Полтора года назад отмечалась круглая дата — 70 лет с того дня, как 10 октября 1932 года в Украинском физико-техническом институте (УФТИ) было расщеплено ядро атома лития. Харьковские физики А.Лейпунский, К.Синельников, А.Вальтер и Г.Латышев пришли к этому выдающемуся достижению, увы, вторыми. Лишь на пять месяцев они отстали от Дж.Кокрофта и Э.Уолтона, сотрудников старейшей в мире кембриджской физической лаборатории знаменитого Э.Резерфорда, которые впоследствии были удостоены Нобелевской премии. Дважды одно открытие не делается, но успешное и скорое повторение результата говорило о выходе советских исследователей на самые передовые научные рубежи.
История той увлекательной гонки пионеров ядерной физики хорошо известна: никакой секретности в начале 30-х годов минувшего века еще не было. Английские и советские исследователи были желанными гостями друг у друга и щедро делились опытом. Менее известно, а точнее, намерено забыто, что у истоков обоих опытов стоял один человек — Георгий Гамов, 100-летие со дня рождения которого отмечалось в марте нынешнего года. Сопоставление двух юбилеев изумляет: выходит, инициатору одного из эпохальных экспериментов ХХ века было на тот момент всего 27 лет! А сама теория, что легла в его основу, была разработана Гамовым в 24-летнем возрасте. Забегая вперед, отмечу, что, помимо этой работы, у Гамова были еще два достижения нобелевского уровня.
Так кем же был он и почему его имя так малоизвестно на Родине?
Георгий Гамов родился в Одессе
4 марта 1904 года в семье преподавателей Одесской гимназии. Отец в чине статского советника (среди учеников его отца был Лев Троцкий) преподавал русский язык и литературу, а мать — историю и географию. Она была из рода запорожских казаков Лебединцев. Гамов шутил, что его отец и мать могли бы и не повстречаться друг с другом, поскольку два его прапрадеда — царский офицер Гамов и запорожский есаул Лебединец — могли так встретиться в сабельном бою, что для одного из них он мог стать последним. Дед по отцовской линии был командующим Кишиневским гарнизоном, а по материнской — митрополитом.
Детство, пришедшееся на годы Первой мировой войны, революции, гражданской войны и интервенции, Георгий провел в родной Одессе, там же он поступил и в университет. Но неудовлетворенный получаемым образованием, Гамов перевелся в Ленинградский университет, который закончил в 1926 году. Там ему посчастливилось недолго учиться у профессора Александра Фридмана (скончавшегося в 1925 году, когда ему было только 37 лет). Анализируя уравнения, Фридман пришел к выводу о нестационарности Вселенной, с чем долго не мог примириться сам создатель общей теории относительности Эйнштейн. Позже великий физик признал правоту Фридмана. Встреча 20-летнего студента с Фридманом дала Георгию первый импульс к его работам рубежа 40—50-х годов, в которых он обосновал свою концепцию Большого Взрыва и так называемой «горячей Вселенной».
Но тогда, в конце 20-х, воображение Гамова пленили горизонты едва зародившейся квантовой механики. В 1928—1931 годы перспективный выпускник ЛГУ на стипендию Наркомпроса проходит стажировку в Геттингене, Копенгагене и Кембридже. Уже в 1928 году вчерашний студент молниеносно получает всемирное признание среди крупнейших физиков своей теорией радиоактивного a-распада. В ней Гамов ввел понятие квантового туннелирования частицы сквозь потенциальный барьер атомного ядра, что имело ряд важнейших теоретических и практических последствий. Одно из них объясняло природу термоядерного плавного горения звезд (а не взрывного, как давали первые теории), другое позволило Гамову вывести формулу, вносившую ясность в экспериментально установленную зависимость периода полураспада ядер от энергии вылетавших из них a-частиц. Эта же идея, но обращенная как бы в противоположную сторону, подсказала Гамову способ разрушения атомного ядра искусственно ускоренными протонами.
Гамов попытался донести свои идеи до патриарха атомной физики Резерфорда, но поначалу не был удостоен его внимания. Авторитет и письмо другого великого физика Нильса Бора, который сразу понял идею Гамова, заставили в 1929 году Резерфорда дать «добро» на сооружение ускорителя протонов, что и привело Кокрофта и Уолтона к Нобелевской премии. Гамов в Кембридже лично принял самое активное участие в постановке задачи для английских экспериментаторов. Позже это время назовут «эпохой бури и натиска» в физике. Свободный обмен идеями и почти свободное перемещение ученых через границы способствовали стремительному прогрессу науки. В 1931 году Гамов возвращается в Ленинград в Физико-технический институт, где директором был Абрам Йоффе. Йоффе не только создал ленинградский физтех, но он же стоял и у истоков УФТИ — его дочернего института. Вновь созданный в тогдашней столице Украины институт был призван обеспечить связь науки с быстро развивавшейся индустрией. Одним из направлений работы бывших ленинградских, а теперь уже харьковских физиков стало создание промышленной высоковольтной аппаратуры. Это было наиболее узким местом при реализации идеи Гамова построить протонный электростатический ускоритель. Хотя ленинградско-харьковский задел в области создания высоковольтной техники превосходил первоначальный потенциал кембриджской группы, у англичан был гораздо больший опыт ядерных исследований. Да и приступили они к работе с легкой руки Гамова еще в 1929 году. Только летом 1931 года (после недельного визита в УФТИ приехавшего из Кембриджа Кокфорта) в тематическом плане института появился пункт о создании установки для расщепления атомного ядра.
Долгое время считалось, что Гамов в Харькове бывал только наездами в командировках, поскольку сам Георгий Антонович в автобиографии «Моя мировая линия» о постоянной жизни в Харькове не упомянул. Но историк УФТИ доктор физико-математических наук Юрий Ранюк отыскал в архивах документы о приеме Гамова на работу в институт на должность научного консультанта. Ему была даже предоставлена служебная квартира, так что в какой-то мере харьковчане могут считать его своим земляком. В Харькове Гамов занимался тем же, чем и в Кембридже, — консультировал научных сотрудников, готовящих эксперимент по расщеплению ядра. К сожалению, это был тот самый случай, когда пророка в своем отечестве оценили слишком поздно: догнать англичан уфтинцы не успели…
Тем не менее крупный успех был налицо. Руководство УФТИ отрапортовало о научном достижении «бригады ударных напряжений» — так официально называлась группа, занятая экспериментом по расщеплению ядра лития, весьма необычным для научных работников образом. Зато в духе времени: телеграммой на имя товарищей Сталина, Молотова и Орджоникидзе и в редакцию газеты «Правда», подписанной директором института академиком Иваном Обреимовым и, конечно же, парторгом и председателем месткома. Трудовая победа была приурочена к
15-й годовщине Октябрьской революции. 22 октября 1932 года главная газета страны вышла с передовой статьей «Разрушено ядро атома лития». Вслед за «Правдой» все центральные и республиканские издания подключились к пропаганде успеха советских физиков.
Так, украинский поэт Павло Тычина, который позже стал наркомом просвещения УССР (имя поэта-министра упоминается в совершенно секретных директивах, связанных с подготовкой кадров ядерщиков для УФТИ), писал под свежим впечатлением от полетов стратостата «ОСОАВИХИМ» и ядерного эксперимента в Харькове:
Ми тривожим
стратосферу,
атомне ядро та сферу,
о прекрасний час,
неповторний час!
Неповторний, невмирущий,
Хто од нас у світі дужчий?
Та з яких країн?!
Ми плануєм творчі гони,
За колонами — колони,
Та всі ж як один!
Та всі ж як один!
Однако Тычина не был первым на поприще поэтического воспевания успехов в ядерной физике. Еще в 1928 году, когда имя Гамова только появилось на мировом научном небосклоне, пролетарский поэт Демьян Бедный, можно сказать, пророчески опубликовал в той же «Правде» стихотворение «До атомов добрались»:
СССР зовут страной убийц и хамов.
Недаром. Вот пример:
советский парень Гамов.
Чего хотите вы от этаких людей?! —
Уже до атомов добрался, лиходей!
Миллионы атомов на острие иголки!
А он — ведь до чего механика хитра!
В отдельном атоме добрался до ядра!
Раз! Раз!
И от ядра осталися осколки!
Советский тип —
(Сигнал для всех Европ!)
Кощунственно решил
загадку из загадок!
Ведь это что ж? Прямой подкоп
Под установленный порядок
…
Подкоп иль не подкоп,
а, правду говоря,
В науке пахнет тож
кануном Октября.
Бедный дважды оказался пророком: на момент написания стихотворения речи об искусственном разрушении ядра еще не было (теория 1928 года относилась к естественной радиоактивности), а употребленное поэтом слово «осколки» тоже еще не вошло в научный лексикон ядерщиков, это случилось значительно позже. Таким образом, весьма неуклюжие стихи тем не менее предвосхитили грядущие события. Любопытно, что словосочетание «атомная бомба» тоже впервые появилось в поэзии, а не в специальной литературе. В июне 1921 года поэт-символист Андрей Белый пророчески писал:
Мир рвался в опытах Кюри
Атомной, лопнувшею бомбой
На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой.
Гекатомба — жертвенное убийство ста быков в Древней Греции, ставшее символом массового жертвоприношения. До воплощения гекатомбы в Хиросиме и Нагасаки с их жертвоприношением в 145 тысяч людских душ оставалось чуть более 24 лет. Впоследствии Гамов неизменно подчеркивал, что своими работами к трагедии Хиросимы он не причастен.
В 1931 году директор Радиевого института академик Владимир Вернадский выдвинул 27-летнего Гамова в Академию наук, и в 1932 году он становится самым молодым в ее истории членом-корреспондентом. Но академиком АН СССР ему не суждено было стать…
Гамов обладал не только выдающейся физической, но еще и политической интуицией. Задолго до «большого террора» он почувствовал, что ситуация в стране меняется. Ему отказали в выезде в Рим на Первый международный конгресс по ядерной физике. За него доклад прочел его приятель, будущий нобелевский лауреат Макс Дельбрюк. Кроме того, фундаментальный квантовомеханический принцип неопределенности Гайзенберга, лежащий в основе всех гамовских теорий, вдруг был объявлен противоречащим диалектическому материализму. Гамову запретили его публично упоминать в своих докладах (справедливости ради следует отметить, что Эйнштейн до конца жизни тоже считал принцип неопределенности не более чем тактической уступкой, поскольку считал, что «Господь Бог не играет в кости»).
Такая личная и творческая несвобода Гамова категорически не устраивала. Он с красавицей-супругой Любовью Вохминцевой предпринял безумную попытку бежать в Турцию на байдарке, выйдя в море вечером якобы покататься из академической базы отдыха в Кацивели на Южном берегу Крыма. Через сутки встречный ветер вынес обессиленных гребцов на место их старта. Бегство осталось незамеченным, а потому и безнаказанным. Была и безуспешная попытка «туннелирования» сквозь советско-норвежскую границу во время «лыжной прогулки» на Кольском полуострове. Слава богу, не утонули и не замерзли.
Благоприятный случай представился в 1933 году, когда Гамова включили в официальный состав советской делегации на престижнейший среди физиков Сольвеевский конгресс в Брюсселе. Жене разрешение на выезд не дали. Гамов поставил ультиматум: без супруги не поеду. За его благонадежность поручились лично академик Йоффе и, что особенно важно, организатор конгресса почетный член АН СССР и член ЦК Компартии Франции Поль Ланжевен. При посредничестве Николая Бухарина Гамова принял в Кремле сам Вячеслав Молотов и лично разрешил выезд обоим супругам. Как вспоминал ученый, выйдя из Кремля, он тут же зашел в ГУМ и на радостях купил большой портрет Молотова, который поставил у себя на рабочем столе.
На конгрессе Гамов сказал Ланжевену, что не намерен возвращаться в СССР. Ланжевен ужасно расстроился и три дня не мог определиться с ответом. Без морального разрешения своего поручителя Гамов не мог решиться на поступок. Наконец Ланжевен с огромным внутренним сопротивлением, но благословил его начать новую жизнь на Западе. Так Гамов стал первым советским ученым-невозвращенцем.
Год спустя, в 1934 году, Петра Капицу при очередном посещении СССР на Запад больше не выпустили. Гамов категорически отрицал, что явился тому причиной. Раньше Капица считал, что родиной для человека является то место, где ему хорошо работается. Теперь же он высказывался о Гамове очень резко: «Джонни (прозвище Георгия среди советских коллег. — А.С.) — тип беспринципного шкурника, одаренного исключительным умом для научной работы, но вообще человек не умный». Капица писал своей жене Анне Алексеевне: «Джонни гордились, как первым молодым знаменитым ученым. Глава правительства благословляет его на путешествие, а он, мерзавец, не возвращается. Что притягивает его на Западе, в капиталистических странах? Джонни никогда не будет играть первую скрипку, и кроме как в Америке ему нигде не устроиться». Но Анна Алексеевна (ее отца, выдающегося кораблестроителя академика Крылова тоже заманили в СССР и на Запад больше не выпускали) относилась к Джонни с симпатией.
Гамов действительно вскоре из Европы перебрался в Америку. И хотя он продолжал работать исключительно продуктивно, формально «первую скрипку», как напророчил Капица, он не играл. Наивысшей наградой для него стала премия ЮНЕСКО за популяризацию науки. В литературе Гамов не знал равных еще со времен студенческих «Отбросов науки», от которых берут начало знаменитые сборники «Физики шутят».
Врожденное чувство юмора одессит Гамов пронес через всю жизнь. Вот некоторые из его шуток. Так, оказавшись в эмиграции, Гамов сразу же издал книгу «Квантовая теория ядра». В ней он сделал ссылку на несуществующую работу своего друга со студенческих лет будущего нобелевского лауреата Льва Ландау, который возглавлял теоретический отдел УФТИ. Работа Ландау якобы была опубликована в украинском научном журнале «Червоний гудок». Зарубежные физики-теоретики с ног сбились, разыскивая по библиотекам загадочный журнал... Между тем, казалось бы, абсурдное название журнала чрезвычайно емко и информативно. В два слова Гамов иронично втиснул и революционный пафос, и пафос форсированной индустриализации, а также насильственную украинизацию науки того времени.
В 1950 году Гамов пошутил с другим будущим нобелевским лауреатом — Бете. Гамов написал совместную работу со своим аспирантом Ральфом Альфером и решил, что для полной гармонии коллективу соавторов не хватает Бете, которого он без его ведома включил в соавторы. По-гречески коллектив зазвучал просто замечательно: Альфер, Бете, Гамов! Именно в этой работе под шутливым названием a-b-g-теории содержалось предсказание реликтового излучения, возникшего в момент Большого Взрыва в гамовской модели «горячей Вселенной». Это было дальнейшее развитие идей его учителя Фридмана. Гамов смог даже рассчитать современную температуру этого излучения — порядка пяти градусов по абсолютной шкале Кельвина. Американский физик Р.Дикке попытался проверить гипотезу Гамова, но его радиоаппаратура оказалась слишком «шумящей» для этой цели. Успех пришел совершенно неожиданно к молодым радиоинженерам компании Bell А.Пензиасу и Р.Вилсону. В 1965 году они создали малошумящие приемники для спутниковой связи, но никак не могли избавиться от остаточного радиошума с температурой около 3 К. В группе Дикке сразу поняли, что обнаружено реликтовое излучение и объяснили замечательный результат Пензиаса и Вилсона. В 1978 году инженеры Пензиас и Вилсон за это случайное открытие стали лауреатами Нобелевской премии по физике, которую поделили с Капицей (их объединили по весьма натянутому признаку низких температур). А Гамов и Дикке никак отмечены не были.
Помимо предсказания реликтового излучения, гамовская модель горячей Вселенной объяснила происхождение и эволюцию легких химических элементов. В 2003 году были получены новые исключительной важности данные о Вселенной путем анализа тонкой пространственной структуры реликтового излучения, зафиксированной орбитальным телескопом WMAP. Если эти выводы подтвердятся, то станет очевидным: наша Вселенная имеет конечные размеры и массу. Каждому понятны колоссальные мировоззренческие последствия этого открытия.
Наконец, третье крупнейшее достижение Гамова. Оно не относится к чистой физике, а находится на стыке физики, биологии и теории информации. Когда Дж.Уотсон и Ф.Крик открыли в 1953 году «двойную спираль» — структуру молекулы ДНК, открылся и новый мир — мир молекулярной генетики. Абстрактные гены, введенные в научный оборот еще монахом Менделем, обрели конкретное молекулярное воплощение. Гамов не стал дожидаться, пока построят электронные микроскопы высокого разрешения и научатся препарировать нуклеиновые спирали. Он обратил внимание, что генетический код 20 нуклеиновых кислот, из которых устроено все живое, написан алфавитом, в котором всего четыре буквы. Как это можно сделать? Перебрав варианты, Гамов математически доказал, что слова этого языка могут быть только трехбуквенными. А ведь это даже не биофизика, а теория кодирования! Так Гамов сделал важнейший шаг к осмыслению полученных Уотсоном и Криком результатов. Как известно, Уотсон и Крик стали нобелевскими лауреатами по биологии.
Американские секретные службы Гамову не доверяли по анкетно-бюрократическим причинам: в 1924 году Георгий Антонович преподавал в Ленинградской артиллерийской школе и формально числился командиром запаса Красной Армии (несколько лет он по бедности донашивал военный мундир). Поэтому к созданию ядерной бомбы он привлечен не был, а работы по созданию термоядерной бомбы возглавил его протеже и ученик — эмигрант из Венгрии Эдвард Теллер. Если бы не честолюбие и огромные организаторские усилия Теллера, то США и весь мир о термоядерном оружии не знали бы еще десятки лет. Гамов шутил, что без него дело все равно не обошлось: не пригласи он Теллера в 1935 году в США, то супербомбы наверняка не было бы. Позже, однако, Гамова допустили к термоядерному проекту.
После опубликования в середине 90-х годов мемуаров руководителя советской внешней разведки генерала НКВД Павла Судоплатова стало ясно, что недоверие ФБР к Гамову не было излишней перестраховкой. Советская агентура смогла найти «вербовочные подходы» к невозвращенцу. Это был стандартный метод сочетания кнута и пряника. У Гамова в СССР осталась родня. Гамову прямо сказали, что если он пойдет на сотрудничество в деле атомного шпионажа, то его родственники станут получать в голодной стране дополнительные продуктовые пайки, а если нет… В общем, пусть он подумает… Гамов подумал и согласился, но, поскольку к секретным работам он тогда допуска не имел, переданная им информация особой ценности не представляла.
Личная жизнь Гамова в Америке не удалась. Красавица-жена ушла. Он перебрался из столичного Вашингтона в провинциальный университет (однако далеко не захолустный!) в городке Боулдер в штате Колорадо. По слухам, в последние годы много пил. Умер в 1968 году, почти одновременно с другом молодости Ландау. В 1990 году Георгию Гамову посмертно вернули звание члена-корреспондента Академии наук СССР. В Одессе в последние годы регулярно проводятся астрономические школы и физические конференции, посвященные памяти выдающегося уроженца этого города.