Идеи вселенского масштаба: к 110-летию Якова Зельдовича

В школу пошел сразу в третий класс, в 22 года защитил кандидатскую диссертацию, не имея высшего образования, в 25 стал доктором наук, в 44 — академиком. «Ученый с фантастическим интеллектом», — говорил о нем Юлий Харитон. 110 лет назад родился один из создателей атомной и водородной бомб, астрофизик и космолог Яков Зельдович.

Ученый без диплома

Яков Зельдович родился 8 марта 1914 года в Минске в семье юриста. В том же году родители перебрались в Петербург. В школу мальчик пошел в 10 лет и по окончании устроился лаборантом в Институт механической обработки полезных ископаемых. Там научный талант проявился сразу. На экскурсии в физико-химический сектор Ленинградского физико-технического института (сейчас Институт химической физики им. Семенова) 17-летний юноша произвел своими вопросами столь сильное впечатление, что ему предложили работу.

Удивительно, но, не имея высшего образования (он учился на заочном отделении Ленинградского госуниверситета, слушал лекции в Политехническом институте и ни тот ни другой не окончил), Яков Зельдович выполнил ряд блестящих теоретических и экспериментальных работ в области адсорбции, химической кинетики, горения и детонации. Занимаясь поиском эффективных фильтров для противогазов, он углубился в проблему адсорбции. Развитая им теория стала классической, вошла в учебники.

В 1936 году Яков Зельдович блестяще защитил кандидатскую диссертацию (Высшая аттестационная комиссия закрыла глаза на отсутствие вузовского диплома). В 25 лет стал доктором физико-математических наук, обобщив свои работы по проблеме окисления азота в горячем пламени.

Когда металлы текут как жидкость

Позже Яков Зельдович занялся ядерной физикой. Вместе с Юлием Харитоном выполнил и опубликовал цикл работ по урану, одна из которых была посвящена возможности цепной реакции в природных залежах урана. В 1939 году эта творческая и невероятно продуктивная пара ученых осуществила расчет цепной реакции деления урана, что позволило определить критический размер реактора.

С 1948 по 1965 год Яков Зельдович возглавлял отдел в КБ-11 (будущий ядерный центр в Сарове), потом стал заместителем научного руководителя. Активно участвовал в разработке первого атомного заряда: требовалось изучить поведение вещества при давлении в несколько миллионов атмосфер, когда металлы текут как жидкость. Яков Зельдович значительно повлиял на создание последующих вариантов атомных зарядов и первой водородной бомбы. Совместно с Вениамином Цукерманом предложил новый способ инициирования — внешнее. Большое внимание уделял физике элементарных частиц. Так, он предсказал новый тип распада пионов, нашедший полное подтверждение в работах экспериментаторов в Дубне.

В два раза мощнее американской

«Сейчас, когда многие документы атомного проекта рассекречены, стало известно о некоторых конкретных достижениях Зельдовича, — вспоминал академик Семен Герштейн. — Известно, что атомную бомбу было приказано для сокращения сроков создания и гарантии от неудачи сделать по чертежам американской бомбы, переданным Клаусом Фуксом (немецкий физик-теоретик, убежденный коммунист, участник Манхэттенского проекта от Великобритании. — «СР»). Перед физиками и конструкторами стояла задача с помощью сходящейся ударной волны, которая возникала при детонации взрывчатого вещества, окружающего плутониевый шар, сжать его, сохраняя сферическую симметрию, до достижения критической массы ядерного взрыва. Однако еще до испытания ядерной бомбы по американскому образцу Альтшуллер, Забабахин, Зельдович и Крупников на основе анализа, проделанного Зельдовичем, в 1948–1949 годы предложили новую оригинальную схему обжатия плутониевого заряда. Созданная с использованием этой схемы атомная бомба оказалась в два раза легче, и вместе с тем (как это показали испытания 1951 года) в два раза мощнее американской, которую они должны были копировать».

Как стареют звезды

В последние годы жизни ученый занимался астрофизикой и космологией. Большой цикл его работ посвящен вопросам старения звезд разной массы — тому, что происходит после выгорания ядерного «топлива», когда давление уже не может противостоять силам гравитации, сжимающим звезду. Наиболее крупный вклад Якова Зельдовича в космологию галактик — знаменитая теория, в которой описывается развитие гравитационной неустойчивости в расширяющемся мире.

В этих работах основное место занимала проблема образования крупномасштабной структуры Вселенной. Ученый исследовал начальные стадии ее расширения. Со своими сотрудниками построил теорию взаимодействия горячей плазмы расширяющейся Вселенной и излучения, теорию роста возмущений в «горячей» Вселенной в ходе космологического расширения, рассмотрел некоторые вопросы, связанные с возникновением галактик в результате гравитационной неустойчивости этих возмущений, показал, что образования высокой плотности, которые являются, вероятно, протоскоплениями галактик, имеют плоскую форму.

Не дожил до Нобелевки

«Яков Борисович гордился своей физической формой. Я неоднократно наблюдал, как они с Аркадием Мигдалом в холле Института физпроблем после семинара Ландау мерялись силой, пытаясь положить согнутую в локте руку, — рассказывал академик Исаак Халатников. — Эти две яркие личности соревновались во всем, увлекались поэзией и часто обменивались шуточными эпиграммами, которые быстро становились известными в кругу друзей-физиков».

Получил бы Зельдович Нобелевскую премию, если бы дожил? И если бы получил, то за какое открытие? «У него, безусловно, было много выдающихся трудов, — считал Исаак Халатников. — Среди них есть одна очень важная работа, ее результат назван эффектом Сюняева — Зельдовича. Это явление, связанное с черным излучением, — тонкий малый эффект, показывающий, как влияет окружающее пространство на черное излучение. За эту работу Яков Борисович посмертно получил премию Фридмана. Когда рассматривалось вручение этой премии, я был председателем комиссии. И мы тогда в виде исключения включили Зельдовича посмертно, хотя раньше это не практиковалось. Не исключено, что, если бы Яков Борисович прожил дольше, он бы получил за этот эффект и Нобелевскую премию».