Наши в Европе
Советские физики и «революция вундеркиндов».
Первый советский физик-теоретик
Юрий Александрович Крутков был, пожалуй, лучше всех советских физиков подготовлен к наступлению «революции вундеркиндов». С первых студенческих лет на физико-математическом факультете Петербургского университета вплоть до отъезда в 1912 году Пауля Эренфеста в Голландию Крутков активно участвовал в его петербургском семинаре. Юрий рано смог побывать за границей — осень 1913 года провёл в Лейдене у Эренфеста, путешествовал по стране, участвовал в физических семинарах в разных городах Голландии, в том числе, в Гаарлеме у Лоренца. Возможно, он уже тогда бегло встречался с Эйнштейном, часто бывавшим в гостях у Лоренца и у Эренфеста. Во всяком случае, по возвращении в Петербург зимой 1914 года Юрий получил открытку, подписанную Эйнштейном, а также Эренфестом и другими голландскими физиками, такого содержания: «Дорогой господин Крутков, сердечные приветы от участников исключительно плодотворно прошедшего коллоквиума. Письмо вскоре последует»1.
1. Френкель В. Я. Юрий Александрович Крутков. Успехи физических наук. 1970, Т. 102, вып. 4, с. 639—654. С. 642.
Близкое знакомство с Эйнштейном произойдёт спустя десять лет, о чём речь впереди.
Собственные работы Круткова тех лет лежали в русле квантовой физики до рождения квантовой механики. В каком-то смысле и его работы, и работы Эренфеста готовили почву для новой науки, но после создания матричной и волновой механики перестали быть актуальными.
Время для науки в России было крайне неблагоприятное. О разрухе, царившей в стране начала двадцатых годов двадцатого века, свидетельствует четвёртый пункт постановления, принятого на первом заседании Атомной комиссии зимой 1920 года: «Обеспечить Ю. А. Круткова керосином и дровами, чтобы дать ему возможность работать продуктивно дома»2.
2. Там же. С. 645
Но Круткову очень повезло. Он первым из представителей советской науки получил годовую стипендию из Рокфеллеровского фонда, которую давали наи-более талантливым учёным для работы в различных научных центрах Европы. И 1922—1923 годы Юрий Крутков провёл в Германии и Голландии. В эти годы Советская Россия стремилась наладить связи с Западом, чтобы укрепить, а чаще создать заново материальную базу научных исследований. Нужно было закупить книги для библиотек университетов и Академии наук, приборы для основных научных институтов Москвы и Петрограда. С этой целью в Берлине работала большая команда советских физиков, с которыми поддерживал связь Крутков. В его берлинской квартире останавливался академик Иван Петрович Павлов во время своей поездки в США. В Берлине Крутков встречался с почётным членом Российской академии наук, автором знаменитого «Курса физики» Орестом Даниловичем Хвольсоном, тоже прибывшем в Германию в командировку.
Контакты с европейскими физиками и математиками у Круткова были уже давно налажены. Его принимали Лоренц, Дебай, Каммерлинг-Оннес, Штерн, Гильберт и, конечно, Эренфест. До начала «революции вундеркиндов» оставалось два года.
В 1925—1926 годах, когда эта революция шла полным ходом, Юрий Крутков снова оказался в Германии. Теперь он большую часть времени проводил в Гёттингене, именно там, где рождалась матричная механика и стохастическая интерпретация волновой функции.
В двадцатые годы в Гёттинген на различные сроки приезжали П. Л. Капица, С. И. Вавилов, В. Н. Кондратьев, Н. Н. Семёнов, Я. И. Френкель и другие учёные из Ленинграда.
С Яковом Ильичом Френкелем Крутков познакомился в Гамбурге, куда приехал повидаться с профессором Отто Штерном, ассистентом которого в те годы был Вольфганг Паули. В письме от 14 марта 1926 года Яков Ильич сообщает родным: «У меня со вчерашнего дня гость — Ю. А. Крутков, которого мои хозяева устроили в смежной с моей комнате. Я чрезвычайно рад его приезду; мы с ним весьма приятно и полезно проводим время. Вчера до позднего вечера занимались чтением, комментированием и отчасти дальнейшим развитием новой статьи Гейзенберга о квантовой механике... Крутков чрезвычайно милый и приятный парень; за одни сутки нашего совместного пребывания в Гамбурге я узнал его лучше, чем за 5 лет совмест-ной жизни в Ленинграде... С середины апреля и до начала августа мы... будем работать с ним оба в Гёттингене, в значительной мере, вероятно, совместно: мы оба страдаем ленцой, а коллективизм является в этом случае наилучшим противоядием»3.
3. Там же. С. 646.
Оказавшись в эпицентре «революции вундеркиндов», Юрий Крутков сам непосредственного участия в ней не принял. Но впоследствии он взял на себя роль пропагандиста новой теории и просветителя советских физиков: читал курсы лекций в Ленинградском университете и в Физико-математическом институте Академии наук СССР. По свидетельству современников, лектором он был превосходным.
В 1933 году Крутков был избран членом-корреспондентом Академии наук (одновременно с Д. С. Рождественским и И. Е. Таммом). В годы Большого террора Юрий Александрович разделил судьбу многих советских учёных — в 1937 году был арестован. Правда, вместо лагеря он попал в «шарашку», Конструкторское бюро Туполева, ЦКБ-29, где работал по специальности рядом с Юрием Борисовичем Румером, арестованным вместе с Львом Ландау в 1938 году. Вернувшись в Ленинград после освобождения, Крутков продолжил работу в университете, стал заведующим кафедрой. Помогли старые друзья и коллеги — Владимир Иванович Смирнов, Сергей Иванович Вавилов и другие. Жизнь, вроде, стала налаживаться, ему даже присудили Государственную премию за серию специальных работ, в которых он участвовал. О премии он узнал в больнице в последние дни августа 1952 года, а через две недели скончался там от сердечной недостаточности.
«Победил Эйнштейна в споре о Фридмане»
Главным достижением пребывания в Германии и Голландии в 1922—1923 годах Крутков считал тот факт, что ему удалось убедить Альберта Эйнштейна признать ошибку в его представлении о строении Вселенной. В мае 1923 года Эйнштейн приехал в Лейден, чтобы присутствовать на прощальной лекции своего старшего товарища Хендрика Антона Лоренца, уходившего в отставку в связи с наступавшим семидесятилетием. Остановился он, как всегда, в доме Пауля Эренфеста. Пауль и познакомил Альберта с гостем из Петрограда.
К встрече с Эйнштейном Крутков стремился не только из понятного любопытства и желания увидеть гениального учёного. Было ещё одно конкретное дело, связанное с работой его питерского товарища, физика Александра Фридмана. Короткая жизнь этого выдающегося учёного — он умер в пушкинском возрасте, в 37 лет, — настолько насыщена приключениями, героическими подвигами, необыкновенно интенсивной научной работой в разных областях знаний, страстными любовными переживаниями, что заслуживает отдельных статей, книг и кинофильмов. Нелишне напомнить, что Эренфест хорошо знал Фридмана со времён своего семинара, которым он руководил в Петербурге в 1908—1912 годах. Две работы Фридмана, развивающие космологическую модель Эйнштейна, сделали его классиком науки.
Создавая общую теорию относительности, Эйнштейн представлял себе Вселенную, имеющую неизменный (стационарный) размер. Он так и писал в Дополнении к работе 1917 года: «Размеры (”радиус”) пространства не зависят от времени»4.
4. Эйнштейн Альберт. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение). Собрание научных трудов в четырёх томах. Том I, с. 530—600. — М.: Наука, 1965. С. 599.
Чтобы это условие не противоречило уравнениям общей теории относительно-сти, Эйнштейну пришлось добавить в них так называемый космологический член, который из общей теории не следовал и не представлялся естественным. Сам автор теории относительности был этим членом недоволен, но не знал, как иначе обеспечить условие стационарности Вселенной, без которого он свою теорию не мыслил.
…Альберт Эйнштейн иногда ошибался: если посмотреть собрание его сочинений, то можно увидеть статьи, где предыдущая работа объявлялась неверной. Но заблуждение относительно размеров Вселенной он считал самым крупным своим просмотром. И указал ему на эту ошибку не кто иной, как Александр Александрович Фридман.
Теория относительности долгое время не была главной областью научных занятий Фридмана. Количество опубликованных статей по теории тяготения составляет менее десяти процентов всех его работ. Но по своему значению и влиянию на развитие физической картины мира две небольшие заметки 1922 и 1924 годов стоят на первом месте.
Основные идеи общей теории относительности Фридман и его петроградские коллеги узнавали от профессора Всеволода Константиновича Фредерикса, в 1918 году вернувшегося в Россию после длительного пребывания за границей. Сначала он учился и защитил диссертацию в Женевском университете, а в 1909 году переехал в Гёттинген, где продолжил научную работу. Тут его застала Первая мировая война, и Фредерикса как подданного враждебного государства должны были интернировать в концлагерь. Спас его Давид Гильберт, сделавший Фредерикса своим личным ассистентом. В 1914—1915 годах Гильберт, соревнуясь с Эйнштейном, вплотную был занят построением уравнений общей теории относительности, так что его ассистент знакомился с новой теорией, можно сказать, из первых рук. В Петрограде Фредерикс читал лекции по теории относительности, вместе с Фридманом выступал на семинаре в Физическом институте университета с докладами о теории Эйнштейна. Свидетель этих выступлений Владимир Александрович Фок так описывал обстановку на семинарах: «Участниками семинара были профессора и студенты старшего курса (их было тогда немного). Основными докладчиками по теории относительности были В. К. Фредерикс и А. А. Фридман, но иногда выступали Ю. А. Крутков, В. Р. Бурсиан и другие. Доклады Фредерикса и Фридмана я живо помню. Стиль этих докладов был различный: Фредерикс глубоко понимал физическую сторону теории, но не любил математических выкладок, Фридман же делал упор не на физику, а на математику. Он стремился к математической строгости и придавал большое значение полной и точной формулировке исходных предпосылок. Очень интересны бывали возникавшие между Фредериксом и Фридманом дискуссии»5.
5. Фок В. А. Работы А. А. Фридмана по теории тяготения Эйнштейна. Успехи физических наук. 1963, Т. LXXX, вып. 3, с. 353—356. С. 353.
В июне 1922 года Фридман отправляет в журнал «Zeitschrift für Physik» статью «О кривизне пространства»6. В этой работе показано, что уравнения Эйнштейна имеют и нестационарное решение, проще говоря, предлагается теория расширяющейся Вселенной. При этом вводить искусственный «космологический член» нет необходимости.
6. Фридман А. А. О кривизне пространства. Успехи физических наук. 1963, Т. LXXX, вып. 3, с. 439—446 (впервые опубликована на нем. языке в Zs. Phys. 11, 377; 1922).
К работе Фридмана Эйнштейн отнёсся поначалу отрицательно. В заметке, отправленной в редакцию журнала «Zeitschrift für Physik» в сентябре того же 1922 года, Эйнштейн, «несколько свысока», как выразился В. А. Фок7, пишет: «Результаты относительно нестационарного мира, содержащиеся в упомянутой работе, представляются мне подозрительными. В действительности оказывается, что указанное в ней решение не удовлетворяет уравнениям поля»8.
7. Фок В. А. Работы А. А. Фридмана по теории тяготения Эйнштейна. Успехи физических наук. 1963, Т. LXXX, вып. 3, с. 353—356. С. 355.
8. Эйнштейн Альберт. Замечание к работе А. Фридмана «О кривизне пространства». Собрание научных трудов в четырёх томах. Т. II. с. 118. — М.: Наука, 1966. С. 118.
В декабре 1922 года Александр Фридман пишет большое письмо Эйнштейну, начиналось оно так: «Многоуважаемый господин профессор! Из письма одного из своих друзей, который сейчас находится за границей, я имел честь узнать, что Вы сдали в печать в 11-й том ”Zeitschrift für Physik” небольшую заметку, где указывается, что если принять сделанные в моей статье ”О кривизне пространства” допущения, то из выведенных Вами мировых уравнений должно будет следовать, что радиус кривизны мира является величиной, не зависящей от времени»9.
9. Френкель В. Я. Новые материалы о дискуссии Эйнштейна и Фридмана по релятивистской космологии. В книге: Франкфурт У. И. (составитель). Эйнштейновский сборник 1973, с. 5—18. — М.: Наука, 1974. С. 8—9.
Ясно, что под «одним из своих друзей, который сейчас находится за границей», нужно понимать Юрия Круткова. В письме Эйнштейну Фридман прямыми расчётами показывает, что вывод о постоянстве во времени радиуса кривизны мира неверен. По окончании выкладок Фридман подводит итог: «Результат расчётов показал, что может существовать как мир с постоянной (но уже отрицательной), так и мир с изменяющейся (во времени) кривизной. Наличие возможности получить из Ваших мировых уравнений мир с постоянной отрицательной кривизной представляет для меня исключительный интерес, и поэтому я очень прошу Вас ответить на это моё письмо, хотя и знаю, что Вы очень заняты. В случае, если Вы сочтёте правильными изложенные в моём письме расчёты, я прошу Вас не отказать мне в том, чтобы известить об этом редакцию ”Zeitschrift für Physik”; быть может, в этом случае Вы поместите в печати поправку к Вашему высказыванию или предоставите возможность для перепечатки из этого моего письма»10.
10. Там же. С. 11.
Письмо Фридмана Эйнштейну отправлено 6 декабря 1922 года. Ответа Фридман так и не дождался. И дело не только в том, что Эйнштейн был «очень занят», его уже давно не было в Берлине, куда послал письмо Фридман. Отказавшись от запланированного выступления на съезде Общества немецких естествоиспытателей и врачей в сентябре 1922 года в Лейпциге из-за прямых угроз националистов, Эйнштейн с женой Эльзой 8 октября отправился в длительную поездку в Японию. По пути в Страну восходящего солнца он узнал о присуждении ему Нобелевской премии. В феврале 1923 года на обратном пути из Японии чета Эйнштейнов провела 12 дней в Палестине. Вернулись в Берлин Эйнштейны только в марте 1923 года. А в мае Альберт Эйнштейн оказался в Лейдене, в доме Пауля Эренфеста, где Юрию Круткову удалось добиться внимания великого физика. Об их встречах мы узнаём по письмам Круткова сестре. В конце письма от 4 мая 1923 года Юрий Александрович поясняет: «Я не могу, однако, больше писать, так как должен спешить на доклад Эйнштейна. Он очень сердечный (gemütlich) человек»11. (Я бы перевёл «приветливый». — Е. Б .)
11. Френкель В. Я. Юрий Александрович Крутков. Успехи физических наук. 1970, Т. 102, вып. 4, с. 639—654. С. 647.
В дневнике Круткова есть лаконичная запись: «В понедельник 7 мая 1923 г. читал с Эйнштейном статью Фридмана в ”Zs. f. Physik”, Bd. 10»12.
12. Там же.
А 18 мая Юрий сообщает сестре радостную весть: «Победил Эйнштейна в споре о Фридмане. Честь Петрограда спасена!»13.
13. Там же.
На этом контакты Круткова и Эйнштейна не закончились. По сообщению Владимира Александровича Фока, они ещё виделись в Берлине: «В то время (1923 г.) в заграничной командировке был Ю. А. Крутков, который, по просьбе Фридмана, виделся в Берлине с Эйнштейном и с большим трудом (как он мне говорил) убедил последнего в его неправоте. В результате дискуссий между Крутковым и Эйнштейном вскоре появилась вторая заметка Эйнштейна, в которой тот полностью признаёт свою ошибку и даёт высокую оценку результатам Фридмана. Такая готовность Эйнштейна — великого учёного, стоявшего тогда на вершине своей славы, — признать свою ошибку заслуживает быть отмеченной»