04.03.2019

Джордж Гамов - советский и американский физик

4 марта 1904 года родился физик Джордж Гамов - советский и американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки.

Личное дело

Георгий Антонович Гамов (1904-1968) родился в Одессе в учительской семье. Его отец, потомственный дворянин Антон Михайлович Гамов преподавал русский язык и литературу в частной гимназии и реальном училище. Мать, Александра Арсеньевна Лебединцева, умерла рано, так что мальчик воспитывался отцом.

Отец поощрял увлечение Гамова естественными науками - физикой, астрономией, биологией и даже купил сыну микроскоп и телескоп. Не удивительно, что после окончания школы в 1921 году тот поступил на математическое отделение физико-математического факультета Новороссийского (Одесского) университета. Одновременно Гамов подрабатывал вычислителем в Одесской астрономической обсерватории.

Всего через год Гамов поступил на физико-математический факультет Петроградского университета, который в те годы был центром зарождавшейся советской физической науки. По протекции старого знакомого его отца профессора В. Н. Оболенского, он устроился наблюдателем на Метеорологическую станцию Лесного института, чтобы иметь дополнительный заработок. Трижды в день – в 6 утра, 12 дня и 6 вечера - в любую погоду он снимал показания приборов, совмещая это с учёбой в университете. Гамов проработал наблюдателем до сентября 1923 года.

С сентября 1923 по октябрь 1924 года Гамов заведовал полевой метеорологической обсерваторией 1-й Артиллерийской школы, читал там лекции по физике. В октябре 1924 года он был приглашён Дмитрием Рождественским в Государственный оптический институт, где занялся разработкой методики отбраковки оптического стекла и изучением аномальной дисперсии света в парах калия. Это сотрудничество продолжалось до апреля 1925 года, когда Гамов решил окончательно сосредоточиться на теоретических исследованиях.

Молодой ученый хотел специализироваться в области общей теории относительности. Его дипломная работа в итоге была посвящена некоторым вопросам теории адиабатических инвариантов.

В 1926 году Гамов окончил университет и поступил в аспирантуру. Он занялся квантовой механикой. Эта наука еще только формировалась, лежащий в ее фундаменте принцип неопределенности был открыт и сформулирован В. Гейзенбергом в 1927 году.

Гамову повезло - университет отправил его на научную стажировку в Германию, в Институт теоретической физики в Геттингене, где молодым ассистентом был Гейзенберг.

Однако разрешение и все необходимые документы он смог получить только весной 1928 года. В июне 1928 года Гамов приехал в Геттинген, где был представлен руководителю группы теоретиков Максу Борну и сразу включился в работу институтского семинара.

Решив заняться какой-либо нерешённой теоретической проблемой, Гамов выбрал в качестве основного направления теорию атомного ядра, и в частности, проблему альфа-распада, одного из самых загадочных явлений ядерной физики тех лет. Гамов применил квантовую механику и доказал, что альфа-частицы вылетают из ядра путем квантовомеханического туннелирования, просачиваясь сквозь потенциальный барьер, который удерживает частицы внутри ядра. Это было первое успешное объяснение поведения радиоактивных элементов на основе квантовой теории.

На основе своей теории Гамов смог оценить размер ядер и дать теоретический вывод эмпирического закона Гейгера — Неттолла, связывающего энергию вылетающей альфа-частицы с характерным временем альфа-распада (периодом полураспада ядер).

Уже в июле 1928 года Гамов отослал готовую статью в журнал «Zeitschrift fur Physik». Теория быстро получила признание, сделав молодого советского физика широко известным в научном мире.

В сентябре 1928 года срок командировки Гамова истёк. По дороге обратно в Ленинград он заехал в Копенгаген, где встретился с Нильсом Бором, который предложил ему остаться на год в его институте и выхлопотал ему стипендию фонда Карлсберга. Командировка была продлена. За это время Гамов посетил важнейшие научные центры того времени: побывал в Лейдене, где обсуждал с Паулем Эренфестом первые шаги капельной модели ядра; посетил Кембридж, где включился в обсуждение перспектив расщепления ядер ускоренными протонами.

Весной 1929 года Гамов все-таки вернулся в Ленинград, но уже осенью вновь отправился в Копенгаген. Этому способствовало получение им годовой стипендии Рокфеллеровского фонда (120 долларов в месяц), на которую его выдвинули бывший научный руководитель Крутков и академик Алексей Крылов.

За рубежом Гамов активно участвовал в работах по ядерной тематике, проводившихся в Дании и Англии, много путешествовал. Летом 1931 года он планировал отправиться в путешествие по Европе на мотоцикле, но у него истёк срок действия визы и он был вынужден вернуться в СССР.

Весной 1931 года Гамов вернулся в Ленинград и сразу же включился в работы по ядерной физике, которые начали проводиться в Радиевом институте, Физико-математическом институте (ФМИ) и Ленинградском университете. Вскоре академик Абрам Иоффе пригласил его консультантом новообразованного Отдела физики ядра в Ленинградском Физико-техническом институте, где уже работали Николай Семёнов, Игорь Курчатов, Яков Френкель, Владимир Фок и др.

В период работы Гамова и при его непосредственном участии в физическом отделе Радиевого института был создан первый в Европе циклотрон (в 1932 году Г. А. Гамов и Л. В. Мысовский представили проект к рассмотрению Учёным советом, утвердившим его; установка была запущена в 1937 году уже после эмиграции Гамова).

В марте 1932 года Гамов был избран членом-корреспондентом АН СССР. Он был и остаётся самым молодым из избранных физиков за всю её историю — в 28 лет.

В 1931 году Гамова познакомился с выпускницей физико-математического факультета МГУ Любовью Вохминцевой и вскоре сделал ей предложение.

К этому времени положение учёных в СССР стало ухудшаться. В октябре 1931 года Гамову не удалось получить разрешение на выезд в Рим для участия в Международном конгрессе по ядерной физике, куда он был приглашён. В итоге его доклад прочитал Макс Дельбрюк. После этого Гамов стал искать возможность покинуть Советский Союз. Он был готов сделать это даже нелегально.

Осенью 1933 года Гамов по рекомендации Иоффе был назначен советским представителем на Седьмом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе. Благодаря знакомству с Николаем Бухариным он смог попасть на приём к Молотову и получить визу и для своей жены.

После окончания командировки ученый решил не возвращаться в СССР и начал переговоры о получении постоянной работы за рубежом. В идеале Гамова хотел подобно Капице жить и работать за границей, свободно посещать крупнейшие научные центры и мероприятия, оставаясь гражданином СССР и имея возможность в любой момент приехать на родину. Однако так не получилось.

Спустя год, в октябре 1934 года, после того как он не вернулся к крайнему установленному сроку, Гамов был уволен из Радиевого института и ФМИ. В 1938 году он был исключён из числа членов-корреспондентов АН СССР.

После отказа возвращаться в Советский Союз Гамов работал во многих местах - в Радиевом институте в Париже, в Кембриджском университете, в Институте Бора в Копенгагене, но предложения постоянного места не получил. В 1934 году по протекции известного физика Мерла Тьюва он, наконец, был приглашён на должность профессора в Университет Джорджа Вашингтона, где начал работать с осени 1934 года. Гамов за короткое время инициировал проведение в Вашингтоне ежегодных конференций, на которые собирались крупнейшие физики мира. Еще одним важным шагом стало приглашение в качестве ближайшего сотрудника старого знакомого ещё по копенгагенским временам Эдварда Теллера (как образно выражался Гамов, «чтобы было с кем поговорить о теоретической физике»).

Сотрудничество с Теллером оказалось плодотворным. В 1936 году им удалось обобщить теорию бета-распада Ферми, сформулировав правила отбора и введя представление о «переходах Гамова — Теллера» (переходы с изменением спина ядра).

В 1937—1940 годах Гамов построил первую последовательную теорию эволюции звёзд с термоядерным источником энергии. В 1940—1941 годах вместе со своим учеником Марио Шенбергом изучил роль нейтрино в катастрофических процессах, происходящих при вспышках новых и сверхновых звёзд (так называемое нейтринное охлаждение). В 1942 году совместно с Теллером предложил теорию строения красных гигантов, предположив наличие у них устойчивого ядра и оболочки, в которой происходят термоядерные реакции.

В 1946 году Гамов активно включился в работу в области космологии, предложив модель «горячей Вселенной» в уточнение теории «Большого Взрыва». Исходя из большого значения энтропии ранней Вселенной, в 1948 году Гамов совместно со своими учениками Ральфом Альфером и Робертом Херманом разработал теорию образования химических элементов путём последовательного нейтронного захвата (нуклеосинтез). В рамках этой теории было предсказано существование фонового микроволнового (реликтового) излучения.

В середине 1950-х годов Гамов развёлся с Любовью Вохминцевой и женился на Барбаре Перкинс.

В 1954 году он публикует статью, в которой первым поставил проблему генетического кода, доказывая, что «при сочетании 4 нуклеотидов тройками получаются 64 различные комбинации, чего вполне достаточно для записи наследственной информации» выражая при этом надежду, что «кто-нибудь из более молодых ученых доживет до его расшифровки».

В 1956 году он переехал в Боулдер, где занял должность профессора Колорадского университета. В том же году Гамов получил от ЮНЕСКО премию Калинга за популяризацию науки.

В последние годы жизни Гамов тяжело страдал от нарушений сердечно-сосудистой системы, перенёс несколько операций.

Умер Георгий Гамов в Боулдере 19 августа 1968 года. Похоронен там же на кладбище Green Mountain Cemetery.

Чем знаменит

Советский и американский физик-теоретик, астрофизик и популяризатор науки Джордж Гамов известен своими работами по квантовой механике, атомной и ядерной физике, астрофизике, космологии, биологии.

Гамов является автором первой количественной теории альфа-распада, одним из основоположников теории «горячей Вселенной» и одним из пионеров применения ядерной физики к вопросам эволюции звёзд. Он первым сформулировал проблему генетического кода.

О чем надо знать

Широкую известность Гамову принесли его научно-популярные произведения, в которых живым и доступным языком рассказывается о современных научных представлениях. Зимой 1938 года он написал небольшой фантастический рассказ о приключениях банковского клерка мистера Томпкинса в мире теории относительности. Но в тот момент ни один журнал не заинтересовался рассказом и не захотел опубликовать его. После этого Гамов решил больше не заниматься писательством.

Однако летом того же года на конференции в Варшаве он упомянул об этой неудаче в разговоре с кембриджским физиком Чарльзом Дарвином, внуком знаменитого естествоиспытателя, и тот посоветовал ему отослать рассказ в журнал «Discovery», который издавался в Кембриджском университете под редакцией Чарльза Сноу.

Сноу не только согласился напечатать рассказ, но и предложил написать ещё несколько. В итоге цикл рассказов «Мистер Томпкинс в стране чудес» был в 1940 году издан отдельной книгой и выдержал множество переизданий почти на всех европейских языках. Успех этой книги побудил Гамова написать несколько продолжений приключений мистера Томпкинса (в том числе в мире квантовой механики и молекулярной биологии), а также ряд других научно-популярных книг по физике и астрофизике. Он также являлся автором около десятка статей в известном журнале «Scientific American».

Прямая речь

Лев Ландау о Гамове: «Необходимо избрать Джони Гамова академиком. Ведь он бесспорно лучший теоретик СССР».

Астроном Вера Рубин о Гамове: «Он не умел ни писать, ни считать. Он не сразу сказал бы вам, сколько будет 7*8. Но его ум был способен понимать Вселенную».

Английский физик Невилл Мотт о Гамове: «Гамов, работающий в Институте,— приятный и живой молодой человек, который развил исключительно остроумную теорию, относящуюся к радиоактивным ядрам. Никогда не подумал бы, что он русский, он — человек типа Оливера Уолкера; часто бывает в кино и любил бы мотоцикл, если б он у него был. Он читает Конан Дойля и не ходит на концерты, что не мешает ему быть блестящим физиком. Он получает результаты, не злоупотребляя математикой».

Датский физик Кристиан Мёллер о Гамове: «Временами возникало ощущение, что на самом деле он использует все своё время и энергию на придумывание шуток и грубоватых острот и что он именно это считал, так сказать, своей главной задачей, а что важные статьи, которые он писал тогда об альфа-распаде и свойствах атомных ядер, были лишь побочным продуктом его деятельности».

12 фактов о Джордже Гамове

● Гамов был очень высоким человеком – его рост составлял 192 см (по другим данным - 204 см).

● Предки Гамова по материнской линии принадлежали к южнорусскому духовенству и в большинстве были священниками, занимая видные посты в церковной иерархии.

● Народоволец Всеволод Лебединцев, казнённый за попытку покушения на министра юстиции Ивана Щегловитова, приходился Георгию Гамову двоюродным братом. Лебединцев стал прототипом Вернера из знаменитого «Рассказа о семи повешенных» Леонида Андреева.

● Одним из учеников отца Гамова в старших классах Одесского реального училища был Лев Троцкий, который упоминал о нём в автобиографии «Моя жизнь». Антон Михайлович высоко ценил талант этого гимназиста и хранил написанные им сочинения.

● С помощью подаренного отцом микроскопа юный Гамов проделал, возможно, первое в своей жизни научное исследование. Он произвел микроскопический анализ «тела Христова», полученного в виде просфиры в церкви. Сравнив его с составом обычного хлеба, смоченного красным вином, он не обнаружил следов эритроцитов, которые должны были бы присутствовать, по мнению исследователя, в крови господней.

● Во времена студенчества Гамова сформировался кружок молодых физиков-единомышленников, названный его участниками «Джаз-бандой». Вместе с Гамовым его ядро составляли Дмитрий Иваненко и Лев Ландау. Приятелей называли тремя мушкетерами под именами, которые они сохранили на всю жизнь - Джо (Джонни), Димус и Дау. В 1926 году к ним присоединился Матвей Бронштейн, получивший прозвище Аббат. В компанию также входили Андрей Ансельм, В. А. Кравцов и Виктор Амбарцумян.

● В начале 1928 года Гамов, Иваненко и Ландау опубликовали в Журнале Русского физико-химического общества статью «Мировые постоянные и предельный переход», в которой дали иерархию физических теорий на основе системы фундаментальных констант, включающих скорость света, гравитационную постоянную. Несмотря на то, что сами авторы считали эту работу всего лишь шуткой и никогда на неё не ссылались, впоследствии она привлекла внимание исследователей своими идеями, которые касаются фундаментальных основ физики и принципов её развития.

● Летом 1932 года, во время отпуска в Крыму, Гамов с женой попытались сбежать из СССР и доплыть до турецкого побережья на байдарке, однако им помешал шторм.

● Имя «невозвращенца» Георгия Гамова до самого конца 80-х годов упоминалось только в специальной литературе.

● Над автобиографической книгой «My world line. An informal biography» Гамов начал работать незадолго до смерти и так и не успел увидеть ее опубликованной.

● Одно из высоких зданий, построенных на территории Колорадского университета, носит название «Башня Гамова».

● В честь Джорджа Гамова назван кратер на обратной стороне Луны, а также астероид 8816 Gamov, открытый астрономом Людмилой Карачкиной в Крымской астрофизической обсерватории.

Источники:

1. polit.ru