ŠIRENJE UNIVERZIJE

U proleće 1922. u uglednom „časopisu za fiziku“ „Zeitschrift fur Physik“ (naime, tadašnji nemački časopisi objavljivali su najnovije novine svetske nauke) objavljen je apel „Nemačkim fizičarima!“. Odbor njemačkog fizičkog društva pozvao je kolege da spasu ruske fizičare od dugotrajne i jake gladi informacija: uostalom, od samog početka Prvog svjetskog rata naučni časopisi praktički nisu stigli u Rusiju. Predloženo je slanje publikacija posljednjih godina na navedenu adresu. Nakon toga bilo je planirano slanje u Petrograd.
U istom broju časopisa - dvije desetak stranica niže - objavljen je članak poslan iz Rusije. Bavio se općom teorijom relativnosti Alberta Einsteina. Ime autora - Alexander Fridman - bilo je nepoznato njemačkim kolegama.
Aleksander Fridman rođen je 16. juna 1888. u Sankt Peterburgu u porodici Aleksandra Fridmana, umetnika corps de baleta Carskih kazališta Sankt Peterburga, i pijanistice, diplomantke Konzervatorija Lyudmile Volchek.
Dječak je od djetinjstva pokazivao izvanredne sposobnosti u tačnim znanostima. Aleksandar je još bio srednjoškolac kada je njegov matematički talenat privukao pažnju akademika A. Markova, koji je savjetovao prodoru djetetu da se upiše na fiziku i matematiku, što je, međutim, sam želio učiniti.
Godine 1906. Aleksandar je zlatnom medaljom završio Drugu gimnaziju u Sankt Peterburgu i postao student matematičkog odeljenja za fizičko-matematički fakultet univerziteta u Sankt Peterburgu. Tokom tih godina, profesor V. Steklov, sjajni matematičar, iznenađujuće svijetla ličnost, budući akademik i potpredsjednik Ruske akademije nauka, premješten je u glavni grad iz Harkova. Institut za matematiku Ruske akademije nauka sada nosi njegovo ime.
Vladimiru Andreeviču Steklovu bilo je suđeno da postane učitelj Aleksandra Fridmana, njegove pouzdane zaštite i podrške.
1910. A. Fridman i njegov prijatelj Y. Tamarkin, po preporuci profesora Steklova, ostavljeni su nakon diplomiranja da se pripreme za profesiju. Učitelj je u svojoj peticiji napisao: "U svojim sposobnostima i napornom radu obje su osobe jednake, pa čak i sada daju dojam mladih naučnika, a ne studenata koji su tek diplomirali na univerzitetu."
1922. Ya. Tamarkin, druženik i koautor A. Fridmana u nekoliko članaka, ilegalno je napustio Sovjetsku Rusiju, preselio se u SAD i kasnije predavao u Cambridgeu.
Nakon polaganja majstorskih ispita 1913. godine, Fridman je otišao da radi u glavnom fizičkom opservatoriju, koja je bila dio Ruske akademije nauka. Aleksander Aleksandrovič se tada specijalizirao u aerohidrodinamici, a takva „distribucija“ pokazala se vrlo korisnom. Inspirativno je proučavao dinamičku meteorologiju, pokušavajući matematičkim jezikom opisati one haotične procese koji se događaju u atmosferi. Vrijeme je opisao djelomičnim diferencijalnim jednadžbama.
Zatim je usledilo stažiranje na Univerzitetu u Lajpcigu.
Kada je počeo Prvi svjetski rat, Aleksandar Aleksandrovič pridružio se dobrovoljačkoj avijacijskoj jedinici. Bio je uključen u organizaciju aeroloških posmatranja i stvaranje posebne aerološke službe na sjevernom i jugozapadnom frontu, lično je učestvovao u izviđačkim operacijama, naučivši kako lete avionom. Nešto kasnije Fridman je pozvan da predaje u školi avijatora u Kijevu. Od 1917. godine predavao je na Kijevskom univerzitetu, a zatim se preselio u Moskvu, a odatle u Petrograd.
Rat je narušio zdravlje naučnika. Dijagnosticirana mu je srčana bolest. Vlažne Petrogradske klime pacijenti nisu preporučili pacijentu. A u novembru 1917. godine podnio je prijavu za učešće na konkursu za mjesto profesora katedre za mehaniku Univerziteta u Permu. Dvoje ljudi prijavilo se za jedno mesto: profesor A. Leibenzon i docent sa Univerziteta Sveti Vladimir u Kijevu, A. Fridman. Univerzitet se obratio V. Steklovu kako bi dao povratne informacije o naučnom radu drugog kandidata. Sljedeća karakteristika se odnosila na Perm: „Treba napomenuti da se treba primijetiti rijetka sposobnost gospodina Fridmana za rad i opću erudiciju, ne samo iz čiste i primijenjene matematike, već iu mnogim pitanjima teorijske mehanike, fizike, meteorologije ... poželjno. Univerzitet će u njemu pronaći vrijednog radnika i naučnu snagu. "
13. aprila 1918. godine Aleksandar Aleksandrovič izabran je na mesto izvanrednog profesora odeljenja za mehaniku Univerziteta u Permu. Od tog dana odjel je zapravo započeo svoju historiju. Zbog nedostatka nastavnika, tridesetogodišnja profesorica morala je pohađati tečajeve diferencijalne geometrije i fizike. Duboko proučavanje ovih disciplina ubrzo je pomoglo Friedmanu da se približi otkriću svog života - teoriji širenja svemira.
Maja 1920. Aleksandar Aleksandrovič uzeo je akademski odmor i otišao u Petrograd. U decembru je konačno dao ostavku na dužnost profesora mehanike na Permskom univerzitetu. Peter je naučnika privlačio poput magneta, uprkos zabranama ljekara. Fridmanu je bila potrebna komunikacija s vršnjacima u intelektu, što mu je Permu izuzetno nedostajalo.
U Petrogradu je sudbina dovela Fridmana zajedno sa Vsevolodom Konstantinovičem Frideriksom. Prvi svjetski rat je ovog ruskog fizičara zatekao u neprijateljskoj sili - u Njemačkoj, a samo ga je zagovor izvanrednog matematičara Davida Hilberta spasio od tužne sudbine. Fridericksz je bio Hilbertov pomoćnik na Sveučilištu u Göttingenu i to baš u vrijeme kad ga je Ainstein posjećivao tu i onda, da bi s Hilbertom razgovarao o glavnim odredbama opće teorije relativnosti (GR) koju je stvarao. Hilbert je bio jedan od prvih koji je pohvalio Einsteinovu teoriju gravitacije, a Friederichs je bio prisutan.
U postrevolucionarnoj Rusiji nije bilo ozbiljnih publikacija o općoj relativnosti koje su uzbuđivale čitav fizički svijet. Iz tiska je izašlo samo nekoliko popularnih brošura o ovoj temi. Jednu od njih napisao je autor "teorije stoljeća" - Albert Einstein. Njegov ruski prijevod objavljen je 1920. u Berlinu, a u predgovoru je veliki naučnik napomenuo: „Više nego ikad u ovo zabrinjavajuće vrijeme trebali bismo se pobrinuti za sve što može zbližiti ljude različitih jezika i nacija. S ove je točke gledišta posebno važno promovirati živu razmjenu umjetničkih i naučnih djela, čak i u trenutnim teškim okolnostima. Zato me posebno raduje što se moja knjižica pojavljuje na ruskom “.
Međutim, prema popularnoj prezentaciji, čak i samog Alberta Einsteina, bilo je nemoguće savladati opću teoriju relativnosti. Jaz je popunio Fredericks. 1921. godine njegovo predstavljanje opće relativnosti pojavilo se u časopisu Uspekhi fizicheskikh nauk. Ovaj je članak mnogo pomogao Friedmanu u razvoju vlastite teorije.
Mnogo vekova je čovečanstvo smatralo nebo idealom stabilnosti i sklada, nedostižnih na grešnoj Zemlji. Pa čak se ni takav revolucionar u nauci kao što je Einstein, koji se usudio temeljito revidirati vječne fizičke koncepte prostora i vremena, nije usudio napustiti vjerovanje u stacionarnost Univerzuma. Friedman se, međutim, u svom djelu "O zakrivljenosti prostora" usudio tvrditi da je Einsteinova opća teorija relativiteta vrlo poseban slučaj.
Einsteinovo prvobitno rješenje kosmološkog problema uspoređivalo je svemir s klatnom u mirovanju. Uz pomoć opće relativnosti, veliki fizičar izračunao je napon u „šipci ovjesa“. Friedman je otkrio da suspendirano opterećenje ne mora biti u mirovanju, a koristeći jednadžbe Einsteinove teorije, izračunao je kakvo tačno kretanje treba biti.
Drugim riječima, formulirajući i istražujući kosmološki problem u općenitijem slučaju, Aleksander Aleksandrovič je utvrdio da je on u okviru Einsteinove teorije u osnovi nerešiv; izbor.
Friedman je otkrio da je promjena generičko svojstvo univerzuma. Prema njegovim riječima, od konstantnosti i pozitivnosti zakrivljenosti ni na koji način ne slijedi konačnost „našeg fizičkog prostora koji zauzimaju sjajne zvijezde“. Prema Friedmanu, Einsteinove jednadžbe polja u svom izvornom obliku mogu biti u skladu s kozmološkim principom i pretpostavkom o konačnoj gustini mase u svemiru, samo ako prostor nije statički. Ovo je bila zaista revolucionarna ideja. Sam Ajnštajn nije odmah prihvatio. Pokušao je „pronaći” grešku u proračunima svog ruskog kolege. I "pronađen". Međutim, nakon što je primio pismo Friedmana u kojem je branio svoju nevinost, Ajnštajn je rezultate svog kolege nazvao "bacanjem svjetla na kosmološki problem". Evo što je napisao u "Primjedbama na rad A. Friedmana" O zakrivljenosti prostora "iz 1922. godine:" Rezultati koji se odnose na nestacionarni svijet sadržani u spomenutom djelu izgledaju sumnjivo. U stvari, ispada da rješenje naznačeno u njemu ne zadovoljava jednadžbe polja. " 31. maja 1923. Einstein se predomislio: „U prethodnoj bilješci kritikovao sam gore navedeni rad, ali moja kritika, kako sam se uvjerio iz Friedmanovog pisma, temeljila se na pogrešci u proračunu. Vjerujem da su Friedmanovi rezultati tačni i osvjetljavaju novu svjetlost. Ispada da jednadžbe polja priznaju, uz statičke, i dinamička (tj. Vremenski ovisna) rješenja strukture prostora ".
Astronomi, međutim, nisu obraćali pažnju na Friedmanovu teoriju sve dok Edwin Hubble nije eksperimentalno otkrio širenje Svemira i zaključio odnos brzina-udaljenost. To se dogodilo sedam godina nakon objavljivanja rada ruskog naučnika, koji su ukazivali na postojanje takve zavisnosti. Sam Friedman do tada više nije bio živ. Umro je 1925. godine u 37. godini od tifusne groznice.
Sedam godina kasnije u dnevniku V. Vernadskog pojavio se sledeći zapis: „Razgovor s Verigom o A. A. Fridmanu. Rana smrt m. B. sjajan naučnik, izuzetno ga je karakterizirao B.B. Golitsyn 1915. godine i tada sam skrenuo pažnju na njega. I sada - u vezi s mojim trenutnim radom i njegovom idejom o širenju, pulsirajućem Univerzumu - pročitao sam ono što mi je na raspolaganju. Jasna, duboka misao dobro obrazovane osobe koja je zarobljena Božjim darom. Prema V., njegovom drugu i prijatelju, bio je šarmantan čovjek, divan drugova. S njim se sreo na frontu (Verigo u Kijevu, Fridman - avijatičar u Gatchini). Na početku boljševičkog režima Fridman i Tamarkin, njegov prijatelj, ali mnogo lakši od njega, proterani su sa Univerziteta. U jednom je vremenu Friedman htio pobjeći s T. Možda bi ostao živ? "
Friedman je bio matematičar koji je treptao poput sjajne zvijezde na fizičkom nebu. Jednadžbe koje je dobivao pretvorili su gustinu materije u beskonačnost, polumjer Univerzuma - u nulu, a naš svijet - u jednu, vrlo prvu točku.
(

Svijet nije potpuno završen: nebo se uvijek obnavlja, astronomi uvijek dodaju nove starim zvijezdama. Ako bih otvorio zvijezdu - nazvao bih je Friedman - bolje znači Neću pronaći da sve bude jasno vidljivo.

Friedman! Do sada je stanovnik svega nekoliko polica s knjigama - amaterski matematičar, mladi meteorolog i vojni avijatičar negdje na njemačkom frontu, a kasnije i organizator Permskog univerziteta u zoru sovjetske vlasti. Član Osoaviakhima. Zaplijenivši tifus na Krimu, nažalost, s Krima se nije vratio. Umro. I zaboravili su na njega. Tek četvrt veka kasnije se sećaju tog čoveka, kao da je oživeo: „Mlad, pun smeha, razmišljao je bez ideologije. Činjenica je da je na neki način otišao dalje od samog Ajnštajna: osjetivši oblike nesavršenosti ovog uragana na svijetu, vidio je galaksije koje se raspršuju u zakrivljenosti prostora ”. - „Širenje svemira? To moramo shvatiti! "

Počinju se svađati.

Ali činjenica je i neporeciva činjenica: ovaj Friedman bio je naučnik sa vrlo zavidnom budućnošću. O, sjaji novu zvijezdu preko neba, Friedman!

Neke netočnosti ni u najmanju ruku ne plijene pjesme Leonida Martynova, posvećene matematičaru, fizičaru, meteorologu Aleksandru Aleksandroviču Fridmanu, koji je i pored svog kratkog života uspio ostaviti uočljiv trag na svjetskoj nauci.

Akademik P. L. Kapitsa tvrdio je da je Fridman jedan od najboljih ruskih naučnika. „Da nije bilo njegove smrti od tifusne groznice u dobi od 37 godina ... sigurno bi uradio mnogo više na fizici i matematici, a postigao bi i najviše akademske titule. U mladosti je već bio profesor, bio je svjetski poznat među stručnjacima iz teorije relativnosti i meteorologije. Tokom 1920-ih, dok sam bio u Lenjingradu, često sam čuo kritike Fridmana kao izvanrednog naučnika od profesora Krutkova, Frederiksa, Bursian-a. "

Dok je još bio školarac, Fridman je zajedno s Ya. D. Tumarkinom objavio dva mala članka o teoriji brojeva. Oboje su dobili odobrenje od poznatog matematičara D. Hilberta. Fridmanova udovica napisala je: „... U djetinjstvu je za njega izmišljena najstroža kazna umirivši njegovo buntovno raspoloženje: ostao je bez predavanja iz aritmetike i takav je ostao do kraja života. Još kao student objavio je nekoliko matematičkih studija; jedan od njih dobio je Zlatnu medalju s Fizičko-matematičkog fakulteta ”. Udovica je mislila da radi na teoriji brojeva - opet to učinio s Tumarkin.

Fridman je 1910. diplomirao na univerzitetu u Sankt Peterburgu i ostao mu na odseku za matematiku da se pripremi za profesuru. U isto vrijeme predavao je časove više matematike na Institutu za željeznice i na Rudarskom institutu. Fridman je dugi niz godina održavao povjerljive odnose sa svojim učiteljem, akademikom Steklovom. Prepiska naučnika je nesumnjiva vrijednost, jer omogućava ne samo da vide njihove interese, već i razumiju atmosferu koja je vladala u matematici tog doba.

„Dragi Vladimir Andreevič“, napisao je Fridman 1911., „Morao sam se sjetiti izreke o kojoj si govorio ovog proljeća:„ Učinite kako znate, ionako ćete požaliti “.

Stvar je u tome da sam se odlučio oženiti.

Već sam vam općenito rekla za moju mladenku. Pohađa kurseve (matematika); njeno ime je Ekaterina Petrovna Dorofejeva; malo stariji od mene; Mislim da brak neće imati štetan uticaj na moje studije ... "

U istom pismu Friedman je izvijestio:

„… Naše lekcije sa Yakom. Golubica. (s Yakovom Davidovičem Tamarkinom, učenikom VA Steklovim i Fridmanovim prijateljem) čini se da im ide prilično povoljno. Oni se, naravno, sastoje isključivo od čitanja vaših preporučenih kurseva i članaka za master ispit. Hidrodinamiku smo već završili i počinjemo proučavati teoriju elastičnosti. Imamo nekoliko pitanja, ali bolje je saznati prilikom susreta sa vama. "

Godine 1913. Friedman je položio ispite za magistarski rad iz čiste i primijenjene matematike. Nakon što se počeo zanimati za matematičku aerologiju, dobio je posao u Aerološkoj opservatoriji u gradu Pavlovsku, ali je krajem ljeta 1914. počeo prvi svjetski rat. Friedman se dobrovoljno javio za vazduhoplovnu eskadrilju koja je djelovala na Sjevernom frontu. Počevši kao privatnik, brzo se popeo na čin kaplara, a u ljeto 1915. dobio je i prvi časnički čin - pukovnik. Friedman nije samo uspostavio zračnu plovidbu i aerološku službu na Sjevernom frontu, već je i sam, kao pilot posmatrač, više puta sudjelovao u borbenim misijama.

"... Moj život teče prilično mirno", napisao je Steklov 5. februara 1915., "osim za takve nesreće kao što su: pucanje šrapnela u 20 koraka, eksplozija austrijskog bombe za detonaciju u pola koraka, koja se za mene gotovo sigurno završila, i pada mi na lice i glava, završavajući na rupturi gornje usne i glavoboljama. Ali, naravno, navikneš se na sve to, posebno kada vidiš stvari oko sebe, hiljadu puta teže ... "

Nakon Oktobarske revolucije, Friedman se vratio u nastavu.

1918. godine dobio mu je mesto izvanrednog profesora na katedri za teorijsku matematiku na mladom permskom univerzitetu.

Fridman je dvije godine predavao na Perm University.

Tek 1920. vratio se u Petrograd.

U gladnom, hladnom kapitalu, mladi naučnik dobio je posao u Glavnom fizičkom opservatoriju. Istovremeno je predavao na više univerziteta odjednom, uključujući i Univerzitet u Petrogradu. Godine 1922. Friedman je razvio opću jednadžbu za određivanje vrtloga brzine, koja je kasnije postala temeljna u teoriji prognoziranja vremena. Na Pomorskoj akademiji održao je tečaj predavanja „Iskustvo hidromehanike stisljivog fluida“, rješavajući složeni problem kretanja fluida ili plina pri velikim brzinama, kada se tečnost ili plin u principu ne mogu smatrati idealnim i mora se uzeti u obzir njihova stisljivost. Iste je godine zajedno s L. V. Kellerom pokazao sustav karakteristika strukture turbulentnog toka i izgradio zatvoreni sustav jednadžbi, povezujući pulsiranje brzine i tlaka u dvije točke protoka u različitim vremenima. Godine 1925. u naučno istraživačke svrhe popeo se na balon s poznatim sovjetskim stratonautom P. Fedoseenkom na tadašnju rekordnu visinu - 7,4 kilometra.

Posebnu pozornost privukla su dva mala djela Friedmana o kozmologiji - "O zakrivljenosti prostora" (1922) i "O mogućnosti svijeta s konstantnom negativnom zakrivljenosti" (1924), objavljena u berlinskom časopisu za fiziku. U tim je djelima Friedman pokazao da su geometrijska svojstva svemira u velika razmjera trebale bi se dramatično promijeniti s vremenom, tj. sve bi takve promjene morale biti u prirodi "širenja" ili "kontrakcije". Nekoliko godina kasnije, američki astronom Hubble zapravo je otkrio efekat raspršivanja galaksije - posljedica širenja Univerzuma.

Prije Friedmanovog djela, vjerovanje u statički svemir bilo je toliko veliko da je čak Ajnštajn, razvijajući opću teoriju relativnosti, u svoje jednadžbe uveo takozvanu kosmološku konstantu - neku vrstu "antigravitacijske" sile, koju za razliku od drugih sila nije stvorio nijedan fizički izvor , ali je inkorporirana u samu strukturu prostora-vremena.

18. septembra 1922. godine Ajnštajn je objavio „Bilješku o radu A. Friedmana„ O zakrivljenosti prostora “. Sažetak ove primjedbe glasi: "... Rezultati koji se odnose na nestacionarni svijet sadržani u navedenom djelu djeluju mi \u200b\u200bsumnjivo." Međutim, već 31. maja 1923. godine, razumejući rad ruskog naučnika, Ajnštajn je požurio da objavi: „… U prethodnom članku kritikovao sam rad Fridmana. Međutim, moja kritika, kako sam bio uvjeren ..., temeljila se na grešci u proračunu. Mislim da su Friedmanovi rezultati tačni. "

Friedman je dokazao da tvar svemira ne mora biti u mirovanju. Univerzum ne može biti nepomičan, vjerovao je. Svemir se mora ili proširiti ili ugovoriti.

Tvrdeći da je Friedman polazio od dvije pretpostavke.

Prvo, naglasio je, Univerzum izgleda svugdje potpuno isto i bez obzira gdje ga promatrali, i drugo, ta izjava uvijek ostaje na snazi, bez obzira gdje promatramo Univerzum.

Modeli koje je Friedman razmatrao rekli su da bi se u neko doba prošlosti, prirodno - kosmičko vrijeme, dakle udaljeno od nas milijardama i milijardama godina (vrijeme koje ljudski mozak teško doživljava kao nešto stvarno), trebalo razmak između svih galaksija bila jednaka nuli. U ovom trenutku (obično se naziva Veliki prasak), gustina Univerzuma i zakrivljenost prostora trebali su biti beskonačni. Budući da matematičari zaista ne mogu podnijeti beskonačno velike količine, to je značilo da je, prema opštoj relativnosti, u svemiru trebala postojati točka na kojoj se nije mogao primijeniti nijedan zakon same teorije.

Ta se tačka naziva jednina.

Analizirajući koncept singularnosti, francuski matematičar Lemaitre predložio je da se država tako visoke koncentracije materije naziva "primarnim atomom". Napisao je: "Riječ" atom "ovdje treba shvatiti u svom izvorniku, grčko značenje... Atom je nešto tako jednostavno da se o tome ništa ne može reći i ne može se postavljati ništa o njemu. Ovdje imamo potpuno neshvatljiv početak. Tek kada se atom razgradio na veliki broj fragmenata, ispunjavajući prostor malog, ali ne baš nulte radijusa, fizički pojmovi počeli su dobijati značenje. "

Friedmanov rad izazvao je puno uzbuđenja u taboru fizičara.

Mnogima se nije svidjela ideja da vrijeme ima početak, napisao je američki astrofizičar Hawking. I nije mi se svidjela ta ideja baš zato što je pokazala neka, iako nejasna, nagovještaja uplitanja božanske moći... Nije slučajno što je Katolička crkva preuzela model Velikog praska. Papa je 1951. godine službeno proglasio da je model Velikog praska u skladu s Biblijom.

Kozmolog W. Bonnor komentarisao je ovu činjenicu:

„Neki naučnici identificirali su jedinstvo s Bogom i pomislili su da se u ovom trenutku svemir rodio. Čini mi se unutra najviši stepen neprimjereno prisiljavati Boga da riješi naše naučne probleme. U nauci nema mjesta za takva natprirodna uplitanja. A onaj koji vjeruje u Boga i koji povezuje singularnost u diferencijalnim jednadžbama s njim riskira izgubiti potrebu za njim kad se matematika poboljša “.

„Stajalište koje držim je da univerzum ima neograničenu prošlost i budućnost. To mi se može činiti jednako tajnovitom koliko i pretpostavka da je njena priča konačna. Međutim, u naučnom pogledu ovo gledište je metodološki temelj, a ne drugačije. Nauka ne bi trebala proizvoljno prihvaćati hipoteze koje ograničavaju opseg njenih istraživanja. "

„Ponekad kažu," napisao je akademik Kapitsa, „da Fridman nije zaista verovao u svoju sopstvenu teoriju i tretirao je to samo kao matematičku radoznalost. Navodno je kazao da je njegov posao rješavanje jednadžbi, a drugi stručnjaci - fizičari - trebali bi razumjeti fizičko značenje rješenja. Ova ironična izjava o njegovom duhovitom čovjekovom djelu ne može promijeniti našu zahvalnost za njegovo otkriće. Čak i ako Friedman nije bio siguran da širenje Univerzuma koje proizlazi iz njegovih matematičkih izračuna postoji u prirodi, to ni na koji način ne umanjuje njegove naučne zasluge. Podsjetimo na primjer Diracovo teorijsko predviđanje pozitrona. Ni Dirac nije verovao stvarno postojanje pozitron i njegove proračune tretira kao čisto matematičko dostignuće, prikladno za opisivanje nekih procesa. Ali pozitron je otkriven, a Dirac je, ne znajući za to, pokazao da je prorok. Nitko ne pokušava umanjiti svoj doprinos nauci jer ni sam nije vjerovao u svoje proročanstvo. "

Osmrtnica koju je napisala Friedmanova udovica rekla je:

„Excelsior (gore) bio je moto njegovog života.

Mučila ga je žeđ za znanjem.

Odabrajući mehaniku, ovaj raj matematičkih nauka (prema Leonardu da Vinciju), nije se mogao ograničiti na to i tražio je i pronalazio nove grane, proučavao je duboko, detaljno i uvijek ga je mučio nedostatak njegovog znanja. "Ne, ja sam neznalica, ne znam ništa, trebam još manje spavati, ne radim ništa od strane stranaca, jer je ceo ovaj takozvani život potpuno gubljenje vremena." Namjerno se mučio jer je vidio da nema dovoljno vremena da prigrli široke horizonte koji su mu se otvorili u istraživanju nove nauke. Uvijek spreman ponizno učiti od svakoga tko je znao više od njega, bio je svjestan da u svom radu slijedi nove putove, one teške koje još niko nije istražio, i volio je citirati Danteove riječi: „Vode u koje ulazim još niko nije prešao“.

1931., već posmrtno, Friedmanovo istraživanje dobilo je nagradu. V. I. Lenjin.

| |

Aleksandar Fridman rođen je 1959. godine u Rigi. Fridman je obrazovanje stekao na Rigi Politehničkom institutu, specijalizirajući se za automatizaciju i računarsku tehnologiju. Dakle, nakon što je stekao zvanje inženjera u komisiji, Aleksandar je počeo da radi, a od 1988. stupio je u takozvani kooperativni pokret, osnovajući sopstvenu kompaniju.

Kasnije je u jednom svom intervjuu Friedman rekao da ga nikad posebno nije zanimalo savjetovanje, ali kada su se pojavile poteškoće u kompaniji u kojoj je radio, gotovo uvijek je pronašao pravo rješenje. Kasnije je Aleksandar počeo da pomaže svojim prijateljima i poznanicima, i uskoro je bio gotovo siguran da je izmislio nova vrsta aktivnosti. Friedmanovo iznenađenje nije bilo ograničenja kada je otkrio da je ta sfera - i to savjetovanje - otkrivena još u 19. stoljeću. Tako je, lako odustavši od primata otvaranja novog posla, Friedman ipak odlučio studirati novu znanost. Vrlo brzo se odlučio za smjer koji mu je najbliži - ispostavilo se da je to bilo antikrizno savjetovanje. Znakovito je da se ni iz svoje glavne profesije Friedman nije odmakao daleko - bio je namještač, nastavio je iste aktivnosti u suštini, sada „prilagođavajući“ nešto drugačije predmete. Zapravo, počeo se s konsultacijama 1993. godine.

Općenito, Friedman je dosljedno završio nekoliko tečajeva za usavršavanje, uključujući studiranje u Njemačkoj (Njemačka), Francuskoj (Francuska) i Poljskoj (Poljska). Nakon toga, njegov glavni fokus u savjetovanju postao je Upravljanje organizacijskim razvojem.

Do danas, Alexander Fridman je organizovao više od 100 vlastitih projekata; radi u poslovnim segmentima kao što su Proizvodnja, bankarstvo i finansije, Mrežna maloprodaja i maloprodaja, Osiguranje i u nekoliko drugih oblasti.

Fridmanovi klijenti uključuju Norilsk Nickel, ROSNO, Salym Petroleum, OJSC Ilim Group, Lukoil Overseas Service, SAVAGE, MIR KNIGI, ABAMET, UPS - Russia, ASKON "," ACCORD POST "," Corporation YUGRANEFT "," AVTOVAZ "," Zračna plovidba sjeverom Sibira "," South Ural tehnički upravljački sistemi "," Coffee House "," MUZTORG "" EXTROBANK "," MDM - Bank ", "DIATEK", "CD COM" i mnogi drugi.

"Ne pravim se inovativnim i takođe ne odbacujem sve ostale sisteme, koncepte i djela. Srećom, menadžment još uvijek nema ni jednu azbuku, Newtonova tri zakona ili, recimo, periodičnu tablicu", kaže Alexander. "Dok savjetujete i vodite seminare, obuke i obuku razvio sam svoj sistem. Referentne tačke bile su i direktna reakcija studenata i realizacija projekata za optimizaciju sistema korporativnog upravljanja. Uvijek su me zanimale - mogu li mi klijenti oprostiti - praktična primjena principa koje sam formulisao “.

"Vode u koje zakoračim još nisu prekrižene" Alexander Friedman i porijeklo moderne kozmologije

Prije devedeset godina ruski fizičar Aleksandar Fridman predvidio je da se svemir može proširiti ili ugovoriti ubrzanjem ili usporavanjem, te da bi se čak mogao roditi iz ničega. Ove revolucionarne naučne ideje u početku su se našle s kritikom i nerazumijevanjem od strane Alberta Einsteina, a tek šest godina nakon Friedmanove smrti, tvorac teorije relativnosti prepoznao ga je ispravno i postao njegov gorljivi pobornik.

Friedman je umro rano - u dobi od 37 godina. Možda je zato titula otkrivača svemira koji se širi dodijeljena naizmjenično Georgesu Lemaitreu i Edwinu Hubbleu. Posljednja astronomska promatranja potvrdila su valjanost jednog od scenarija evolucije Univerzuma koji je predvidio Friedman, stoga je danas tako važno podsjetiti se na prioritet našeg sunarodnjaka u ovom velikom otkriću

Godine 1922., fizičar iz Petrograda, Aleksander Fridman, otkrio je da jednadžbe Einsteinove opće teorije relativnosti priznaju ne samo statička, nego i dinamička rješenja. Kao posljedica toga, on dobiva dvije diferencijalne jednadžbe (sada Friedmannove jednadžbe) koje opisuju tri moguća scenarija za razvoj svemira. Prema njima, Univerzum se može ugovoriti, proširiti, urušiti i čak nastati iz neke tačke (kako to fizičari kažu iz singularnosti). Godine 1924. Friedman predlaže još jednu revolucionarnu ideju o mogućnosti postojanja dinamičkog univerzuma s negativnom zakrivljenošću, što znači da je on beskonačan u količini i neograničen u prostoru.

Desetljeća kasnije svemirska zapažanja potvrdila su da se jedan od tri scenarija za razvoj prostora, koji je Friedman predložio u 1922-1924. Trojica američkih astronoma koji su otkrili ubrzano širenje svemira dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za 2011. Prilikom potvrđivanja važnosti ovog otkrića, Kraljevska švedska akademija nauka poziva se na Friedmanovo delo (naučna pozadina o Nobelovoj nagradi za fiziku, 2011), ali istovremeno uvelike izobličuje suštinu njegovog doprinosa.

Nažalost, nerazumijevanje i poricanje od samog početka pratili su Friedmannove kosmološke ideje, besprijekorno formulirane s matematičkog stanovišta. Ali vrijeme stavlja sve na svoje mjesto ...

Opća relativnost: Einstein protiv de Sitter

Opća relativnost pretpostavlja da gravitaciona interakcija među fizičkim tijelima nastaje kao rezultat zakrivljenosti prostora uzrokovane masama u njemu. Njegove temeljne jednadžbe povezuju zakrivljenost prostora, koju opisuje tenzor četvrtog reda (tri prostorne koordinate i vremena), s raspodjelom i tokovima mase materije. Matematički gledano, opća teorija relativnosti je sistem nelinearnih parcijalnih diferencijalnih jednadžbi te se stoga njegovo analitičko rješenje može naći samo za nekoliko najjednostavnijih slučajeva.

Prvo od tih rješenja, koje je 1916. pronašao njemački astronom i fizičar Karl Schwarzschild, opisuje gravitacijsko polje oko masivnih tijela poput Sunca, posebno kretanje planeta i širenje sunčevih zraka. Ograničavajući slučaj ovog rješenja je gravitacijski kolaps, što dovodi do stvaranja crnih rupa.

Zakrivljenost prostora od mase koja se nalazi u njemu jasno se može pokazati za dvodimenzionalni slučaj. Sfera je površinski, dvodimenzionalni prostor s pozitivnom zakrivljenošću. Razmak između dviju točaka na njemu veći je od udaljenosti između dviju točaka na ravnini s istim prostornim koordinatama, a zbroj uglova trokuta veći je od 180 stupnjeva. Niže je prikazana površina s negativnom zakrivljenošću - zbroj kutova trokuta u ovom je slučaju manji od 180 °, ali je razmak između točaka, kao i u prvom slučaju, veći nego za slučaj ravnine. Ako prostor ima pozitivnu zakrivljenost, tada je njegov volumen konačan, zatvoren je na sebi, ali beskonačan. Ako je negativan, otvoren je i njegov volumen je beskonačan.
Zakrivljenost trodimenzionalnog prostora teže je vizualno prikazati. Ako nacrtate rešetku u prostoru, efekat mase će dovesti do njenog izobličenja. Tijelo koje bi se kretalo u nekrivljenom prostoru duž ravnih linija mreže u zakrivljenom prostoru također će se kretati tim linijama, ali sada više neće biti ravno

Ubrzo se postavilo pitanje pred fizičarima: može li opća teorija relativnosti opisati sam svemir? Da bi se pojednostavili proračuni, formulirano je sljedeće osnovno kosmološko načelo: Univerzum je homogen (to jest, svaki promatrač vidi sličnu sliku) i izotropan (u bilo kojem smjeru svemir je isti). Iznesene su i manje važne pretpostavke: da je gustina materije jednaka u svim točkama u prostoru, da su brzine tijela koja se kreću zanemarive u usporedbi sa brzinom svjetlosti i da nema druge interakcije osim gravitacijske između tijela.

Zaista, gde god su astronomi usmjerili svoje teleskope, uvijek su vidjeli sličnu sliku. Pored toga, najveće brzine zvijezda u odnosu na Sunce, poznate u to vrijeme, bile su ne više od 5 km / s.

U veljači 1917. Ajnštajn je pronašao prvo takvo kosmološko rješenje: u svom je modelu Univerzum predstavljen kao trodimenzionalna hipersfera stalnog radijusa zakrivljenosti koja se ne mijenja s vremenom. Kako bi spriječio kolaps svemira pod utjecajem sila vlastite gravitacijske privlačnosti, Ajnštajn u svoje jednadžbe uvodi još jedan pojam s koeficijentom Λ, nazvanim kosmološkom konstantom. Na osnovu tada poznatih astronomskih podataka njegova teorija procijenila je radijus Univerzuma na 800 milijuna svjetlosnih godina.

Čini se da je Ajnštajn postigao cilj. No drugo kozmološko rješenje, koje je holandski astronom Willem de Sitter pronašao samo mjesec dana kasnije, djeluje na Einstein poput hladnog tuša. De Sitter-ov univerzum je takođe statičan, ali u njemu je svaki promatrač okružen svojevrsnim „horizontom“, gdje se vrijeme usporava i čak zaustavlja. Osim toga, u ovom modelu Univerzuma, takve stvarnosti kao što su materija i zračenje nisu bile „predviđene“.

Zbog posljednje okolnosti, Ajnštajn de Sitter-ov model proglašava neprihvatljivim, jer je u suprotnosti s načelom Ernsta Macha, koji kaže da inercija i inercija (otuda, principi opće relativnosti utemeljeni na inertnim svojstvima materije) ne mogu postojati bez materije. Međutim, de Sitter-ov model imao je jednu važnu prednost: kada vrijeme odmiče na "horizontu", pojavljuje se pseudo-doplerov efekt, koji bi mogao objasniti crveni pomak linija u spektru udaljenih galaksija, koji je 1914. otkrio američki astronom Vesto Slipher (opservatorija Lowell, Arizona).

De Sitter je polumjer svemira procijenio na 4,5 miliona svjetlosnih godina. Ali ta se brojka čak tada činila nemoguće malom, jer je tada postojeći teleskop američke opservatorije Mount Wilson uspio razlikovati objekte smještene na udaljenosti od 150 milijuna svjetlosnih godina!

KRATAK, PUNI ŽIVOT

Većina života Aleksandra Fridmana provela je u Sankt Peterburgu, gdje je rođen i odrastao. Ovdje je završio srednju školu u revolucionarni 1905, a 1906. upisao matematički fakultet univerziteta. Budući akademik Vladimir Andreevich Steklov nadgledaće njegovu disertaciju. Do kraja života Fridman će mu se u pismima obraćati na sledeći način: "Dragi i dragi Vladimir Andreevič." Dok je još bio diplomski student i nakon diplome, Friedman pohađa kućne seminare Paula Ehrenfesta, rođenog iz Beča, koji se 1907. godine sa ruskom suprugom preselio u Sankt Peterburg. Nakon što je diplomirao na univerzitetu 1910. godine, Friedman se bavio matematičkom fizikom, uglavnom u primjenama za aerodinamiku i meteorologiju. Njegov mentor je poznati meteorolog princ B. B. Golitsyn. 1912. Fridman se oženi Ekaterinom Dorofejevom, koja ga prati na svim njegovim putovanjima do 1924.
Prvi svjetski rat koji je započeo u kolovozu 1914. prekinuo je njegovo naučno proučavanje i Friedman se dobrovoljno javio za austrijski front, gdje je služio u zrakoplovstvu, kao instruktor balistike. Izrađuje tablice za ciljano bombardiranje, sudjeluje u izviđačkim letovima. Za hrabrost tokom neprijateljstava, Fridmanu je dodijeljen Križ svetog Đorđa i promaknut u časnika.
Nakon februarske revolucije, u Rusiji su u pokrajinama stvorena nova sveučilišta, a 1918. godine, na preporuku Steklova, Fridman je dobio prvu profesiju u Permu. Tamo predaje nekoliko primijenjenih disciplina. 1919. godine evakuiran je s humanitarnim dijelom univerziteta zajedno s vojskom koja se povlačila u Kolchaku, ali ubrzo se predomislio i vratio u Jekaterinburg.
1920. Fridman se vratio u Petrograd i počeo raditi u geofizičkom opservatoriju, a pet godina kasnije postao je njegov direktor. Njegov je tada glavni interes bio fokusiran na aerodinamiku i teoriju turbulencije. Paralelno predaje i mehaniku na Politehničkom institutu Petrograd, a zanima ga opća relativnost i kvantna teorija. Friedman je 1924. predstavio izvještaj na I međunarodnom kongresu mehanike u Delftu (Nizozemska); za njegova djela zainteresirani su Levi-Civita, Courant i drugi najbolji matematičari Evrope. Sudjeluje aktivno u pripremi sabranih djela nedavno preminulog akademika A. M. Ljapunova. O Friedmanovom naučnom zanosu i energiji svjedoči činjenica da je u srpnju 1925. sudjelovao u rizičnom letu na stratosferskom balonu kako bi prikupljao podatke o stanju atmosfere na velikim visinama. Dostignuvši visinu od 7400 metara, on i pilot Fedoseenko na pragu su smrti zbog nedostatka kisika. Memoari obojice učesnika o ovom letu, objavljeni nakon Fridmanove smrti u časopisu "Želim da sve znam", izuzetno su znatiželjni.
Posebna teorija relativnosti, koja se pojavila 1905. godine, bila je dobro poznata u Rusiji. No Ainsteinov članak, napisan 1915. godine, u kojem je formulisao principe opće relativnosti, zbog Prvog svjetskog rata stigao je do ruskih naučnika sa zakašnjenjem. Ubrzo nakon završetka rata, izvještaji o ovoj teoriji i potvrda Arthura Eddingtona o pomračenju Sunca u maju 1919. konačno su stigli u Rusiju i s oduševljenjem su primljene od strane naučne zajednice.
Od 1921. godine nastavljena je isporuka evropskih znanstvenih publikacija Rusiji i ruski naučnici dobijaju pristup potrebnoj literaturi. Osim toga, fizičar Vsevolod Fredericks donosi Petrogradu vrijedne podatke o novoj teoriji koji su zapravo znali iz prve ruke. Tokom rata bio je interniran u Njemačkoj kao "civilni zatvorenik". Uz dozvolu njemačkih vlasti, Frederiks je u Göttingenu radio kao pomoćnik Davidu Hilbertu, koji je početkom 1916. formulirao jednadžbe opće relativnosti neovisno o Ajnštajnu i bio vrlo upoznat s njegovim načelima.
U uskoj suradnji s Fredericksom, Friedman stvara svoja osnivačka djela o općoj relativnosti.
Nažalost, život Aleksandra Fridmana završava u svojoj sredini - u septembru 1925. obolio je od tifusa po povratku s Krima, a nakon dvije sedmice borbe sa bolešću, umire u dobi od 37 godina.

Pa ipak, de Sitter-ov model dugo je ostao u fokusu kozmologa. U djelima Felixa Kleina, Corneliusa Lanczosa i Georgesa Lemaitrea razmatrane su njegove varijante ovisno o izboru koordinatnog sustava: u obliku sfernog svijeta (prostora - vremena) s konstantnom pozitivnom zakrivljenosti ili čak ravnog svijeta s eksponencijalno sve većom razmjerom prostora. I u 1923-1924. procjenu spektralnog pomaka u de Sitter-ovom modelu poboljšali su Hermann Weil i Ludwik Silberstein.

Sve su te ideje široko raspravljane sve do 1930. Učesnici diskusije praktički ne primjećuju apsolutno novu, revolucionarnu ideju koju je uveo autsajder iz dalekog revolucionarnog Petrograda.

Friedmanov svemir: tri scenarija evolucije

U svom prvom djelu, od 29. maja 1922., Friedman se poziva na gore opisana djela Ajnštajna i de Sitera. No, umjesto da bira između dva statička modela, on smatra problemom pronalaska kozmološkog rješenja jednadžbi opće relativnosti iz općenitije perspektive.

Baš kao Ajnštajn, i Friedman je prostor zamislio kao trodimenzionalnu hipersferu. Međutim, za razliku od Ajnštajna, on je razumio da homogeni i izotropni svemir ne mora biti statičan i da se polumjer zakrivljenosti prostora, R, može mijenjati s vremenom. U ovom slučaju postoje dvije klase rješenja jednadžbi opće teorije relativnosti - statička i dinamička. Prvi uključuju modele Einstein i de Sitter; do drugog - Friedman, koji dolazi do dvije obične diferencijalne jednadžbe radijusa zakrivljenosti kao funkcije vremena.

U ovom slučaju, polumjer zakrivljenosti se dobiva invertiranjem nekog eliptičnog integrala, odnosno rješavanjem jednadžbe u odnosu na R:

U ovom izrazu R 0 je trenutni radijus Univerzuma, a t 0 je "vreme proteklo od stvaranja svijeta" (u Friedmanovom vlastitom izrazu).

Kosmološka konstanta Λ, poput one Ajnštajna, ulazi u Friedmannove jednadžbe, ali ona ima ulogu nezavisnog parametra koji se mora odrediti empirijski. Ispada da, ovisno o omjeru između Λ i prosječne gustoće materije u Univerzumu, nastaju tri glavna scenarija evolucije Univerzuma.

Ako je kosmološka konstanta greater veća od određene kritične vrijednosti ovisno o gustoći materije, tada Univerzum proizlazi iz jedinstvenosti (točke) gdje je njegov radijus nula. Nakon nekog vremena, brza početna ekspanzija usporava, a od određenog trenutka počinje faza ekspanzije s ubrzanjem, kada polumjer Univerzuma R (t) s vremenom raste eksponencijalno. Friedman ovaj scenarij naziva "monotonim svijetom prve vrste" (M1). Njegova karakteristična karakteristika je posebna prelazna točka iz faze usporavanja u fazu ubrzanja.

Matematička formulacija opće teorije relativnosti zasniva se na Riemannovoj geometriji ili geometriji prostora s proizvoljnom metrikom.
Prostorna metrika je funkcija s kojom možete odrediti udaljenost između dvije beskonačno bliske točke. Na primjer, za euklidsku ravninu ona je definirana kao dr 2 \u003d dx 2 + dy 2, a za površinu dvodimenzionalne sfere poluprečnika R - dr 2 \u003d R 2 (dθ 2 + sin 2 θ dφ 2)gde θ (širina) i φ (dužina) - kutne koordinate na sferi. Metrika trodimenzionalne sfere određena je na sličan način: polumjer sfere (R) može se smatrati polumjerom zakrivljenosti prostora. U Einsteinovom modelu radijus R je konstantan, dok u Friedmanovom modelu to ovisi o vremenu

Ako je kosmološka konstanta manja od iste kritične vrijednosti, tada su moguća dva scenarija. Pozitivnom vrijednošću Λ, Univerzum u početku ima konačni polumjer, a zatim se beskonačno proširuje ubrzanjem. Friedman je ovaj scenario nazvao "monotonim svijetom druge vrste" (M2).

Posebno je zanimljiv još jedan scenarij: on se može realizirati čak i s negativnom vrijednošću kosmološke konstante. U ovom slučaju univerzum izlazi iz singularnosti i zatim se širi. Brzina ekspanzije se konstantno smanjuje i nakon nekog vremena počinje se smanjivati \u200b\u200bsve brže dok se ne sruši natrag u posebnost.

Život takvog svijeta je konačan, a njegovo postojanje završava događajem koji je direktno suprotan Velikom prasku - Velikom utjecaju. Friedman je takav svijet nazvao periodičnim, jer se proces širenja i urušavanja može dogoditi beskonačno mnogo puta. Friedman je procijenio razdoblje od 10 milijardi svjetlosnih godina, što je iznenađujuće blizu modernim procjenama vremena od Velikog praska.

Friedman opisuje i dva ograničavajuća scenarija svog modela u slučaju kada je kosmološka konstanta equal jednaka kritičnoj vrijednosti. U jednom od njih se Univerzum širi usporavanjem, asimptotski se približavajući veličini Einsteinova statičkog modela; u drugom započinje veličinom Einsteinova statičkog modela, a zatim ga „ostavlja“ na beskonačno dugo vreme, eksponencijalno se širi.

Friedman i Ajnštajn

U svojoj knjizi Svijet kao prostor i vrijeme koja je objavljena 1923. Friedman rezimira svoje rezultate, govoreći o Velikom prasku u potpunosti savremenog jezika: „Promenljivi tip univerzuma predstavlja širok raspon slučajeva; za ovaj tip su mogući slučajevi kada se polumjer zakrivljenosti svijeta, počevši od određene vrijednosti, s vremenom stalno povećava; mogući su daljnji slučajevi kada se polumjer zakrivljenosti periodično mijenja: Univerzum se komprimira u točku (u ništa), zatim opet iz točke donosi svoj radijus do određene vrijednosti, zatim opet, smanjujući radijus njegove zakrivljenosti, pretvara se u točku itd.

Osoba nehotice podsjeća na legendu hinduističke mitologije o životnim razdobljima, postaje također moguće razgovarati o "stvaranju svijeta iz ničega", ali sve bi to trebalo smatrati znatiželjnim činjenicama, koje ne mogu u potpunosti potvrditi nedovoljni astronomski materijali. Beskorisno je, u nedostatku pouzdanih astronomskih podataka, navesti bilo koje figure koje karakteriziraju "živote" varijable Univerzuma; ako ipak počnemo brojati radi radoznalosti vrijeme koje je proteklo od trenutka kada je Svemir stvoren od točke do današnjeg stanja, i stoga počnemo određivati \u200b\u200bvrijeme koje je proteklo od stvaranja svijeta, tada ćemo dobiti brojeve u desetinama milijardi naših običnih godina.

U junu 1922. Friedman je poslao verziju svog rada na ruskom jeziku u Leiden, nizozemskom teorijskom fizičaru Paulu Ehrenfestu, koji ga šalje na objavljivanje u središnjem njemačkom „Journal of Physics“ (Zeitschrift für Physik). Sam Einstein skreće pažnju na članak, objavljen u julu 1922. godine, koji, međutim, ne čudi - uostalom, Ehrenfest je bio blizak prijatelj stvaraoca teorije opće relativnosti.

Einsteinova ocjena Friedmannove teorije kao "sumnjive" pokazala je koliko mu se tada činila neprihvatljiva ideja mijenjanja univerzuma. Tačna je, prema njegovom mišljenju, teorija trebala potvrditi "očiglednu" postojanost kosmosa.

U rujnu 1922. Ajnštajn je poslao kratku bilješku Zeitschrift für Physik u kojoj mu sugerira da je Friedmann napravio matematičku grešku. U odgovoru na pismo iz decembra 1922. Friedman detaljnije iznosi svoje kalkulacije. Međutim, ovo pismo pada u ruke primatelja tek u maju naredne godine, kada se Einstein vraća sa svog predavanja širom svijeta.

Mjesec dana kasnije, Fridmanov kolega, sovjetski fizičar Jurij Aleksandrovič Krutkov, susreće se s Einsteinom u Ehrenfestovoj kući u Leidenu i daje konačna pojašnjenja. Odmah nakon ovog sastanka Einstein objavljuje još jednu poruku u Zeitschrift für Physik u kojoj priznaje Friedmannove matematičke proračune kao ispravne. Istina, u nacrtu on ipak primjećuje da "odluka nema fizičko značenje", ali, razmišljajući, precrtava nepažnju primjedbe.

Ipak, trebalo bi proći još osam godina prije nego što je Ajnštajn prihvatio ideju o širenju svemira.

U potrazi za beskrajnim svemirom

Friedman je od samog početka shvatio da se geometrija, topologija i kinematika stvarnog Univerzuma ne mogu odrediti na osnovu jednadžbi opće relativnosti, te da se izbor jednog od nekoliko mogućih kozmoloških rješenja treba temeljiti na astronomskim opažanjima.

Međutim, najviše ga je brinula ideja konačnosti univerzuma koja se do tada već čvrsto ukorijenila u umovima fizičke zajednice zahvaljujući autoritetu Ajnštajna. Stoga se u svojim djelima 1922–23. Friedman inzistira na tome da lokalna metrika prostora sama po sebi ne može nedvosmisleno odrediti globalna svojstva (a naročito konačnost) univerzuma. Za početak, on nudi prilično spekulativnu algebarsku topološku konstrukciju beskonačnog prostora sa sfernom metrikom.

Konstrukciju iz algebarske topologije prvi je put upotrebio u kosmologiji 1900. nemački astronom Schwarzschild, a kasnije, 1917. godine, de Sitter pod imenom eliptični prostor (sada poznatiji kao realni projektivni prostor). U bilo kojoj dimenziji to je hipsfera u kojoj su identificirane antipodne točke. Drugim riječima, ovo je prostor svih mogućih pravaca iz bilo koje točke euklidskog prostora, sa dimenzijom većom za jednu.

Budući da je bilo koji izvor svjetlosti na hipersferi vidljiv s dvije suprotne strane, moguće je potpuno se ograničiti na samo polovicu sfere. Stvarni projektivni prostor u neparnim dimenzijama (posebno u dimenziji tri) ne samo da čuva metriku hipersfere, već je orientiran na isti način kao i sama hipersfera. No, njegov volumen bit će dvostruko manji od hipersfere, a masa takvog svemira će biti dva puta manja od mase sfernog svemira s istom gustoćom materije.

Na Ehrenfestovom seminaru Friedman se upoznao sa teorijom pokrova riemannskih mnogobroja, koju je početkom 1900-ih formulisao Henri Poincaré. Inspirisan ovom teorijom, Friedman predlaže varijantu beskonačnog prostora sa sfernom metrikom, koji se može dobiti „pokrivanjem“ hipersfere s beskonačnim euklidskim prostorom iste dimenzije. U jednodimenzionalnom slučaju to je ekvivalentno "prekrivanju" konačnog kruga s beskonačnom ravnom linijom, koja je beskonačno tanka i beskonačno dugačka namotaja kruga. U ovom će slučaju krug i navijanje imati istu metriku, ali svaka će točka kruga biti "prekrivena" beskonačnim brojem točaka prave linije. Međutim, u slučaju dvodimenzionalnog i trodimenzionalnog prostora, ovaj postupak ne dopušta dobivanje fizički ispravnog prostora: polovi hipersfere ostaju "ne pokriveni", a u stvarnom Svemiru takva nehomogenost se ne opaža.

Paralelno, Friedman iznosi još jedan argument protiv ideje o zatvorenom prostoru. Na prijedlog svog starog prijatelja, matematičara Yakova Tamarkina, on postavlja pitanje: da li jednadžbe opće relativnosti imaju rješenja u obliku hiperboloidnog beskonačnog volumena s istom negativnom zakrivljenosti u svakoj točki u prostoru?

U svom novom članku, objavljenom u Zeitschrift für Physik u januaru 1924., donosi dva takva rješenja: statičko i dinamičko. Statičko rješenje za prostor s negativnom zakrivljenosti, poput rješenja De Sitter, zahtijeva nultu gustoću materije u Univerzumu, i stoga nije od fizičkog interesa. U slučaju dinamičnog rješenja, gustoća materije trebala bi biti ista kao u varijanti s pozitivnom zakrivljenošću. Iz čega, na primjer, proizlazi da je nemoguće odrediti znak zakrivljenosti prostora na temelju samo jednog mjerenja gustoće neke tvari.

Međunarodna fizička zajednica, uključujući Ainsteina, ignorisala je i ovaj Friedmanov članak.

Stopama Friedmanna: otkrića Georgesa Lemaitrea

Daljnja sudbina Friedmanove teorije pokazala se daleko od „linearne“. Ubrzo je ponovno otkriven i obogaćen novim idejama, od kojih su se glavne odnosile na „tamnu materiju“ i „Hubble konstantu“.

1927. belgijski fizičar i svećenik Georges Lemaitre ponovno je otkrio Friedmannove jednačine i riješio ih. Znajući rezultate Sliphera u pogledu prevladavanja crvenog pomaka u spektru galaksija, dolazi do razumijevanja da se Univerzum najvjerovatnije proširuje. Stoga svoj rad naziva „O homogenom univerzumu sa konstantnom masom i sve većim radijusom“. Ali umjesto da razmatra sve moguće scenarije, on odabire ograničavajući slučaj monotonog svijeta - M2 prema Friedmanovoj klasifikaciji, u kojoj veličina Univerzuma raste logaritamski polako od Ainsteinova radijusa do beskonačnosti. Ovaj scenarij, kako se kasnije ispostavilo, nije fizički održiv.

S druge strane, Lemaitre ide dalje od Friedmanna u drugom pitanju, povezujući matematiku sa astronomijom. Friedman nije znao za rezultate Sliphera, objavljenog 1923. godine, dok ih je Lemaitre primio, kako kažu, iz prve ruke: 1925. godine puno je putovao po Americi, obilazeći sve astronomske opservatorije.

Lemaitre iz svoje teorije donosi elegantnu procjenu veličine „crvenog pomaka“ i izvodi važan odnos:

gde v - brzina galaksije, r - udaljenost do nje, R - polumjer zakrivljenosti prostora i Ṙ - brzina promjene polumjera zakrivljenosti.

Budući da se u modelu Lemaitrea radijus povećava gotovo eksponencijalno s vremenom, desna jednadžba blizu je konstantne vrijednosti. To znači da bi brzine galaksija trebale biti proporcionalne udaljenosti do njih s istim konstantnim koeficijentom. Lemaitre uspoređuje brzine 42 spiralne galaksije, koje je izračunao Slipher, s udaljenostima do njih, koje je odredio američki astronom Edwin Hubble, i dobiva željenu konstantu koja je jednaka 625 km / s / Mpc.

Da je Lemaitre odabrao drugačiji scenarij za širenje Univerzuma - iz singularnosti, mogao bi procijeniti "vrijeme od stvaranja svijeta". Ali kao rezultat, ona procjenjuje samo ono što može, odnosno početni radijus Univerzuma.

Friedmanova je sudbina čekala Lemaitrea koji je svoja otkrića objavio u malo poznatom časopisu Belgijske akademije nauka: za njegove ideje nije se pokazao interes za svjetiljke, pa ni njegov bivši učitelj Arthur Eddington. Na konferenciji u Solvayu 1927. godine Einstein je rekao Lemaitreu da je Friedman ta rješenja već nabavio ranije, a ideju o širenju svemira nazvao je "gnusnom" (doslovno, "odvratnom").

Velika prekretnica: Najfiniji sat Edwina Hubblea

1929. pomoću posebne tehnike Hubble procjenjuje udaljenosti do 46 galaksija i crtajući njihove brzine dobivene od Sliphera, ovisno o udaljenosti do njih, otkriva da se dobivene točke nalaze dovoljno blizu pravoj liniji. Nagib te ravne linije, izračunat kao 530 km / s / Mpc (puna linija u grafikonu), naziva se Hubble konstanta.

Na sastanku Engleskog astronomskog društva u siječnju 1930., Eddington i de Sitter priznaju da de Sitter-ov model nije u stanju objasniti otkriven linearni odnos između udaljenosti do galaksija i njihovih brzina. Lemaitre potom skreće Eddingtonovu pažnju na svoj rad iz 1927. godine, a Eddington ideju o širenju svemira uzima kao otkrivenje. Sljedeći je bio de Sitter, koji je izjavio da mu je "napokon veo pao s očiju".

Einstein se najduže opire novoj teoriji, ali njegovo se mišljenje postupno mijenja, što je olakšano objavljivanjem Hubbleovih rezultata i dokazom o nestabilnosti statičkog rješenja samog Ajnštajna, kojeg je Eddington našao iste godine, čak i u prisutnosti pozitivne kozmološke konstante.

Početkom 1931. godine Ajnštajn je otputovao u opservatorij Mount Wilson u Kaliforniji da bi lično razgovarao sa Hubbleom i razgovarao o svojim nalazima. Po povratku u Berlin piše članak u kojem prepoznaje teoriju širenja Univerzuma, primjećujući Friedmannov prioritet i predlaže da se iz opće teorije relativnosti izuzme njegov stari "neprijatelj" - kosmološka konstanta Λ.

Do otkrića činjenice da se širenje Univerzuma ubrzava, ostalo je još gotovo pola stoljeća. Nije iznenađujuće što je Ajnštajn vjerovao da je model širenja Univerzuma - rješenje koje slijedi iz Friedmannove teorije o nultoj kosmološkoj konstanti - jedini ispravan opis Univerzuma.

U dodatku O kosmološkom problemu, dodan glavnom tekstu svoje čuvene zbirke predavanja, Značenje relativnosti (1946), Einstein napominje: „… matematičar Friedman je pronašao način da riješi taj problem [kosmološke konstante]. Njegovi su rezultati pronašli neočekivanu potvrdu u širenju zvjezdanog sustava * koji je otkrio Hubble. Daljnja prezentacija nije ništa drugo do prezentacija Friedmanove ideje ... ". A zatim, na 15 stranica, Einstein detaljno objašnjava Friedmannovu teoriju.

1932. godine Einstein i de Sitter napisat će zajedničko djelo u kojem predlažu da se iz opće teorije relativnosti izuzme ne samo kosmološka konstanta, već i ideja zakrivljenog svemira, predlažući razmotriti samo ravni model. To je takav model koji će postati osnova za teoriju šireg Univerzuma kroz čitava desetljeća koja će uslijediti, a gotovo do kraja stoljeća, udžbenici o kosmologiji će u bilješkama razmatrati samo modele sa ne-nurom kosmološkom konstantom.

S druge strane, uz pomoć astronomskih promatranja, još nije bilo moguće pronaći nijedan dokaz da se svemir u kozmičkoj skali razlikuje od neiskrivljenog euklidskog prostora. Međutim, moguće je da će preciznija mjerenja i dalje otkriti njegovu pozitivnu ili negativnu zakrivljenost koju je predvidio Friedman.

Prema scenariju Friedmana

Na kraju svoje knjige Friedman (1923) piše: „Einsteinova teorija opravdana je iskustvom; objašnjava stare, naizgled neobjašnjive pojave i predviđa nove i zapanjujuće odnose. Najsigurniji i najdublji način proučavanja geometrije svijeta i strukture našeg Univerzuma pomoću Einsteinove teorije jeste primjenu ove teorije na cijeli svijet i korištenje astronomskih istraživanja. Do sada nam ova metoda može dati malo, jer matematička analiza položi oružje suočena s poteškoćama u pitanju, a astronomska istraživanja još ne daju dovoljno pouzdane osnove za eksperimentalno proučavanje našeg Svemira. Ali u tim okolnostima ne može se propustiti da se uoče privremene poteškoće; naši potomci će nesumnjivo prepoznati prirodu svemira u kojem smo osuđeni da živimo ... "

Sam Friedman posebno je izdvojio periodni svijet. Ciklično rađanje i nestajanje svemira podsjetilo ga je na filozofske ideje o reinkarnaciji iz Indije i drevne Grčke. Ali zahvaljujući Einsteinovom autoritetu među kosmolozima od 1930-ih. glavni favorit bio je ravni Univerzum, koji se usporavanjem usporava u beskonačnost (jer u nedostatku kosmološke konstante, ništa ne djeluje protiv sile gravitacije, koja sprečava ubrzanje ravnog svijeta).

Tačno, od 1980-ih. među teoretičarima su se počeli čuti glasovi u korist Lemaitreovog pristupa, koji je tvrdio da kosmološka konstanta Λ pomaže u rješavanju niza poteškoća s kojima se suočava teorija. Pa ipak, primljena 1998-1999. rezultati astronomskih opažanja bili su pravo iznenađenje za naučnu zajednicu.

Proučavajući sjaj supernova klase 1a, udaljenih 5 milijardi svetlosnih godina od nas, dva nezavisna tima astronoma na čelu sa tri buduća laureata nobelova nagrada Saul Perlmutter, Adam Riess i Brian Schmidt - otkrili su ubrzanje svemira u ovom periodu. To je značilo da Friedmanov periodični svijet mora biti odbačen. Uz to su obje skupine otkrile da je kosmološka konstanta dovoljno velika i uspostavile su omjer količine energije materije (uključujući tamnu tvar) i tamne energije u sadašnjem svemiru, jednaku 30% i 70%.

Međutim, ovi rezultati još uvijek nisu mogli precizno odrediti koji je od dva monotona Friedmannova scenarija realiziran - s singularnošću ili s konačnim polumjerom Univerzuma na početku vremena.

Ovaj je izbor bilo moguće učiniti zbog posebnosti prvog scenarija koji se sastojao u tome da se ubrzanje širenja Univerzuma prvo smanjuje, a zatim povećava. Ako uzmemo starost svemira od 13,75 milijardi godina, kako je određeno iz moderne vrijednosti Hubble konstante i odnosa između energije materije i tamne energije, tada se ispostavlja da je točka preokretanja znaka ubrzanja udaljena od nas 5,5 milijardi svjetlosnih godina.

2004. godine Rieszov tim uspio je izmjeriti udaljenost do supernove koja je eksplodirala u eri usporavanja širenja Univerzuma, koja je udaljena 8 milijardi svjetlosnih godina od nas. Ovi rezultati ukazuju da je usporavanje širenja Univerzuma prije otprilike 5 ± 1 milijarde svjetlosnih godina doista zamijenjeno ubrzanjem.

Tako je prvo došao cilj do cilja monotonog svijeta M1 Friedmana.

Ko je prvi?

Nakon objavljivanja senzacionalnih astronomskih rezultata u 1998-1999. istoričari nauke započeli su raspravu o prioritetu u otkrivanju teorije Velikog praska. Nakon kratke rasprave, Lemaitre i Hubble stigli su do "finala", a potonji se smatrao favoritom - jedini je on zaslužan za ideju o proširenju Univerzuma. Ali odjednom se ispostavilo da i sam Hubble nikada nije vjerovao u ovu teoriju.

Jedna tajanstvena priča našla se u središtu rasprave. Članak Lemaitrea iz 1927. preveden je 1931. i objavljen u časopisu Engleskog astronomskog društva, ali ovaj je reprint izostavio veliki fragment veličine stranice s izvođenjem Hubbleove konstante iz astronomskih podataka. Uslijedilo je mišljenje da je cenzur Lemaitreovog članka bio Hubble, lično ili putem prijatelja. Međutim, nedavno je dokazana potpuna nedosljednost ove verzije: pronađeno je Lemaitreovo pismo uredniku engleskog časopisa u kojem i sam pristaje ukloniti ovaj dio kao zastarjeli (Livio, 2011).

Ali povjesničari su već proglasili Lemaitrea autorom Hubble konstante i pobjednikom spora oko naslova otkrivača. Uistinu, zasluge ovog izvanrednog naučnika su nesporne. Nakon četiri godine oklijevanja i sumnje, Lemaitre ipak prihvaća Friedmanovu ideju o rođenju Univerzuma iz singularnosti i 1934. pokušava mu dati fizičko značenje, govoreći o "eksploziji prvobitnog atoma", koju je F. Hoyle kasnije ironično okrivio kao "Veliki prasak" (doslovno " Veliki prasak").

Osim toga, unatoč autoritetu Einsteina, Lemaitre je do kraja života dosljedno branio potrebu za kosmološkom konstantom za općom teorijom relativnosti, dajući joj još uvijek ne sasvim jasan status "tamne energije" ili "energije vakuuma".

Međutim, u svom prvom članku Lemaitre je zapravo izostavio iz vida verziju razvoja Univerzuma prema scenariju Velikog praska. Ponovno je otkrio Friedmannove jednadžbe, on ipak nije razmotrio sve klase njihovih mogućih rješenja, fokusirajući se samo na jedno od njih, na ograničavajuću verziju svijeta M2 s konačnim početnim polumjerom Univerzuma i beskonačno dugim širenjem na trenutni radijus. Ali čak je i ovo rješenje dobio, pretpostavljajući da kosmološka konstanta ima neku kritičnu vrijednost, ovisno o gustoći materije u Univerzumu.

Stoga je zbunjujuće što su povjesničari znanosti Harry Harry Nussbaumer i Lydia Bieri nedavno zaključili da „Lemaitre Friedmannu ne duguje ništa“ (Nussbaumer & Bieri, 2009, str. 111). Zapravo "ništa" osim razumijevanja da je kosmološka konstanta nezavisni parametar i da je Univerzum rođen iz singularnosti!

Ironično je da se teorija Velikog praska ubrzo nakon što ga je Ainstein priznao, postala očuh naučnom svetu zbog netačnosti ranih pokušaja određivanja vrijednosti Hubble konstante. Nekoliko puta podcjenjujući procjene udaljenosti do udaljenih galaksija, Hubble je dobio odgovarajuće manje doba Svemira. Čak je Ajnštajn u svojim poslednjim godinama života očajao pronaći izlaz iz ovog paradoksa: prema geološkim podacima starost Zemlje procenjena je na 4 milijarde godina, a prema kosmološkim podacima starost samog Univerzuma nije prelazila 1,7 milijardi godina.

I tek 1950-ih, nakon smrti Hubblea i Ajnštajna, astronomi Walter Baade i Allan Sandage iz Opservatorija Palomar (Južna Kalifornija, SAD) ponovno su obradili rezultate Hubbleovih opažanja, smanjili procjenu Hubbleove konstante za osam puta i povećali se za isti broj puta doba svemira. Teorija velikog praska ponovo je postala omiljena u naučnom svijetu.

Dodajemo da doprinos samog Hubblea empirijskoj provjeri teorije širenja Univerzuma sada astronomi preispituju u korist Sliphera.

Povjesničari Helge Krag i Robert Smith (Kragh, Smith 2008) prikazuju Friedmana kao čistog matematičara koji nije pridavao veliku važnost fizičkom značenju svojih otkrića. Ali ovo gledište opovrgavaju čak i njegova značajna dostignuća u aerodinamici i meteorologiji. Zbirka njegovih izabranih djela iz 1966. i širok raspon problema koje on tamo rješava, ne ostavlja sumnju da je Friedman uvijek tražio fizičku potvrdu svojih teorija. Tek njegova prerana smrt u 37. godini života spriječila ga je da prvi poveže kosmološku teoriju i empirijske podatke, i doprinio je potcjenjivanju njegovog doprinosa modernoj kosmologiji.

Prema memoarima Ekaterine Fridman, njen suprug je volio citirati liniju iz Dantea: "Vode u koje uđem još niko nije prešao." Doista, kao filozof kosmologije, Friedman je glava i rame iznad svih ostalih sudionika u raspravi 1920-ih, uključujući i Ajnštajna. Poznato je da je Ainstein na kraju svog života nazvao kosmološku konstantu "njegovom najvećom greškom", što znači da je, prema Friedmanu, teorija o širenju Univerzuma u načelu mogla i bez njega.

Dugo se teorija Velikog praska u sovjetskoj literaturi naziva „reakcionarnom teorijom Lemaître“. U takvim je uvjetima za sovjetske fizičare bilo jednostavno opasno braniti Fridmanov prioritet: počeli su otvoreno braniti Fridmanova dostignuća tek nakon Staljinove smrti. To je promijenilo odnos prema njegovim dostignućima zapadnih naučnika i od 1970-ih. u udžbenicima o kosmologiji jednadžbe su se počele nazivati \u200b\u200bjednadžbama i Friedmannovom metrikom.

Najvatreniji zagovornik Fridmana, teorijski fizičar Ya. Zel'dovich naglašava koliko je bilo teško kad je Fridman otkrio svoja otkrića: „Friedmanovi radovi objavljeni su u 1922-1924, u vrijeme velikih poteškoća. "Rusija u mraku" - takav je dojam HG Velsa o Moskvi i Petrogradu 1921. U istom broju [njemačkog] časopisa u kojem je objavljeno Friedmanovo djelo, upućen je apel njemačkim naučnicima: da sakupe naučnu literaturu za ruske kolege koji su bili odsječeni od nje doba rata i revolucije. U tim je uvjetima stvaranje teorije od velikog značaja bio podvig ne samo naučan, već i univerzalan. "

* Nažalost, Ainstein je ovo postignuće osobno pripisao E. Hubbleu, iako u stvarnosti pripada najmanje nekoliko znanstvenika, uglavnom W. Sliphera.

L iteracija

Fridman A. A. Izabrana djela / Serija „Klasika nauke“ / Akademija nauka SSSR-a, 1966.

Ubrzavajući svemir (naučna pozadina za Nobelovu nagradu za fiziku 2011) / Klasa za fiziku Kraljevske švedske akademije nauka.

Belenkiy A. Alexander Friedmann i porijeklo moderne kozmologije // Fizika danas. 2012. br. 65 (10). P. 38-43.

Ajnštajn A. Značenje relativnosti. Princeton University Press. Treće izdanje s dodatkom (1946.), Četvrto izdanje s dodatkom (1950.), Peto izdanje (1951.), Šesto izdanje (2004.).

Eddington A. S. Matematička teorija relativiteta. London: Cambridge U. Press, 1923.

Kragh H., Smith R. W. Ko je otkrio svemir koji se širi? // Istorija nauke. 2003. br. 41. str. 141-162.

Livio M. Izgubljen u prijevodu: Misterija nestalog teksta riješena // Priroda. 2011. br. 479. P. 171-173.

Nussbaumer H., Bieri L. Otkrivanje svemira koji se širi. CUP, 2009.

Perlmutter S. Supernovee, tamna energija i svemir koji ubrzava // Fizika danas. 2003. br. 56 (4). P. 53-60.

Tropp E. A. i dr. Aleksandar A. Friedmann: Čovjek koji je stvorio univerzum. Cambridge University Press, 1993, 2006.

Tropp E.A. i dr. Aleksander Aleksandrovič Fridman. Život i rad. Kijev: KomKniga, 2006.304 str.

Autor se želi zahvaliti Alekseju Kojevnikovu (UBC) na raspravama u pozadini, Carlu Beenakkeru (Univerzitet Leiden) sa Univerziteta Leiden na objavljivanju pisama Friedmana do Ehrenfesta, Sabine Lehr (Springer DE) iz izdavačke kuće Springer na točnim datumima objavljivanja Friedman i Einstein, Galina Zhitlina (Richmond BC) za pomoć u pripremi teksta za publikaciju

Urednici se zahvaljuju Liliane Moens (Arhiv George Lemaitre-a, Katoličko sveučilište Louvain, Centar za geoznanosti i klimatska istraživanja J. Lemaitre-a, Louvain-la-Neuve, Belgija) na pomoći u brzom pribavljanju fotografija i pravu na njihovo objavljivanje; Carlo Beenakker (Institut Lorenz, Leiden University, Leiden, Holandija), Lauren Amundson (Lowell Observatory Archive, Flagstaff, Arizona, SAD), V. M. Katzov i E. L. Makhotkin (Main Geophysical A. I. Voeikov opservatorij, St. Petersburg)

Ko je izmislio modernu fiziku? Od klatna Galilea do kvantne gravitacije Gorelik Gennady Efimovich

Aleksandar Fridman: „Univerzum ne miruje“

U proleće 1922. godine u glavnom časopisu za fiziku toga vremena - „Zeitschrift für Physik“ usledio je apel „Fizičarima Nemačke“. Odbor njemačkog fizičkog društva izvještavao je o teškom stanju kolega u Rusiji, koji od početka rata nisu primali njemačke časopise. Od tada je njemačka fizika bila u vodstvu, pa bila je to zbog teške glad za informacijama. Od njemačkih fizičara zatraženo je da se publikacije posljednjih godina pošalju u Petrograd.

Isti magazin, dvadeset i pet stranica, sadrži članak primljen iz Petrograda i protivljen je pozivu za pomoć. Ime autora - Alexander Fridman, fizičarima je bilo nepoznato, ali članak pod naslovom "O zakrivljenosti prostora" tvrdio je puno. Autor je tvrdio da rješenja Einsteina i de Sittera, objavljena pet godina ranije, nisu jedini mogući, već su samo vrlo posebni slučajevi da gustina, stalna u cijelom prostoru, ne mora biti stalna u vremenu. Upravo u ovom članku prvi put je rečeno o "širenju svemira". To će postati astronomska činjenica sedam godina kasnije; ostaje da se izmjeri i izračuna koliko je milijardi godina trajala ekspanzija i kolika je udaljenost do kosmičkog horizonta, ali horizont nauke 1922. godine proširio je 34-godišnji Alexander Fridman.

Alexander Fridman

Ako smo, skupljajući hrabrost, svemir uspoređivali s klatnom, tada se rješenja kosmološkog problema koje su dobili Einstein i de Sitter mogu uporediti sa položajima klatna u mirovanju. Postoje dva takva položaja: kada klatno samo visi i kad stoji "naopako". I Friedman je otkrio da univerzalno klatno uopće nije dužno počivati, mnogo je prirodnije da se to kreće. I izračunao je zakon kretanja na osnovu Einsteinove jednadžbe. Istovremeno, pokazao je da je kretanje moguće kada je kosmološka konstanta jednaka nuli. Svemir se može proširiti i skupiti u zavisnosti od njegove gustine i brzine u određenom trenutku. Dakle,

Uporedimo sada Univerzum s gumenom kuglom, sjećajući se suštine Einsteinove teorije gravitacije - povezanosti zakrivljenosti prostora-vremena i stanja materije. Ainstein je, moglo bi se reći, otkrio kako je polumjer kugle povezan sa gustoćom i elastičnošću gume. Počeo je sa loptom, čiji je radijus konstantan.

Pojednostavljenje problema jedno je od glavnih alata teoretičara. U tami neznanja ponekad ispod ključa trače ključ samo zato što je drugdje nemoguće tražiti. Čudno je da su takva pretraživanja uspješna. Čak ni autor jednadžbi ne može riješiti složene jednadžbe za proizvoljni slučaj. Einstein je počeo najjednostavnijim slučajem - sa najhomogenijom geometrijom, iako zapažanja astronoma 1917. godine nisu ukazivala na homogenost materije u svemiru.

Ali njegova druga pretpostavka - o nepokretnosti kugle - izgledala je očigledno koliko i postojanost zvjezdanog neba. Samo na pozadini fiksnih zvijezda astronomi su uspjeli proučiti kretanje planeta, a fizičari su pronašli zakone koji upravljaju tim kretanjem. I na kraju, vječnost Univerzuma se obično, u ime nauke, protivila religioznoj ideji stvaranja svijeta.

Friedman je podigao ruku prema ovom aksiomu.

Vratimo se gumenoj, tačnije Rimskoj, kugli Univerzuma, koju je Einstein pokupio 1917. godine. Izlažući pojednostavljujuće pretpostavke, Einstein je tužno otkrio da u stvari nema kuglu u njegovim rukama, postoje samo eterični aksiomi. Otkrio je da jednadžbe gravitacije, koje je pretrpio prije dvije godine, nemaju očekivano rješenje! Svako dijete koje zna da stvarni život gumenog balona počinje ako se napuhava, moglo bi mu pomoći. Ali Ainstein je - ne bez razloga i veliki fizičar - o tome razmišljao. Kosmološka konstanta koju je dodao jednadžbama postao je taj zrak, čija elastičnost uravnotežuje elastičnost univerzalne kugle.

Upoznavši Einsteinovu kosmologiju, Friedman je cijenio ogromnost postavljenog fizičkog problema, ali njegovo je matematičko rješenje postavilo sumnju. Naravno, klatno može biti u mirovanju, ali to je samo poseban slučaj njegovog općeg oscilatornog pokreta. Ili na jeziku matematike: diferencijalna jednadžba poput Einsteinove jednadžbe gravitacije obično ima čitavu klasu rješenja ovisno o početnim uvjetima.

Friedman je u svom članku pokazao kako se sferični prostor-vrijeme mijenja u skladu sa njegovom "elastičnošću" utvrđenom Einsteinovom jednadžbom. U jednom od mogućih rješenja polumjer Univerzuma se povećao, počevši od nule, na određenu maksimalnu vrijednost, a zatim se ponovo smanjio na nulu. Šta je sfera nulte radijusa? Ništa! A Friedman je napisao:

Očiglednom analogijom nazvaćemo vremenski interval tokom kojeg je dosegao polumjer zakrivljenosti od 0 R 0 , vrijeme proteklo od stvaranja svijeta.

To je lako reći za matematičara, ali za fizičara Ajnštajna rezultat je bio toliko čudan da ... nije mu vjerovao, pronašao zamišljenu grešku u proračunima i to je objavio u kratkoj bilješci u istom časopisu. Tek nakon što je primio pismo od Friedmana i ponovio izračune, Einstein je prepoznao rezultate svog ruskog kolege i u sljedećoj ih napomeni nazvao "prosijavanjem novog svjetla" o kosmološkom problemu. Povjesničari Einsteinova greška rasvjetljava razmjere Friedmanova djela.

Ajnštajna o djelu A. Friedmana

Bilješka o djelu A. Friedmana "O zakrivljenosti prostora" (18.09.1922.)

... Rezultati koji se tiču \u200b\u200bdinamičkog svijeta sadržani u navedenom radu djeluju mi \u200b\u200bsumnjivo ... Zapravo, rješenje u njemu naznačeno ne zadovoljava poljske jednadžbe. Značaj ovog djela leži u činjenici da dokazuje postojanost poluprečnika svijeta u vremenu ...

Na delo A. Fridmana "O zakrivljenosti prostora" (31.05.1923.)

U prethodnom postu kritizirao sam gore navedeni rad. Međutim, moja kritika, kako sam se i uvjerio iz Friedmanovog pisma, temeljila se na grešci u proračunu. Vjerujem da su Friedmanovi rezultati tačni i osvjetljavaju novu svjetlost. Ispada da jednadžbe polja, zajedno sa statičkim, priznaju i dinamička (vremenski različita) rješenja strukture prostora.

Današnji student može izračunati Friedmana na dvije stranice i skeptično razmišlja: „Pa, šta je on u stvari napravio ?! Riješen je jednadžba, to je sve! Ovako školarci rješavaju jednadžbe. Da, Einsteinove su jednadžbe složenije od kvadratnih, ali ni Friedman nije školar. Einstein je pronašao jedan 'korijen' svojih jednadžbi, Friedman - ostalo. "

Dakle, možda je razgovor o veličini Fridmanovog djela odjek onih godina kada su čuvari ruske slave po svaku cijenu tražili domaće otkrivače? Ne, samo zato što su ti isti čuvari pokušali zaboraviti nacionalni doprinos kosmologiji, proglašeni slugom "svećeništva", jezikom sovjetske ideologije. Ako je i sam Friedman pisao o "stvaranju svijeta", tada čuvari državne ateističke religije ne bi mogli dopustiti takvu slobodu govora. Kozmologija u SSSR-u bila je zatvorena 1938. godine i dozvoljeno joj je tek nakon Staljinove smrti.

Formule u fizičkom radu imaju svoj život. Ovo je i dobro i loše. Dobro, jer je znanstvene pristranosti i nepotrebne interpretacije lakše odvojiti od formula. No, s druge strane, gledajući formule napisane prije mnogo godina, teško je zaviriti u značenje koje je uneseno u njih kada su se pojavile.

Friedmannovo djelo nije samo još jedno kozmološko rješenje koje je stajalo pored Einsteinova prvog rješenja. Friedman je otvorio dubine kosmološkog problema otkrivši da je promjena generičko svojstvo univerzuma. Dakle, pojam evolucije proširio se na najopsežniji predmet. Osim toga, postavilo se pitanje na koje još uvijek nema uvjerljiv odgovor: kako mnoštvo kozmoloških rješenja teorije gravitacije korelira s temeljnom jedinstvenošću samog Univerzuma?

Je li Friedmanov rezultat bio nesreća ili nagrada za hrabrost?

Prve naučne radove radio je, još u školi, iz čiste matematike - teorije brojeva. Nakon što je diplomirao na matematičkom odsjeku univerziteta, bavio se dinamičkom meteorologijom - naukom o naj haotičnijim procesima u sublunarnom svijetu, jednostavnije rečeno, prognoziranju vremena. Matematika njegove nauke ličila je na matematiku Ainsteinove teorije gravitacije. I što je najvažnije, bilo mu je lakše, matematičaru, da se odupre autoritetu velikog fizičara i da sumnja u njegove rezultate.

Znači Friedman je čisti matematičar? Ne samo. Još kao student sudjelovao je u "Krugu nove fizike" pod vodstvom Paula Ehrenfesta, Ajnštajnova prijatelja, koji je tada živio u Rusiji.

Istorija je vodila računa i o drugim povoljnim okolnostima. Za vrijeme građanskog rata, zbog nedostatka nastavnika, Friedman je predavao tečajeve fizike i rižanske geometrije. A 1920. godine sudbina ga je spojila sa Vsevolodom Frederickom. Svjetski rat je ovog ruskog fizičara pronašao u Njemačkoj. Suočio bi se s tužnom sudbinom predmeta neprijateljske sile, ako ne zagovor Hilberta, čuvenog njemačkog matematičara. Kao rezultat toga, Fredericks je postao pomoćnik za nekoliko godina - upravo u trenutku kada se završava stvaranje teorije gravitacije i kada je Einstein došao kod Hilberta da raspravlja o svojoj teoriji. Fredericks je bio svjedok toga.

Još do 1922. nemački fizičari pokušavali su pomoći kolegama u Rusiji. Ehrenfest je bio posebno zabrinut zbog ovoga. U ljeto 1920. godine njegovo je pismo stiglo u Petrograd, prvi nakon duge pauze. U kolovozu 1920. Friedman je Ehrenfestu odgovorio da proučava teoriju relativnosti i da će studirati teoriju gravitacije.

Bum oko nove teorije već je bjesnio u svijetu - nakon što je potvrđeno odstupanje svjetlosnih zraka od udaljenih zvijezda koje je predvidio Ainstein. Počele su se objavljivati \u200b\u200bpopularne brošure o novoj teoriji, uključujući knjigu samog Ajnštajna. U autorovom predgovoru na ruski prijevod, objavljenom u Berlinu u jesen 1920. godine, čitamo:

Više nego ikad, u ovo nemirno vrijeme mora se voditi računa o približavanju ljudi različitih jezika i nacija. S ove je točke gledišta posebno važno poticati živu razmjenu umjetničkih i naučnih djela, čak i u trenutnim teškim okolnostima. Zato me posebno raduje što se moja knjižica pojavljuje na ruskom.

Dvosmjerna razmjena fizičkih i matematičkih ideja u kosmologiji dogodila se iznenađujuće brzo.

Pa ko je bio osnivač dinamičke kosmologije - matematičar ili fizičar? Čovjek koji ga je dobro poznavao rekao je o Fridmanu bolje od ostalih: "Matematičar je po obrazovanju i talentu, kako u mladosti, tako i u zrelim godinama, žarko je želio primijeniti matematički aparat na proučavanje prirode."

Da bi se matematički aparat primijenio na takav jedinstveni volumen kao što je Univerzum, potrebna je hrabrost, koja se ne uči ni u odjeljcima matematike ni fizike. Ili je ili nije. Friedmanova hrabrost vidljiva je golim okom: dobrovoljno je otišao na front - u zrakoplovstvu i kao profesor (i autor nove kozmologije) učestvovao u rekordnom letu balonom.

Dakle, nadarenost, znanje i hrabrost. Ovakva kombinacija je itekako vrijedna nagrade, koja se ponekad naziva i srećom, ponekad - povoljnim povijesnim okolnostima. Ali Friedmanu nije bilo suđeno da živi do vremena kada je obim njegovog otkrića postao jasan. Talentirani i odvažni čovjek umro je u dobi od 37 godina od tifusne groznice.

Sedam godina kasnije, u dnevniku akademika V.I. Vernadskog, pojavio se sledeći zapis:

Razgovor s Verigom o A.A.? Fridmanu. Umro je rano, možda sjajan naučnik, što sam vrlo dobro okarakterisao BB Golitsyna 1915. godine i tada sam skrenuo pažnju na njega. I sada - u vezi s mojim trenutnim radom i njegovom idejom o širenjem pulsirajućeg Univerzuma - pročitao sam ono što mi je na raspolaganju. Jasna, duboka misao dobro obrazovane osobe koja je zarobljena Božjim darom. Prema Verigu, njegovom drugovi i prijatelju, on je bio šarmantan čovjek, divan drugova. S njim se sreo na frontu. Na početku boljševičkog režima Fridman i Tamarkin, njegov prijatelj, ali mnogo lakši od njega, proterani su sa Univerziteta. U jednom je vremenu Friedman htio pobjeći s Tamarkinom: možda bi ostao živ?

Nakon njemačkog fizičara, holandskog astronoma i ruskog matematičara, sljedeći važan doprinos kosmologiji dali su američki astronomi.

Ovaj tekst je uvodni fragment. Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Svezak 3 [fizika, hemija i tehnologija. Istorija i arheologija. Miscellaneous] autor Kondrashov Anatolij Pavlovič

Iz knjige Zanimljivo o astronomiji autor Tomilin Anatolij Nikolajevič

Iz knjige Što je teorija relativnosti autor Landau Lev Davidovich

Iz knjige Ko je izmislio modernu fiziku? Od Galileovog klatna do kvantne gravitacije autor Gorelik Gennady Efimovich

Iz knjige Tweets about Univerzum autor Chaun Marcus

Iz knjige Kome je pala jabuka autor Kesselman Vladimir Samuilovich

Iz knjige Era i ličnost. Fizičari. Eseji i uspomene autor Feinberg Evgeny Lvovich

Iz knjige autora

Iz knjige autora

Drugo poglavlje "... I ona stoji na tri stupa ..." Vjera je ekstrapolacija istine putem autoriteta, nedokazane percepcije verbalne informacije kao

Iz knjige autora

Iz knjige autora

Koliko košta gram svjetlosti? Povećanje tjelesne mase usko je povezano s radom na njemu: proporcionalna je radu koji je potreban da bi se tijelo pokrenulo. U ovom slučaju, nema potrebe trošiti rad samo na pokretanju tijela u pokretu. Bilo koji

Iz knjige autora

Alexander Friedman: „Univerzum ne miruje“ U proljeće 1922. godine glavni časopis za fiziku toga vremena - „Zeitschrift für Physik“ objavio je apel „Nemačkim fizičarima“. Odbor njemačkog fizičkog društva izvijestio je o teškoj situaciji kolega u Rusiji, koji s

Iz knjige autora

108. Može li život postojati negdje drugdje u Sunčevom sistemu? Prostor je oštar. Vakuum, hladnoća i vrućina, smrtonosno ultraljubičasto (UV) zračenje i čestice visoke energije štetno djeluju na žive ćelije. Ako je prevruće, složeni se molekuli raspadaju i ako

Iz knjige autora

Eksperiment koji ne vrijedi ponavljati "Želim vam reći novo i strašno iskustvo, za koje savjetujem da se ni na koji način ne ponavljate", napisao je nizozemski fizičar van Muschenbrook pariškom fizičaru Reaumuru i izvijestio dalje da je, kada je u lijevu ruku uzeo staklenu posudu s naelektriziranom