Зірка Миколи Боголюбова

Нинішнє бабине літо в Києві таке ж тепле і чудове, як і у вересні 1970 року, коли в столиці України зібралася Рочестерська конференція з високих енергій та елементарних частинок — своєрідні олімпійські ігри фізиків, які проводяться раз на два роки. До Києва зі всього світу прибули славетні фізики, Нобелівські лауреати, визначні дослідники мікросвіту — Янг, Салам, Редже, Понтекорво, Ватагін… До речі, фізик Гліб Ватагін — знаний творець теорії дискретності часу, директор Інституту фізики в Турині — родом із Києва. Це послужило приводом для дотепу — мовляв, до Києва прибув з Турину знаменитий італійський фізик Гліб Ватагін і з Москви — знаменитий російський фізик Бруно Понтекорво. На іноземних учених Київ справив велике враження.
В.Вайскопф казав, що хотів би жити тільки у двох містах світу — Сан-Франциско або Києві. Це з його легкої руки у ЦЕРНі досі згадують як анекдот: одного разу до нього прийшов аспірант і сказав, що він із Копенгагена, на що професор із серйозним виглядом поцікавився: «Пробач, Копенгаген, Копенгаген… А це далеко від Києва?».

Серед іншого не можна не згадати і про приїзд із деяким запізненням академіка Андрія Сахарова. Крім наукової доповіді, він тоді виступив із заявою на захист Івана Світличного та інших дисидентів, проти яких у той час посилювалися утиски…

До дати відкриття конференції у Феофанії ударними темпами споруджувалася простора, чудово оздоблена будівля Інституту теоретичної фізики. Її було здано своєчасно завдяки втручанню тодішнього першого секретаря ЦК КП України Петра Шелеста.

М.Боголюбов очолював інститут з перших днів його заснування. Передбачалося створення у Феофанії нового академмістечка, де поряд з інститутом фізиків мали з’явитися центри біофізики та квантової біології. Планувалося прокласти сюди лінію тролейбуса, а трохи згодом і метро. Мотивація створення наукового комплексу була вагома — попри потужність Академії наук України, кількість учених у перерахунку на 10 тисяч населення істотно поступалася аналогічному показнику в інших республіках. Відтак було затверджено план подальшого розвитку академії, посилення її фундаментальної частини. Президент академії Б.Патон підтримував ці грандіозні плани.

Швидкому втіленню проекту в життя сприяло і те, що заступником директора Інституту теоретичної фізики працював молодий фізик, членкор Академії наук України Віталій Шелест.

Саме «високий дах» дав змогу побудувати роботу інституту зовсім нетипово як для радянської установи. На табличках його кабінетів можна було побачити прізвища найвідоміших у світі фізиків, які мали тут працювати і готувати зміну для української фізичної науки. Інститут планував довгострокові відрядження співробітників у найбільші центри Європи, США, Японії для стажування і наукової роботи. Все свідчило про те, що в Києві невдовзі виросте світовий центр фундаментальної науки. Власне, так воно і сталося. Нині Інститут теоретичної фізики НАНУ — відомий центр у світі фізики. Його представники проклали шлях до ЦЕРНу. Кому сьогодні не відоме ім’я учня М.Боголюбова професора Геннадія Зінов’єва?

Але, на жаль, грандіозним планам не судилося втілитися в життя повною мірою. Невдовзі Петро Шелест був знятий з посади за звинуваченням в українському націоналізмі і пішов второваним шляхом непокірних українських гетьманів — доживати віку в Москві під пильним наглядом спецслужб. Зрозуміло, що і все пов’язане з його ім’ям, було вилучено з інституту. Зникли й імена видатних закордонних фізиків з табличок на кабінетах цієї установи…

Проте величезний авторитет М.Боголюбова, підтримка інституту Б.Патоном дали йому можливість вижити у цей тяжкий період і розвинутися в потужну наукову установу. Те, що сьогодні українська фізична наука, попри абсолютну відсутність державної підтримки, представлена в такому поважному світовому центрі, як ЦЕРН, це теж заслуга школи М.Боголюбова. У традиціях інституту й те, що продовжується плідна співпраця з російськими центрами фізики високих енергій.

* * *

Фізики-теоретики люблять повторювати думку англійського вченого Поля Дірака: «Фізичний закон повинен бути математично витончений». На 15-й Рочестерській конференції в Києві М.Боголюбов так роз’яснив цю тенденцію в бесіді з автором цих спогадів: «Тепер усі фізики розуміють, що без математичних методів їм важко навіть сформулювати свої власні фізичні ідеї… Зараз уже не можна уявити собі праць із фізики, які не були б насичені математичними ідеями. Це сталося буквально на очах останнього покоління науковців… Математика нині, без перебільшення, вторглася у самісінькі основи наукового мислення».

Учителем генія був професор Микола Крилов, з яким Боголюбов уперше зустрівся 1923 року. Учневі на час зустрічі ледве виповнилося чотирнадцять років. За плечима в хлопця — лише семирічна трудова школа в селі Велика Круча Полтавської області. До речі, це єдиний навчальний заклад, довідку про закінчення якого отримав майбутній академік.

Роки навчання припали на часи громадянської війни, а тому заняття в школі були дуже мало схожі на теперішнє систематичне навчання. Часто не вистачало найнеобхіднішого, навіть підручників. Проте було головне — талановитий педагогічний колектив, серед якого кілька викладачів Київського імператорського університету Св. Володимира (так тоді називався Київський національний університет
ім. Тараса Шевченка). Професура — дарма що переховувалася в селі від голоду і скрути — разом з іншими викладачами зуміла розпалити у своїх учнях пристрасть до знань.

Микола Миколайович згадував, що не міг дочекатися, коли за програмою треба буде розв’язувати наступну задачу і… розв’язав від нетерплячки увесь задачник Калініна і Буреніна. Ну, а коли шкільна програма залишилася позаду, учень узявся за… п’ять томів знаменитого на той час курсу фізики О.Хвольсона. Ось тут і слід згадати із вдячністю ім’я Павла Ященка — шкільного вчителя. Павло Аполлонович був мудрим наставником юного Боголюбова. Але не слід думати, що на шляху геніїв зустрічаються тільки доброзичливці і професіонали. Часом трапляються і такі «інженери людських душ», як викладач Першої київської гімназії, від якого юнак почув: «Математика, Миколо, з тебе не вийде…»

На щастя, недалекоглядне пророцтво не стало для Миколи Боголюбова трагічним шлагбаумом у майбутнє — надто сильною була віра в себе, що спиралася на авторитет шкільного вчителя.

М.Крилов знайшов досить своєрідний спосіб передати своєму учневі знання і дух науки в найкоротший час. Не минуло й року занять у професора, як М.Боголюбов закінчив свою першу наукову працю. На той час йому виповнилося п’ятнадцять років. Спеціальним рішенням Наркомпросу п’ятнадцятирічного Миколу було зараховано… аспірантом! А ще через два роки юний математик став науковим співробітником кафедри математичної фізики. У 20 років Микола Боголюбов здобув ступінь доктора математичних наук!..

М.Крилов недаремно так квапив свого учня, прагнув, щоб той швидко пробіг період становлення і вийшов у всеозброєнні на передній рубіж науки. Річ у тому, що й сам Микола Митрофанович готувався до відповідальної справи у своєму житті. Нею стало створення нелінійної механіки. У ній найдієвішу участь узяв М.Боголюбов.

* * *

Сьогодні важко уявити, якою ціною першопрохідцям доводилося відкривати цю наукову землю, які труднощі випали на долю тих, хто взявся за створення науки, що згодом дістала назву нелінійної механіки.

...Перша третина минулого століття. Золота доба техніки. Рекордні споруди, як гриби після дощу, виростали в різних кінцях планети: хмарочоси, висотні вежі, мости з прогонами понад кілометр, сухопутні, плаваючі, літаючі супервелетні. Здавалося, інженери в гонитві за рекордами намагалися перевершити один одного.

І ніколи раніше світ не знав такої кількості технічних катастроф. То раптом від вітру починали розгойдуватися велетенські мости і падати на очах у вражених перехожих, то від небачених вібрацій руйнувалися дирижаблі і гинули літаки. Та найчастіше своєрідні «катастрофи» траплялися в радіотехніці. Невидимі, тихі, вони приковували до себе увагу інженерів, оскільки були серйозною перешкодою на шляху до здійснення сміливих задумів. Від перемоги над ними залежало — бути чи не бути телебаченню, радіолокації і багатьом іншим технічним тогочасним мріям. Вихід зі становища могла підказати тільки наука, яка б урахувала причину катастрофічних коливальних процесів.

Проте коливальні процеси виявилися міцним горішком для математиків. І хоча дослідники вже підходили з різних боків до розв’язання цього питання, всі спроби закінчувалися в кращому разі тим, що вдавалося знайти частковий підхід до проблеми. Створенню цілісної науки заважали то недостатня математична підготовка інженерів, то неналежна практична обізнаність математиків із проблемою. Отже, потрібен був учений, який би поєднував у собі гостру логіку та професіоналізм математика із практичною інтуїцією інженера, а відтак міг би охопити різноманітні аспекти цього завдання. Ученими такого діапазону якраз і були академік Микола Крилов і його учень Микола Боголюбов. Правилом М.Крилова було «створювати математику, що могла б стати в пригоді інженерам». Коли він узявся вивчати нелінійні коливання, то відразу зрозумів, яку велику користь може принести техніці чітка теорія нелінійних коливань. Тандем двох наукових гігантів невдовзі й заходився розбудовувати нову науку.

* * *

Цікаво, що першими за розв’язання цієї проблеми взялися астрономи при вивченні руху планет. Вони навіть розробили спеціальну теорію збурень і з її допомогою розв’язали чимало складних задач небесної механіки. Проте для техніки ці методи були практично непридатні. Заважала одна істотна обставина — у небесній механіці, розробленій астрономами, непотрібно було враховувати джерела притоку енергії та її поглинання. Природно, що астрономи створили весь математичний апарат для систем без притоку енергії, які математики називають консервативними. Але не так було в технічному аспекті. Тут системи, як правило, неконсервативні, тобто містять у собі джерела притоку енергії або її поглинання.

Хай там як, але відправним моментом для роботи М.Крилова і М.Боголюбова послужили створені астрономами асимптотичні методи. Переборовши принципові труднощі, які раніше відлякували менш наполегливих і менш обдарованих дослідників, учені створили асимптотичні методи, ідея яких виявилася напрочуд загальною і гнучкою. До речі, ці самі методи згодом відіграли дуже важливу роль і в становленні квантової електродинаміки.

Таким чином, у результаті численних спроб учених, які працювали методами різних наук, було створено теорію, що давала ключ до найболючіших проблем техніки. То був великий успіх, який незабаром забезпечив київській школі нелінійної механіки світове визнання.

Розуміючи величезне значення точного розрахунку для техніки, М.Крилов і М.Боголюбов стали першими активними пропагандистами своєї теорії. Застосування її відбувалося просто — вчені приїжджали на завод і з допомогою власних методів вирішували найактуальніші завдання. Уславленого математика і його молодого колегу можна було зустріти на радіозаводах, де їм корилися, здавалося б, нездоланні перешкоди в галузі електроніки; на машинобудівних об’єктах, де боролися з резонансом у машинобудуванні; на літакобудівному заводі, де розв’язували проблеми поздовжньої стійкості літака; на ХЕМЗі, де їм вдалося домогтися стійкості паралельної роботи електричних машин.

Численні аварії літаків, катастрофи з різноманітними гігантськими спорудами примусили вчених і конструкторів інших країн уважніше придивитися до науки, створеної в Києві.

* * *

Якщо поставити собі за мету визначити подальші праці Боголюбова, які відіграли фундаментальну роль у науці й відкрили революційні можливості перед технікою, то ними, безумовно, будуть праці зі статистичної фізики.

У 1946 році М.Боголюбов обгрунтував мікроскопічну теорію надплинності — є таке явище в поведінці деяких речовин, охолоджених до надзвичайно низьких температур. А ще через 10 років створив мікроскопічну теорію надпровідності. Це був, без перебільшення, потужний прорив на дуже важливому напрямі.

Щоправда, якісно виконати певну роботу — це ще половина справи в науці. Треба, щоб її визнали корифеї. М.Боголюбов, попри свої величезні заслуги й визнання в математиці, у фізиці на той час був людиною досить новою. Щоб визнали його теорію, треба було пройти чистилище теоретичного семінару академіка Л.Ландау — незаперечного лідера фізиків-теоретиків. М.Боголюбов наважився піти на його семінар. Багатогодинне обговорення, десятки гострих запитань від учнів Ландау. Наукова агресивність тоді культивувалася серед теоретиків. Воно й зрозуміло — в науковому середовищі не дуже люблять пускати до себе чужих. Але все закінчилося «бойовою» нічиєю — розгромити нову теорію не вдалося, не вийшло довести, що формули Боголюбова містять якусь принципову помилку. Цей семінар приніс Миколі Миколайовичу визнання в новій галузі науки.

П’ятдесяті роки для М.Боголюбова стали взагалі дуже плідними, особливо в галузі квантової електродинаміки. У цій науці, в якій синтезовано двох «китів» сучасної фізики — квантової механіки та спеціальної теорії відносності, вчений виконав дослідження, без яких її обличчя було б зовсім іншим.

Але й це ще не все — Миколі Миколайовичу та його учням належить розробка методу систем зі спонтанно порушеною симетрією. В ті ж таки шістдесяті роки він звернувся до питань симетрії та динаміки кваркової моделі адронів. Запровадив поняття про нове квантове число — «колір»…

Титанічна дослідницька робота поєднувалася з виконанням безлічі обов’язкових для науковця справ. Так, у 1934 році Боголюбов почав викладати в Київському університеті. З 1948 року доводилося регулярно їздити до Москви, де очолював теоретичний відділ в Інституті хімічної фізики АН СРСР.
З 1950 року — робота в Математичному інституті імені В.Стєклова та Московському університеті. У 1950—1953 роках працював у закритому інституті оборонного профілю «Арзамас-16». Можна тільки уявити, яке навантаження лягло на плечі цієї людини…

І це ще не всі напрями його діяльності. Була робота в Дубні в Об’єднаному інституті ядерних досліджень (ОІЯД), де Боголюбов керував організованою ним лабораторією теоретичної фізики. В 1965 році його призначили директором ОІЯД. На цій посаді він пропрацював до 1988 року. Крім того, у 1966 році він створив і став першим директором Інституту теоретичної фізики АН УРСР у Києві. А якщо згадати, що Микола Миколайович паралельно із цим упродовж 25 років виконував обов’язки академіка-секретаря відділення математики АН СРСР, а з 1983-го по 1989 рік очолював Математичний інститут імені В.Стєклова у Москві, то неминуче постане питання: скільки годин на добу працювала ця людина і де брала на все це сили?

* * *

Колись німецький математик Д.Гілберт уїдливо зауважив на адресу фізиків: «Не розумію, як це фізики можуть займатися фізикою, адже вона безумовно занадто складна для них». Проте в цьому легендарному дотепі тільки половина правди, друга половина полягає в тому, що проблеми, якими займалися фізики, були занадто складні і для математиків. Фізики, у свою чергу, зі співчуттям дивилися на математиків, котрі бралися розв’язувати фізичні задачі. Адже мужам, які набили руку в математичних науках, бракувало інтуїції, відчуття ґрунту під ногами, аби розібратися в карколомних задачах, творцем яких була сама природа.

Після ознайомлення із численними успіхами академіка М.Боголюбова та його шкіл, напрошується запитання: як йому вдалося з допомогою математики розв’язати численні фізичні та інженерні завдання? Що стало з’єднувальною ланкою в такій багатоманітній діяльності, що дало можливість вирішити настільки несхожі проблеми й вирватися з вузьких рамок спеціалізації сучасної науки?

Відповідь дав сам М.Боголюбов: «Я завжди цікавився фізикою і послідовно наближався до неї. Взагалі я схильний до послідовних наближень. Спочатку мене цікавили тільки абстрактні математичні проблеми, потім більш конкретні. Математика, теорія коливань, статистична фізика і, нарешті, фізика елементарних частинок — ось такий вигляд, як кажуть, має еволюція моїх наукових інтересів. Однак з’єднувальною ланкою всіх моїх досліджень була математика, оскільки мій підхід — до проблем чистої математики, проблем механіки чи теоретичної фізики — завжди був підходом математичним».

В інтерв’ю, яке дав академік майже сорок років тому авторові цього нарису, було поставлено ще одне запитання: «Мабуть, ваш шлях відображає загальні закономірності розвитку сучасної науки — математизацію фізики і науки взагалі. Як сьогодні математика впливає на розвиток фізики?».

«Вплив математики у фізиці дедалі прогресує. Не слід думати, що роль математики зводиться тільки до розв’язання тих рівнянь, які пропонує фізика. Математика сягає глибше, вона пронизує поняття, концепції сучасної теоретичної фізики. Це сталося буквально на очах останнього покоління науковців…» — відповів М.Боголюбов.

Відчуття цих тенденцій у науці дало змогу славетному фізику Нільсу Бору зауважити, що «математика це більше, ніж наука, це — мова». В сучасній фізиці невміння розмовляти цією мовою для теоретика означає повну творчу німоту.

Такий великий зміст напряму в науці, який відкрив академік М.Боголюбов і розвинули його численні учні.