Изобретатель или теоретик

Объясняя, почему он в 1962 году не ушел немедленно с Объекта, Сахаров назвал свою заботу о запрете испытаний хотя и главной, но лишь одной из причин.

Другая причина — уходить ему, собственно, было некуда. Не в том, конечно, смысле, что для академика не нашлось бы места в каком-нибудь из институтов Академии наук. Но каким делом он там займется? Теоретической физикой?

Это был нелегкий вопрос для него — с его честностью и чувством собственного достоинства, с его манерой поведения «внешне скромной, а на самом деле совсем наоборот».

Сохранилось предание, что после выборов в академию 1953 года у Ландау спросили, как он оценивает новоизбранного молодого физика-теоретика. Ландау переспросил: «Кого это, собственно, вы имеете в виду?» И услышав, что Сахарова, ответил: «Ну какой же он теоретик?! Он — физик-изобретатель».

Ландау действительно знал его как изобретателя. Сахаров тогда — и еще более десяти лет потом — работал как физик-изобретатель. Правда, он начинал как теоретик. Но сколько бизнесменов и политиков начинали с кандидатской диссертации по физматнаукам?

Похоже, то был болезненный вопрос и для самого Сахарова.

В его памяти запечатлелось, как он — после нескольких лет на Объекте — приехал в Москву и, встретив В.Л. Гинзбурга, рассказал ему о какой-то чисто научной идее. Тот усмехнулся и сказал: «Да вы не только бомбочкой, но и физикой хотите заниматься?!» И Сахаров задним числом согласился, что совмещать такие вещи «оказалось очень трудно, в основном невозможно».

Запомнил он и печаль в словах отца, сказанных за несколько недель до смерти в конце 1961 года:

Когда ты учился в университете, ты как-то сказал, что раскрывать тайны природы — это то, что может принести тебе радость. Мы не выбираем себе судьбу. Но мне грустно, что твоя судьба оказалась другой. Мне кажется, ты мог бы быть счастливей.

Разработка ядерного оружия не просто далека от раскрытия тайн природы, скорее они «противопоказаны» друг другу.

На глазах Сахарова заглох математический талант Н.А. Дмитриева, о котором Зельдович говорил:

У Коли — может, единственного среди нас — искра Божия. Можно подумать, что Коля такой тихий, скромный мальчик. Но на самом деле мы все трепещем перед ним, как перед высшим судией.

Талант математика-ювелира, мастера единичных шедевров, стал не нужен, когда на Объекте разработку изделий поставили на поток. А раз не нужен, то и обречен на угасание.

Редкой — и спасительной — особенностью Сахарова была его двойная одаренность.

Как теоретика его стали узнавать с середины 60-х годов, когда он начал бывать на теоретических семинарах в ФИАНе и ИТЭФе (Институте теоретической и экспериментальной физики). Его коллег-теоретиков поражало сочетание в нем таких разных талантов — теоретика-исследователя и конструктора-изобретателя. Эти таланты различны по своей природе не менее, чем таланты физика-теоретика и литератора. Потому и сочетания такие встречаются крайне редко.

В.Л. Гинзбург, комментируя свое — когда-то ранившее Сахарова — замечание о «бомбочке», сказал:

Я о нем могу четко сказать: он, безусловно, очень талантливый человек, именно физик талантливый, он был из того материала, из которого мог получиться, конечно, настоящий толк, в смысле физики. Просто… У него всегда был такой изобретательский дух… Да, он был сделан из материала, из которого делаются великие физики.

Сахаров, похоже, еще в аспирантские годы имел представление о том, из какого материала он сделан. Но одного материала недостаточно. Он с трезвой жесткостью рассказывает о своих первых попытках придать этому материалу рабочую форму — и об успехах и неудачах. О том, как ему в 1947 году не хватило духу, интуиции, смелости пройти по дороге, которая вела к главной проблеме теоретической физики того времени. Хотя он сумел сделать первый — направляющий — шаг по этой дороге. Он строг к себе, когда подытоживает: «Каждый делает те работы, которых он достоин», но это личное чувство не загораживает общей перспективы.

Вспоминая то лето 1947 года, я чувствую, что я никогда — ни раньше, ни позже — не приближался так близко к большой науке, к ее переднему плану. Мне, конечно, немного досадно, что я лично оказался не на высоте (никакие объективные обстоятельства тут не существенны). Но с более широкой точки зрения я не могу не испытывать восторга перед поступательным движением науки — и если бы я сам не прикоснулся к пей, я не мог бы ощущать это с такой остротой!

Его пристрастное отношение видно в его рассказах о теоретической физике. Объясняя в «Воспоминаниях» свою аспирантскую работу, он не удержался и брякнул нечто о «пи-мезонах» и их «изовекторной природе». А спохватившись, извинился в скобках: «Я не разъясняю в этой книге некоторые термины — пусть читатель нефизик извинит меня, рассматривая их как некие туманные и прекрасные образы».

Найдется ли нефизик, который усмотрит в слове «изовектор» что-нибудь кроме холодного тумана?! Другое дело — красота эмоций самого рассказчика по поводу столь интеллектуальной материи. Особенно если учитывать, что рассказчику за 60, и что пишет это он в ссылке, под неусыпным глазом ГБ, и что гэбисты уже несколько раз похищали рукописи его книги.

Рассказывая о почетной и поначалу невероятно трудной обязанности таммовских аспирантов излагать на семинарах новейшие научные статьи, он вспоминает, как рассказывал о работе одного американского физика и при этом «чувствовал себя посланцем богов». И как после его сообщения

к доске выскочил Померанчук и в страшном волнении, теребя волосы, произнес что-то вроде:

— Если это верно, это исключительно важно; если это неверно, это тоже исключительно важно…

Померанчук, напомним, дал отзыв на сахаровскую диссертацию. И он же называл «пузырьками» задачи, не относящиеся к большой науке — не «исключительно важные». Об этом Сахаров упомянул, рассказав о своей первой успешной маленькой теории, созданной им весной 1945 года — о распространении звука в воде, заполненной пузырьками воздуха. И с горечью заметил:

Я немало имел дело с такими несолидными вещами, по существу и то, чем я занимался с 1948 по 1968 год, было очень большим пузырем.

Надо учитывать, однако, когда это написано — в начале 80-х годов, в горьковской ссылке, после того как он полностью переключился на теоретическую физику. После того как он расстался с иллюзиями по поводу советского государства и с тревогой думал, какое применение его изобретениям могут найти (не дай бог) руководители страны.

Притяжение к изобретательству зримо в его рассказе о первом успешном опыте на патронном заводе в Ульяновске. В «Воспоминаниях» он, можно сказать, смакует то свое изобретательство сорокалетней давности. Рисует схемы, где сердечник пули «с легким трением плавно скользит внутри наклонной медной трубки через намагничивающую катушку», объясняет, как другая, размагничивающая, катушка позволяет определить, имеется ли в сердечнике «непрокаленная сердцевина, состоящая из стали с уменьшенной коэрцитивной силой» и так далее, и тому подобное.

Вряд ли больше, чем один из тысячи читателей поймет что-нибудь из его объяснений. Но остальные 999 легко поверят, что он «очень гордился» конструкцией блока, в котором проверялись бронебойные сердечники, и что ему в самом деле «было немного жалко оставить ту изобретательскую работу, которая начала [у него] получаться».

Еще легче поверить, что возможность термоядерного изобретательства, которая ему представилась через пять лет, притягивала его не меньше. И что если бы не секретность, он рассказал бы о «термоядерных сердечниках» с еще большим увлечением.

Ведь там и в самом деле была захватывающая воображение цель — воссоздать звездный источник энергии на Земле. Была полная свобода, какие физические идеи использовать в конструкции. И, наконец, возможность и даже необходимость немедленно воплотить изобретение «в железки» и проверить его работоспособность.

Когда Сахаров сказал о физике термоядерного взрыва — «рай для теоретика», то это говорил не просто теоретик, а теоретик и изобретатель. Даже после того как на это изобретательство легла черная тень дублирующего испытания 1962 года, Сахаров еще в течение шести лет занимался разработкой оружия и, по его словам, «работал не за страх, а за совесть».

Удивительно, что после столь длительного перерыва — почти 20 лет Сахаров оказался способен вернуться к творчеству в теоретической физике. Ведь физика за эти два десятилетия так сильно изменилась. И кроме того, «физика — игра молодых», особенно теоретическая физика. Главные результаты теоретики добывают в возрасте от 30 до 40 лет. А Сахаров вернулся в теоретическую физику в 40 с лишним.

Два таланта в одном человеке могут помогать друг другу, могут и мешать. В судьбе Сахарова было и то, и другое, и, возможно, еще и третье — когда один талант спасал другой, точнее, спасал внутренний источник — родник творческой энергии, без которого талант не может работать. Во время перерыва в биографии Сахарова-теоретика родник питал Сахарова-изобретателя и потому не заглох.

Теперь, когда известно, что именно удалось Сахарову в теоретической физике, легко рассуждать о спасительных переключениях творческой энергии. Труднее об этом было думать ему в начале 60-х годов, когда его изобретательство становилось все более военно-промышленным, все менее оправданным морально, и… все более скучным. Сахаров знал, как быстро идет поезд научного прогресса, и не был уверен, что сорокалетний человек может вскочить в него на ходу.

Свое отставание он стал осознавать очень рано. Когда он приехал на Объект, Зельдович попросил его прочитать сотрудникам лекцию по квантовой теории поля:

К сожалению, я тогда (за два года) уже сильно поотстал, а как раз за это время произошел великий скачок. Я не знал новых методов и результатов Швингера, Фейнмана и Дайсона; мой рассказ был на уровне уже несколько устаревших книг Гайтлера и Венцеля.

Оглядывая свою научную биографию, шестидесятилетний Сахаров видел, как ему повезло. В «рукописной беседе» с женой, укрываясь от ушей ГБ в горьковской ссылке, — он сказал/написал «о четырех годах [своего] научного максимума, позднего по обычным меркам».

На самом деле подарок судьбы, что я смог что-то сделать после спецтематики. Никому, кроме Зельдовича и меня, это не удалось. И в США тоже ни Теллер, ни Оппенгеймер, не смогли вернуться к большой науке. Там исключение — Ферми. Но он быстро умер и он — гений.

Имя Зельдовича появилось здесь не случайно. Он сыграл важную роль в возвращении Сахарова в чистую науку, можно сказать, втащил его туда за собой.

 Физика Вселенной

Занятый своими совершенно секретными обязанностями, Сахаров следил издалека за тем, что происходило в деле раскрытия секретов природы. После каждой поездки в Москву Тамм и Зельдович возвращались с научными новостями и рассказывали о них объектовским теоретикам. Но наблюдать, как альпинисты штурмуют вершину и быть среди них, — слишком разные занятия.

После того как Тамм покинул Объект, рядом с Сахаровым остались два выдающихся теоретика — Зельдович и Франк-Каменецкий. Они были старше Сахарова на 7 и 11 лет, получили важные научные результаты еще в довоенные годы и, работая в ядерном проекте, продолжали заниматься чистой физикой и публиковать статьи.

Сохранилось не слишком серьезное свидетельство того, что и Сахаров думал тогда о чистой теории. Это пари, заключенное им в 1956 году с Франк-Каменецким.

Космологическое пари 1956 года.

17 февраля 1973 года

Проблема квантового детерминизма.

Существует ли однозначное решение уравнения Шредингера, описывающее все степени свободы Вселенной во все времена?

(17 лет тому назад

Д.А.Ф[ранк]-К[аменецкий] отвечает «Нет»

А.Д.С[ахаров] — «Да»)

Здесь не просто чистая физика, это — почти чистая метафизика или даже теология. И поэтому, чтобы не пугать читателей, отложим вопрос, какая в этой шутке доля правды. Франк-Каменецкий много занимался физикой звезд и написал обстоятельную книгу в этой области, но то была «земная» астрофизика, основанная на астрономических измерениях и, в общем, соседствующая с той «технической астрофизикой», которой занимались на Объекте. Вселенная как физический объект — предмет космологии — была далека от Франк-Каменецкого.

Слишком этот объект особый. Конечно, не поэкспериментируешь и со звездами, но их, по крайней мере, очень много — можно наблюдать и сопоставлять. Вселенная как целое — объект принципиально единичный, и даже просто заявить, что видишь этот объект, а не какую-то малую, случайную его часть, — требовало изрядной интеллектуальной смелости. Или нахальства, или безрассудства. Так считал, например, В.А. Фок, помогавший когда-то своему учителю Александру Фридману перевести его знаменитую статью 1922 года о расширении Вселенной на немецкий язык и написавший фундаментальную монографию по теории гравитации. О таком же отношении к космологии в США в 50-е годы пишет начинавший тогда свою научную карьеру будущий нобелевский лауреат С. Вайнберг: «Повсюду считалось, что изучение ранней Вселенной — это не та задача, которой должен посвящать свое время уважающий себя ученый».

Космология тогда была далека от того, чем жила физика.

Возможность говорить о Вселенной как физическом объекте открыл в 1917 году Эйнштейн на основе своей теории гравитации, соединившей ньютоновский закон всемирного тяготение и теорию относительности. Но в последующие четыре десятилетия космология по существу давала лишь возможность говорить на математическом языке, а не делать физические измерения и сравнивать их с предсказаниями теории — как должно быть в физической науке.

За эти десятилетия космология получила в свое распоряжение лишь один измерительный факт — хотя и очень важный. И биография этого факта красноречиво говорит о том, насколько необычна физика самого большого природного объекта — Вселенной.

Факт был предсказан в 1922 году. Предсказал его Александр Фридман (1888—1925) — российский математик, увлеченно следивший за революционным обновлением физики. Посмотрев глазами математика на космологическую теорию Эйнштейна, он понял, что великий физик нашел лишь одно — очень частное — решение своих уравнений. Если бы речь шла о маятнике, можно было бы сказать, что Эйнштейн нашел растяжение подвеса, когда маятник висит неподвижно. Однако маятнику свойственно и движение. И Фридман, основываясь на уравнениях Эйнштейна, описал «движение» космологического маятника — Вселенной. Оказалось, что Вселенная может расширяться, то есть что составляющие ее галактики могут удаляться друг от друга.

Статью о своем открытии, названную не особенно красноречиво «О кривизне пространства», Фридман послал весной 1922 года в немецкий физический журнал — послал из разоренного гражданской войной Петрограда (еще не переименованного в Ленинград).

Результат русского автора, в физике совершенно неизвестного, настолько не лез ни в какие астрономические ворота, что Эйнштейну легче было заподозрить математическую ошибку в рассуждениях автора. Так он и написал в своей заметке, опубликованной в следующем выпуске того же журнала, и это знаменитая ошибка самого Эйнштейна. Вскоре он в этом убедился и опубликовал вторую заметку, назвав результаты Фридмана «правильными и проливающими новый свет».

Но не этот теоретический свет помог космологии сделать следующий шаг, а крайне слабый свет от далеких небесных туманностей. Их изучал американский астроном Эдвин Хаббл с помощью телескопа. Он не занимался ни гравитацией, ни кривизной пространства, ему хватало забот со своими туманностями, в которых он сначала распознал далекие скопления звезд — галактики, а затем обнаружил, что эти галактики удаляются от нашей родной Галактики — Млечного пути.

По изменению тона гудка локомотива, мчащегося мимо наблюдателя, можно судить о его скорости. Искусный наблюдатель, каким был Хаббл, может измерить скорости далеких галактик по их слабому свету. И при этом обнаружить удивительный факт: чем дальше галактика, тем с большей скоростью она удаляется. Этот наблюдательный факт, открытый в 1929 году, получил название «закон Хаббла».

Теоретики, следившие и за астрономией, и за физикой, тут же сообразили, что этот закон и есть предсказанное Фридманом расширение Вселенной. То был космологический триумф теоретической физики.

Беда, однако, в том, что никаких других подобных триумфов не было после этого еще три десятилетия. Астрономы лишь уточняли измерения Хаббла.

В самом законе Хаббла сомневаться не приходилось, но некоторым теоретикам неуютно жилось в расширяющейся Вселенной, и они стали искать иное объяснение для хаббловских наблюдений. Искали и нашли его в мутноватой воде новейшей микрофизики. Выглядело это объяснение как старение частиц света — фотонов — за огромное время их путешествия от далеких галактик к Земле. Маленький эффект распада фотонов заменял грандиозную картину Вселенной, разлетающейся во все стороны.

Однако эту уютную гипотезу красиво и убедительно опроверг в 1936 году — на основе глубокого понимания и микрофизики, и космологии — российский теоретик Матвей Бронштейн.

В результате эмпирическая опора космологии стала крепче, но все равно одной точки опоры маловато для устойчивого равновесия. Это было совершенно не похоже на другие части теоретической физики, которые опирались на сотни, тысячи разнообразных измерений.

К этому добавлялось то, что ни космология, ни гравитация не требовались тогда при исследовании строения вещества. В микрофизике действуют силы, превосходящие гравитацию в невообразимое число раз. Число это округленно содержит 40 знаков. Только если собрать в одном месте столь же астрономическое количество частиц, учет гравитации может понадобиться. Но тем самым мы из физики попадаем в область астрономии.

И наконец, в теории гравитации и космологии требовался особый математический язык, долгое время не нужный в других областях теоретической физики.

Все эти обстоятельства, вместе взятые, делали космологию в лучшем случае уважаемой, но чудаковатой дальней родственницей всех других членов физического семейства. Считанным теоретикам хватало сил и пытливости, чтобы поддерживать профессиональные отношения и с космологией, и с физикой микромира. Среди этих считанных был, правда, и Ландау, включивший изложение теории гравитации в свой знаменитый «Курс теоретической физики».

Это, видимо, помогло и начинающему теоретику Сахарову уже в 40-е годы держать в поле зрения оба края физической ойкумены. В тетради, где он отмечал заинтересовавшие его статьи, рядом с новостями тогдашней микрофизики можно увидеть и запись о расширяющейся Вселенной из главного тогда — американского— журнала Physical Riveiw за 1949 год. Перемещение на Объект и спецфизика заслонили эту экзотику на годы.

В начале 60-х годов, неожиданно для многих, космология из чудаковатой старой девы преобразилась в юную волнующе-загадочную особу. И уже в 1967 году Зельдович вместе со своим сотрудником выпустил книгу, подытожив первые годы бурной физической молодости космологии. В книге, в частности, изложена работа Матвея Бронштейна 30-х годов по физической космологии, хотя к тому времени сомнений в расширении Вселенной практически уже не оставалось после открытия в 1965 году космического фонового радиоизлучения, равномерно наполняющего Вселенную.

Это замечательное явление, подобно хаббловскому разбеганию галактик, было тоже предсказано (Гамовым в 1948 году) и тоже обнаружено случайно. Космическое излучение было того же характера, как тепло, идущее от печки. Только печки, «нагретой» до температуры минус 270C, всего на три градуса выше абсолютного нуля. Не зря искусство экспериментаторов было отмечено Нобелевской премией. А теоретикам это радиоизлучение говорило не просто о расширении Вселенной, но нечто о начале этого расширения.

Если сейчас галактики разбегаются, то, значит, раньше они были ближе друг к другу и, значит, когда-то образовывали сплошное вещество, не разделенное космическими пространствами, разогретое до огромных температур и, соответственно, пропитанное интенсивным излучением. То непонятное, что происходило тогда — миллиарды лет назад — назвали Большим взрывом или рождением Вселенной. По мере расширения Вселенной излучение остывало. За миллиарды лет остыло в миллиарды раз. Но всё же высокочувствительные приборы обнаружили этот реликт Большого взрыва, отсюда и название — реликтовое излучение.

Кроме этого — самого впечатляющего и уж во всяком случае самого космологического открытия — в 60-е годы астрофизики открыли и несколько других замечательных явлений. В словарь науки вошли новые понятия: квазар, пульсар, черная дыра.

И в эту область, где новейшие открытия соединялись с теоретическими загадками немыслимо далекого прошлого, вошел — ворвался Зельдович, опубликовав свою первую работу по космологии в 1961 году. «Вслед за ним о «большой космологии» стал думать» и Сахаров. К тому времени Зельдович был уже автором нескольких десятков работ по фундаментальной физике, он практически не прерывал свое общение с чистой наукой. А Сахаров был сосредоточен на спецфизике.

На пути от атомной проблемы к проблемам Вселенной

Уже по внешнему стилю научной жизни они различались радикально.

Говорят, склонность к поли- или моногамии заложена глубоко в структуре личности. Зельдович легко заводил «романы» с разными научными идеями и доводил их до рождения публикаций. За свою жизнь он опубликовал около трехсот работ в чистой науке при нескольких десятках соавторов.

У Сахарова всего две дюжины чисто научных работ и никаких соавторов, за исключением самого Зельдовича. И это исключение помогает понять, что Зельдович знал что делает, когда увлекал Сахарова за собой в чистую науку. Для теоретиков, обитавших вне Объекта и вынужденных судить по публикациям, Сахаров был темной лошадкой. Зельдович безо всяких публикаций, на собственном опыте, знал, что это — «говорящая лошадь», по его выражению. Их первая совместная статья (1957 года) восходит к фиановскому засекреченному отчету Сахарова 1948 года о так называемом мюонном катализе. В рабочих тетрадях Зельдовича 1957 года, связанных с этой работой, имеется пометка «глубочайшая идея АДС».

Глубокие идеи, конечно, не могут рождаться часто. Один из теоретиков Объекта запомнил фразу Зельдовича: «Андрей Дмитриевич, у Вас уже второй год ни одной сногсшибательной идеи».

Малообщительному Сахарову не найти было более подходящего окна в науку. Зельдович мог заменить сразу несколько семинаров вместе с непременным послесеминарским «трепом». С его остротой восприятия, быстротой мышления и эрудицией он обо всем слышал, всем интересовался, даже если сам в данный момент и не занимался этим. В довоенные годы, к примеру, его занятия абсолютно не касались космологии, но, услышав в научной юности изящное теоретическое построение Бронштейна, «взял его с собой» и — тридцать лет спустя — изложил в первой советской книге по космологии. История науки сама по себе его мало занимала: «Прошлое Вселенной бесконечно интереснее прошлого науки о Вселенной». Быть может, потому, что для понимания истории науки, даже такой сверхчистой науки, как космология, одной лишь науки недостаточно.

Объясняя крутой поворот в своей научной биографии, семидесятилетний Зельдович в 1984 году, деликатно упомянул «атомную проблему», которая его «целиком захватила».

В очень трудные годы страна ничего не жалела для создания наилучших условий работы. Для меня это были счастливые годы. Большая новая техника создавалась в лучших традициях большой науки. <> К середине 50-х годов некоторые первоочередные задачи были уже решены. <> Работа в области теории взрыва психологически подготавливала к исследованию взрывов звезд и самого большого взрыва — Вселенной как целого. <> Работа с Курчатовым и Харитоном дала мне очень много. Главным было и остается внутреннее ощущение того, что выполнен долг перед страной и народом. Это дало мне определенное моральное право заниматься в последующий период такими вопросами, как [элементарные] частицы и астрономия, без оглядки на практическую ценность их.

О бомбах здесь ни звука, но тактичный советский читатель все понимал. И есть почти все элементы, чтобы объяснить поворот в научной биографии Зельдовича, хотя некоторые элементы перевернуты или нуждаются в переводе с тактичного советского языка на простой русский.

Не помешает и перевод на американский язык. Ведь в США столь же сильное преображение произошло с одним из героев американской «атомной проблемы». Джон Арчибальд Уилер, причастный к истокам этой проблемы (в совместной с Бором работе 1939 года), принимал активное участие и в «водородной проблеме», руководя проектом Маттерхорн в Принстоне (1951—1953). Уже упоминалось, что секретный документ, пропавший у него в поезде в январе 1953 года, подозревали в пересечении советской границы. Больше оснований подозревать, что Уилер совратил своего термоядерного коллегу Зельдовича в чистую гравитацию.

За несколько лет до того как Зельдович стал советским космологом № 1, в США гравитационистом № 1 стал Уилер. Узнать, что известный американский ядерщик сменил профессию, можно было, не похищая никаких документов, достаточно было открыть физический журнал № 1 — Physical Review. Впрочем, если говорить серьезно, для физика такой яркости дарования, как Зельдович, далекий пример не так влиятелен, как внутренние мотивы.

Способность к коллективной работе и лидерству может объяснить, почему оба бывших оружейника-теоретика стали национальными лидерами в гравитации и космологии. Но само изменение их научных ориентаций связано с чем-то другим. И это «другое» у них сходно, несмотря на все различия социализма и капитализма.

Если перечитать приведенные строки Зельдовича, не упуская и написанное между строк, то получится следующая картина.

К концу 50-х годов (и несколько раньше в США) теоретическая физика термоядерного оружия себя исчерпала (сменившись физикой инженерной). Первоочередная задача «большой новой техники» действительно была решена: американские и советские физики совместными усилиями создали для политиков бич Божий. Его назвали Взаимное гарантированное уничтожение — способность каждой из сверхдержав уничтожить другую даже после внезапной массированной атаки противника.

В результате власть имущие, осознав взаимосвязь «большой новой техники» и «большой науки». испытывали почтение к тем, кто эту связь осуществил, и предоставили им возможность заниматься, чем они хотят (допуская, вероятно, при этом, что из их неземных занятий тоже может родиться какая-нибудь новая «большая техника»). Тем более что на теоретические исследования требовалось совсем немного денег. Несравненно больше тратилось тогда на экспериментальную науку — ускорители частиц и космические аппараты.

«Работа в области теории взрыва» если могла психологически готовить к космологии, то лишь приучив к дистанции между теорией и ее проверкой и — соответственно — приучив теоретика к смелости. На Объекте главные теоретики должны были строить теорию термоядерной бомбы, не имея возможности проверять свои расчеты на маленьких, пробных, лабораторных взрывчиках. Сначала полная теория и только потом полномасштабный мегатонный взрыв… или пшик. С космологией это сопоставимо не масштабами, а психологией. Нужно ведь решиться построить теорию столь ненаблюдаемого объекта, как Вселенная миллиарды лет назад!

И наконец, то, что Зельдович назвал моральным правом заниматься вопросами «без оглядки на практическую ценность их». Легко себе представить, что плоды творчества, которые выращивали теоретики, «выполняя долг перед страной и народом», — устрашающие термоядерные грибы — должны были им так опостылеть, что впору было бежать от их практической ценности без оглядки.

А куда бежать, подсказывали, можно сказать, газеты того времени. Они говорили о новых объектах науки — в космосе. Теоретики Объекта лучше других знали, что за сигналами первого спутника и улыбкой Гагарина стояла не столько научная фантазия, сколько другая «большая новая техника», предназначенная доставлять за тысячи километров ту технику, которую придумывали они. Но они же лучше других понимали, что удаление от поверхности планеты на какую-нибудь сотню километров необычайно расширяет горизонт. В самом прямом смысле. Астрономические наблюдения, проводимые без атмосферных помех, обещали большие открытия. И это подтвердилось очень скоро. Открытие реликтового излучения — наследия горячих мгновений рождения Вселенной — было сделано в 1965 году случайно, но совершенно не случайно, что это произошло при разработке радиосвязи со спутниками.

Все эти объясняющие факторы пришли в действие только потому, конечно, что теория гравитации и космология содержали тогда интригующие вопросы — настоящие тайны природы в чистом виде. И раскрыть их могла только чистая наука.

Рассказывая о своем возвращении в чистую науку, Зельдович в творческой автобиографии 1984 года не упоминает имени Сахарова. Шел пятый год ссылки Сахарова, и советская цензура зорко следила за «нехорошим» именем.

Но в космологию — за двадцать лет до того — они входили вместе.

Ту науку, в которой стал работать Зельдович, он назвал «Релятивистская астрофизика», то есть физика космических явлений, для понимания которых необходима теория относительности. Релятивистская астрофизика объединяла физику экзотических объектов в космосе и физику Вселенной в целом как экзотически единичного объекта.

Квазар, пульсар, черную дыру можно представить среди светящихся звезд на небосводе. И легко представить, что телескоп показывает эти звездоподобные объекты со все большим увеличением, со все большей детальностью. Но никаким телескопом не увидеть Вселенную как целое. Здесь необходимы зоркие глаза интеллекта — умение видеть то, что невидимо для других.

Если по публикациям судить о том, как входили в космологию Зельдович и Сахаров и кто из них был впередсмотрящим, лидерство Зельдовича не вызывает сомнений. Ко времени первой статьи Сахарова по космологии (1965) Зельдович был уже автором более двух десятков.

Однако если вглядеться в их неформальное научное общение, возникнет иная картина.

Вспомним пари, заключенное с Франк-Каменецким в 1956 году, за пять лет до первой космологической публикации Зельдовича. Уже тогда Сахаров держал перед своими глазами такой физический объект, как «Вселенная со всеми степенями свободы во все времена». Сахаровский — серьезный — научный стиль исключает, что он без особых размышлений поставил рядом трудно сочетаемые слова, поставил просто ради красного словца. Стало быть, уже в 1956 году он считал вполне законным очень странный физический объект — Вселенную. По тем временам это был крайне экзотический объект для работающего физика. И в окружении Сахарова не видно никого, кто помог бы ему выработать этот взгляд.

Его сотрудник по Объекту В.И. Ритус в своих воспоминаниях о Тамме пишет (не называя имени Сахарова):

Когда один из его старших учеников увлекся космологией и высказал несколько довольно абстрактных идей, Тамм поделился со мной удивлением и сожалением по этому поводу, говоря, что эти гипотезы невозможно ни доказать, ни опровергнуть в обозримое время.

Так что, зная отношение Зельдовича к «глубочайшим» и «сногсшибательным» идеям своего коллеги и товарища по оружию, можно думать, что как раз уверенность Сахарова в законности физического объекта — Вселенной как целого — укрепила Зельдовича в решении взять этот объект в свой арсенал.

Через десять лет после космологического пари своих друзей по Объекту Зельдович пришел к замечательной идее: заполнить пространство Вселенной… вакуумом. Знакомство с этой идеей нам еще предстоит, а Зельдович, рассказав о ней на семинаре, встретил безжалостную критику. Он позвонил Сахарову. И тому новая идея понравилась настолько, что он сделал следующий шаг. По мнению американского гравитациониста № 1 Уилера, то был шаг вглубь, необычайно смелый.

Смелость Сахарову придала первая после долгого перерыва чисто научная работа, которую он начал в 1963 году и опубликовал в 1965-м. Делал он ее, следуя направлению мыслей Зельдовича, и завершил статью благодарностью ему за «многочисленные обсуждения, [которые] привели к постановке всей проблемы в целом и обогатили работу рядом идей».

В той статье Сахаров исходил из предположения Зельдовича о «холодной» Вселенной. Открытие реликтового излучения доказало, однако, что ранняя Вселенная была горячей. И поэтому первая работа Сахарова по космологии пошла в архив «безработных идей» теоретической физики (считается, что до 95% новых теоретических идей идут в этот архив).

Тем не менее эта работа стала поворотной для Сахарова, и он даже запомнил день, когда ему удалось найти решение одного трудного вопроса — 22 апреля 1964 года:

я вновь уверовал в свои силы физика-теоретика. Это был некий психологический «разбег», сделавший возможными мои последующие работы тех лет.

Его новую уверенность в своих силах запечатлела «Программа на 16 лет», которую он составил для себя в 1966 году. Почему на 16? Быть может, потому, что 16 предыдущих лет он провел на Объекте, в отрыве от большой науки. Видимо, по той же причине программа включила в себя 16 тем, начиная с солидной «Фотон + Гравитация» и кончая таинственным «Мегабиттрон».

Особого внимания заслуживает пункт 14 в этой программе. Похоже, поставив себе цель набрать 16 задач, он задумался в этом месте, поставил вопросительный знак и, вспомнив, как трудно наука поддается планированию, дописал:

14) "?" Именно это я и буду, наверно, делать.

Он оказался прав — «именно этим», незапланированным, он и занялся очень скоро, и даже уместил в этот пункт две самые яркие свои теоретические работы.

«Программа на 16 лет», которую Сахаров составил для себя в 1966 году. Думая о сложных физико-математических материях, академик, правда, пропустил восьмой пункт. Иначе ему бы пришлось придумать еще одну задачу. Но зато пункт 14 становится фактически 13-м, что теоретически объясняет его особый характер.

Во-первых, он придумал объяснение, почему во Вселенной частиц гораздо больше, чем античастиц, или, на языке физики, предложил путь к объяснению барионной асимметрии Вселенной. То была самая успешная из его чисто физических идей.

А по красоте и неожиданности с ней может конкурировать выдвинутый им новый подход к гравитации. В старом всемирном тяготении он увидел проявление ультрамикроскопических свойств самого пространства-времени.

Эти две сахаровские идеи 1966—1967 годов заслуживают более подробного рассказа.

Симметрии в асимметричной Вселенной

Искать точный смысл слова «красота» — дело неблагодарное. Среди его синонимов — таких, как гармония, соразмерность — к миру точных наук ближе всего слово «симметрия». Это понятие можно определить с математической точностью, и кроме того, оно очень наглядно. Симметрия крыльев бабочки — самый простой (и симпатичный) пример.

Простое свойство из обыденного мира проделало свой путь до геометрии, где получило математически точное описание. Всякая симметрия — это закономерность формы, в силу которой эта форма не меняется при каких-то переменах. Если правое крыло бабочки отразить в зеркале и поставить на место левого, никакой энтомолог разницы не заметит.

Обретя математическую мощь, понятие симметрии стало инструментом теоретической физики в изучении глубинного устройства природы. Физика прошла долгий путь, прежде чем в своих законах разглядела проявления глубинных симметрий мироздания. Все знали, что вертикально поставленный и закрученный волчок стоит на одной точке и не падает. Не падает, можно сказать, потому, что не знает куда упасть: все направления, поперечные его оси, равноправны, все направления в пространстве симметричны относительно этой оси. На языке физики такого рода симметрия определяет закон сохранения момента импульса — главный закон волчка.

Понятие симметрии — одно из самых работящих в физике. Поведение не только волчка, но и отдельного атома — не будь рядом помянут, термоядерного заряда, определяются симметрией. Физик-теоретик всегда начинает с максимально симметричного упрощения своей задачи. А всякий фундаментальный физический закон раскрывает некую симметрию природы. Если же в явлениях природы обнаруживается какая-то асимметрия, то физик-теоретик получает трудную, но захватывающе интересную задачу — найти место этой асимметрии в гармонии мироздания.

Электродинамики Максвелла — как ее обычно понимают в настоящее время — будучи приложена к движущимся телам, ведет к асимметриям, которые не кажутся присущими самим явлениям — так начинается первая статья Эйнштейна по теории относительности. Созданием этой теории он преодолел асимметрию, не присущую самим явлениям, построил описание, в котором эта асимметрия оказалась лишь одной гранью глубинной симметрии природы.

Другой триумф симметрии в физике связан с именем Поля Дирака. В конце 20-х годов он взялся за чисто теоретическую проблему. К тому времени в физике жили и работали две фундаментально общие теории: теория относительности и квантовая механика. Первая давала возможность понимать явления, в которых скорости могли достигать скорости света. Вторая описывала поведение микроскопических частиц. Но природа не держит свои явления в отдельных ящиках, и Дирак хотел узнать, какой закон управляет движением электрона, когда необходимы сразу обе теории. Он нашел возможность объединить теорию относительности и квантовую механику в одном элегантном, хотя и необычно выглядящем уравнении для электрона.

Одна только проблема сдерживала восторги. Уравнение Дирака помимо электрона требовало существования другой частицы — в чем-то очень похожей на электрон, а в чем-то прямо противоположной. По массе эта частица должна была быть в точности такой же, как электрон, а по заряду — противоположной. Настолько противоположной, что встреча такой частицы с электроном ведет к их взаимоуничтожению.

Хотя никаких частиц, кроме хорошо известных электрона и протона, физика тогда не знала, Дирак решил поверить в симметрию своего уравнения, предсказал новую частицу и дал ей название «антиэлектрон». Спустя считанные месяцы экспериментаторы обнаружили в космическом излучении такую частицу. Из уважения к первооткрывателю и к положительному заряду новой частицы, ее, правда, назвали позитроном. Это название не отражает главного свойства частицы — быть антикопией электрона. Потом были открыты другие элементарные частицы, и их антикопии уже получали правильные названия: антипротон, антинейтрон, анти-Σ+гиперон…

Но главное взаимоотношение частицы и ее античастицы по-прежнему в том, что при встрече они аннигилируют — взаимно уничтожаются. При этом рождаются частицы света — фотоны, не имеющие никаких зарядов и наследующие суммарную энергию родительской пары. И наоборот, если у фотона хватает энергии, он может породить или превратиться в пару «частица + античастица».

Мощь симметрии уравнений в объяснении реального мира побудила Дирака поверить на всю жизнь и убедить многих своих коллег, что «физические законы должны обладать математической красотой». А вся история его успеха — одна из любимых у физиков-теоретиков. Во всяком случае у Сахарова эта история об антиэлектроне была под рукой. Это наглядно проявилось, когда он однажды демонстрировал своим гуманитарным друзьям способность писать зеркально и написал «Электрон + Позитрон = 2 фотона».

Тогда же он продемонстрировал свое умение писать обеими руками одновременно в разные стороны, написав имя и отчество хозяйки дома.

А Лидия Корнеевна Чуковская, которой он демонстрировал свое умение и которая сберегла эти автографы, попыталась повторить фокус и написала свое имя, но, как мы видим, без особого успеха.

Зеркальная симметрия — симметрия бабочки — так же, как зеркальная асимметрия, воплощенные в приведенном двойном автографе, причастны к самой значительной идее Сахарова в космологии.

В 1966 году, вскоре после того как Сахаров составил себе научный план на 16 лет вперед, он обратил внимание на обозначившуюся тогда асимметрию природы: античастиц в окружающей нас Вселенной очень мало по сравнению с частицами.

Для теоретиков, с тех пор как Дирак предсказал в 1931 году существование античастиц, вещество и антивещество имели равное право на существование. «Имели равное право» чисто теоретически. А практически, после того как экспериментатор Карл Андерсон открыл в 1932 году первую античастицу — антиэлектрон (позитрон), следующую античастицу — антипротон — удалось наблюдать только через три десятилетия. И всего несколько лет назад экспериментаторы сумели из антипротонов и антиэлектронов сделать первые, простейшие, антиатомы — атомы антиводорода. Сделали всего девять штук. И жизнь этих атомов длилась лишь миллиардные доли секунды — до первой встречи с обычным веществом и, увы, аннигиляции.

Поясняя в популярной статье, что такое антивещество, Сахаров привел пример: аннигиляция 0,3 г антивещества с 0,3 г вещества даст эффект взрыва атомной бомбы», — вторая профессия дала себя знать. Так что соприкосновение двух маленьких таблеток произвело бы такой же силы взрыв, как 20 тысяч тонн — десяток эшелонов — обычной взрывчатки.

После такого пояснения сразу пропадает сочувствие к экспериментаторам, создающим антиатомы. Представить только, что антивещество было бы легче изготовить!..

Но остается и даже усиливается сочувствие к теоретикам. Ведь все эксперименты с античастицами ничего не изменили в том теоретическом равноправии вещества и антивещества, о котором теоретики узнали еще в 30-е годы. Как же им свести концы с концами — теоретические с эмпирическими? Как объяснить, что равноправные вещество и антивещество так неравно представлены во Вселенной?

Наиболее весомую часть вещества составляют ядерные частицы — протоны, нейтроны и их близкие родственники. Это семейство — барионы. И видимое отсутствие антибарионов физики называют барионной асимметрией Вселенной.

Пока физики смотрели на Вселенную просто как на собрание всевозможных астрономических объектов, можно было думать, что только в космических окрестностях Земли так сильно преобладает вещество, а где-то есть и звезды, и планеты из антивещества.

Астрофизики искали признаки антивещества в космосе. Писатели-фантасты устраивали драматические встречи земного космического корабля с неземным и — вполне возможно! — состоящим из антивещества. А шутники предложили свой способ узнать, не из антимира ли прилетел корабль, если среди физиков на борту корабля преобладают антисемиты.

Ситуация сильно изменилась после открытия в 1965 году реликтового космического излучения. Даже скептики поверили, что к Вселенной можно относиться как к единому физическому объекту со своей историей, определяемой законами физики. Стало ясно, что Вселенная когда-то была очень горячей. Оставшееся от того времени реликтовое излучение остыло до температуры, лишь на 3 градуса отстоящей от абсолютного нуля, но зато этого излучения очень много, оно заполняет все пространство Вселенной. А обычное вещество сосредоточено в звездах и планетах, разделенных огромными расстояниями.

Если излучение и вещество пересчитать на частицы — фотоны и барионы, то окажется, что сейчас на один барион приходится около миллиарда сегодняшних, «еле теплых» фотонов.

А что было вчера? Вчера, когда Вселенная была меньше в размерах, фотоны — по законам физики излучения — были горячее. А если углубиться в прошлое достаточно далеко, то был и такой момент, когда энергии среднего фотона уже (еще) хватало, чтобы родить пару барион — антибарион. До этого момента фотоны легко превращались в такие пары, а всякая пара при встрече так же легко превращалась в фотоны — аннигилировала. Поэтому в то горячее время подобных пар было примерно столько же, сколько фотонов. А значит, пар барион — антибарион было в миллиард раз больше, чем дошедший до наших дней избыток барионов над антибарионами. Это барионы, которые остались после того, как все пары барион — антибарион аннигилировали в фотоны, и те в процессе расширения остыли настолько, что их энергии уже не хватало на рождение новой пары.

Это означает, что в очень молодой и горячей Вселенной барионов было всего на одну миллиардную часть больше, чем антибарионов. Так что барионная асимметрия, присущая природе, на самом деле не просто маленькая, а вызывающе маленькая.

Сахарову, во всяком случае, было «трудно представить себе», чтобы изначально, по природе вещей, на 1000 000 000 фотонов, приходилось столько же — 1000 000 000 — антибарионов, а барионов всего на одну штуку больше 1000 000 001.

Такие изначальные числа, на взгляд Сахарова,

режут глаз, такого не может быть <> Именно это обстоятельство (как видит читатель, из области интуиции, а не дедукции) и было исходным стимулом для многих работ по барионной асимметрии, в том числе и моей.

Было оно стимулом и для Стивена Вайнберга, нобелевского лауреата 1979 года и автора бестселлера о первых трех минутах Вселенной. В 1977 году он писал:

Число барионов, приходившееся на один фотон, могло вначале иметь какую-то разумную величину, возможно, близкую к единице, а затем могло упасть до нынешнего малого значения из-за образования многих фотонов. Загвоздка здесь в том, что никому не удалось предложить механизм образования таких лишних фотонов. Несколько лет тому назад я сам пытался что-нибудь придумать в этом роде, но безуспешно.

Поэтому Вайнберг решил игнорировать все «нестандартные возможности» и принял барионную асимметрию как факт, не поддающийся объяснению.

К выходу книги Вайнберга на русском языке в 1981 году, однако, обнаружилось, что зря он проигнорировал нестандартную возможность, указанную Сахаровым в 1967 году Зельдович, под редакцией которого выходил русский перевод книги Вайнберга, посвятил этой возможности специальное дополнение.

Но и сам Зельдович, первым узнавший о сахаровской работе, долго считал ее слишком нестандартной, чтобы быть правильной. Сахаров вспоминает свой разговор с ним в 1967 году:

Яков Борисович спросил, какая из моих чисто теоретических работ больше всего мне нравится. Я сказал: «Барионная асимметрия Вселенной». Он как-то весь сморщился, сжался: «Это та работа, где барионный заряд не сохраняется и время течет в обратную сторону?» — «Да, та самая». Зельдович промолчал, но было ясно, что он сильно сомневается в ценности этих моих идей.

Новая идея Сахарова показалось «фантастической и безумной» также и Е.Л. Фейнбергу. Получив экземпляр статьи с дарственной надписью, он подумал: «Ну, конечно, Сахаров может себе все позволить, даже такую фантастику».

Дарственная надпись была стихотворной:

Что же такое фантастическое и безумное крылось за этим стишком?

Стихотворное изложение идеи барионной асимметрии (на экземпляре статьи 1967 года, подаренном Е.Л. Фейнбергу).

 Мы уже знаем, что фигура Вселенной (барионно) кривая, и знаем, что теоретикам особенно не давало покоя, что лишь слегка кривая, всего на одну миллиардную. Ни один портной не станет принимать в расчет, если правое плечо клиента на один миллиметр выше левого. Космологов же беспокоило различие в миллион раз меньшее, но лишь потому, что в этом различии угадывалось нечто, связанное с самим происхождением Вселенной.

 Три условия Сахарова для Вселенной

Американский теоретик Сусуму Окубо о космологии не думал. В середине 50-х годов он занимался физикой элементарных частиц, когда там всплыли свои загадочные асимметрии.

До того времени (молчаливо) считалось, что в мире элементарных, простейших, частиц все должно быть в высшей степени симметрично. У этих точечных составляющих вещества не было ничего похожего на правую и левую руку. И потому не должно было быть ничего похожего на асимметрию правшей и левшей в мире людей. В микромире царила, как считалось, зеркальная симметрия — полный паритет (Parity) правого и левого, или P-симметрия, как у крыльев идеальной бабочки.

P-симметричная бабочка

Точнее говоря, считалось, что если возможно некоторое явление в мире элементарных частиц, то, отразив это явление в зеркале — поменяв местами правое и левое, мы получили бы явление столь же возможное.

В 1956 году произошло знаменательное событие — экспериментаторы обнаружили, что мир элементарных частиц не вполне P-симметричен, то есть существуют явления, зеркальная копия которых не столь же возможна.

Обнаруженная асимметрия микромира вызвала переполох у теоретиков. Они стали вглядываться в две другие симметрии, которые до того времени молчаливо считались столь же несомненными в микромире. Операция C заменяет всякую элементарную частицу на ее античастицу, то есть всякий заряд (Charge) на противоположный. Операция T поворачивает время вспять — заменяет всякое движение на противоположное. Представим себе все частицы белыми биллиардными шариками, а их античастицы — черными. Тогда операция C меняет цвет шариков на противоположный, а операция T столкновение шариков, записанное на видеопленку, заменяет на такое, когда пленку пускают в обратную сторону.

Каждая из операций P, C, T подобна взмаху волшебной палочки. Так что в 1956 году физики, к своему удивлению, обнаружили, что взмах P-палочки меняет микромир. Из основных принципов теории следовало только то, что взмах сразу тремя палочками одновременно ничего в физике не меняет. Это назвали CPT-симметрией.

А по отдельности? Несколько десятилетий физики были уверены, что жизнь микромира симметрична для любой из C, P, T волшебных палочек. Быть теоретиком в таком мире, может быть, и проще, но…

Если бы у людей правая и левая руки были одинаковы, то делать перчатки было бы в два раза проще. Однако вряд ли можно понять человеческий мир, если игнорировать различие правого и левого полушарий мозга — образного и логического. Простота, говорят, бывает хуже воровства. Переупрощение мира крадет у него глубину.

Беда в том, что нет точных инструкций, как избежать переупрощения. Надежный инструктор — только один, это эксперимент, или умный вопрос, умело заданный самой природе.

Зеркальная кособокость микромира, подтвержденная в экспериментах, побуждала теоретиков строить воздушные замки, в которых асимметричный флигель был бы лишь частью симметричного мироздания. И уже через год такой замок был построен. Ландау обнаружил, что все известные тогда P-асимметричные явления подчиняются комбинированной CP-симметрии, и провозгласил эту симметрию новым законом природы: одновременный взмах C и P палочками не меняет мира. Иначе говоря, Ландау предположил, что бабочка микромира имеет вид, который не изменится, если одновременно с перестановкой правого и левого поменять местами черный и белый цвета — частицы поменять местами CP-симметричная бабочка. с античастицами и правое с левым поменять местами.

CP-симметричная бабочка.

Эта работа Ландау на самом переднем крае науки привлекла большое внимание. То была его первая работа, посланная в журнал Nuclear Physics, и, по воспоминаниям Окубо, ее опубликовали немедленно безо всякого рецензирования.

Важность работы в науке можно измерять тем, насколько она помогает задавать новые вопросы природе и, значит, помогает опровергнуть себя — если природа ответит отрицательно.

Работа Ландау помогла Окубо задать вопрос: а что, если и CP-симметрия не всемогуща в микромире? И он придумал, как этот вопрос можно задать природе. В своей (двухстраничной) статье 1958 года он обратил внимание коллег, что если CP-симметрия не соблюдается, то частица и античастица, имея одинаковые времена жизни, могут по-разному свои жизни кончать — по-разному распадаться на другие частицы.

Это оставалось чисто теоретической возможностью до 1964 года, когда экспериментаторы обнаружили, что CP-симметрия действительно не абсолютна. Оказалось, что и она нарушается, хотя и очень мало.

Как ни удивительно, главный советский теоретик термоядерного оружия следил за этими тонкими перипетиями, не имевшими отношения к его служебной спецфизике. Об этом свидетельствует отзыв Сахарова о CP-работах Ландау, направленный в комитет по Ленинским премиям в области науки 18 декабря 1958 года. Отзыв он подытожил: «По своему влиянию на развитие науки в нашей ране и во всем мире Ландау стоит на одном из первых мест».

Ленинскую премию, однако, Ландау тогда не дали. И, скорей всего, не потому, что в ЦК иначе смотрели на проблему CP-симметрии. Они там, в ЦК, уже целый год смотрели на пространный отзыв из КГБ, согласно которому у Ландау повернулся язык сказать, что «Ленин был первым фашистом». И этому давать Ленинскую премию??!!

При всем тогдашнем несогласии Сахарова с антиленинской формулировкой Ландау, он вряд ли бы счел это относящимся к делу — к оценке научной работы Ландау. Не относилось к делу и то, что гипотеза Ландау 1957 года о комбинированной CP-симметрии оказалась опровергнута экспериментом в 1964-м. Главное, что эта работа продвинула поиск научной истины.

В 1966 году настала очередь Сахарова продвинуть этот поиск дальше. Эксперименты о нарушении CP-симметрии и эффект Окубо в микромире соединились в его размышлениях с фактом барионной асимметрии Вселенной. И у него родилась идея о микрофизическом происхождении этой асимметрии — «кривой фигуры» Вселенной.

CPT-симметричная бабочка.

Он исходил из того, что в микромире действует лишь самая общая CPT-симметрия, что бабочка микромира не изменится, только если сделать сразу при перестановки: правое и левое, частицу и ее античастицу, прошлое и будущее (перевернуть букву T).

Рядом с этой бабочкой микромира Сахаров поставил бабочку расширяющейся горячей Вселенной.

#Gorelik404.jpg

Бабочка расширяющейся Вселенной.

Он использовал CPT-симметрию микрофизики для объяснения асимметрии Вселенной. В эпоху Большого взрыва, когда вещество было так сжато, что элементарные частицы чувствовали друг друга, Вселенная непосредственно чувствовала законы микромира. Именно тогда асимметрия Вселенной — по идее Сахарова — складывалась в процессах, бурлящих в каждой микроточке космического пространства. T-асимметрия позволила породить наблюдаемую сейчас С-асимметрию — разное содержание частиц и античастиц.

Помимо того крылышка вселенской бабочки, которое видно астрономам, физик-теоретик Сахаров увидел мысленно и другое крылышко, раскрывшееся до Большого взрыва. Космологическая бабочка CPT-симметрична, но увидеть ее целиком не дает краткость человеческой жизни по сравнению с возрастом Вселенной.

Механизм, порождающий избыток барионов из первоначально симметричного состояния, Сахаров собрал из трех составляющих:

1) «из эффекта С. Окубо…» — различие распадов частицы и античастицы;

2) «при большой температуре для Вселенной…» — это различие производит нужный космологический эффект за ультракороткое время, пока Вселенная достаточно горяча, и затем результат «застывает»;

3) «сшита шуба…» — иглой, которая была совершенно новым инструментом в физике. Сахаров предположил, что барионный заряд не сохраняется. В частности, это означало, что протон — «кирпич мироздания», считавшийся совершенно стабильным, должен самопроизвольно распадаться.

В конце статьи Сахаров благодарит «за обсуждение и советы» шестерых физиков, начиная с Зельдовича. Зельдович привел Сахарова в Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), к ученикам Померанчука — Б.Л. Иоффе, И.Ю. Кобзареву и Л.Б. Окуню.

Сахаров писал, что «только с некоторой натяжкой может считать себя специалистом по физике элементарных частиц». Итэфовцы могли считать себя специалистами без всяких натяжек, они все знали о C, P, T и обо всем таком. Из дискуссии с ними у Ландау возникла его CP-идея.

И все же Лев Окунь, помогавший Сахарову советами, считает его статью о барионной асимметрии Вселенной «одной из самых глубоких и смелых статей XX века».

Смелость статьи не вызывала сомнения уже при ее рождении. Ведь Сахаров посягнул на казавшийся незыблемым закон сохранения барионного заряда.

В школе изучают только электрические заряды, сохранение которых заложено в основных свойствах электромагнитного поля. А сохранность барионного заряда не следовала ни из какой глубокой теории барионных сил, эта сохранность опиралась лишь на то, что не наблюдалось иное, — не наблюдался распад протона. Этот факт достоин уважения, и Сахаров проявил свое уважение в том, что количественно оценил темп распада протона в предложенной им теории. Распад оказался «астрономически» медленным, что объясняло, почему он не наблюдался, — требовалась невиданная точность измерений.

Уважать факт, чтить его или беспрекословно подчиняться — решать приходится исследователю. В конце 60-х годов XX века абсолютное большинство физиков-исследователей. и среди них — Зельдович, выбрали абсолютное подчинение барионной симметрии. История провела мини-опрос общественного мнения по этому вопросу и среди теоретиков — отцов американского ядерного оружия. Как раз в 1966 году Р. Оппенгеймер и Э. Теллер в своих статьях выразили безоговорочную веру в закон сохранения барионного заряда. А Теллер на своей уверенности основал даже гипотезу: квазар — это столкновение галактики и антигалактики, которых во Вселенной должно было быть поровну. Как пел в те годы Окуджава: все поровну все справедливо, на каждого умного — по дураку, на каждый прилив — по отливу. И, соответственно, на каждый протон — по антипротону, и на каждую галактику — по антигалактике.

Почему в 1966 году Сахаров решил выйти из этого дружного хора? Быть может, он глубже других усвоил только что преподанный урок CP-симметрии, согласно которому в физике, как в правовом обществе, разрешено все, что не запрещено законом Или глубже понял факт космологической асимметрии вещества-антивещества и не стал себя уговаривать, что наблюдаемую с Земли — местную — ассимметрию как-нибудь удастся совместить с общевселенской симметрией. Но фактически речь идет о глубине научной интуиции, которая основывается на фактах и теориях, но к ним не сводится.

Когда в 1948 году Сахаров пришел к мысли, что полученный из рук Зельдовича проект термоядерной бомбы ведет в никуда, и открыл совершенно новый путь, это сработала его научная интуиция. И Зельдович «мгновенно оценил серьезность» его открытия. В 1966-м предложенный Сахаровым путь слишком круто уходил от протоптанных дорог, и Зельдовичу, «на глазах» которого работала интуиция Сахарова, потребовались годы, чтобы оценить его серьезность. Это произошло, когда развитие теории элементарных частиц — для так называемого Великого объединения — также поставило под вопрос стабильность протона. Тогда сахаровское объяснение барионной асимметрии Вселенной заняло наконец свое место в арсенале современной физики.

По словам Окубо, «хотя эта идея кажется сейчас такой простой, понадобился гений Сахарова, чтобы соединить много разных сторон теории в стройную картину».

Картину. эту еще рано вставлять в золоченую рамку. Физики разных стран экспериментально проверяют элементы этой картины. Это обычная судьба развития физических идей, развития, когда, сотрудничая и соперничая, международное сообщество ученых добывает знание для всего человечества.

К чему приведет экспериментальная проверка и развитие теории, объясняющей асимметрию вещества и антивещества, мы обязательно узнаем уже в этом тысячелетии. А в обзоре перспектив более близкого будущего знатоки пишут:

Можно себе представить, что Вселенная родилась кособокой, то есть уже с самого начала имела неравные количества частиц и античастиц. <> Теоретики предпочитают альтернативный сценарий, в котором численности частиц и античастиц в ранней Вселенной были одинаковы, но по мере ее расширения и охлаждения частицы стали преобладать. Советский физик (и диссидент) Андрей Сахаров указал три условия, необходимые для накопления этой асимметрии.

Выдвигая в качестве одного из этих условий несохранение барионного заряда — или нестабильность протона — Сахаров, как мы видели, был диссидентом в физике. Он не испугался сказать вслух о том, что увидел своими глазами, когда другие этого еще не видели или не решались увидеть. Действительно ли он разгадал новый закон природы, пока еще неизвестно. Но известно, что тайны природы раскрывают себя только подобным диссидентам.

Если в центре этой главки находится работа Сахарова, то не потому, что эта работа была в самом центре теоретической физики или даже той ее части, которую Сахаров считал своей — «элементарные частицы, гравитация и космология». Сотни теоретиков работали в каждой из этих трех областей — об их приключениях и достижениях написано в других книгах.

Сахарова отличало то, что он соединял эти три области — элементарные частицы, гравитацию и космологию. В его работе впервые конкретное свойство Вселенной как целого определялось свойствами микромира.

Сахаровское объяснение барионной асимметрии Вселенной в 1967 году лишь открыло новое направление научного поиска, а не закрыло его в виде исчерпывающей законченной теории. Это направление иногда называют космомикрофизикой — соединением физики микромира и мегамира.

До сих пор обнаружить распад протона остается целью экспериментаторов, и цель эта одновременно касается так называемого Великого объединения, призванного объединить все фундаментальные силы природы, за исключением гравитации.

Упругость пустоты

На гравитацию была нацелена другая идея Сахарова. которую судьба подарила ему в 1967 году. К этому подарку был причастен Зельдович, решивший заполнить пустоту вакуумом. Пустое пространство-время эйнштейновской теории гравитации заполнить квантовым вакуумом микрофизики.

Пустое пространство-время тогда уже не напоминало ящик без стенок, наполненный тиканьем невидимых часов. Еще в конце 40-х годов экспериментаторы подтвердили то, о чем теоретики говорили с начала 30-х: если из какого-то сосуда удалить все содержащееся в нем вещество, то останется не безжизненная пустота, как можно по,ать «невооруженным мозгом». Там тихо бурлит жизнь, все время рождаются и погибают — флуктуируют — частицы, и это безостановочное кипение меняет даже цвет пламени. Меняет очень мало, но экспериментаторы ухитрились это изменение заметить. А чтобы забыть о старомодной пустоте, слово это перевели на латынь. Получилось — вакуум.

Устройство вакуума разглядывали в микроскоп, а Зельдович предложил посмотреть в телескоп. Он предположил, что живой вакуум, открывшийся микрофизике, может оказывать гравитационное действие и на мегамир — на темп расширения Вселенной. Таким образом он рассчитывал объяснить новые астрономические данные о странном распределении квазаров.

Об этой своей идее Зельдович рассказал на семинаре в ФИАНе и не нашел никакого сочувствия. Идея противоречила привычным взглядам, что вакуум воздействует лишь на элементарные частицы, а для больших — макроскопических — тел вакуум должен оставаться прежней пустотой. А кроме того, в глазах физиков совершенно неосновательным был повод, побудивший Зельдовича сказать столь новое слово в науке. И в самом деле «наблюдательный факт», возбудивший творческую фантазию Зельдовича, скоро рассеялся, как мираж, в новых наблюдениях. Не только поэзии касаются слова Анны Ахматовой:

Научные идеи тоже иногда начинают свою жизнь у забора.

Сахаров не присутствовал на докладе Зельдовича и от него самого узнал, что фиановские теоретики «резко отрицательно» отнеслись к его идее:

После семинара Зельдович позвонил мне по телефону и рассказал содержание своей работы, очень мне сразу понравившейся. А через несколько дней я сам позвонил ему со своей собственной идеей, представлявшей дальнейшее развитие его подхода.

Судьба подготовила Сахарова воспринять идею Зельдовича саму по себе, независимо от повода, который ей помог родиться. О вакууме микрофизики Сахаров размышлял в 1948 году, накануне своей «высылки из большой науки». Двадцать лет спустя он не просто поддержал Зельдовича. Он увидел, как можно соединить микрофизический вакуум и гравитацию на самом глубоком уровне, — на том, где гравитация, возможно, и коренится.

Зельдович взглянул на квантовые флуктуации вакуума через космологический телескоп, характеризуя всю вакуумную жизнь одним лишь числом — его плотностью энергии. «Астрономически малая» плотность вакуумной энергии сказалась бы лишь на астрономически больших расстояниях. Так уж устроено всемирное тяготение.

А Сахаров само всемирное тяготение попытался объяснить как свойство того безостановочного кипения, что идет в квантовом вакууме. Он выдвинул парадоксальную идею, что гравитации — известного всем по школе Ньютонова тяготения — в сущности нет. А что же есть? Есть «упругость» вакуума, которая и приводит ко всем хорошо известным проявлениям всемирного тяготения — от падения яблока до коллапса звезды и образования черной дыры.

Но если статья Сахарова «отменила» гравитацию, почему же она так понравилась одному из самых видных гравитационистов — Джону Уилеру? Он излагал ее с энтузиазмом в фундаментальной книге «Гравитация» и во многих статьях.

Потому что Уилер стремился не к тому, чтобы любой ценой сохранить ньютоно-эйнштейновскую теорию гравитации в ее классическом виде, а к тому, чтобы по-настоящему се понять, то есть решить трудные вопросы, естественно рожденные этой теорией, но не поддающиеся ответу. Главный из таких вопросов — квантование гравитации.

Гипотеза Сахарова открыла неожиданно новый взгляд на крепость, уже давно осажденную теоретиками. В то время как его коллеги, расположившись вокруг твердыни боевым лагерем, обдумывали, какими катапультами и стенобойными орудиями проломить ее толстые стены, Сахаров, похоже, обнаружил подземный ход, ведущий в центр крепости.

Он предложил всерьез отнестись к тому, что во всех точках пространства-времени бурчит жизнь вакуума, и учесть воздействие этого бурления на поведение обычных, макроскопических ньютоновских тел. Надежда была, что следствием квантовой теории вакуума станет эйнштейновская теория гравитации с ее искривленным пространством-временем, с ее коллапсами звезд и расширением Вселенной. А уж из эйнштейновской теории, когда гравитация не очень сильна, следует Ньютонов закон тяготения.

Читатель, помнящий внешний вид этого закона в школьном учебнике физики:

F = GmM/r 2 ,

может тут спросить: а откуда возьмется величина гравитационной постоянной G?

Сахаров исходил из того, что в полной теории микромира возникнет новая константа — длина l, соответствующая границе применимости геометрических представлений, известных со времен Евклида. На расстояниях, меньших l, обычные понятия пространства и времени должны замениться какими-то гораздо более глубокими и лишенными наглядности понятиями. Какими именно, теория Сахарова позволяет пока не уточнять. И позволяет теоретикам продолжать свои поиски полной теории элементарных частиц. Однако им в руки дается архитектурный план, как их поиски должны соединиться с поисками полной теории гравитации. И если поиски увенчаются успехом, то из микрофизической длины l возникнет константа G, управляющая падением яблока и движением планет.

Согласно идее Сахарова, гравитационная константа — результат микроскопической структуры вакуума. И свой подход он назвал: «гравитация как упругость вакуума». Что же тут похожего на обычную, всем знакомую упругость?

С упругостью человек имел дело уже тогда, когда делал свой первый лук. Тогда он только интуитивно учитывал коэффициенты упругости, которые во времена более просвещенные были измерены для разных материалов и помещены в таблицы. Для изготовления хорошего лука, условно говоря, вполне достаточно подобрать материал с подходящим коэффициентом и можно не думать о том, что упругость определяется силами, сцепляющими атомы и молекулы материала. Конструктору лука стоит изучать молекулярное строение вещества, лишь если его не устраивает метод проб и ошибок — перебор всех материалов подряд — и если он хочет узнать, как себя ведет лук на границе упругости, перед тем как сломаться.

Точно так же для расчетов, как движется предмет в поле тяготения Земли или Солнца, достаточно просто взять величину G (коэффициент упругости вакуума). Но чтобы узнать, что произойдет со звездой в результате ее неограниченного сжатия в собственном поле тяготения или как начиналось расширение Вселенной, не обойтись без «молекулярной» структуры вакуума.

Теоретик-изобретатель

Механизм образования барионной асимметрии, изобретенный Сахаровым в 1967 году, до сих пор единственная работоспособная гипотеза, объясняющая наблюдаемую асимметрию вещества и антивещества. Механизм, который он придумал, чтобы объяснить «образование» гравитации из свойств микромира, до сих пор остается лишь архитектурной идеей.

Поэтому коллегам Сахарова по теоретической физике в оценке его результатов приходится полагаться на ту комбинацию разума и чувства, которая называется интуицией. разнообразие интуиций жизненно необходимо для успеха совместного предприятия — научного поиска. Но разнообразие интуиций ведет к различию оценок.

Сахаров, к примеру, считал исходную для него идею Зельдовича (родившуюся у забора астрономии) одной из его лучших. Сам Зельдович, похоже, так не думал — в научной автобиографии 1984 года о ней он не сказал ни слова.

Некоторые трезвомыслящие теоретики не склонны придавать серьезное значение гипотезе Сахарова о гравитации как упругости вакуума, «цыплят по осени считают».

Другие считают эту идею наиболее значительной из всего сделанного Сахаровым в чистой науке и следующим шагом после Эйнштейна к раскрытию физической природы гравитации.

Предоставим истории окончательное решение. Но независимо от него можно сказать: физик-теоретик, который в течение одного года опубликует две столь «сногсшибательные» идеи, как это сделал Сахаров в 1967 году, имеет право быть довольным собой.

Особенно если этот теоретик несет на себе еще и бремя ведущего разработчика термоядерного оружия.

Словосочетание «теоретик-изобретатель» Сахаров употребил, говоря о своей военно-технической работе, по оно же применимо и к его теоретической физике.

Теоретики различаются не только интуицией, но и способом работы. Одни начинают с какой-то общей заманчивой идеи и ищут путь ее конкретного оформления. Другие начинают с упрощенной теории конкретного явления. Третьи — с самой общей физической теории, которую они пытаются применить к данной проблеме.

В теоретической физике Сахарова виден изобретатель. Он придумывает механизм, которым природа могла бы управлять своими загадками. Инженеры-изобретатели исходят из научно изученных готовых элементов. которые они могут комбинировать. А теоретик-изобретатель должен придумать и сами элементы. которые ему понадобятся для комбинирования в теоретический механизм. Изобретательность можно измерять тем, насколько необычные элементы берутся для конструкции.

Можно представить себе, как в Сахарове сотрудничали теоретик и изобретатель: физик-теоретик видел необычные элементы, которые не противоречат фундаментальным законам природы. А изобретатель, уже не смущаясь их необычностью, конструировал из этих элементов работоспособный механизм.

Магнитное поле как бестелесные стенки сосуда, чтобы удерживать и нем полыхающую молнию.

Вспышка излучения от атомной бомбы для обжатия другого заряда.

Сверхслабая нестабильность протона в сверхгорячей ранней Вселенной.

Теоретик говорит изобретателю, что все эти элементы допускаются фундаментальной наукой. А изобретатель придумывает, как из них сделать работающий механизм.

Быть может, так и сотрудничали в творческой лаборатории теоретик и изобретатель. Но как они смотрели на совершенно ненаучные заботы руководителя этой лаборатории?