Александр Александрович Фридман

2

Александр Александрович
ФРИДМАН
(к 100-летию со дня рождения)

Доктор физико-математических наук
В. Я. ФРЕНКЕЛЬ

Трудно определить, к какой области науки можно отнести деятельности замечательного советского ученого Александра Александровича Фридмана. Если обратиться к биографическому справочнику «Физики», то мы найдем в нем остояльную статью об Александре Александровице. Но столъ же информативная статья имеется и в аналогичном справочнике «Математики и механики». Наконец, в третьем подобном сборнике биографий «Астрономы» мы также найдем имя Фридмана, а заодно узнаем и о том, что в его честь назван один из критеров на проверности Лунны. Кем же был этот наш соотечественный, жизнь которого справедливо называют подвигом, а открытие в области космологии — одним из самых революционных в науке, по масштабу приближаемым к тому, что было сделано Коперником? Он был «един в трех лицах», точнее — даже в четырех: и физик, и механик, и математик, и астроном (астрофизик). Созданная им в далеком 1922 году модель меняющейся во времени, расширяющейся Вселенной нахождения сейчас в центре внимания астрофизиков; она получила экпериментальное подтверждение в ряде работ-открытия, первая из которых была выполена американским астрономом Э. Хабблом спустя четре года после смерти Фридмана, а одна из самых существенных — обнаружение произвольного Вселенную электромагнитного излучения (получшего название реликтового)— около четверти века тому назад. Пожалуй, именно с момента этого открытия, сделанного americanским физиками Р. Вильсоном и А. Пензинасом, парадоксальные выводы из теории Фридмана, ему самому в свое время казавшиеся часть ли не курьезом, обрела силу практических неопроверженных фактов, а наука о Вселенной стала стремительно развивать.

А. А. Фридман родился в Петербурге 16 июня 1888 года. Его отец, тоже Александр Александрович, был артистом балета,дирижером,композитором,учился в Петербургской консерватории у Н. А. Римского-Корсакова. МатЬ, Людмила Игнатевна Воячек, doch известиного Петербургского композитора, организта и дирижера И. К. Воячека, была пианисткой. «Ген» музыкального в Александре Фридмане не проявился: он просто любил музыку, не более. В 1897 году он поступил в приготовительский класс 2-й Петербургской гимназии, располагавшейся неподалеку от дома № 35 по набережной реки Мойки, в котором жила его семья.

В гипназии был сильный преподавательский состав. Достаточно сказать, что две из учителей были авторами гимназических учебников. Сведения по истории гимназии — самой старой в Петербурге — можно найти в ее материалов, составляющих особый фонд Государственного исторического архива Ленинграда. В этом фоне есть, конечно, сведения и об учениках, и об учителях, и материалов заседаний Педагогического совета гимназии, и даже страницы кондуиты (вспомните «Кондуит и Швамбранию» Льва Кассиля!), в которые пунктуально заносились работы классных надзираателей о проступках и шалостях гимназитов.

Если в первом классе Александр Фридман учился более чем средне (по большинству предметов, включая и арифметики, у него стояли тройки), то начиная с третього класса он —

3

один из лучших учеников. Другим таким учеником, разделяющим с Алексаンドром пальму перевенства, был его многоолетний друг Яков Тамаркин. Классом старше занимался во 2-й гимназии еще один юноша, имя которого известно, вероято, читателем «Квана»,— это был в будущеем знаменитый математик академик Владимир Иванович Смирнов, товарищ Фридман по аспирантуре, советор его работ, автор пятитомного курса высшей математики. В одном классе со Смирновым учился еще один необычной одаренный юноша — Михаил Петелин, также товарищ и советор Фридман. Редкое сообщеие талантов, не в последнюю очередь, думается, проявившееся благодарящееся педагогическим способностям учитель — математиков Я. В. Иодинского и П. Н. Гензеля и физика И. В. Глиники.

В 1903 году (Фридман был тогда в шестом классе) И. В. Глиника организовал в физическом кабинете гимназии вnekлассные занятия по физике, а вскоре после этого — физический кружок, собиравшийся три раза в неделю. Наболее инциативные его участники руководили практическими занятиями своих товарищей. Затем кружок стал несколько торжественно называться «Обществом любителей физики 2-й Санкт-Петербургской гимназии». Гимназисты читали на его заседаниях реферативные доклады, организовали свою кружковую физическую библиотечку, наали издавать руководящий журнал, в котором помещались сделанные учениками обзоры по новейшим достижениям физики.

Фридман был, очень приязан к гимназическому физическому кружку и, по воспоминаниям одного из своих товарищей по университету, был на его заседаниях, уже став студентом.

Тщетно пытался я найти Алексаンドра Фридман в числе озорников, описанием подвигов которых заполненые ежедневные записи в кондитуте 2-й гимназии. Видимо, был он поналу довольно тихого права, потом вместе с Тамаркиным серьено увлекся математикой, а еще позднее, уже в самых последних классах —революционным движением. Здесь он проявил себя опытным конспиратором: гимназическое начальное и не подозревало, что один из учащихся — член Центрального комитета Петербургской социаль-демократической ученческой организации. Была у Фридман и «партийная» кличка — «Лиловый».

Однажды Фридман и Тамаркин, в то время ученики восемого класса, на уроке были необычно возбуждены, разговаривали. Их даже выступили из класса. Оdnako, когда учитель узнал причину такого возбуждения, он не дал «делу» ход. Оказалось, что именно в то утро друзья узнали, что их первый математический труд — стать по теории чисел — принят к печати известным немецким математическим журналом и получил одобренное крупнейшего математика — Д. Гильберта.

Гимназию Фридман окончил с золотой медалью.

В материалах фонда гимназии сохранились задачи, которые были предложены гимназистам на выпускных экзаменах. Приведем две

5

демика Б. Б. Голицьяна (и с одобрення В. А. Стеклова) увлекся вопросами эзро- и гидродинамики и meteorологии. В 1913 году он начал работу (наряду с преподаванием математики в Горном институте и Институте инженеров путей сообщения) в Главной физической обсерватории. В Павловске, под Петербургом, находился филиал этой обсерватории, и Фридман занимался там изучениемповедения воздушных потоков, организивал подъемы на воздушных змеях приборов, измеряющих силу и направление ветров на различных высотах, сам с этой же целью совершал полеты на дрижабле. Пятый — воздушный — океан стал на всю жизнь подлинной страстью Алексадра Алексадровича!

Когда началась мировая война, Фридман уже в августа 1914 года поступил добровольцем в действующую армию. Ему было поручено налаживание аэропангационной службы

Дом на улице Пlexанова (бывшей Казанской), в котором находится 2-я Петербургская земная. Сейчас в этом здании — школа № 232.

В этом доме на Набережной Мойки жила семья А. А. Фридмана. Дом сохранился и ные находится под охраной государства как памятник архитектуры XIX века.

7

причем оно может как возрастать, так и уменьшаться. Наша Вселенная может долгое время расшираться (название «расширяющая Вселенная» однозначно связается с именем Фридмана и соответствует ните переживаемой его фазе). А будет ли это расширение безграничным или же сменится сжатием, зависит от того, какова средняя плотность $\rho$ материалов во Вселенной. Если $\rho$ меньше некоторого критического значения $\rho_k \approx 10^{-29}$ г/cm$^3$, то расширение будет продолжаться. Если же $\rho > \rho_k$, то оно сменится сжатием; Вселенная созметя в «точку», которое называют точкой сингулярности. После этого произойдет «Вольшой взрыв» — и снова вещество, концентрированшее до уполномочительных плотностей, начинает обратное движение к расширению. «Сценарий» того, что произойдет после Вольшого взрыва, уже сейчас во многих деталях суммы воссоздадь физики-теоретики и астрофизики. Он быстро изложен в книге американского физика, лауреата Нобельской премии Стивена Вайнберга «Первые три минуты». Интересно отмечить, что само представление о розделении (или, лучшие сказать, возрождании) Вселенной в Вольшом взрыве впервые было формировано американским физиком русского происхождения Г. А. Гамовым, который в 20-e годы училися у Фридмана в Петроградском университете и считал себя его учеником.

Александр Александрович Фридман был первым, кто получил формулы для определения возрастания Вселенной и, исходя из очень неточных данных, оценил его в 10 миллиардов лет. По нынешним оценкам он составляет 15—20 миллиардов лет. Космологическая работа Фридмана, выSEDшая в свет в 1922 году в ведущем немецком физическом журнале, вызвал возражения Эйнштейна, который, как указывалось, полагал Вселенную Staционной и потому счел ошибочных выводы Фридмана о возможности ее эволюции во времени. Об этом Эйнштейн и написал краткую заметку в тот же журнал. Фридман в конце 1922 года написал Эйнштейну письмо, в котором отставал свои взгляды. Содержание письма довел до сведения Эйнштейна Петроградский коллега Фридмана — профессор Юрий Александрович Крутков, оказывающей весной 1923 года за границей. В мае этого года он несколько раз встречался с Эйнштейном, и 18 мая сделал такую получитливую запись в своем дневнике: «Победил Эйнштейна в споре Фридмане. Честы Петрограда спаесена!». Эйнштейн направил (все в тот же журнал) еще одну заметку, в которой снимал свои представление возрастания против выводов Фридмана и признавал его результаты выдающимся и пропивающим новый свет на пробелы космологии. Велиkomу ученому и раньше приходилось делать ошибки, но позднее, в 1931 году, он признался, что более досадной ошибки, чем в случае оценки работы Фридмана, он в своей жизни не совершал.

Фридман не должен до триумфа своей теории, в котором он «на кончке пера» открыл расширения Вселенную и, в общих чертах, предсказал возможные пути ее эволюции. Как упоминалось в начале статьи, доказательства пришли позднее. Через четырьге года после кончины Александра Александровича американский астроном Э. Хаббл на основе изучения спектров далеких галактик показал, что галактики удаляются от нас со скоростью $v$, пропорционально отделяющей ему от нас расстоянию $r$: $\vec{v} = H\vec{r}$. Коэффициент пропорциональной $H$, не зависит от $\vec{r}$ (и зависит, вообще говоря, от времени), получил название постоянной Хаббла. По современным данным $H$ принимают равной 75 км/(с · Мпс). Заметим, что постоянная Хаббла вместе с постоянной всемирного тяготения $G$ определяет величины критической плотности $\rho_k$: $\rho_k = 3H^2/8\pi G \approx 10^{-29}$ г/cm$^3$.

В 1965 году Р. Вильсон и А. Пензас в США обнаружили реликтовое излучение — примый след Вольшого взрыва. Работа Фридмана получила новое и мощное подтверждение.

8

Мы не будем здесь воспроизвольить формулы и рассуждения, которые приведены Фридмана к его выводам. Укажем, однako, что в 1934 году оказалось возможным целый ряд важнейших заключений сделать не на сложном языке общей теории относительнойности, который использовал в своих работах Алексадр Алексадрович, а на более простом и привчном ньютоновском языке. Очень ярко об этом расскаал на страницах «Кванта» (№ 3, 1984) замечательный советский физик-теoretик Я. Б. Зельдович, необычайно много сделавший и для глубокого развития идеи Фридмана, и для их пропаганды.

В первой половине 20-х годов Фридман продолжал работать одновременно и в области физики атмосферы, и в области теории относительнойности. В июле 1925 года, будучи директором Главной геофизической общеватории, он совершил вместе с професссиональным летчиком-эронавтом П. Ф. Федосенко геронческий полет в атмосферу на воздушном шаре; был установлен всесоизный рекорд высоты (7400 м). Фридман записал свои впечатления о полете. То же сделал и Федосенко. Замечательные статьи! Из них — особенно, конечно, из статьи Федосенко — мы узнали, что мужственный летчик-наблюдатель времени Первой мировой войны, Алексадр Фридман остался таким же храбрым человеком, став всемирно известным ученым.

Летом 1925 года он впервые за много лет поехал на три недели отходнуть в Крым. Возвращаясь домой — в Ленинград он приехал 17 августа, — Алексадр Алексадрович заболел брюшным тифом и от этой нелепой случайности погиб в 37-летнем возрасте 16 сентября, в расцвете творческих сил и таланта. Газеты откликнулись на это печальное событие рядом публикаций. В частности, «Вечерняя Красная Газета» — предшественница «Вечернего Ленинграда» — 18 сентября напечатала интервью с врачом, лечившим Фридмана. Последний день своей жизни Алексадр Алексадрович был в среду, и беде