Георгий Гамов

Этот выдающийся ученый внес в исследование Вселенной огромный и неоспоримый вклад. Про Гамова говорили: скромные познания в математике – и великолепное воображение. Гамов обладал удивительной способностью видеть аналогии между моделями для физических теорий. Один коллега сказал о Гамове, что тот мог далеко продвинуться с помощью интуитивных картинок и аналогий, почерпнутых путем сравнений из области истории или даже искусства. 90 % его идей были ошибочны – и не стоило большого труда в этом убедиться. Но он не расстраивался – ведь оставалось еще 10 % правильных мыслей! Практически все отмечали, что с Гамовым было поразительно приятно работать вместе. Лев Ландау подчеркивал: Гамов бесспорно, лучший теоретик СССР.

У Георгия Гамова были широкие интересы. Он занимался атомной и ядерной физикой, астрофизикой, космологией, квантовой механикой. Он – один из основоположников теории «горячей Вселенной». Гамов широко известен не только в научных кругах, а и среди простых людей благодаря рассказам о приключениях мистера Томкинса и научно-популярным книгам по физике и астрофизике, в которых живым и доступным языком он рассказывал о современных научных идеях и представлениях. Они написаны настолько увлекательно, что их с удовольствием читали люди, очень далекие от науки. В 1956 году, уже давно будучи гражданином США, он получил премию ЮНЕСКО за популяризацию науки.

Георгий Гамов, российский и американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки (1904–1968)

Гамов – потомственный дворянин. Он родился в Одессе в семье учителя русского языка и литературы. Дед со стороны отца был офицером царской армии, как и многие другие предки по отцовской линии, мать – из семьи духовенства, большинство мужчин в ее роду были священнослужителями и занимали высокие или относительно высокие посты в русской православной церкви. В роду имелся один математик, автор учебника по алгебре.

После окончания школы в 1921 году Георгий Гамов поступил на математическое отделение физико-математического факультета Новороссийского университета в Одессе и в период учебы подрабатывал в Одесской астрономической обсерватории. В 1922 году он поступил на физико-математический факультет Петроградского университета и одновременно работал на метеорологической станции Лесного института. В 1924 году его пригласили на работу в Государственный оптический институт, и там Гамов понял, что хочет заниматься теоретическими исследованиями. Он закончил университет в 1926 году и поступил в аспирантуру. Его первая поездка за границу состоялась через два года, хотя преподаватели рекомендовали сразу же отправить талантливого молодого человека на стажировку. На оформление документов ушло два года.

Дворянское происхождение Гамова сыграло в этом свою роль. Именно благодаря работе в Германии он стал известен в научном мире, занимаясь теорией атомного ядра и альфа-распада (он считается разработчиком теории альфа-распада). По пути домой Гамов заехал в Копенгаген познакомиться с Нильсом Бором – и остался в Дании на год. Бор добился для него стипендии фонда Карлсберга. За время работы с Бором Гамов посетил научные центры в Лейдене и Кембридже. В СССР он вернулся в 1929 году, весной, а осенью опять поехал в Копенгаген благодаря стипендии Рокфеллеровского фонда. На этот раз он вернулся в СССР весной 1931 года и сразу же включился в работы по ядерной физике, которые проводили в Радиевом институте и Ленинградском университете. Академик Иоффе пригласил его консультантом новообразованного Отдела физики ядра в Ленинградском физико-техническом институте. В марте 1932 года он был избран членом-корреспондентом Академии Наук СССР и до сих пор остается самым молодым из избранных физиков за всю ее историю – на момент избрания ему исполнилось 28 лет.

Тем временем положение ученых в СССР изменилось не в лучшую сторону. Например, Гамова не выпустили на Международный конгресс по ядерной физике в Риме, куда он был приглашен персонально. Гамов стал искать возможности покинуть СССР, хотя бы нелегально. Случай представился в 1933 году на конгрессе в Брюсселе, куда он смог взять и жену благодаря высоким знакомствам, обеспечившим ей разрешение на выезд. Изначально он не хотел окончательно рвать с родной страной. Он просто хотел работать за границей и иметь возможность свободно посещать крупные международные научные центры. Но это оказалось невозможным. Когда Гамов не вернулся по окончании срока командировки, он был уволен с работы и исключен из членов-корреспондентов Академии наук.

Гамов работал в Институте Бора в Копенгагене, в Кембриджском университете, Радиевом институте в Париже, потом поступило предложение из США, и осенью 1934 года он был приглашен в Университет Джорджа Вашингтона. В этот период своей карьеры он активно интересовался связью между ядерными процессами и источником энергии звезд. Гамов построил первую последовательную теорию эволюции звезд с термоядерным источником энергии, потом занялся изучением роли нейтрино в катастрофических процессах, происходящих при вспышках новых и сверхновых звезд. Совместно с Эдвардом Теллером Гамов предложил теорию строения красных гигантов, предположив наличие у них устойчивого ядра и оболочки, в которой происходят термоядерные реакции.

Космологией Гамов начал активно заниматься в 1946 году. Он изначально был сторонником теории Большого взрыва и предложил модель «горячей Вселенной» в рамках этой теории. На основании разработанной им концепции образования химических элементов путем последовательного нейтронного захвата было предсказано существование реликтового излучения. Открыли его, как я говорил выше, Арно Пензиас и Роберт Вильсон, за что были удостоены Нобелевской премии (1978). Но основы для этого заложил Георгий Гамов. Ральф Альфер и Роберт Херман были его учениками. Работы всех троих получили признание и уважение коллег – за то, что они захотели серьезно воспринимать раннюю Вселенную и исследовали то, что должны сказать известные физические законы о первых минутах ее существования.

И этот самый Георгий Гамов, человек с именем, позвонил фактически никому не известной Вере Рубин и спросил о ее исследованиях.

…Ральф Альфер, ученик Гамова, сидел в одном кабинете с ее мужем в Университете Джона Хопкинса, в лаборатории прикладной физики. В том же здании трудился и Роберт Херман. Гамов иногда выступал в этой лаборатории в качестве консультанта, и они вместе с Альфером и Херманом выполняли какие-то работы. От них Гамов и узнал про работу Веры Рубин и заявил, что хотел бы услышать о вращении Вселенной.

Добиться невероятных успехов в науке Вере Рубин помогла поддержка мужа. Он специально выбрал эту лабораторию прикладкой физики как постоянное место своей работы, чтобы у жены была возможность получить и образование, и работу в области астрономии, которой, как я уже рассказывал, она интересовалась с детства. Она стала посещать лекции в Джорджтаунском университете и работать под руководством профессора Гамова.

Вера Рубин поняла, что познакомилась с гением. Он мог заснуть во время лекций, был крайне рассеян и невыносим в быту. Но он также находил ответы на вопросы, на которые не мог ответить никто другой. Общаясь с Гамовым, собеседники понимали, что их собственный разум никогда не будет так работать.

Во время одной из их первых встреч Гамов предложил Вере Рубин подумать не о движении галактик в целом, а о результатах этих движений – о расположении или организации галактик. Распределение галактик по Вселенной случайно и единообразно, как предполагает большинство астрономов? Так думал Хаббл, утверждая, что наблюдаемые области во всех направлениях в общем одинаковы. В некотором смысле он повторял два предположения современной ему космологии – однородность и изотропия. По мнению Хаббла и его поколения астрономов скопления галактик, которые наблюдали ученые, были просто случайностями, ошибками природы или, возможно, неким видом космической оптической иллюзии.

Гамов же думал в других масштабах. Может, странные движения галактик – отличные от прямого расширения – были не случайны, как предполагало большинство астрономов? Может, гравитационные взаимодействия между галактиками, даже через ранее немыслимые расстояния, иногда бывают достаточно сильными, чтобы препятствовать расширению на местном уровне? Может, ни одна галактика не является «островом», или является не каждая?

А потом франко-американский астроном Жерар-Анри де Вокулёр (1918–1995), в то время работавший в Австралии, стал бомбардировать письмами Веру Рубин. Вокулёр разработал классификацию типов галактик по виду их изображений на фотографиях, отличающуюся от других классификаций (в частности классификации Хаббла) большей детальностью. Вообще, он занимался внегалактической астрономией, звездной фотометрией, физикой планет. Вокулёр составил три обширных каталога галактик, последний из которых включает 4364 объекта. Он исследовал строение нашей галактики и ряд отдельных, изучал Магеллановы Облака, оценил их размеры, массу, расстояние, состав и установил, что Большое Магелланово Облако вращается. Вокулёр считал, что окружающие нас галактики образуют огромную систему.

Однако Вокулёру показалось, что работа Веры Рубин предполагает не вращение Вселенной, а движение скопления галактических скоплений. Он называл его сверхскоплением. Гамов просил подумать над вопросом: происходит ли скопление галактик, а если да, то почему?

Вера Рубин снова воспользовалась уже собранными данными, которые находились в свободном доступе, – их мог изучать каждый, кто захочет. На этот раз она взяла данные Гарвардского университета и анализировала их, сравнивая расположение галактик на небе с расстояниями, которые давало их красное смещение. В своей диссертации «Колебания в космическом распределении галактик», которая была включена в «Протоколы Национальной Академии Наук» 15 июля 1954 года, она сделала вывод: галактики не сталкиваются и не скапливаются случайно или произвольно. Для этого есть причина, и эта причина – гравитация.