"Если мы должны знать - мы будем знать!" 

 

К 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Боголюбова (1909 - 1992)

 

   Родился Н.Н.Боголюбов 21 ав­густа 1909 году в Нижнем Новгороде, но вскоре семья переехала в Киев, где и прошла мо­лодость ученого. Детство Николая Николаевича пришлось на один из самых тревожных промежутков на­шей истории, когда подчас было тру­дно говорить даже о простых регу­лярных школьных занятиях. Киев­ские мальчишки в то время совер­шенствовали свои дедуктивные спо­собности в спорах о том, из какого пригорода доносится гул артиллерии (недаром один из любимейших писа­телей Николая Николаевича - Бул­гаков). В дальнейшем, заполняя ан­кеты, Николай Николаевич в графе «образование» будет писать «окон­чил аспирантуру». Это означает, что он не только учился самостоятельно, но и учил младших братьев, кото­рые, кстати сказать, избрали вовсе не математические карьеры. Кажет­ся, сама судьба велела отроку не по­сещать школы, но создавать их. По счастью, его блестящие математичес­кие способности не остались незаме­ченными. В тринадцать лет он начал занятия в семинаре академика Н.М.Крылова и в 1924 году написал свою первую научную работу. Юно­ша стремительно выдвинулся в пер­вые ряды математиков Европы. Ши­рокую известность приносит ему оригинальное построение новой тог­да теории почти периодических функций..В 1930 году Академия на­ук Болоньи присуждает Боголюбову премию и степень доктора за победу на международном конкурсе работ по вариационному исчислению.

Раннее проявление способностей - обычная вещь среди великих мате­матиков. В нашем случае отличие от обыденности заключалось в том, что мальчик рос в сугубо гуманитарной  семье. Отец его был профессором фи­лософии Нежинского лицея, автором известных трудов по психологии творчества, в частности творчества его великого коллеги по лицею Н.В.Гоголя. В 1917 году, будучи профессором богословия Киевского университета Святого Владимира, он участвовал в работе Поместного Собора, восстановившего Патриархию в России. Мальчик жадно впитывал творческую атмосферу дома, ее гума­нитарную сущность. Взрослых пора­жал его интерес к отечественной ис­тории. Казалось, что в Киеве подрас­тает  второй  Шахматов - великий преобразователь русского языкозна­ния и науки о русских летописях, который гимназистом принимал участие в магистерских диспутах. Полу­чилось   иначе.   Кто   знает,   может быть, великий математик просто не захотел ждать великого лингвиста, а может быть, судьба решила уберечь талант и направила его по менее опа­сному в то время пути. Внешне па­мять об увлечениях детства осталась в феноменальной способности      Николая  Николаевича  к  языкам,  принесшая  ему среди представителей  точных наук всемирную славу полиглота от которого итальянцы   могли   получить  сведения об особенностях  орфографии  древнеримских   надписей.

Однако остались и более глубокие следы. Были впитаны не только знания о рус­ской  истории,  но  и заветы   русской ин­теллигенции - те заве­ты, человечность которых до сих пор изу­мляет мир. Преданность им определила будущую роль Николая Николаевича как  творцанаучных школ. Научиться техническим приёмам можно и на рас­стоянии с помощью  книг и статей в научных журналах, но только пример высоких человеческих качеств может сплотить молодежь в научную школу.

В 1932 году Н.Н. Боголюбов и Н.М. Крылов приступили к созданию совершенно новой области математической физики, провидчес­ки названной ими нелинейной меха­никой. Формально новая наука име­ла дело с нелинейными колебания­ми, т.е. с такими периодическими процессами, период которых зависит от амплитуды колебания. Среди по­добных процессов есть полезные, как, например, колебания силы тока в транзисторе, есть и чрезвычайно вредные, такие как колебания крыла самолета, приводящие к его разру­шению. Несомненно, все эти процес­сы следовало изучать с наибольшей тщательностью, однако, с точки зре­ния высокой математики, задачи та­кого типа лежат слишком близко к технике, чтобы быть предметом вни­мания блестящего молодого ученого, только что доказавшего, что он спо­собен решить любую проблему. Может быть, на выборе темы сказались вкусы старшего коллеги. Николай Митрофанович Крылов, двоюродный брат знаменитого кораблестроителя, несмотря на европейскую образован­ность и манеры, был типичным представителем Петербургской мате­матической школы - яркого явле­ния в истории математики. Её созда­тели во главу угла ставили практи­ческую пользу математики. Каза­лось, что новая для мировых цент­ров школа с подчеркнуто утилитар­ной направленностью будет обречена на повторение азов европейской нау­ки. Однако сочетание своеобразия с яркостью талантов, которых просто­рная Россия поставляла в Петербург в изобилии, уже ко второй половине прошлого века заставило зарубеж­ных ученых внимательно следить за делами этой школы. Ее работы не­редко оказывались на переднем крае науки, а озарения ее светил часто определяли развитие математики вплоть до нашего времени.

Дальнейшие события еще раз под­твердили, что для гения нет мелких тем. Разработанные Н.Н.Боголюбовым новые методы асимптотического интегрирования нелинейных уравнений, описываю­щих колебательные процессы, при­вели к созданию нового математиче­ского аппарата,  позволяющего изучать общие закономерности систем, в которых сохраняется энергия. Ос­новополагающие идеи и фундамен­тальные результаты Боголюбова в нелинейной механике составляют ос­нову многих современных исследова­ний по общей механике, механике сплошной среды, небесной механи­ке, механике твердого тела и гиро­скопическим системам. Без этих ра­бот ныне немыслимы такие отрасли знания, как теория устойчивости движения, общая теория управле­ния, регулирования и стабилизации космического полета, матема­тическая экология и множест­во других, не менее важных направлений естествознания и техники.

Международное признание этого направления произошло несколько неожиданно. В раз­гар Второй мировой войны, в 1943 году, в Соединенных Штатах вышла книга, назва­ние которой в переводе на рус­ский звучит примерно так: «Введение в нелинейную ме­ханику Н.Крылова и Н.Боголюбова. Свободный пе­ревод... выдержек из двух рус­ских монографий». Очевидно, что это издание означало не только публичное признание заслуг союзников по антигит­леровской коалиции. Соеди­ненные Штаты, собрав потен­циал почти всего мира, гото­вились к превращению науки в непосредственную силу, ко­торую можно было бы применить при решении как соци­альных, так и политических вопросов. Для этого нужно бы­ло так или иначе собрать все ее достижения. Важность ре­зультатов нелинейной механи­ки подтверждалась способом ее популяризации. Не случай­но, что, спустя всего три года, в 1947 году, в Америке вышел уже систематический перевод «Нелинейной механики». В дальнейшем Америка всегда пристально следила за публи­кациями Боголюбова, и ряд его статей, опубликованных на украинском языке, был переведен на английский раньше, чем появил­ся русский перевод.

 

Николаю Николаевичу этот год памятен и другим: с не­которым опозданием была опубликована его работа «К теории сверхтекучести», доложенная в 1946 году на сессии Академии наук СССР. Чтобы лучше оценить значение этой работы, полезно знать, что уже год спустя, в 1948 году, один из создате­лей квантовой механики - Шредингер - опубликовал работу под загла­вием «2350 лет квантовой- механи­ки». В этой блестящей, как и всё, что выходило из-под пера Шредингера, статье говорилось, что создан­ная в начале нашего века квантовая механика является логическим за­вершением идей древнегреческих атомистов о свойствах пространства, движения и сил, управляющих этим движением. Статья утверждала как незыблемость квантовой теории (в те годы даже многие серьезные ученые часто воспринимали сюрпризы экс­перимента как свидетельство круше­ния квантовой механики), её связь с физикой, так и идейную завершен­ность. Все это, несомненно, правиль­но, но даже столь проницательный физик, как Шредингер, не заметил (может быть, из-за недостатка ин­формации), что уже в 1946 году квантовая механика, блистательно решив загадочную проблему сверхте­кучести жидкого гелия, ввела в оби­ход новые понятия, недоступные прежней физике. В докладе 1946 го­да Боголюбов показал, что в газе из слабо отталкивающихся частиц, ка­ким является гелий при низких тем­пературах, возникает новое, в неко­тором смысле более высокоорганизо­ванное, состояние. При этом взаимо­действие между частицами, которое обычно приводит к деградации  энергии и потере порядка, в новых условиях укрепляет устойчивость высокоорганизованного со­стояния. Общность высказанных в докладе идей далеко превосходила потребности частной задачи  о сверхтекучести гелия, и они  давно уже вошли в число классических понятий квантовой физики неидеальных макросистем. Именно в этой работе, в частности, впервые возникло понятие физического «вакуума».               

В сентябре 1957 года, используя идею «куперовских пар», Бого­любов применил математический аппарат, развитый при описании сверхтекучести для объяснения другого, до той поры загадочного явления физики низких темпера­тур - сверхпроводимости. Стало ясно, что сверхпроводимость - это еще одно проявление возник­новения высокоорганизованного состояния системы. Развитие понятий о единой природе сверхтекучести и сверхпроводимости  привело Боголюбова к открытию в 1958 году эффекта сверхтекучести ядерной материи. В настоящее время понятие о сверхтекучести ядерной материи является одним из краеугольных камней  современной теории ядра. Наконец, идея о конкуренции двух устойчивых состояний с разной степенью организации стала отправной точкой новейших теорий элементарных частиц и неуклонно проникает практически во все научные схемы, призванные объяснить сосуществование систем с неопределенной симметрией. Именно это и привело к возникновению фундамен­тального понятия «спонтанное нару­шение симметрии».

Мы рассказали о двух верши­нах творчества Боголюбова. Естественно спросить, как можно одному    человеку  создать столь глубокие теории, относящиеся практически к разным наукам. Ответ чрезвычайно прост: между этими вершинами есть и другие, превраща­ющие достижения Боголюбова в Ги­малаи человеческого познания. При создании нелинейной механики Ни­колай Николаевич разработал не только методы интегрирования не­линейных уравнений, но и приемы качественного исследования реше­ний, позволяющие,, говоря прибли­зительно, судить об общих свойствах траекторий системы. Приемы каче­ственного исследования во многом сходны с методами вероятностей. Неудивительно, что работы Боголю­бова, во-первых, во многом опреде­лили развитие так называемой тео­рии случайных процессов, а во-вто­рых, позволили ему принципиально по-новому подойти к проблемам ме­ханики систем, состоящих из боль­шого числа частиц. В одной из ран­них работ этого цикла (1939 год) бы­ло изучено поведение механической системы, подверженной воздействию термостата, т.е. системы из столь большого числа произвольно движу­щихся частиц, что общие закономер­ности поведения такой системы мож­но выразить только с помощью поня­тия температуры. Эта задача стала отправной точкой развития совре­менной статистической физики: на ее примере можно было непосредст­венно убедиться в том, что эффек­тивный способ описания свойств си­стемы существенным образом определяется выбором шкалы времени. В зависимости от этого выбора поведе­ние системы можно толковать, начи­ная от полностью детерминированно­го до полностью случайного. Таким образом, в физику впервые было вве­дено понятие об иерархии времен. Оно стало ключевым в современной статистической физике необратимых процессов и поставило имя Боголю­бова вровень с именами основополо­жников статистической физики - Больцмана и Гиббса.

В 1946 году вышла в свет его ныне знаменитая книга «Проблемы дина­мической теории в статистической физике», и с этого года ведут отсчет все теории неравновесных процессов, основанные как на кинетических, так и на гидродинамических пред­ставлениях, в классической или квантовой физике - практически все нужные уравнения были выведе­ны Боголюбовым. Слабым местом кинетических уравнений прежних теорий была необхо­димость обращения к так называемой гипотезе молеку­лярногохаоса. Сформулировать по­нятие хаоса, т.е. по­лной независимости свойств отдельных частиц, сохраняю­щейся во время все­го существования системы, на языке старых теорий было практически невоз­можно. Боголюбов заменил понятие ха­оса принципом ос­лабления корреля­ций и сформулиро­вал это понятие ма­тематически точно.

С начала пяти­десятых годов внимание Бо­голюбова привлекла квантовая теория поля - основа сов­ременной теории элементарных час­тиц. К этому време­ни квантовая тео­рия имела лишь один эффективный математический ап­парат - теорию возмущений, при­чем его практичес­кое применение со­провождалось так называемой «вычитательной проце­дурой», которую один из творцов квантовой теории – Дирак, - нахо­дил «отвратительной». Исследова­ния Боголюбова в новой для него об­ласти науки, как всегда, начались с анализа основных понятий. Прежде всего, он показал, что взгляд на вычитательную процедуру как на нечто чуждое теории связан с прямолиней­ным перенесением в область элементарных частиц привычных понятий макроскопической физики. Для то­го, чтобы все элементарные частицы можно было считать похожими на фотон - квант электромагнитного поля (а экспериментальные данные показывали, что дело обстоит именно так), нужно было создать новый математический аппарат. Так под пером Боголюбова возникла «аксиоматическая теория возмущений», опирающаяся, в первую очередь, на мало оцененное в то время понятие «матрицы рассеяния», введенное со­здателем кван­товой механики Гайзенбергом, и на знаменитое ныне «условие микропричин­ности Боголю­бова». Эти по­нятия, как и далеко продвинутая вперед вычислительная схема Боголюбова, лежат в настоящее время в основе каждой динамической теории элементарных частиц.

В 1956 году, впервые посетив Америку, Боголюбов высту­пил с докладом на конферен­ции в Сиэтле. Крупнейший амери­канский физик, Нобелевский лауре­ат, Янг рассказывал, что после этой конференции по Америке прошла се­рия семинаров, на которых изуча­лась работа Боголюбова. Это не дол­жно вызывать удивление, потому что доклад в Сиэтле знаменовал на­чало нового этапа в теории элемен­тарных частиц. Формально в этом докладе было доказано существова­ние так называемых дисперсионных соотношений для рассеяния пионов на нуклонах. На дисперсионные со­отношения возлагались надежды как на основу математического ап­парата, описывающего ту часть вза­имодействий элементарных частиц, где теория возмущений непримени­ма. Доказательством дисперсионных соотношений к этому времени зани­мались уже несколько лет, но безус­пешно. Почему безуспешно, стало ясно после доклада: для доказатель­ства нужных теорем Боголюбов соз­дал не более и не менее как новое на­правление в математике. До сих пор такие «безделки» позволяли себе лишь несколько математиков, таких как Гаусс, Риман, Пуанкаре, Гиль­берт.

Трудно переоценить значение работ этого цикла. Дело не только в том, что был построен последовательный математический аппарат, не связан­ный с предположением о слабости взаимодействия элементарных час­тиц. Круг  идей, введенных в физику при доказательстве дисперсионных соотношений, стал основой нового языка теории сильных взаимодейст­вий. На этом языке удалось сформулировать новые понятия, что стало отправной точкой многочисленных теоретических . и чисто эвристичес­ких работ о связях внешне далеких процессов в мире элементарных частиц. Читатель может сам оценить роль работ, устанавливающих связи между фундаментальными величи­нами теории, если вспомнит, как да­леко продвинула физику установ­ленная Ньютоном связь между си­лой и ускорением.

К середине шестидесятых годов ин­тенсивные эксперименты в области физики высоких энергий привели к тому, что число частиц, традиционно принятых считать элементарны­ми, составило несколько десятков. Возникла необходимость в пересмот­ре понятий «элементарная» и «со­ставная» частица. Эта задача и сей­час еще далека от разрешения, но кажется, что проще всего она форму­лируется на основе общих соображе­ний о свойствах симметрии. Для та­ких рассуждений в математике дав­но уже существует так называемая «теория групп». Теория групп с это­го времени захлестнула физику вы­соких энергий. Семинары, на кото­рых обсуждались свойства элемен­тарных частиц, стали напоминать чисто математические собрания. И в это время Боголюбов преподал урок чисто физического подхода к пробле­ме. Во главу' угла была поставлена задача вывода и анализа динамичес­ких уравнений, описывающих свой­ства составных частиц. Эти исследо­вания показали, что для описания свойств ча стиц, кото­рые пре­тендуют на роль элементарных, следует приписать им, по край­ней мере, еще одно фундаментальное свойство, т.е., по физической терми­нологии, приписать элементарным частицам еще одно квантовое число. Сейчас эти взгляды стали общепри­нятыми, и новое квантовое число, которое называют «цветом» части­цы, играет существенную роль во всех современных моделях взаимо­действий элементарных частиц.

 

   С тех пор, как тринадцатилет­ний мальчик доложил в Киеве свою первую научную работу, родилось и умерло много физичес­ких теорий. Исследования математи­ков показали, что нет единой мате­матики - существует сколько угод­но математик. Нетрудно указать од­ну из немногих неоспоримых особенностей развития точных наук пос­ледних шестидесяти лет: оно нераз­рывно связано с творчеством Бого­любова. Главная черта научного сти­ля Боголюбова состоит в умении оце­нить ключевой характер проблемы и одновременно еёе принципиальную разрешимость и затем, не останавли­ваясь перед трудностями, создать, если нужно, необходимый математи­ческий аппарат.

 При этом органиче­ское слияние математики и физики заставляет каждого изучающего ра­боты Боголюбова вспомнить о тех временах, когда всех представителей точных наук звали просто натурфи­лософами. Эта черта позво­лила Боголюбову внести ре­шающий вклад в создание новой современной матема­тической физики. При всех изменениях стилей и взгля­дов на задачи естествозна­ния Боголюбов, верный ста­рому принципу науки: «мы должны знать - мы будем знать», шел в пер­вых рядах исследователей. Все это и вывело Боголюбова в число крупней­ших ученых мира, придавших свой индивидуальный отпечаток всему направлению развития теоретичес­кой физики во второй половине на­шего века.

 

   В заключение хочется сказать о нравственном значении твор­чества   Боголюбова.

   Начало его научной деятельности практиче­ски совпало с созданием нашего го­сударства. Нет необходимости гово­рить о том, как бурно развилась за это время наука. Можно сказать од­но: если создание материально-тех­нической базы нации было беспри­мерным подвигом советского народа, то заслуги в развитии лучших тра­диций русской науки, самое главное - сбережение чести науки, - прина­длежат,  к нашем стыду, сравнитель­но небольшой группе  ученых.  Они, как правило, не были ни «мужами совета», ни вития­ми на шумных собраниях. Сам факт творчества этих ученых служил нау­ке охранной грамотой. Достаточно назвать имена Павлова и Вернадско­го. Боголюбов, несомненно, из этой когорты. Конечно, в одном ряду они стоят прежде всего в силу своей бес­примерной одаренности, но каждый одновременно служит образцом вы­сочайших моральных качеств. Нет никаких сомнений, что если науч­ная среда потеряет переданный ей в наследство нравственный капитал, такую потерю не восполнит никакое самое мудрое планирование исследо­ваний.

Академик А.А. Логунов, профессор О.А. Хрусталев

Фото Ю.Туманова

Опубликовано: газета ИФВЭ "Ускоритель" - 12 августа 1999 г. 

Примечание публикатора: по-видимому, это самая  полная "неформальная" биография Н.Н. Боголюбова, написанная его учениками...