Это небольшое повествование написано по работам Виталия Лазаревича Гинзбурга – одного из колоритнейших ученых ХХ столетия. Знаменитый физик-теоретик – сотрудник ФИАН (Физического института имени П.Н. Лебедева РАН) с 1940 года. В 2003 году он стал лауреатом Нобелевской премии за «решающий вклад в объяснение двух феноменов квантовой физики: сверхпроводимости и сверхтекучести», пополнив плеяду своих именитых коллег-фиановцев, вслед за И.Е. Таммом, И.М. Франком, П.А. Черенковым, А.М. Прохоровым, Г.Н. Басовым, А.Д. Сахаровым.
Мало кому, особенно по советским временам, было известно участие В.Л. Гинзбурга в создании отечественного термоядерного оружия. Теперь это уже не секрет. Однако немало страниц биографии этого удивительного человека еще ждут своего исследователя. Мне же просто было интересно понять: как становятся обычные сотрудники самых обыкновенных, хотя и академических институтов, Нобелевскими лауреатами?
«Слойки» и «сэндвичи» Виталия Гинзбурга
«Теоретик – курица, которая несет золотые яйца», – любил повторять Сергей Иванович Вавилов – директор ФИАНа и президент Академии наук СССР. Тем самым он подчеркивал мощь и возможности теоретической физики, главный инструмент которой… авторучка, иногда компьютер, да человек, могущий эти «золотые яйца» нести. В очередной раз передовая роль теорфизики, советской академической науки и ее преданных служителей подтверждена самой престижной наградой в мире – Нобелевской премией. В этом году ее получают трое ученых и среди них – два выпускника Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова – Алексей Алексеевич Абрикосов (ныне сотрудник Аргонской Национальной Лаборатории, США) и Виталий Лазаревич Гинзбург (Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН, Россия).
Почему я пишу о советской науке? Потому что премия этого года вручается ученым, которые внесли «решающий вклад в объяснение двух феноменов квантовой физики: сверхпроводимости и сверхтекучести». А работы эти выполнены еще в 50-х годах прошлого столетия в существовавшем в то время государстве под названием СССР. По поводу давности своих работ, отмеченных наградой, о которой мечтают практически все физики еще со студенческой скамьи, Виталий Лазаревич пошутил: «В России надо жить долго». Ему 87 лет, но он по-прежнему бодр, на работу в ФИАН, невзирая ни на какую погоду ходит пешком, никогда не пользуется институтским лифтом и любит повторять: «На внешний вид не жалуюсь, но годы, конечно, берут свое».
А мне интереснее в его биографии другое: как становятся обычные сотрудники самых обыкновенных, хотя и академических институтов, Нобелевскими лауреатами? С ФИАНом вообще случай особый. Это практически единственный институт в стране, в Европе и едва ли не в мире, где в разные годы трудились почти десяток Нобелевских лауреатов: И.Е. Тамм, И.М. Франк, П.А. Черенков, А.М. Прохоров, Г.Н. Басов, А.Д. Сахаров, теперь уже и В.Л. Гинзбург.
I. Разбег
Эффект излучения
Виталий Лазаревич не раз в своих публикациях говорил, что теоретической физикой занялся случайно. Но не слишком ли много «случайностей» на одну человеческую жизнь? Случайно, как он сам вспоминает, со своей ошибочной идеей «об индуцированном излучении при соударениях» движущегося заряда он обратился не ко Льву Давидовичу Ландау, который «сразу бы заметил, что это неверно, и облил меня холодным душем», а к Игорю Евгеньевичу Тамму, который заинтересовался проблемой и «посоветовал мне посмотреть статьи по квантовой электродинамике». Кстати, наряду с И.Е. Таммом, он всегда считал и считает Л.Д. Ландау одним из лучших своих учителей. И тот и другой – были выдающимися теоретиками нашего времени. И здесь Виталию Гинзбургу не просто повезло, а фантастически повезло в том, что он имел возможность работать вместе с ними, обсуждать свои, подчас, самые неправдоподобные идеи.
А пока… «Я стал смотреть. И, о чудо, ничего не зная и ничего не понимая в высоких материях, прояснил нечто важное и интересное. Я познакомился с квантовой электродинамикой в ее наиболее ясной, я и сейчас так считаю, форме: когда все сводится к осцилляторам поля и их квантованию. Я быстро написал четыре статьи: три для ДАН («Доклады Академии наук») и заметку для ЖЭТФ («Журнал экспериментальной и теоретической физики») о кулоновской калибровке».
Начиналось же все в 1934 году. Именно тогда С.И. Вавиловым и П.А. Черенковым было открыто физическое явление, которое называется сейчас излучением Вавилова-Черенкова, сокращенно В.Ч. В 1937 году И.Е. Таммом и И.М. Франком была построена классическая теория эффекта. Они показали, что «заряд, равномерно движущийся в среде со «сверхсветовой» скоростью, должен излучать». «Это было уже на моей памяти, – написал Виталий Лазаревич. – Довольно естественно в такой ситуации, что, занявшись квантовой электродинамикой, я в 1940 году построил квантовую теорию излучения В.Ч., а также рассмотрел этот эффект в анизотропной среде – в кристаллах. С тех пор излучение равномерно движущихся источников – сюда относятся помимо эффекта В.Ч., переходное излучение и эффект Доплера – стало одной из моих любимых областей. Да, мне нравятся все эти эффекты, они кажутся мне красивыми. Но, конечно, как и в других случаях, оценка «красиво» довольно субъективна. Так, например, Л.Д. Ландау был, можно сказать, совершенно равнодушен к эффектам, о которых идет речь». «…Не всегда помнили и помнят о том, что я все это начал, но это уже вопрос не важный. Важно то, что за один 1938-1939 учебный год я написал семь-восемь статей и, главное, обрел себя, был счастлив, понял, что могу работать. И все осциллятор! Он играл для меня как бы роль «баска» - струны басовой - в известной легенде о Паганини».
Здесь стоит сказать, что в 1995 году Виталий Лазаревич Гинзбург был награжден высшей наградой Российской Академии наук – Большой Золотой медалью имени М.В Ломоносова. Еще он отмечен Ленинской и Государственной премиями, орденами советского-российского государства, а также премиями имени академика Л.И. Мандельштама, имени М.В. Ломоносова, имени Дж. Бардина, Золотой медалью Лондонского Королевского астрономического общества, Золотой медалью имени С.И. Вавилова, Международной премией имени Вольфа, Золотой медалью «Юнеско – Нильс Бор», медалью Никольсона Американского физического общества. Можно перечислять и далее, но при чем здесь проблема «излучения равномерно движущихся источников», так называемый «эффект Вавилова-Черенкова», с чего мы начали? Объясняется все очень просто. По статусу РАНовской медали лауреат должен произнести речь на заседании Общего собрания, что и было сделано 1 ноября 1996 года в здании Президиума Академии наук. Определяя свой выбор темы доклада, В.Л. Гинзбург произнес буквально следующее:
«В своей уже долгой жизни я занимался многим… И в качестве темы настоящего доклада я мог выбирать между теорией сверхпроводимости, астрофизикой космических лучей и излучением равномерно движущихся источников. Я остановился на последней возможности по двум причинам. Первая: я буквально люблю этот круг вопросов. Конечно, слово «любовь» практически не встречается в научной литературе, но это лишь дань выработавшемуся стилю изложения. Фактически же, все мы в науке, как и в жизни, что-то любим, а чего-то не любим. Люблю я проблематику, связанную с излучением равномерно движущихся источников, вероятно, потому, что с ней связаны мои первые научные результаты, да и было это в молодости. Вторая причина в том, что излучение равномерно движущихся источников – это российская и к тому же академическая тема».
И это правда. Самое яркое физическое явление в этой области – эффект Вавилова-Черенкова – открыт соответственно С.И. Вавиловым и П.А. Черенковым. И.Е. Тамм и И.М. Франк спустя три года этот эффект объяснили. Фактически они развили теорию «излучения электрона, движущегося в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света». В 1940 году В.Л. Гинзбург разработал квантовую теорию эффекта Вавилова-Черенкова. А совместно с И.М. Франком в 1945 году он впервые рассмотрел и предсказал переходное излучение. Кстати сказать, ныне на измерении энергии, предсказанного им переходного излучения, основаны так называемые переходные счетчики, нашедшие широкое применение в физике частиц высоких энергий. Но поскольку энергия для одной границы раздела весьма мала, в подобных детекторах часто используется «слойка» из многих пластинок материала, разделенных, например, воздушными прослойками. В дальнейшем анализ вопроса «об излучении при движении вблизи среды» был использован В.Л. Гинзбургом при обсуждении «различных возможностей генерации микрорадиоволн». Но это было потом. А здесь лишь следует заметить, что все указанные авторы – сотрудники ФИАН, все они – академики АН СССР. Более того, И.Е. Тамм, И.М. Франк и П.А. Черенков в 1958 году удостоены Нобелевской премии по физике «за открытие и объяснение эффекта Вавилова-Черенкова». Сам Сергей Иванович Вавилов премию не получил, поскольку к тому времени он ушел из жизни, не дожив и до шестидесяти, а посмертно Нобелевские премии не присуждаются.
Так чем же отличился на заре своей научной жизни молодой Гинзбург? Как известно, способов вычисления интенсивности излучения В.Ч. известно несколько. Тамм и Франк решали уравнения электродинамики в среде, определяя «интенсивность излучения как поток вектора Пойнтинга через цилиндрическую поверхность, окружающую траекторию заряда». Другой метод расчета основан на тех же классических уравнениях, определяющих силу, тормозящую заряд при его движении. Есть и третий способ получения той же интенсивности, или мощности, состоящий «в вычислении энергии электромагнитного поля, излучаемого зарядом в единицу времени». Вот этим и занялся В.Л. Гинзбург, посчитав, что «для этой цели удобно использовать весьма прозрачный, так называемый гамильтоновский метод». Расчет гамильтоновским методом оказался в данном случае «нагляден и технически очень прост». «Именно эта простота, с которой я случайно столкнулся, – отметит он в своем докладе в Президиуме РАН, – побудила меня заняться теоретической физикой. Окончил я МГУ в 1938 году как оптик-экспериментатор и считал, что теоретиком мне становиться не следует в связи с недостаточными математическими способностями».
Таким образом, первоначальные научные результаты не только дали возможность, спустя годы, удостоиться Большой Золотой медали РАН «по совокупности работ», но послужили основой… для кандидатской диссертации, которую Виталий Лазаревич защитил весной 1940 года. И сразу же стал «ходить в талантах», ибо оказался едва ли не первым аспирантом, защитившимся досрочно. Было намерение оставить его в МГУ, но так уж судьба распорядилась, и с 1 сентября 1940 года он – докторант ФИАНа. Его научным руководителем стал Игорь Евгеньевич Тамм. Здесь он стал его заместителем, а потом и возглавил теор-отдел имени своего учителя И.Е. Тамма. И вся дальнейшая жизнь прошла в стенах этого всемирно известного Физического института.
О радиолокации и не только
Итак, вплоть до середины 1941 года он занимается «классической и квантовой электродинамикой, а также теорией частиц с высшими спинами». Гинзбург вспоминает: «Войну мы в какой-то мере ждали и опасались ее, но не готовились к ней, жили надеждой, что «пронесет». Не собираюсь обобщать, но именно такая атмосфера царила в теоретическом отделе ФИАНа».
«Не пронесло»… Ранним утром 22 июня 1941 года Германия вторглась в СССР, но лишь ближе к обеду по радио выступил Молотов с сообщением о начале войны. Бомбежки советских городов к тому времени не прекращались уже несколько часов. «Ясно помню, как слушал его с двухлетней дочкой на руках. Помню и речь Сталина 3 июля, когда этот заливший страну кровью и слезами диктатор назвал своих слушателей, кажется, в первый и в последний раз братьями и сестрами», – напишет потом Виталий Лазаревич. Поскольку «рядовых необученных» в тот момент в армию не брали, он не был мобилизован. Но для таких случаев было организовано «народное ополчение». «Вскоре огромная масса людей из этого «ополчения» была уничтожена или взята в плен под Москвой», – расскажет Гинзбург. – Разумеется, я также сразу попал в ополчение и провел целый день в какой-то школе, где нас «формировали», а вечером отпустили с указанием явиться «с вещами» по первому зову».
Вскоре вышло постановление об эвакуации Академии наук, и он с престарелым отцом, которому было 78 лет, тетей и женой выехал в Казань. Единственная дочь была эвакуирована с бабушкой раньше. «До нашего отъезда лишь однажды немецкая авиация бомбила Москву. Мы с женой случайно оказались в момент тревоги около станции метро, где и провели ночь. Так что я видел утром лишь следы налета…». В Казани, наряду с другими гражданами, пришлось «рыть недалеко от города окопы, к счастью, не понадобившиеся». Какой-либо отсрочки от призыва, так называемой «брони», у молодого докторанта не было, она тогда предназначалась лишь людям, занимавшим «видное положение». Гинзбург же, видимо, не представлял особой ценности, как не имеющий военной специальности, потому его все еще не призывали. Он напишет потом: «Я не уклонялся от фронта, два раза добровольно записывался, брони у меня не было. Но была какая-то инструкция: не обученных военному делу ученых без особой надобности в армию не брать. И нужно сказать, что это было дальновидное решение, сыгравшее положительную роль после войны, когда развернулось восстановление промышленности и создавалась новая техника…»
Так или иначе, в ожидании призыва, он стремился все же поскорее закончить докторскую диссертацию и действительно защитил ее в мае 1942 года. Посвящена она была «теории частиц с высшими спинами». По этому поводу сам Гинзбург сказал: «Еще до поступления в ФИАН я занялся теорией частиц с высшими спиновыми состояниями. Эта работа потом продолжалась много лет, частично совместно с И.Е. Таммом, а также с молодыми сотрудниками. Я не имею оснований считать свою диссертацию слабой, она получила вполне хорошую оценку. Однако если бы условия были мирными, я не спешил бы с защитой. Но в упомянутой ситуации, да еще в силу перехода на другую тематику, поспешность была оправдана».
Жизнь в Казани была, конечно же, не сладкой. Семья занимала небольшую комнату в университетском общежитии, где зимой температура опускалась ниже нуля. Отец Виталия Лазаревича не выдержал и скончался в середине 1942 года. По словам Гинзбурга, «академию кое-чем снабжали, и мы не голодали, но есть все время хотелось…» И вот в это время, в 1943 году он занялся… теорией сверхпроводимости и сделал впоследствии в этой области целый ряд работ. Наиболее известная из них, совместная со Львом Давидовичем Ландау «К теории сверхпроводимости» опубликована в 1950 году.
«В мире шла страшная война, и я сам теперь плохо понимаю, – скажет Виталий Лазаревич, – почему в эвакуации, в Казани, в условиях холодного и полуголодного существования меня привлекали тайны физики низких температур. Но так было. Плохое владение математическим аппаратом, неумение сконцентрироваться на чем-то одном – занимался почти одновременно несколькими вопросами, трудности обмена научной информацией, мешали быстрому продвижению вперед, и лишь в 1950 году было сделано нечто законченное, имею в виду пси-теорию сверхпроводимости. Но, разумеется, эта законченность весьма условна, все время рождались новые вопросы и задачи».
Началось же все с доклада Льва Ландау. Вероятно это было в 1940 году, как вспоминает Гинзбург начало своей деятельности в этом направлении: «В 1939 году, после годичного пребывания в тюрьме, Л.Д. Ландау начал работать над созданием теории сверхтекучести гелия II. Как известно, П.Л. Капица мотивировал свою просьбу освободить Ландау из тюрьмы именно стремлением получить его помощь в области теории сверхтекучести. Я присутствовал на докладе Ландау, посвященном этой теории, соответствующая статья поступила в редакцию 15 мая 1941 года. В конце работы рассматривается также сверхпроводимость, трактуемая как сверхтекучесть электронной жидкости в металле. Не знаю, высказывалось ли такое утверждение и раньше, но это маловероятно. Ведь сверхтекучесть в собственном смысле слова была открыта только в 1938 году независимо и одновременно Капицей и Алленом и Мизнером...»
Итак, к 1943 году, когда он «начал заниматься теорией сверхпроводимости, прошло уже 32 года со времени открытия этого явления». Тем не менее, «на макроскопическом уровне сверхпроводимость еще не была понята и оставалась буквально «белым пятном» в теории металлов, да и, пожалуй, во всей физике конденсированных сред», а «сверхтекучесть гелия II была тогда лишь недавно, всего 5 лет, как обнаружена в явной форме», ее же «связь со сверхпроводимостью и вовсе лишь намечена».
Здесь, наверное, следует заметить, что, даже в самый разгар войны отечественные физики занимались всем, что только «Бог на душу положит». Тем более физики оказались не у дел, когда война только грянула. По словам самого Гинзбурга, «даже И.В. Курчатов занялся сначала размагничиванием кораблей для борьбы с магнитными минами и только в конце 1942 года стал руководителем ядерной программы. Я, как уже упоминал, занимался совершенно абстрактным исследованием уравнений для частиц с высшими спинами. С началом войны, однако, все мы начали искать какого-то более близкого к практике, если не к обороне, приложения своих сил. Случайно я получил совет заняться якобы важной для обороны проблемой распространения радиоволн в ионосфере. Так я и поступил, а затем посвятил этой тематике много сил и времени».
Так, в далеком 1941 году, следуя довольно случайному совету, Гинзбург занялся, наивно полагая, что это поможет обороне страны, «проблемой распространения радиоволн в ионосфере и вообще физикой плазмы», причем «первой была рассмотрена задача об изменении формы импульса волн, отражающихся от ионизированного слоя». «Занятия плазмой пригодились впоследствии, когда я сравнительно недолго занимался теорией управляемого термоядерного реактора», – считает академик. А тогда, в середине 40-х годов, это привело к увлечению радиоастрономией, потом астрофизикой космических лучей, гамма-астрономией.
Мы к этому еще вернемся. А пока… маленькое и совсем не лирическое отступление.
Комната с окнами во двор
К окончанию войны, в 1945 году, физики в СССР, по причинам давно всем известным, – уже в большом почете. Создаются новые институты и высшие учебные заведения, «бурно растут» имеющиеся научные учреждения. Так, еще в 30-е годы в Горьковском университете образовалась сильная группа физиков и математиков. И эта группа решает создать «особый радиофизический факультет». Но, поскольку своих специалистов все же недостаточно, то из Москвы, в частности, из ФИАНа приглашаются три профессора. Они должны работать «вахтовым методом», то есть «по совместительству», время от времени приезжая из столицы читать лекции. Среди этих троих вовсе не случайно оказывается и В.Л. Гинзбург. Причем именно ему поручается «организовать и возглавить кафедру распространения радиоволн». Ведь уже с начала войны именно он занимается этой проблемой и «успел опубликовать ряд статей».
Воспоминания: «От Москвы до Горького ночь езды. Помню, как в конце 1945 года приехал на поезде в мало комфортабельных условиях и нанял какого-то мужичка, везшего на санках мой чемодан от вокзала до центральной части города, где находились университет и гостиница. Шли пешком. На «моей кафедре» был вначале только один сотрудник. Но вскоре появились способные студенты, а затем и аспиранты. Многие окончившие кафедру давно доктора наук, кафедра существует до сих пор. Возглавить кафедру в тех тяжелых послевоенных условиях – сейчас мне это кажется авантюрой. Но тогда! Мне было 29 лет. Как доктор наук, я имел право заведовать кафедрой, мне хотелось учить молодежь, а в Москве это сделать было трудно…»
Скорее всего, как и его коллеги, ездившие из Москвы, он через пару лет все же оставил бы Горький, но судьба сложилась иначе. Он встретил там свою теперешнюю, вторую жену Нину Ивановну Ермакову. В 1946 году они поженились. Не стоило бы и упоминать о семейной жизни Гинзбурга, если бы не особые обстоятельства. Нина была фактически… сослана в Горький и не имела права жить в Москве. Вот в какой ситуации Виталий Лазаревич в тот момент оказался:
«Отец мой был беспартийным старым инженером. Не было ни родных, ни близких знакомых, занимавшихся политической деятельностью или хотя бы просто разбиравшихся в истинном положении в стране. Ни одного репрессированного я лично тогда не знал. Вокруг были одни коммунистические лозунги, восхваление «великого Сталина» и информация о происках фашистов. К тому же советская власть имела ведь и реальные достижения. Достаточно упомянуть ликвидацию неграмотности и безработицы, отсутствие в довоенные времена расовой дискриминации и, конкретно, государственного антисемитизма, возможность учиться. Поэтому и сегодня не собираюсь каяться в том, что в 1937 году в возрасте 21 года вступил в комсомол. Не было в этом и тени корысти, в аспирантуру физфака брали и беспартийных, а никаких других планов на будущее у меня не было.
Не стыжусь я и того, что в 1942 году вступил в КПСС, точнее, стал кандидатом партии. Это произошло в Казани, где основная часть Академии наук СССР находилась в эвакуации. Это было время, когда немцы достигли Волги. Замечу, кстати, что никаких партийных должностей, членства в партбюро и т.п., я никогда не занимал. В 1942 году я стал доктором физико-математических наук, работал в Физическом институте АН СССР – ФИАНе, но преподавать в Москве мне было негде, а силы были. Поэтому, когда в 1945 году меня пригласили стать по совместительству профессором радиофака Нижегородского, тогда Горьковского университета, я согласился. Там я и встретил Нину Ермакову, которая, как оказалось, была не простой советской гражданкой, а ссыльной.
Отец ее был коммунистом, видным инженером; в 1938 году его арестовали, и он отбывал свой 15-летний срок на Севере. Но удалось собрать много подписей сослуживцев, совсем непростое дело в те времена, и И.П. Ермакова привезли в Москву «на доследование». А тут разразилась война. Бутырскую тюрьму эвакуировали в Саратов, где отец жены умер от голода, кажется, в одной камере с известным биологом Н.И. Вавиловым. Нина в это время училась на мехмате МГУ, имела знакомых студентов тоже с репрессированными родителями. И тут наши славные «органы» решили создать «дело» о группе молодежи, решивших, якобы, из мести убить самого великого вождя и учителя. К несчастью, Нина жила на Арбате, по которому этот вождь иногда «проезжал в пяти машинах» (пользуюсь образом Б. Слуцкого). Вот из окна арбатской квартиры юные террористы и должны были стрелять. Но сценаристы из КГБ не учли того обстоятельства, что Нина с матерью ютилась в комнате с окнами во двор.
Пришлось поэтому переквалифицировать ей обвинение в терроре на «невинное» обвинение в контрреволюционных разговорах и участии в «нехорошей» группе террористов (статьи 58-10, 58-11 тогдашнего Уголовного Кодекса). Отсутствие окон на Арбат и отказ чистосердечно признать свои грехи, несмотря на десять дней отсидки в карцере без сна, привели к крайне мягкому по тем временам «приговору» ОСО (особого отдела) – к трем годам лагерей с зачетом девяти месяцев, проведенных в тюрьме, с июля 1944 года. Но тут, в связи с окончанием войны, была объявлена амнистия Причем она была половинчатой: из лагеря выпустили, но жить в больших городах запретили. Вот Нина и оказалась прописанной в селе Бор, расположенном на Волге против Нижнего Новгорода, где она, и то лишь по счастливому стечению обстоятельств, смогла поступить в Политехнический институт.
Здесь и произошла та знаменательная встреча студентки и профессора. Лично мне довелось увидеть Нину Ивановну спустя почти пятьдесят лет. Мы с фотокорреспондентом «АТОМИУМа» спешили на Ленинский проспект к Гинзбургам, где были назначены съемки для журнала. В последний момент у метро вспомнили о цветах. Мы уже опаздывали. И когда, в буквальном смысле слова, «влетели» в довольно скромную квартиру известного академика, я просто застыла на пороге… От изумления. «Что же вы остановились? Проходите», – эта простая фраза, сказанная столь душевно знакомому лишь по телефону человеку, вывела меня из состояния оцепенения. Но я все равно никак не могла отвести своего взгляда от Нины Ивановны. Тут она слегда даже насторожилась: «Что Вы так смотрите на меня?» «Я столько о Вас читала, а теперь вот вижу…» – пролепетала я что-то вроде этого, чуть не брякнув, «живьем». На самом деле меня потрясла ее красота, и это спустя столько лет! Каково же было состояние 29-летнего физика, можно только догадываться. Если этот, подающий надежды молодой профессор, в столь неоднозначные годы, не смотря ни на что, подчас рискуя многим и не только карьерой, не побоялся встать рядом и прошагать вместе всю жизнь. Вот и «до Нобеля дослужились»!
Но вернемся в сороковые. Итак, в сентябре 1945 года Нина была освобождена. Поскольку в Горьком у нее жила тетя, она и выбрала этот город. Прописаться смогла лишь на другом берегу Волги. Добрые люди помогли и с поступлением в Горьковский политех, который она окончила в 1947 году. И до 1949, будучи женой профессора, став Гинзбург, она… незаконно жила в предоставленной ее мужу в Горьком комнате. И только в конце 1949 года по ходатайству еще одного известного ученого А.А. Андронова ее в городе прописали. Случилось это лишь «после того, как 29 октября 1949 года на Волге произошла крупная авария – перевернулся катер, перевозивший людей из Горького в Бор». Из примерно 250 человек находившихся на нем, Нина оказалась в числе 13 спасшихся.
Естественно, Виталий Лазаревич «каждый год, а чаще было нельзя, подавал прошения о разрешении жене переехать в Москву». Эти заявления поддерживали директора ФИАН, известные физики и общественные деятели С.И. Вавилов и Д.В. Скобельцин. Но успеха не имел, узнал лишь, что и у упомянутых директоров тоже сосланы родственники, а добиться их прописки в Москве не удается. Лишь в 1953 году после смерти Сталина последовала новая амнистия, и Нина смогла перебраться в столицу. «В 1956 году она, как и все ее товарищи по «антисоветской группе», была полностью реабилитирована, то есть была признана несостоятельность выдвинутых обвинений. При этом «в квартиру матери Нины приходил следователь, который при свидетелях составил акт о том, что окна комнаты, действительно, не выходят на Арбат…»
Вот и объяснение: почему Виталий Лазаревич «так долго преподавал и вел научную работу в Горьком». Там проводилось много исследований. Кафедрой он заведывал практически до 1961 года. А два последних раза, ездил в Горький в восьмидесятые годы, чтобы повидаться со своим сотрудником по теор-отделу А.Д. Сахаровым. «По иронии судьбы – так, во всяком случае, я это воспринимаю, – сказал Гинзбург, – он был сослан именно в Горький».
Бразильское Солнце
Научная жизнь шла своим чередом. Еще в 30-е годы известные советские радиофизики Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси думали о радиолокации Луны, а затем, видимо, и о радиолокации других небесных тел. Так или иначе, в конце 1945 или в начале 1946 года Н.Д. Папалекси предложил Гинзбургу «выяснить условия отражения радиоволн от Солнца». «Разумеется, по сути дела это была типичая ионосферная задача, все формулы были у меня под рукой, – обрадовался поначалу молодой теоретик. – Результаты расчетов, однако, не казались особенно оптимистическими, поскольку для широкого набора параметров, которые тогда во многом оставались неизвестными, радиоволны должны были сильно поглощаться в короне или хромосфере и не доходить до уровня отражения. Но отсюда сразу же следовал более интересный вывод: источником солнечного радиоизлучения должна быть не фотосфера, а… хромосфера, а для более длинных волн – корона. Таким образом, температура солнечного радиоизлучения, исходящего из короны, (речь шла о волнах с длиной больше метра), даже в равновесных условиях, то есть при отсутствии каких-то возмущений и спорадических процессов, должна достигать около миллиона градусов при температуре фотосферы около 6000 К. Все это изложено в моей первой астрономической работе».
В то же время «узким местом радиоастрономии» было «низкое угловое разрешение». Оно-то и не позволяло исследовать на Солнце области «составляющие даже минуты дуги». В это трудно сегодня поверить. Ведь сейчас «радиоинтерферометры далеко обогнали по силе углового разрешения лучшие оптические телескопы». Но тогда? Что-то нужно было предпринять. И Н.Д. Папалекси предлагает «провести измерения радиоизлучения Солнца во время полного солнечного затмения 20 мая 1947 года». Для чего следует использовать «установленную на пароходе антенну с широкой диаграммой направленности, составляющую несколько градусов». Работать она должна на волне 1,5 м. Удача! Проведенные измерения оказались первыми в своем роде! Ведь, «если интенсивность оптического излучения Солнца во время полного затмения уменьшается на несколько порядков, то на волне полтора метра интенсивность во время затмения не уменьшилась более, чем на 60 процентов». Тем самым и было доказано, что «метровое радиоизлучение исходит из короны»…
Волею судьбы В.Л. Гинзбург был включен в состав Бразильской экспедиции АН СССР, проводившей упомянутые радионаблюдения Солнца с теплохода «Грибоедов». Это было, по его словам, «скорее своеобразной премией за работу в области зарождавшихся тогда радиоастрономических исследований в СССР». Однако, в самих измерениях радиоизлучения Солнца, проводившихся на корабле, он участия не принимал. Основная часть экспедиции, в том числе небольшая ионосферная группа, в состав которой он входил, отправилась вглубь Бразилии для «проведения оптических измерений». Из-за плохой погоды ионосферные наблюдения совершенно не удались. Но втянутый из-за участия в экспедиции в радиоастрономическую деятельность, он на некоторое время стал почти радиоастрономом-профессионалом, то есть «постарался ознакомиться со всем имеющимся материалом, методами измерения и т.д.». В результате были написаны, возможно первые в мировой литературе, радиоастрономические обзоры. Кто сейчас это подтвердит или опровергнет? «Сейчас по прошествии стольких лет мне трудно судить о ценности этих статей и не хочется в них подробнее разбираться», – скажет автор. И отметит лишь «предложение использовать дифракцию радиоволн на лунном крае с целью повышения углового разрешения деталей на Солнце во время затмений». Метод дифракции радиоизлучения на лунном крае широко применялся и применяется, поэтому добавить здесь нечего...
Однако, сколь далеким оставался все-таки Гинзбург от астрономии, говорит такой простой факт: «На обратном пути из Бразилии, в силу случайного, хотя и счастливого стечения обстоятельств, участники экспедиции смогли посетить Лейден. И вот вместо того, чтобы познакомиться с Я.Оортом и, вообще, принять участие в обсуждении астрономических вопросов, я бросился в Криогенную Лабораторию имени Камерлинг Оннеса, поскольку больше всего интересовался тогда физикой низких температур…». Как он сам напишет: «Работа в области астрофизики проводилась мной довольно спорадическим и хаотическим образом и то, что ближе к радиоастрономии, можно несколько условно разделить на три основных направления: это ионосферные и внеионосферные мерцания радиоисточников, колебания интенсивности солнечного радиоизлучения, использование поляризационных измерений, использование спутниковых измерений; это теория спорадического радиоизлучения Солнца; это теория синхротронного космического радиоизлучения, связь с проблемой происхождения космических лучей и с астрофизикой высоких энергий в целом. Именно этой проблематикой, если говорить об астрофизике, я занимался больше всего и продолжаю интересоваться ею и в настоящее время, хотя в меньшей степени, чем раньше».
О пользе чтения
Конечно, оценить роль Гинзбурга в астрономии должны специалисты. Нам же самое время перейти к «важнейшей линии астрономических исследований», в которых Виталий Лазаревич принимал непосредственное участие, – к астрофизике космических лучей и гамма-астрономии. Началось все с теории синхротронного излучения, или «синхротронной теории космического излучения в астрофизике космических лучей», по традиции часто называемой «проблемой происхождения космических лучей».
Примерно к 1948 году стало ясно, что «длинноволновое несолнечное космическое радиоизлучение имеет эффективную температуру, свыше 10000 К». Потому «интерпретировать такое радиоизлучение, как тепловое излучение межзвездного газа», оказалось невозможным. Следовало предположить «существование какого-то нетеплового источника», по аналогии, например, с источником нетеплового (спорадического) радиоизлучения Солнца. Так вполне естественным образом родилась «радиозвездная гипотеза». Согласно ей: существуют «некие звезды» – «аномально мощные радиоисточники», которые и «ответственны за нетепловое космическое радиоизлучение».
«Радиозвездная гипотеза», связывающая нетепловое космическое радиоизлучение с присутствием в Галактике достаточно большого количества «радиозвезд», начала бурно развиваться и вскоре… столкнулась с затруднениями. Ее сторонникам, равно, как и противникам, приходилось делать все больше и больше допущений, иногда произвольных и неправдоподобных, о неких гипотетических «радиозвездах». Кроме всего прочего, для объяснения наблюдений потребовалось вводить такое огромное количество этих самых «радиозвезд», обладающих столь «необычными свойствами и пространственным распределением», что никакую критику это уже не выдерживало. Впоследствии эти предположения и впрямь не подтвердились, а в дальнейшем и вовсе победила «альтернативная гипотеза, связывающая нетепловое радиоизлучение… с синхротронным механизмом». К этой научной победе приложил свою руку, перо, а заодно и светлую мысль, и «неофит в астрономии» Виталий Гинзбург. Соревнование или борьба между двумя этими представлениями заняла несколько лет.
Напомним, что космическое радиоизлучение было открыто в 1931 году, а публикации появились в середине 30-х годов. Солнечное радиоизлучение обнаружено в середине 40-х одновременно в нескольких местах. Наконец, сразу после Второй мировой войны началось бурное развитие радиоастрономии в разных странах. Первым, после Солнца, отождествленным источником космического радиоизлучения оказалась Крабовидная туманность. Успехи радиоастрономии в тот период были обусловлены двумя причинами. Первая связана с совершенствованием радиоаппаратуры, чувствительность которой достигла фантастического уровня, вторая причина – в существовании значительно более интенсивного космического радиоизлучения, чем это предполагалось.
Электромагнитное излучение, возникающее при движении релятивистских частиц в магнитном поле, так называемое, синхротронное излучение, было довольно подробно проанализировано еще в 1912 году. Вопрос приобрел актуальность лишь в 40-е годы в связи с созданием кольцевых электронных ускорителей, в особенности синхротронов. Продолжает Гинзбург: «Сегодня кажется, что в такой ситуации должна была еще, по крайней мере, в 1946-1947 годах возникнуть мысль о применении синхротронного механизма к космическим условиям. Post factum, правда, очень многие идеи и гипотезы кажутся очевидными. На деле же для применения синхротронного механизма в астрономии нужно было знать и теорию синхротронного излучения, и представлять себе условия его возникновения в тех или иных конкретных ситуациях вдали от Земли. Так или иначе, лишь в 1950 году Альфвен и Герлсофсон привлекли синхротронный механизм для объяснения излучения радиозвезд. В общем, ценность их работы состояла не в выборе модели, а в том, что впервые было обращено внимание на возможную связь космического радиоизлучения с космическими лучами. Эта линия была продолжена в статье Кипенхойера, где и оценивается интенсивность синхротронного излучения, которое должно возникнуть в межзвездном пространстве…»
Статьи появились в Physical Review в виде небольших писем и не привлекли к себе практически никакого внимания. Помимо краткости, роль здесь, вероятно, в еще большей мере сыграл другой, едва ли не главный фактор: незнакомство большинства астрономов с синхротронным механизмом. Кроме того, опубликованы они были не в астрономическом журнале. А привлекательность популярной в то время «радиозвездной гипотезы» довершила дело.
Виталий Лазаревич всегда любил читать научную литературу, был знаком с синхротронным механизмом, потому он эти статьи заметил и сразу же «несколько подробнее повторил» все содержащиеся в них оценки. Его работа, поступившая в редакцию «ДАН» в октябре 1950 года, не содержала, в принципе, новых идей, если не касаться приведенного в ней «обсуждения радиоизлучения космических лучей в земном магнитном поле», но поспособствовала «внедрению» синхротронного механизма в астрономию. Процесс этот оказался длительным и нелегким даже в СССР, где Гинзбург выступал с докладами и вообще всячески пропагандировал синхротронную теорию:
«Радиозвездная гипотеза на Западе отстаивалась еще несколько лет. Судя по трудам Манчестерского сипмозиума по радиоастрономии, в которых была помещена статья о «радиозвездной гипотезе, а мой посланный на симпозиум доклад даже не опубликован, «астрономическое общественное мнение» в 1955 году еще склонялось к «радиозвездной» модели. Но уже на следующем Парижском симпозиуме в 1958 году синхротронный механизм был безоговорочно признан в качестве доминирующего при объяснении нетеплового космического радиоизлучения. На этот раз и мой доклад «Радиоастрономия и происхождение космических лучей» был помещен в Трудах симпозиума, хотя я и не имел возможности на нем присутствовать».
А вот это – следствие его «недолгих исследований в области управляемого термоядерного синтеза». Когда А.Д. Сахаров и И.Е. Тамм «загорелись термоядом», а Гинзбургу «особенно нечего было делать «по бомбе» (об этом речь ниже), то он тоже «занялся термоядом». Послушаем его самого: «Я решал всякие там задачи. И вдруг, в один прекрасный день меня лишили допуска. Эта работа стала считаться столь секретной, то ли в 1952, то ли в конце 1951 года – не помню, что мне перестали давать в первом отделе собственные тетради по термояду… Я потом даже опубликовал некоторые свои отчеты, термоядерные, они есть в «Трудах ФИАН». После этого я, конечно, совершенно не занимался спецдеятельностью. Но еще 40 лет числился секретным – меня не пускали за границу».
И тем не менее, молодому теоретику Виталию Гинзбургу удалось отстоять новую в то время альтернативную гипотезу «о природе нетеплового радиоизлучения», которая, в конце концов, и оказалось справедливой. Ведь его статья «по существу явилась и на какое-то время осталась первым откликом на предложение использовать синхротронный механизм в астрономии». Как он сам размышляет: «Дело, вероятно, в том, что реакция астрономов была прямо противоположна моей – синхротронный механизм казался таинственным и спекулятивным, а «радиозвезды» хотя и задавали загадки, но каких только звезд не бывает?» «Мне представлялось несколько странным, что статьи появились в физическом журнале и к тому же в виде кратких писем. Так или иначе, внимание астрономов они не привлекли. Я же, напротив, сразу уверовал в синхротронный механизм как ответственный за нетепловое космическое радиоизлучение. Связываю я это не с какой-то особой свое проницательностью, а с уже отмеченной близостью к физике и удаленностью от классической астрономии. В таких условиях синхротронный механизм был ясен и правдоподобен, гипотетически же странные «радиозвезды» оставались чем-то чисто спекулятивным…»
«Хвосты» так и остались
Так что, первый «поход к звездам» окончился для Гинзбурга, не быстро, правда, но научной победой. Одной из первых. Случайность это или чей-то промысел? Ведь, как он сам рассказал, во время учебы в МГУ, «я как-то сжулил, и вообще не сдавал и не проходил астрономию и химию, что и сейчас ощущаю. Астрономией я начал заниматься с 1945 года и давно для некоторых являюсь астрономом, даже формально член Международного Астрономического союза, а в 1970 году был выбран иностранным членом Королевского Астрономического общества, а также был Дарвиновским лектором этого общества в 1975 году. И в то же время я полный невежда в элементарной школьной астрономии: не знаю созвездий, плохо знаю небесные координаты и т.п. Разумеется, выучить это не так трудно. Но мое слабое место как раз «выучивание» – учить что-то неинтересное я не умею, здесь не хватает воли, которая есть в некоторых других случаях. Поэтому многие «хвосты», в том числе и элементарная астрономия, так и остались».
На самом деле академик отчасти на себя наговаривает. Все объясняется очень просто. Гинзбург в университет «с первого захода» не поступил, но не стал ждать следующего года и пошел на заочное отделение. Через год перевелся на второй курс, в результате чего некоторые предметы и «выпали» из его программы, поскольку они преподавались первокурсникам. Сравнивая затем свои самостоятельные занятия с успехами товарищей по курсу, он понял, что много потерял и в математике, хотя отдельные лекции проводились и для студентов-заочников.
Вот его воспоминания: «На первом курсе очного факультета преподавался курс астрономиии мои товарищи вспоминали о нем с удовольствием. Я же как-то умудрился попасть сразу на второй курс без экзаменов по астрономии, а также по химии. Поэтому, а также в силу отсутствия соответствующих школьных знаний, даже став профессором физики, я оставался совершенно безграмотным в области астрономии и химии. И в обоих случаях, как я убежден, возмездие последовало. Ибо с 1964 года я занимаюсь проблемой высокотемпературной сверхпроводимости, на сегодня именно здесь лежит центр тяжести моей работы. Эта проблема оказалась тесно связанной с некоторыми вопросами химии, которых я не знаю. Что же касается астрономии, то начну со смешного. Не раз, особенно в период увлечения «новой астрономией» с ее квазарами, пульсарами и т.д., я рассказывал и на лекциях, и в кругу знакомых о различных астрономических открытиях: о радио-, рентгеновском и гамма «небе». Но обычного-то звездного неба я не знаю и на вопросы: «Что это за звезда или созвездие?» – так и приходится отвечать – «не знаю». И если я охарактеризовал такую ситуацию как смешную, а не постыдную, то только потому, что и не считаю себя астрономом-профессионалом. Впрочем, мне все-таки немного стыдно, но так уж жизнь сложилась. Когда в 1946 году, в тридцатилетнем возрасте я написал свою первую работу по астрономии, то был уже автором многих работ по физике, а еще большее их число ждало, когда же дойдут до них руки. Не хватало ни времени, ни сил, да и жизнь была тяжелой. Где уж здесь изучать карту звездного неба, запомнить ее, сжиться с ней…»
В другом месте он рассуждает так: «Это кажется странным, но факты свидетельствуют о том, что незнание самых элементарных вещей в той или иной области, конкретно имею в виду астрономию и физику, – еще не мешает получению вполне интересных и важных результатов в этих областях. Особенно много таких случаев я знаю в отношении математиков, занявшихся решением физических задач и успешно это делающих. И это несмотря на незнакомство с физикой в целом, не говоря уже о многих деталях. Точно так же, есть немало физиков, к ним я отношу и себя, которые сделали работы по астрономии, представляющие интерес. Они опубликованы без каких-либо скидок в астрономической литературе, несмотря на низкую, так сказать, общеастрономическую культуру и квалификацию их авторов».
II. Рывок
Единственный талант… ораторский
Еще одно историческое отступление. Пора, наверное, рассказать: откуда же появился в Москве однажды этот мальчик Витя Гинзбург? Но лучше него самого опять же не напишешь.
«Я родился 4 октября 1916 года в Москве, где и живу всю жизнь. Исключение составляют только два года, проведенные во время войны в эвакуации в Казани. Мой отец – инженер, работавший области очистки воды. Кстати, он имел ряд патентов. Отец впервые женился в 1914 году в возрасте 51 года. Моей матери, она была врачом, было тогда 28 лет. Я – единственный ребенок в семье. Мать я практически не помню: в 1920 году она умерла от брюшного тифа. Ее младшая сестра переехала к нам. И в той мере, в какой это возможно, заменила мать.
Время было очень тяжелое: мировая, а затем гражданская война. Москва стала столицей и находилась, в общем, в привелигерованном положении, но все равно было голодно, свирепствовали болезни. Память у меня в целом плохая или во всяком случае с высоким порогом. Выше этого порога оказалась одна из картин, увиденная недалеко от нашей квартиры в центре Москвы, году так в 1920-м. Едет телега, возчик идет рядом, а на телеге гробы, из которых торчат руки и ноги. Другое воспоминание: уже не страшное, но характерное. Где-то удалось купить свежее мясо, но выяснилось, что это собака. А собак в России в нормальных условиях никогда не ели. Вместе с тем чисто материальные трудности были для нашей семьи значительно меньшими, чем в среднем по стране. Мы имели крышу над головой. Москву не занимали воюющие стороны. Настоящего голода не было.
А вот что у меня было с избытком, так это одиночество. Оно усугубилось в связи с тем, что я не ходил в школу до четвертого класса, до 11 лет. Почему так получилось, не помню. Школа, как и почти все в стране, подвергалась тогда всяческим реорганизациям, и, вероятно, родители считали более целесообразным учить меня дома. Несомненно, при этом была допущена ошибка. Ибо когда я наконец в школу пошел, она оказалась совсем не такая уж плохая. Это была бывшая гимназия, сохранились и многие старые учителя. Но не везет, так уж не везет. Когда в 1931 году я окончил семь классов, кто-то где-то решил, что больше и не нужно, и «полная» средняя школа была ликвидирована. Через несколько лет одумались, произошло ее возрождение, но я так и проучился в школе всего четыре года.
После семи классов «полагалось» поступать в фабрично-заводское училище, где, по идее, одновременно продолжалось образование и готовились кадры квалифицированных рабочих. Но я не пошел по этому пути. Поступил работать лаборантом в ренгеноструктурную лабораторию одного высшего учебного заведения. Там я общался в основном с двумя другими лаборантами. Они были старше меня на три года, увлекались физикой и изобретательством. Оба, кстати, стали хорошими физиками. Знаний я набрался немного, но проникся увлеченностью и интересом к работе, что было важнее.
В 1933 году, впервые за ряд лет, стали проводить по открытому конкурсу прием в университеты. Я решил поступить на физический факультет МГУ. И за три месяца «прошел» трехлетний курс, соответствовавший 8, 9 и 10 классам средней школы. Вступительные экзамены я сдал, но принят не был. Преимущество имели абитуриенты с лучшими анкетными данными, имеется в виду происхождение и род занятий родителей. Но особой дискриминации не было: сдал я экзамены не блестяще. Я не стал дожидаться следующего года, а ушел с работы и поступил на заочное отделение МГУ. Опять учился почти самостоятельно и, наконец, в 1934 году перешел на второй курс очного отделения. Так, только в 18 лет, я начал нормально учиться, «как все».
Виталий Лазаревич, как он сам об этом пишет, огорчен отсутствием хорошей нормальной школы, которое, как он считает, самым отрицательным образом сказалось на нем навсегда: «Считаю я плохо, медленно, с натугой, нет автоматизма. Всегда была боязнь расчетов, нелюбовь к ним. Разумеется, в основе лежит отсутствие математических способностей, к счастью, не тотальное». Школьные годы пришлись, по его мнению, «на самый, пожалуй неудачный период в истории советского среднего образования: от старой школы (гимназий и т.п.) остались лишь здания и отдельные преподаватели, а в остальном царил хаос», «лишь в физике я этого не чувствовал». А вот это для него самого осталось загадкой: «Интерес к физике появился уже тогда и твердо, хотя я и сам не понимаю, почему. Очень мне нравилась книга О.Д. Хвольсона «Физика наших дней», кажется, я ее читал еще в школе или сразу после нее. В общем, никаких колебаний в выборе физики у меня никогда не было со времен этой семилетки».
В работе «Как я стал физиком-теоретиком и вообще о себе…» он пишет (а может, и наговаривает на себя?): «Я, например, совершенно не запоминаю стихов и вообще «выучить» что-то наизусть, доклад, например, не в состоянии. Через всю жизнь прошло сожаление, что не знаю языков, мог бы знать больше и в том и в этом. А попробуй, когда идет работа, много интересного, поучи глаголы или названия созвездий на карте неба. Нет, на это я не был способен никогда». Однако, несмотря на такие его сожаления, общепринятым языком ученых всех стран он овладел в совершенстве. Настолько, что даже знаменитый Дирак во время так называемой «Скоттоновской лекции», посвященной астрофизике космических лучей, которую Гинзбург прочел в конце 1967 или начале 1968 года в Кембридже, «захохотал и зааплодировал». И это Поль Дирак, «славившийся своей молчаливостью и сдержанностью», причем «было распространено мнение, что он интересуется узким кругом вопросов, часто весьма непопулярных в научных кругах».
Тут стоит упомянуть, что «единственный талант», который Гинзбург сам за собой признает, – ораторский: «Вот здесь что-то «от Бога». Я волнуюсь, готовлюсь, мне важно выступить успешно. Может быть здесь какой-то актерский элемент? И это дает плоды». Здесь мало что можно добавить. Скажу лишь, что его знаменитые на всю столицу семинары неизменно собирали большое количество слушателей. На них всегда было интересно познать нечто новое, поспорить с самим Мэтром, разобраться в сложностях и хитросплетениях едва зарождающихся теорий. Это непередаваемо! И Гинзбург, зная за собой свой успех, всегда всех, даже журналистов, неизменно приглашал: «А Вы приходите к нам на семинар!» Из гуманитариев отваживались немногие. Но те, кто «не заслабел», кто это действо видел, участвовал в нем, наверное, не забудут никогда. Впрочем, о «теорсеминаре Гинзбурга» речь еще впереди.
Честолюбие, как движитель прогресса
Прислушаемся к другим рассуждениям Виталия Лазаревича – они интересны, хотя он вовсе не стремится «открыть Америку»: «В общем, никакое учебное заведение не сделает, конечно, человека очень хорошим писателем, физиком или математиком, если нет соответствующих задатков. Но, во-первых, одних задатков мало. Сколько талантливых людей «не реализовалось» и какую роль здесь сыграли недостатки образования? Во-вторых, хорошая подготовка, тренинг и т.п. могут, по-видимому, сделать достойного профессионала и из человека со средними способностями, который при других условиях будет лишь тянуть лямку, станет неудачником, не будет получать удовлетворения от работы и т.п. …Как я считаю, мне исключительно повезло в смысле «реализации» моих скромных способностей».
И далее: «Здесь невольно хочется затронуть и еще одну мою «любимую» тему. Вот спортсмен, пробежавший, скажем, стометровку за 9,9 секунды, стал Олимпийским чемпионом, а с 10,2 секундами бегун оказался уже четвертым и не получил даже бронзовой медали. Цифры, разумеется, взяты с потолка. А роль здесь сыграли, быть может, совсем случайные обстоятельства: как спал, с кем спал, что ел: удел четвертого значительно лучше, он вносит свой вклад, делает хорошие работы, если первый делает очень хорошие. Но все равно роль случая, удачи может быть огромной. Для титанов типа Эйнштейна, это не так, слишком большой «запас» и отрыв от других. Талант Максвелла, Бора, Планка, Паули, Ферми, Гейзенберга, Дирака тоже вряд ли сильно зависел от флуктуаций удачи, случайной мысли и т.п. Но другое дело, мне кажется, де Бройль, даже Шредингер, не говоря уже о многочисленных Нобелевских лауреатах. М. фон Лауэ был вполне квалифицированным физиком, но, как утверждают, мысль о дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, была «пивной идеей» (Bieridee). Брегги, Рентген, Зееман, Штарк, Ленард, Джозефсон, Пензиас и Вильсон, Хьюиш и Райль, Черенков, Басов и Прохоров, да три четверти всего списка это в значительной мере удачи, это не «божественные» откровения. И это не обесценивает большинство работ и премий. Я хочу лишь подчеркнуть, что шансы на удачу зависят как от случая, так и от кучи факторов, среди которых и здоровье, и вовремя прочтенная статья или книга, и активность и честолюбие (как стимул) и, вероятно, многое другое. Интересная тема».
В другом месте он говорит: «Главное, о чем я хотел сказать, следующее. Не имея, как мне казалось, для этого нужных данных и предпосылок, я стал физиком-теоретиком, причем довольно известным и преуспевающим. Под последним я имею в виду не то, что я стал член-корром (1953), потом академиком (1966), Лауреатом (Ленинской и Государственной премий), а также имею иностранные отличия. Все это достаточно условно, и даже полные ничтожества добиваются формально многого. А вот научные результаты – другое дело, это нечто объективное. И здесь я считаю, что получил много важных и довольно высокого класса результатов. Разумеется, человек сам себе не судья. Но иметь свое мнение каждый имеет право. И мое мнение такое, что я много сделал. В библиографичесом «справочнике» в связи с 50- и 60-летием все это изложено. Конечно, там, как практически всегда в таких случаях, есть преувеличения и акценты, может быть, не те. Но суть все та же, что в области сверхпроводимости, сверхтекучести, сегнетоэлектричества, эффекта В.Ч. и переходного излучения, радиоастрономии, происхождении космических лучей, рассеяния света, да и еще ряда разрозненных тем, я сделал довольно много. И вот вопрос: почему? Прежде всего, конечно, ссылаются, так думают и говорят, на способности. Но это не так, не вполне так. Я считаю, что математические способности у меня просто ниже средних, аппаратом я всегда владел и владею плохо. Задачи, в смысле задач из задачников, я всегда решал плохо. Память, особенно на формулы плохая. Она, правда, довольно хорошая на идеи и литературные ссылки. Теорминимума Ландау я не сдавал и, если бы и сдал, то с очень большим трудом. Часто, очень часто я как-то чувствовал себя обманщиком. Спрашиваешь студента или аспиранта, а сам не знаешь как вывести формулу и т.п.
В чем дело? Есть, во-первых, какой-то нюх, понимание физики, цепкость, комбинаторная и ассоциативная хватка. Во-вторых, было большое стремление «придумать эффект», что-то сделать. Почему? Думаю, что это родилось из комплекса неполноценности. Грешно жаловаться, но в общем тяжело складывалась жизнь. Отец был превосходным человеком, но старше меня на 53 года, да и были разные трудности дома. Было мало друзей, не было ни братьев, ни сестер, ни хорошей школы. Потом не было и какого-то блеска на физфаке, ну хорошо учился и все. И когда «пошло», я был счастлив. И хотелось делать что-то еще и еще. Здесь и самоутверждение, и большая радость, счастье, когда что-либо придумаешь. Какова роль честолюбия и тщеславия? Эти качества считаются малопочтенными и невольно всякий пишущий стремится их отрицать. Я тоже не уверен в себе, что могу написать всю правду. Однако я склонен различать «хорошее» честолюбие от честолюбия вообще и тщеславия. «Хорошее честолюбие» у меня, безусловно, есть, под этим я понимаю стремление и желание сделать работу, хорошую работу и стремление, чтобы эта работа была признана, стала известна. Но я не хотел бы известности «за чужой счет», необоснованной…»
Уже получив Нобелевскую премию он признался: «Я всегда старался делать только хорошие работы, мне хочется, чтобы они были известны, и я радуюсь Нобелевской премии. Не хочу себя идеализировать, но, если бы за эту работу премию получил кто-нибудь другой, я бы огорчился. Я не настолько благородный человек, чтобы говорить: важнее всего истина, важнее всего открытие. Мне кажется, это здоровое тщеславие».
Отгадка загадки
И опять военные сороковые. Голод. Холод. Эвакуация. Казань. В.Л. Гинзбург увлекается теорией, которая впоследствии будет названа «теория Гинзбурга-Ландау», хотя сами авторы именовали ее просто пси-теорией сверхпроводимости. Сверхпроводимостью Виталий Лазаревич занялся, как уже упоминалось, в 1943 году под влиянием теории сверхтекучести Льва Давидовича. И все последующие годы посвятил ее развитию и усовершенствованию. Теперь это главный итог 60-летней научной деятельности академика РАН В.Л. Гинзбурга. Он оценен Нобелевской премией 2003 года.
С 1911 года известно, что некоторые металлы при низких температурах – всего в несколько градусов выше абсолютного нуля – пропускают электрический ток без сопротивления. Они называются сверхпроводниками. Эти сверхпроводящие материалы обладают еще одним свойством: они способны частично или полностью вытеснять магнитный поток. Сверхпроводники первого рода вытесняют магнитные потоки полностью, их еще называют диамагнетиками. Проявляется этот «эффект Мейснера», свободно парящим постоянным магнитом над сверхпроводящим диском (весьма известный физический опыт). Сверхпроводники же второго рода допускают сочетание сверхпроводимости и сильного магнитного поля.
Изучение сверхтекучих жидкостей позволяет «глубже проникнуть в процессы, происходящие в материи», в то время как сверхпроводящие материалы уже с начала прошлого столетия успешно применяются, как в ускорительной технике, позволяющей проникать в те же тайны природы, так и целях медицинской диагностики. И есть надежда, что однажды они позволят решить проблему энергетики на планете. Ее ведь можно решать разными путями, как наращиванием, «производственных мощностей», но есть предел любым ресурсам на Земле. А можно и применением экономичных методов. Ведь, что ни говори, а компьютер энергии потребляет все меньше и меньше. Это и есть «экономия от высоких технологий».
Сверхпроводимость же, особенно в первые два десятилетия после ее открытия, раскрывала свои «секреты» весьма и весьма скудно. Жидкий гелий, например, полученный впервые в Лейдене в 1908 году, лишь через 15 лет стал доступен другим лабораториям. Эффект Мейсснера и вовсе был обнаружен через 22 года после открытия сверхпроводимости, в 1933 году. В результате только в 1934 году была создана первая двухжидкостная модель. После чего стало ясно, что «металл в нормальном и сверхпроводящем состояниях можно рассматривать как две фазы вещества в термодинамическом смысле этого понятия». Далее, в 1936 году обнаружена сверхтеплопроводность гелия II и лишь в 1938 году установлена его сверхтекучесть. Таким образом, открытие сверхтекучести заняло 27 лет (!), в отличие от сверхпроводимости, открытой, практически «одним ударом», потому что измерять электрическое сопротивление, даже заполненного ртутью капилляра, сравнительно легко. А вот «исследовать характер протекания жидкости, именно гелия II, через эти капилляры или щели» намного сложнее. К тому же, нужно было еще додуматься до таких измерений.
Здесь следует лишь подчеркнуть, что «понять природу сверхпроводимости безуспешно пытались Эйнштейн и Бор». И хотя была некоторая ясность, что следует учитывать взаимодействие между электронами проводимости, однако, определилось это лишь в 1950 году с открытием изотопического эффекта. Именно он позволил выяснить роль взаимодействия электронов проводимости с кристаллической решеткой. Собственно и само создание теории БКШ оказалось возможным благодаря открытию «зависимости критической температуры сверхпроводников первого рода от массы атомов в решетке». Однако, до середины 50-х годов, вплоть до создания квантовой теории, сверхпроводимость прочно занимала место самого загадочного явления в физике конденсированного состояния и, в частности, в физике металлов. Ситуация стала проясняться лишь в 1956-1958 годах, когда Ландау выдвинул теорию ферми-жидкости. Собственно, до создания квантовой теории было совершенно неясно поведение и несверхпроводящих металлов, точнее, металлов в нормальном состоянии.
Открытие и дальнейшее изучение сверхтекучести и, главное, теория сверхтекучести Ландау позволили рассматривать сверхпроводимость как сверхтекучесть электронной жидкости в металлах. Здесь имеется в виду протекание через капилляры и щели без трения. И все же, пишет в своих работах Виталий Лазаревич Гинзбург: «Природа сверхтекучести оставалась неясной. Как мы знаем сегодня, решение задачи (или загадки) в том, что электроны в сверхпроводнике образуют «пары» со спином нуль. Последние уже могут претерпевать бозе-эйнштейновскую конденсацию, с которой и связывается переход в сверхпроводящее состояние. Мой весьма скромный вклад в это дело состоит в указании на то, что в бозе-газе заряженных частиц должен наблюдаться эффект Мейсснера. До самой идеи «спаривания» я не додумался. Ее впервые высказал Огг в 1946 году. Купер в 1956 году указал на конкретный механизм спаривания в ферми-газе с притяжением между частицами. В 1957 году была создана Бардином, Купером и Шриффером первая последовательная микротеория сверхпроводимости – БКШ. В этой работе нет каких-либо указаний на бозе-эйнштейновскую конденсацию, но по существу дело именно в ней».
Критическая область вне критики
И хотя пси-теория была сформулирована и развита еще в 50-е годы прошлого столетия, непосредственную актуальность она приобрела в связи с созданием и быстрым развитием новых материалов. Сегодня уже производятся сверхпроводники, сохраняющие свои свойства при все более высоких температурах и магнитных полях. Не последнюю роль в этом сыграла и теория сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау. В принципе, она обобщила и решила ряд проблем теории Г. и Ф. Лондонов, уже тогда «во многом объяснявшей поведение сверхпроводников первого рода, полностью вытесняющих магнитное поле в области низких температур и слабых полей». Исходной можно признать работу В.Л. Гинзбурга «О поверхностной энергии и поведении сверхпроводников малых размеров», выполненную еще в 1944 году. Из нее уже ясно, что теория Лондонов непригодна для описания поведения сверхпроводников в достаточно сильных полях и, в частности, для расчета критического поля в случае пленок.
«Чувство, что в теории сверхпроводимости нужно учитывать квантовые эффекты, нашло отражение в моей заметке «Теория сверхтекучести и критическая скорость в гелии II», посвященной, в основном, критической скорости в гелии II, – напишет Гинзбург. – Вместе с тем в этой статье я попытался также применить к «лямбда»-переходу в жидком гелии теорию фазовых переходов второго рода. В качестве параметра порядка для жидкого гелия была выбрана… некоторая волновая функция «пси», К сожалению, я не помню в точности, в какой мере и какая именно аргументация побудила меня в дальнейшем ввести параметр порядка, равный «пси». Более важным для меня было желание объяснить поверхностное натяжение за счет градиентного члена. В квантовой механике этот член имеет вид кинетической энергии. Вот с этим я и пришел к Ландау, вероятно, в конце 1949 года. Мы были с Львом Давидовичем в хороших отношениях, я посещал его семинар и часто советовался с ним по различным вопросам. Идею ввести в качестве параметра порядка некоторую «эффективную волновую функцию сверхпроводящих электронов» «пси» Ландау одобрил и, таким образом, мы сразу же пришли к свободной энергии».
После установления уравнений Гинзбурга-Ландау или, как принято говорить в научной литературе, основных в пси-теории выражений, нужно было на их основе решать различные задачи, сравнивать теорию с опытом. Естественно, этим в основном занимался Гинзбург, систематически встречаясь с Ландау и обсуждая результаты: «Не следует забывать, что в основе всего лежала общая теория фазовых переходов второго рода, развитая Ландау еще в 1937 году, уже использовавшаяся мной для ряда случаев, а в данной работе примененнная к сверхпроводимости».
Постоянно цитируемая ныне специалистами в этой области, статья В.Л. Гинзбурга и Л.Д. Ландау «К теории сверхпроводимости» поступила в печать 20 апреля 1950 года, но работа над ней заняла немало времени. Пси-теория рассматривала критическую область вблизи точки фазового перехода, где теория Ландау неприменима. В одно из основных квантовомеханических уравнений новой теории в качестве параметра входил и некий эффективный заряд е. Когда Гинзбург пришел к выводу, что этот заряд лежит в пределах от 2 до 3 элементарных зарядов электрона, то это показалось странным. Поскольку, как отметил Ландау, «эффективный заряд е не должен зависеть от координат, иначе нарушается градиентная инвариантность теории», то есть он должен быть универсальным. И только после создания теории сверхпроводимости БКШ в 1957 году, Горьков показал, что эффективный заряд е строго равен двум зарядам электрона – 2е. И лишь в 1961 году были проведены соответствующие опыты, фактически определившие значение е.
«И последнее. Совершенно ясно с точки зрения теории БКШ, – спустя годы отметит Гинзбург, – ведь, переносятся пары электронов. Смысл этого результата в том, что речь должна идти о куперовских парах, как раз имеющих заряд 2е. Таким образом, в смысле независимости от координат, этот заряд, действительно, универсален, но и не равен е». «Любопытно было», – скажет он, – что такая простая мысль не пришла никому в голову, ни мне, ни Ландау. В случае Ландау это не случайно, - как уже упоминалось, в своей теории сверхтекучести он не видел связи между сверхтекучестью и бозе-эйнштейновской статистикой атомов гелия-4. Поэтому и идея «спаривания» электронов с превращением фермионов в бозоны не возникла. Себе же я не нахожу оправдания, ибо даже отмечал, что для заряженного бозе-газа должен иметь место эффект Мейснера. Только работа Купера сделала идею спаривания популярной и непосредственно привела к созданию теории БКШ».
При разработке теории Гинзбурга-Ландау был обнаружен еще один фундаментальный параметр, влияющий на устойчивость сверхпроводящего состояния. В своей работе ее авторы рассмотрели лишь одну из областей возможных значений этого параметра, тогда как при прочих значениях должна «наблюдаться некоторая неустойчивость». Другими словами, речь изначально шла о сверхпроводниках первого рода, и было указано, что «при некотором, вполне определенном значении, наступает неустойчивость».
Лишь после работ другого Нобелевского лауреата этого года Алексея Алексеевича Абрикосова стало понятно, что при этом значении образуется некая «вихревая решетка» и сверхпроводники ведут себя так, как было в основном выяснено еще Л.В. Шубниковым с сотрудниками в 30-е годы. Ими было фактически обнаружено существование сверхпроводников второго рода, хотя это стало ясно лишь спустя два десятилетия. Именно в 1935-1936 годах Шубников (в 1937 году он был арестован и через три месяца расстрелян) и его соавторы «выявили характерное для сверхпроводников второго рода поведение ряда сплавов в магнитном поле». В 1957 году А.А. Абрикосов показал, что эта «неустойчивость соответствует возникновению смешанного состояния, где сверхпроводящая и нормальная фазы сосуществуют, а магнитный поток проникает в сверхпроводник отдельными порциями – квантами, которые образуют так называемую решетку вихрей Абрикосова. Именно это смешанное состояние реализуется в определенном интервале магнитных полей в сверхпроводниках второго рода». Впрочем оказалось, что теория, разработанная для сверхпроводников первого рода, работает еще и здесь.
Мягкие моды
Начало, середина, конец 40-х годов. Гинзбург работает с упоением. Его научные интересы и впрямь широки. Он принимает самое непосредственное участие даже в исследованиях «по теории сегнетоэлектрических явлений и мягких мод», в исследованиях ферроэлектриков. Имя его, как автора или одного из авторов «феноменологической (термодинамической) теории сегнетоэлектрических явлений, а также концепции мягких мод», отмечено во всех известных книгах на эти темы, написанных советскими коллегами. Причем, его работы «по теории сегнетоэлектричества и мягким модам» долгое время на Западе вообще не упоминались, либо вскользь, не иначе как в примечаниях, переводчиками или редакторами переводов на русский язык, «признавалось», что «теорию сегнетоэлектриков типа BaTiOз (титаната бария) и вообще термодинамическую теорию сегнетоэлектриков разрабатывал также Гинзбург, а концепция мягкой моды принадлежит и… Гинзбургу». Между тем, его первая основополагающая работа в этой области «О диэлектрических свойствах сегнетоэлектриков и титаната бария» опубликована сразу после войны, что отмечено в знаменитом курсе Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица такими словами: «количественная теория сегнетоэлектричества может быть развита в соответствии с общей теорией фазовых переходов второго рода; это было сделано В.Л. Гинзбургом в 1945 году».
Концепция мягкой моды «выкристаллизовывалась постепенно в результате значительного числа теоретических и экспериментальных исследований». На эксперименте с мягкой модой впервые, насколько известно, столкнулись Ландсберг и Мандельштам «в ходе исследования комбинационного (рамановского) рассеяния света вблизи α-β-перехода в кварце». «Но, насколько я знаю, теория Ландау в явном виде для описания сегнетиков до моей работы 1945 года не использовалась», – напишет Виталий Лазаревич в своей статье, представляющей собой фактически доклад, подготовленный им для состоявшегося в августе 1985 года в Японском городе Кобе 6-го Международного совещания по сегнетоэлектричеству.
Трагедия ученого в данном случае заключалась в том, что на этом совещании, как и на всех предшествующих подобных форумах, присутствовать он не мог. Ему попросту не разрешали выезд из страны. Как он сам написал впоследствии: «Никаких претензий я ни к кому не предъявляю, если не говорить о советских порядках, в силу которых я не имел возможности посещать соответствующие конференции, а большую часть обсуждаемого в докладе периода даже не мог публиковать статьи на английском языке… В 2001 году я был приглашен с докладом на 10-ю Международную конференцию по сегнетоэлектричеству в Мадрид, в Испанию, и на этот раз – и таким образом, впервые – поехал на конференцию по сегнетоэлектричеству, несмотря на свои 85 лет. Соответствующий доклад опубликовал». Мы еще вернемся к этому докладу. В основном, это повтор несостоявшегося доклада в стране Восходящего Солнца. А пока – истоки.
К моменту написания его работы в 1944 году ситуация сложилась следующая. То, что «поликристаллы (керамика) титаната бария обладают очень высокой диэлектрической проницаемостью, причем она сильно зависит от температуры и имеет довольно острый максимум около 400 К», обнаружили Вул и Гольдман. Причем, скудость имеющихся данных и поликристалличность исследуемых образцов помешали им понять, что речь идет о новом сегнетоэлектрике. Продолжает Виталий Лазаревич: «Я работал и работаю в том же институте и поэтому, естественно, заинтересовался их результатами. Знал я и теорию Ландау, а также мог обсуждать возникающие вопросы с самим Ландау. Так и родилась работа «О диэлектрических свойствах сегнетоэлектриков и титаната бария», поступившая в печать 31 июля 1945 года, то есть почти 60 лет назад. В ней после краткого обзора свойств сегнетоэлектриков совершенно стандартным образом строится термодинамическая теория для перехода из непироэлектрической модификации в пироэлектрическую».
В одной из своих работ на эту тему академик приводит такой курьезный случай: «Кажется, в 50-е годы я давал по поводу пьезоэффекта в BaTiOз показания в Московском суде – был у нас уже в то время договор с Америкой о взаимной юридической помощи. Так вот, некто в США, имевший какой-то патент, предъявил американскому правительству денежные требования в связи с использованием пьезоэлементов из BaTiOз. Однако правительство США привлекло мои показания, по сути дела работу 1945 года, для того, чтобы отклонить иск. Замечу, что я сам, хотя и являюсь автором нескольких сотен статей и ряда предложений изобретательского характера, никогда никаких патентов не брал».
Кстати, очень любопытен раздел «Сегнетоэлектричество, мягкие моды и проблема высокотемпературной сверхпроводимости», отправленного в Японию доклада. Как известно, он был написан в 1985 году, а высокотемпературная сверхпроводимость открыта… два года спустя. «Я вообще не стал бы касаться проблемы высокотемпературной сверхпроводимости, – написал Гинзбург, – если бы организаторы, приглашая меня сделать доклад на этой конференции, не упомянули в качестве возможной темы «связь сегнетоэлектричества со сверхпроводимостью: есть ли она?». В конце работы, на основе своих теоретических расчетов, он напишет: «Теперь уже ясна та связь между сегнетоэлектричеством и сверхпроводимостью, которую хотелось здесь подчеркнуть. Разумеется, подобная связь между сегнетоэлектричеством и сверхпроводимостью, выраженная на языке проницаемости является косвенной, не непосредственной. То же самое можно сказать, однако, в отношении связи сегнетоэлектричества со сверхпроводимостью в терминах мягких мод, близости к структурным переходам и т.д. Оба подхода, оба языка законны и, возможно, могут способствовоать пониманию проблемы высокотемпературной сверхпроводимости. Я могу лишь констатировать, что «язык проницаемости» мне ближе и более понятен».
А начинается этот последний раздел написанного в 1985 году доклада (как сам автор объяснил в Мадриде: «Раздел не опущен и совсем не изменялся, ибо по своему физическому содержанию представляется мне интересным и сегодня») таким рассуждением: «Проблема высокотемпературной сверхпроводимости состоит в выяснении возможности создать сверхпроводники или сверхпроводящие «системы», например, «сэндвичи», состоящие из слоев металла и диэлектрика, для которых критическая температура значительно выше известной в настоящее время. Проблему высокотемпературной сверхпроводимости можно в настоящее время считать открытой… Создать вещество с критической температурой большей 70 К, весьма нелегко, для этого необходимы весьма жесткие еще недостаточно ясные условия. Более того, не исключено, что создать высокотемпературные сверхпроводники в более или менее обычных условиях, скажем, без наложения очень высоких давлений, вообще не удастся».
Однако мы сильно забежали вперед. Это уже следующий немаловажный этап научной жизни и деятельности ныне всемирно известного физика-теоретика.
Меня спасла … водородная бомба!
Вернемся прежде лет на 50 назад, например, в 1947 год. Времена сталинские. И тучи начали сгущаться над головой Гинзбурга не шуточные. Член партии с 1944 года, «настолько потерявший классовое чутье», что женился… на ссыльной. К тому же – еврей. Как оказалось – это очень существенно. А вдобавок «космополит и низкопоклонник». Сейчас мало кто помнит этот «дикий термин», но во второй половине 40-х годов он не сходил со страниц газет и повесток дня собраний. Нашлись, оказывается, плохие люди, которые стали «низко поклоняться перед иностранщиной», раболепстсвовать перед заграничной наукой, одновременно уничижая отечественные ценности и интересы. Сколь многих привлекли, к так называемому, «суду чести», репрессировали, сложно сказать. И вот наступило 4 октября 1947 года. Кстати, это не только день рождения Виталия Лазаревича. Именно в этот день в «Литературной газете» появилась статья «Против низкопоклонства». В ней, «наряду с некоторыми врагами «подлинно научной» мичуринско-лысенковской биологии», как низкопоклонник был заклеймен и Гинзбург. Нельзя не отметить, что 11 видных советских физиков отправили в «Литгазету» протест, назвав обвинения против В.Л. Гинзбурга «оскорбительной клеветой». Так же отнеслась к статье и парторгранизация ФИАНа в специально принятой резолюции. Но, разумеется, никаких опровержений в газете опубликовано не было.
По словам самого Виталия Лазаревича: «Идеологическия борьба с низкопоклонством набирала силу. Немедленно Высшая аттестационная комиссия не утвердила меня в звании профессора, к которому я был представлен Горьковским университетом. Мое имя пошло гулять по страницам различных приказов и статей в качестве отрицательного примера. Из Ученого совета ФИАНа меня вывели для «укрепления ученого совета». Пишу обо всем этом не из мстительности – смешно это было бы, а чтобы в какой-то мере передать колорит эпохи. А главное, сообщить такое свое убеждение: по перечисленной совокупности обстоятельств я стал верным кандидатом на арест. Спасла меня… водородная бомба».
Вероятно, не сносить ему головы, если бы как раз в 1947 году И.В. Курчатов не привлек И.Е. Тамма к ядерным делам. Тамм в свою очередь привлек к работе В.Л. Гинзбурга, А.Д. Сахарова и ряд других сотрудников своего отдела. «Вскоре я сделал одно важное предложение, другое – Андрей Дмитриевич. К сожалению, даже сейчас, когда СССР и США обмениваются военными наблюдениями, а министр обороны США недавно осматривал новое советское оружие, эти работы 40-летней давности остаются засекреченными», – спустя годы напишет Виталий Лазаревич.
Итак, гигантская работа по созданию советской атомной бомбы, которую с 11 февраля 1943 года возглавил И.В. Курчатов, в 1947 году была в самом разгаре. До испытательного взрыва, – 29 августа 1949 года, было, впрочем, еще далеко… Кто хоть немного интересуется физикой, знают практически всю сферу научных интересов В.Л. Гинзбурга. Но есть в его жизни и менее известные работы. Непопулярны они не потому, что малоинтересны, а в силу их сверхсекретности. Он не любит о них рассказывать. Однако, два года назад на страницах журнала «АТОМиУМ» он все-таки согласился побеседовать и ответить на вопросы. Приведу небольшую часть нашего интервью:
– Виталий Лазаревич, в перерывах между «электродинамикой, спинами, плазмой и сверхпроводимостью» в сфере Ваших научных интересов фигурировали «астрофизика, сегнетоэлектричество, кристаллооптика» и много чего еще. Наименее освещенная сторона вашей деятельности – это работа над водородной бомбой. Поскольку вы присутствовали при рождении идеи, интересно было бы узнать, с чего вообще все начиналось?
– Вы напрасно считаете, что я много знаю. У нас, в отличие от Америки, была фантастическая секретность. Только сейчас, спустя десятилетия, когда что-то рассекречивается, я узнаю. Но, реконструируя ситуацию, предполагаю примерно следующее. У нас были всякие шпионские данные, в частности от Фукса. Американцы тогда уже думали о водородной бомбе и какие-то проекты у них были. Эти сведения дошли до нас. Работа над атомной бомбой к тому времени шла полным ходом. Уже были видны результаты и, я так понимаю, к концу 1947 – началу 1948 годов стало ясно, что «дело выгорит» и что надо двигаться дальше. Тогда-то и было принято решение: заняться также и водородной бомбой.
Это было поручено группе Я. Зельдовича. Она находилась в институте Химической физики АН СССР. Сам Зельдович был уже на «объекте». Они разрабатывали некий вариант водородной бомбы, который назывался «трубой», на таком, кодовом что ли, языке. Это заполненная дейтерием «труба», с одного конца которой предполагалось произвести взрыв атомной бомбы, тогда в «трубе» пойдет реакция. Вот с чего начиналось. Но я так понимаю, что их результаты в общем были мало впечатляющими. Ничего не выходило. И действительно, ничего и не вышло. Кроме того, у наших властей была такая манера: все работы запараллеливать. И вот Игорю Евгеньевичу Тамму было поручено возглавить такую параллельную группу по водородной бомбе. Это постановление, если мне не изменяет память, вышло в 1948 году.
Почему Курчатов с самого начала не привлек его к этой работе – я так и не знаю и могу лишь высказать гипотезу. Игорь Евгеньевич был видный теоретик. До революции, однако, он был меньшевиком-интернационалистом. Брата его арестовали и расстреляли в 30-х годах. И КГБ, очевидно, возражало против него. Но в 1948 году его все-таки привлекли. Почему? Никаких оснований подозревать его в чем-то дурном не было. Это само собой. Но, кроме того, по-видимому, это дело вообще считалось не важным. Такие второстепенные, понимаете ли, задворки. Это, кажется, есть в воспоминаниях у Сахарова. Существенную роль в этом сыграл наш директор Сергей Иванович Вавилов. Он хотел, чтобы институт был привлечен, ведь с этими атомными делами тогда были связаны всякие блага – деньги давали. Совокупность всех соображений и привела к тому, что вышло постановление, в соответствии с которым Игоря Евгеньевича Тамма привлекли к этой работе.
Теперь, что касается меня. Я был заместителем заведующего, Игоря Евгеньевича, но у меня была плохая анкета. Моя жена, как вы читали, была в ссылке в это время. Поэтому, почему меня допустили, я до сих пор не понимаю. По-видимому, дело действительно считалось не таким уж важным. «Ну, пусть поработает», – так я оказался допущенным к этой работе. Ну, а дальнейшие события описаны Сахаровым. Ему пришла одна идея. Мне – другая. И с этими двумя идеями, такое было впечатление, что водородную бомбу можно сделать. Институт поэтому «вошел» с этим предложением, как говорится, в вышестоящие инстанции. И решено было делать. Это произошло примерно в 1949 или в 1950 году.
Мне вспомнился такой рассказ то ли Сахарова, то ли Тамма, не помню, кто из них мне его поведал. Когда решение было принято, и нужно было ехать на объект, их пригласил к себе Ванников. Тоже интересная личность, генерал-полковник, старый большевик. Он был начальником… в общем, Берия был главный, а под ним Ванников. Короче, пригласил он Сахарова и Тамма и начал уговаривать, чтобы они переехали в Арзамас-16, делать водородную бомбу. Но они, естественно, отговаривались, мол, мы будем приезжать, у нас здесь семьи. Зачем же туда с детьми? Тот их уговаривает, в общем, как-то течет разговор. В это время раздается телефонный звонок. Ванников снимает трубку: «Да-а. Слушаю. Они у меня. Вот говорят, что не хотелось бы им ехать. Что они будут приезжать. Да. Хорошо. Я им скажу. До свидания». Когда он повесил трубку, он им сказал: «Это звонил Лаврентий Павлович. Он очень советует вам принять наше предложение». Ну, всё. Уехали. А я оставался здесь на свое счастье. И занимался помимо спецработы наукой. Ездил даже к жене в Нижний Новгород, поскольку ей приезд в Москву грозил двумя годами. В общем, чудеса в решете! Она приехала в Москву только в 1953 году после очередной амнистии. Так мы и жили…»
Без квантовой механики бомбу не сделаешь
По всем показателям получается, что Гинзбургу опять фантастически повезло. На этот раз в том, что он «был признан неблагонадежным» и на объект его не допустили. Он остался в Москве, пусть и «за часовым» и все еще допущенным к менее секретной работе, хотя формально с высшим грифом «Сов. Секретно. Особая папка». Он и этому был несказанно рад, потому что таким образом получил «некую охранную грамоту» и мог ездить… к сосланной жене.
Остался он в столице во главе небольшой «группы поддержки» напишет он потом: «Нам давали задания, иногда приезжали Тамм и Сахаров. Работавшие в Москве С.З. Беленький и Е.С. Фрадкин делали весьма ценные расчеты, кажется они были связаны с ИПМ (теперь Институт прикладной механики им. М.В. Келдыша)… А поскольку «закрытой» работы после отъезда Тамма и Сахарова у меня было мало, я мог заниматься работой «для души». Дело не в том, что я манкировал, а в том, что расчеты и матфизика не моя стихия, а именно этим теперь и нужно было заниматься. Поэтому я обрадовался, когда в 1950 году по инициативе А.Д. Сахарова и И.Е. Тамма начались исследования в области управляемого термоядерного синтеза. На первом этапе это была, конечно, физическая задача, и я ей тоже занялся, кое-что сделал. Работа считалась тогда столь важной и секретной, что году так в 1952-м, или в конце 1951, меня от нее вообще отстранили. Может быть, именно поэтому после рассекречивания этой проблемы (это заслуга И.В. Курчатова, сделавшего в 1956 году в Англии свой известный доклад о термоядерной проблеме), я в 1962 году опубликовал свои старые отчеты в «Трудах ФИАН».
После отстранения от работы по термояду я, насколько помню, совсем уже ничего не делал «закрытого», собственно ничего от меня и не требовали. К сожалению, в 1955 году послали в составе экспертной комиссии во главе с И.Е. Таммом к Ю.Б. Харитону. Но меня тогда настолько все это не интересовало, что ничего даже не помню из показанного нам. После этого числился «секретным» до 1987 года – еще целых 32 года (а может быть, числюсь и до сих пор?). Меня много раз не пускали в этой связи за границу, мотивируя «возражениями Средмаша». Как сказано, это издевательство продолжалось до конца 80-х годов, хотя я и писал письма Брежневу, Зимянину, Рябову, не говоря уже о письмах в Президиум АН СССР. Не я один, конечно, страдал от этой идиотской секретности. Впрочем, ссылки на секретность были лишь поводом «не пущать» и, вероятно, мстить за какие-то мнимые прегрешения, фигурировавшие в доносах: а на меня их, я знаю, написано предостаточно – язык у меня длинный, да и недругов немало».
Но это уже другой вопрос. В целом же участие в «атомном проекте» для Виталия Лазаревича Гинзбурга обернулось весьма положительной стороной: «Во-первых, это, возможно, вообще спасло мне жизнь. Дело в том, что начиная с 1947 года меня не только начали травить в печати как космополита, я должен был фигурировать в качестве одной из жертв и на Всесоюзном совещании по физике, намеченном на март 1949 года, но отмененном в последний момент. Как я слышал, это тоже заслуга И.В. Курчатова. Думаю, что женатый на репрессированной, космополит и еврей я был бы в тот период арестован и, вероятно, погиб вместе с женой. Но, как раз в этом году началась моя закрытая работа, и я тем самым получил «охранную грамоту»… Позволю себе сделать небольшое отступление, касающееся деятельности Игоря Васильевича. Его роль в создании атомного оружия хорошо известна. С моей точки зрения, его большая заслуга в привлечении к работе Тамма, несмотря на объективные и субъективные препятствия. Насколько известно, именно Курчатов в 1949 году спас советскую физику от «лысенкования». Совещание было назначено на 21 марта 1949 года, но в последний момент отменено. Имеются основания полагать, что отменил его Сталин, которому Берия сообщил о заявлении И.В. Курчатова, что «без теории относительности и квантовой механики бомбу не создашь». А ведь время было критическое: готовилось испытание первой советской атомной бомбы».
III. Результат
От сверхпроводимости к сверхсекретности
Мало кому, особенно по советским временам, было известно участие Гинзбурга в создании отечественного термоядерного оружия. В 2001 году об этом уже можно было и поговорить:
– Виталий Лазаревич, идея Сахарова – это «слойка». А ваша идея?
– Литий-шесть.
– Расскажите, если это не секрет.
– Кстати, это довольно интересно. Я не собираюсь тягаться с Сахаровым, но любопытно, что его идея не пошла. Да, первая и вторая наши водородные бомбы были сделаны как «слойки». Но эту «слойку» американцы, по-моему, справедливо, называют просто усиленной обычной атомной бомбой. Просто здесь дополнительно используется еще синтез легких элементов. Помню, я как-то говорил с Сахаровым, тогда я сам не знал третьей идеи, и спросил его: «Пошло это дело?» (имелась в виду «слойка»). Он ответил: «Нет». Я даже не понял, почему? Сейчас-то я уже понимаю и скажу вам, в чем дело.
Идея «слойки» – это обычная бомба, а вокруг нее слои урана и лития-дейтерия. При взрыве уран испаряется. Когда же он испарился, то давление возрастает в 92 раза, потому что все электроны освободились. Слой дейтерия или дейтерида лития сжимается. А для того, чтобы хорошо шла реакция, и нужно, чтобы плотность была высокая. Вот идея «слойки». И такая «слойка» была сделана. И первый, и второй наш водородный взрыв считается «слойкой». Её мощность ограничена. А нужно-то было (и потом они это осуществили) получать для водородной бомбы какую угодно мощность. Это и есть третья идея. Это потом развивалось на объекте. У Сахарова это описано.
– Скажите, а почему наши бомбы получаются очень маленькие и компактные?
– Вот этого я не могу вам сказать. Я знаю, что вы имеете в виду. Их первая водородная бомба – огромная стационарная установка, кажется, на атолле Бикини построена или что-то в этом духе. Они вначале не использовали литий-6 и вообще у них какие-то трудности были. Оттого и была огромная штука, а мы сразу сделали более маленькую. Но сейчас-то, я уверен, во всяком случае, они не отстали от нас.
– Наш заряд, говорят, чуть ли не в артиллерийский снаряд умещается…
– Есть разные конструкции. Я просто, действительно, совершенно не в курсе. У нас была большая секретность. Мне не сообщали. А у меня никакого любопытства не было.
– Как вам пришла идея использовать литий?
– Все началось вот с этих реакций: {d + d ® 3He + n + 3,27 МэВ} и {d + d ® t + p + 4,03 МэВ}. Первая дает гелий-3, нейтроны (n) и энергию, вторая – тритий (t), протоны (p) и энергию. Но эти реакции довольно маломощные. В это же время я вычитал, как сейчас помню в “Физик-ревю” (как это ни странно, но они – американцы - это опубликовали) про реакцию: {d + t ® 4He + n + 17,6 МэВ}. Примерно в то же время я узнал, что сечение вот этой третьей реакции, с тритием, очень большое. Она дает гелий-4, очень много нейтронов и чуть не в сто раз большую вероятность реакции. Значит, ее-то и надо использовать. Но где взять тритий? Его в природе нет. Этот радиоактивный элемент живет где-то около 18 лет. Так что важно было заменить тритий. И единственный мой вклад во все это дело – вот эта реакция {6Li + n ® t + 4He + 4,6 МэВ}. Литий-6 плюс нейтрон как раз дают тритий и еще какую-то энергию. Я и предложил использовать литий-6. Но в природе его в обычном литии (это в основном литий-7) содержится, я забыл точную цифру, где-то 6-7 процентов. Нужно было эти изотопы разделить.
Тут я вам приведу еще один пример нашей сверхсекретности. Через много лет, кажется, году в 1964, это значит, через 25 лет, случайно я заговорил с академиком Константиновым. Он тогда был директором Ленинградского физико-технического института, предшественник Жореса Алферова на этом посту. И он мне сообщил, что он строил завод по разделению изотопов лития-6 и лития-7. То есть занимался тем, что из природного лития выделял этот самый литий-6. Он и не знал, что это я предложил использовать литий. Вы представляете себе степень засекреченности? Вообще говоря, у нас в этом смысле, по сравнению с Америкой, было что-то чудовищное. Засекреченность фантастическая. Игорь Евгеньевич Тамм, как я сейчас узнал, тоже не знал очень многого. Ему дали задание делать эту водородную бомбу, а он, так сказать, не знал, что уже сделано, какие сведения известны и т.д.
Американцы в своих первых изделиях не употребляли литий. И потом они, когда наш взрыв произошел, в результате анализа собранных с самолета продуктов взрыва, увидели этот литий-6. Они страшно взволновались, и вообще придали этому большое значение. Что русские, мол, додумались до лития-6.
Так вот, суть в том, что если сделать слои легкого вещества из лития-6, когда идет атомная реакция от обычной бомбы, то нейтроны, взаимодействуя с литием, дают тритий, а тритий с дейтерием как раз и «загорается» – это и есть водородная бомба. Так что мой вклад, повторяю, состоит в том, чтобы использовать литий-6. Я не придаю этому большого значения, так, идейка некая, но она сыграла, фактически, важную роль. Объективно же – это мелкое инженерное предложение. Я вообще не ценю всех этих идей: и Сахаровской и своей. Это не есть что-то такое весомое, какая-то великая идея. Вот вы вчера были на семинаре. Слушали доклад: «Теория струн. Теория поля». Даже я ничего не понял. А вы и подавно. Заоблачные дали. А тут просто – взяли литий-6 и всё.
– Кстати, Виталий Лазаревич, «теория струн» – это что такое?
– О!!! Послушайте, давайте не будем. Это я и сам не понимаю. Ну, некие попытки выйти за пределы существующей теории. Нельзя объять необъятного…
– Вы занимались еще термоядерными реакторами.
– Да. Это тоже не лишено интереса. Когда я «сидел» в Москве, приехал как-то Сахаров и рассказал историю, довольно любопытную. Она связана с Олегом Лаврентьевым. Этот солдат срочной службы прислал Сталину и вообще в ЦК партии всякие предложения: как сделать, во-первых, водородную бомбу – глупости какие-то у него там были и, кроме того, как использовать энергию синтеза легких элементов. Это дело попало на отзыв Сахарову. И в отзыве он указал, что, конечно же, так делать нельзя, нужна магнитная изоляция…
– Лаврентьев электрическое удержание плазмы предлагал?
– Да, электрическое. Я подробности всей этой истории сейчас не помню. Но, во всяком случае, Сахаров и Тамм загорелись термоядом. А поскольку мне особенно «по бомбе» делать было нечего, я этим термоядом занялся тоже. И вот что еще очень интересно. Я считал, что наши руководящие товарищи мечтают об этом термояде для того, чтобы получать энергию. А Головин, был такой Игорь Николаевич Головин, заместитель Курчатова в Институте атомной энергии, он мне как-то уже через много лет раскрыл глаза. На самом деле ни о какой энергии никто даже и не думал, – это было просто для того, чтобы с помощью этой реакции, которую вы знаете, получать как можно больше трития. Тритий был нужен. Короче говоря, начали называть это «термояд»…
– Сейчас существуют самые разные, если можно так сказать, термоядерные направления. На Ваш взгляд, какие из них наиболее перспективны?
– Вообще термояд – это очень сложно. Тогда, когда была сверхсекретность, казалось, через два-три года что-то выйдет. Вы же видите – прошло 50 лет. А установки для получения энергии нет. Это страшно дорогое, сложное дело. Но я уверен, тем не менее, что сделать можно. Это не тайна природы, понимаете? Но технически очень сложно.
И опять роковые пятидесятые. В 1952 году вновь начались угрожающие осложнения, когда некоторые собственные отчеты по управляемому термоядерному синтезу Гинзбургу перестали выдавать: «Как напишет Сахаров в главе 11 «Воспоминаний», в начале марта 1953 года «были подготовлены эшелоны для депортации евреев и напечатаны оправдывающие эту акцию пропагандистские материалы». К сожалению, других точных сведений на этот счет у меня нет. Не знаю, какая мне была уготована судьба – остаться в какой-то «шарашке» на правах еще «нужного еврея» или уехать в обреченном на гибель эшелоне. К счастью, не довелось Сталину осуществить свои последние безумные планы».
Как он сам рассказал: «В 1955 году, когда Сталина уже не стало, секретность немножко ослабла, и меня даже один раз послали в составе комиссии, по-видимому, проверять ту самую «третью идею», уже современную. Но мне это было так неинтересно, что я даже не понял в чем дело. В составе группы я поехал на несколько дней в тот самый, как он теперь называется? Саров, кажется. Это вообще впечатление. Это охранялось, как граница. Летели на самолете. Приземлились. Вспаханная полоса. Ряды колючей проволоки. Несколько дней ходили. Что-то там такое. Я даже не помню, что мы там узнавали. Я вам что хочу сказать? И за это ничегонеделание в течение нескольких дней я получил орден Трудового Красного знамени. Вы понимаете? Да за него тогда человек мог всю жизнь трудиться! Вот так они раздавали награды: трижды Герой, четырежды Герой… Товарищ Сталин просто так хотел бомбу, что он их осыпал прямо золотым дождем, когда взорвалась первая, не водородная, а обычная бомба.
А когда «водородка» вспыхнула, меня тоже наградили. Я получил орден Ленина. За литий фактически. Меня избрали членом-корреспондентом Академии наук. Я не понимал – за что меня выбрали? Я был гонимый человек. Считался низкопоклонником. Жена сослана. Меня вывели из ученого Совета ФИАН «для укрепления ученого Совета ФИАН», такая была формулировка. А потом вдруг наградили. Героя, конечно, не дали, потому что «нечист», орден Ленина – ступенькой ниже, но премию в два раза больше обычной – 200 тысяч рублей. Это называлось Сталинская премия первой степени. И с 1953 года из гонимого человека, который «висит на волоске», я стал более-менее таким вот заслуженным товарищем. Деньги дали. Главное, жена вернулась. Так что началась человеческая жизнь. Стал членом-корреспондентом. Несомненно, здесь тоже сыграла роль указанная «закрытая» работа, хотя я и без того был автором многих (и позволю себе сказать, в ряде случаев неплохих) работ. Но кто бы стал меня выбирать, если бы не одобрение И.В. Курчатова? Надеюсь, история создания нашей «водородки» в конце концов будет опубликована, ведь, скрывать все это сейчас просто абсурдно.
Главное же после смерти Сталина и расстрела Берии во многом изменилась ситуация в стране. Не место здесь об этом писать. Замечу лишь, что вплоть до знаменитого доклада Хрущева в 1956 году я, как и очень многие, все же продолжал не понимать истинную роль Сталина в осуществлении уже ставших известными зверств. И стыдно мне за эту слепоту. Прозрение я переживал так тяжело, что забыл о всякой осторожности и привлек к себе внимание КГБ. Ряд знакомых стали нас с женой избегать и, как потом удалось выяснить, дело было в том, что их вызывали «куда следует» и требовали сведений обо мне. Но уже ослабла карающая рука и, по крайней мере, людей моего ранга за одну болтовню в кругу советских людей в тюрьму или психушку не сажали». В общем, только к 1954 году превратился Виталий Лазаревич Гинзбург «из полуопального человека даже в персону».
С тех пор жизнь потекла, в основном, нормально.
«Сахаризация» процесса
Единственное, в чем Гинзбург серьезно пострадал, так это в заграничных поездках. Ссылаясь на секретность, его часто не пускали за рубеж. И он, естественно, многое потерял, не имея возможности присутствовать на научных конференциях, на которые со всего мира получал приглашения. По его убеждению, «ссылки на секретность были лишь предлогом». Более осведомленные в секретных делах ездили значительно свободнее. Впрочем, в 60-е годы и он «кое-где побывал» и «пару раз даже с женой» - редкая привилегия в советское время. Но и это вскоре закончилось «в силу каких-то доносов», а затем в связи с близостью… к Сахарову.
Здесь речь не о какой-то личной близости. Все дело в том, что с 1971 года Виталий Лазаревич стал заведывать Отделом теоретической физики имени И.Е. Тамма ФИАНа. А Сахаров с середины 40-х годов и вплоть до своей кончины (за исключением нескольких лет, когда он работал в Арзамасе-16) был сотрудником этого отдела. Он вернулся в ФИАН в 1969 году. Потому, видно, в 1971 году и начались новые неприятности. Но это не была уже «угроза для жизнии»: «Меня опять почти перестали пускать за границу. Например, я не смог сам произнести свою Дарвиновскую лекцию. И она была прочтена на заседании Королевского Астрономического Общества по заранее отправленному мной тексту...» «Лишь после запросов «на самый верх», после нескольких возмущенных писем, мне все же несколько раз удалось поехать на международные конференции. Но обычно происходило это «с такой трепкой нервов, что и врагу не пожелаешь». «Лишь с 1987 года я езжу за границу без чрезвычайных трудностей, хотя, как обычно, с массой бюрократических препон… Как видно из сказанного, лишь в 1987 году я избавился (навсегда ли?) от «внешних» трудностей. Зато в силу своеобразного «закона сохранения» возросли, так сказать, «внутренние» затруднения. Дело в том, что начиная лет так с 65 все труднее плодотворно работать, хотя я и стараюсь преодолеть это препятствие».
Вообще в отделе к Сахарову относились вполне лояльно. Даже, когда он был в 1980 году выслан в Горький, по инициативе коллектива он остался сотрудником отдела. И с разрешения властей коллеги к нему ездили. Когда Сахаров в самом конце 1986 года вернулся в Москву и появился в отделе в самый день своего приезда, он был тепло встречен. Затем была знаменитая встреча в переполненном актовом зале ФИАНа. Как заведующему отделом, Гинзбургу, естественно, пришлось много заниматься «делом Сахарова». «Никаких направленных против Сахарова «писем» я не подписывал, старался ему помогать и дважды навещал в Нижнем Новгороде во время ссылки, – напишет Гинзбург. – Отнюдь не ставлю это себе в заслугу, хочу лишь объяснить, почему не был у властей в фаворе. Думаю, что я сделал все, что мог и упрекнуть мне себя не в чем, в целом же об этом должны судить другие».
Как все-таки повлияли пережитые тяжелые испытания на мою научную работу? – задал однажды такой вопрос самому себе Виталий Лазаревич и написал: «Напрашивается простой ответ – в лучших условиях удалось бы больше сделать. Но, честно говоря, я в этом не уверен. Ведь всю свою «рабочую жизнь», с 1938 года, я мог почти без перерывов заниматься чем хочу, не заботясь о куске хлеба, пусть и не всегда с маслом. Это во-первых. А во-вторых, и это типично и для многих моих товарищей, наука и занятия ею занимали в нашей жизни огромное место, это было одновременно и работой, и хобби, и отдыхом, и даже наркотиком. Думаю, что живи я в лучших условиях, был бы, возможно, счастливее, больше отдыхал и повидал. Но интеграл от научной деятельности, если можно так выразиться, вполне вероятно не был бы большим, чем он есть».
Итак, Виталий Лазаревич Гинзбург к середине прошлого столетия, кроме многочисленных полученных научных результатов в области радиоастрономии, космического радиоизлучения, происхождения космических лучей и прочих научных дисциплин, успел издать статьи «о теории частиц с высшими спинами, о квантовой теории эффекта Вавилова-Черенкова, опубликовать работы по акустике, спектроскопии, кристаллооптике, рентгеновской и гамма-астрономии, радиофизике». Совместно с Л.Д. Ландау в 1950 году он построил полуфеноменологическую теорию сверхпроводимости - теорию Гинзбурга-Ландау, совместно с Л.П.Питаевским в 1958 году – полуфеноменологическую теорию сверхтекучести – теорию Гинзбурга-Питаевского. В теории фазовых переходов второго рода в 1960 году вывел критерий применимости среднего поля, так называемый критерий Гинзбурга. Вообще «функционал Гинзбурга и критерий Гинзбурга в теории фазовых переходов – это едва ли не самые цитируемые и «активно работающие» в самых разных областях теоретической физики представления». А знаментое уравнение Гинзбурга-Ландау – основа феноменологической теории сверхпроводимости? Без того понимания, которое возникло при формулировке, решении и анализе этого уравнения, было бы просто немыслимо развитие теории и технологических применений этого замечательного и важного явления.
ВТСП, КТСП, далее везде
Казалось бы и этого уже достаточно для активной научной жизни. Однако с 1964 года он увлечен проблемой высокотемпературной сверхпроводимости. Приведу небольшой фрагмент нашей беседы, состоявшейся в 2001 году:
– Виталий Лазаревич, поскольку все-таки сложно «объять необъятное» – чем вы только ни занимались в науке, скажите, а самая интересная область из тех, которым вы посвятили свою научную жизнь, какая?
– Мне больше всего нравится сверхпроводимость. Здесь я больше всего и достижений имел. С 1964 по 1986 год я был очень увлечен проблемой высокотемпературной сверхпроводимости – ВТСП, но открыли в итоге не мы.
– Однако плодом широко развернутых с начала 70-х годов исследований проблемы высокотемпературной сверхпроводимости в Отделе теоретической физики ФИАН, стала первая в мировой литературе монография на эту тему «Проблема высокотемпературной сверхпроводимости» под Вашей редакцией.
– Ее создавала целая группа авторов теор-отдела ФИАН, а редактором был также Д.А. Киржниц. Эта книга вышла в 1977 году на русском и в 1982 году – на английском языках.
– А что Вы можете сказать по поводу комнатно-температурной сверхпроводимости?
– У специалистов, работающих в области сверхпроводимости, имеется некая привлекательная цель, можно сказать, мечта. Если до 1987 года такой мечтой было создание ВТСП – высокотемпературных сверхпроводников, то теперь мечта – создание комнатно-температурных сверхпроводников – КТСП. Это как раз не требует каких-то фантастических установок. Если такое вещество вообще существует. Но мы не знаем, – есть ли оно?
Проблеме высокотемпературной сверхпроводимости отдано немало лет – почти четверть века: «22 года высокотемпературная сверхпроводимость была для меня мечтой, думать о ней было чем-то вроде азартной игры, - написал Виталий Лазаревич в одной из своих статей. – Сейчас это огромная область исследований, ей посвящены десятки тысяч работ, ею в том или ином плане занимаются сотни, если не тысячи людей. Многое сделано, но очень многое не сделано. Ведь нет еще достаточной ясности даже в вопросе о механизме сверхпроводимости в ВТСП-купратах, тем более не ясны многочисленные частные вопросы. Среди них первое место занимает вопрос о максимально достижимом значении критической температуры в не слишком экзотических условиях, скажем, при атмосферном давлении и для устойчивого материала. Можно задать вопрос о возможности создания сверхпроводников с критическими температурами, лежащими в области комнатных температур. В принципе КТСП возможна, но никакой гарантии на этот счет нет. Сегодня проблема комнатнотемпературной сверхпроводимости заняла место, принадлежавшее проблеме ВТСП до середины 80-х годов. Остается лишь с нетерпением ждать развития событий».
И тут, как определил это явление Виталий Лазаревич, возник некий «ВТСП психоз». Одним из проявлений бума стало, по его мнению, почти полное забвение всего того, что делалось до 1986 года: «Ведь, проблема ВТСП родилась отнюдь не в 1986 году, а, по крайней мере, на целых 22 года раньше – на современном уровне ее впервые в 1964 году поставил В. Литтл. Он же задал вопрос, почему критическая температура известных тогда сверхпроводников не высока? И указал возможный путь повышения критической температуры вплоть до комнатной и более высоких температур. Именно он предложил заменить электрон-фононное взаимодействие, приводящее к сверхпроводимости в модели Бардина, Купера и Шриффера (БКШ), взаимодействием электронов проводимости со связанными электронами или с экситонами. Литтл предложил создать «экситонный сверхпроводник» на основе органических соединений, построив длинную проводящую (металлическую) органическую молекулу («spine»), окруженную боковыми «поляризаторами» – другими органическими молекулами».
Работа Литтла привлекла большое внимание. Гинзбург, в частности, предложил несколько иной вариант, заменив «квазиодномерную проводящую нить в модели Литтла на квазидвумерную структуру – «сэндвич». То есть проводящую тонкую пленку, находящуюся между диэлектрическими пластинками – «поляризаторами», о чем сообщил в своей статье «К вопросу о поверхностной сверхпроводимости». В ней, в частности, предполагалось «для повышения критической температуры использовать диэлектрические покрытия металлических поверхностей». Подчеркивалось, что «квазидвумерные структуры выгоднее квазиодномерных структур в связи со значительно меньшей ролью флуктуаций».
Так Гинзбург и Литтл в 1964 году «независимо высказали идею о возможном нефононном механизме сверхпроводимости в так называемых низкоразмерных (квазиодномерных или квазидвумерных) системах. Было показано, что замена фононов на экситоны (подсистемы связанных электронов) в принципе позволяет повысить температуру сверхпроводящего перехода до 50-500 К». Однако, поиск подобных сверхпроводников успехом пока не увенчался.
В рассматриваемой Гинзбургом модели квазидвумерного сверхпроводника-«сэндвича», представляющего собой тонкую сверхпроводниковую пленку, расположенную между слоями диэлектрика, по его представлению, электроны должны взаимодействовать не с фононами, энергия которых ограничена уровнем температуры Дебая, а с определенными квазичастицами – экситонами. Поскольку наиболее перспективные современные высокотемпературные сверхпроводники: ВТСП-купраты изначально представляют собой непроводящую диэлектрическую слоистую основу из оксида меди CuO с примесями различных металлов, это предположение весьма важно. Ведь, сильно обособленный класс материалов, купратные высокотемпературные сверхпроводники, способствуют и поныне не прекращающимся спорам об истинных механизмах сверхпроводимости, которые начались сразу же после их открытия.
«Стопка» сэндвичей – это «слойка»
В дальнейшем в известной монографии, вышедшей под редакцией В.Л. Гинзбурга и Д.А. Киржница, «Проблема высокотемпературной сверхпроводимости», Виталий Лазаревич «вплотную занялся проблемой ВТСП, сконцентрировав внимание на «сэндвичах» – тонких металлических пленках в диэлектрических или полупроводниковых «обкладках», а также на слоистых сверхпроводящих соединениях – этих как бы «стопках» сэндвичей». Эта книга занимает особое место в ряду выпущенных за полвека работ на эту тему. Во-первых, это плод усилий целой группы сотрудников теор-отдела ФИАНа, в течение нескольких лет «штурмовавших» проблему ВТСП. Опубликованная на русском языке и переведенная на английский язык, эта монография была по сути первой и практически в течение десяти лет единственной из работ, посвященных этой теме. В ней рассмотрен целый спектр возможных путей получения ВТСП. Приведу заключение из этой книги, причем, написано это было в 1976 году:
«Из общих теоретических соображений мы в настоящее время считаем наиболее разумной оценку критической температуры меньшей или равной 300 К, причем, конечно, речь идет о материалах и системах, находящихся в более или менее нормальных условиях (равновесные или квазиравновесные металлические системы при отсутствии давления или под сравнительно небольшими давлениями и т.п.). При этом если не говорить о металлическом водороде и, быть может, органических металлах, а также полуметаллах, находящихся вблизи области электронных фазовых переходов, то предполагается использовать экситонный механизм притяжения между электронами проводимости. В этом плане наиболее перспективными с точки зрения возможности повышения критической температуры представляются, по-видимому, слоистые соединения и «сэндвичи» диэлектрик-металл-диэлектрик. Однако состояние теории, не говоря уже об эксперименте, далеко еще не такое, чтобы можно было считать закрытыми и другие возможные направления, в частности использование нитевидных соединений. Более того, при современном состоянии проблемы высокотемпературной сверхпроводимости наиболее правильным и плодотворным представляется непредвзятый подход, попытки продвинуться вперед в самых различных направлениях.
Исследования проблемы высокотемпературной сверхпроводимости вступают во второе десятилетие своей истории (если говорить о сознательном поиске веществ с критической температурой более 90 К при использовании экситонного и других механизмов). Одновременно, как можно полагать, начинается новый этап этих исследований, характеризующийся не только большим размахом и разнообразием, но и значительно лучшим пониманием возникающих задач. Никакой гарантии, что прилагаемые усилия приведут к существенному успеху, все еще нет, но ряд новых сверхпроводящих веществ уже создан и исследуется. Поэтому в любом случае трудно сомневаться в том, что дальнейшее исследование проблемы высокотемпературной сверхпроводимости принесет много интересного для физики и техники, даже если и не будут созданы материалы, остающиеся сверхпроводящими при азотных температурах (или, тем более, при комнатных температурах). Впрочем, как подчеркивалось, и подобная конечная цель ни в какой мере не кажется нам дискредитированной. Ближайшее десятилетие, как можно думать, явится решающим для проблемы высокотемпературной сверхпроводимости».
Время шло, а довольно «многочисленные попытки создать ВТСП надежным и воспроизводимым образом» к успеху не приводили. В результате «после некоторой вспышки активности наступило затишье», что дало Гинзбургу повод в его популярной статье «Высокотемпературная сверхпроводимость», опубликованной в 1984 году, охарактеризовать сложившуюся ситуацию таким образом: «Как-то получилось, что исследования в области высокотемпературной сверхпроводимости оказались немодными. Трудно чего-либо добиться уговорами. Обычно лишь какой-то явный успех (или сообщение в печати, пусть и неточное, о таком успехе) может совершенно, и притом быстро, изменить ситуацию. Почувствовав «запах жаренного», вчерашние скептики или даже хулители способны превратиться в рьяных сторонников нового направления. Короче говоря, поиски высокотемпературной сверхпроводимости, особенно при существующих неясностях в области теории, вполне могут привести к неожиданным результатам, к открытиям». И уж никак не ожидал он, что это «предсказание» сбудется всего через два года.
И это при том, что современное состояние теории твердого тела и, в частности, теории сверхпроводимости, по мнению В.Л. Гинзбурга: «Не позволяет вычислить критическую температуру или хотя бы достаточно точно и определенно, особенно в случае сложных материалов, указать, какое именно соединение нужно исследовать. Поэтому теоретики не могли подсказать экспериментаторам, как и где искать ВТСП лучше и надежнее, чем это было сделано в монографии. К оксидам принадлежит соединение (LBCO), обнаружение в котором в 1986 году сверхпроводимости с критической температурой около 30-40 К считается открытием ВТСП. Однако и сейчас хотя бы грубо предсказывать значения критической температуры для определенного материала не удается и, более того, еще не ясен даже сам механизм сверхпроводимости в купратах, в частности в наиболее хорошо исследованном соединении (YSCO) c критической температурой около 90 К».
Наравне с другими учеными, Виталий Лазаревич Гинзбург продолжал искать иные механизмы «возникновения сверхпроводимости помимо электрон-фононного взаимодействия», которые могли бы позволить получить сверхпроводящие материалы при температурах выше 100 Кельвинов. В статье «Сверхпроводимость и сверхтекучесть», имеющей второе название, «что удалось и чего не удалось сделать», он пишет: «Здесь не место сколько-нибудь подробно останавливаться на современном состоянии проблемы ВТСП. Ограничусь несколькими замечаниями. ВТСП-купраты на первый взгляд сильно отличаются от «обычных» сверхпроводников. Это обстоятельство породило мнение, согласно которому ВТСП-купраты представляют собой нечто особенное – то ли теория БКШ к ним неприменима, то ли, уж во всяком случае, в них действует нефононный механизм спаривания. Никакого монопольного положения фононный механизм не занимает. Возможны, в принципе, экситонный (электронный) механизм, механизм Шафрота (образование пар с последующей их бозе-эйнштейновской конденсацией), спиновый механизм (спаривание за счет обмена спиновыми волнами или, как иногда говорят, за счет спиновых флуктуаций), а также некоторые другие. Поскольку я всегда пропагандировал экситонный механизм, то был бы только рад, если бы именно он действовал в ВТСП. Но нет уверенности, что это так. Вопрос все еще открыт».
И продолжает: «Мы не знаем никаких запретов общего характера, препятствующих действию экситонного механизма. Но проявиться экситонному механизму действительно нелегко, для этого нужны какие-то специальные условия, недостаточно еще ясные… Наивысшая зафиксированная сейчас критическая температура достигает 164 К. Такое значение получить при фононном механизме еще можно. Но, если будут достигнуты критические температуры, превышающие 200 К, то фононный механизм уже вряд ли достаточен. Для экситонного же механизма даже комнатные температуры не предел. Поиски ВТСП со все более высокими критическими температурами, конечно, ведутся и будут вестись. Мне по-прежнему кажется, что наиболее перспективными в этом отношении являются слоистые соединения и «сэндвичи» диэлектрик-металл-диэлектрик. При этом естественно использовать технику atomic layer-by-layer synthesis. Роль диэлектрика в таких сэндвичах могут, в частности, играть органические соединения. Впрочем, открывающееся количество возможностей здесь поистине безбрежно».
Теорсеминар и… терроризм
21 ноября 2001 года, Виталий Лазаревич поблагодарил всех присутствующих в этот день в актовом зале ФИАНа и… закрыл свой знаменитый «семинар Гинзбурга» навсегда. Причина банальна: незадолго до этого события академику исполнилось 85 лет. Вообще-то юбилейный 1700-й «Общемосковский семинар по теоретической физике» был намечен на 31 октября, но был сорван: некто сообщил в милицию, «что здание ФИАНа заминировано». Приехавшие многочисленные участники, да и просто желающие на нем побывать, полдня провели за воротами института и отправились по домам. Случайность то была или не случайность? Просто хулиганский поступок или желание насолить почитаемому научной публикой Физику? Осталось тайной.
А семинар был действительно популярен. Даже шутка такая среди физиков бродила: «Вы не подскажете, где находится универмаг «Москва»? «А-а это напротив здания, где проходят семинары Гинзбурга», - звучит ответ. Шутки шутками, но, как говорится, «в каждой шутке есть лишь доля шутки». А если уж совсем серьезно, то родился Общемосковский семинар то ли в 1955, то ли в 1956 годах – сейчас никто и не помнит. Нумеровать заседания тоже стали не сразу. Это ли важно? Как написал сам Гинзбург: «До середины 50-х годов в теоретическом отделе ФИАН был только один семинар «по вторникам», руководимый И.Е. Таммом. В основном он был посвящен физике элементарных частиц, сейчас более распространено название «физика высоких энергий». Я же организовал небольшой семинарчик «по средам» с довольно широкой тематикой, но без физики высоких энергий».
Впоследствии на этом «небольшом семинарчике у Гинзбурга» можно было не только узнать практически все последние научные новости в области физики и астрофизики, но и прослушать один-два интереснейших доклада с самого переднего фронта науки, читаемых специалистами из числа жителей и гостей столицы. Ведь мало, наверное, найдется тем, с которыми хотя бы косвенно не соприкоснулся в своей долгой научной жизни известный физик и астрофизик. На семинарах это особенно чувствовалось. Однажды Виталий Лазаревич даже составил список «особенно важных и интересных проблем» в области макро-, микро- и астрофизики. Список получился внушительным и далеко не полным, и его назвали «физминимум Гинзбурга».
Сам автор при «составлении некоторого списка проблем, представляющихся в данное время наиболее важными и интересными», присвоил ему модное ныне наименование «проект». По этому поводу, буквально сразу после появления первой подобной «классификации» Гинзбурга в печати, один из его старших товарищей сказал: «Если бы Вы написали эту статью до избрания академиком, то никогда бы им не стали». Возможно, он и прав, согласился автор, но все же больше понадеялся на широту взглядов своих коллег. Ведь выделение «особенно важных» проблем носит, конечно же, субъективный отпечаток. И тем не менее, по его мнению «эти проблемы должны в первую очередь обсуждаться или комментироваться в специальных лекциях или статьях, ведь формула «все об одном или кое-что обо всем» весьма привлекательна, но уже нереальна – за всем не угонишься». Такой список, естественно, меняющийся со временем и составляет, по его убеждению, некий «физический минимум». В него включены темы, о которых каждый физик должен иметь хотя бы некоторое представление, то есть хотя бы знать, о чем идет речь.
Интересующихся можно отправить к известной книге академика «О физике и астрофизике» или к статье «Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале ХХI века?», последний вариант которой помещен под №1 в третьем издании книги «О науке, о себе и о других» (2003 год). Начинается она словами: «Скорость развития науки в наше время поражает. Буквально в продолжении одной-двух человеческих жизней произошли гигантские изменения в физике, астрономии, биологии, да и во многих других областях…»
Главная трудность на этом пути, по мнению Гинзбурга, связана «с гигантским увеличением накопленного материала, объема информации». «Физика так разрослась», что, по его образному выражению, «за деревьями трудно разглядеть лес», трудно охватить мысленным взором картину современной физики как целого. Между тем у физики есть стержень – это фундаментальные понятия и законы, сформулированные в теорфизике. Однако, «все эти книги не могут отражать последнего слова в науке, по ним трудно, если не невозможно чувствовать биение пульса научной жизни». Такой цели, как известно, служат семинары. Сам Виталий Лазаревич руководил в ФИАНе одним из таких семинаров более 40 лет… Постепенно семинар разросся. А последнее его заседание началось с доклада академика под общим названием «Недодуманное, недоделанное…» Что опять же породило среди физиков шутку — после того, как один из учеников Виталия Лазаревича, получив от него препринт в подарок, передал его своим сотрудникам с резолюцией: «Додумать, доделать».
Сам автор объяснил все, как всегда, просто: «Моей особенностью, в известной мере недостатком, всегда являлось стремление поскорее окончить рассмотрение задачи или вопроса, которыми занимался в данный момент. Совсем «кончить» почти никогда нельзя. Для меня каким-то условным окончанием значило написать соответствующую статью. При этом «подпирало» желание рассматривать уже другие задачи, стоявшие «на очереди». И отсюда некоторая спешка. В итоге часто оставалось что-то недодуманное, недоделанное. Конечно, это плохо. Но, в то же время, это естественная цена за сохранение темпа и известной эффективности в работе. Кроме того, иногда речь шла о понимании, что дальнейшее развитие в данном вопросе мне «не по зубам». Некоторые в такой ситуации не понимают, что найти решение им не по силам и годами бьются головой о стенку. Такое поведение заслуживает даже известного уважения, и иногда может, в конце концов, принести блестящие плоды. Каждый сам решает, как себя вести. Я, во всяком случае, наткнувшись на стенку, отступал и начинал заниматься чем-то другим. Иной, чаще встречающийся случай, когда я «недодумывал, недоделывал», был связан просто с пониманием, порой обманчивым, что двигаться дальше в данном направлении мало интересно, и имеет лишь, так сказать, «академический характер». Поэтому бросал, ведь всего объять невозможно. Пример: исследование излучения Вавилова-Черенкова для мультиполей. И таким образом, остался ряд вопросов и задач, которые, по моему мнению, заслуживают рассмотрения, но ими заниматься, очевидно, уже не смогу, да и в большинстве случаев и не хочу. Вот я и перечислил некоторые из этих вопросов в письменном виде».
В этом списке Гинзбурга оказались: релятивистские уравнения для частиц с высшими спинами и «внутренними» степенями свободы; принцип эквивалентности в ОТО (общей теории относительности) и излучение равномерно ускоренного заряда; увлекаемое поперечное магнитное поле и его квантование; эффект Вавилова-Черенкова; сверхдиамагнетизм; ферротороики; сверхтекучесть – пси-теория вблизи «лямбда»-точки и термоциркуляционный эффект; сверхпроводимость – обобщение пси-теории, а также ферромагнитные сверхпроводники; термоэлектрические эффекты в сверхпроводящем состоянии и, наконец, КТСП – комнатнотемпературная сверхпроводимость.
«Кстати, я мог бы значительно расширить список упоминаемых задач, –прокомментировал Виталий Лазаревич, – особенно за счет астрофизики космических лучей, распространения радиоволн и др., но не стал этого делать – ведь моей целью отнюдь не было стремление к какой-то полноте. Хочу настоятельно подчеркнуть также, что за одним, пожалуй, исключением (имеется в виду КТСП), речь идет не о «мировых проблемах», то есть принципиально важных проблемах физики, а о частных, если хотите, «приземленных» конкретных вопросах. Что касается «великих проблем», то мне о них нечего сказать по существу дела. Перечисление же их в известной мере содержится в статье «Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале ХХI века?»
Затем академик перешел к изложению принципа эквивалентности в общей теории относительности, сопроводив доклад словами: «В великом Курсе Ландау-Лифшица ОТО называется «самой красивой из существующих физических теорий». Я полностью разделяю это мнение, хотя у более молодого поколения физиков, возможно, и другие вкусы». Разумеется, ОТО это физическая теория, но она столь тесно связана с астрономией, что ее можно отнести и к астрофизике… Потом прозвучали выступления участников семинара, после чего и состоялось его «историческое» закрытие. Практически сразу после окончания к его бессменному руководителю «начали обращаться с вопросами и даже упреками».
«Один экзальтированный физик прислал даже письмо, – написал Виталий Лазаревич в препринте «Семинар 1700-й и последний», – обвиняя меня в предательстве дела всей моей жизни, ибо я резко закрыл семинар, не обеспечив преемственности и, так сказать, «наследника». Должен, во-первых, заметить, что не считаю семинар «делом всей моей жизни», а лишь одним из элементов нормальной работы. Во-вторых, и это важно по существу, ко мне сразу же подошли несколько человек, и мы начали обсуждать возможности сохранения семинара в какой-то новой форме. В силу сказанного, не испытываю никаких угрызений совести в связи с тем, что закрыл «свой» семинар.
Закрыть семинар я решил уже довольно давно, но выдержал характер и заранее рассказал об этом только жене и дочери. Причина проста: хотелось сделать дело резко, неожиданно, а не заниматься тягомотиной, заранее обсуждая некоторые последствия и растворив действительно существующую проблему в болтовне. А проблема состоит в том, что в теоротделе ФИАН (теперь официально, Отделении теоретической физики имени И.Е. Тамма) нужно иметь некоторый общий, «большой» семинар. Эту роль когда-то играл вторничный семинар Игоря Евгеньевича. Но отдел разросся, а тонус научной жизни в отделе, да и в России вообще изменился не в лучшую сторону: интерес к науке упал, у многих появилось какое-то безразличие к работе. Здесь, однако, не место развивать и анализировать этот момент. Я хочу лишь отметить, что мне непонятен и, прямо скажу, несимпатичен как специалист, физик или астроном, интересующийся лишь какой-то узкой проблемой или областью, и не жалующий хотя бы бегло следить за развитием и достижениями физики и астрономии в целом. Конечно, бывают исключения, а о гениях судить вообще не берусь. Так или иначе, для отдела, для его успешной работы и, в частности, воспитания молодежи, необходимо иметь общий семинар…
Термоэффект в нобелевском исполнении
Два года назад на мой вопрос, доволен ли он своей жизнью, Виталий Лазаревич Гинзбург ответил: «Сейчас я пишу статью о Планке. И когда сравниваешь себя с великими людьми, видишь, что ты – ничтожество. Вообще уровень таких людей, как Эйнштейн, – это вообще что-то недосягаемое. Ну, конечно, я довольно много сделал. Даже больше, чем это отвечает моим способностям. Но это связано с тем, что я люблю науку и люблю работать». Сейчас, став уже Нобелевским лауреатом, он сказал: «Вообще учтите, что я абсолютно не лезу в великие ученые. Но я вот, понимаете, 60 лет трудился и науку я люблю. Я не за премию работал и не к премии стремился».
Так получилось… Но этого и следовало ожидать. Объять необъятное, конечно, невозможно. И мало, наверное, найдется людей, которые все-таки вольно или невольно стремились к этому. Виталий Лазаревич из этой скромной когорты. Потому, видно, и тревожит его то, что он не успел, не смог, не осилил. Свою работу, в которой он рассуждает о том, «что удалось и чего не удалось сделать», он заканчивает словами: «Цель настоящей статьи будет достигнута уже в том случае, если она поможет обратить внимание на эти проблемы как теоретиков, так и экспериментаторов».
Однажды он так ответил на вопрос журнала «Physics world» «Какова по Вашему мнению, важнейшая нерешенная проблема в Вашей области?»: «Я считаю физику все еще единой… Поэтому, строго говоря, у меня нет «моей области». Но, несколько условно, мне все же ближе сверхпроводимость. В этой области важнейшей представляется проблема высокотемпературной и комнатнотемпературной сверхпроводимости. Каков механизм сверхпроводимости в уже известных ВТСП (купратах)? Достижима ли КТСП?»
Характер исследований в области физики низких температур, как и всей физики, действительно, радикально изменился. Он пишет: «Трудно сейчас даже представить себе, что жидкий гелий с 1908 по 1923 годы получали лишь в одной лаборатории. Трудно представить себе, что в течение трех десятилетий использование сверхпроводимости в физике, не говоря уже о технике, было более чем скромным. Лишь в 60-х годах удалось создать сильные сверхпроводящие магниты, получившие широкое распространение. Можно упомянуть различные приложения сверхпроводимости, включая гигантские сверхпроводящие магниты в токамаках и томографах. Создание высокотемпературных сверхпроводников породило большие надежды на возможность новых применений сверхпроводимости. В этом направлении уже немало сделано даже в отношении линий электропередачи и сильных магнитов, не говоря уже о некоторых других возможностях. Многие тысячи статей и сотни, если не тысячи исследователей – какой контраст с тем, что было, скажем, в 1943 году, да и всего 10 лет назад!»
Однако остался целый ряд вопросов и проблем, в отношении которых ясность еще не достигнута. Здесь «развитие пси-теории сверхпроводимости и ее применение к ВТСП, использование пси-теории сверхтекучести, проблема поверхностной (двумерной) сверхпроводимости, вопрос о термоэффектах в сверхпроводниках (и, особенно, их связь с теплопередачей), циркулярный эффект в неравномерно нагретом сосуде со сверхтекучей жидкостью и кое-что другое, не говоря уже о теории ВТСП». И они не могут не волновать известного физика-теоретика. Потому, видно, в интервью газете «Известия» на вопрос о теме его Нобелевской лекции, академик ответил: «Петру Капице Нобелевскую премию присудили в 84 года за работы, которые он, как и я, сделал в далекой молодости. Нобелевскую лекцию полагается читать по теме отмеченного открытия. Но Капица был неординарный человек. Он произнес что-то вроде следующего, мол, я уже забыл, чем занимался в молодости, лучше я расскажу, что делаю теперь. Я не забыл своих работ по сверхпроводимости, но думаю, кроме этой темы, коснуться некоторых невыявленных свойств термоэлектрического эффекта, которым я занимался в 1940-х годах. А в третьей части лекции я хотел бы сказать о важных задачах, которые стоят перед физикой и астрофизикой в ХХI веке. Эти задачи должен знать каждый грамотный физик».
Начиналось все опять же в «грозовые сороковые». Свою первую статью по сверхпроводимости Виталий Лазаревич без скуки вспоминать не может, а вот вторая работа, выполненная в том же 1943 году, остается актуальной и сегодня. Она посвящена термоэлектрическим явлениям в сверхпроводниках. «До этого считалось, что в сверхпроводящем состоянии термоэлектрические эффекты полностью исчезают, – пишет автор. – На самом деле термоэлектрические явления в сверхпроводниках отнюдь не исчезают, хотя и могут проявляться лишь в особых условиях». Дело в том, что в сверхпроводнике нужно учитывать «возможность появления двух токов – сверхпроводящего и нормального. Ведь в несверхпроводящем (нормальном) состоянии в металле может течь лишь один ток, причем в простейшем случае соблюдается закон Ома».
Теплопередача возможна также в полупроводниках, обладающих одновременно соответствующими электронной и дырочной проводимостями. Изучение же термоэлектрических явлений в сверхпроводниках начаты в 1927 году, но, как это ни странно, «термоэлектрические явления в сверхпроводящем состоянии недостаточно исследованы и до сих пор». 60 лет тому назад (!), когда была выполнена работа «О термоэлектрических явлениях в сверхпроводниках», «сплавы и вообще неоднородные сверхпроводники считались чем-то «грязным», было даже не ясно, можно ли в таких условиях использовать уравнения Лондонов». Поэтому в упомянутой работе «случай неоднородного сверхпроводника» автором лишь затронут.
Как в дальнейшем оказалось, «термоэффект для неоднородных изотропных сверхпроводников и легче проанализировать, и легче наблюдать. Для этой цели удобнее всего рассматривать не биметаллическую пластинку, а сверхпроводящее кольцо (цепь, контур). Биметаллическая пластина и контур из двух сверхпроводников топологически отличаются только наличием во втором случае отверстия, что приводит к возможности появления квантованного потока магнитного поля через отверстие. В отношении термотока в сверхпроводящем контуре все, в принципе, казалось бы ясно, но это не так. Дело в том, что для достаточно массивного и замкнутого контура тороидного типа (полого цилиндра из двух сверхпроводников) измеренный поток оказался на порядки выше и к тому же обладающим другой температурной зависимостью. Природа такого «гигантского» термоэффекта в сверхпроводниках не выяснена. Лишь в самое последнее время удалось предложить механизм рождения вихрей в стенках сверхпроводящего цилиндра. Надеюсь, хотя и слабо, что невнимание к термоэффектам в сверхпроводниках (в сверхпроводящем состоянии), наконец, прекратится, и появятся соответствующие экспериментальные работы, в частности для ВТСП".
В работе «Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра» в разделе «Завтра» он говорит: «Нельзя здесь не отметить, что современное состояние теории твердого тела никак невозможно признать удовлетворительным. Разумеется, за прошедшее столетие успехи колоссальны, если взглянуть на путь, пройденный от идеи Друде 1900 года о движении электронов в проводниках до современного положения в физике металлов. Но, с другой стороны, из «первых принципов» не удается сегодня предсказать свойства даже простейшей, казалось бы, системы – металлического водорода. Встречающиеся иногда суждения о том, что в физике в принципиальном отношении почти все сделано, просто абсурдны. Нет никаких сомнений в том, что перед теорией систем со многими частицами стоят еще огромные по своей трудности нерешенные задачи. Только тогда, когда окажется возможным вычислять параметры и характеристики соединений любого заданного состава и структуры, можно будет сказать, что достигнуто известное завершение теории вещества в конденсированном состоянии. Разумеется, это относится и к сверхпроводникам. Трудно сказать, сколько десятилетий придется ждать достижения подобной цели. Пока что у нас имеется один естественный рубеж – 2011-й год, то есть столетие со дня открытия сверхпроводимости. К сожалению, мы не в состоянии сделать уверенный прогноз даже на оставшееся до этого десятилетие. Но я не был бы особенно удивлен, если бы к 2011 году уже были созданы комнатно-температурные сверхпроводники. Впрочем, это не больше чем мечта…»
Но ведь, такой мечтой до середины 80-х годов прошлого столетия была и высокотемпературная сверхпроводимость? «Голубая мечта» человечества – сверхпроводимость при комнатной температуре, возможно, уже не за горами. Какого типа соединения позволят ее реализовать? А вдруг ими станут «слоистые двумерные системы» Виталия Гинзбурга – Нобелевского лауреата по физике начала второго тысячелетия новой эры?
PS. Я должна извиниться перед уважаемым читателем за использование специальной терминологии. Однако когда пишешь о работах специалиста такого уровня – это, видимо, неизбежно.
Литература:
1. В.Л. Гинзбург «О физике и астрофизике». Статьи и выступления. – 3-е изд., перераб. и доп.
– М.: Бюро Квантум, 1995. – 512с
2. В.Л. Гинзбург «О науке, о себе и о других». Статьи и выступления. 3-е изд., дополненное. –
М.: Издательство Физико-математической литературы. 2003. – 544 с.
- «Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными
в начале ХХI века?»,
- «Излучение равномерно движущихся источников» (эффект Вавилова-Черенкова, эффект
Доплера в среде, переходное излучение и некоторые другие явления),
- «О зарождении развитии астрофизики космических лучей»,
- «Несколько замечаний к истории развития радиоастрономии»,
- «Несколько замечаний о сегнетоэлектричестве, мягких модах и родственных вопросах»,
- «Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра»,
- «Сверхпроводимость и сверхтекучесть» (что удалось и чего не удалось сделать),
- «Долгая, разнообразная и нелегкая жизнь» (к 100-летию со дня рождения Игоря Евгеньевича
Тамма),
- «Заметки астрофизика-любителя»,
- «Дела давно минувших дней» (воспоминания о моем участии в «атомном проекте»),
- «Как я стал физиком-теоретиком и вообще о себе»,
- «Ответы на вопросы журнала «Physics World».
3. В.Л. Гинзбург «Семинар 1700-й и последний», препринт ФИАН
4. В.А. Парафонова «Теоретик всего», журнал «АТОМиУМ» №2, 2001 год (издание ЦНИИ Атоминформ Минатома России).
Напечатано: в журнале "Семь искусств" # 3-4(61) март-апрель 2015
Адрес оригинальной публикации:
www.7iskusstv.com/2015/Nomer3_4/Parafonova1.php
