Георгий Антонович Гамов, чьё имя в советские годы было предано забвению в отечественной науке, — легендарный физик-теоретик. Широта и значение его научных достижений до сих пор — за более чем полвека — не просто поддаются воображению.
Материал опубликован на портале "Частный корреспондент".
Он сделал крупнейшие открытия, равно достойные Нобелевской премии, в трёх разных областях науки. Ядерная физика: модель альфа-распада и — совместно с Эдвардом Теллером — модель бета-распада. Астрофизика и космология: модель «горячей Вселенной». Генетика: триплетная модель генетического кода. В 1940 году Георгий Гамов получил американское гражданство. А в 1990 году Гамова посмертно восстановили в звании члена-корреспондента Российской академии наук.
Чтобы добраться от Алупки до турецкого берега, нужно преодолеть 140 морских миль. С навигацией в ясную погоду дела обстоят более или менее просто: как только слева скроется за горизонтом Ай-Петри, на юге покажутся горы Малой Азии. Так рассчитал Георгий Гамов, обладавший баскетбольным ростом русский физик, прежде чем в июне 1932 года, в полнолуние, на байдарке, вместе с женой, попытался покинуть Советский Союз. Помешал шторм, и через двое суток их байдарку обнаружили рыбаки близ Балаклавы. Объяснение для властей нашлось: на пути к Симеизской обсерватории вечерний бриз отнёс молодожёнов в море.
Однако вскоре чудо всё-таки произошло: Гамова пригласили на международный конгресс, и, рискуя быть арестованным, он добыл через Молотова заграничный паспорт для своей красавицы жены, чьё прозвище совпадало с названием греческой буквы Ро. После невозвращения Гамова советским физикам путь за рубеж был перекрыт окончательно, и это послужило причиной охлаждения Капицы и Ландау к Гамову, некогда доброму их приятелю.
На заре Вселенной
В немалой степени благодаря этим обстоятельствам человечество построило карту ранней Вселенной и может себе представить, как выглядел наш зарождающийся мир.
Этот проект — крупнейшее достижение современной космологии, основанное на предсказании Георгия Гамова о существовании реликтового излучения. Существование космического микроволнового фонового излучения, более или менее однородно распределённого во Вселенной. Существование его было предсказано Гамовым на основе теории Большого взрыва, созданной им вместе с Ральфом Альфером и Робертом Германом в 1948 году.
Самым простым и привычным для теоретиков решением было отождествление этой тёмной материи с космологической постоянной, введённой в 1917 году Альбертом Эйнштейном в уравнения общей теории относительности. Её появление понадобилось для того, чтобы стационарная Вселенная, какой она виделась Эйнштейну в то время (и это в разгар Первой мировой и на фоне революций в Европе), не сжалась под воздействием всемирного тяготения и сохраняла своё постоянство. Но уже вскоре — в 1922 году — Александром Фридманом была сформулирована теория расширяющейся Вселенной, а в 1929 году Эдвином Хабблом с открытием красного смещения было получено доказательство того, что наша Вселенная расширяется. Впоследствии Эйнштейн сожалел о том, что придумал космологическую постоянную, с которой с тех пор непонятно было что делать.
Согласно этой теории ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, состоящую из фотонов, электронов и барионов. Реликтовое излучение порождено этими фотонами, которые постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы, оставаясь с ними в состоянии теплового равновесия. По мере расширения Вселенной излучение остыло до температуры 2,7 градуса по Кельвину. Идея у Гамова о модели Большого взрыва возникла, когда он вновь обратился к работам своего учителя Александра Фридмана. В своём заочном споре с Альбертом Эйнштейном, состоявшемся в 1925 году, Фридман предложил модель расширяющейся Вселенной в качестве альтернативного решения уравнений общей теории относительности.
Гамов был необыкновенно продуктивен. Эдвард Теллер, руководитель американского атомного проекта, говорил о нём, что девять десятых идей Гамова были ошибочными, но он никогда не падал духом, неудачу обращал в шутку и продолжал поиск. Воображение — вот что необыкновенно ценно для учёного, это редкое качество, которое Ландау использовал в верхних октавах своей оценочной шкалы.
Командирский паёк
Георгий Гамов родился в Одессе 4 марта 1904 года в учительской семье. Его отец, Антон Михайлович Гамов, преподавал русский язык и литературу в гимназии (среди его учеников был будущий Лев Троцкий). На физмате Петроградского университета Гамов решил специализироваться в области общей теории относительности, и вскоре его руководителем стал Александр Фридман.
В июне 1928 года Гамов прибыл в Гёттинген, где под руководством Макса Борна решил проблему альфа-распада, применив квантово-механическую идею туннельного эффекта. Суть эффекта в том, что элементарная частица, представленная своей волновой функцией, способна с ненулевой вероятностью обнаружить себя и за потенциальным сдерживающим её барьером. В случае с классической частицей, находящейся в ямке, если энергия частицы меньше энергии, требуемой для преодоления ямки, то она там, в ямке, навсегда и останется. В случае квантовой механики элементарная частица способна обнаружить себя и вне краёв ямки. Вот почему альфа-частицы даже с энергией, которая меньше энергии связи, могут с определённой вероятностью вылетать из ядра.
Так впервые было объяснено явление радиоактивности. Теория Гамова получила широкое признание в научном мире. На родине его триумф вдохновил Демьяна Бедного, опубликовавшего в газете «Правда» такие стихи:
Уже до атома добрался, лиходей!СССР зовут страной убийц и хамов.
Недаром. Вот пример: советский парень Гамов.
Чего хотите вы от этаких людей?
С 1929 по 1931 год Гамов делит время между Копенгагеном и Ленинградом. В октябре 1931 года Гамову отказано в разрешении на выезд из СССР. После этого Гамов стал искать случай покинуть страну, в том числе и на байдарке через Чёрное море.
Удобный случай представился осенью 1933 года. По завершении срока командировки он решил не возвращаться, о чём и сказал Нильсу Бору. Последний велел ему всё-таки вернуться. Оказалось, что Гамова выпустили из СССР под личную ответственность Бора, а само решение выхлопотал французский физик и прогрессивный общественный деятель, иностранный член-корреспондент Российской АН (1924) и почётный член АН СССР (1929) Поль Ланжевен. Проблему решила Мария Кюри, уговорившая Ланжевена поступиться репутацией в пользу безопасного будущего блестящего учёного. Спустя пять лет, в 1938 году, Гамов был исключён из числа членов-корреспондентов АН СССР.
В 1934 году Гамов отправился в Америку, где сотрудничество с Эдвардом Теллером оказалось весьма плодотворным. В 1936 году им удалось обобщить теорию бета-распада Ферми. В 1941 году Теллер занялся атомной бомбой, однако Гамов к этому проекту привлечён не был. Исаак Халатников вспоминал, что в Америке Георгия Гамова долго не допускали к атомному проекту на том основании, что в СССР он получал через артиллерийскую лабораторию командирский паёк. Красный командир не мог в США получить допуск к секретной работе. Действительно, в 1925 году Гамов заведовал полевой метеорологической обсерваторией 1-й артиллерийской школы, где читал лекции по физике.
Тем не менее в числе учёных, среди которых был Альберт Эйнштейн, Гамов участвовал в ряде второстепенных работ, выполнявшихся для атомного проекта. Общение с Эйнштейном побудило Гамова вновь обратиться к космологии.
В течение десятилетия 1946—1956 годов последовала идея о Большом взрыве, увенчавшаяся в 1965 году открытием реликтового излучения, за которое Арно Пензиас и Роберт Вильсон получили Нобелевскую премию в 1978 году.
По замыслу учёных в Большом адронном коллайдере будут разгонять и сталкивать пучки протонов, постепенно повышая их энергию и увеличивая скорость. Эксперимент должен «повторить» первые микросекунды после Большого взрыва, которые породили нашу Вселенную. Для этого учёные попытаются «рассмотреть» первоначальные квантовые частицы. И в этом случае ускоритель играет роль микроскопа, который позволит за счёт увеличения энергии эти частицы определить и понять их свойства. Именно поэтому учёным нужен ускоритель с максимально достижимой на сегодняшний день энергией.
А в 1954 году, через год после открытия двуспиральной структуры молекул ДНК, Гамов оказался первым, кто предположил кодирование аминокислотных остатков триплетами нуклеотидов. Он впервые поставил проблему генетического кода и его расшифровки: «При сочетании четырёх нуклеотидов тройками получаются шестьдесят четыре различных комбинации, чего вполне достаточно для записи наследственной информации».
Последние годы Гамова отмечены успехами в популяризации науки: книгами о приключениях мистера Томпкинса в мире квантовой механики и молекулярной биологии и статьями в Scientific American.
Гамов умер в Боулдере 19 августа 1968 года. В 1990 году Георгий Антонович Гамов был посмертно восстановлен в звании члена-корреспондента АН СССР.
Героя вспоминают
Невил Мотт: «Гамов… часто бывает в кино и любил бы мотоцикл, если б он у него был. Он получает результаты, не злоупотребляя математикой. Он почти никогда не молчит».
Кристиан Мёллер: «Временами возникало ощущение, что на самом деле он [Гамов] использует всё своё время и энергию на придумывание шуток и грубоватых острот и что он именно это считал, так сказать, своей главной задачей, а что важные статьи, которые он писал тогда об альфа-распаде и свойствах атомных ядер, были лишь побочным продуктом его деятельности».
Официальная характеристика, направленная в военкомат Петроградского района в июне 1932 года: «В отношении научно-политическом за время своего пребывания в Радиевом институте ничем себя не проявил. Стоит от политики и общественной деятельности в стороне. По своему поведению мало дисциплинирован и является типичным представителем литературно-художественной богемы. Никаких антиморальных поступков со стороны Г.А. Гамова за время его пребывания в институте не зарегистрировано».
Вера Рубин, в 1950-е годы работавшая под началом Гамова: «Он не умел ни писать, ни считать. Он не сразу сказал бы вам, сколько будет семь умножить на восемь. Но его ум был способен понимать Вселенную».
Станислав Улам: «Хорошие математики видят аналогии между теоремами или теориями, а самые лучшие видят аналогии между аналогиями. Этой способностью видеть аналогии между моделями для физических теорий Гамов обладал почти до немыслимой степени».
Автор: Александр Иличевский, "Частный корреспондент".
