Alexander Alexandrovich Fridman

2

Alexander Alexandrovich
FRIEDMAN
(nhân kỷ niệm 100 năm ngày sinh của ông)

Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học
V. Y. FRANKEL

Thật khó để xác định hoạt động của nhà khoa học nổi tiếng Liên Xô Alexander Alexandrovich Friedman có thể quy cho lĩnh vực khoa học nào. Nếu lật lại danh mục tiểu sử của các nhà vật lý, chúng ta sẽ tìm thấy trong đó một bài viết riêng về Alexander Alexandrovits. Tuy nhiên, có một bài viết mang tính thông tin không kém trong cuốn sách tham khảo tương tự “Toán học và Cơ học”. Cuối cùng, trong bộ sưu tập tiểu sử tương tự thứ ba, “Các nhà thiên văn học”, chúng ta cũng sẽ tìm thấy tên của Friedman, đồng thời chúng ta sẽ biết rằng một trong những tiêu chí về độ tin cậy của Mặt trăng được đặt tên để vinh danh ông. Người đồng hương của chúng ta là ai, người có cuộc đời được coi là một kỳ tích và khám phá của họ trong lĩnh vực vũ trụ học là một trong những khám phá mang tính cách mạng nhất trong khoa học, có quy mô gần giống với những gì Copernicus đã tạo ra? Ông là “một trong ba người,” hay đúng hơn, thậm chí là trong bốn người: nhà vật lý, thợ cơ khí, nhà toán học và nhà thiên văn học (nhà vật lý thiên văn). Mô hình Vũ trụ giãn nở, thay đổi theo thời gian mà ông tạo ra vào năm 1922 hiện đang là tâm điểm chú ý của các nhà vật lý thiên văn; nó đã nhận được xác nhận thực nghiệm trong một số công trình khám phá, công trình đầu tiên được thực hiện bởi nhà thiên văn học người Mỹ E. Hubble bốn năm sau cái chết của Friedman, và một trong những công trình quan trọng nhất - việc phát hiện ra bức xạ điện từ tùy ý trong Vũ trụ (gọi tắt là bức xạ phế thải) - khoảng một phần tư thế kỷ trước. Có lẽ, chính từ thời điểm phát hiện này của các nhà vật lý người Mỹ R. Wilson và A. Penzinas, những kết luận nghịch lý từ lý thuyết của Friedman, mà trước đây đối với ông, dường như một phần là sự tò mò, đã có được sức mạnh của những sự thật thực tế không thể bác bỏ, và khoa học về Vũ trụ bắt đầu phát triển nhanh chóng.

A. A. Fridman sinh ra ở St. Petersburg vào ngày 16 tháng 6 năm 1888. Cha của ông, cũng là Alexander Alexandrovich, là một vũ công ba lê, nhạc trưởng, nhà soạn nhạc và học tại Nhạc viện St. Petersburg với N. A. Rimsky-Korskov. Mẹ, Lyudmila Ignatevna Voyachek, con gái của nhà soạn nhạc, nhà tổ chức và nhạc trưởng nổi tiếng St. Petersburg I. K. Voyachek, là một nghệ sĩ piano. “Gen” âm nhạc không bộc lộ ở Alexander Fridman: ông chỉ yêu âm nhạc, không hơn thế. Năm 1897, ông vào lớp dự bị của Nhà thi đấu số 2 St. Petersburg, nằm không xa ngôi nhà số 35 bên bờ kè sông Moika, nơi gia đình ông sinh sống.

Hypnasia có một đội ngũ giảng viên hùng hậu. Chỉ cần nói rằng hai trong số các giáo viên là tác giả của sách giáo khoa thể dục. Thông tin về lịch sử của nhà thi đấu - lâu đời nhất ở St. Petersburg - có thể được tìm thấy trong các tài liệu của nó, tạo thành một quỹ đặc biệt của Cơ quan Lưu trữ Lịch sử Nhà nước Leningrad. Tất nhiên, trong nền tảng này, có thông tin về học sinh và giáo viên, tài liệu từ các cuộc họp của Hội đồng sư phạm của nhà thi đấu, và thậm chí cả các trang thông tin (hãy nhớ “Conduit and Schwambrania” của Lev Kassil!), trong đó công việc của các lớp bảo vệ về những hành vi sai trái và trò đùa của học sinh nhà thi đấu được đưa vào đúng giờ.

Nếu ở lớp một, Alexander Fridman học nhiều hơn mức trung bình (ở hầu hết các môn, kể cả số học, cậu ấy đạt điểm C), thì bắt đầu từ lớp ba, cậu ấy -

3

một trong những học sinh giỏi nhất Một sinh viên khác như vậy, chia sẻ ưu thế với Alex, là người bạn lâu năm của anh, Ykov Tamarkin. Một thanh niên khác học lớp lớn hơn tại nhà thi đấu số 2, có lẽ độc giả của “Kwan” đã biết tên người này - đây là nhà toán học nổi tiếng trong tương lai, Viện sĩ hàn lâm Vladimir Ivanovich Smirnov, bạn sau đại học của Friedman, cố vấn cho các công trình của ông, tác giả của khóa học toán cao cấp gồm 5 tập. Một thanh niên có năng khiếu khác thường học cùng lớp với Smirnov - Mikhail Petelin, cũng là đồng chí và cố vấn của Fridman. Có vẻ như một sự kết hợp hiếm có giữa các tài năng, không kém phần quan trọng, được thể hiện nhờ khả năng sư phạm của giáo viên - nhà toán học Ya. V. Iodinsky và P. N. Genzel và nhà vật lý I. V. Glinika.

Năm 1903 (Friedman khi đó đang học lớp sáu), I. V. Glinika tổ chức các lớp vật lý ngoại khóa trong phòng vật lý của nhà thi đấu, và ngay sau đó là vòng tròn vật lý họp ba lần một tuần. Những người tham gia tích cực nhất giám sát các lớp học thực hành của đồng đội. Sau đó, vòng tròn bắt đầu được gọi một cách trang trọng là “Hiệp hội những người nghiệp dư Vật lý của Nhà thi đấu St. Petersburg lần thứ 2”. Các sinh viên thể dục đọc các báo cáo tóm tắt tại các cuộc họp, tổ chức thư viện vật lý vòng tròn của riêng họ và quyết định xuất bản một tạp chí hàng đầu, trong đó có các bài đánh giá về những thành tựu mới nhất trong vật lý của sinh viên.

Friedman rất yêu thích nhóm vật lý trong phòng tập thể dục và theo hồi ức của một trong những người bạn đại học của ông, ông đã tham dự các cuộc họp của nhóm khi ông đã trở thành sinh viên.

Tôi đã cố gắng vô ích để tìm thấy Alexンドra Friedman trong số những người tinh nghịch mà những mô tả về chiến công của họ tràn ngập các ghi chú hàng ngày ở quầy bánh kẹo của phòng tập thể dục số 2. Rõ ràng, ban đầu anh ấy là một người theo chủ nghĩa cánh hữu khá trầm lặng, sau đó, cùng với Tamarkin, anh ấy trở nên thực sự quan tâm đến toán học, và thậm chí sau đó, ở những lớp cuối cùng, phong trào cách mạng. Tại đây, anh ta tỏ ra là một kẻ chủ mưu dày dạn kinh nghiệm: trường tiểu học thậm chí không nghi ngờ rằng một trong những học sinh đó là thành viên Ủy ban Trung ương của Tổ chức Sinh viên Dân chủ Xã hội St. Friedman còn có biệt danh “tiệc tùng” - “Lilac”.

Một ngày nọ, Friedman và Tamarkin, khi đó là học sinh lớp 8, hào hứng lạ thường trong lớp và nói chuyện. Họ thậm chí còn bị đuổi ra khỏi lớp. Tuy nhiên, khi biết được nguyên nhân gây hưng phấn như vậy, thầy đã không cho “vụ án” tiếp tục. Hóa ra, chính buổi sáng hôm đó, những người bạn được biết rằng công trình toán học đầu tiên của họ - một bài báo về lý thuyết số - đã được một tạp chí toán học nổi tiếng của Đức chấp nhận xuất bản và nhận được sự đồng tình của nhà toán học vĩ đại nhất - D. Hilbert.

Friedman tốt nghiệp trung học với huy chương vàng.

Tài liệu của quỹ thể dục được bảo quản bài toán, được cung cấp cho học sinh thể dục trong kỳ thi cuối kỳ. Hãy cho hai

5

Demian B.B. Golitsyan (và với sự chấp thuận của V.A. Steklov) bắt đầu quan tâm đến các vấn đề địa chất, thủy động lực học và khí tượng học. Năm 1913, ông bắt đầu làm việc (cùng với việc giảng dạy toán tại Viện Khai thác mỏ và Viện Kỹ sư Đường sắt) tại Đài quan sát Vật lý Chính. Ở Pavlovsk, gần St. Petersburg, có một chi nhánh của đài quan sát này, và Friedman đã nghiên cứu hành vi của các luồng không khí ở đó, tổ chức thả diều bằng các thiết bị đo cường độ và hướng gió ở nhiều độ cao khác nhau, và với cùng mục đích, chính ông đã bay trên một chiếc khinh khí cầu. Thứ năm - không khí - đại dương đã trở thành niềm đam mê cuộc sống thực sự của Alexander Aleksadrovich!

Khi Thế chiến bắt đầu, Friedman đã tình nguyện gia nhập quân đội vào tháng 8 năm 1914. Ông được giao nhiệm vụ thành lập một cơ quan hàng không.

Một ngôi nhà trên phố Plexanova (trước đây là Kazanskaya), nơi có Zemnaya thứ 2 của Petersburg. Bây giờ tòa nhà này là trường số 232.

Gia đình A. A. Friedman sống trong ngôi nhà này trên bờ kè Moika. Ngôi nhà đã được bảo tồn và được nhà nước bảo vệ như một di tích kiến ​​trúc của thế kỷ 19.

7

Hơn nữa, nó có thể tăng và giảm. Vũ trụ của chúng ta có thể giãn nở trong một thời gian dài (cái tên “Vũ trụ giãn nở” rõ ràng gắn liền với tên của Friedman và tương ứng với mạch của pha mà ông đang trải qua). Việc giãn nở này là vô hạn hay sẽ được thay thế bằng lực nén còn phụ thuộc vào mật độ trung bình $\rho$ của vật chất trong Vũ trụ là bao nhiêu. Nếu $\rho$ nhỏ hơn một số giá trị tới hạn $\rho_k \approx 10^{-29}$ g/cm$^3$ thì quá trình giãn nở sẽ tiếp tục. Nếu $\rho > \rho_k$ thì nó sẽ được thay thế bằng nén; Vũ trụ được đưa đến một “điểm”, được gọi là điểm kỳ dị. Sau đó, một “Vụ nổ lớn” sẽ xảy ra - và một lần nữa chất đó, được cô đặc đến mật độ cần thiết, bắt đầu di chuyển ngược lại theo hướng giãn nở. “Kịch bản” về những gì sẽ xảy ra sau Vụ nổ lớn đã được các nhà vật lý lý thuyết và vật lý thiên văn tái dựng lại chi tiết. Nó nhanh chóng được phác thảo trong cuốn sách “Ba phút đầu tiên” của nhà vật lý người Mỹ và người đoạt giải Nobel Steven Weinberg. Thật thú vị khi lưu ý rằng ý tưởng về sự phân chia (hay tốt hơn là sự tái sinh) của Vũ trụ trong Vụ nổ lớn lần đầu tiên được hình thành bởi nhà vật lý người Mỹ gốc Nga G. A. Gamow, người ở độ tuổi 20 đã học với Friedman tại Đại học Petrograd và coi mình là học trò của ông.

Alexander Alexandrovich Friedman là người đầu tiên có được các công thức xác định sự phát triển của Vũ trụ và dựa trên những dữ liệu rất không chính xác, đã ước tính nó vào khoảng 10 tỷ năm. Theo ước tính hiện nay là 15-20 tỷ năm. Công trình vũ trụ học của Friedmann, xuất bản năm 1922 trên một tạp chí vật lý hàng đầu của Đức, đã gây ra sự phản đối từ Einstein, người, như đã nói, tin rằng Vũ trụ là đứng yên và do đó coi kết luận của Friedmann về khả năng tiến hóa của nó theo thời gian là sai lầm. Einstein đã viết một bài ngắn về điều này trên tạp chí đó. Friedman viết một lá thư cho Einstein vào cuối năm 1922, trong đó ông bảo vệ quan điểm của mình. Nội dung bức thư đã được đồng nghiệp ở Petrograd của Friedman, Giáo sư Yury Aleksandrovich Krutkov, người đang làm việc ở nước ngoài vào mùa xuân năm 1923, đưa đến cho Einstein sự chú ý. Vào tháng 5 năm nay, ông đã gặp Einstein vài lần, và vào ngày 18 tháng 5, ông đã ghi chú như sau trong nhật ký của mình: “Ông ấy đã đánh bại Einstein trong vụ tranh chấp Friedman. Danh dự của Petrograd đã được cứu vãn!” Einstein đã gửi (tất cả đến cùng một tạp chí) một ghi chú khác, trong đó ông bác bỏ ý tưởng tăng trưởng của mình chống lại kết luận của Friedman và công nhận kết quả của ông là xuất sắc và làm sáng tỏ những khoảng trống của vũ trụ học. Nhà khoa học vĩ đại trước đây đã phải mắc sai lầm, nhưng sau đó, vào năm 1931, ông thừa nhận rằng trong đời mình chưa bao giờ mắc sai lầm nào khó chịu hơn việc đánh giá công trình của Friedman.

Friedman không cần phải đợi cho đến khi lý thuyết của mình thành công, trong đó ông “ở đầu ngòi bút” đã phát hiện ra sự giãn nở của Vũ trụ và nói chung là dự đoán những con đường tiến hóa có thể có của nó. Như đã đề cập ở đầu bài, bằng chứng đến sau. Bốn năm sau cái chết của Alexander Alexandrovich, nhà thiên văn học người Mỹ E. Hubble, dựa trên việc nghiên cứu quang phổ của các thiên hà xa xôi, đã chỉ ra rằng các thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ $v$, tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa ông với chúng ta $r$: $\vec{v} = H\vec{r}$. Hệ số tỷ lệ $H$, không phụ thuộc vào $\vec{r}$ (và nói chung phụ thuộc vào thời gian), được gọi là hằng số Hubble. Theo dữ liệu hiện đại, $H$ được lấy bằng 75 km/(s · Mpc). Lưu ý rằng hằng số Hubble, cùng với hằng số hấp dẫn phổ quát $G$, xác định mật độ tới hạn $\rho_k$: $\rho_k = 3H^2/8\pi G \approx 10^{-29}$ g/cm$^3$.

Năm 1965, R. Wilson và A. Penzas ở Mỹ đã phát hiện ra bức xạ còn sót lại - dấu vết trực tiếp của Vụ nổ lớn. Công trình của Friedman đã nhận được sự xác nhận mới và mạnh mẽ.

8

Ở đây chúng tôi sẽ không mô tả lại các công thức và lý do mà Friedman đưa ra để đưa ra kết luận của mình. Tuy nhiên, chúng ta hãy chỉ ra rằng vào năm 1934, hóa ra người ta đã có thể rút ra một số kết luận quan trọng không phải bằng ngôn ngữ phức tạp của thuyết tương đối rộng, mà Aleksandr Aleksadrovich đã sử dụng trong các tác phẩm của mình, mà bằng ngôn ngữ Newton đơn giản và quen thuộc hơn. Nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng của Liên Xô Ya. B. Zeldovich đã nói rất rõ ràng về điều này trên các trang của «Kvant» (Số 3, 1984), người đã đóng góp rất nhiều cho sự phát triển sâu sắc các ý tưởng của Friedman cũng như cho việc tuyên truyền của họ.

Trong nửa đầu thập niên 20, Friedman tiếp tục nghiên cứu đồng thời trong lĩnh vực vật lý khí quyển và lĩnh vực lý thuyết tương đối. Vào tháng 7 năm 1925, với tư cách là giám đốc Phòng thí nghiệm tổng hợp địa vật lý chính, ông cùng với phi công hàng không chuyên nghiệp P.F. Fedosenko, đã thực hiện một chuyến bay vào bầu khí quyển bằng khinh khí cầu; Kỷ lục độ cao quốc gia đã được thiết lập (7400 m). Friedman đã viết lại ấn tượng của mình về chuyến bay. Fedosenko cũng làm như vậy. Những bài viết tuyệt vời! Từ họ - tất nhiên, đặc biệt là từ bài báo của Fedosenko - chúng ta biết được rằng người phi công quan sát dũng cảm của Thế chiến thứ nhất, Alexander Friedman, vẫn là một người dũng cảm như cũ, trở thành một nhà khoa học nổi tiếng thế giới.

Mùa hè năm 1925, lần đầu tiên sau nhiều năm, ông đến Crimea trong ba tuần. Trở về nhà - anh đến Leningrad vào ngày 17 tháng 8 - Aleksadr Aleksadrovich bị bệnh thương hàn và vì tai nạn ngớ ngẩn này đã qua đời ở tuổi 37 vào ngày 16 tháng 9, trong thời kỳ đỉnh cao của năng lực sáng tạo và tài năng. Báo chí đã phản ứng lại sự kiện đáng buồn này bằng một số ấn phẩm. Đặc biệt, tờ Evening Red Gazeta - tiền thân của tờ Evening Leningrad - ngày 18/9 đã đăng bài phỏng vấn bác sĩ điều trị cho Fridman. Ngày cuối cùng của cuộc đời Aleksandr Aleksadrovich là vào thứ Tư, và điều bất hạnh

9

Alexander Arkadyevich Borin là một chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực khí động lực học. Trong nhiều năm, ông làm việc tại Viện Khí động học Trung ương (TsAGI) và tại phòng thiết kế giàu kinh nghiệm với tư cách là nhà thiết kế hàng đầu cho các thiết bị hàng không đặc biệt phức tạp.
A. A. Borin viết bài này theo yêu cầu của biên tập viên «Kvant». Nó hoạt động tốt đến mức trở thành tác phẩm cuối cùng của ông - vào tháng 7 năm 1987, Alexンドr Arkadvits qua đời.
Chúng tôi quyết định xuất bản bài viết dưới hình thức do tác giả chuẩn bị. Nhận thấy rằng độc giả của chúng tôi không thể tiếp cận được mọi thứ trong đó, chúng tôi đã yêu cầu thành viên ban biên tập «Kvant» Giáo sư A. L. Stasenko đưa ra những lời giải thích cần thiết về văn bản. Chúng được cung cấp dưới dạng ghi chú ở cuối bài viết.