Звезда Николая Боголюбова

Нынешнее бабье лето в Киеве такое же теплое и ласковое, как в сентябре 1970 года, когда в столице Украины собралась Рочестерская конференция по высоким энергиям и элементарным частицам — своеобразные олимпийские игры физиков, которые проводятся раз в два года. Тогда в Киев со всего мира прибыли известные физики, нобелевские лауреаты, выдающиеся исследователи микромира: Янг, Салам, Редже, Понтекорво, Ватагин... Кстати, физик Глеб Ватагин — известный автор теории дискретности времени, директор Института физики в Турине — родом из Киева. Это послужило поводом для шутки — дескать, в Киев прибыл из Турина знаменитый итальянский физик Глеб Ватагин и из Москвы — знаменитый русский физик Бруно Понтекорво. На иностранного ученого Киев произвел неизгладимое впечатление. В.Вайскопф говорил, что хотел бы жить только в двух городах мира — Сан-Франциско или Киеве. Это с его легкой руки в ЦЕРНе до сих пор вспоминают как анекдот: однажды к нему пришел аспирант и сказал, что он из Копенгагена, на что профессор с серьезным видом поинтересовался: «Извини, Копенгаген, Копенгаген... А это далеко от Киева?».

Среди прочего нельзя не вспомнить и о приезде с некоторым опозданием академика Андрея Сахарова. Кроме научного доклада, он тогда выступил с заявлением в защиту Ивана Светличного и других диссидентов, притеснения которых в то время усиливались...

К дате открытия конференции в Феофании ударными темпами возводилось просторное, прекрасно оформленное здание Института теоретической физики. Его достроили своевременно благодаря вмешательству тогдашнего первого секретаря ЦК КП Украины Петра Шелеста.

Н.Боголюбов возглавлял институт с первых дней его открытия. Предусматривалось создание в Феофании нового академгородка, где рядом с институтом физиков должны были появиться центры биофизики и квантовой биологии. Планировалось проложить сюда линию троллейбуса, а через некоторое время и метро. Мотивация создания научного комплекса была весомая — несмотря на мощность Академии наук Украины, количество ученых в перерасчете на 10 тысяч населения существенно уступало аналогичному показателю в других республиках. Затем был утвержден план дальнейшего развития академии, усиление ее фундаментальной части. Президент академии Б.Патон поддерживал эти грандиозные планы.

Быстрому воплощению проекта в жизнь способствовало и то, что заместителем директора Института теоретической физики был молодой физик, членкор Академии наук Украины Виталий Шелест.

Именно «высокая крыша» дала возможность построить работу института, совсем нетипичную для советского учреждения. На табличках его кабинетов можно было увидеть фамилии известнейших в мире физиков, которые должны были здесь работать и готовить молодую смену для украинской физической науки. Институт планировал длительные командировки сотрудников в крупнейшие научные центры Европы, США, Японии для стажировки и научной работы. Все свидетельствовало о том, что в Киеве вскоре будет создан мировой центр фундаментальной науки. Собственно, так оно и произошло. Сейчас Институт теоретической физики НАНУ известен в мире физики. Его представители проложили путь к ЦЕРНу. Кто сегодня не знает имени ученика Н.Боголюбова профессора Геннадия Зиновьева?

Но, к сожалению, грандиозным планам не суждено было осуществиться в полном объеме. Вскоре Петр Шелест был снят с должности по обвинению в украинском национализме и, как все непокорные украинские гетманы, доживал свои дни в Москве под пристальным надзором спецслужб. Разумеется, что и все, связанное с его именем, было изъято из института. Исчезли с табличек на кабинетах этого учреждения и имена выдающихся зарубежных физиков...

Однако огромный авторитет Н.Боголюбова, поддержка Б.Патона дали институту возможность выжить в этот сложный период и перерасти в мощное научное учреждение. То, что сегодня украинская физическая наука, несмотря на полное отсутствие государственной поддержки, представлена в таком уважительном мировом центре, как ЦЕРН, это тоже заслуга школы Н.Боголюбова. В традициях института и то, что продолжается плодотворное сотрудничество с российскими центрами физики высоких энергий.

* * *

Физики-теоретики любят повторять высказывание английского ученого Поля Дирака: «Физический закон должен быть математически утонченным». На XV Рочестерской конференции в Киеве Н.Боголюбов так разъяснил эту тенденцию в беседе с автором этих воспоминаний: «Теперь все физики понимают, что без математических методов им сложно даже сформулировать свои собственные физические идеи... Сейчас уже нельзя представить себе труд по физике, который не был бы насыщен математическими идеями. Это произошло буквально на глазах последнего поколения ученых... Математика ныне, без преувеличения, вторглась в самое основание научного мышления».

Учителем гения был профессор Николай Крылов, с которым Боголюбов впервые встретился в 1923 году. Ученику на время встречи едва исполнилось четырнадцать лет. За плечами у юноши — только семилетняя трудовая школа в селе Великая Круча Полтавской области. Кстати, это единственное учебное заведение, справку об окончании которого получил будущий академик.

Годы обучения пришлись на времена гражданской войны, а потому занятия в школе были очень мало похожи на настоящее систематическое обучение. Часто не хватало самого необходимого, даже учебников. Тем не менее было главное — талантливый педагогический коллектив, среди которого несколько преподавателей Киевского императорского университета св. Владимира (так тогда назывался Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко). Профессура — при том что пыталась пережить в селе голод и тяжелые времена — вместе с другими преподавателями сумела вызвать у своих учеников тягу к знаниям.

Николай Николаевич вспоминал, что не мог дождаться, когда по программе нужно будет решать следующую задачу и, не вытерпев, решил весь задачник Калинина и Буренина. Ну а когда школьная программа осталась позади, ученик принялся за... пять томов знаменитого в то время курса физики Хвольсона. Как тут не вспомнить с благодарностью имя Павла Аполлоновича Ященко — школьного учителя, мудрого наставника юного Боголюбова. Но не нужно думать, что на пути гениев встречаются только доброжелатели и профессионалы. Например, от преподавателя Первой киевской гимназии юноша услышал: «Математика, Николай, из тебя не получится...».

К счастью, недальновидное пророчество не стало для Николая Боголюбова трагическим шлагбаумом в будущее — слишком сильной была вера в себя, которая опиралась на авторитет школьного учителя.

Через год занятий у профессора Н.Крылова Н.Боголюбов закончил свою первую научную работу. Специальным решением Наркомпроса пятнадцатилетний Николай был зачислен... аспирантом! А еще через два года юный математик стал научным сотрудником кафедры математической физики. В 20 лет Николай Боголюбов получил степень доктора математических наук!..

Н.Крылов не зря так торопил своего ученика, стремился ускорить период его становления, чтобы тот во всеоружии вышел на передний рубеж науки. Дело в том, что и сам Николай Митрофанович готовился к ответственному делу своей жизни — созданию нелинейной механики. В этом самое активное участие принимал Н.Боголюбов.

* * *

Сегодня сложно представить, какой ценой первопроходцам далось открытие этой научной земли, какие трудности выпали на судьбу тех, кто создавал науку, со временем получившую название нелинейной механики.

...Первая треть прошлого века. Золотой век техники. Рекордные сооружения как грибы после дождя вырастали в разных уголках планеты: небоскребы, высотные башни, мосты с пролетами свыше километра, сухопутные, плавающие, летающие супергиганты. Казалось, инженеры в погоне за рекордами пытались превзойти друг друга.

И никогда раньше мир не знал такого количества технических катастроф. То неожиданно от ветра начинали раскачиваться гигантские мосты и падали на глазах потрясенных прохожих, то от невиданных вибраций разрушались дирижабли и самолеты. Но чаще всего своеобразные «катастрофы» происходили в радиотехнике. Невидимые, тихие, они приковывали к себе внимание инженеров, поскольку были серьезным препятствием на пути к осуществлению смелых замыслов. От победы над ними зависело быть или не быть телевидению, радиолокации и многим другим тогдашним техническим мечтам. Выход из положения могла подсказать только наука, которая бы учла причину катастрофических колебательных процессов.

Однако они-то и оказались крепким орешком для математиков. Несмотря на то, что исследователи подходили к решению вопроса с разных сторон, все попытки заканчивались в лучшем случае определением частичного подхода к проблеме. Созданию целостной науки мешали то недостаточная математическая подготовка инженеров, то ненадлежащая практическая осведомленность математиков. Следовательно, нужен был ученый, который сочетал бы в себе острую логику и профессионализм математика с практической интуицией инженера, а потому мог охватить различные аспекты этой задачи. Учеными такого диапазона как раз и были академик Николай Крылов и его ученик Николай Боголюбов. Правилом Н.Крылова было «создавать математику, которая могла бы пригодиться инженерам». Когда он начал изучать нелинейные колебания, то сразу понял, что большую пользу может принести технике четкая теория нелинейных колебаний. Тандем двух гигантов научной мысли вскоре начал развивать новую науку.

* * *

Интересно, что первыми за решение этой проблемы взялись астрономы при изучении движения планет. Они даже разработали специальную теорию возмущений и с ее помощью решили немало сложных задач небесной механики. Тем не менее для техники эти методы были практически неприемлемыми. Мешало одно важное обстоятельство — в небесной механике, разработанной астрономами, не надо было учитывать источники притока энергии и ее поглощения. Естественно, что астрономы создали весь математический аппарат для систем без притока энергии, которые математики называют консервативными. Но не так было в техническом аспекте. Здесь системы, как правило, неконсервативные, то есть содержат в себе источники притока энергии или ее поглощения.

Как бы там ни было, но отправным моментом для работы Н.Крылова и Н.Боголюбова послужили созданные астрономами асимптотические методы. Преодолев принципиальные трудности, ранее отпугивающие менее настойчивых и менее одаренных исследователей, ученые создали асимптотические методы, идея которых оказалась удивительно общей и гибкой. Кстати, эти же методы со временем сыграли важную роль и в становлении квантовой электродинамики.

Таким образом, в результате многочисленных попыток ученых, работающих методами разных наук, создали теорию, дающую ключ к наиболее острым проблемам техники. Это был большой успех, обеспечивший в ближайшее время киевской школе нелинейной механики мировое признание.

Понимая огромное значение точного расчета для техники,
Н.Крылов и Н.Боголюбов стали первыми активными пропагандистами своей теории. Ее применение проходило просто — ученые приезжали на завод и с помощью собственных методов решали наиболее актуальные задачи. Прославленного математика и его молодого коллегу можно было встретить на радиозаводах, где им были подвластны, казалось бы, непреодолимые препятствия в сфере электроники; на машиностроительных объектах, где боролись с резонансом; на самолетостроительном заводе, где решали проблемы продольной устойчивости самолета; на ХЭМЗи, где им удалось добиться устойчивости параллельной работы электрических машин.

Многочисленные аварии самолетов, катастрофы с разнообразными гигантскими сооружениями вынудили ученых и конструкторов других стран внимательнее присмотреться к науке, созданной в Киеве.

* * *

Если поставить перед собой цель определить дальнейшие труды Боголюбова, сыгравшие фундаментальную роль в науке и открывшие революционные возможности перед техникой, то ими, безусловно, будут работы по статистической физике.

В 1946 году Н.Боголюбов обосновал микроскопическую теорию сверхтекучести — есть такое явление в поведении некоторых веществ, охлажденных до чрезвычайно низких температур. А еще через 10 лет создал микроскопическую теорию сверхпроводимости. Это был, без преувеличения, мощный прорыв на очень важном направлении.

Правда, качественно выполнить определенную работу — еще половина дела в науке. Надо, чтобы ее признали корифеи. Н.Боголюбов, несмотря на свои огромные заслуги и признание в математике, в физике к тому времени был человеком достаточно новым. Чтобы признали его теорию, надо было пройти чистилище теоретического семинара академика Л.Ландау — неопровержимого лидера физиков-теоретиков. Н.Боголюбов отважился пойти на его семинар. Многочасовое обсуждение, десятки острых вопросов от учеников Ландау. Среди теоретиков тогда культивировалась научная агрессивность. В научной среде не очень любят пускать к себе чужих. Но все закончилось боевой ничьей: разгромить новую теорию не удалось, не вышло доказать, что формулы Боголюбова содержат какую-то принципиальную ошибку. Этот семинар принес Николай Николаевичу признание в новой сфере науки.

Пятидесятые годы для Н.Боголюбова стали вообще очень плодотворными, особенно в области квантовой электродинамики. В этой науке, в которой синтезированы два кита современной физики — квантовая механика и специальная теория относительности, ученый выполнил исследования, без которых она была бы совершенно иной.

Но и это еще не все — Николаю Николаевичу и его ученикам принадлежит разработка метода систем со спонтанно нарушенной симметрией. В те же шестидесятые годы он обратился к вопросам симметрии и динамики кварковой модели адронов. Ввел понятие о новом квантовом числе — «цвет»...

Титаническая исследовательская работа совмещалась с выполнением великого множества обязательных для научного сотрудника дел. Так, в 1934 году Боголюбов начал преподавать в Киевском университете. С 1948 года приходилось регулярно ездить в Москву, где он возглавлял теоретический отдел в Институте химической физики АН СССР. С 1950 года — работа в Математическом институте им. В.Стеклова и Московском университете. В 1950—1953 годах работал в закрытом институте оборонительного профиля «Арзамас-16». Можно только представить, какая нагрузка легла на плечи этого человека...

И это еще не все направления его деятельности. Была работа в Дубне в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯД), где Боголюбов руководил организованной им лабораторией теоретической физики. В 1965 году его назначили директором ОИЯД. На этой должности он проработал до 1988 года. Кроме того, в 1966 году он создал и стал первым директором Института теоретической физики АН УССР в Киеве. А если вспомнить, что Николай Николаевич параллельно с этим в течение 25 лет исполнял обязанности академика-секретаря отделения математики АН СССР, а с 1983 по 1989 год возглавлял Математический институт им.
В.Стеклова в Москве, то неминуемо возникнет вопрос: сколько часов в сутки он работал и откуда черпал на все это силы?

* * *

Когда-то немецкий математик Д.Гилберт язвительно заметил в адрес физиков: «Не понимаю, как эти физики могут заниматься физикой, ведь она безусловно слишком сложная для них». Но в этой легендарной шутке только половина правды, вторая половина состоит в том, что проблемы, которыми занимались физики, были слишком сложными и для математиков. Физики, в свою очередь, с сочувствием смотрели на математиков, бравшихся решать физические задачи. Ведь ученым мужам, набившим руку в математических науках, не хватало интуиции, ощущения почвы под ногами, чтобы разобраться в сногсшибательных задачах, творцом которых была сама природа.

После ознакомления с многочисленными успехами академика Н.Боголюбова и его школ возникает вопрос: как ему удалось с помощью математики решить многочисленные физические и инженерные задачи? Что стало соединительным звеном в такой разнообразной деятельности, давшей возможность решить столь непохожие проблемы и вырваться из узких рамок специализации современной науки?

Ответ дал сам Н.Боголюбов: «Я всегда интересовался физикой и последовательно приближался к ней. Вообще я склонен к последовательным приближениям. Сначала меня интересовали только абстрактные математические проблемы, потом более конкретные. Математика, теория колебаний, статистическая физика и, наконец, физика элементарных частиц — вот такой вид, как говорят, имеет эволюция моих научных интересов. Но соединительным звеном всех моих исследований была математика, поскольку мой подход — к проблемам чистой математики, проблемам механики или теоретической физики — всегда был подходом математическим».

В интервью, которое дал академик почти сорок лет назад автору этого очерка, был поставлен еще один вопрос: «Очевидно, ваш путь отображает общие закономерности развития современной науки — математизацию физики и науки вообще. Как сегодня математика влияет на развитие физики?».

«Влияние математики в физике все больше прогрессирует. Не следует думать, что роль математики сводится только к решению тех уравнений, которые предлагает физика. Математика идет глубже, она пронизывает понятия, концепции современной теоретической физики. Это произошло буквально на глазах последнего поколения научных сотрудников...», — ответил
Н.Боголюбов.

Ощущение этих тенденций в науке дало возможность известному физику Нильсу Бору заметить, что «математика это больше, чем наука, это — язык». В современной физике неумение разговаривать на этом языке для теоретика означает полную творческую немоту.

Таково большое содержание направления в науке, открытого академиком Н.Боголюбовым и развитого его многочисленными учениками.