Портрет: Я.Б.Зельдович
ЗЕЛЬДОВИЧ ЯКОВ БОРИСОВИЧ (23.02.(8.03.)1914, Минск Минской губ., Российская империя – 2.12.1987, Москва), физик, физикохимик, космолог.
Кандидат физико-математических наук (1936, «Вопросы адсорбции»). Доктор физико-математических наук (1939, «Окисление азота при горении»).
Академик отделения физико-математических наук (физика) АН СССР (1958, член-корреспондент с 1946).
Профессор кафедры астрофизики/астрофизики и звёздной астрономии физического факультета (1966–1987). Заведующий отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (1984–1987).
В Московском университете. Начало Я.Б. Зельдовичем педагогической деятельности в МГУ совпало с обращением его научных интересов к проблемам астрофизики и космологии (1960-е гг.).
Организовал в ГАИШ совместно с И.С. Шкловским и В.Л. Гинзбургом факультативный семинар по астрофизике – Объединённый астрофизический семинар (1966). На этом семинаре выступали Стивен Хокинг, Кип Торн и Роджер Пенроуз (1973). Именно Я.Б. Зельдович подошёл ближе всех к главной идее С. Хокинга – испарению чёрных дыр. В работе семинара принимали участие как уже сложившиеся учёные, так и молодёжь, получившая высшее образование. Из школы Я.Б. Зельдовича вышли многие известные космологи, в том числе В.М. Липунов, М.В. Сажин, Р.А. Сюняев, Н.И. Шакура.
«Как профессор Московского университета он читал для студентов и аспирантов два годовых курса лекций – один год по строению и эволюции звёзд, а второй год по космологии. К лекциям он готовился необыкновенно тщательно, с записыванием содержания лекций в тонкие школьные тетрадки. Каждый год это были новые тетради. На мне <Н.И. Шакура> висела обязанность оповещения о его курсах путём развешивания объявлений. Я присутствовал на многих его лекциях. Мы с Сергеем Блинниковым законспектировали его лекции, в результате этой деятельности появилось учебное пособие “Физические основы строения и эволюции звёзд”, написанное тремя авторами (Зельдович, Блинников и Шакура) и изданное Издательством МГУ. В этом же издательстве появилось на свет и другое пособие: “Космология ранней Вселенной” (1988) – авторы: Долгов, Зельдович, Сажин».
Научная деятельность. В сфере научных интересов химическая физика, физическая химия, теория горения, физика ударных волн и детонации, физика ядра и элементарных частиц, физика реакторов и ядерная энергетика, теоретическая астрофизика, релятивистская космология.
«Яков Борисович никогда не кончал вуза, то есть он в каком-то смысле самоучка. В ранней молодости работал лаборантом в различных научных институтах Ленинграда, куда приехал из Белоруссии где-то около 30-го года. Вскоре (в возрасте 17 лет) начал писать и публиковать первые научные работы – очень оригинальные, в основном посвящённые физико-химическим проблемам. В работах по кинетике химических реакций – зачатки идеи теории цепной химической реакции. Скоро его известность стала такой, что ему удалось защитить кандидатскую и докторскую диссертации, не имея вузовского диплома. Физика горения, детонации и другие физико-химические темы продолжают занимать его всю жизнь, он делает прекрасные работы, пишет книги и обзоры. Но поле его научной активности расширяется, включая самые актуальные, горячие области, и всюду он оказывается в числе лидеров. Это – цепная реакция деления и атомная техника, реактивная техника, термоядерное оружие и затем – резкий поворот к теории элементарных частиц и, наконец, – к космологии и астрофизике в тесной связи с проблемами элементарных частиц. Почти нет специалистов, которые могли бы охватить этот круг тем. “Между делом” он пишет обзоры и монографии по всем этим проблемам и очень интересную книгу “Высшая математика для начинающих”», – вспоминал А.Д. Сахаров.
Стивен Хокинг после личного знакомства с учёным шутливо говорил, что теперь он узнал, что Я.Б. Зельдович «не Н. Бурбаки». Л.Д. Ландау считал Я.Б. Зельдовича одним из талантливейших физиков, указывая на его мировой вклад в область исследования процессов горения и детонации – важнейшего раздела макроскопической химической кинетики.
Работы по изучению окисления азота при горении были начаты им в Институте химической физики под руководством Н.Н. Семёнова (конец 1930-х гг.). Я.Б. Зельдович обнаружил связь между скоростью распространения пламени и характеристикой горючей смеси, решил задачу поджигания смеси накалённой поверхностью и определения фронта распространения пламени. Разработал физические основы внутренней баллистики ракетных пороховых двигателей. Разработал теорию детонации, в которой учитывалось конечное время протекания химической реакции вслед за нагревом вещества ударной волной. В этой модели условие Чепмена–Жуге (о равенстве скорости звука скорости вещества относительно фронта детонационной волны) получило ясный физический смысл как правило отбора скорости детонации (1940-е гг.).
В области ядерной физики указал на возможность катализа мезонами ядерных реакций в холодном водороде (1953, экспериментально подтверждено в 1956 г.). Разработал теорию процесса мюонного катализа и связанных с ним явлений.
В области физики элементарных частиц сформулировал закон сохранения барионного заряда применительно к незадолго до этого открытым странным частицам (1952), закон сохранения лептонного заряда (1953). Рассчитал бета-распад пиона и высказал идею о сохранении слабого векторного тока (1955, совместно с С.С. Герштейном), послужившего основой для создания единой теории электрослабых взаимодействий и квантовой хромодинамики. Предложил способ обнаружения короткоживущих частиц путём измерения распределения числа событий по эффективной массе продуктов распада, являющегося одним из основных методов поисков и изучения нестабильных частиц-резонансов. С появлением гипотезы кварков провёл оценки возможной концентрации кварков в веществе.
Первые работы Я.Б. Зельдовича в области астрофизики и космологии были связаны с применением Общей теории относительности к астрофизическим процессам, открытию в 1965 г. «реликтового излучения» – оставшихся радиопомех Большого взрыва. Совместно с Р.А. Сюняевым разработал теорию – «эффект Сюняева–Зельдовича». Учёные предсказали, что в результате рассеяния на горячих электронах межзвёздного и межгалактического газа фотоны реликтового излучения должны в среднем приобретать энергию, что приводит к уменьшению температуры фона в релей-джинсовской части спектра и к её увеличению на более коротких длинах волн. Они показали, как можно использовать этот эффект для измерения диаметра скопления галактик, благодаря чему скопления галактик могут быть использованы в качестве стандартной линейки при построении шкалы расстояний во Вселенной.
Исследование спектральных отличий реликтового излучения от излучения абсолютно чёрного тела является частью более общей проблемы – проблемы происхождения крупномасштабной структуры Вселенной – галактик в группах, скоплениях и сверхскоплениях. Эти структуры должны были формироваться под действием гравитации, сил электромагнитного взаимодействия и, возможно, других значительных воздействий. Важнейшее достижение его в этой проблеме – «теория блинов», получившая широкое признание в мире. Поиск главных факторов и основных идей сценария, согласно которому крупномасштабная структура развивалась, начиная с физической картины ранней Вселенной, и эволюционировала до эпох, доступных для наблюдений, было одной из основных целей исследований Я.Б. Зельдовича, и остаётся таковой для современной космологии.
Лауреат Ленинской премии (1957).
Лауреат Государственной премии СССР (1953).
Лауреат Государственной премии СССР (1951).
Лауреат Государственной премии СССР (1949).
Лауреат Государственной премии СССР за исследования по теории горения и детонации газов (1943).
Награждён золотой медалью имени И.В. Курчатова за предсказания свойств ультрахолодных нейтронов, их обнаружение и исследование (АН СССР, 1977, соавт.).
Награждён премией имени А.А. Фридмана за серию работ «Эффект понижения яркости реликтового излучения в направлении на скопления галактик» (РАН, 2002, посмертно).
Великая Отечественная война. В 1941 г. с коллективом Института химической физики эвакуирован в Казань. Занимался исследованием горения порохов реактивных снарядов для «катюш», так как горение пороха зимой было нестабильным. В 1945 г. был командирован в немецкий центр разработки баллистических ракет «Фау-2» – Пенемюнде. Фау-2 в боевых действиях показали большие потенциальные возможности ракетной техники по сравнению с традиционными видами вооружений и открыли широкие возможности для создания на её базе новых, весьма эффективных средств вооружения и исследования космического пространства.
Атомный проект. Я.Б. Зельдович был участником проекта с самого момента его организации и играл решающую роль в работе над первыми атомными зарядами. Совместно с Ю.Б. Харитоном получил ряд результатов, заложивших основы физики реакторов и ядерной энергетики (1939–1940). В этих работах была впервые рассмотрена цепная реакция на быстрых нейтронах и исследован эффект ухода нейтронов за порог деления из-за рассеяния. Была сформулирована теория гомогенного реактора (природный уран + лёгкая вода) на тепловых нейтронах, получен коэффициент размножения в такой системе и развита теория резонансного поглощения нейтронов ядрами 238U. Рассмотрена кинетика реактора и указано на принципиальную роль запаздывающих нейтронов для процесса регулирования работы реактора.
«Известно удивление учёных США, когда пробы воздуха показали, что в августе 1949 г. их ядерная монополия кончилась. Август 1949 – испытание советского атомного оружия – был закономерным итогом огромного целеустремлённого усилия всего народа, сыграл роль и научный потенциал страны, накопленный ещё в предвоенные годы. Удивление в США было бы меньше, если бы они читали наши работы предвоенных лет, опубликованные на русском языке. Речь идёт при этом не только о работах по цепному делению урана. Наука о взрыве и теория детонации также являются необходимой частью тех знаний, без которых нельзя решить проблему. <…> Харитон сформулировал условие предела детонации ещё в 1938 г. Законченная одномерная теория детонации была сформулирована мною в 1940 г. в США та же задача была решена Джоном фон Нейманом – крупнейшим математиком – только в 1943 г.».
Работа с И.В. Курчатовым в Ленинградском физико-техническом институте и с Н.Н. Семёновым в Институте химической физики АН СССР определила положение Я.Б. Зельдовича как одного из ближайших их помощников и руководителя ключевого направления проекта – построения общей теории атомной бомбы. Возглавляя теоретический сектор в КБ-11/Саров, разрабатывавший научные основы физики ядерных зарядов, участвовал в создании их пионерных образцов, в том числе РДС, РДС-6с, РДС-37, и совершенствовании их физических схем. Выполнил первые теоретические исследования по физике термоядерных процессов и руководил кооперацией многих выдающихся учёных по изучению неравновесных режимов горения дейтерия и трития. Совместно с А.Д. Сахаровым открыл принцип радиационной имплозии (в СССР) и внёс выдающийся вклад в создание термоядерного заряда РДС-37. Активно участвовал в ключевых ядерных испытаниях, их анализе, в создании новых методов их физической диагностики.
Государственные награды: Герой Социалистического Труда (1949, 1954, 1956). Ордена – Ленина (1949, 1962, 1974), Трудового Красного Знамени (1945, 1964), «Знак Почёта» (1954), Октябрьской Революции (1984).
Основные труды: «Тепловой взрыв и распространение пламени в газах» (соавт., 1947), «Турбулентное и гетерогенное горение» (соавт., 1947), «Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике» (соавт., 1966), «Релятивистская астрофизика» (соавт., 1967), «Об устойчивости тел вращения относительно радиальных возмущений» (соавт., 1968), «Детектирование гравитационного излучения внеземного происхождения» (соавт., 1969), «Теория тяготения и эволюция звёзд» (соавт., 1971), «Теория образования галактик» (соавт., 1973), «Элементы математической физики. Среда из невзаимодействующих частиц» (соавт., 1973), «Формирование галактик в расширяющейся Вселенной» (соавт., 1974), «Теория нестационарного горения пороха» (соавт., 1975), «Длинноволновые возмущения фридмановского мира и анизотропия реликтового излучения» (соавт., 1977), «Математическая теория горения и взрыва» (соавт., 1980), «Турбулентное динамо в астрофизике» (соавт., 1980), «Физические основы строения и эволюции звёзд» (соавт., 1981), «Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика» (1984), «Избранные труды. Частицы, ядра, Вселенная» (1985), учебные пособия «Теория детонации» (соавт., 1955), «Астрофизика и элементарные частицы. Конспекты лекций» (соавт., 1984). Автор учебных пособий для средней школы.
Память. Его имя носит одна из улиц Юго-Западного административного округа Москвы (2014).
РАН учредила золотую медаль имени Я.Б.Зельдовича за выдающиеся работы в области физики и астрофизики (2014).
Объединённому астрофизическому семинару ГАИШ присвоено его имя.
Имя Zeldovich присвоено малой планете №11438 (1973).
Литература: Зельдович Я.Б. Автобиографическое послесловие // Яков Борисович Зельдович: воспоминания, письма, документы. – М., 2008; Андрюшин И.А., Илькаев Р.И., Чернышёв А.К. Яков Борисович Зельдович и Атомный проект; Герштейн С.С., Гуревич И.И., Имшенник В.С. и др. Я.Б.Зельдович: к 60-летию со дня рождения. Успехи физических наук. 1974. Март. Т. 112. Вып. 3. С 533–540; Шакура Н.И. Долгая дорога к вершине «Зельдович»; Я.Б.Зельдович: к 110 летию со дня рождения. РАН.
***
В.М. Липунов. Портрет Я.Б. Зельдовича. 1979
|