментальную науку, часто переключались на релятивистскую космологию. Именно это поколение ученых "ответственно" за то, что космологическая модель Большого взрыва стала общепринятой в науке, тогда как для предыдущего поколения она была очень спорной и ее отстаивали лишь несколько известных ученых.

Перенесемся примерно еще на поколение назад, в 40-е годы, и обнаружим, что среди сторонников концепции расширяющейся Вселенной заметную роль играли религиозно настроенные ученые, например католический аббат Леметр, или же квакер Эддингтон, не стеснявшийся открыто рассуждать о связи науки и религии. У скептиков же гипотеза Большого взрыва вызывала серьезные подозрения именно из-за ассоциации с религиозной концепцией сотворения мира. Поэтому марксисты критиковали ее как поповщину в науке, а римский папа, наоборот, отозвался о релятивистской космологии одобрительно, как о примере соответствия научных идей религиозным истинам. Именно противники придумали в 1940-е гг. название Big Bang. По-английски это звучало насмешливо и имело целью высмеять теорию как несерьезную. Но как довольно часто бывает, ярлык, предложенный оппонентами, прижился и через некоторое время стал использоваться сторонниками теории.

Наконец, "прокрутим" еще на одно поколение назад, в 20-е годы, и окажется, что тогда концепция нестабильной, взрывающейся Вселенной могла вызывать опасения о заговоре не столько католическом, сколько большевистском - как привнесенная в астрономическую науку метафора революции, распространенная во вселенском масштабе. Подрывную же роль сыграл не религиозный ученый, а русский математик А.А.Фридман, предложивший самый первый вариант этой космологический теории в революционном Петрограде в 1922 году. Это произошло всего лишь через пять лет после того, как в этом же городе взорвалась Российская империя, а Ленин организовал октябрьский переворот в надежде положить начало мировой революции. В остальной части этого доклада я сконцентрируюсь именно на этом небольшом промежутке - Петроград (немного Москва), год 1920-й плюс-минус примерно пять лет - и на том, что в этой локальной области пространства-времени происходило в физической науке и около нее.

Социальных событий произошло много и очень серьезных. Город сменил название три раза: Петербург-Петроград-Ленинград. Из мирного времени он перешел в Мировую войну, что также привело к информационной изоляции. Почти семь лет русское научное сообщество практически не имело контактов с коллегами из других стран. Город пережил экономическую разруху, гражданскую войну, его население уменьшилось к 1921 г. на две трети не только из-за смертности, эпидемий и холода, но и потому, что тысячи людей покинули город. Большевики тогда с грустной иронией могли констатировать, что они превратились в партию несуществующего класса, потому что пролетариат Петрограда почти испарился - рабочие вернулись в свои бывшие деревни, ближе к источникам продовольствия, где было легче просуществовать в период разрухи.

И в эти же годы была заложена основа новой, советской инфраструктуры "большой науки" и организованы исследовательские институты нового типа. Начиная с 1921 года проводилась новая экономическая политика, и ситуация в стране быстро нормализировалась. Восстанавливались и международные научные контакты, с Европой в первую очередь. Делегации советских ученых отправились в европейские центры, закупили литературу, приборы и привезли домой сенсационные новости. Главной научной сенсацией, конечно, стала общая теория относительности Эйнштейна (1915 г.) и ее первое астрономическое подтверждение (1919 г). В Европе эта новость стала не просто научной, а общекультурной доминантой с конца 19-го года, в России же тогда еще шла гражданская война, и поэтому новость пришла с опозданием на год-полтора. Но когда она дошла - реакция на нее в революционной России была такой же сильной, как в Европе, если не сильнее. О теории относительности сообщали все газеты и журналы, и рассуждали о ней не только и не столько физики, но и журналисты, поэты, историки, философы, политики, церковники и прочие пикейные жилеты.

В этой же небольшой пространственно-временной локальности были созданы тогда две научные работы, которые по сей день имеют фундаментальное значение для физики. Об одной я только упомяну - это работа Я.И.Френкеля 1924 г. о коллективизации электронов в металле (с которой началось развитие метода квазичастиц, или коллективных возбуждений, то есть начал возникать современный фундаментальный язык физики конденсированного состояния). И вторая работа, на самом деле две короткие статьи А.А.Фридмана (1922 и 1924 гг.), в которых была сформулирована нестационарная релятивистская космология, основанная на общей теории относительности Эйнштейна (впервые предложена возможность существования такой Вселенной, которая расширялась, сжималась, умирала и возрождалась вновь из сингулярности).

Фридман и его космология

Фридман прожил жизнь хоть и короткую, но довольно насыщенную, что в принципе не удивительно для той эпохи, богатой большими событиями. Он окончил Санкт-Петербургский университет по отделению математики в 1910 г. и был оставлен в университете для подготовки к профессорскому званию (сейчас это называется аспирантурой). Начал работать в Главной геофизической обсерватории как прикладной математик в должности метеоролога. В Первую мировую войну служил в авиации, довольно быстро стал экспертом, тоже занимался метеорологией для нужд авиации, расчетом бомбометания, совершал боевые вылеты. В конце войны преподавал в летном училище в Киеве основы аэронавигации.

С 1918 года, в гражданскую войну, по всей России как грибы возникают новые университеты, даже трудно посчитать, сколько именно, потому что много было однодневок, отражающих политическую турбулентность и недолговечные решения разных нестабильных правительств. Для молодых ученых часто первым профессорским местом была работа в только что основанном провинциальном университете. Для Фридмана таким стал Пермский университет, где в годы гражданской войны он читал прикладную математику. Фронт прошел через Пермь, и профессорам пришлось делать выбор. Значительная часть ушла с белыми, другие, в их числе Фридман, остались в городе, переходившем к красным. В юности, в гимназические годы, Фридман считал себя революционером и марксистом, но за время учебы в университете его приоритеты сместились к науке, дальше от политики. Революции он все равно продолжал симпатизировать и до конца жизни как ученый и специалист сознательно сотрудничал с новой властью.

В самом конце гражданской войны, в 1920 г. Фридман возвращается в Петроград, в свою альма матер. Как и многим ученым, ему приходится зарабатывать на жизнь совместительством. Основная из нескольких работ опять в Главной геофизической обсерватории, где он довольно быстро, за пять лет, вырастет из научного сотрудника в директора и организатора национальной метеорологической службы. Большинство его научных исследований посвящено прикладной математике и ее приложениям к гидро- и аэродинамике, динамической метеорологии, турбулентности. Параллельно в Атомной комиссии он делает математические расчеты по атомной модели Бора. И тогда же начинает заниматься общей теорией относительности Эйнштейна и преподавать ее в Петроградском университете. Жить ему оставалось пять лет, и работ по теории относительности он успел опубликовать немного. Архивных рукописей тоже сохранилось мало, правда, в прошлом году я нашел в архиве Фока в Санкт-Петербурге тетрадки с конспектом первого спецкурса Фридмана 1922 г. по общей теории относительности.

(Продолжение следует.)