Алексей Ансельм - Как устроен этот мир
3. СИМПОЗИУМ ПАМЯТИ ГЕОРГИЯ ГАМОВА
(20 сентября 1994)
В Петербургском физико-техническом институте состоялся симпозиум по астрофизике, приуроченный к девяностолетию со дня рождения Георгия Антоновича Гамова. Имя этого замечательного ученого мало известно на родине, во всяком случае за пределами узкого круга специалистов, зато в этом кругу Гaмовa ставят невероятно высоко, в один ряд со знаменитым Львом Ландау и даже выше его. Но Ландау - это цeлая эпоха российской физики. Как же получилось, что Гамов, сопоставимый с ним пo значению, в наши дни практически полузабыт? Послушаем, что говорит о Гамове профессор Алексей Андреевич Ансельм.
- Я думаю, что Гамов был одним из крупнейших русских ученых, а в физике - может быть, вообще просто лучшим русским физиком двадцатого века. А его имя не очень широко известно просто потому, что многие десятилетия оно было под запретом. В 1934 году Гамов уехал за границу на конференцию и не вернулся, а за него поручились Иоффе и Капица, - так что был, разумеется, грандиозный скандал после его невозвращения.
- Я слышал, что он и до этого пытался бежать через границу?
- Да, действительно, пытался на лодочке переплыть Черное море. Но его выловили - и ничего с ним не сделали, потому что это действительно был поразительный ученый, уже к тому времени много сделавший...
- Каковы же его основные достижения?
- Прежде всего необходимо упомянуть о созданной им теории альфа-распада. Это совершенно замечательная работа, и она сделана еще в России. Гамов описал альфа-распад ядер и дал количественную теорию этого явления. Его работу очень высоко оценил Нильс Бор. Он отметил, и совершенно справедливо, что это было, по сути дела, первое применение квантовой механики к ядру, - до этого не было известно, подчиняются ли частицы внутри ядра законам квантовой механики или нет. Квантовую механику применяли до этого только к атомам - к электронам в атоме, если говорить точнее. Значение этой работы понял не только Бор, она была очень высоко оценена во всем в мире и, разумеется, в России... Между прочим, Гамов очень рано был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР - ему еще тридцати лет не исполнилось.
- Эта работа могла бы претендовать на Нобелевскую премию?
- Я думаю, что да. По-видимому, в тот момент она произвела совершенную сенсацию... И не только она. Давайте отсчитывать несостоявшиеся Нобелевские премии Гамова, - пусть это будет первая. Ему принадлежит громадный вклад в совершенно другой области, в астрофизике, - это теория горячей Вселенной и теория Большого взрыва. Когда-то, десять или больше миллиардов лет назад, Вселенная родилась из точки... не будем сейчас обсуждать, что было до этого...
- Но ведь до этого, кажется, ничего не было, потому что не было и времени?
- Совершенно верно, но всё это могло бы послужить темой особого разговора. Не будем отвлекаться. Пока я хочу сейчас обратить внимание на другое: Вселенная расширяется по сей день, и одно из замечательных проявлений всей этой картины, которую описал Гамов, было существование так называемого реликтового излучения. Что это такое? Вселенная представляет собою в этой теории некий, грубо говоря, громадный ящик - сейчас громадный, а когда-то он был очень маленьким, - в котором находится вещество и излучение, так называемое черное излучение с очень характерным спектром. И дальше с этим излучением ничего не происходит, кроме того, что оно постепенно стынет - стынет просто в связи с тем, что Вселенная расширяется. Но это излучение несет на себе отпечатки того, какова была Вселенная в ранние эпохи.
- Но как отличить это излучение от прочих? Чем, собственно, оно отличается?
- Это абсолютно правильный вопрос! Когда его открыли экспериментаторы, то первое их впечатление было, что они слушают тепловые шумы в их собственной антенне, потому что излучение это по спектру очень похоже на любые тепловые шумы. Но экспериментаторы снижали температуру в антенне, смотрели в самые разные точки за горизонтом - и всегда обнаруживали одно и то же излучение, абсолютно изотропное, то есть одинаковое во все стороны...
- И оно, очевидно, характеризуется какой-то определенной длиной волны.
- Оно характеризуется набором длин волн, и одна из длин максимально представлена в его спектре. Эта длина волны может быть переведена на язык температуры. Сейчас излучение соответствует температуре 4,2 градуса Кельвина, то есть очень низкой температуре, а когда-то температура достигала нескольких сотен миллионов градусов. Короче, это излучение - такой объект, которому цены нет в современной астрофизике. Его значение выходит за рамки астрофизики, оно очень важно для физики элементарных частиц... И вот Гамов предсказал это излучение, и, перечисляя несостоявшиеся Нобелевские премии Гамова, мы не можем обойти это стороной. Уж здесь-то ему совершенно точно полагается вторая Нобелевская премия.
- Верно ли я вас понял, что и столь популярная сегодня идея Большого взрыва тоже принадлежит Гaмовy?
- Идея расширяющейся Вселенной связана не только с именем Гамова, первым ее выдвинул другой замечательный русский ученый, Александр Фридман...
- Который вывел ее чуть ли не из уравнений Эйнштейна?
- Да, он тоже был теоретик, но тогда еще о Большом взрыве не говорили. Насколько мне известно, именно Гамов первый ввел в космогонию это представление.
- А что это за теория альфа-бета-гамма, с которой тоже связывают его имя?
- Это была работа, которую Гамов выполнил в соавторстве с Гансом Бете и Ральфом Альфером. Она относилась к энергетике Солнца. А Гамов, надо сказать, был большой шутник, это он свел всех троих для совместной работы, и работа вышла под тремя фамилиями: Альфер, Бете и Гамов - отсюда и установившееся в физике полушутливое название: теория альфа-бета-гамма. Работа эта очень известная... В ней, впрочем, главный вклад принадлежит, кажется, не Гамову, а Гансу Бете, - так что не будем тут давать Гамову Нобелевскую премию. У него есть еще впереди одна вещь, за которую, я полагаю, ему уж наверное премия причитается. Одно из самых крупных открытий двадцатого века - открытие генетического кода. Я говорю о знаменитой двойной спирали ДНК, открытой в Англии Уотсоном и Криком, которые расшифровали человеческий ген и показали, что дезоксирибонуклеиновая кислота, носитель генетической информации, представляет собой двойную спираль, на которой некими буквами записан весь генетический код, передающийся из поколения в поколение. Этот код определяет все признаки, характерные для живого организма. Так вот, вся постановка вопроса здесь принадлежит Гамову. Он первый понял - еще не до конца, а в общих чертах, - как это должно быть устроено. Он чуть-чуть не сумел разгадать какие-то детали, какие-то подробности, и, как это часто бывает, вся слава досталась тем, кто пришел в самом конце. Но роль Гамова - не меньше роли тех, кто поставил последнюю точку, так что за это я бы ему дал еще одну Нобелевскую премию - на этот раз по биологии. Вот вам уже три Нобелевские премии. Поразительный ученый! И еще к этому можно добавить знаменитые гамов-теллеровские переходы при бета-распаде ядер, где он очень сильно уточнил теорию бета-распада, созданную Энрико Ферми. Это тоже совершенно замечательная работа. Иными словами, научная судьба Гамова сложилась очень удачно, а человеческая - тут мне трудно судить... Но, вероятно, и тут все было как надо. Он родился в 1904 году, закончил Ленинградский университет, а за границей преподавал в Вашингтоне и штате Колорадо, где умер в возрасте 64 лет. Любопытно, что Гамов прославился еще и как писатель: его научно-популярные книги, изданные в Америке, были в свое время такими же бестселлерами, как в наши дни "Краткая история времени" кембриджского профессора Стивена Хоукинга.
4. ЧЕМ ОПАСНО АНТИВЕЩЕСТВО
(20 июня 1995)
В британских газетах промелькнуло сообщение о том, что американцы значительно продвинулись в создании антивещества. По счастью, в Лондоне оказался проездом профессор Алексей Андреевич Ансельм из Петербургского института ядерной физики. Мы попросили его рассказать, что такое антивещество и чем оно нам грозит.
- Честь открытия антивещества принадлежит английскому физику Полю Дираку. Он занимался чисто теоретической работой, пытаясь объединить два краеугольных учения физики, которые возникли в начале двадцатого века: теорию относительности и квантовую механику. И вот в 1928 году Дирак пришел к заключению, что стыковка этих двух замечательных достижений подразумевает существование антиэлектрона, частицы с положительным электрическим зарядом. Ему не поверили. В превосходной книжке Вольфганга Паули тех лет, книжке, которую и сейчас можно использовать в качестве учебника по квантовой механике, идея о существовании позитрона названа дикой. Там говорится, что в теории Дирака вообще все плохо, концы с концами не сходятся. Поразительно, как в такой умной книге, вышедшей буквально за несколько месяцев до экспериментального открытия позитрона, Паули вот так просто отвергает даже саму такую возможность. Но вот антиэлектрон (позитрон) был обнаружен экспериментально. Произошло это тоже в Англии. Дальше выяснилось, что практически каждая частица имеет античастицу, которая имеет не только противоположный знак электрического заряда, - она имеет все заряды другие. Кроме электрического заряда физика оперирует еще многими, и вот в античастице все они имеют противоположный знак. А важнейшее свойство античастицы состоит в том, что при столкновении с частицей они аннигилируют, превращаются в фотоны.
