G.A. Gamov Century

В марте месяце 2004 года исполнилось 100 лет со дня рождения всемирно известного ученого Гамова Георгия Антоновича. Трижды не нобелевский лауреат, - именно так можно охарактеризовать научное творчество и достаточно сложную судьбу Гамова, и именно так названа статья А.Смирнова, опубликованная в газете "Время" от 23 марта 2004 года (г. Харьков). Один из величайших американских физиков профессор Джордж (так его называли в Америке) родился в Одессе 4 марта 1904 г в семье преподавателей Одесской гимназии. Его отец, статский советник, преподавал русский язык и литературу, а его мать преподавала в гимназии историю и географию. Дед Гамова, Арсений Лебединцев, был настоятелем кафедрального храма и позже стал митрополитом и правящим иерархом церкви Новороссии. После обучения в гимназии в беспокойные годы первой мировой, а затем и гражданской войны, юноша в 1920 г. поступил на физико-математический факультет Новороссийского (ныне Одесского) университета. Георгий рано почувствовал интерес к фундаментальной науке, однако разруха, царившая в городе, не позволяла получить полноценные знания. В 1923 г. Гамов перевёлся в Петроградский университет, который закончил в 1926 году. Там Гамову посчастливилось недолго учиться у профессора А. Фридмана, который, как хорошо известно, анализируя уравнения общей теории относительности, пришёл к выводу о нестационарности Вселенной. Встреча 20-летнего студента с Фридманом вероятнее всего и зародила в Гамове блестящие идеи, которые на рубеже 40-50 годов воплотились в научные работы, обосновывающие концепцию Большого Взрыва и "горячей Вселенной". В конце 20-тых годов Георгий Гамов сильно увлёкся бурно развивающейся областью физики - квантовой механикой. В 1928-1931 годы перспективный выпускник ЛГУ на стипендию Наркомпроса проходит стажировку в Геттингене, Копенгагене и Кембридже. Начинающему учёному крупно повезло - с ним, ещё очень молодым человеком, сотрудничали известный датский физик Нильс Бор и не менее знаменитый английский физик Эрнест Резерфорд. Всемирно известным физиком Гамов стал в 1928 году, когда на основе квантовой механики построил теорию радиоактивного α-распада. В рамках этой теории возникло понятие туннельного эффекта. Гамов не только объяснил, почему α-частицы при α-распаде преодолевают неприступный для них потенциальный барьер, но и вывел формулу зависимости периода полураспада ядра от энергии α-частиц. Гамов показал также, что более эффективными частицами для проникновения в ядро атома являются протоны по сравнению с α-частицами. Как потом выяснилось, это открытие, не имея прямого отношения к астрономии, оказалось очень важным для физики звёздной эволюции. В то время учёные активно искали источник энергии звёзд. Английский астрофизик Артур Эддингтон предположил, что энергия выделяется при последовательном слиянии нескольких протонов с образованием ядра атома гелия. Но по теории того времени получалось, что для этого протоны должны двигаться с фантастически высокими скоростями, соответствующими чудовищным температурам, заведомо недостижимым в звёздных недрах. Работа Гамова помогла англичанину Роберту Аткинсону и немцу Фрицу Хоутермансу объяснить, как звёзды "обходят" это противоречие. С тех пор теория термоядерного синтеза стала общепринятой. Теория Гамова указывала прямой путь расщепления ядра и в Кембридже в 1929 году начали готовить аппаратуру для ускорения протонов и расщепления с их помощью атомного ядра. Аналогичные работы проводились также и в Харькове. И в Кембридже и в Харькове эти работы консультировал Г.А.Гамов. Это был тот самый случай, когда пророка в своём отечестве оценили слишком поздно, поэтому сотрудники УФТИ немного опоздали и только в 1932 году им удалось расщепить ядро атома лития. Весной 1931 г. Народный комиссариат просвещения вызвал Гамова в СССР - якобы для продления заграничного паспорта и оформления поездки на Римский конгресс по атомному ядру. Но, вернувшись, Гамов понял, что поехать за границу теперь ему вряд ли удастся, т.к. тучи на политическом небосклоне СССР сгущались. В 1931 году директор радиевого института академик Вернадский выдвинул 27-летнего Гамова в Академию наук и в 1932 году он становится самым молодым в истории Академии членом - корреспондентом, но путь за рубеж был закрыт. Гамов принял решение покинуть страну. Первую попытку он предпринял летом 1932 г. Желание уехать было столь велико, что Гамов и его первая жена Любовь Вохминцева попытались пересечь Чёрное море на байдарке, добравшись до Турции. Однако это плавание окончилось неудачей - супруги едва не погибли. Была ещё одна безуспешная попытка убежать на Запад через советско-норвежскую границу во время так называемой лыжной прогулки на Кольском полуострове. На этот раз они едва не замёрзли. В октябре 1933 г. благодаря неустанным хлопотам Нильса Бора и известного французского физика Поля Ланжевена, члена ЦК компартии Франции, Гамов наконец получил от советских властей разрешение поехать в Бельгию на конгресс по ядерной физике. Разрешение на выезд из страны было одобрено Молотовым. Больше в Советский Союз он не вернулся. Первоначально Гамов не собирался окончательно рвать с родиной, рассчитывая, что ему разрешат жить за границей, оставаясь советским гражданином. Но учёному не удалось этого добиться, и в 1934 г. он перебрался из Европы в США. По-видимому, некоторое время советские власти ещё надеялись на его возвращение, поэтому из Академии Наук СССР Гамова исключили только в 1938 г. Наиболее существенным открытием американского периода жизни Гамова (теперь уже профессора Джорджа) считается теория "горячей Вселенной". К середине 40-х гг. астрономы не сомневались в том, что наша Вселенная расширяется. Однако то, каким было начало Мироздания, названное впоследствии Большим взрывом, представляли довольно расплывчато. Гамову удалось доказать, что теория Большого взрыва может быть проверена наблюдениями. С помощью своего аспиранта Ральфа Алфера он разработал модель, согласно которой молодая Вселенная имела очень высокую температуру. Раскалённое "первовещество" активно излучало электромагнитные волны, отголоски которых должны до сих пор странствовать по Вселенной. По оценкам Гамова температура этого остаточного излучения была порядка 5 К. Это реликтовое излучение было случайно обнаружено в 1965 г. американскими физиками Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном. Была также установлена его температура, равная 3 К. Гамову-учёному не чужды были шутка и розыгрыш. Например, направляя в печать одну из своих статей с Алфером, он обратил внимание на то, что их фамилии схожи с названиями греческих букв. Недолго думая Гамов добавил к статье третьего автора - знакомого физика Ганса Бете - с латинской пометкой "in absentia" ("в отсутствии"). При редактировании пометка затерялась, и в результате статья оказалась подписанной тремя авторами - Алфером, Бете и Гамовым, а описанная в ней теория впоследствии получила название "альфа-бета-гамма-теории". В последние годы своей жизни Гамов сделал ещё одно выдающееся открытие на стыке физики, биологии и теории информации. Когда в 1953 году Дж. Ватсон и Ф. Крик открыли структуру молекулы ДНК, Гамов был первым кто выдвинул теоретически обоснованную теорию о том, что эта молекула содержит генетический код, с помощью которого жизнь и воссоздаёт себя. Этот результат был даже ближе к теории кодирования. В основных чертах эта теория является и сегодня общепринятой. Дж.Ватсон и Ф.Крик стали Нобелевскими лауреатами, а про Гамова опять забыли. Личная жизнь Гамова в Америке не удалась. Его красавица-жена ушла от него. Он уехал из Вашингтона в провинциальный университет в городе Боулдер в штате Колорадо. Умер Гамов в 1968 году, почти одновременно с другом молодости Ландау Л.Д. В 1990 году Георгию Антоновичу Гамову посмертно вернули звание члена-корреспондента Академии Наук СССР.

Библиография Г.А.Гамова:

Научные книги:

1. The Constitution of Atomic Nuclei and Radioactivity, Clarendon Press 1931.
2. Structure of Atomic Nuclei and Nuclear Transformations, Clarendon Press 1937.
3. Theory of Atomic Nucleus and Nuclear Energy Sources (with C. Critchfield), Clarendon Press 1949.

Общеобразовательные книги:

1. Matter, Earth & Sky (1958, rev 1965).
2. Physics: Foundations & Frontiers (with J.M. Cleveland), Prentice-Hall (1960, rev 1969).
3. Basic Theories in Modern Physics, not published by Academic Press 1968.

Научно-популярные книги:

1. Mr. Tompkins in Wonderland, Cambridge University Press 1939.
2. The birth and death of the Sun, Viking Press 1940.
3. Biography of the Earth, Viking Press 1941.
4. Mr. Tompkins Explores the Atom, Cambridge University Press 1944.
5. Atomic Energy in Cosmic and Human Life, Cambridge University Press 1947.
6. One Two Three . . . Infinity, Viking Press 1947.
7. The Creation of The Universe, Viking Press 1952.
8. Mr. Tompkins Learns the Facts of Life, Cambridge University Press 1953.
9. Moon, New York - Henry Schuman 1953.
10. Puzzle-Math (with M. Stern). Viking Press 1958.
11. The Atom and Its Nucleus, Prentice-Hall 1961.
12. Biography of Physics, Harper & Row 1961.
13. Gravity, Doubleday & Co. 1962.
14. A Planet Called Earth, Viking Press 1963.
15. A Star Called the Sun, Viking Press 1964.
16. Mr. Tompkins in Paperback, Cambridge University Press 1965.
17. Thirty Years That Shook Physics, Doubleday & Co. 1966.
18. Mr. Tompkins Inside Himself (with M. Ycas), Viking Press 1967.
19. My World Line: An Informal Autobiography, Viking Press 1970.

Опубликованные статьи:

1. The Physical Review (25),
2. Nature (22),
3. Scientific American (11),
4. The Astrophysical Journal (7),
5. Zeitschrift für Physik (8)
6. and Physikalische Zeitschrift (4).

Nature:

1. Successive Alpha-Transformations, Nature Vol 123, 606, Apr 20, 1929.
2. Fine Structure of Alpha-Rays, Nature Sep 13, 1930.
3. Radioactive Disintegration and Nuclear Spin, Nature Mar 26, 1932.
4. Mechanism of gamma Excitation by beta Disintegration, Nature Jan 14, 1933.
5. Nuclear Energy levels, Nature Mar 25, 1933.
6. Fundamental State of Nuclear Alpha-Particles, Nature Apr 29, 1933.
7. Internal temperature of Stars (with Landau), Nature Vol 132, 567, Oct 7, 1933.
8. Modern Ideas on Nuclear Constitution, Nature May 19, 1934.
9. Isomeric Nuclei?, Nature Jun 2, 1934.
10. The Negative Proton, Nature May 25, 1935.
11. The Problem of Stellar Energy (with Chandrasekhar and Tuve), Nature Vol 141, 982, May 28, 1938.
12. The Expanding Universe and the Origin of the Great Nebulae (with Teller), Nature Vol 143, 116-117, Jan 21, 1939.
13. The Expanding Universe and the Origin of the Great Nebulae (with Teller), Nature Vol 143, 375 Mar 4, 1939.
14. Nuclear Reactions in Stellar Evolution, Nature Sep 30, 1939.
15. Nuclear Reactions in Stellar Evolution, Nature Oct 7, 1939.
16. Rotating Universe?, Nature Vol 158, 549, Sep 13, 1946.
17. The Evolution of the Universe, Nature Oct 30, 1948.
18. Mixed Types of Stellar Populations, Nature Nov 20, 1948.
19. Hydrogen Exhaustion and Explosions of Stars, Nature Vol 168, 72-73, Jul 14, 1951.
20. Possible Relation between Deoxyribonucleic Acid and Protein Structures, Nature Vol 173, 318, Feb 13, 1954.
21. Case of the Vanished Correlation in Statistics of Quasistellar Objects, Nature Nov 4, 1967.
22. Naming the Units, Nature Vol 219, 765, Aug 17 1968.

The Physical Review:

1. Negative Protons and Nuclear Structure, Phys. Rev. (May 15 1934).
2. Selection Rules for the beta Disintegration (with Teller), Phys. Rev. 49, 895-899 (Jun 15 1936).
3. Possibility of Selective Phenomena for Fast Neutrons, Phys. Rev. (Aug 1 1936).
4. Some Generalizations of the Transformation Theory, Phys. Rev. (Feb 15 1937).
5. Nuclear Energy Sources and Stellar Evolution, Phys. Rev. 53, 595-604 (Apr 1 1938).
6. The Rate of Selective Thermonuclear Reactions, Phys. Rev. (Apr 1 1938).
7. Tracks of Stellar Evolution, Phys. Rev. (Jun 1 1938).
8. Tentative Theory of Novae, Phys. Rev. (Sep 15 1938).
9. On the Origin of the Great Nebulae (with Teller), Phys. Rev. 53, 654-657 (Apr 1 1939).
10. Physical Possibilities of Stellar Evolution, Phys. Rev. 53 (Apr 15 1939).
11. Energy Production in Red Giants, Phys. Rev. 53, 719 (Apr 15 1939).
12. Evolution of Red Giants, Phys. Rev. 53 (Apr 15 1939).
13. The Possible Role of Neutrinos in Stellar Evolution (with Scoenberg), Phys. Rev. 58, 117 (Dec 15 1940).
14. Neutrino Theory of Stellar Collapse (with Scoenberg), Phys. Rev. 59, 539-547 (Apr 1 1941).
15. Relative Importance of Different Elements for Neutrino Production, Phys. Rev. (Apr 1 1941).
16. The Evolution of Contracting Stars, Phys. Rev. (Jan 1 1944).
17. Probability of Nuclear Meson-Absorption, Phys. Rev. (Apr 15 1947).
18. The Origin of Chemical Elements (with Alpher and Bethe), Phys. Rev. 73, 803-804 (Apr 1 1948).
19. The Origin of Elements and Separation of Galaxies, Phys. Rev. (Aug 18 1948).
20. Thermonuclear Reactions in the Expanding Universe (with Alpher and Herman), Phys. Rev. (Nov 1 1948).
21. Problem of Red Giants and Cepheid Variables (with C. Longmire), Phys. Rev. (Aug 15 1950).
22. The role of Turbulence in the Evolution of the Universe, Phys. Rev. (Apr 15 1952).
23. Electricity, Gravity and Cosmology, Phys. Rev. Letters (Sep 25 1967).
24. Electricity, Gravity and Cosmology, Phys. Rev. Letters (Oct 23 1967).
25. Observational Properties of the Homogeneous and Isotropic Expanding Universe, Phys. Rev. Letters (Jun 3 1968).

The Astrophysical Journal:

1. A Star Model with Selective Thermo Nuclear Source, Astrophys. J. 87, p206 (1938).
2. The Energy Producing Reaction in the Sun, Astrophys. J. (Oct 1 1938).
3. The Shell Source Stellar Model (with Critchfield), Astrophys. J. 89, p244 (Mar 1939).
4. Contractive Evolution of Massive Stars, Astrophys. J. (Nov 1943).
5. On WC and WN Stars, Astrophys. J. (Nov 1943).
6. Recent Progress in Astrophysics (with Hynek), Astrophys. J. (Mar 1945).
7. On Stellar Dynamics of Spherical Galaxies (with Belzer and Keller), Astrophys. J. (Jan 1951).

Scientific American:

1. Galaxies in Flight, July 1948. Vol 179-1.
2. Origin of Ice, Oct 1948. Vol 179-4.
3. Supernovae, Dec 1949. Vol 181-6.
4. Turbulence in Space, Jun 1952. Vol 186-6.
5. Modern Cosmology, Mar 1954. Vol 190-3.
6. Information Transfer in the Living Cell, Oct 1955. Vol 193-4.
7. Evolutionary Universe, Sep 1956. Vol 195-3, p136-154.
8. A Rocket around the Moon, Jun 1957. Vol 196-6
9. The Principle of Uncertainty, Jan 1958. Vol 198-1, p51-57.
10. The Exclusion Principle, Jul 1959. Vol 201-1, p74-86.
11. Gravity, Mar 1961. Vol 204, 3, p94-106.

При написании этой статьи использовались материалы из книги Ю.Н.Ранюка "Лабораторiя № 1".