«Работа в области теории взрыва»

Даже те физики, кто ощущали себя гражданами Вселенной, в середине двадцатого века точно знали о своем паспортном гражданстве. Об этом им повседневно напоминала земная политическая реальность, разделенная на две части железобетонным занавесом «холодной войны». Физика дала главное оружие той войны — ядерное.

Этот научно-политический факт иногда сопровождают ехидные слова о бессмысленности страшного оружия, поскольку обе сверхдержавы не желали его применять. Другие утверждают, что само наличие сверхоружия предотвратило третью мировую войну. Изобретатель советской водородной бомбы Андрей Сахаров говорил осторожнее: «Мы себя успокаиваем тем, что отодвигаем возможность войны». И действительно, трудно с определенностью назвать причину того, что не произошло.

Однако некоторые важные события в истории цивилизации определенно стали побочными результатами нового оружия.

Прежде всего так называемое «покорение Космоса». Именно для доставки ядерного оружия к заморским целям СССР начал форсированную программу баллистических ракет. Вес задуманного Сахаровым термоядерного «изделия» существенно превысил вес человека, и лишь поэтому возникла возможность отправить человека в космос.

Не столь масштабным, но прямым следствием нового оружия стало в 1946 году название купальника, который произвел эффект разорвавшейся ядерной бомбы. Купальник назвали «бикини», в честь атолла, где США впервые несекретно испытали ядерное оружие в том же 1946 году.

Менее заметную прибыль от «холодной ядерной войны» получила чистая наука, а наибольшую получила наука о самом большом — космология, абсолютно мирная, практически бесполезная и мало кому из физиков интересная в 1940–1950-е годы.

Тогдашнее состояние космологии было удручающим. Теория Фридмана — Леметра не могла справиться с парадоксально короткой шкалой времени — Вселенная оказывалась моложе своих звезд. Это стало одной из причин появления новой — стационарной — космологии, согласно которой Вселенная всегда была, есть и будет одной и той же для любого наблюдателя. Стационарная космология не следовала из какой-либо физики, зато из нее следовала новая физика. Чтобы восполнить наблюдаемое разбегание галактик, постулировалось постоянное вселенское рождение вещества «из ничего». Темп рождения вещества требовался настолько малый, что был вне пределов экспериментальной проверки.

Сейчас трудно поверить, что столь нефизическая космология могла серьезно противостоять теории Фридмана — Леметра, а значит, и теории гравитации Эйнштейна. Авторы стационарной космологии, видные астрофизики во главе с Фредом Хойлом, конечно же знали и теории, и наблюдательные факты. Но они слишком всерьез принимали то, что единственный тогда наблюдательный факт вселенского масштаба — закон красного смещения и разбегание галактик — не укладывался в теорию Фридмана — Леметра. И в насмешку над «безответственными» теоретиками, которые игнорировали это несоответствие, Хойл назвал их «голливудски-эффектную» космологическую картину теорией Большого взрыва.

В конце 1950-х годов астрономы исправили свои оценки внегалактических расстояний, в результате чего космологическая шкала времени удлинилась почти в десять раз. Это устранило главную — уже тридцатилетнюю — проблему релятивистской космологии, однако сторонники стационарной космологии упорствовали, подкрепляя себя философскими доводами вроде суперпринципа Коперника, то есть утверждая, что во Вселенной не только нет какого-то уникально выделенного места, которое можно было бы назвать ее центром, но нет и никакого выделенного момента времени вроде момента Большого взрыва. Классическую фразу «Ничто не ново под луною» стационарная космология дополнила «…и над луною».

Противостояние двух космологий длилось более пятнадцати лет и завершилось после открытия в 1965 году второго наблюдательного факта вселенского масштаба — космического фонового излучения, идущего равномерно со всех сторон, а не от каких-то определенных источников. Излучение это тепловое, подобно тому, что ощущается рядом с печкой, но печкой, которая лишь на три градуса теплее абсолютного нуля. Это сверхслабое излучение американские экспериментаторы открыли случайно, но не случайно открыли его при разработке высокочувствительной радиосвязи со спутниками, что стало практическим вкладом «оборонки» в космологию. В странном излучении теоретики опознали наследство Большого взрыва, оставленное в горячий момент ранней Вселенной, когда вещество и излучение только что расцепились, продолжая дальнейшую жизнь врозь.

Задолго до того другие экспериментаторы несколько раз натыкались на это излучение и публиковали свои непонятные результаты, которые, однако, никого не зацепили. Тогда теоретики были заняты совсем другим и совершенно секретным — термоядерным — делом. Лишь к концу 50-х годов в США и в начале 60-х в СССР из самой гущи событий в разработке термоядерного оружия вышли мощные лидеры, благодаря которым гравитация, релятивистская астрофизика и космология стали областью активных исследований. Эти физики — Джон Уилер и Яков Зельдович — страстные исследователи, широко открытые к научному общению, сходным образом круто изменили свои научные интересы при всех советско-американских различиях. Уилер в 1955 году заново открыл сGh -границы применимости эйнштейновской теории гравитации. Зельдович стал автором первых советских книг по релятивистской астрофизике и космологии, где, в частности, изложил сh -обоснование расширения Вселенной («нестарение» фотонов), данное М. Бронштейном.

При этом Зельдович говорил, что «прошлое Вселенной бесконечно интереснее прошлого науки о Вселенной». Быть может, потому, что для понимания истории науки — даже такой чистой науки, как космология, — одной лишь науки недостаточно. Особенно когда речь идет о повороте от физики супербомб к физике Вселенной. Объясняя этот крутой поворот в своей научной автобиографии, семидесятилетний Зельдович сказал об «атомной проблеме», которая его в свое время «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 тут прямо не сказано, но, переводя с советского языка на обычный русский, получим такую картину. К концу 1950-х годов (в США несколько раньше) теоретическая физика термоядерного оружия исчерпалась (сменившись физикой инженерной). Первоочередная задача «большой новой техники» действительно была решена: американские и советские физики совместными усилиями создали для политиков «бич Божий». Его назвали «взаимно-гарантированное уничтожение» — способность каждой из сверхдержав уничтожить другую, даже после внезапной атаки противника.

Руководители сверхдержав, осознав связь «большой новой техники» и «большой науки», испытывали почтение к тем, кто эту связь осуществил, и предоставили им возможность заниматься чем они хотят, надеясь, что их новые занятия тоже приведут к какой-то новой технике. Тем более что на теоретические исследования денег надо совсем немного.

«Работа в области теории взрыва» если и готовила к космологии, то лишь приучая к дистанции между теорией и ее проверкой и, соответственно, приучая теоретика к смелости. Термоядерную бомбу физики создавали, не имея возможности проверять свои расчеты на маленьких, пробных, лабораторных бомбочках. Сначала полная теория, и только потом полномасштабный мегатонный взрыв… или пшик. Космология с этим сопоставима не масштабами, а психологией: нужна большая смелость (если не наглость), чтобы решиться строить теорию столь ненаблюдаемого объекта, как Вселенная миллиарды лет назад.

Зельдович хотел заниматься научными вопросами «без оглядки на практическую ценность их». Для физиков его калибра к концу 1950-х годов термоядерное оружие исчерпало свою теоретическую ценность, а от его практической ценности хотелось уйти куда подальше. Дальше, чем в космологию, уйти было трудно.

В СССР сделать это было особенно трудно и особенно интересно. Прежде всего потому, что в конце 1930-х годов космология стала жертвой правящей советской идеологии, еще до генетики и кибернетики. Главными пороками всех этих наук объявили идеализм, поповщину и буржуазность. Крамольным стало выражение «расширение Вселенной», а слово «космология» попросту изгнали из словаря. Зато в ходу было слово «невозвращенец» для обозначения советских граждан, которые не возвратились из командировок за рубеж, став автоматически изменниками родины. И, как назло, именно «невозвращенец» Георгий Гамов сделал следующий шаг в теории расширяющейся Вселенной.

В реабилитации космологии в СССР больше всего заслуг у трижды Героя Социалистического Труда и (по секрету) главногo теоретика советской атомной бомбы — Зельдовича. В 1961 году он опубликовал свою первую работу по космологии, а затем две большие обзорные статьи в главном физическом журнале «Успехи физических наук». Еще одной его заслугой перед космологией было то, что он увлек туда за собою другого трижды Героя, Андрея Сахарова — главного теоретика советской водородной бомбы.

 

Георгий Гамов — прадед водородной бомбы

С космологией Гамов познакомился еще студентом, слушая лекции самого Фридмана, вскоре после открытия динамичной Вселенной. Хотел работать под его началом, если бы не смерть 37-летнего профессора. Вряд ли, впрочем, из намерения Гамова получилось бы что-то путное — слишком далек он был по характеру мышления от математика Фридмана, нацеленного тогда на динамическую метеорологию — задачу предсказания погоды. Космологическая задача, прославившая Фридмана, для него была лишь отвлечением, хоть и очень интересным.

Физический талант Гамова совершенно не вписывался в программу динамики атмосферы. Этот талант обходился минимальной математикой и опирался на сногсшибательное легкомыслие, которое бывает трудно отличить от научной смелости. Главный урок Фридмана, укрепивший смелость Гамова, учил, что даже великий Эйнштейн мог ошибаться.

Описывая свое отношение к науке, Гамов сравнивал себя с пауком, который притаился на краю большой паутины, поджидая легкую добычу. А заметив, что в сеть попала какая-то муха, бросался к ней. То, что первую свою муху Гамов поймал в альфа-распаде, — это отчасти удача, отчасти смелость. Он интересовался всей физикой — от самой маленькой альфы в ядерной физике до самой большой Омеги в космологии, очередь до которой дойдет двадцать лет спустя. Гораздо меньше его интересовала водородная бомба, которой он занимался в 1949–1950 годах.

Титул «отец водородной бомбы» давно бытует в ненаучно-популярных текстах. Почему-то не говорят о дедушках, а ведь без них не было бы и отцов. Гамов имеет право на титул «прадеда водородной бомбы», и даже сразу двух — и американской и советской. При этом никакой мрачной тени на него не падает, хотя его собственная тень появилась в совершенно секретной хронологии водородной бомбы, подготовленной в 1953 году в Конгрессе США в связи с разбирательством, кто мешал созданию американской водородной бомбы: «As early as 1932 there were suggestions by Russian scientists and others that thermonuclear reactions might release enormous amounts of energy», или на родном языке Гамова: «Еще в 1932 году русскими учеными и другими высказывались соображения, что термоядерные реакции могли бы привести к высвобождению огромных количеств энергии».

Факт истории — то, что русский Гамов совместно c австрийцем Хоутермансом и англичанином Аткинсоном первыми занялись теорией термоядерных реакций. Ну, а факты политики начала 1950-х годов побудили авторов совсекретного документа напомнить о русской опасности, не указывая, что русский термоядерный пионер давно живет в США.

Авторы той историко-политической хронологии не знали тайного вклада Гамова в успех советской водородной бомбы. В 1931–1932 годах он пытался создать в Ленинграде Институт теоретической физики. Его старания привели к основанию Физического института Академии наук — ФИАНа, который переехал в 1934 году в Москву и стал убежищем для научной школы академика Леонида Мандельштама. Именно выпускники этой школы Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург в конце 40-х годов выдвинули ключевые идеи первой советской водородной бомбы.

Зато хорошо известна роль Гамова в истории американской водородной бомбы. Когда ему в 1934 году предложили должность профессора в университете имени Джорджа Вашингтона, он попросил университет пригласить еще одного теоретика — чтобы было с кем говорить о теоретической физике. И предложил венгерского физика Эдварда Теллера, с которым подружился в Институте Бора и который маялся тогда в Европе в поисках места. Вряд ли надо напоминать, что Эдвард Теллер стал «отцом американской водородной бомбы».

Отвечая на вопрос о роли Гамова в этом отцовстве, Теллер писал:

Джо был полон идеями, в основном ошибочными. Однако у него было чудесное свойство не обижаться на критику и даже с готовностью ее принимать. В тех же, относительно немногих, случаях, когда он не ошибался, его идеи были по-настоящему плодотворны.

Гамову требовалась математическая помощь, которую он получал от коллег и соавторов. Например, работая над теорией альфа-распада, он просил Фока: «Владимир Александрович, миленький, выведите, пожалуйста, формулу такую-то еще раз, а то я потерял тетрадь с записью».

Пора пояснить, как советский физик Георгий Гамов стал американским, тем самым узаконив свое студенческое прозвище Джо. Тем более что в этом рассказе появится и подсказка к его вкладу в космологию.

Мы расстались с Гамовым, когда он, игнорируя всеобщее ожидание революционной перестройки физики, решил ядерную проблему альфа-распада. Решил он эту проблему за границей, но достижение сразу заметили на родине в главной пролетарской газете «Правда» (с помощью пролетарского поэта Демьяна Бедного):

негодовал поэт от имени буржуя. А от своего имени революционно подытожил: «В науке пахнет тож кануном Октября».

Три года спустя Гамов стал членкором Академии наук СССР, самым молодым физиком в ее истории. Но стать самым молодым академиком ему не довелось. Чувствовал он себя на родине неуютно.

В СССР он приехал осенью 1931 года не с пустыми руками, а с приглашением на Первый международный конгресс по ядерной физике в Риме — сделать один из главных докладов. «George Gamow (Soviet Union)» — значилось в повестке конгресса. Большая честь для молодого физика и, казалось бы, для его родины. Но советская родина почему-то не пустила Гамова на конгресс. Это было ужасно обидно, хотя можно было еще думать, что причина — неповоротливость советской бюрократии: не успели оформить нужные бумаги, ну, что поделаешь… Однако, когда Гамову не дали воспользоваться приглашением Нильса Бора на конференцию в свой институт и еще несколькими приглашениями, стало ясно: началась какая-то другая страница истории. Теперь мы знаем, что начала строиться сталинская стена, отделившая Россию от остального мира на долгие полвека.

Гамова взял на работу Радиевый институт, директор которого — академик Владимир Вернадский — понимал, что «одаренная для научной работы молодежь есть величайшая сила и драгоценное достояние человеческого общества, в котором она живет, требующая охраны и облегчения ее проявления». Именно он выдвинул кандидатуру 27-летнего Гамова в Академию наук.

Вольной птице в клетке не поется, даже если ей присвоить почетное звание. Гамов пытался выскользнуть из клетки: то на байдарке по Черному морю, нацелившись на турецкий берег, то на северных оленях, нацелившись на Финляндию. По примеру знаменитой лягушки «дрыгал лапками». Увы, клетка была не квантовая, и не было возможности туннельно просочиться сквозь стенку. На счастье Гамова, в 1933 году дверца клетки приоткрылась. Гамова командировали на важный научный конгресс, откуда он уже не вернулся, став «невозвращенцем», — что по тогдашним советским законам каралось смертной казнью.

Как отнесся Вернадский к решению Гамова? Несомненно, с горечью, но вряд ли безоговорочно осуждая. По его словам,

ученый по существу интернационален — для него на первом месте, раньше всего, стоит его научное творчество, и оно лишь частично зависит от места, где оно происходит. Если родная страна не даст ему возможности его проявить, он морально обязан искать этой возможности в другом месте.

 

Незаконное рождение Горячей Вселенной

Гамов не упомянул Вернадского в своей автобиографии «Моя мировая линия», но его космологическая идея обязана и науке Вернадского — геохимии, которая занимается распространенностью химических элементов на Земле. Вернадский понимал, что эта общая проблема включена в историю самой планеты, то есть в космическую историю Солнечной системы. Гамов, несомненно, слышал об этом в Радиевом институте, а в его первой статье о космологии 1946 года есть ссылка на книгу по геохимии, откуда он взял данные о распространенности элементов.

Гамов взялся за космологии, надеясь теоретически объяснить эти данные — объяснить происхождение химических элементов во Вселенной. В то время считалось, что нынешняя пропорция элементов зафиксировалась в некий ранний момент расширения Вселенной, когда — из-за уменьшения плотности и охлаждения — активные ядерные реакции прекратились. А до того момента, как считалось, имелось ядерно-тепловое равновесие между разными ядрами. Однако равновесные расчеты давали ничтожную долю тяжелых элементов, вопреки данным геохимии.

Гамов предположил иной — неравновесный — сценарий: в быстро расширяющейся Горячей Вселенной из первичного чисто нейтронного вещества при уменьшении плотности начинают образовываться протоны, к которым последовательно прилипают нейтроны, образуя все более тяжелые ядра, пока расширение Вселенной не остановит этот процесс. Эта идея Гамова оказалась очень плодотворной, хоть и… ошибочной. Ошибочной, потому что последовательное добавление нейтронов обрывается очень рано — не существует устойчивых ядер с массой 5, и перепрыгнуть через этот барьер не удавалось. А плодотворной стала сама возможность неравновесной физики.

Теоретики предполагали равновесие, в сущности, по той же причине, по которой потерянные ключи ищут под фонарем — там светлее и, значит, легче искать. Лучше все же сообразить, где примерно ключи могли выпасть, и искать там, хоть и ощупью. Так и условия ранней Вселенной лучше не постулировать «для простоты», а извлечь из них следствия, которые после сравнения с наблюдениями скажут нечто о процессах в начале космологического расширения. Так впоследствии получили соотношение легких элементов космологического происхождения — водорода и гелия, подтвердив предположение Гамова о том, что ранняя Вселенная была горячей.

Первыми же пользу из идеи неравновесности извлекли главные оппоненты Гамова — сторонники стационарной космологии. Они разработали теорию рождения тяжелых элементов во взрывах звезд, и ныне это — общепринятое представление о происхождении основного вещества планет, включая все живое. Уже поэтому космология имеет отношение к жизни. Без того чтобы взрывы первого поколения звезд в юной Вселенной накопили элементы тяжелее гелия, известная нам форма жизни была бы невозможна.

Однако сама стационарная космология не выдержала другого следствия из идеи Горячей Вселенной — космического реликтового излучения. Гамов и его сотрудники несколько раз оценивали температуру этого излучения, хоть и не для того, чтобы озадачить радиоастрономов своим предсказанием. Они хотели убедиться в разумности своего сценария: если получилась бы слишком большая температура, сценарий пришлось бы забраковать. Его забраковали, как уже сказано, по совсем другой причине, но представление о фоновом космическом излучении и его малой температуре жило своей жизнью и дождалось случайного открытия в 1965 году!

И Гамов дождался триумфа правильного следствия из его ошибочной идеи. Эту удачу он заслужил, расширив горизонт физического подхода к ранней Вселенной и не отступив от космологии Фридмана в трудное для нее время.

 

Подарок судьбы Андрея Сахарова

К Андрею Сахарову мировая слава пришла не за его научные достижения. Она на него обрушилась в 1968 году, сразу после того, как на Западе опубликовали его большую статью «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе». Семь лет спустя его наградили Нобелевской премией мира за

«убедительность, с которой он провозгласил, что нерушимые права человека дают единственный надежный фундамент для подлинного и устойчивого международного сотрудничества» и за «бесстрашную личную приверженность к отстаиванию фундаментальных принципов мира между людьми».

Преображение секретного физика, «отца» советской водородной бомбы, в общественного деятеля и правозащитника озадачивало и западных наблюдателей, и тех, кто знал Сахарова со студенческих лет. Советским пропагандистам, однако, надлежало объяснить народу, что случилось с академиком, трижды Героем и лауреатом. Одно из объяснений звучало так: «Сахаров решил возместить прогрессировавшую научную импотентность лихим ударом в другой области».

Академик и трижды Герой Андрей Сахаров за вечерней партией шахмат с женой Клавдией, вторая половина 1960-х годов, когда Сахаров выдвинул свои главные научные и общественно-политические идеи.

На самом же деле в 1967 году — накануне «лихого удара в другой области» — Сахаров опубликовал две свои самые яркие чисто научные идеи. И это, укрепив его веру в свои силы, сыграло роль в его поворотном жизненном решении.

Его изобретательский талант и чувство ответственности отделили его от чистой науки почти на двадцать лет, то есть почти навсегда, если говорить о способности выдвинуть принципиально новую идею. Для него это был больной вопрос. Оглядывая свою жизнь, шестидесятилетний Сахаров в «рукописной беседе» с женой — укрываясь от ушей КГБ — написал о своем возвращении в чистую науку в «преклонные» сорок с лишним лет:

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.

Вернуться в чистую науку Сахарову помог общительный Зельдович. Уйдя из ядерного проекта в 1963 году, он Сахарову заменял участие в научных семинарах и общение с мировой наукой. И первую задачу в космологии Сахаров, можно сказать, получил из рук Зельдовича. Но решил он ее сам и запомнил день, когда это случилось, — 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 новая уверенность видна в «программе на 16 лет», которую он составил для себя в 1966 году. Почему 16? Возможно, потому, что предыдущие 16 лет провел на Объекте — в секретном ядерном центре, в отрыве от высокой науки. Видимо, по той же причине программа включила в себя 16 проблем, начиная с солидной «Фотон + Гравитация» и кончая загадочным «Мегабиттроном».

Особого внимания заслуживает пункт 14 в этой программе. Правда, думая о сложных физико-математических материях, академик пропустил восьмой пункт. А значит, пункт 14 становится фактически 13-м, чем можно объяснить его особый характер. Похоже, поставив себе цель набрать 16 задач, Сахаров задумался в этом месте, поставил вопросительный знак и, вспомнив, что наука плохо поддается планированию, дописал: «Именно это я и буду, наверно, делать». Он оказался прав: «именно этим», незапланированным, он занялся в том же, 1966 году и даже уместил в этот пункт две самые яркие свои теоретические работы.

Во-первых, он объяснил, почему во Вселенной частиц гораздо больше, чем античастиц, и то была самая успешная из его чисто физических идей. А во-вторых, предложил новый подход к гравитации, в которой усмотрел проявление ультрамикроскопических свойств вакуума.

 

Симметрии асимметричной Вселенной

Научный синоним слову «красота» — понятие «симметрия», математически точное, важное в физике и, сверх того, наглядное. Простой пример — зеркальная симметрия бабочки: если ее отразить в зеркале, правое крыло станет на место левого, но никакой разницы не заметить. Всякая симметрия — это закономерность формы, в силу которой форма эта не меняется при каких-то переменах.

Такое свойство, выраженное на языке математики, стало инструментом физики в изучении устройства природы. Физика прошла долгий путь, прежде чем в своих законах разглядела проявления глубинных симметрий мироздания. Все знают, что вертикально поставленный и закрученный волчок стоит на одной точке и не падает. Но почему? Потому что не знает, куда упасть: все направления, поперечные его оси, равноправны — все направления в пространстве симметричны относительно этой оси. Такая симметрия определяет главный закон волчка — закон сохранения момента импульса.

Понятие симметрии — одно из самых работоспособных в физике. Поведение не только волчка, но и атома и атомной бомбы определяются симметрией. Теоретик всегда ищет максимально симметричное упрощение своей задачи. А всякий фундаментальный физический закон раскрывает некую симметрию природы. Если же обнаруживается какая-то асимметрия, то это — проблема для теоретика.

«Электродинамика Максвелла в применении к движущимся телам приводит к асимметрии, несвойственной самим явлениям», — так Эйнштейн начал статью о теории относительности. Созданием этой теории он преодолел асимметрию, которая оказалась лишь видом сбоку на глубинную симметрию природы.

Другой триумф симметрии в физике обязан Полю Дираку. В конце 1920-х годов, стараясь соединить теорию относительности и квантовую механику, он получил элегантное уравнение для электрона. Вскоре, однако, обнаружилось, что уравнение описывало еще и другую частицу — в чем-то очень похожую на электрон, а в чем-то противоположную. По массе эта частица совпадала с электроном, а по заряду была противоположной. Настолько противоположной, что встреча этой частицы с электроном привела бы к их аннигиляции, то есть взаимоуничтожению.

Никаких частиц, кроме электронов и протонов, физика тогда не знала, но Дирак поверил в симметрию своего уравнения и предсказал новую частицу, назвав ее антиэлектроном. Вскоре экспериментаторы обнаружили в космических лучах такую частицу, а назвали позитроном — из-за ее позитивного заряда. Для теоретиков же главное свойство новой частицы — быть антикопией электрона. Позже были открыты другие элементарные частицы с их антикопиями, которым уже давали правильные имена: антипротон, антинейтрон, антинейтрино… Когда частица и ее античастица при встрече аннигилируют, рождаются новые пары частица-античастица или частицы света — фотоны, наследующие суммарную энергию родительской пары.

Мощь симметрии в объяснении реального мира убедила Дирака в том, что «физические законы должны обладать математической красотой». А история его успеха — одна из любимых у физиков-теоретиков, включая Сахарова. Когда он как-то показывал Лидии Чуковской свою способность писать зеркально, то первым делом написал «электрон + позитрон = 2 фотона». Затем написал ее имя-отчество одновременно двумя руками в противоположных направлениях. Она попыталась повторить его фокус, но, оказалось, что писать симметрично дается не всем.

Из архива Е.Ц. Чуковской

А если бы и Лидия Корнеевна владела обеими руками одинаково и писала бы научной латиницей, получился бы у них автограф бабочкой:

Зеркальная симметрия, или симметрия бабочки, причастна к самой успешной идее Сахарова в космологии. В 1966 году, уже составив себе научный план на 16 лет вперед, он обратил внимание на странную асимметрию: античастиц в окружающей нас Вселенной очень мало, хотя для теоретиков вещество и антивещество имели равное право на существование. После того как экспериментаторы в 1932 году открыли антиэлектрон-позитрон, следующую античастицу — антипротон — удалось наблюдать лишь 33 года спустя. И лишь в конце века экспериментаторы сумели из антипротонов и антиэлектронов сделать атомы антиводорода. Сделали всего несколько штук, и прожили эти атомы лишь миллиардные доли секунды — до первой встречи с обычным веществом и аннигиляции.

Поясняя в популярной статье, что такое антивещество, Сахаров указал, что «аннигиляция 0,3 г антивещества с 0,3 г вещества даст эффект взрыва атомной бомбы», — вторая профессия дала о себе знать. Итак, соприкосновение двух таблеток с ноготок привело бы к такому же взрыву, как 20 тысяч тонн — десять эшелонов — обычной взрывчатки.

После такого пояснения уже не сочувствуешь экспериментаторам, создающим антивещество. Но можно посочувствовать теоретикам. Ведь все эксперименты с античастицами ничего не изменили в том теоретическом равноправии вещества и антивещества, о котором узнали еще в 1932 году. Как же свести концы с концами — теоретические с эмпирическими? Как объяснить, что равноправные вещество и антивещество так неравно представлены во Вселенной? На этот вопрос и искал ответ Сахаров.

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

Пока физики смотрели на Вселенную просто как на собрание всевозможных астрономических объектов, можно было думать, что вещество преобладает лишь в космических окрестностях Земли, 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, возможно, состоящим из антивещества. А остряки предложили способ узнать, не из антимира ли прилетел корабль, — если среди теоретиков там преобладают антисемиты.

Ситуация изменилась после открытия в 1965 году реликтового космического излучения. Даже скептики поверили, что к Вселенной можно относиться как к единому физическому объекту с историей, определяемой законами физики. Стало ясно, что Вселенная когда-то была очень горячей. Оставшееся от того времени реликтовое излучение остыло до температуры лишь на три градуса выше абсолютного нуля, но зато это излучение 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 сегодня на один барион приходится около миллиарда фотонов — сегодняшних «еле теплых» фотонов.

А что было вчера? Вчера, когда Вселенная была меньше в размерах, фотоны — по законам физики — были горячее. И если углубиться в прошлое достаточно далеко, то был момент, когда энергии среднего фотона хватало, чтобы родить пару барион-антибарион. До того 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. Нынешние барионы остались с тех пор, как фотоны остыли настолько, что их энергии уже не хватало на рождение новой пары.

Значит, в юной Горячей Вселенной барионов было лишь на одну миллиардную часть больше, чем антибарионов. Так что барионная асимметрия, присущая природе, не просто мала, а вызывающе мала.

Сахарову, во всяком случае, было «трудно представить себе», что изначально, по природе вещей, на 1 000 000 000 фотонов приходилось столько же антибарионов, а барионов всего на одну штуку больше — 1 000 000 001. Такие изначальные соотношения, пояснял Сахаров, «режут глаз»: «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, написавшего в своей книге о ранней Вселенной «Первые три минуты»:

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. Я сам пытался что-нибудь придумать в этом роде, но безуспешно.

Лишь помянув некие «нестандартные возможности», Вайнберг принял барионную асимметрию как факт, не поддающийся объяснению.

К выходу книги Вайнберга на русском языке в 1981 году стало ясно, что зря он проигнорировал нестандартную возможность, открытую Сахаровым в 1967-м. Этой возможности посвятил специальное дополнение Зельдович, под редакцией которого выходил русский перевод книги. Но и сам Зельдович, первым узнавший о сахаровской идее, долго считал ее слишком нестандартной, чтобы быть правильной. Сахаров вспоминает их разговор 1967 года:

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.

Эти идеи Сахаров изложил в надписи на экземпляре статьи, подаренной близкому коллеге:

О чем говорит этот научно-популярный стишок?

 

Три условия для ранней Вселенной

Сусуму Окубо, американский теоретик японского происхождения, о космологии не думал. Он занимался физикой элементарных частиц, когда там в середине 1950-х всплыла загадочная асимметрия. До того времени молчаливо считалось, что в микромире все в высшей степени симметрично и, в частности, зеркально симметрично — полный паритет (Рarity) правого и левого, или P-симметрия, как у идеальной бабочки: если возможно некоторое явление в мире элементарных частиц, то столь же возможно и явление, зеркально симметричное. Однако в 1956 году экспериментаторы обнаружили, что в мире элементарных частиц это не так: существуют явления, зеркальные версии которых не столь же возможны.

Обнаруженная асимметрия упала как снег на головы теоретиков. Они стали вглядываться в две другие симметрии, которые до того времени молчаливо считались столь же несомненными в микромире: операция С заменяет всякую элементарную частицу на ее античастицу, то есть всякий заряд (Charge) на противоположный, а операция Т поворачивает время (Time) вспять, — заменяет всякое движение на противоположное.

Представим себе частицы белыми шариками, античастицы — черными, а каждую из операций Р, С, Т уподобим взмаху волшебной палочки. Взмах Р-палочки меняет картину на зеркально-отраженную, С-палочка меняет цвет шариков на противоположный, а Т-палочка меняет события так, как меняется видеокартинка, если пленку запускают в обратную сторону.

До 1956 года физики были уверены, что жизнь микромира симметрична для любой из С-, Р-, Т-волшебных палочек. Быть теоретиком в таком мире проще, но простота, говорят, бывает хуже воровства. Переупрощение мира крадет у него глубину. Если бы правая и левая руки были одинаковы, то делать перчатки было бы проще. Однако важные вещи в мире людей объясняют различием правого и левого полушарий мозга — образного и логического.

Физикам предстояло понять непростые асимметрии микромира. Из основ ch -теории следовало лишь то, что взмах сразу тремя палочками физику не меняет. Это назвали СРТ-симметрией.

Эйнштейн советовал все делать как можно проще, но не проще, чем надо. При этом не сказал, как же избежать переупрощения. Зеркальная кособокость микромира, подтвержденная в экспериментах, побуждала теоретиков строить воздушные замки, в которых наблюдаемый асимметричный флигель был бы лишь частью симметричного мироздания. И уже через год такой замок построил Ландау, обнаружив, что все известные тогда P-асимметричные явления подчиняются комбинированной CP-симметрии. Эту симметрию он провозгласил новым законом природы: одновременный взмах C— и P-палочками не меняет мира. Иначе говоря, Ландау предположил, что бабочка микромира имеет вид

который не меняется, если одновременно с перестановкой правого и левого поменять местами черный и белый цвета — частицы поменять местами с античастицами.

Важность научной работы 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 статье 1958 года он указал, что если CP-симметрия нарушается, то частица и античастица, имея одинаковые времена жизни, могут по-разному свои жизни кончать, по-разному распадаясь на другие частицы. Это оставалось чисто теоретической возможностью до 1964 года, когда экспериментаторы обнаружили, что CP-симметрия действительно нарушается, хоть и очень мало. Так гипотеза Ландау, опровергнутая экспериментом, 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 родилась идея о микрофизическом происхождении этой асимметрии — «кривой фигуры» Вселенной.

Он исходил из того, что в микромире действует лишь самая общая CPT-симметрия, то есть бабочка микромира выглядит так:

Она не изменится, если переставить сразу все три: правое на левое, частицу на ее античастицу, прошлое и будущее (перевернуть букву T). Рядом с этой бабочкой микромира Сахаров увидел, можно сказать, бабочку Вселенной:

Точнее, в наблюдаемой расширяющейся Вселенной он разглядел одно крыло вселенской бабочки и применил CPT-симметрию микрофизики для объяснения барионной асимметрии Вселенной.

В эпоху Большого взрыва вещество было так сжато, что элементарные частицы «чувствовали локтем» друг друга, и Вселенная жила по законам микромира. По идее Сахарова, именно тогда асимметрия Вселенной складывалась в процессах, бурлящих в каждой микроточке космического пространства. T-асимметрия расширения Вселенной позволила породить наблюдаемую С-асимметрию вещества — разное содержание частиц и античастиц в P-асимметричных крыльях Вселенной по разные стороны от времени Большого взрыва. Помимо крыла вселенской бабочки, видного астрономам, физик-теоретик Сахаров видел мысленно и другое крыло, раскрывшееся до Большого взрыва. Космологическая бабочка CPT-симметрична, но увидеть ее целиком не дает краткость человеческой жизни по сравнению с возрастом Вселенной.

Физический механизм, порождающий избыток барионов из первоначально симметричного состояния, Сахаров собрал из трех компонент:

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, а затем результат «замерзает»;

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 шестерых физиков. Один из них, Лев Окунь, считает эту работу о барионной асимметрии Вселенной «одной из самых глубоких и смелых статей двадцатого века». Смелость была ясна сразу: ведь Сахаров посягнул на казавшийся тогда незыблемым физический закон — закон сохранения барионного заряда.

В школе изучают лишь электрический заряд, сохранение которого заложено в самих законах электромагнетизма. А сохранность барионного заряда — числа всех барионов минус число антибарионов — не следовала из какой-то «теории барионного поля», а опиралась лишь на то, что пока не наблюдался распад бариона на небарионы. Факт достоин уважения, и Сахаров свое уважение проявил, оценив темп распада протона в предложенной им теории. Распад оказался «астрономически» медленным, что объясняло, почему он не наблюдался — требовалась невиданная точность измерений.

Уважать факт или беспрекословно ему подчиняться, решает сам исследователь. В конце 1960-х годов почти все физики, включая Зельдовича, выбрали абсолютное подчинение барионной симметрии. История провела мини-опрос общественного мнения об этом и среди американских коллег Сахарова и Зельдовича. Как раз в 1966 году выдающиеся теоретики (и к тому же «отцы» американского ядерного оружия) Р. Оппенгеймер и Э. Теллер в своих статьях выразили безоговорочную веру в закон сохранения барионного заряда. Теллер на своей уверенности основал даже гипотезу, объясняющую только что открытые сверхяркие астрономические объекты — квазары — как столкновения галактик и антигалактик, 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». На каждый протон — по антипротону, а на каждую галактику — по антигалактике.

Почему в 1966 году Сахаров вышел из этого единогласия? Быть может, он глубже других понял только что преподанный урок CP-симметрии, согласно которому в физике, как в правовом государстве, разрешено все, что не запрещено законом. Или глубже осознал факт космологической асимметрии вещества — антивещества и не стал себя уговаривать, что наблюдаемую с Земли — «местную» — асимметрию как-нибудь удастся совместить с симметрией общевселенской. Фактически, конечно, речь идет о научной интуиции, которая знает о фактах и теориях, но к ним не сводится.

Когда в 1948 году Сахаров заподозрил, что полученный из рук Зельдовича проект термоядерной бомбы ведет в никуда, и придумал совершенно новый путь, это сработала его интуиция. Тогда Зельдович сразу же оценил его идею. В 1966 году предложенный Сахаровым путь слишком круто уходил от протоптанных дорог, и Зельдовичу, на глазах которого работала интуиция Сахарова, потребовались годы, чтобы оценить серьезность нового направления. Это произошло, когда физика элементарных частиц также усомнилась в стабильности протона. Тогда сахаровское объяснение барионной асимметрии Вселенной заняло наконец свое место в арсенале современной физики. По словам Окубо, «хоть эта идея и кажется сейчас простой, понадобился гений Сахарова, чтобы соединить много разных сторон теории в стройную картину».

Картину эту рано еще вставлять в золоченую рамку. К чему приведет экспериментальная проверка и развитие теории, объясняющей космологическую асимметрию вещества и антивещества, наверняка выяснится в наступившем тысячелетии. А в обзоре перспектив более близкого будущего в журнале «Scientific American» читаем:

Можно себе представить, что Вселенная родилась кривобокой, то есть уже с самого начала имела неравные количества частиц и античастиц. Теоретики, однако, предпочитают другой 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.

Указав одним из этих условий несохранение барионного заряда — или распад протона, — Сахаров стал диссидентом в физике. Действительно ли он разгадал новый закон природы, пока не ясно. Но история показывает, что тайны природы открывают себя лишь подобным диссидентам.

 

Гравитация как упругость вакуума

Распад протона, который ищут экспериментаторы, волнует также и теоретиков, ищущих так называемое Великое объединение — теорию, объединяющую все фундаментальные силы природы, за исключением гравитации. А вторая идея, которую судьба подарила Сахарову в 1967 году, нацеливалась именно на гравитацию.

К тому подарку был причастен Зельдович, решивший заполнить пустоту… вакуумом — пустое пространство-время эйнштейновской теории гравитации заполнить квантовым вакуумом микрофизики.

Пустое пространство-время в ch -теории тогда уже не напоминало ящик без стенок, наполненный тиканьем невидимых часов. Еще в конце 1940-х годов экспериментаторы подтвердили то, о чем теоретики говорили с начала 1930-х. Если из какого-то сосуда удалить все содержащееся в нем вещество, то останется не безжизненная пустота, как можно подумать «невооруженным мозгом», а скрытно бурлящая жизнь: непрестанное рождение и аннигиляция частиц и античастиц. И это безостановочное бурление заметили «вооруженным глазом» экспериментаторы, оно, попросту говоря, меняет цвет пламени. Меняет очень мало, но физики ухитрились заметить. И скучная пустота заслужила научно-латинское имя «вакуум».

Экспериментаторы разглядели вакуум через микроскопы-спектроскопы, а теоретик Зельдович предложил высмотреть его в телескоп. Он придумал, как объяснить астрономические данные о странном распределении квазаров. Для этого требовалось, чтобы Вселенная в прошлом расширялась некое время очень медленно. Такое поведение могла обеспечить космологическая постоянная в уравнениях Эйнштейна. Однако в 60-е годы эта величина считалась историческим курьезом. Эйнштейн ее породил, и он же ее почти убил. Породил ради статической Вселенной, а решил убить, узнав, что динамическая космология возможна и без нее. Зельдович вдохнул в нее физическую жизнь, предположив, что она — результат физики ch -вакуума, что энергия вакуума оказывает гравитационное действие, влияя и на темп расширения Вселенной.

О своей идее Зельдович рассказал на семинаре, но не нашел сочувствия. Идея противоречила тогдашнему представлению о том, что вакуум воздействует лишь на элементарные частицы, а для объектов комнатных и космических размеров вакуум остается прежней пустотой. Физиков не впечатлил и повод, побудивший Зельдовича сказать столь новое слово в науке, и в этом они оказались правы: астрономический факт, возбудивший творческую фантазию Зельдовича, растворился в новых наблюдениях.

Сахаров от самого Зельдовича узнал, что теоретики не приняли его идею:

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 к восприятию новой идеи, независимо от ее астрономического повода. О квантовом вакууме Сахаров размышлял еще в 1948 году, накануне его высылки из большой науки в «большую технику». Двадцать лет спустя он не просто поддержал Зельдовича, а увидел, что микрофизика могла бы объяснить гравитацию на самом глубоком уровне — на том, куда гравитация, возможно, и уходит своими корнями.

Квантовое бурление вакуума Зельдович суммировал одной величиной — плотностью энергии, малая величина которой сказалась бы лишь на астрономически больших расстояниях. А Сахаров саму гравитацию решил объяснить как свойство квантового вакуума. Он предположил, что гравитации — школьного Ньютонова тяготения — в сущности, нет. А что же есть? Есть упругость вакуума, которая и приводит ко всем проявлениям всемирного тяготения — от падения яблока до расширения Вселенной.

Но если идея Сахарова «отменила» гравитацию, почему же она так понравилась виднейшей фигуре в гравитации — Джону Уилеру, который с энтузиазмом говорил об этой идее в своих статьях и в фундаментальной монографии «Гравитация»? Потому что главным для Уилера было не то, чтобы любой ценой сохранить эйнштейновскую теорию гравитации, а чтобы по-настоящему ее понять, то есть решить трудные вопросы этой теории. Важнейший из таких вопросов — квантование гравитации.

Идея Сахарова открыла новый взгляд на эту неприступную крепость, давно осажденную теоретиками. В то время как его коллеги, расположившись вокруг бастиона боевым лагерем, обдумывали, какими катапультами и стенобойными орудиями проломить толстые стены, Сахаров увидел подземный ход, ведущий в центр крепости. Он предложил всерьез отнестись к тому, что во всех точках пространства-времени бурлит жизнь вакуума, и учесть воздействие этого бурления на поведение обычных физических объектов. Надежда была на то, что следствием полной квантовой теории вакуума станет эйнштейновская теория гравитации с ее искривленным пространством-временем, с ее звездным коллапсом и расширением Вселенной. А уж из эйнштейновской теории, когда гравитация не очень сильна, следует Ньютонов закон тяготения.

Тот, кто помнит вид этого закона по школьному учебнику,

F = GmM/r2 ,

может спросить, откуда возьмется величина гравитационной постоянной G . Сахаров исходил из того, что в полной теории микромира возникнет новая константа — фундаментальная длина l, указывающая границу применимости геометрических представлений, известных со времен Евклида. На расстояниях, меньших l, обычные понятия пространства и времени должны замениться какими-то другими понятиями — гораздо более глубокими и менее наглядными, что предсказал еще Матвей Бронштейн. Какими именно понятиями, подход Сахарова позволяет пока не уточнять. И позволяет теоретикам продолжать поиск полной теории элементарных частиц. Однако предлагает стратегический план, как этот поиск совместить с пониманием квантовой гравитации. Если эта стратегия увенчается успехом, то из микрофизической длины l возникнет константа G , управляющая падением яблок и движением планет.

В новой микрофизической длине l естественнее всего предположить уже известную нам сGh -длину:

l = lcGh = (hG/c3 )1/2 ≈ 10-33 см.

Эту формулу можно переписать в виде:

G = l2 c3 /h,

чтобы увидеть гравитационную константу как результат квантовой физики вакуума, определяемой константами l, c и h . И тогда вместо «сGh- » надо будет говорить о сh l -физике (ставя константы в историческом порядке).

Свой подход Сахаров назвал: «гравитация как упругость вакуума». Чем же это похоже на обычную упругость, знакомую каждому безо всякой науки? Делая первые луки, люди интуитивно учитывали упругость дерева, не догадываясь, что упругость определяется силами сцепления между молекулами. Конструктору лука стоит изучать строение вещества, лишь если его не устраивает метод проб и ошибок — перебор материалов наугад.

Аналогично, чтобы описать движение под действием тяготения Земли, достаточно просто знать величину G — коэффициент упругости вакуума согласно Сахарову. Но чтобы узнать, что произойдет со звездой в результате ее коллапса или как начиналось расширение Вселенной, не обойтись без знания полной квантовой теории вакуума.

 

«Мировая наука и мировая политика» в 1967 году

Механизм барионной асимметрии, изобретенный Сахаровым в 1967 году, — до сих пор единственный путь объяснить наблюдаемое соотношение вещества и антивещества, но все же пока это — гипотеза. А идея объяснить гравитацию свойствами микромира до сих пор остается лишь общей стратегической идеей.

Поэтому, оценивая эти идеи, коллегам Сахарова приходится полагаться на ту силу разумного чувства, которая называется интуицией. Разнообразие интуиций необходимо для успеха совместного научного поиска, но разнообразие интуиций ведет к различию оценок. К примеру, Сахаров назвал одной из лучших идей Зельдовича ту, которая родилась «у забора» астрономии. Сам Зельдович так не думал — в научной автобиографии 1984 года об этой идее ни слова. Некоторые трезвомыслящие теоретики не склонны придавать серьезное значение идее об упругом вакууме, пока она не доведена до настоящей теории — «цыплят по осени считают». Другие же ценят эту идею более всего сделанного Сахаровым в чистой науке, видя в ней следующий после Эйнштейна шаг к раскрытию физической природы гравитации.

Предоставляя истории окончательное суждение, можно тем не менее сказать: теоретик, в течение одного (1967) года выдвинувший две столь новаторские идеи, мог радоваться. Особенно если этот теоретик нес на себе еще и бремя ведущего разработчика термоядерного оружия.

Бремя это с Сахарова сняли руководители страны в 1968 году, лишь только на Западе опубликовали его «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе». Физик-теоретик принял свое решения, опираясь на тот же разум и ту же силу характера, что и в научных исследованиях. После распада СССР, когда открылись секретные архивы, выяснилось, что этот поступок Сахарова опирался на те же самые качества — проницательный анализ фактов и смелость мысли, которые определяли его научную жизнь.

У него были две профессии — физик-теоретик и эксперт по стратегическому оружию. Факты, доступные ему в силу его второй профессии, убедили его в некомпетентности советского руководства в проблемах стратегического равновесия — в области его полной компетенции. Произошло это, по совпадению, в том же 1967 году. Именно в том году на авансцену мировой политики вышла проблема стратегической противоракетной обороны.

Прежнее уравнение стратегического равновесия в мире, разделенном на два лагеря, имело два слагаемых — ядерно-ракетное оружие (ЯРО) и глубокое НЕДОВЕРИЕ к противной стороне:

ЯРОСССР + НЕДОВЕРИЕСССР = ЯРОUSA + НЕДОВЕРИЕUSA.

К концу 1950-х годов объем ЯРО вырос настолько, что каждая из сторон, даже будучи атакована, могла нанести другой «неприемлемый ущерб», и это означало равновесие, пусть и равновесие страха. Равновесие не было абсолютно устойчивым из-за второго — нематериального — слагаемого, и Карибский кризис 1962 года показал это, подведя к самому порогу войны. Неизбежность возмездия удержала обе стороны от непоправимого. Развитие и накопление наступательного оружия не меняли суть устрашающего баланса, названного взаимно-гарантированным уничтожением.

Однако к 1967 году стало ясно, что в стратегическом уравнении может появиться новое слагаемое — стратегическая противоракетная оборона (СПРО):

ЯРОСССР + СПРОСССР + НЕДОВЕРИЕСССР = ЯРОUSA + СПРОUSA +НЕДОВЕРИЕUSA

Реальных систем СПРО еще не было, но были проекты, модели и прошли первые испытания. Анализ нового уравнения привел Сахарова к парадоксальному выводу, что разворачивание соревнования в новом, вроде бы оборонительном, оружии увеличивает угрозу мировой войны. Источник опасности опять был в нематериальном слагаемом — в НЕДОВЕРИИ. В ходе гонки наступательно-оборонительных вооружений, неизбежно состоящей из временных отставаний и опережений, будут возникать моменты, когда руководство страны придет к выводу, что на данной стадии — на какое-то время — страна обеспечила себе противоракетный «зонтик». Тогда возникнет соблазн покончить с противником раз и навсегда, нанеся стратегический удар и не опасаясь возмездия. Иначе это сделает противник, обеспечив себе — на какое-то время — противоракетный «зонтик».

В секретном обстоятельном послании в Политбюро от 21 июля 1967 года Сахаров изложил свое понимание ситуации и предложил два конкретных шага.

Во-первых, принять американское предложение о моратории на СПРО, то есть убрать новое слагаемое из стратегического баланса. Сахаров не идеализировал руководителей США и допускал, что их предложение носит

конъюнктурный характер и обусловлено, вероятно, предвыборными соображениями, но объективно, по моему мнению и мнению многих из основных работников нашего института, отвечает существенным интересам советской политики, с учетом ряда технических, экономических и политических соображений.

Эти соображения Сахаров объяснил в своем письме и предложил

поймать американцев на слове, как в смысле реального ограничения гонки вооружения, в котором мы заинтересованы больше, чем США, так и в пропагандистском смысле, для подкрепления идеи мирного сосуществования.

Во-вторых, догадываясь, что предложение о моратории на СПРО инициировали американские эксперты, подобные ему, Сахаров предложил поддержать «группы зарубежной научной и технической интеллигенции, которые при благоприятных условиях могут явиться силой, сдерживающей ястребов», напомнив, что «эти группы играли важную роль при подготовке Московского договора о запрещении испытаний». Наилучшей поддержкой, считал он, стало бы открытое обсуждение новой стратегической ситуации в советской печати. И приложил к письму статью на эту тему «Мировая наука и мировая политика», подготовленную вместе с известным журналистом Э. Генри. В статье, разумеется, не было секретных сведений, но главная мысль осталась: гонка противоракетной обороны значительно увеличила бы опасность ядерной войны, и роль ученых — разъяснить и предотвратить эту опасность.

В ответ на свое экспертное послание Сахаров получил указание не лезть со своими непрошеными советами. Сам по себе этот факт заслуживал размышлений теоретика и требовал действий от «отца» водородной бомбы, осознающего свою ответственность. В результате он написал большую статью «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе» и отдал ее в «самиздат».

Статью эту он послал также в Политбюро, не зная, что КГБ уже доставило туда экземпляр и что по указанию Брежнева члены Политбюро знакомятся с текстом. Спустя считанные недели после того, как Сахаров «стукнул по столу» своими «Размышлениями», появился первый признак того, что советские лидеры изменили свою позицию и согласились начать переговоры с США. Переговоры завершились в 1972 году договором, важнейшей частью которого стал мораторий на СПРО.

Ну, а Сахаров, уже отлученный от секретного мира стратегических проблем, продолжал размышлять над ними и над теми политическими фактами, которые стали ему известны «экспериментально». Проблема стратегического равновесия требовала учитывать социально-экономические возможности страны, включая эффективность науки и техники и эффективность государственных решений.

 

Теоретик-изобретатель

Сахарову закрыли въезд на Объект, где он жил и работал почти двадцать лет, но власти не знали, что делать с «шалавым политиком», как выразился министр Среднего машиностроения, то бишь ядерных дел. 47-летний физик почти год был безработным, хоть и при своей средмашевской зарплате. В сентябре 1968-го он впервые участвовал в международной конференции (правда, на советской земле). Сделал доклад о гравитации как упругости вакуума и познакомился с Джоном Уилером, на которого его гипотеза произвела сильнейшее впечатление.

Весной 1969 года И.Е. Тамм, учитель Сахарова, предложил ему вернуться в Физический институт Академии наук, где он начинал свой путь в науке. В заявлении директору ФИАНа Сахаров пояснил:

В настоящее время я фактически не работаю по линии Министерства Среднего Машиностроения на работе, бывшей моим главным делом в 1948–68 гг. В ФИАНе предполагаю работать в области теории элементарных частиц. Мне потребуется некоторый срок для ликвидации пробелов в моих знаниях в этой области. Прошу официально запросить Министерство Среднего Машиностроения о моем переводе в ФИАН.

Сохранился и черновик его заявления в Средмаш с просьбой о переводе «в ФИАН для работы в области теории элементарных частиц». Спустя полтора месяца Средмаш отпустил столь несреднего машиностроителя. Сахаров был заместителем научного руководителя Объекта, и его перевод согласовывался на самом верху.

Изображенная на черновике зловещая змеюка отражает отношение Сахарова к военно-промышленному комплексу. Этот термин ввел в 1961 году Президент США Эйзенхауэр, в прощальной речи предостерегая своих сограждан «от чрезмерного влияния военно-промышленного комплекса».

В сентябре 1962-го Сахаров понял, что предостережение касается и его социалистической родины. Он пытался предотвратить дублирующее ядерное испытание, которое, он был уверен, не требовалось для обороноспособности страны. К тому времени он уже измерял мощность ядерного взрыва количеством будущих жертв от радиоактивного загрязнения атмосферы. Он выступил против военно-промышленных и научно-технических карьеристов, для которых еще одно испытание означало новые ордена, премии и повышения по службе. Гуманитарные тревоги «отца» советской водородной бомбы были им совершенно чужды. Он старается убедить министра, звонит Хрущеву. Но терпит поражение:

Ужасное преступление совершилось, и я не смог его предотвратить! Чувство бессилия, нестерпимой горечи, стыда и унижения охватило меня. Я упал лицом на стол и заплакал. Вероятно, это был самый страшный урок за всю мою жизнь: нельзя сидеть на двух стульях!

Его представление о советском государстве дало трещину. Это была не первая трещина, но кое-что важное ему удавалось делать. Так, например, он способствовал заключению Договора 1963 года о запрещении ядерных испытаний в атмосфере и этим гордился.

Даже после «Размышлений» 1968 года Сахаров, уже противостоя руководителям советского государства, «по мироощущению все еще был в этом государстве — не во всем с ним согласный, резко осуждающий что-то в прошлом и настоящем и дающий советы относительно будущего — но изнутри и с сознанием того, что государство это мое».

Размышляя о противоракетном фронте «холодной войны», Сахаров открыл «экспериментальный» факт, который определял судьбы страны и мира. Неустойчивое стратегическое равновесие угрожало превратить «холодную войну» в мировое самоубийство. Решение проблемы он нашел, соединив прогресс, международную безопасность и интеллектуальную свободу. Включение прав отдельной личности в решение мировых проблем многим казалось наивным прекраснодушием, но Сахаров изобретательно расширил средства, чтобы достичь желаемую цель — уменьшить и обезвредить слагаемое НЕДОВЕРИЕ в уравнении стратегического равновесия. Он осознал, что главная опасность не в самом по себе сверхмощном оружии, а именно в НЕДОВЕРИИ, которое и запускает оружие в действие.

Он понял, что в ядерно-ракетный век единственная надежная основа международной безопасности — права личности, включая интеллектуальную свободу. А уменьшить недоверие к данному правительству можно, лишь если это правительство станет доверять своим гражданам, обеспечит их права. Права, сформулированные в Декларации прав человека, принятой ООН еще в 1948 году, когда Сахаров изобретал первую советскую термоядерную бомбу. Двадцать лет спустя он обосновал связь между сверхмощным оружием, надежным миром и правами личности: само наличие сверхмощного оружия и стремление к миру вынуждает претворять Декларацию прав человека в жизнь.

Найдя такое изобретательно-теоретическое решение важнейшей мировой проблемы, Сахаров приступил к его осуществлению практическими действиями, чему посвятил последнее двадцатилетие своей жизни.

Теперь от чистой науки его отвлекало не бремя разработчика термоядерного оружия, а взятое на себя новое бремя — защита прав человека. Неужели это было ему столь же интересно, как теоретическая физика? Дело не в интересе, а в личном чувстве ответственности человека, который смотрит на мир взглядом фундаментального теоретика, а действует как практичный изобретатель. Сахаров осознавал, что его «отцовство» советской водородной бомбы защищает его более других, придает его мнению больший вес и, значит, возлагает на него особую ответственность.

В одном человеке таланты теоретика и изобретателя сходятся очень редко, поскольку требуют разных типов мышления и даже противоречат друг другу. Сочетание это удивляло близких коллег Сахарова. Виталий Гинзбург, например, говорил, что Сахаров «был сделан из материала, из которого делаются великие физики», но «просто… у него всегда был такой изобретательский дух», подразумевая, что изобретательство отвлекало Сахарова от фундаментальной физики.

Если говорить о взаимодействии двух талантов Сахарова, то его стиль жизни можно назвать «теоретик-изобретатель». Это выражение он применил, говоря о своей военно-технической работе, но оно годится и к его теоретической физике, и к его общественной деятельности.

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

В теоретике Сахарове жил изобретатель. Инженер-изобретатель исходит из уже изученных готовых элементов, которые можно комбинировать. Теоретик-изобретатель придумывает и сами элементы, которые не противоречат фундаментальным законам. Изобретательность проявляется в том, насколько необычные элементы берутся для конструкции. Однако, прежде чем взяться за изобретательство, теоретику первым делом надо выявить и поставить перед собой загадку природы (или проблему общества, если это теоретик гуманитарного профиля). В этом ему никто не поможет, даже историк науки.

Но кое-чему история учит. Один из ее уроков Сахаров выразил в загадочно-зеркальной форме:

«Сто загадок — одна отгадка» можно назвать формулой научного триумфа в истории фундаментальной физике. Другой урок этой истории состоит в том, что обычно в сердцевине отгадки крылись новые загадки.

Фундаментальная загадка, занимавшая Сахарова более всего, — происхождение наблюдаемой Вселенной, нацелена на самое далекое прошлое, а ее разгадка связана с вопросом о будущем физики.