ŠPANJU UNIVERZE

U proljeće 1922. u uglednom časopisu za fiziku „Zeitschrift fur Physik“ (naime, tadašnji njemački časopisi objavljivali su najnovije inovacije svjetske znanosti) objavljen je apel „Njemačkim fizičarima!“. Odbor njemačkog fizičkog društva pozvao je kolege da spasu ruske fizičare od godina okrutne i gladne informacijske gladi: uostalom, od samog početka Prvog svjetskog rata u Rusiju praktički nijedan znanstveni časopis nije stigao. 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 - stigao je članak, poslan iz Rusije. Bavio se općom teorijom relativnosti Alberta Einsteina. Ime autora - Alexander Friedman - bilo je nepoznato njemačkim kolegama.
   Alexander Fridman rođen je 16. lipnja 1888. u Sankt Peterburgu u obitelji Aleksandra Fridmana, umjetnika corps de baleta carskih kazališta Sankt Peterburga, i pijanistice, diplomantice konzervatorija Lyudmile Volchek.
   Dječak je od djetinjstva pokazivao izvanredne sposobnosti za točne znanosti. Aleksandar je još bio gimnazijski student, kada je njegov matematički talent privukao pažnju akademika A. Markova, koji je savjetovao prodoru djeteta da uđe u fizičko-matematički odjel, što je, međutim, trebao učiniti.
   Godine 1906., Aleksander je završio Drugu gimnaziju u Sankt Peterburgu sa zlatnom medaljom i postao student matematičkog odjela za fiziku i matematiku na Sveučilištu u Sankt Peterburgu. Tijekom tih godina, profesor V. Steklov, sjajan matematičar, nevjerojatno svijetla ličnost, budući akademik i potpredsjednik Ruske akademije znanosti, preselio se u glavni grad iz Harkova. Njegovo ime je sada Institut za matematiku Ruske akademije nauka.
   Vladimiru Andreeviču Steklovu bilo je suđeno da postane učitelj Aleksandra Fridmana, njegove pouzdane zaštite i podrške.
   Godine 1910. A. Fridman i njegov prijatelj Y. Tamarkin, na preporuku profesora Steklova, nakon završetka studija napustili su se da se pripreme za profesuru. Učitelj je u svojoj peticiji napisao: "Obje su sposobnosti i naporan rad obje osobe jednake i već sada stvaraju dojam mladih znanstvenika, a ne studenata koji su tek diplomirali na sveučilištu."
1922. Y. Tamarkin, prijatelj i koautor A. Fridmana po nekoliko tačaka, ilegalno je napustio Sovjetsku Rusiju, preselio se u Sjedinjene Države, a kasnije predavao u Cambridgeu.
   Nakon polaganja majstorskih ispita 1913. godine, Friedman se pridružio glavnom fizičkom opservatoriju, dijelu Ruske akademije znanosti. Alexander Alexandrovich tada se specijalizirao za aerohidrodinamiku, a takva „distribucija“ pokazala se vrlo korisnom. Bavio se dinamičkom meteorologijom s nadahnućem, pokušavajući matematičkim jezikom opisati one kaotične procese koji se događaju u atmosferi. Vrijeme je opisao djelomičnim diferencijalnim jednadžbama.
   Zatim je uslijedilo stažiranje na Sveučilištu u Leipzigu.
   Kad je počeo Prvi svjetski rat, Aleksandar Aleksandrovič pridružio se dobrovoljačkoj zrakoplovnoj jedinici. Sudjelovao je u organiziranju promatranja iznad zraka i stvaranju posebne službe za nadzemni zrak na Sjevernoj i Jugozapadnoj fronti, osobno je sudjelovao u izviđačkim operacijama, učeći upravljati zrakoplovom. Nešto kasnije Friedman je pozvan da predaje u zrakoplovnoj školi u Kijevu. Od 1917. predavao je na sveučilištu u Kijevu, a zatim se preselio u Moskvu, a odatle u Petrograd.
   Rat je narušio zdravlje znanstvenika. Imao je srčano stanje. Liječnici nisu preporučili pacijentu vlažnu petrogradsku klimu. A u studenom 1917. podnio je prijavu za sudjelovanje u natječaju za radno mjesto profesora na Katedri za mehaniku Sveučilišta u Permu. Dvoje ljudi zatražilo je jedno mjesto: profesor A. Leibenzon i privatnik Sveučilišta Sv. Vladimira u Kijevu, A. Fridman. Sveučilište je zatražilo od V. Steklova da pošalje povratne informacije o znanstvenom radu drugog kandidata. Sljedeća karakteristika se odnosila na Perm: "Vrijedno je primijetiti rijetku obradivost i opću erudiciju gospodina Friedmana ne samo iz čiste i primijenjene matematike, već i u mnogim pitanjima teorijske mehanike, fizike, meteorologije ... Smatram ga prilično učiteljem mehanike na permskom sveučilištu poželjno. Sveučilište će u njemu pronaći vrijednog radnika i znanstvenu snagu. "
Dana 13. travnja 1918. godine, Aleksander Aleksandrovič izabran je za mjesto izvanrednog profesora na Katedri za mehaniku Sveučilišta u Permu. Od ovog dana odjel je zapravo započeo svoju povijest. Zbog nedostatka nastavnika, tridesetogodišnji profesor morao je pohađati tečajeve diferencijalne geometrije i fizike. Temeljito proučavanje ovih disciplina ubrzo je pomoglo Friedmanu da pristupi otkriću svog života - teoriji širenja svemira.
   U svibnju 1920. Aleksandar Aleksandrovič uzeo je akademski dopust i otišao u Petrograd. U prosincu je podnio ostavku na mjesto profesora mehanike na sveučilištu Perm. Peter je znanstvenika privlačio poput magneta, usprkos zabranama liječnika. Friedmanu je inteligencija trebala komunikaciju s vršnjacima, kojih je u Permu zaista nedostajalo.
   U Petrogradu je sudbina dovela Friedmana sa Vsevolodom Konstantinovičem Frederickom. Ovaj ruski fizičar pronašao je Prvi svjetski rat u neprijateljskoj sili - u Njemačkoj, a samo ga je zagovor izvanrednog matematičara Davida Hilberta spasio od tužne sudbine. Fredericks je bio pomoćnik Hilbertu na Gottingenskom sveučilištu upravo u vrijeme kad ga je Einstein stalno posjećivao kako bi s Hilbertom razgovarao o glavnim točkama opće teorije relativnosti (GTR) koje je stvarao. Hilbert je bio jedan od prvih koji je pohvalio Einsteinovu teoriju gravitacije, a Fredericks je bio prisutan u isto vrijeme.
   Nije postojala ozbiljna publikacija o općoj relativnosti koja je uznemirila čitav fizički svijet u postrevolucionarnoj Rusiji. Tek je nekoliko popularnih brošura o ovoj temi izašlo iz tiska. Jedan od njih napisao je autor "teorije stoljeća" - Albert Einstein. Njezin je ruski prijevod objavljen 1920. u Berlinu, a u predgovoru za njega veliki znanstvenik napomenuo je: „Više nego ikad, u sadašnje alarmantno vrijeme treba paziti na sve što može okupiti ljude različitih jezika i nacija. S ove je točke gledišta posebno važno promicati živu razmjenu umjetničkih i znanstvenih djela u trenutnim teškim okolnostima. Stoga me posebno raduje što se moja mala knjiga pojavljuje na ruskom. "
   Međutim, prema popularnom izlaganju samog Alberta Einsteina, bilo je nemoguće savladati opću teoriju relativnosti. Fredericks je popunio prazninu. Godine 1921. u časopisu Uspekhi Fizicheskikh Nauk pojavila se njegova prezentacija opće relativnosti. Ovaj je članak uvelike pomogao Friedmanu da radi na vlastitoj teoriji.
Mnogo je stoljeća čovječanstvo smatralo nebo idealom stabilnosti i sklada, nedostižnih na grešnoj Zemlji. Pa čak se i takav revolucionar u znanosti kao što je Einstein, koji se usudio temeljito revidirati vječne fizičke predodžbe o prostoru i vremenu, nije usudio napustiti svoje vjerovanje u stacionarnost Svemira. Friedman se u svom djelu O zakrivljenosti prostora usudio tvrditi da je Einsteinova opća teorija relativnosti vrlo poseban slučaj.
   Početno Einsteinovo rješenje kozmološkog problema uspoređivalo je Svemir s klatnom u mirovanju. Koristeći opću relativnost, veliki fizičar izračunao je napon u "šipci ovjesa". Friedman je, s druge strane, otkrio da suspendirani teret ne mora biti u mirovanju, pa je uz pomoć jednadžbi Einsteinove teorije izračunao točno kakav bi pokret trebao biti.
   Drugim riječima, formulirajući i istražujući kosmološki problem u općenitijem slučaju, Aleksandar Aleksandrovič utvrdio je da je u Einsteinovoj teoriji on u osnovi nerešiv, tačnije, u konceptualnom okviru ove druge moguće je dobiti mnoge fizički jednake modele odlučivanja, što ne dopušta nedvosmislenu teorijsku izbor.
Friedman je otkrio da je promjena generičko svojstvo svemira. Prema njegovim riječima, postojanost i pozitivnost zakrivljenosti ni na koji način ne podrazumijeva 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 konačne gustoće mase u Svemiru samo ako prostor nije statički. Bila je to uistinu revolucionarna ideja. I sam Einstein nije to odmah prihvatio. Pokušao je "pronaći" pogrešku u proračunima ruskog kolege. I "pronađen". Međutim, nakon što je primio pismo Friedmana u kojem je branio svoju nevinost, Einstein je rezultate svog kolege nazvao "bacajući svjetlo na kozmološki problem." Evo što je napisao u „Komentarima na rad A. Friedmana„ O zakrivljenosti prostora “1922:„ Rezultati relativno nestabilnog svijeta sadržani u spomenutom djelu izgledaju mi \u200b\u200bsumnjivi. U stvari, ispada da rješenje naznačeno u njemu ne zadovoljava jednadžbe polja. " 31. svibnja 1923. Einstein se predomislio: „U prethodnoj bilješci kritizirao sam gore spomenuto djelo, ali moja kritika, kako sam se uvjerio iz Friedmanovog pisma, temeljila se na pogrešci u proračunima. Mislim da su Friedmanovi rezultati točni i bacili novo svjetlo. Ispada da jednadžbe polja priznaju, zajedno sa statičkim, dinamičkim (to jest varijablama s obzirom na vrijeme) 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 znanstvenika, koji je ukazivao na postojanje slične ovisnosti. Sam Friedman u to vrijeme više nije bio živ. Umro je 1925. godine u dobi od 37 godina od tifusa.
Sedam godina kasnije u dnevniku V. Vernadskog pojavio se sljedeći zapis: „Razgovor s Verigom o A. A. Fridmanu. Rano mrtvi m. sjajan znanstvenik, izuzetno je okarakteriziran B. B. Golitsyn 1915. i tada sam skrenuo pozornost na njega. I sada - u vezi s mojim trenutnim radom i njegovom idejom o širenju, pulsirajućem Univerzumu - pročitao sam ono što mi je dostupno. Jasna, duboka misao široko obrazovane, Božje shvaćene osobe. Prema V., njegovom suputniku i prijatelju, bio je šarmantna osoba, divan drug. S njim se sreo na frontu (Verigo u Kijevu, Friedman - avijatičar u Gatchini). Na početku boljševičke vlade Friedman i Tamarkin, njegov prijatelj, ali mnogo lakši od njega, protjerani su sa Sveučilišta. U jednom je trenutku Friedman htio pobjeći s T. Možda bi preživio?
   Friedman je bio matematičar, sjajna zvijezda koja je treperila u fizičkom horizontu. Jednadžbe koje je on izveo pretvorili su gustoću materije u beskonačnost, polumjer svemira u nulu, a naš svijet u jednu, prvu točku.
(

Svijet nije potpuno izgrađen: nebo je uvijek u toku, astronomi uvijek dodaju nove stare zvijezde. Da sam otkrio zvijezdu - rekao bih je Friedman - ne bih pronašao bolje sredstvo, učinit ću sve jasnijim.

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 sveučilišta u zoru sovjetske vlasti. Član Osoaviahima. Nakon što su zaplijenili tifus na Krimu, nažalost, nije se vratio s Krima. Umro. I zaboravili su na njega. Tek nakon četvrt stoljeća sjećali su se čovjeka, kao da je oživio: "Mladi, pun hrabrosti, mislio je ne uzalud. Činjenica da je i sam prešao Einstein u nečemu: osjetivši oblike neskladnosti u ovom uraganom, vidio je galaksije koje se raspršuju u zakrivljenosti prostora. " "Širenje svemira?" To morate shvatiti! "

Počnite lupati.

No činjenica je nedvojbena: ovaj Friedman bio je znanstvenik s vrlo zavidnom budućnošću. O, vrtoglavi nebo s novom zvijezdom, Friedman!

Neke netočnosti ni u najmanju ruku ne plijene pjesme Leonida Martynova o matematici, fizici i meteorologu Aleksandru Aleksandroviču Fridmanu, koji je uspio ostaviti zapažen trag u svjetskoj znanosti, uprkos kratkom životu.

Akademik P. L. Kapitsa tvrdio je da je Friedman jedan od najboljih ruskih znanstvenika. "Da nije bilo smrti od tifusa u 37. godini života ... sigurno bi učinio puno više u fizici i matematici, a postigao bi najviše akademske redove. U mladosti je već bio profesor, imao je svjetsku reputaciju među stručnjacima iz teorije relativnosti i meteorologije. Tokom 1920-ih, dok sam bio u Lenjingradu, često sam čuo kritike Friedmana kao izvanrednog znanstvenika od profesora Krutkova, Fredericksa, Bursian-a. "

Kao srednjoškolac Friedman je zajedno s Ya. D. Tumarkinom objavio dva mala članka o teoriji brojeva. Obojica su odobrenje dobili od poznatog matematičara D. Hilberta. Udovica Friedmana napisala je: "... U djetinjstvu je za njega izmišljena najstroža kazna koja je umirila njegovo buntovno raspoloženje: ostala je bez predavanja iz aritmetike i tako je ostala za cijeli život. Kao student objavio je nekoliko matematičkih studija; jedan od njih nagrađen je zlatnom medaljom Fizičko-matematičkog fakulteta. " Udovica je imala na umu rad na teoriji brojeva - opet učinjeno s Tumarkinom.

Godine 1910. Friedman je diplomirao na Sveučilištu u Sankt Peterburgu i ostavljen je na Odjelu za matematiku kako bi se pripremio za profesuru. Istodobno je predavao višu matematiku na Institutu za željeznice i na Rudarskom institutu. Friedman je dugi niz godina održavao povjerljive odnose sa svojim učiteljem, akademikom Steklovom. Dopisništvo znanstvenika ima nesumnjivu vrijednost jer omogućuje ne samo da vide njihove interese, već i razumiju atmosferu koja je vladala u matematici tog doba.

"Dragi Vladimir Andreevich", napisao je Friedman 1911., "Morao sam se prisjetiti izreke koju ste govorili o ovom proljeću:" Učinite kako znate, ionako ćete požaliti. "

Činjenica je da sam se odlučio vjenčati.

Već sam vam općenito rekla o mojoj mladenci. Studira tečajeve (matematičar); zove se Ekaterina Petrovna Dorofejeva; malo stariji od mene; Mislim da brak neće negativno utjecati na nastavu ... "

U istom pismu Friedman je izvijestio:

"... Naša nastava s Yakom. Golubica (s Yakovom Davidovičem Tamarkinom, učenikom V. A. Steklova i Friedmanovim prijateljem) idu, čini se, prilično povoljno. Naravno, sastoje se isključivo od čitanja tečajeva koje preporučujete i članaka za majstorski ispit. Već smo završili hidrodinamiku i počeli smo proučavati teoriju elastičnosti. Imamo nekoliko pitanja, ali bolje je saznati kad se sretnete. "

Godine 1913. Friedman je položio majstorski ispit iz čiste i primijenjene matematike. Zainteresiran za matematičku aerologiju, dobio je posao u Aerološkom opservatoriju u gradu Pavlovsku, ali je krajem ljeta 1914. počeo prvi svjetski rat. Friedman se dobrovoljno pridružio zračnim snagama koje djeluju na Sjevernom frontu. Počevši s privatnikom, brzo se popeo na čin kaplara, a u ljeto 1915. dobio je prvi časnički čin - pukovnik. Friedman nije samo uspostavio zrakoplovne i zrakoplovne službe na Sjevernom frontu, već je i kao promatrački pilot sudjelovao u borbenim misijama više puta.

"... Moj život teče prilično mirno", napisao je Steklov 5. veljače 1915., "osim za takve nesreće kao što su: razmak bio je šrapnel u 20 koraka, austrijska bomba osigurač u pola koraka koji se gotovo sigurno završio za mene, i pad na moje lice i glava koja završava rupturom gornje usne i glavoboljama. Ali, naravno, naviknete se na sve to, pogotovo kada vidite stvari oko sebe koje su tisuću puta teže ... "

Nakon Oktobarske revolucije Friedman se vratio poučavanju.

1918. dobio je mjesto izvanrednog profesora na katedri za teorijsku matematiku mladog permskog sveučilišta.

Na sveučilištu Perm Friedman je predavao dvije godine.

Tek 1920. vratio se u Petrograd.

U gladan, hladan glavni grad, mladi znanstvenik dobio je posao u Glavnom fizikalnom opservatoriju. Istovremeno je predavao na više sveučilišta, uključujući Petrogradsko sveučilište. Godine 1922. Friedman je dobio opću jednadžbu za određivanje vrtloga brzine, koja je kasnije dobila temeljno značenje u teoriji prognoziranja vremena. Na Pomorskoj akademiji održao je tečaj predavanja „Iskustvo hidromehanike komprimiranog fluida“, riješivši težak problem kretanja tekućine ili plina pri velikim brzinama, kada se tekućina ili plin u načelu ne mogu smatrati idealnima i treba voditi računa o njihovoj kompresibilnosti. U istim tim godinama, zajedno s L. V. Kellerom, naznačio je sustav karakteristika strukture turbulentnog toka i izgradio zatvoreni sustav jednadžbi povezujući pulsiranje brzine i tlaka u dvije točke protoka u različitim točkama vremena. Godine 1925. s ciljevima znanstvenog istraživanja popeo se na balon s poznatim sovjetskim stratonautom P. Fedoseenkom na rekordnu visinu za to vrijeme - 7,4 kilometra.

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, privukla su posebnu pozornost. U tim je djelima Friedman pokazao da bi se geometrijska svojstva svemira u velikoj mjeri trebala dramatično promijeniti s vremenom, odnosno sve bi takve promjene morale biti u prirodi "širenja" ili "kontrakcije". Nekoliko godina kasnije, američki astronom Hubble stvarno je otkrio učinak recesije galaksija - posljedica širenja svemira.

Prije Friedmanovog rada, vjera u statički svemir bila je toliko velika da je čak Einstein, razvijajući opću teoriju relativnosti, u svoje jednadžbe uveo takozvanu kozmološku konstantu - neku vrstu "antigravitacijske" sile, koju, za razliku od drugih sila, nije stvorio niti jedan fizički izvor , ali je ugrađena u samu strukturu prostora-vremena.

18. rujna 1922. Einstein je objavio "Komentar o djelu A. Friedmana" O zakrivljenosti prostora ". Sažetak ovog zapažanja glasi: "... Rezultati koji se odnose na nestacionarni svijet sadržani u gore navedenom djelu djeluju mi \u200b\u200bsumnjivo." Međutim, već 31. svibnja 1923., razumijevši rad ruskog znanstvenika, Einstein je požurio objaviti: "... U prethodnom sam članku kritizirao djelo Friedmana. Međutim, kako sam se uvjerio ... moja kritika temeljila se na pogrešci u proračunu. Mislim da su Friedmanovi rezultati točni. "

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

Tvrdeći da je Friedman polazio od dvije pretpostavke.

Prvo, istaknuo je, Svemir svugdje izgleda potpuno isto, bez obzira u kojem se smjeru promatra, i drugo, ta izjava uvijek ostaje na snazi, bez obzira gdje promatramo Svemir.

Modeli koje je ispitivao Friedman rekli su da bi se u neko doba prošlosti, prirodno - kozmičko vrijeme, dakle udaljeno od nas milijardama i milijardama godina (vrijeme koje ljudski mozak teško doživljava kao nešto stvarno), razmak između svih galaksija trebao bila je nula. U ovom trenutku (obično se naziva Veliki prasak), gustoća Svemira i zakrivljenost prostora trebali su biti beskonačni. Budući da matematičari zaista ne mogu podnijeti beskonačno velike količine, to je značilo da bi, prema općoj teoriji relativnosti, u Univerzumu trebala postojati točka na kojoj se ne mogu primijeniti sami zakoni te teorije.

Ta se točka zove jednina.

Analizirajući koncept singularnosti, francuski matematičar Lemetre predložio je da se stanje tako visoke koncentracije materije naziva "primarnim atomom". Napisao je: "Riječ" atom "ovdje treba razumjeti u svom izvornom, grčkom značenju. Atom je nešto tako jednostavno da se o njemu ništa ne može reći i ne može se postavljati pitanje o tome. Ovdje imamo potpuno nerazumljiv početak. Tek kada se atom raspadao na veliki broj fragmenata, popunjavajući prostor malog, ali ne sasvim jednakog radijusu nula, fizički pojmovi su počeli dobivati \u200b\u200bznačenje. "

Friedmanov je rad izazvao puno nemira u taboru fizičara.

Mnogima se nije svidjela ideja da vrijeme ima početak, napisao je američki astrofizičar Hawking. No ta se ideja nije svidjela upravo činjenici da je u njoj bio vidljiv nekakav, premda nejasan nagovještaj intervencije božanskih sila. Nije slučajno što se Katolička crkva uhvatila po uzoru na Veliki prasak. Papa je 1951. godine službeno proglasio da se model Velikog praska u potpunosti slaže s Biblijom.

Kozmolog W. Bonnor komentirao je ovu činjenicu:

"Neki su znanstvenici identificirali jedinstvo s Bogom i mislili su da se u ovom trenutku svemir rodio. Čini mi se krajnje neprimjerenim prisiljavati Boga da riješi naše znanstvene probleme. U znanosti nema mjesta za takvo nadnaravno miješanje. A onaj tko vjeruje u Boga i pridruži jedinstvu u diferencijalnim jednadžbama s njim riskira izgubiti potrebu kada se matematika poboljša. "

„Stajališta kojega se pridržavam je da Svemir ima neograničenu prošlost i budućnost. To može izgledati jednako tajanstveno kao i pretpostavka o konačnosti njene priče. Međutim, znanstveno je to gledište metodološki temelj, a ne drugačije. Znanost ne smije proizvoljno prihvaćati hipoteze koje ograničavaju opseg njezina istraživanja. "

"Ponekad kažu," napisao je akademik Kapitsa, "da Friedman zapravo nije vjerovao u vlastitu teoriju i tretirao je to samo kao matematičku znatiželju. Navodno je rekao da je njegov posao rješavanje jednadžbi i da bi drugi fizičari trebali razumjeti fizički smisao rješenja. Ova ironična izjava duhovite osobe o njegovim djelima ne može promijeniti našu procjenu njegovog otkrića. Čak i ako Friedman nije bio siguran da širenje Svemira koje proizlazi iz njegovih matematičkih izračuna postoji u prirodi, to ni na koji način ne umanjuje njegovu znanstvenu vrijednost. Podsjetimo, na primjer, Diracovo teorijsko predviđanje pozitrona. I Dirac nije vjerovao u stvarno postojanje pozitrona i svoje je proračune smatrao čisto matematičkim postignućem, pogodnim za opisivanje nekih procesa. Ali pozitron je bio otvoren, a Dirac je, ne shvaćajući to, postao prorok. Nitko ne pokušava umanjiti svoj doprinos znanosti jer ni sam nije vjerovao u svoje proročanstvo. "

U osmrtnici, koju je napisala udovica Friedman, rečeno je:

„Excelsior (gore) - bio je moto njegovog života.

Mučila ga je žeđ za znanjem.

Odabrajući mehaniku, ovaj raj matematičkih znanosti (prema Leonardu da Vinciju), nije se mogao ograničiti na to i tražio je i pronalazio nove industrije, duboko, detaljno proučavao i zauvijek patio od nedostatka svog znanja. "Ne, ja sam neznalica, ne znam ništa. Trebam još manje spavati, ne raditi ništa od stranaca, jer je sav taj takozvani život potpuno gubljenje vremena." Mučio se svjesno, vidjevši da nema dovoljno vremena za gledanje u one široke horizonte koji su mu se otvorili tijekom proučavanja nove znanosti. Uvijek spreman skromno učiti od svakoga tko je znao više od njega, prepoznao je da je u svom radu krenuo novim putevima, teškim, još ih niko nije istraživao, i volio je citirati Danteove riječi: „Nitko nije prešao vode u koje ulazim.“

Godine 1931., već posmrtno, Friedmanove studije pripale su im Nagradu. V. I. Lenjin.

| |

Alexander Fridman rođen je 1959. godine u Rigi. Školovanje je stekao na Veleučilištu u Rigi, a specijalizirao se za automatizaciju i računalno inženjerstvo. Dakle, nakon što je stekao zvanje inženjera prilagodbe, Aleksandar je počeo raditi, a od 1988. godine pao je u takozvani kooperativni pokret, osnovavši vlastitu tvrtku.

Kasnije je u jednom svom intervjuu Friedman rekao da ga nikad nije posebno zanimalo savjetovanje, ali kada su se pojavile poteškoće u tvrtki u kojoj je radio, gotovo uvijek je pronašao pravo rješenje. Kasnije je Aleksandar počeo pomagati svojim prijateljima i poznanicima, a uskoro je bio gotovo siguran da je izmislio novu vrstu aktivnosti. Friedmanovu iznenađenju nije bilo granica kada je otkrio da je to područje - i to je savjetovanje - otkriveno 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 - ispostavili su antikrizno savjetovanje. Znakovito je da se čak ni Friedman nije udaljio od svoje glavne profesije - nastavnik je nastavio ovu suštinski istu aktivnost, sada "postavljajući" nekoliko drugih objekata. Zapravo, savjetovanjem se počeo baviti od 1993. godine.

Općenito, Friedman je uspješno završio nekoliko tečajeva za kontinuirano obrazovanje, uključujući studij u Njemačkoj (Njemačka), Francuskoj (Francuska) i Poljskoj (Poljska). Potom je njegovo glavno usmjerenje u savjetovanju bilo upravljanje integriranim razvojem organizacije (Organizacijski razvoj).

Do danas je Alexander Fridman već organizirao više od 100 vlastitih projekata; Radi u poslovnim segmentima kao što su proizvodnja, bankarstvo i financije, mrežna maloprodaja i maloprodaja, osiguranje i nekoliko drugih područja.

Među Fridmanovim klijentima su Norilsk Nickel, ROSNO, Salym Petroleum, Ilim Group, Lukoil Overseas Service, SAVAGE, BOOK WORLD, ABAMET, UPS - Russia, " ASCON, ACCORD POST, YUGRANEFT Corporation, AVTOVAZ, Zračna plovidba sjeverom Sibira, Južni Uralni sustavi tehničke kontrole, Kavana, MUZTORG EXTROBANK, MDM Bank, "DIATEK", "CD COM" i mnogi drugi.

"Ne pretvaram se da sam inovativan niti odbacujem sve ostale sustave, koncepte i djela. Srećom, menadžment još uvijek nema niti jednu abecedu, tri Newtonova zakona ili, recimo, periodičnu tablicu", kaže Alexander. "Dok savjetujete i vodite "Razvio sam svoj sustav seminara, treninga i obuke. Referentne točke bile su i izravna reakcija studenata i provedba projekata za optimizaciju sustava korporativnog upravljanja. Uvijek su me zanimali - moji klijenti će mi oprostiti - praktična primjena načela koje sam formulirao."

"Nitko nije prešao vode u koje ulazim", Alexander Fridman i porijeklo moderne kozmologije

Prije devedeset godina ruski fizičar Alexander Fridman predvidio je da se svemir može proširiti ili ugovoriti ubrzanjem ili usporavanjem, te da bi se čak mogao roditi iz "ničega". Ove revolucionarne znanstvene ideje u početku su se susrele s kritikom i nerazumijevanjem od Alberta Einsteina, a samo šest godina nakon Friedmanove smrti tvorac teorije relativnosti je priznao njegovu istinu i postao njegov gorljivi pobornik.

Friedman je preminuo rano - u dobi od 37 godina. Možda je zato naslov otkrivača svemira koji se širi dodijeljen naizmjenično Georgesu Lemaitreu i Edwinu Hubbleu. Nedavna astronomska promatranja potvrdila su valjanost jednog od scenarija evolucije svemira koji je predvidio Friedman, pa je danas tako važno prisjetiti se prioriteta našeg sunarodnjaka u ovom velikom otkriću

Godine 1922., fizičar iz Petrograda Alexander Fridman otkrio je da jednadžbe Einsteinove opće teorije relativnosti priznaju ne samo statička, već i dinamička rješenja. Kao rezultat, on dobiva dvije diferencijalne jednadžbe (sada Friedmannove jednadžbe) koje opisuju tri moguća scenarija za razvoj Svemira. Prema njima, Svemir se može ugovoriti, proširiti, urušiti i čak nastati iz neke točke (kao što fizičari kažu, iz singularnosti). Friedman je 1924. predložio još jednu revolucionarnu ideju o mogućnosti postojanja dinamičnog Univerzuma s negativnom zakrivljenošću, što znači da je on neograničen u količini i neograničen u prostoru.

Desetljeća kasnije svemirska promatranja potvrdila su da se pokazao istinitim jedan od tri scenarija za razvoj prostora koji je predložio Friedman u 1922-1924. Trojica američkih astronoma koji su otkrili ubrzano širenje svemira dobili su Nobelovu nagradu za fiziku 2011. U utemeljenje važnosti ovog otkrića Kraljevska švedska akademija znanosti poziva se na djela Friedmana (Znanstveno znanje o Nobelovoj nagradi za fiziku, 2011), ali u velikoj mjeri iskrivljuje bit njegovog doprinosa.

Nažalost, nerazumijevanje i poricanje od samog početka popraćeno je Friedmannovim kozmološkim idejama, savršeno formuliranim s matematičkog stajališta. Ali vrijeme stavlja sve na svoje mjesto ...

Opća relativnost: Einstein protiv De Sitter-a

Opća teorija relativnosti sugerira da gravitacijska interakcija među fizičkim tijelima nastaje kao rezultat zakrivljenosti prostora uzrokovane masama u njemu. Njegove temeljne jednadžbe odnose se na zakrivljenost prostora, opisanu tenzorom četvrtog reda (tri prostorne koordinate i vremena), s raspodjelom i masnim tokovima tvari. Matematički gledano, opća je teorija relativnosti sustav nelinearnih parcijalnih diferencijalnih jednadžbi te je stoga moguće pronaći njezino analitičko rješenje 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 sunčeve svjetlosti. 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 površina, dvodimenzionalni prostor s pozitivnom zakrivljenošću. Udaljenost između dviju točaka na njemu veća je od udaljenosti između dviju točaka koje imaju iste prostorne koordinate na ravnini, a zbroj kutova trokuta veći je od 180 stupnjeva. Površina s negativnom zakrivljenošću prikazana je dolje - zbroj kutova trokuta u ovom je slučaju manji od 180 °, ali razmak između točaka, kao i u prvom slučaju, veći je nego u ravninskom slučaju. Ako prostor ima pozitivnu zakrivljenost, tada je njegov volumen ograničen, on je samo-zatvoren, ali beskonačan. Ako je negativan, otvoren je i njegov je volumen beskonačan.
Zakrivljenost trodimenzionalnog prostora očito je teže prikazati. Ako u prostoru nacrtate koordinatnu mrežu, tada će utjecaj mase dovesti do njezinog izobličenja. Tijelo koje se kreće u nepokrivljenom prostoru duž ravnih linija rešetke u zakrivljenom prostoru također će se kretati tim linijama, ali sada više neće biti ravno

Ubrzo se postavilo pitanje za fizičare: bi li opća teorija relativnosti mogla opisati sam svemir? Da bi se pojednostavili proračuni, formulirano je sljedeće temeljno kozmološko načelo: Svemir je homogen (tj. Bilo koji promatrač vidi sličnu sliku) i izotropan (Svemir je isti u bilo kojem smjeru). Iznesene su manje važne pretpostavke: da je gustoća materije jednaka u svim točkama u prostoru, da su brzine tijela koja se kreću zanemarive u odnosu na brzinu svjetlosti i da nema druge interakcije osim gravitacijske između tijela.

I doista, gdje god astronomi poslali svoje teleskope, uvijek vide 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. Einstein je pronašao prvo takvo kozmološko rješenje: čini se da je u njegovom modelu Svemir trodimenzionalna hipersfera stalnog polumjera zakrivljenosti koja se ne mijenja s vremenom. Da se Svemir ne bi srušio pod utjecajem sila vlastite gravitacijske privlačnosti, Einstein u svoje jednadžbe uvodi još jedan pojam s koeficijentom Λ, nazvanim kosmološkom konstantom. Na temelju poznatih tadašnjih astronomskih podataka, njegova teorija procijenila je polumjer svemira na 800 milijuna svjetlosnih godina.

  Einstein smatra da je cilj postignut. No, drugo kozmološko rješenje, koje je nizozemski astronom Willem de Sitter pronašao doslovno mjesec dana kasnije, djeluje na Einstein poput hladnog tuša. Svemir de Sitter također je statičan, ali u njemu je svaki promatrač okružen svojevrsnim „horizontom“, gdje se vrijeme usporava i čak zaustavlja. Osim toga, takve stvarnosti kao što su materija i zračenje nisu "predviđene" u ovom modelu Univerzuma.

Zbog posljednje okolnosti, Einstein je de Sitterov model proglasio neprihvatljivim, jer je u suprotnosti s načelom Ernsta Macha, koji kaže da inercija i inercija (i stoga načela opće teorije relativnosti koja se temelji na inertnim svojstvima materije) ne mogu postojati bez ikakve materije. Međutim, de Sitter-ov model imao je jednu važnu prednost: kada se "vremenski horizont" usporava, nastaje "pseudo-doplerov efekt" koji može objasniti činjenicu da su se crte u spektru udaljenih galaksija pomaknule na crvenu stranu, koje je 1914. otkrio američki astronom Vesto Slifer (opservatorija) Lowell, Arizona).

De Sitter je polumjer svemira procijenio na 4,5 milijuna svjetlosnih godina. Ali ta se brojka već činila nemoguće malobrojnom, jer je Mount Wilson, teleskop američkog opservatorija, koji je postojao u to vrijeme, bio u stanju razlikovati objekte smještene na udaljenosti do 150 milijuna svjetlosnih godina!

KRATAK, PUNI ŽIVOT

Većina života Aleksandra Fridmana provela je u Sankt Peterburgu, gdje je rođen i odrastao. Ovdje završava gimnaziju u revolucionarnoj 1905, a 1906. ulazi na matematički fakultet sveučilišta. Budući akademik Vladimir Andreevich Steklov vodi svoju tezu. Do kraja svog života Friedman će mu se u pismima obraćati na sljedeći način: "Duboko poštovan i dragi Vladimir Andreevich." Kao student prošle godine, a nakon diplome, Friedman pohađa kućne seminare Paul Ehrenfest, rodom iz Beča, koji se 1907. godine preselio u Sankt Peterburg sa suprugom iz Rusije. Nakon što je diplomirao na sveučilištu 1910. godine, Friedman se bavio matematičkom fizikom, uglavnom u primjenama za aerodinamiku i meteorologiju. Njegov mentor je poznati meteorolog princ B. B. Golitsyn. Friedman se 1912. oženio Ekaterinom Dorofeevom, koja ga je pratila u svim njegovim lutanjima sve do 1924. godine.
   Počevši u kolovozu 1914. godine, Prvi svjetski rat prekinuo je njegovo znanstveno proučavanje, a Friedman se dobrovoljno javio na austrijski front, gdje je služio u zrakoplovstvu, kao instruktor balistike. Sastavlja tablice za ciljano bombardiranje, sudjeluje u izviđačkim letovima. Za hrabrost tijekom borbi, Friedman je nagrađen George Crossom i promaknut u časnika.
Nakon veljače, u Rusiji su stvorena nova sveučilišta u provincijama, a Friedman 1918. godine, na Steklovu preporuku, u Permu stekne prvu profesuru. Tamo predaje nekoliko primijenjenih disciplina. 1919. godine evakuiran je zajedno s humanitarnim dijelom sveučilišta, zajedno s Kolčakovom vojskom koja se povlačila, ali ubrzo se predomislio i vratio u Jekaterinburg.
   1920. Friedman se vratio u Petrograd i počeo raditi u geofizičkom opservatoriju, a pet godina kasnije postao je njegov direktor. Njegov je glavni interes u to vrijeme bio usmjeren na aerodinamiku i teoriju turbulencije. Paralelno predaje i mehaniku na Politehničkom institutu Petrograd, a zanima ga opća teorija relativnosti i kvantna teorija. 1924. Friedman je održao predavanje na Prvom međunarodnom kongresu mehanike u Delftu (Nizozemska), za njegova djela zainteresirani su Levy-Civita, Courant i drugi najbolji matematičari u Europi. Sudjeluje aktivno u pripremi sabranih djela nedavno preminulog akademika A. M. Lyapunova. O Friedmanovom znanstvenom entuzijazmu i energiji svjedoči činjenica da je u srpnju 1925. sudjelovao u rizičnom letu na balonu stratosfere kako bi prikupljao podatke o stanju atmosfere na velikim visinama. Dosegnuvši visinu od 7400 metara, on i pilot Fedoseenko na pragu su smrti zbog nedostatka kisika. Izuzetno su znatiželjne uspomene oba sudionika o ovom letu, objavljene nakon Friedmanove smrti u časopisu "Želim znati sve".
   Posebna teorija relativnosti koja se pojavila 1905. bila je dobro poznata u Rusiji. No, Einsteinov članak napisan 1915. godine u kojem je formulirao načela opće teorije relativnosti, zbog Prvog svjetskog rata, stigao je do kasno s ruskim znanstvenicima. Ubrzo nakon završetka rata, izvješća o toj teoriji i njezina zapažanja Arthura Eddingtona o pomračenju Sunca u svibnju 1919. konačno su stigla u Rusiju i s oduševljenjem ih je primila znanstvena zajednica.
Od 1921. godine isporuka europskih znanstvenih publikacija Rusiji nastavila se i ruski znanstvenici imaju pristup potrebnoj literaturi. Osim toga, fizičar Vsevolod Frederiks donosi vrijedne podatke o novoj teoriji u Petrograd, koji je za nju znao iz prve ruke. Za vrijeme rata bio je interniran u Njemačkoj kao "civilni zarobljenik". Dopuštenjem njemačkih vlasti Fredericks je radio u Göttingenu kao pomoćnik Davidu Hilbertu, koji je početkom 1916. formulirao jednadžbe opće teorije relativnosti neovisno o Einsteinu i bio je vrlo upoznat s njegovim načelima.
   U uskoj suradnji s Frederickom, Friedman stvara svoja temeljna djela o općoj teoriji relativnosti.
   Nažalost, život Alexandera Fridmana završava na vrhuncu - u rujnu 1925. razvija tifusnu groznicu po povratku s Krima, a nakon dva tjedna borbe s bolešću, umire u dobi od 37 godina

Ipak, de Sitter-ov model dugo je ostao u centru pozornosti kozmologa. U djelima Felixa Kleina, Corneliusa Lanczosa i Georgesa Lemetrea razmatrane su njegove mogućnosti 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 se te ideje široko raspravljale sve do 1930. Sudionici u raspravi praktički nisu primijetili potpuno novu, revolucionarnu ideju, koju je uveo autsajder iz dalekog revolucionarnog Petrograda.

Friedmanov svemir: tri evolucijska scenarija

U svom prvom djelu, od 29. svibnja 1922., Friedman se poziva na gore opisana djela Einsteina i de Sittera. No umjesto izbora između dva statička modela, on smatra problem pronalaženja kozmološkog rješenja jednadžbi opće teorije relativnosti iz općenitijih pozicija.

Poput Einsteina, i Friedman je zamislio prostor u obliku trodimenzionalne hipersfere. Međutim, za razliku od Einsteina, shvatio je 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 Einsteina i de Sittera; do drugog, Friedman, koji postiže dvije obične diferencijalne jednadžbe radijusa zakrivljenosti kao funkciju vremena.

U ovom slučaju, polumjer zakrivljenosti se dobiva invertiranjem nekog eliptičnog integrala, tj. Rješavanjem jednadžbe s obzirom na R:

U ovom izrazu R 0 je trenutni polumjer Svemira, a t 0 je "vrijeme proteklo od stvaranja svijeta" (u Friedmanovom vlastitom izrazu).

Kozmološka konstanta Λ, poput Einsteinove, uključena je u Friedmannove jednadžbe, ali ona ima ulogu neovisnog parametra koji se mora odrediti empirijski. Ispada da, ovisno o odnosu Λ i prosječne gustoće materije u Svemiru, nastaju tri glavna scenarija evolucije Svemira.

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

Matematička formulacija opće teorije relativnosti temelji se na Riemannovoj geometriji ili geometriji prostora s proizvoljnom metrikom.
   Prostorna metrika funkcija je pomoću koje možete odrediti udaljenost između dviju beskonačno bliskih točaka. Na primjer, za euklidsku ravninu ona je definirana kao dr 2 \u003d dx 2 + dy 2, a za površinu dvodimenzionalne sfere radijusa R - dr 2 \u003d R 2 (dθ 2 + sin 2 θ dφ 2)gdje θ   (zemljopisna 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 polumjer R je konstantan, dok u Friedmanovom modelu to ovisi o vremenu

Ako je kozmološka konstanta manja od iste kritične vrijednosti, tada su moguća dva scenarija. Uz pozitivnu vrijednost of, Svemir u početnom trenutku ima konačni polumjer, a zatim se s ubrzanjem širi beskonačno. Friedman je ovaj scenarij nazvao "monotonim svijetom druge vrste" (M2).

Još je jedan zanimljiv scenarij: on se može realizirati i s negativnom vrijednošću kozmološke konstante. U ovom slučaju, Svemir nastaje iz singularnosti, a zatim se širi. Brzina ekspanzije se konstantno smanjuje i nakon nekog vremena počinje se komprimirati sa sve većom brzinom dok se ne sruši natrag u jedinstvenost.

Životno vrijeme takvog svijeta je ograničeno i njegovo postojanje završava događajem koji je izravno suprotan Velikom prasku - Velikom kolapsu. Friedman je takav svijet nazvao periodičnim, jer se proces širenja i urušavanja može dogoditi beskonačno mnogo puta. Friedman je razdoblje procijenio na 10 milijardi svjetlosnih godina, što je iznenađujuće blizu modernim procjenama vremena koje je prošlo 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, Univerzum se širi usporavanjem, asimptotski približavajući veličini Einsteinova statičkog modela; u drugom započinje veličinom Einsteinova statičkog modela, a zatim ga „ostavlja“ na beskonačno dugo, eksponencijalno se širi.

Friedman i Einstein

U knjizi "Svijet kao prostor i vrijeme", objavljenoj 1923., Friedman rezimira svoje rezultate govoreći o Velikom prasku na potpuno modernom jeziku: "Promjenjivi tip Svemira predstavlja širok raspon slučajeva; za ovu vrstu mogu postojati slučajevi da se polumjer zakrivljenosti svijeta, počevši od određene vrijednosti, s vremenom stalno povećava; Daljnji su slučajevi mogući kada se polumjer zakrivljenosti periodično mijenja: Svemir se smanjuje na točku (na ništa), zatim opet dovodi svoj polumjer iz točke u određenu vrijednost, pa opet, smanjuje radijus svoje zakrivljenosti, okreće se u točku itd.

Čovjek se nehotice prisjeća priče o hinduističkoj mitologiji o životnim razdobljima, postaje moguće govoriti o „stvaranju svijeta iz ničega“, ali sve bi to trebalo smatrati znatiželjnim činjenicama koje se ne mogu čvrsto potvrditi nedovoljnim astronomskim materijalom. Zbog nedostatka pouzdanih astronomskih podataka beskorisno je navoditi bilo koje figure koje karakteriziraju "živote" varijabilnog Univerzuma; ako ipak, zbog radoznalosti, počnemo izračunavati vrijeme koje je proteklo od trenutka kada je Svemir stvoren od točke do današnjeg stanja, da počnemo određivati, dakle, vrijeme koje je proteklo od stvaranja svijeta, dobit ćemo brojeve od nekoliko desetaka milijardi naših uobičajenih godina. "

  U lipnju 1922. Friedman je poslao verziju svog rada na ruskom jeziku Leidenu, nizozemskom teorijskom fizičaru Paulu Ehrenfestu, koji je predao na objavljivanje u njemački „Physics Journal“ (Zeitschrift für Physik). Sam Einstein skreće pozornost na članak objavljen u srpnju 1922., što, međutim, nije iznenađujuće - na kraju krajeva, Ehrenfest je bio blizak prijatelj tvorca teorije opće relativnosti.

Einsteinova procjena Friedmanove teorije "sumnjivom" pokazala je koliko mu se tada činila neprihvatljiva ideja mijenjanja svemira. Ispravna teorija, prema njegovom mišljenju, trebala je potvrditi "očitu" postojanost kozmosa.

U rujnu 1922. Einstein je poslao kratku bilješku Zeitschrift für Physik u kojoj je sugerirao da je Friedman napravio matematičku grešku. U odgovornom pismu od prosinca 1922. Friedman navodi svoje proračune detaljnije. Međutim, ovo pismo pada u ruke primatelja tek u svibnju iduće godine, kada se Einstein vraća sa svog predavanja širom svijeta.

Mjesec dana kasnije, Friedmanov kolega, sovjetski fizičar Jurij Aleksandrovič Krutkov, susreo se s Einsteinom u kući Ehrenfesta u Leidenu i dao zadnja objašnjenja. Odmah nakon ovog sastanka Einstein objavljuje u Zeitschrift für Physiku još jednu poruku u kojoj prepoznaje matematičke proračune Friedmana kao istinite. Istina, u nacrtu on ipak primjećuje da "rješenje nema fizičko značenje", ali kad razmisli, precrta nepažnju primjedbe.

Ipak je trebalo proći još osam godina prije nego što se Einstein složio s idejom širenja svemira.

U potrazi za beskonačnim svemirom

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

  Međutim, najviše od svega bio je zaokupljen idejom konačnosti Univerzuma, koja je do tada već bila čvrsto ukorijenjena u umovima fizičke zajednice zahvaljujući autoritetu Einsteina. Stoga je u svojim djelima iz 1922.-23. Friedman inzistira na tome da lokalna metrika prostora sama ne može jedinstveno odrediti globalna svojstva (i, posebno, konačnost) Univerzuma. Za početak, on nudi prilično spekulativnu algebarsku topološku konstrukciju beskonačnog prostora sa sfernom metrikom.

Konstrukciju iz algebarske topologije prvi je put u kosmologiji 1900. godine upotrijebio njemački astronom Schwarzschild, a kasnije, 1917., de Sitter pod imenom eliptični prostor  (sada poznatiji kao stvarni projektivni prostor) U bilo kojoj dimenziji, predstavlja hipersferu u kojoj su identificirane antipodne točke. Drugim riječima, ovo je prostor različitih smjerova iz bilo koje točke euklidskog prostora, s dimenzijom još jedne.

Budući da je u hipsferi bilo koji izvor svjetlosti 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 hipersfernu metriku, već se orientira na isti način kao i sama hipersfera. Upravo će njegov volumen biti upola manji od volumena hipersfere, a masa takvog svemira će biti upola veća od mase sfernog svemira s istom gustoćom materije.

Na seminaru Ehrenfest Friedman se upoznao s teorijom pokrova riemannskih mnogobroja, koju je ranih 1900-ih formulirao Henri Poincare. Inspiriran ovom teorijom, Friedman nudi varijantu beskonačnog prostora sa sferičnim metrikom, koji se može dobiti „pokrivanjem“ hipersfere s beskonačnim euklidskim prostorom iste dimenzije. U jednodimenzionalnom slučaju, to je ekvivalentno "prekrivanju" konačnog kruga beskonačne crte, koja je beskonačno tanka i beskonačno dugačka namotaja kruga. Istovremeno će krug i namotaj imati istu metriku, ali svaka će točka kruga biti „prekrivena“ beskonačnim brojem točaka na liniji. Međutim, u slučaju dvodimenzionalnog i trodimenzionalnog prostora, ovaj postupak ne dopušta da se dobije fizički ispravan prostor: polovi hipersfere ostaju "pokriveni", ali takva se heterogenost ne opaža u stvarnom Svemiru.

Paralelno, Friedman iznosi još jedan argument protiv ideje o zatvorenom prostoru. Na prijedlog svog dugogodišnjeg prijatelja matematičara Yakova Tamarkina, on se pita: da li jednadžbe opće teorije relativnosti imaju rješenja u obliku hiperboloida beskonačnog volumena s jednakom negativnom zakrivljenosti u svakoj točki u prostoru?

U svom novom članku, objavljenom u Zeitschrift für Physik u siječnju 1924., donosi dva takva rješenja: statičko i dinamičko. Statično rješenje za prostor s negativnom zakrivljenosti, poput rješenja De Sitter, zahtijeva nultu gustoću materije u Svemiru, što znači da 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 mjerenja gustoće materije.

Međunarodna fizička zajednica, uključujući Einstein, ignorirala je i ovaj Friedmanov članak.

Friedmanovim stopama: otkrića Georgesa Lemaitrea

Daljnja sudbina Friedmanove teorije pokazala se daleko od "linearne". Ubrzo je ponovno otkrivena i obogaćena novim idejama, od kojih se glavna odnosila na "tamnu materiju" i "Hubble konstantu".

1927. belgijski fizičar i svećenik Georges Lemaitre ponovno je otkrio Friedmannove jednadžbe i riješio ih. Znajući rezultate Slifera u pogledu prevladavanja crvenog pomaka u spektru galaksija, dolazi do razumijevanja da se Svemir najvjerojatnije širi. Stoga svoj rad naziva „O jednoličnom svemiru s konstantnom masom i sve većim radijusom“. No umjesto da razmatra svakojake scenarije, on odabire ograničavajući slučaj monotonog svijeta - M2 prema Friedmanovoj klasifikaciji, u kojem se veličina Svemira polako povećava od Einsteinova radijusa do beskonačnosti. Ovaj scenarij, kako se kasnije ispostavilo, nije fizički zdrav.

Ali u drugoj stvari, Lemaitre ide dalje od Friedmana, povezujući matematiku s astronomijom. Friedman nije znao za rezultate Slifera objavljenog 1923. godine, dok ih je Lemeter primio, kako kažu, iz prve ruke: 1925. godine mnogo je putovao Amerikom, obilazeći sve astronomske opservatoriju.

Lemetar daje elegantnu procjenu veličine "crvenog pomaka" iz svoje teorije i dobiva važan odnos:

gdje v  Je li brzina galaksije, r  - udaljenost od nje, R  Je li polumjer zakrivljenosti prostora i Ṙ   - brzina promjene polumjera zakrivljenosti.

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

Odaberite Lemaitre drugi scenarij za širenje Svemira - iz jedinstvenosti je mogao procijeniti "vrijeme od stvaranja svijeta". No, kao rezultat, on procjenjuje samo ono što može, tj. Početni polumjer Svemira.

Lemetra, koji je svoja otkrića objavio u malo poznatom časopisu Belgijske akademije znanosti, čekao je Fridmana: nitko od svjetiljki, čak ni njegov bivši učitelj Arthur Eddington, nisu pokazali interes za njegove ideje. Na konferenciji u Solwayu 1927. godine Einstein je obavijestio Lemetrea da je Friedman već primio ta rješenja i nazvao ideju o proširenju svemira „gnusnom“ (doslovno: „odvratnom“).

Veliki zaokret: Izdvaja Edwin Hubble

1929. Hubble pomoću posebne tehnike procjenjuje udaljenosti do 46 galaksija i crtajući njihove brzine, koje je Slifer postigao, ovisno o udaljenosti do njih, otkriva da su dobivene točke prilično blizu crte. Nagib ove crte, izračunat kao 530 km / s / Mps (puna linija na grafu), 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 otkriveni linearni odnos između udaljenosti do galaksija i njihovih brzina. Tada Lemaitre skreće Eddingtonovu pažnju na njegovo djelo iz 1927. godine, a on ideju o širenju svemira doživljava kao otkrivenje. Sljedeći je bio de Sitter, koji je izjavio da mu je "napokon veo pao s očiju".

Einstein se najduže suprotstavlja novoj teoriji, ali njegovo se mišljenje postupno mijenja, što je olakšano objavljivanjem Hubbleovih rezultata i dokaza koji je Eddington našao iste godine o nestabilnosti statičkog rješenja samog Einsteina, čak i ako postoji pozitivna kozmološka konstanta.

Početkom 1931. godine Einstein je otišao u Mount Wilson, kalifornijsku opservatoriju, kako bi osobno razgovarao s Hubbleom i razgovarao o njegovim rezultatima. Vrativši se u Berlin, piše djelo u kojem prepoznaje teoriju širenja svemira, primjećujući prioritet Friedmana, i predlaže da se njegov dugogodišnji „neprijatelj“ izuzme iz opće teorije relativiteta - kosmološke konstante Λ.

Prije otkrića činjenice da se širenje Svemira događa ubrzavanjem, ostalo je gotovo pola stoljeća. Nije iznenađujuće da je Einstein vjerovao da je model šireg Univerzuma - rješenje koje proizlazi iz Friedmanove teorije s nultom kosmološkom konstantom, jedini istinski opis Univerzuma.

U dodatku „O kozmološkom problemu“, dodan glavnom tekstu svoje čuvene zbirke predavanja „Značenje relativnosti“ (1946), Einstein napominje: „... matematičar Friedman je pronašao način da riješi taj problem [kosmološku konstantu]. Njegovi su rezultati neočekivano potvrđeni u Hubbleovom širenju zvjezdanog sustava *. Daljnja prezentacija nije ništa drugo do predstavljanje ideje Friedmana ... ". A onda, na 15 stranica, Einstein detaljno objašnjava Friedmanovu teoriju.

1932. Einstein i de Sitter napisali su zajedničko djelo, u kojem predlažu da se iz opće teorije relativnosti izuzme ne samo kozmološka konstanta, već i ideja zakrivljenog Svemira, predlažući razmotriti samo ravni model. Takav će model postati glavnim teorijom širenja Svemira za naredna desetljeća, a gotovo do kraja stoljeća, udžbenici o kozmologiji raspravljat će samo o modelima s ne-nurom kosmološkom konstantom u bilješkama.

S druge strane, uz pomoć astronomskih promatranja, još uvijek nije bilo moguće pronaći bilo kakav dokaz da se Svemir u kozmičkoj ljestvici 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 snažne nove odnose. Najsigurniji i najdublji način proučavanja geometrije svijeta i strukture našeg Svemira pomoću Einsteinove teorije je primjena ove teorije na cijeli svijet i korištenje astronomskih istraživanja. Do sada nam ova metoda može dati malo, jer matematička analiza stavlja svoje oružje pred poteškoće, a astronomske studije još ne daju dovoljno pouzdane osnove za eksperimentalno proučavanje našeg Svemira. Ali u tim je okolnostima nemoguće ne uočiti poteškoće vremena; naši će potomci bez sumnje prepoznati prirodu svemira u kojem smo osuđeni živjeti ... "

  Sam Friedman posebno je isticao periodni svijet. Ciklička rađanja i nestajanja svemira podsjećala su ga na filozofske ideje o reinkarnaciji koje dolaze iz Indije i drevne Grčke. Ali zahvaljujući autoritetu Einsteina među kozmolozima od 1930-ih. glavni favorit bio je ravni Svemir koji se usporavanjem proširio u beskonačnost (jer u nedostatku kozmološke konstante, ništa ne djeluje protiv sile gravitacije, što sprečava ubrzanje ravnog svijeta).

Istina, od 1980-ih. među teoretičarima su se počeli čuti glasovi u korist Lehmetre-ovog pristupa, koji je tvrdio da kozmološka konstanta Λ pomaže u rješavanju niza poteškoća s kojima se teorija susreće. I još uvijek primljena 1998-1999. Rezultati astronomskih promatranja bili su pravo iznenađenje za znanstvenu zajednicu.

Proučavajući svjetlinu supernova klase 1a udaljenih 5 milijardi svjetlosnih godina od nas, dva neovisna tima astronoma, predvođena trojicom budućih dobitnika Nobelove nagrade Sol Perlmutter, Adamom Riessom i Brianom Schmidtom, otkrili su ubrzanje svemira tijekom ovog razdoblja. To je značilo da Friedmanov periodični svijet treba odbiti. 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 trenutnom Svemiru jednake 30% i 70%.

Međutim, ovi rezultati još uvijek nisu mogli točno odrediti koji se od dva monotona Friedmanova scenarija realizira - s singularnošću ili s konačnim polumjerom Svemira na početku vremena.

Taj je izbor postao moguć zahvaljujući posebnosti prvog scenarija, koji se sastojao u činjenici da se ubrzanje širenja Svemira najprije smanjuje, a zatim raste. Uzmemo li dob Svemira 13,75 milijardi godina, kako je određeno iz trenutne vrijednosti Hubble konstante i omjera između energije materije i tamne energije, ispada da je znak ubrzanja udaljen 5,5 milijardi svjetlosnih godina od nas.

Godine 2004. tim Riesz uspio je izmjeriti udaljenost do supernove koja je izbila u doba sporijeg širenja Svemira, udaljenog 8 milijardi svjetlosnih godina od nas. Ovi rezultati pokazuju da je usporavanje širenja svemira prije otprilike 5 ± 1 milijarde svjetlosnih godina ustupilo mjesto ubrzanju.

Tako je prvi do cilja došao scenarij monotonog svijeta M1 Friedmana.

Tko je prvi?

Nakon objave senzacionalnih astronomskih rezultata u 1998.-1999. Povjesničari znanosti započeli su raspravu o prioritetu u otkrivanju teorije Velikog praska. Nakon kratke rasprave, Lemeter i Hubble stigli su do „finala“, potonjeg su smatrali favoritom - upravo je on zaslužan za ideju o proširenju svemira. Ali iznenada se pokazalo da sam Hubble nikada nije vjerovao u ovu teoriju.

Jedna tajanstvena priča našla se u središtu rasprave. Lemeterov članak iz 1927. preveden je 1931. i objavljen u časopisu Engleskog astronomskog društva, ali u ovom je reprintu izostavljen veliki fragment veličine stranice uz izvođenje Hubbleove konstante iz astronomskih podataka. Uslijedilo je mišljenje da je Hubble, osobno ili putem prijatelja, cenzor Lemeterovog članka. Međutim, nedavno je dokazana potpuna nedosljednost ove verzije: Lemeter je pronašao pismo uredniku engleskog časopisa u kojem i sam pristaje izbrisati ovaj dio kao zastarjeli (Livio, 2011).

No, povjesničari su Lemetera već proglasili autorom Hubbleove konstante i pobjednikom spora oko naslova otkrivača. Doista, zasluge ovog izvanrednog znanstvenika su nesporne. Nakon četiri godine oklijevanja i sumnje, Lemeter ipak preuzima Friedmanovu ideju o rođenju Svemira iz singularnosti i 1934. pokušava mu dati fizičko značenje, govoreći o "eksploziji izvornog atoma", koju je F. Hoyle ironično krsti kao "Veliki prasak" (doslovno " Veliki prasak").

Osim toga, unatoč autoritetu Einsteina, Lemeter je do kraja svog života dosljedno branio potrebu za kozmološkom konstantom za opću teoriju relativnosti, dajući joj status "tamne energije" ili "energije vakuuma" kao još uvijek ne sasvim jasnog.

Međutim, u svom prvom članku Lemeter je zapravo izgubio vid na mogućnost razvoja Svemira prema scenariju Velikog praska. Ponovno je otkrio Friedmanove jednadžbe, ipak nije razmotrio sve klase njihovih mogućih rješenja, usredotočivši se samo na jedno od njih, na ograničavajuću verziju svijeta M2 s konačnim početnim polumjerom svemira i beskonačno dugim produženjem na trenutni radijus. Ali čak je i ovu odluku dobio, pretpostavljajući da kozmološka konstanta ima neku kritičnu vrijednost, ovisno o gustoći materije u Svemiru.

Stoga je zagonetno da su povjesničari znanosti Harry Nussbaumer i Lydia Bieri nedavno zaključili da „Lemeter Friedmanu ne duguje ništa“ (Nussbaumer & Bieri, 2009, str. 111). I doista, "ništa", osim razumijevanja da je kozmološka konstanta neovisni parametar i da je Svemir rođen iz singularnosti!

Ironično je da se teorija Velikog praska ubrzo nakon što ga je Einstein priznao kao očuh u znanstvenom svijetu zbog netočnosti ranih pokušaja određivanja vrijednosti Hubbleove konstante. Nekoliko puta podcjenjujući procjene udaljenosti do udaljenih galaksija, Hubble je također primio odgovarajuće manje doba Svemira. Čak je i Einstein u svojim posljednjim godinama života očajavao pronaći put iz ovog paradoksa: prema geološkim podacima starost Zemlje procijenjena je na 4 milijarde godina, a prema kozmološkim podacima, starost samog Svemira nije prelazila 1,7 milijardi godina.

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

Dodajmo da astronomi preispituju doprinos samog Hubblea empirijskom testu o proširivanju Svemira - u korist Slifera.

Povjesničari Helge Krag i Robert Smith (Kragh, Smith 2008) predstavljaju Friedmana kao čistog matematičara koji nije pridavao veliku važnost fizičkom značenju svojih otkrića. Ali to je gledište opovrgnuto čak i njegovim značajnim postignućima u aerodinamici i meteorologiji. Zbirka njegovih izabranih djela iz 1966. i širok raspon problema koji tamo rješava ne ostavlja sumnju da je Friedman uvijek tražio fizičku potvrdu svojih teorija. Tek mu preuranjena smrt u 37. godini nije dala priliku da bude prvi koji je kombinirao kozmološku teoriju i empirijske podatke, a pridonijela je naknadnom podcjenjivanju njegovog doprinosa modernoj kozmologiji.

Prema memoarima Catherine Friedman, njezin je suprug volio citirati redak Dantea: "Nitko nije prešao vode u koje ja ulazim." Doista, kao filozof kozmologije, Friedman je glava i rame iznad svih ostalih sudionika u raspravama 1920-ih, uključujući Einsteina. Poznato je da je Einstein na kraju svog života nazvao kozmološku konstantu "njegovom najvećom greškom", imajući u vidu činjenicu da je, prema Friedmanu, teorija o širenju Svemira u principu mogla i bez njega.

U sovjetskoj literaturi teorija Velikog praska dugo se nazivala "reakcionarna teorija Lemaitrea". U takvim je okolnostima sovjetskim fizičarima bilo jednostavno opasno braniti Friedmanov prioritet: počeli su otvoreno braniti Friedmanova dostignuća tek nakon Staljinove smrti. To je promijenilo odnos prema njegovim dostignućima zapadnih znanstvenika, a od 1970-ih. u udžbenicima o kozmologiji jednadžbe su se zvale i Friedmanove metrike.

Friedmanov najžešći zagovornik, teorijski fizičar Y. Zeldovich, naglašava koliko su bila teška vremena kad je Friedman otkrio svoja otkrića: „Friedmanovi radovi objavljeni su u 1922-1924, u razdoblju velikih poteškoća. "Rusija u tami" - takav je dojam Herberta Wellsa o Moskvi i Petrogradu 1921. U istom broju [njemačkog] časopisa, u kojem je objavljeno Friedmannovo djelo, upućen je apel njemačkim znanstvenicima: da prikupe znanstvenu 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 znanstveni, već i univerzalan. "

* Nažalost, Einstein je ovo postignuće pripisao sam E. Hubbleu, iako u stvarnosti pripada najmanje nekoliko znanstvenika, uglavnom W. Slifera.

L ponavljanje

  Friedman A. A. Izabrana djela / Serija "Klasika znanosti" / SSSR Akademija znanosti, 1966.

  Ubrzavajući svemir (znanstvena podloga za Nobelovu nagradu za fiziku 2011) / Klasa za fiziku Kraljevske švedske akademije znanosti.

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

  Einstein 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 relativnosti. London: Cambridge U. Press, 1923.

  Kragh H., Smith R. W. Tko je otkrio svemir koji se širi? // Povijest znanosti. 2003. br. 41. str. 141-162.

  Livio M. Izgubljen u prijevodu: Otajstvo riješenog teksta koji nedostaje // Priroda. 2011. broj 479. P. 171-173.

  Nussbaumer H., Bieri L. Otkrivanje šireg svemira. KUP, 2009.

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

  Tropp E. A. i sur. Alexander A. Friedmann: Čovjek koji je stvorio svemir proširio se. Cambridge University Press, 1993, 2006.

  Tropp E.A. i dr. Alexander Alexandrovich Fridman. Život i aktivnost. Kijev: KomKniga, 2006. 304 str.

Autor je zahvalan Alekseju Kojevnikovu (UBC) za raspravu o povijesti problema, Carlu Beenakkeru, Sveučilištu Leiden sa Sveučilišta Leiden zbog objavljivanja pisama iz Friedmana u Ehrenfest, 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 objavljivanje

Urednici su zahvalni na pomoći u dobivanju fotografija i na pravu da ih brzo objave Liliane Moens (Arhiv George Lemetre, Katoličko sveučilište u Louvainu, Centar za istraživanje Zemlje i klime J. Lemetre, Louvain-la-Neuve, Belgija); Carlo Beenakker (Institut Lorenz, Sveučilište Leiden, Leiden, Nizozemska), Lauren Amundson (Arhiv opservatorija Lowell, Flagstaff, Arizona, SAD), V. M. Kattsova i E. L. Mahotkin (glavni geofizički Opservatorij nazvan po A. I. Voeikovu, St. Petersburg)

Tko je izumio modernu fiziku? Od Galileovog klatna do kvantne gravitacije Gorelik Gennady Efimovich

Alexander Fridman: "Svemir ne miruje"

U proljeće 1922. u glavnom časopisu fizike toga vremena, Zeitschrift für Physik, pojavio se apel „Njemačkim fizičarima“. Odbor njemačkog fizičkog društva izvijestio je o teškoj situaciji kolega u Rusiji koji od početka rata nisu dobivali njemačke časopise. Od tada je njemačka fizika bila u vodstvu, bila je to stvar brutalne gladi informacija. Od njemačkih fizičara zatraženo je da objave posljednjih godina za otpremu u Petrograd.

Isti časopis, na dvadeset i pet stranica u nastavku, sadrži članak primljen iz Petrograda i protivno 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 odluke Einsteina i de Sittera, objavljene prije pet godina, nisu jedini mogući, već samo vrlo posebni slučajevi, da gustoća, stalna u cijelom prostoru, ne mora biti stalna u vremenu. U ovom se članku prvi put govori o "širenju Univerzuma". To će postati astronomska činjenica sedam godina kasnije; preostaje izmjeriti i izračunati koliko je milijardi godina trajala ekspanzija i kolika je udaljenost do kozmičkog horizonta, ali horizont znanosti 1922. godine proširio je 34-godišnji Alexander Fridman.

Alexander Friedman

Ako, ako imamo hrabrosti svemiru uporediti sa klatnom, tada se rješenja kozmološkog problema koje su dobili Einstein i de Sitter mogu usporediti sa položajima klatna. Postoje dvije takve odredbe: kada klatno jednostavno visi i kad stoji naopako. Ali Friedman je otkrio da se univerzalno klatno uopće ne mora odmarati, mnogo je prirodnije da se kreće. I izračunao je zakon gibanja na temelju Einsteinove jednadžbe. Istodobno, pokazao je da je kretanje moguće čak i s kozmološkom konstantom jednakom nuli. Svemir se može proširiti i ugovarati ovisno o njegovoj gustoći i brzini u određenom trenutku. Tako,

Usporedimo sada Svemir s gumenom kuglom, sjećajući se suštine Einsteinove teorije gravitacije - odnosa između zakrivljenosti prostora-vremena i stanja materije. Einstein je, može se reći, otkrio kako je polumjer kuglice povezan s gustoćom i elastičnošću gume. Počeo je s kuglom čiji je polumjer konstantan.

Pojednostavljenje problema jedno je od glavnih alata teoretičara. U tami neznanja ponekad ispod ključa traže ključ samo zato što je drugdje nemoguće pretraživati. Čudno je da su takva pretraživanja uspješna. Rješavanje složenih jednadžbi za proizvoljni slučaj je izvan snage čak i autora jednadžbi. Einstein je započeo najjednostavnijim slučajem - s najhomogenijom geometrijom, iako opažanja astronoma 1917. godine nisu govorila o homogenosti materije u Svemiru.

Ali njegova druga pretpostavka - o mirnoći kugle - izgledala je jednako očito koliko i postojanost zvjezdanog neba. Samo na pozadini nepomičnih zvijezda astronomi su uspjeli proučiti kretanje planeta, a fizičari otkrivaju zakone koji upravljaju tim kretanjem. I konačno, vječnost Svemira obično se u ime znanosti protivila religioznoj ideji stvaranja svijeta.

Na ovaj aksiom Friedman je podigao ruku.

Vratimo se gumenoj, točnije Rimanovoj, kugli svemira koju je Einstein pokupio 1917. godine. Izlažući pojednostavljujuće pretpostavke, Einstein je s bijesom otkrio da u rukama doista nema kuglice, postoje samo eterični aksiomi. Otkrio je da gravitacijske jednadžbe koje je pretrpio prije dvije godine nemaju očekivano rješenje! Svako dijete koje je znalo da stvarni život gumene loptice počinje ako se napuhava moglo bi mu pomoći. Ali Einstein - ne bez razloga veliki fizičar - i sam je mislio na to. Kozmološka konstanta dodana jednadžbama postala je zrak čija elastičnost uravnotežuje elastičnost univerzalne kuglice.

Upoznavši Einsteinovu kozmologiju, Friedman je cijenio veličinu postavljenog fizičkog problema, ali njegovo je matematičko rješenje postavilo sumnju u njega. Naravno, klatno može ostati u mirovanju, ali to je samo poseban slučaj njegovog općeg oscilatornog gibanja. Ili na matematičkom jeziku: diferencijalna jednadžba, poput Einsteinove jednadžbe gravitacije, obično ima čitav razred rješenja ovisno o početnim uvjetima.

U svom je članku Friedman pokazao kako se sferični prostor-vrijeme mijenja u skladu s njegovom "elastičnošću" definiranom Einsteinovom jednadžbom. U jednom od mogućih rješenja, polumjer Svemira se povećao, počevši od nule, do određene maksimalne vrijednosti, a zatim se ponovo smanjio na nulu. A što je sfera nulte radijusa? Ništa! A Friedman je napisao:

Koristeći očitu analogiju, nazvat ćemo vremensko razdoblje za koje je dostigao polumjer zakrivljenosti od 0 R 0 , vrijeme koje je prošlo od stvaranja svijeta.

Matematika je lako reći, ali za fizičara Einsteina rezultat je bio toliko čudan da ... nije mu vjerovao, pronašao je zamišljenu pogrešku u proračunima i o tome je izvijestio u kratkoj bilješci u istom časopisu. Tek što je primio pismo od Friedmana i ponovno obavio proračune, Einstein je prepoznao rezultate svog ruskog kolege i u sljedećoj je bilješci nazvao „prolijevanje novog svjetla“ na kosmološki problem. Povjesničari Einsteinova pogreška rasvjetljava razmjere Friedmanova djela.

Einstein o djelu A. Friedmana

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

... Rezultati koji se odnose na dinamički svijet sadržan u spomenutom radu djeluju mi \u200b\u200bsumnjivo ... U stvarnosti, rješenje u njemu naznačeno ne zadovoljava poljske jednadžbe. Značaj ovog djela leži u činjenici da dokazuje postojanost polumjera svijeta u vremenu ...

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

U prethodnom članku kritizirao sam gore spomenuti rad. Međutim, moja se kritika, kako sam se uvjerio iz Friedmanova pisma, temeljila na pogrešci u proračunu. Mislim da su Friedmanovi rezultati točni i bacili novo svjetlo. Ispada da jednadžbe polja priznaju, zajedno sa statičkim, dinamička (vremenski različita) rješenja strukture prostora.

Današnji student može izračunati Friedmana na dvije stranice i skeptično pomisliti: "Pa, što je on u stvari učinio ?! Riješen je jednadžba, to je sve! Dakle, na kraju krajeva, školarci rješavaju jednadžbe. Da, Einsteinove su jednadžbe složenije od kvadratnih, ali Friedman nije školar. Einstein je pronašao jedan "korijen" svojih jednadžbi, a Friedman je pronašao ostalo. "

Dakle, možda je razgovor o veličini Friedmanovog djela odjek onih godina kada su ruski čuvari slave po svaku cijenu tražili ruske otkrivače? Ne, samo zato što su ti isti čuvari pokušali zaboraviti domaći doprinos kosmologiji koju je na sovjetskoj ideologiji objavio sluga "svećenstva". Pa, 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, a dopušteno joj je tek nakon Staljinove smrti.

Formule u fizičkom radu žive svoj život. Ovo je i dobro i ne baš dobro. Dobro, jer se znanstvene predrasude i neobavezna tumačenja lakše odvajaju od formula. No, s druge strane, gledajući formule napisane prije mnogo godina, teško je razumjeti značenje koje je u njih uloženo kad su se pojavile.

Friedmanovo djelo ne može se nazvati samo još jednim kozmološkim rješenjem, koje je bilo postavljeno na policu pored prvog Einsteinova rješenja. Friedman je otkrio dubinu kozmološkog problema otkrivši da je promjena generičko svojstvo svemira. Dakle, pojam evolucije proširio se na najopsežniji predmet. Osim toga, postavilo se pitanje koje još uvijek nema uvjerljiv odgovor: kako mnoštvo kozmoloških rješenja teorije gravitacije korelira s temeljnom jedinstvenošću samog Svemira?

Je li Friedman bio slučajno bogatstvo ili nagrada za hrabrost?

Prvi je znanstveni posao radio još u vrijeme gimnazije, iz čiste matematike - u teoriji brojeva. Nakon što je diplomirao na matematičkom odsjeku sveučilišta, bavio se dinamičkom meteorologijom - znanošću o naj kaotičnijim procesima u sublunarnom svijetu, jednostavno govoreći, o prognoziranju vremena. Matematika njegove znanosti nalikovala je matematici Einsteinove teorije gravitacije. I što je najvažnije - za njega je, matematika, bilo lakše oduprijeti se autoritetu velikog fizičara i sumnjati u njegove rezultate.

Znači Friedman je čisti matematičar? Ne samo. Kao student sudjelovao je u "Krugu nove fizike" pod vodstvom Paula Ehrenfesta, Einsteinova prijatelja koji je u to vrijeme živio u Rusiji.

Povijest se pobrinula za druge povoljne okolnosti. Tijekom građanskog rata, zbog nedostatka učitelja, Friedman je predavao tečajeve fizike i riemannijeve geometrije. I 1920. godine sudbina ga je dovela do Svevoloda Fredericksa. Ovaj ruski fizičar pronašao je svjetski rat u Njemačkoj. Očekivao bi tužnu sudbinu predmeta neprijateljske sile, ako ne i zagovor Hilberta, glasovitog njemačkog matematičara. Kao rezultat toga, Fredericks je postao pomoćnik nekoliko godina - upravo kad je dovršeno stvaranje teorije gravitacije i kad je Einstein došao u Hilbert razgovarati o svojoj teoriji. Fredericks je bio svjedok toga.

Njemački fizičari pokušali su pomoći kolegama u Rusiji do 1922. godine. Ehrenfest je bio posebno zabrinut zbog ovoga. U ljeto 1920. njegovo je pismo stiglo u Petrograd, prvi nakon duge pauze. U kolovozu 1920. Friedman je odgovorio Ehrenfestu da proučava teoriju relativnosti i da će uskoro 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 Einstein. Počele su se objavljivati \u200b\u200bpopularne brošure o novoj teoriji, uključujući knjigu samog Einsteina. U autorovom predgovoru s ruskim prijevodom objavljenim u Berlinu u jesen 1920. godine čitamo:

Više nego ikad, u alarmantno vrijeme trebali biste se pobrinuti za sve što može okupiti ljude različitih jezika i nacija. S ove je točke gledišta posebno važno promicati živu razmjenu umjetničkih i znanstvenih djela u trenutnim teškim okolnostima. Stoga me posebno raduje što se moja mala knjiga pojavljuje na ruskom.

Dvosmjerna razmjena fizičkih i matematičkih ideja u kozmologiji dogodila se iznenađujuće ubrzo.

Pa tko je bio osnivač dinamičke kozmologije - matematičar ili fizičar? Bio je bolji od drugih prema Friedmanu, čovjeku koji ga je dobro poznavao: "Matematičar po obrazovanju i talentu, bio je željan i u mladosti i u zrelim godinama primijeniti matematički aparat u istraživanju prirode."

Da bi se matematički aparat primijenio na tako jedinstvenu svesku kao što je Svemir, potrebna je hrabrost koja se ne uči ni na matematičkom ni na fizičkom fakultetu. Ona je ili tamo ili nije. Fridmanova hrabrost vidljiva je golim okom: dobrovoljno je otišao na front - u zrakoplovstvo, a kao profesor (i autor nove kozmologije) sudjelovao je u rekordnom letu na balonu.

Dakle, nadarenost, znanje i hrabrost. Ova kombinacija je sasvim dostojna nagrade, koja se ponekad naziva i srećom, ponekad - povoljnim povijesnim okolnostima. Ali Friedmanu nije bilo suđeno da živi do trenutka kada su razmjeri njegovog otkrića postali jasni. Talentirani i hrabri čovjek umro je u dobi od 37 godina od tifusa.

Sedam godina kasnije, u dnevniku akademika V.I. Vernadsky pojavio rekord:

Razgovor s Verigom o A. A. Fridmanu. Umro je rano, možda sjajan znanstvenik, što je 1915. B. B. Golitsyn vrlo karakterizirao, a onda sam na njega skrenuo pozornost. I sada - u vezi s mojim trenutnim radom i njegovom idejom o širenjem pulsirajućeg Univerzuma - pročitao sam ono što mi je dostupno. Jasna, duboka misao široko obrazovane, Božje shvaćene osobe. Prema Verigu - njegovom drugovi i prijatelju - bio je šarmantna osoba, divan drug. S njim se sreo sprijeda. Na početku boljševičke vlade Friedman i Tamarkin, njegov prijatelj, ali mnogo lakši od njega, protjerani su sa Sveučilišta. Svojevremeno je Friedman želio pobjeći s Tamarkinom: možda bi preživio?

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

Ovaj tekst je informativni list.      Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Svezak 3 [fizika, kemija i tehnologija. Povijest i arheologija. Razno]   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 Tko je izumio modernu fiziku? Od Galileovog klatna do kvantne gravitacije   Autor    Gorelik Gennady Efimovich

   Iz knjige Tweets o svemiru   autor Chown Marcus

   Iz knjige Kome je jabuka pala   Autor    Kesselman Vladimir Samuilovich

   Iz knjige Dob i ličnost. Fizičari. Eseji i uspomene   Autor    Feinberg Evgeny Lvovich

   Iz knjige autora

   Iz knjige autora

Drugo poglavlje "... i stoji na tri stupa ..." Vjera je ekstrapolacija istine putem autoriteta, nedokazana percepcija verbalne informacije kao

   Iz knjige autora

   Iz knjige autora

Koliko je gram svjetlosti? Povećanje tjelesne težine usko je povezano s radom na njemu: proporcionalan je radu potrebnom da se tijelo dovede u pokret. U ovom slučaju, nema potrebe trošiti rad samo na dovođenju tijela u pokret. bilo koji

   Iz knjige autora

Alexander Fridman: "Svemir ne miruje" U proljeće 1922. godine u glavnom časopisu za fiziku toga vremena, "Zeitschrift für Physik", pojavilo se obraćanje "Fizičarima u Njemačkoj". Odbor njemačkog fizičkog društva izvijestio je o teškoj situaciji kolega u Rusiji koji

   Iz knjige autora

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

   Iz knjige autora

Iskustvo koje ne vrijedi ponavljati: "Želim vam reći novo i strašno iskustvo, savjetujem vam da ga sami ne ponavljate", napisao je nizozemski fizičar van Mushenbruck pariškom fizičaru Reaumur i dodatno obavijestio da je uzeo staklenu posudu s elektrificiranom u lijevoj ruci.