Александр Фридман

Александр Александрович Фридман (16 [28] июня 1888, Санкт-Петербург — 16 сентября 1925, Ленинград) — российский и советский математик, физик и геофизик, создатель теории нестационарной Вселенной. Основоположник современной космологии, предсказавший расширение Вселенной на основе общей теории относительности.

Биография

Ранние годы и образование

Александр Фридман родился в семье выпускника Императорской Санкт-Петербургской консерватории, композитора и балетмейстера Александра Александровича Фридмана (1866—1909) и пианистки Людмилы Игнатьевны Воячек (1869—1953). В 1897 году поступил во Вторую Санкт-Петербургскую гимназию, которую окончил с золотой медалью в 1906 году. В том же году стал студентом математического отделения физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета.

В университете Фридман проявил выдающиеся способности в математике и физике. Его научными руководителями были академики Владимир Стеклов и Андрей Марков. В 1910 году окончил университет с дипломом первой степени и был оставлен при кафедре чистой и прикладной математики для подготовки к профессорскому званию.

Научная и педагогическая деятельность

С 1910 года Фридман преподавал математику в Горном институте и на Высших женских курсах. В 1913 году сдал магистерские экзамены и начал работу над диссертацией. В 1914 году поступил на службу в Главную физическую обсерваторию, где занимался вопросами метеорологии и аэрологии.

В годы Первой мировой войны Фридман служил в действующей армии, где организовал аэрологическую службу для обеспечения полётов российской авиации. За разработку методов аэрологических наблюдений и расчётов был награждён орденами.

После революции 1917 года вернулся к научной работе. В 1918—1920 годах — профессор кафедры математики Пермского университета, где организовал физико-математический факультет. В 1920 году вернулся в Петроград, где возглавил кафедру теоретической механики Петроградского политехнического института и стал директором Главной геофизической обсерватории.

Смерть и наследие

Александр Фридман скончался 16 сентября 1925 года в Ленинграде от брюшного тифа. Похоронен на Смоленском православном кладбище. Его работы были признаны мировым научным сообществом уже после смерти, когда в 1927 году нидерландский астроном Виллем де Ситтер и английский астрофизик Артур Эддингтон подтвердили теоретические выводы Фридмана наблюдениями Эдвина Хаббла.

Научные достижения

Космология

Главное научное достижение Фридмана — создание теории нестационарной Вселенной. В 1922—1924 годах он опубликовал две работы, в которых показал, что уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна допускают решения, описывающие расширяющуюся или сжимающуюся Вселенную.

В работе «О кривизне пространства» (1922) Фридман рассмотрел однородную изотропную Вселенную, заполненную пылевидной материей. Он получил три типа решений:

• Закрытая модель — Вселенная с положительной кривизной, которая расширяется до определённого максимума, а затем сжимается.
• Открытая модель — Вселенная с отрицательной или нулевой кривизной, которая расширяется неограниченно.
• Плоская модель — частный случай открытой модели с нулевой кривизной.

Эти решения получили название моделей Фридмана и легли в основу современной космологии. В 1929 году Эдвин Хаббл экспериментально подтвердил расширение Вселенной, что сделало теорию Фридмана общепризнанной.

Уравнения Фридмана

Фридман вывел систему дифференциальных уравнений, описывающих эволюцию однородной изотропной Вселенной. Эти уравнения связывают масштабный фактор (характеризующий размер Вселенной) с плотностью энергии и давлением материи. Уравнения Фридмана являются основой стандартной космологической модели ΛCDM (лямбда-CDM).

Гидродинамика и аэрология

Фридман внёс значительный вклад в теорию турбулентности. Совместно с Леонидом Келлером он разработал уравнения Келлера — Фридмана, описывающие движение турбулентной жидкости. В области аэрологии Фридман создал теорию атмосферных вихрей и методы прогноза погоды.

Метеорология

Как директор Главной геофизической обсерватории, Фридман организовал сеть метеорологических станций и разработал методы обработки данных. Он предложил теорию циклонов и антициклонов, основанную на уравнениях гидродинамики.

Основные труды

Монографии

• «О кривизне пространства» (1922) — статья, заложившая основы современной космологии.
• «Мир как пространство и время» (1923) — научно-популярная книга, в которой Фридман изложил свои идеи о строении Вселенной.
• «Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости» (1922) — работа по теории турбулентности.

Статьи

• «О возможности мира с постоянной отрицательной кривизной пространства» (1924) — вторая космологическая работа, где Фридман рассмотрел модели с отрицательной кривизной.
• «К теории движения сжимаемой жидкости» (1922) — совместная работа с Л. Келлером.

Признание и память

Научные награды

• Премия имени А. И. Воейкова (1924) — за работы по метеорологии.
• Золотая медаль имени А. И. Воейкова (1925) — посмертно.

Памятные места

• Именем Фридмана назван кратер на обратной стороне Луны.
• В 1964 году Международный астрономический союз присвоил имя Фридмана кратеру на Луне (диаметр 102 км, координаты 12° с. ш., 127° в. д.).
• В 1988 году в честь 100-летия учёного была выпущена почтовая марка СССР.
• В Санкт-Петербурге на здании Главной геофизической обсерватории установлена мемориальная доска.
• Имя Фридмана носит улица в Перми.

В культуре

• Образ Фридмана фигурирует в научно-популярных фильмах и книгах по космологии.
• В 2015 году в серии «Жизнь замечательных людей» вышла биография Фридмана, написанная А. В. Гурштейном.

Критика и дискуссии

Работы Фридмана вызвали первоначальное неприятие со стороны Альберта Эйнштейна, который в 1922 году опубликовал критическую заметку, в которой утверждал, что решения Фридмана математически неверны. Однако в 1923 году Эйнштейн признал ошибку и назвал работу Фридмана «замечательной». Впоследствии Эйнштейн включил модель Фридмана в свои лекции по теории относительности.

В советской науке работы Фридмана по космологии долгое время оставались малоизвестными из-за идеологического давления — теория расширяющейся Вселенной противоречила марксистско-ленинской философии, которая постулировала бесконечность и вечность материи. Лишь в 1950-х годах, после смерти Сталина, космологические исследования в СССР получили развитие.

Источники

• Фридман А. А. Избранные труды. — М.: Наука, 1966.
• Гурштейн А. В. Александр Александрович Фридман. — М.: Наука, 1988.
• Новиков И. Д. Как взорвалась Вселенная. — М.: Наука, 1988.
• Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. — М.: Наука, 1975.
• Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. — М.: Наука, 1989.