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 изучении 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.
 
Награждён премией имени А.А. Фридмана за выдающиеся работы по космологии и гравитации «за серию работ: “Эффект понижения яркости реликтового излучения в направлении на скопления галактик”» (РАН, 2002).
Награждён золотой медалью имени И.В. Курчатова за предсказания свойств ультрахолодных нейтронов, их обнаружение и исследование (АН СССР, 1977, соавт.).
 
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. Лауреат Государственной премии СССР за исследования по теории горения и детонации газов (1943).
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.
За исключительные заслуги перед государством при выполнении специального задания правительства награждён званием лауреата Ленинской премии (1957) и лауреата Государственной премии СССР (1949, 1951, 1953).
 
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 г. 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».
***
В.М. Липунов. Портрет Я.Б. Зельдовича. 1979