Мы живём во Вселенной, которую описал в своей теории великий учёный Александр Александрович Фридман (1888–1925). Подлинный триумф научной мысли человечества впервые охватил Вселенную как целое в её динамике и развитии. В международной космологии эта модель носит название «Метрика Фридмана – Леметра – Робертсона – Уокера» (далее – имена тех, кто внёс вклад в развитие этого открытия). Колоссальна роль Фридмана в развитии гидромеханики, метеорологии и физической космологии. В 2023 году ученому исполняется 135 лет.
Гимназисты и начало ХХ века
Александр Фридман родился в июне 1888 года в Петербурге. В семье будущего учёного царила музыка. Отец, Александр Александрович, был композитором, а мать, Людмила Игнатьевна (в девичестве Воячек), преподавала игру на фортепиано.
В 1906 году Александр окончил петербургскую гимназию с золотой медалью. Учиться ему нравилось, а математику мальчик обожал. Родители придумали для Саши самое страшное наказание за непослушание: его оставляли без… арифметики.
Ещё в гимназии Саша с одноклассником Яшей Тамаркиным организовал математический кружок. Потом Тамаркин тоже стал всемирно известным математиком. В старших классах друзья опубликовали в научном журнале совместную статью о последовательности рациональных чисел – «чисел Бернулли».
Первая русская революция застала Александра старшеклассником. Он присоединился к движению учащихся средних школ Петербурга, связанного с большевиками. Фридман выступал за демократизацию российской школы, поддерживал свободномыслящих преподавателей, участвовал в издании и распространении прокламаций и сходках. Уже тогда рельефно проявился его характер и система ценностей.
Петербургский университет
Александр Фридман даже не раздумывал – подал документы на математическое отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Он максимально пробовал себя во всех дисциплинах выбранного профиля. Получил золотую медаль за научную статью «Исследование неопределённых уравнений второй степени», которая кардинально отличалась от его будущих интересов. Старшекурсником заинтересовался теорией движения атмосферы – динамической метеорологией.
Математика и метеорология
В 1910 году Фридмана оставили на кафедре чистой и прикладной математики для подготовки к профессорскому званию. Он преподавал в двух вузах, а с весны 1913 года поступил на службу физиком в аэрологическую обсерваторию в Павловске.
Александр Александрович искал применение любимых наук на практике. Остановился на атмосфере, которую сравнивал с грандиозной лабораторией. Учёный, наблюдая природные процессы, видел в них математические закономерности.
Главным объектом исследования молодого учёного стали дифференциальные уравнения. Их решение было его ключом к разделам естествознания и техники, связью математики с метеорологией.
Довольно быстро юноше удалось зарекомендовать себя как перспективного учёного. Фридман публикует работу «О распределении температуры воздуха с высотою», внося в новое дело свои идеи. Его на несколько месяцев командировали в Лейпциг работать со всемирно известным метеорологом – профессором Якобом Бьеркнесом, создателем теоремы о количестве вихревых трубок, возникающих внутри жидкого потока.
Позднее Александр внесет колоссальный вклад в науку о климате и погоде.
Первая мировая война
Когда летом 1914 года началась Первая мировая война, ученый пошел добровольцем в авиаотряд, служил на Северном и Западном фронтах. Здесь же он решал две проблемы: движение самолёта в потоке воздуха с произвольным законом и расчёт траектории падающей бомбы. Тогда еще не было теории бомбометания, он сам её создал в черновом варианте. Фридман проверял расчёты на практике.
Неоднократно Александр Фридман рисковал жизнью в полётах «Особенно интересны были два полёта, в которых мне довелось участвовать в воздушных боях; первый полёт был на “Фармане–15”, лётчик передал мне управление, и я несколько минут вёл аппарат в воздухе, а лётчик стрелял в немца из карабина; второй бой был грандиознее: мы вступили в бой с двумя неприятельскими аэропланами, из которых один был вооружён пулемётом; самое ужасное было слышать дробь пулемёта, целящегося в нас; расстояние между аэропланами было ничтожное, и я считаю чудом, что спасся от смерти», – вспоминал он.
Уже к концу 1915 года Фридман возглавлял аэронавигационную службу русской армии на всех фронтах, а параллельно читал лекции в школе лётчиков-наблюдателей. При участии Александра Александровича появились таблицы бомбометания с самолётов, создан прицельный прибор и бомбосбрасыватель, а еще подготовлено около ста аэронавигаторов для строевой авиации. Плюс еще исследования по аэрофотосъёмке.
Учёный даже успел спроектировать завод для производства аэронавигационных приборов в Москве, а в 1917–1918 годах возглавил своё «детище». За героизм и самоотверженность Фридман получил Георгиевский крест и орден Святого Владимира.
Наука Советской России
Александр Александрович принял революцию. Работал в Пермском университете. А в 1920 году учёный вернулся в Петроград, стал профессором нескольких вузов. При этом являлся научным сотрудником атомной комиссии при Оптическом институте и заведующим математическим бюро Главной физической обсерватории Академии наук, а в феврале 1925 года стал директором последней. Руководил журналом «Геофизика и метеорология».
Александр смог стать первопроходцем во многих научных направлениях. Обожавший Данте Алигьери, он цитировал: «Вод, в которые я вступаю, не пересекал ещё никто».
Перечислим только самые фундаментальные его работы: «О кривизне пространства», монографии «Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости» и «Мир как пространство и время».
Прогноз погоды
Слушая прогноз погоды, мы и не догадываемся, что весь научно-практический комплекс, что подсказывает, брать ли с собой зонт, был заложен Александром Фридманом. Он ещё сто лет назад определил ряд факторов анализа. При их неукоснительном соблюдении выходит более точный результат.
В первой половине 1920-х годов А.А. Фридман начал создавать систему государственной метеорологической службы всей страны, разработал программу организации системы, которую реализовали, когда его уже не стало. Изменение климата представлялось в то время делом будущего, Александр Александрович настаивал на том, что уже в данный момент необходимо закладывать теоретические основы этого явления.
Спор с Альбертом Эйнштейном
В 1915–1916 годах всемирно известный физик Альберт Эйнштейн завершил Общую теорию относительности. В 1917 году он опубликовал статью «Вопросы космологии и общая теория относительности», посвящённую применению новой физики пространства и времени ко Вселенной, понимаемой как единое целое. Из вполне правильных расчётов и рассуждений великий физик сделал вывод, что Вселенная статична.
Александр Фридман, с восхищением принявший Общую теорию относительности, не мог согласиться с результатами применения её к космологической модели. Наш соотечественник не постеснялся об этом заявить. На страницах немецкого научного журнала «Zeitschrift fur Physik» в 1922–1924 годах развернулась значимая для истории науки дискуссия между Эйнштейном и Фридманом.
Полемика началась с небольшой статьи Александра Александровича, где он не соглашался с некоторыми кардинальными выводами Эйнштейна. Тщательное приложение Общей теории относительности к анализу Вселенной привело Фридмана к ошеломительному выводу: «…Отсюда следует возможность нестационарных миров с постоянной отрицательной кривизной пространства и с положительной плотностью вещества». Второй вывод, к которому приходит советский ученый, состоит в том, что мир не только не статичен, но и не замкнут.
Первая реакция мирового светилы на работы советского коллеги была негативной, о чём он сообщил в заметке в одном из номеров этого же журнала. Тогда Фридман ещё раз тщательно перепроверил свои расчёты и выкладки и написал российскому физику Юрию Круткову (в то время он был в Германии). Крутков лично раскрыл Эйнштейну логику Фридмана. Позднее Альберт Эйнштейн опубликовал поправку, в которой признал: «Я считаю результаты г. Фридмана правильными и проливающими новый свет. Оказывается, что уравнения поля допускают, наряду со статическими, также и динамические (т.е. переменные для структуры) пространства…».
Модель Вселенной Александра Фридмана и её судьба
В 1922 году советский математик доказал, что из уравнений Общей теории относительности следует нестационарность, то есть развитие Вселенной: искривлённое пространство не может быть стационарным, оно должно расширяться и сжиматься. Александру Фридману удалось математически установить, что галактики «разбегаются», а Вселенная расширяется. Он предположил, что причиной стал космический взрыв и гигантские начальные скорости. В сам же момент взрыва плотность вещества Вселенной должна была быть бесконечно великой. Фактически момент взрыва – это миг «рождения» мира, то есть пространства и времени.
Практическое подтверждение теории Фридмана было получено американским астрономом Эдвином Хабблом. Он установил факт «разбегания» галактик с определённой скоростью. Когда Хаббл установил закон возрастания скорости убегания галактики пропорционально расстоянию до этой галактики, то оказалось, что и это полностью соответствовало выводам Фридмана.
В своей книге уже после смерти Александра Александровича Эйнштейн писал: «… схема Фридмана – это наиболее общая схема, дающая решение космологической проблемы».
Сегодня международная наука признаёт теорию Фридмана одной из составных частей основополагающей космологической модели строения и развития Вселенной, наряду с теорией большого взрыва и теорией горячей Вселенной Георгия Гамова.
Последний подвиг
Александр Фридман ради науки шел на любые жертвы. Он отправился в полёт на аэростате (воздушном шаре) с пилотом Павлом Федосеенко, достигнув рекордной для того времени высоты – 7400 метров. Разорвавшийся баллон с запасом кислорода для дыхания грозил гибелью, но им повезло. После двенадцатичасового полёта аэронавты благополучно вернулись на землю. Рискуя жизнью, ученый и пилот внесли значительный вклад в теорию и практику воздухоплавания.
К сожалению, Александру Фридману не суждено было дожить до признания полноты масштаба его научного потенциала. Ученый скончался от брюшного тифа в 37 лет.
Более подробно ознакомиться с биографией талантливого отечественного учёного можно в книге: Э.А. Тропп, В.Я. Френкель, А.Д. Чернин «Александр Александрович Фридман. Жизнь и деятельность» (1988), она есть в фондах СОУНБ.
Александр Горшенин. Кандидат исторических наук, доцент, главный библиотекарь отдела основного книгохранения СОУНБ