Мировая линия Гамова
Мировая
линия Гамова
Георгию
Антоновичу Гамову (4 марта 1904 г., Одесса - 20 августа 1968, Болдер, США)
принадлежат три научных достижения самого высокого, "нобелевского"
ранга в трех фундаментальных областях науки ХХ века - физике, космологии и
генетике:
он открыл
квантовую природу альфа-распада (1928);
построил теорию
горячей Вселенной и на ее основе предсказал существование космического
реликтового излучения (1946-1953);
разгадал
структуру универсального генетического кода.
Первая из зтих
работ была слелана до отъезда из России, две другие - в Америке, где он жил с
1934 года.
Специалисты и
до сих пор высоко ценят множество других научных результатов, полученных
Гамовым в астрофизике, ядерной физике и физике элементарных частиц. Он написал
три научные монографии (все по ядерной физике), первая из которых была издана
еще в Россиии, и кроме того сочинил 20 (!) научно-популярных книг, каждая из
которых выходила десятками изданий на многих языках мира. В 1970 году в США
вышла его последняя книга - неоконченная книга воспоминаний "Моя мировая
линия: неформальная автобиография".
Первое событие
на его мировой линии произошло ровно сто лет назад.
1. Его
мировая линия
Вот как Гамов
описывает обстоятельства своего появления на свет.
"Я был
слишком большой и к тому же неправильно располагался в материнской утробе, так
что консилиум докторов решил, что следующим утром меня разделят на части и по
частям извлекут, чтобы спасти жизнь моей матери. Но тут кто-то по счастью
вспомнил, что известный московский хирург снимает дачу у моря километрах в
десяти от города. Его подняли с постели среди ночи и доставили в нашу квартиру
вместе с черным докторским саквояжем. Кесарево сечение было сделано на
письменном столе в кабинете моего отца, где все стены были в книжных полках
(может быть, поэтому я сам написал так много книг)" .
Свою
биографическую книгу Гамов начал писать незадолго до кончины и успел довести
повествование до 1934 года, года отъезда из Европы в Америку. В книге веселые
истории, которые он любил рассказывать "в небольшой компании друзей у
камина после хорошего ужина", как он сам об этом говорил. Не исповедь и не
серьезные раздумья о былом, а по большей части шутки о науке, о себе и о друзьях.
В СССР книга
имелась, как предполагалось, в одном экземпляре и содержалась в спецхране
Ленинской библиотеки. Она не была ни советская, ни анти-советская. Автор,
правда, не скрывал от читателя, что не хотел бы, останься он в СССР, оказаться
в сибирских лагерях за увлечение генетикой или недостаточное применение
диалектического материализма в теоретической физике. Возможно, самой большой, с
точки зрения тогдашних властей, дерзостью автора была параллель между Гитлером
и Сталиным: "Как Гитлер разделил науки и искусства на две части -
еврейскую и арийскую, так и Сталин выдумал, что бывает капиталистическая и
пролетарская наука." Но для заключения под стражу в спецхран достаточно
было уже и того, что автор - невозвращенец.
Я.Б.Зельдовичу
(как трижды Герою, вероятно) позволили взять книгу из Ленинки на дом, и он,
конечно, не удержался и давал читать ее и другим. Советские физики, которым
удавалось побывать за границей, слышали о знаменитой книге от западных коллег и
не упускали случая прочитать ее в тамошних библиотеках; некоторые привозили
ксерокопии отдельных глав. Так что книгу здесь так или иначе знали задолго до
того как в 1994 г., когда у нас отмечалось 90-летие Гамова (две большие научные
конференции в Санкт-Петербурге и Одессе, статьи в массовой печати, мемориальная
доска на здании Одесского университета и т.д.), "Моя мировая линия"
появилась в русском переводе. Русское издание подготовил, снабдив авторский
текст подробными комментариями и добавив результаты своих собственных важных
разысканий, покойный Юрий Иванович Лисневский, первый биограф Гамова.
Мировая линия
Гамова делится почти точно поровну между Россией и Америкой.
2.
Одесса-Ленинград
Автобиографическую
книгу Гамов посвятил памяти своих отца и матери. Антон Михайлович и Александра
Арсеньевна (Лебединцева до замужества) служили преподавателями в одесских
гимназиях; он был учителем русского языка и литературы, а она - истории и
географии. Один дед Гамова, Арсений Лебединцев, был священником, к концу -
протоиереем Одесского кафедрального собора, а другой дед, Михаил Гамов, был
военным, и в пике своей армейской карьеры командовал Кишиневским гарнизоном.
Отец подарил
мальчику микроскоп, и с помощью этого прибора Юра проделал одно научное
исследование (возможно, первое в своей жизни), имевшее весьма дерзкий для внука
священника характер. Он произвел микрокопический анализ "тела
Христова", полученного в виде просфиры в церкви (и не съеденного, как
полагается, а принесенного домой). Сравнив его с составом обычного хлеба,
смоченного красным вином, он не обнаружил никакой разницы, во всяком случае, не
увидел следов эритроцитов, которые должны бы присутствовать, по мнению юного
исследователя, в крови господней. Еще раньше Юре был подарен и небольшой
телескоп, в который он шестилетним мальчиком разглядывал комету Галлея.
В юности Гамов
много читает, увлекается языками, математикой, физикой, в последних классах
школы серьезно интересуется теорией относительности. В 1920 г. он становится
студентом математического отделения физико-математического факультета Одесского
университета (называвшегося тогда Новороссийским), а через два года переезжает
в Петроград, научную столицу страны, запасшись на первое время некоторой суммой
денег, вырученной Антоном Михайловичем от продажи фамильного серебра.
Гамов был
неплохо подготовлен для дальнейшей учебы и при поступлении в Петроградский
университет, на физико-математический факультет, заслужил весьма лесный отзыв о
своих способностях и знаниях от профессора Г.М. Фихтенгольца, впоследствии
автора самого известного отечественного курса математического анализа. Он
вполне успешно учился, без труда сдавал экзамены. Из коротенького личного дела
Гамов-студента, которое хранится в архиве Петербургского университета, можно
узнать, что среди его экзаменаторов были выдающиеся ленинградские физики и
математики - О.Д.Хвольсон, В.К.Фредерикс, В.И.Смирнов, Ю.А.Крутков, В.И.Павлов
(сын великого физиолога).
Студентом Гамов
еще и работал - сначала наблюдателем-метеорологом в Лесном институте, куда его
устроил добрый знакомый отца по Одессе профессор В.Н. Оболенский, а потом
преподавателем в 1-й Артиллерийской школе, где молодому человеку выдали военный
мундир, - полковничий, как ему казалось, которым он очень гордился и в котором
его можно видеть на нескольких любительских фотографиях той поры.
Счастливым
подарком судьбы была для Гамова дружба в Петрограде-Ленинграде с талантливвыми
физиками-теоретиками, превратившаяся затем еще и в плодотворное научное
сотрудничество. Ядро большой компании молодых людей составляли вместе с Гамовым
Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904-1996), приехавший в Петроград из Полтавы в
1922 г., и Лев Давидович Ландау (1908-1968), приехавший чуть позже из Баку. Их
называли тремя мушкетерами под именами, которые они сохранили на всю жизнь, -
Джо (или еще Джонни), Димус и Дау. В 1926 г. к ним присоединился Матвей
Петрович Бронштейн (1906-1938); он был родом из Винницы и первые два курса
учился в Киевском университете; друзья дали ему прозвище Аббат.
В круг прятелей
входили в разные годы А.И.Ансельм, В.А.Кравцов, В.А.Амбарцумян, Ф.Ф.Волькенштейн,
Л.Э.Гуревич, Н.А.Козырев, С.В.Измайлов, И.А.Кибель, Ю.Б.Харитон. У них тоже
были "партийные клички"; например, Виктора Амазасповича Амбарцумяна
звали Амбарчиком, а Льва Эммануиловича Гуревича - Мавром и Тигром. Ярко был
представлен в компании и женский пол - Ирина Сокольская, Нина и Евгения
Канегиссер (кузины известного террориста; Евгения стала позднее леди Пайерлс).
Первые научные
публикации мушкетеров в известных журналах появились, когда они еще были
студентами: Бронштейна - в 1925, а в 1926г. - трех других друзей (у Гамова две
статьи - одна сольная и другая совместная с Иваненко). Их главные научные
успехи были еще впереди. Самое яркое достижение Иваненко - догадка о том, что
атомные ядра состоят из протонов и нейтронов (1932). Бронштейну принадлежит
первая успешная попытка синтеза двух великих физических теорий ХХ века -
квантовой механики и общей теории относительности. В результате он смог
предсказать существование в природе гравитона, новой элементарной частицы
(1936). Как фотон служит квантом электромагнитного поля, так гравитон - квантом
волнового гравитационного поля. Экспериментально гравитон все еще не открыт, но
никто, кажется, не сомневается, что он действительно существует. Что же
касается научных достижений Ландау, многочисленных и хорошо известных, то, не
перечисляя их, скажем просто вслед за Гамовым (беседа с И. Абрагамом в 1956
г.): Ландау - гений!
3. Первый
успех
Одним из
учителей Гамова в Петроградском университете был знаменитый космолог профессор
Александр Александрович Фридман. В своих научно-популярных книгах, написанных
спустя много лет в Америке, Гамов вспоминает, какое сильное впечатление
произвели на него лекции Фридмана и его выступления на семинарах в
университете. Он говорил, что воспринял современную космологию "еще
тепленькой" прямо из рук ее творца. Через 20 с лишним лет в руках Гамова
космология станет "горячей" (см. ниже).
Фридман сам
себя считал математиком; он принадлежал к знаменитой петербургской
математической школе, основанной Эйлером и взращенной П.Л. Чебышевым. Занимался
главным образом теоретической метеорологией, был директором Геофизической
обсерватории, сотрудничал, между прочим и с В.Н. Оболенским, знакомым отца
Гамова. По космологии Фридман написал всего две научные статьи - но именно они
и стали фундаментом всей современной науки о расширяющейся Вселенной. У него
Гамов слушал курс общей теории относительности и предполагал затем
специализироваться по космологии.
Ранняя смерть
Фридмана в 1925 г. в возрасте всего 37 лет заставила Гамова изменить тему
научных занятий. Он занялся квантовой механикой под руководством профессора
Юрия Андреевича Круткова, ученика П. Эренфеста и университетского коллеги
Фридмана. Это именно Крутков убедил Эйнштейна при личных встречах в Лейдене в
1923 г. в правильности фридмановской космологии, которую Эйнштейн, как
известно, поначалу резко (и даже несколько высокомерно) отвергал.
Квантовая
механика увлекла Гамова не меньше, чем космология. Эта наука еще только
формировалась, принцип неопределенности, лежащий в ее фундаменте, был открыт и
сформулирован В. Гейзенбергом только что, в 1927 году. Гамову повезло -
университет посылает его на научную стажировку в Германию, в Институт
теоретической физики в Геттингене, где молодым ассистентом был Гейзенберг, и 11
июня 1928 года Гамов туда приезжает. Он сразу включился в работу институтского
семинара и вскоре представляет на нем свою новую работу. Это была теория
альфа-распада, одного из самых загадочных явлений ядерной физики тех лет.
Гамов применил
к атомному ядру квантовую механику и доказал, что альфа-частицы вылетают из
ядра путем квантовомеханического туннелирования, просачиваясь сквозь
потенциальный барьер (который удерживает частицы внутри ядра). Теория Гамова
очень хорошо объясняла экпериментальные данные об альфа-распаде и прежде всего,
эмпирический закон Гейгера-Нэттола, открытый еще в 1911 г. в лаборатории
Резерфорда в Кембридже. Она позволила также дать оценку размеров атомных ядер.
Радиус ядер, как оказалось, составляет по порядку величинны 10-13см,
что в сто тысяч раз меньше радиуса ятома водорода.
Эта работа
получила необычайно высокую оценку Макса Борна (хотя, правда, и не сразу), а
также Е. Вигнера, В. Паули и затем Бора и Резерфорда. Она сделала Гамова в его
24 года общепризнанным классиком теоретической физики.
Идея квантового
туннелирования альфа-частиц, как видно, носилась в воздухе, и практически
одновременно с Гамовым ее высказали (правда, в менее разработанном виде)
английский физик Р. Герни и американец Э. Кондон. Позже в Штатах Гамов дружил с
ними обоими.
После окончился
стажировки в Гетингене, Гамов получил приглашение Бора поработать еще год в
Копенгагене. Потом были поездки к Резерфорду в Кембридж и в Лейден к Эренфесту.
В январе 1929 г. Гамов рассказал Эренфесту о своей идее рассматривать атомные
ядра как капельки жидкости, обладающие поверхностным натяжением и способные
испытывать "капилярные колебанния". Отсюда вытекало, в частности, что
ядра могут испускать гамма-лучи, "сбрасывая" таким образом энергию
своих колебаний. Кроме того, капельная модель ядра подсказывала возможность
деления ядер; но это выяснилось 10 лет спустя благодаря работам Я.И. Френкеля,
Н. Бора и А. Уилера. Вспоминая о капельной модели ядра в своем последнем
интервью, данном историкам физики весной 1968 года, Гамов сказал: Я и сам мог
бы тогда предсказать деление ядер, - если б был поумнее.
На родине с
интересом и симпатией следили за научными успехами Гамова. Физики активно
обсуждали и цитировали его статьи. Похвалила его и главная газета страны
"Правда"; в ноябре 1928 года она писала: "24-летний аспирант
ленинградского университета Г.А. Гамов сделал открытие, произведшее огромное
впечатление в международной физике. Молодой ученый разрешил проблему атомного
ядра". За этим сообщением в газете следовали нелепые вирши Демьяна
Бедного, которые потом изустно передавались в более складном виде:
|
В
стране рабов и хамов
Есть
славный парень Гамов.
Похожие работы на - Мировая линия Гамова
|