Три гения космологии

   С древнейших времён людей интересовало устройство мира, в котором они живут. Постепенно, в результате наблюдений за окружающим пространством, религиозного влияния, опыта и воображения возникали и менялись разные гипотезы. С развитием научных областей и технических возможностей, в первую очередь астрономических, знания об окружающем нас мировом пространстве увеличивались. Возникло даже отдельное научное направление – «Космология», изучающая возникновение, свойства и эволюцию Вселенной.

   В данной статье я не собираюсь глубоко рассматривать научные аспекты этого направления. По моему мнению, это рациональнее делать в специализированных источниках публикаций. Меня сейчас больше интересует «человеческий фактор» и хочется уделить большее внимание непосредственно творцам гипотез и теорий о Вселенной.

   В этом направлении можно назвать такие великие имена, как Аристотель, Птолемей, Коперник, Галилей, Ньютон и ещё немалое количество имён выдающихся учёных, каждый из которых внёс свой весомый вклад в объяснение строения окружающего нас мира.

   В этой статье мне хотелось, хотя бы коротко, остановиться на трёх, по моему мнению, гениях, внёсших решающий вклад в современную космологию. Это такие учёные, как: Альберт Эйнштейн, создавший «Общую теорию относительности», ставшую базой всего дальнейшего научного развития знаний об окружающем мире; Александр Фридман, принципиально дополнивший теорию Эйнштейна доказательством, что Вселенная не стационарна, а всё время расширяется, что, в свою очередь, привело к теории образования Вселенной путём «Большого взрыва»; Георгий Гамов, предложивший теорию «Горячей Вселенной», дополнившую теорию Фридмана и объяснившую образование первичных элементов и излучений.

   АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН, родился в 1879 году в г.Ульм (Германия), в небогатой еврейской семье. Учился в гимназии, но методика обучения в ней, предусматривающая муштру и механическое заучивание, ему не нравилась, и он часто вступал в споры с преподавателями. Не окончив последнего класса, он в возрасте 16 лет уехал в Цюрих (Швейцария), с намерением поступить в местный Политехнический институт («Высшая техническая школа»), считавшимся одним из лучших ВУЗов мира.

   Но, для получения необходимого аттестата зрелости, он вынужден был закончить выпускной класс в швейцарской школе, после чего в возрасте 17 лет сумел поступить на педагогический факультет указанного выше института. В возрасте 21 года он успешно оканчивает его с дипломом преподавателя математики и физики.

   Он хотел продолжить начатые в институте исследования, но в течение двух лет не мог устроиться на какую-либо соответствующую работу, даже школьным учителем. Всё это время он влачил полуголодное существование, отрицательно сказавшееся на его здоровье. Выручил один из швейцарских друзей, рекомендовавший его в Федеральное патентное бюро (в Берне) в качестве эксперта 3-го класса (самый низкий уровень).
 
   Хотя зарплата была сравнительно небольшой, но она обеспечивала его скромные материальные нужды. Важно была и то, что характер работы давал ему возможность заниматься собственными исследованиями в области теоретической физики. За период менее трёх лет, в 1905 году, он опубликовал три статьи (по теории относительности, квантовой теории и статистической физике), совершившие революционный переворот во всей физической науке.

   Трудно поверить, но этому человеку, сделавшему фундаментальные научные открытия, было всего около 26 лет. Он не имел ещё никаких научных степеней и званий, не прошел через какие-либо научные школы, и у него не было научных руководителей и покровителей. Да и в детстве у него не было какого-либо ближайшего научного окружения. Объяснением его гениальности могут быть только природные данные, как говориться, «полученные от бога».

   Я не буду описывать его дальнейшую жизнь и творчество, о нём написаны целые тома. Обобщая, могу сказать, что этот человек изменил физическую и философскую концепцию Мироздания и создал новые представления о пространстве, времени и материи.

   Для некоторой характеристики его человеческих качеств добавлю только несколько баек о нём, или, может быть, приписываемых ему.

   Отдельные видные учёные в течение ряда лет подавали в Нобелевский комитет рекомендации о присуждении Эйнштейну Нобелевской премии за создание теории относительности. Но, консервативные члены комитета не решались на это, т.к. не были уверены в её правильности. Когда всё же в 1921 году ему присудили эту премию за некоторую менее известную проблему, представляющий его  член комитета сказал, что не будем ставить в вину господину Эйнштейну его теорию относительности.

   Эйнштейну очень нравились фильмы Чарли Чаплина, и после просмотра очередного фильма он написал ему: - «Ваши фильмы понятны всем в мире и вы непременно станете великим человеком». В ответ он получил от Чаплина следующее послание: - «Вашу теорию относительности не понимает никто в мире, а вы всё же стали великим человеком».

   Эйнштейн был активным противником применения атомного оружия, и после окончания Второй мировой войны и атомной бомбардировки японских городов, сказал: - «Мы выиграли войну, но не мир». И ещё он сказал: - «Если третья мировая война будет вестись атомными бомбами, то четвёртая – камнями и палками».

   АЛЕКСАНДР ФРИДМАН, родился в 1888 году Санкт-Петербурге, в артистической и музыкальной семье. Отец – также Александр Фридман, артист балета и композитор, был сыном крещеного еврея-кантониста, мать – Людмила Воячек, пианистка, имела чешское происхождение. Когда мальчику было 9 лет, родители разошлись, и он остался с отцом. В дальнейшем его, в основном, воспитывали дед и тётя (со стороны отца), а с матерью он встретился только незадолго до своей смерти.

   В гимназии он увлёкся математикой, да и по всем остальным предметам получал только отличные оценки, и окончил гимназию с Золотой медалью. В старших классах он заинтересовался левыми идеями, и даже вступил в РСДРП, печатал и распространял прокламации, но вскоре охладел к политике и полностью переключился на математику. В конце учёбы он вместе со своим другом и одноклассником, также отличником и медалистом, Яковом Тамаркиным, ставшим   впоследствии видным учёным-математиком, опубликовал в солидном иностранном журнале статью о серьёзном математическом исследовании.

  После окончания гимназии поступил в Петербургский университет, на математический факультет, глубоко занялся научными исследованиями и после окончания учёбы был оставлен на кафедре для подготовки к профессорскому званию.  Через короткое время он стал одним из лучших математиков России, писал и публиковал статьи, монографии, учебники и читал лекции в университетах.
 
   Но, когда началась Первая мировая война, он оставил университетскую науку и пошёл в действующую армию, в авиационное подразделение, в качестве лётчика-наблюдателя. Принял участие в создании аэронавигационной и аэрологической армейской службы, разработал математические таблицы для прицельного бомбометания, организовал метеослужбу и ремонт навигационных приборов. Преподавал в школе авиаторов, участвовал в боевых вылетах и проводил авиаразведку. За достижения в области улучшения отечественной авиационной службы и личную храбрость прапорщик Александр Фридман был награждён двумя Георгиевскими крестами и орденом Святого Владимира.
 
   После революционных событий он полностью перешёл на научную и преподавательскую деятельность в университетах и институтах Москвы, Перми и Петрограда. Становится заведующим кафедрами, редактором научных журналов, председателем научных обществ, директором Главной геофизической обсерватории. Проводит научные исследования, читает лекции, пишет и публикует статьи, монографии, учебники.

   Основные его работы посвящены проблемам метеорологии, гидродинамики и космологии. Но главной его научной работой (1922-1924), принесшей ему мировую известность, стало создание модели нестационарной Вселенной, что привело к пониманию многих загадочных космических явлений и созданию новых гипотез по возникновению и эволюции Вселенной.

    К этому времени теория относительности Эйнштейна, подтверждаемая астрономическими наблюдениями, постепенно завоёвывала научный мир, хотя ещё оставалось немалое количество учёных, не принявших её. Фридман один из первых в мире разобрался в этой теории, стал преподавать соответствующий курс в университете, и даже написал и издал книгу «Мир как пространство и время», ознакомившую более широкую публику с этой теорией.
 
   Но, будучи отличным математиком, он не только великолепно освоил математический аппарат этой теории, но и обнаружил в нём принципиальную ошибку. Дело в том, что Эйнштейн, при создании этой теории, исходя из имеющихся тогда астрономических наблюдений, принял исходное положение о том, что Вселенная стационарна. Для математического подтверждения этого он ввёл в свои расчёты специальный коэффициент.

   Фридман, убрав этот искусственный коэффициент, продолжил расчёты и пришёл к выводу, что Вселенная не стационарна, а всё время, по определенной закономерности, расширяется. Проделав обратную экстраполяцию этой функции можно было придти к начальной точке образования Вселенной, с определением времени её существования.
 
   Не вдаваясь в глубины научных измышлений, можно сказать, что эта космологическая модель, известная как «решение Фридмана», положила начало развития теорий нестационарной расширяющейся Вселенной, и в частности теории «Большого взрыва».
 
   Эйнштейн вначале раскритиковал доводы Фридмана, но вскоре, проверив его расчеты и теоретические доказательства, признал их правильность, и высоко оценил значение открытия учёного. К тому времени Эйнштейн обладал уже мировой славой, различными наградами и званиями, в т.ч. и Нобелевской премией, но главное, имел непререкаемый научный авторитет. И надо было обладать поистине гениальностью и огромной уверенностью в своей правоте, чтобы найти ошибку у самого Эйнштейна, и довести эту космологическую теорию до логического совершенства.

   Через некоторое количество лет, знаменитый американский астроном Эдвард Хаббл в 1929 году сделал открытие, практически подтверждающее «Решение Фридмана» и всё дальнейшее развитие космологии происходило, на базе этой теории.
 
   К сожалению, сам Александр Фридман умер в 1925 году, в возрасте 36 лет, от тифа. Заразился он этой болезнью во время свадебного путешествия с молодой женой, скушав в дороге немытое яблоко, и не дожил даже до рождения своего сына. Выдающийся советский астрофизик, трижды герой соцтруда, Яков Зельдович на одном из юбилеев памяти учёного, сказал о нём: - «Без преувеличения можно говорить о великом научном подвиге Фридмана: его работа стала основой всей космологии».

   ГЕОРГИЙ ГАМОВ, родился в 1904 году, в Одессе, в учительской, но родовитой семье. Его отец был потомственный дворянин, а большинство предков со стороны отца были военными – офицерами русской армии. Мать происходила из семьи настоятеля Кафедрального собора в Одессе, и большинство предков с её стороны были священниками, занимавшими видные посты в церковной иерархии.

   К сожалению, мать рано умерла, и воспитанием сына занимался отец, который, будучи сам учителем, поощрял его увлечение науками: физикой, астрономией, биологией. После окончания школы Гамов поступил на физико-математический факультет Новороссийского (Одесского) университета, а через год перевёлся на такой же факультет Петроградского университета, являющегося центром физической науки в стране.

   Одновременно с учёбой в университете он занимается исследованиями по нескольким научным направлениям под руководством ряда выдающихся учёных того времени, в т.ч. и в области теории относительности под руководством Александра Фридмана.
 
   В период студенчества Гамов подружился с такими же, как он, молодыми талантливыми физиками, влюблёнными в науку, но почитающими и музыку. Они назвали свое содружество «Джаз-бандой», а себе присвоили прозвища: Георгий Гамов-Джонни, Дмитрий Иваненко-Димус, Лев Ландау-Дау, Матвей Бронштейн-Аббат, Виктор Амбарцумян-Амбарчик и др. Они обменивались мнениями при проведении исследований, и даже выполняли совместные работы. Все они впоследствии стали выдающимися учёными.
 
   После окончания учёбы, Гамова оставили в аспирантуре и, как проявившего большие способности, через некоторое время послали на стажировку за границу. Он поехал в Гёттинген (Германия) к одному из основателей квантовой физики Максу Борну и взялся за малоисследованную теоретическую область атомного ядра. За полгода работы он опубликовал семь статей и, главное, разработал теорию альфа-распада, принесшему ему мировую известность.
 
    На родине его встретили уже как известного учёного, и вскоре он снова  оправился за рубеж, благодаря полученной Рокфеллеровской стипендии. Он побывал в Копенгагене (Дания) у Бора, в Кембридже (Англия) у Резерфорда и в ряде других научных центров. И везде принимал активное участие в исследованиях и обсуждениях научных проблем, благодаря чему, приобрёл авторитет у известных учёных.
 
    По возвращению в Ленинград он активно включился в работу, в основном, по ядерной тематике, и стал одним из авторов разработки первого в стране, да и в Европе, циклотрона. За достигнутые научные успехи он был избран (1932) членом-корреспондентом АН СССР, став самым молодым (28 лет) членом академии.
 
   Но, несмотря на достигнутые успехи, Гамова тяготили начавшиеся ограничения учёных в свободе выезда за границу. Он считал, что учёному для успешной работы необходимы частые встречи и обсуждения с учёными по всему миру. Большим разочарованием для него был отказ в выезде на Международный конгресс по ядерной физике в Риме, куда он был персонально приглашен выступить. Его доклад на конгрессе прочитал человек, не имеющий к этой теме никакого отношения.

   Как видно этот случай усилил его желание покинуть страну. Его молодая жена, выпускница МГУ Любовь Вохминцева, всячески поддерживала это желание. Во время летнего отдыха в Крыму они даже попытались на байдарке достигнуть турецкого берега, но помешал шторм.
 
    Удобный случай представился осенью 1933 года, когда Гамов по рекомендации Иоффе был назначен советским представителем на Седьмом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе (тема «Структура и свойства атомного ядра»). Кроме того, за него поручился организатор конгресса, почётный член АН СССР и член ЦК Компартии Франции Поль Ланжевен.
 
   В СССР обычно было принято, что у выезжающего за границу, в качестве залога его возвращения, оставалась семья, но Гамов без жены ехать отказался. Обычные хлопоты не приносили успеха, и только, благодаря его дружбе с Бухариным, он сумел попасть на прием к Молотову, от которого получил соответствующее разрешение.
 
   После окончания командировки Гамов решил не возвращаться на родину. Его, как было принято, посчитали предателем, уволили со всех постов и исключили из академии. (Правда, в 1990 году его посмертно реабилитировали и восстановили членство в академии). Он хотел устроиться в какой-либо научный центр в Европе, но Резерфорд и Бор, отказали ему, посчитав, что он подвёл многих, поручившихся за него людей. Кроме того, возникло подозрение, что его отпустили с женой для осуществления внедрения и последующего шпионажа. Дальнейшие события показали, что эти подозрения были совершенно не оправданы. Гамов просто хотел свободно работать, общаться с учёными и посещать различные научные мероприятия, когда ему хочется. Оставаясь в СССР, это было неосуществимо.

   Через некоторое время он получил приглашение из Америки и стал профессором столичного Университета Джорджа Вашингтона, затем и ряда других научных организаций. Его работа в Америке была очень плодотворной. Он сделал фундаментальные открытия, разработал целый ряд научных теорий и законов в различных областях: в ядерной физике, астрофизике, космологии, микробиологии и научной популяризации.

   Ещё больше у него было идей. Из-за своего неуёмного характера он не всегда доводил их до логического конца. Из-за этого, как видно, не стал Нобелевским лауреатом, хотя за разработку и доказательство его идей минимум пять учёных стали таковыми. По мнению многих авторитетных учёных целый ряд его открытий и разработок были достойны Нобелевских премий. Выдающийся советский физик-теоретик Лев Ландау, его близкий друг студенческих лет, считал Гамова лучшим теоретиком.
 
   Я не буду подробно останавливаться на всех достижениях Гамова. Хочу только, исходя из темы статьи, несколько подробней рассказать о его открытии (1948) в космологии.

   Базируясь на теории Фридмана о том, что Вселенная нестационарная, расширяющаяся и имеет взрывной характер образования, разработал свою теорию Горячей Вселенной, более детально объясняющую материальное создание Мироздания. По Гамову, образовавшееся в результате взрыва первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. В результате происходящих в нём ядерных реакций образовались химические элементы. Этот процесс сопровождался космическим фоном излучения. Причём, это, по сути электромагнитное излучение, не исчезло при расширении мира, а сохранилось в космическом пространстве до сих пор, но только очень охлаждённым, с температурой близкой к абсолютному нулю, а точнее при трёх градусах по Кельвану (3К).

   Это, казалось бы, абстрактное теоретическое  умозаключение, было практически подтверждено через полтора десятка лет (1964) американскими радиоастрономами Пензиасом и Вильсоном. Они открыли это излучение, названное «реликтовым», и измерили его температуру, оказавшуюся точно 3К. Теория Гамова о Горячей Вселенной в результате Большого взрыва была полностью подтверждена.
 
   Надо было поистине обладать гениальным умом, чтобы используя имеющуюся недостаточную научную информацию и математический аппарат, разгадать такой принципиально важный этап развития Вселенной.
 
   Досконально чёткого определения гениальности нет. Считается, что гений обладает врожденным значительно высоким уровнем творческого потенциала личности. Индивидуум может быть гениальным в какой-либо отдельной области науки, художества, техники, медицины, философии и т.п., и довольно неумелым и малоопытным в других направлениях. Но, именно, гении способствуют резким скачкам повышения знаний в различных областях человеческой деятельности, и в целом развитию всего общества.

   В этой статье я попытался рассказать о трёх гениях, с разными человеческими судьбами, ответивших на ряд, вечно интересующих человечество, вопросов строения Мироздания.