Алекса́ндр Алекса́ндрович Фри́дман ( 4 (16) июня 1888 , Санкт-Петербург — 16 сентября 1925 , Ленинград ) — российский и советский математик , гидромеханик , физик и геофизик , основоположник современной физической космологии , автор исторически первой нестационарной модели Вселенной ( Вселенная Фридмана ), один из создателей современной динамической метеорологии .

Биография

Родился 16 июня 1888 года в Санкт-Петербурге в семье выпускника Санкт-Петербургской консерватории (в ту пору студента и артиста балетной труппы), композитора Александра Александровича Фридмана (1866—1909) и преподавателя игры на фортепиано (в ту пору тоже студентки консерватории) Людмилы Игнатьевны Фридман (урождённая Воячек, 1869—1953). Дед по материнской линии, Игнатий Каспарович Воячек (1825—1916), состоял органистом и дирижёром Императорского Мариинского театра . В 1897 году, когда будущему учёному было 9 лет , родители расстались и в дальнейшем он воспитывался в новой семье отца (который повторно женился на балерине Анне Христиановне Иогансон ), а также в семьях деда — лекарского помощника Придворного медицинского округа и губернского секретаря Александра Ивановича Фридмана (1839—1910) и тёти, пианистки Марии Александровны Фридман (с матерью А. А. Фридман возобновил отношения лишь незадолго до кончины) .

Учился во 2-й Санкт-Петербургской гимназии . В гимназические и студенческие годы увлекался астрономией . Во время революции 1905 года участвовал в политической деятельности, был членом ЦК Северной социал-демократической организации средних школ Петербурга, печатал на гектографе прокламации . Одноклассником (в гимназии, впоследствии и в университете и аспирантуре) и другом Фридмана был Я. Д. Тамаркин , в будущем известный математик, вице-президент Американского математического общества . В октябре 1905 года Фридман вместе с Яковом Тамаркиным отправил свою первую математическую работу в один из ведущих научных журналов Германии « Математические анналы »; статья, посвящённая числам Бернулли , была опубликована в 1906 году. На класс старше учился В. И. Смирнов , в будущем также математик, академик АН СССР, автор популярного пятитомного «Курса высшей математики» .

Окончив гимназию с золотой медалью, в 1906 году поступил на математическое отделение физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета , который окончил в 1910 году . Был оставлен на кафедре чистой и прикладной математики у профессора В. А. Стеклова для подготовки к профессорскому званию . До весны 1913 года Фридман занимался математикой, а также руководил практическими занятиями в Институте инженеров путей сообщения , читал лекции в Горном институте . Фридман и Тамаркин, ещё будучи студентами, регулярно посещали занятия кружка новой теоретической физики, организованного в 1908 году недавно приехавшим из Германии П. С. Эренфестом , которого Фридман считал, как и Стеклова, одним из своих учителей .

В 1913 году был принят на работу в Аэрологическую обсерваторию в Павловске (под Санкт-Петербургом) в должности физика, где стал заниматься аэрологией . Директор ГФО Б. Б. Голицын обратил внимание на способности Фридмана и предложил ему получить необходимые знания в области динамической метеорологии (которая является разделом геофизической гидродинамики ). С этой целью весной 1914 года был направлен в командировку в Лейпциг , где в это время жил и работал известный норвежский метеоролог Вильгельм Фриман Корен Бьеркнес (1862—1951), создатель теории фронтов в атмосфере. Летом того же года Фридман летал на дирижаблях , принимая участие в подготовке к наблюдению .

С началом Первой мировой войны вступил добровольцем в авиационный отряд. В 1914—1917 годах участвовал в организации аэронавигационной и аэрологической службы на Северном и других фронтах, был лётчиком-испытателем, участвовал в боевых вылетах, бомбил Перемышль , проводил авиаразведку. Георгиевский кавалер , был награждён золотым оружием ^{[ источник не указан 1882 дня ]} и орденом Святого Владимира с мечами и бантом . Он составил таблицы для прицельного бомбометания и проверял их в бою .

В 1916—1917 годах прапорщик Фридман находился в Киеве, где преподавал в Военной школе лётчиков-наблюдателей, читая курсы аэронавигации и аэронавигационных приборов, опубликовал первое учебное пособие по аэронавигации, а также заведовал Центральной аэронавигационной станцией. Он организовал метеослужбу на фронте и ремонт авианавигационных приборов в частях действующей армии. Под началом Фридмана в авиационном отряде во Львове и Киеве служил Э. Пален , в будущем известный астроном .

В Киеве прочитал несколько пробных лекций в Университете святого Владимира , необходимых для получения звания приват-доцента, а также участвовал в деятельности Киевского физико-математического общества , став его действительным членом .

Стал основателем и первым директором завода «Авиаприбор» в Москве (июнь 1917 года) — первого авиаприборостроительного предприятия в России .

С апреля 1918 года по 1920 год — профессор кафедры механики недавно организованного (сначала в качестве филиала Петроградского) Пермского университета .

С 15 августа по 30 сентября 1919 года Фридман — декан физико-математического факультета Пермского университета . В 1920 году он создал на факультете три отделения и два института (геофизический и механический) .

С июля 1919 года по май 1920 года (одновременно с выполнением обязанностей декана) — проректор Пермского университета по хозчасти .

В июне 1918 года стал одним из организаторов Пермского физико-математического общества (куда входило около 60 человек), стал его секретарём и наладил выпуск трудов общества. С весны до середины августа 1919 года был командирован в Екатеринбургскую магнитную и метеорологическую обсерваторию .

В мае 1920 года возвратился в Петроград. 12 июля 1920 стал преподавателем на кафедре математики и механики университета, работал в Главной физической обсерватории (ГФО) (с 1924 года — Главная геофизическая обсерватория) в созданном по его инициативе математическом бюро ГФО, одновременно в качестве профессора кафедры прикладной аэродинамики преподавал на только что открывшемся факультете воздушных сообщений Института инженеров путей сообщения. 2 августа 1920 года был избран профессором теоретической механики на физико-механическом факультете Петроградского политехнического института . Кроме того, был привлечён начальником Морской академии Крыловым для преподавания в качестве адъюнкта по кафедре механики академии. Также работал в Атомной комиссии Государственного оптического института , где рассчитал модели многоэлектронных атомов и вел исследования по адиабатическим инвариантам .

С 1923 года — главный редактор «Журнала геофизики и метеорологии». С июля по сентябрь 1923 года Фридман был в загранкомандировке в Германии и Норвегии. Ещё одна поездка за границу, в Голландию и Германию, состоялась в апреле — мае 1924 года .

5 февраля 1925 года, незадолго до смерти, был назначен директором Главной геофизической обсерватории.

В свадебном путешествии с молодой женой по Крыму в июле — августе 1925 года заразился тифом. Умер в Ленинграде от недиагностированного брюшного тифа вследствие неправильно проведённых лечебных процедур 16 сентября 1925 года . По предположению самого Фридмана, заразился, вероятно, съев немытую грушу, купленную на одной из железнодорожных станций по пути из Крыма в Ленинград . Похоронен на Смоленском православном кладбище .

В 1931 году Фридману была посмертно присуждена премия имени В. И. Ленина (учрежденная СНК СССР) .

Научные достижения

Основные работы посвящены проблемам динамической метеорологии (теории атмосферных вихрей и порывистости ветра , теории разрывов непрерывности в атмосфере, атмосферной турбулентности ), гидродинамике сжимаемой жидкости, физике атмосферы и релятивистской космологии. В июле 1925 года с научными целями совершил полёт на аэростате вместе с пилотом Павлом Федосеенко , достигнув рекордной по тому времени для СССР высоты 7400 м . Фридман одним из первых освоил математический аппарат теории гравитации Эйнштейна и начал читать в университете курс тензорного исчисления как вводную часть к курсу общей теории относительности. В 1923 году вышла в свет его книга «Мир как пространство и время» (переиздана в 1965 году), познакомившая широкую публику с новой физикой.

Мировую известность получил, создав модели нестационарной Вселенной, где он предсказал, в частности, расширение Вселенной . Полученные им в 1922—1924 годах при исследовании релятивистских моделей Вселенной нестационарные решения уравнений Эйнштейна положили начало развитию теории нестационарной Вселенной . Учёный исследовал нестационарные однородные изотропные модели с пространством сначала положительной, а затем и отрицательной кривизны, заполненным пылевидной материей (с нулевым давлением). Нестационарность рассмотренных моделей описывается зависимостью радиуса кривизны и плотности от времени, причём плотность изменяется обратно пропорционально кубу радиуса кривизны. Фридман выяснил типы поведения таких моделей, допускаемые уравнениями тяготения, причём модель стационарной Вселенной Эйнштейна оказалась частным случаем, и таким образом, опроверг мнение о том, что общая теория относительности требует конечности пространства. Эти результаты продемонстрировали, что уравнения Эйнштейна не приводят к единственной модели Вселенной, какой бы ни была космологическая постоянная и легли в основу современной космологии. В книге «Мир как пространство и время» Фридман пишет о результатах своих исследований :

Переменный тип Вселенной представляет большое разнообразие случаев: для этого типа возможны случаи, когда радиус кривизны мира, начиная с некоторого значения, постоянно возрастает с течением времени; возможны далее случаи, когда радиус кривизны меняется периодически: Вселенная сжимается в точку (в ничто), затем, снова из точки доводит свой радиус до некоторого значения, далее опять, уменьшая радиус своей кривизны, обращается в точку и т. д. Невольно вспоминается сказание индусской мифологии о периодах жизни; является возможность также говорить о «сотворении мира из ничего».

На страницах научного журнала Zeitschrift für Physik развернулась полемика Фридмана с Эйнштейном. Опубликованная в 1922 году в 10-м томе этого журнала статья с теорией Фридмана вызвала резкую критику со стороны Эйнштейна в следующем томе . Однако в следующем году в томе 16 журнала Эйнштейн признал свою ошибку и правоту Фридмана :

В предыдущей заметке я подверг критике названную выше работу. Однако моя критика, как я убедился из письма Фридмана, сообщенного мне г-ном Крутковым , основывалась на ошибке в вычислениях. Я считаю результаты Фридмана правильными и проливающими новый свет.

Оригинальный текст (нем.)

Ich habe in einer früheren Notiz an der genannten Arbeit Kritik geübt. Mein Einwand beruhte aber — wie ich mich auf Anregung des Herrn Krutkoff an Hand eines Briefes von Herrn Friedmann überzeugt habe — auf einem Rechenfehler. Ich halte Herrn Friedmanns Resultate für richtig und aufklärend.

Эйнштейн назвал космологическую постоянную (так называемый Λ-член , введённый им в уравнения как средство для поддержания стационарности Вселенной) своей «самой большой научной ошибкой» ^{[ источник не указан 1600 дней ]} . Возможно, однако, что Эйнштейн ошибся именно в отношении ошибочности своей модели: в настоящее время общепринятой является космологическая модель ΛCDM (лямбда-CDM), включающая в себя космологическую постоянную Эйнштейна, хотя и без предполагавшейся стационарности.

Из модели однородной изотропной Вселенной следует, что при её расширении должно наблюдаться красное смещение , пропорциональное расстоянию. Это было подтверждено в 1929 году Эдвином Хабблом на основании астрономических наблюдений: спектральные линии в спектрах галактик оказались смещены к красному концу спектра.

В 1922 году Фридман опубликовал монографию "Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости". Это его основная работа по гидромеханике. В ней он сформулировал наиболее полную теорию вихревого движения в жидкости, рассмотрел, а для ряда случаев решил очень важную проблему - возможные движения сжимаемой жидкости при действии на нее определенных сил. В этой работе он вывел так называемое уравнение переноса вихря , которое приобрело фундаментальное значение в динамической метеорологии .

В 1924-1925 годах совместно с Львом Васильевичем Келлером указал систему характеристик структуры турбулентного потока, построил замкнутую систему уравнений, связав пульсации скорости и давления в двух точках потока в разные моменты времени. Эти работы заложили основы статистической теории турбулентности .

Семья

• Первая жена (с 1911 года) — Екатерина Петровна Фридман (урождённая Дорофеева).
• Вторая жена (с 1923 года) — Наталья Евгеньевна Фридман (урождённая Малинина), впоследствии доктор физико-математических наук, директор Ленинградского отделения Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР . Их сын — Александр Александрович Фридман (1925—1983) — родился уже после смерти отца.

Избранные работы

• Фридман А. А. . Z. Phys. 10 (1922), S. 377—386.
• Фридман А. А. / Под ред., с прим. Н. Е. Кочина, с доп. ст. Б. И. Извекова, И. А. Кибеля, Н. Е. Кочина. — Л.; М.: ОНТИ Гос. техн.-теорет. изд-во, 1934. — 370 с.
• Фридман А. А. Издание второе. — М.: Наука, 1965, 112 с.
• Фридман А. А. [publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FRIDMAN_Aleksandr_Aleksandrovich/Fridman_A.A._Izbrannye_trudy.(1966).%5Bdjv%5D.zip Избранные труды] (недоступная ссылка) / Под ред. Л. С. Полака. — М.: Наука, 1966. Серия: Классики науки. Разделы сборника: гидромеханика сжимаемой жидкости; динамическая метеорология и физика атмосферы; релятивистская космология; письма; заметки; биография; библиография.

Память

• Лаборатория теоретической физики имени А. А. Фридмана РГПУ имени А. И. Герцена .
• Премия имени А. А. Фридмана (премия РАН).
• Лунный кратер Фридман .
• Гипотетическая частица фридмон .
• В 1965 году советский поэт Леонид Мартынов посвятил Фридману стихотворение «Мир не до конца досоздан…», в котором есть следующие слова :

Памяти и защите приоритета этого замечательного, храброго человека, к сожалению, уделяется слишком мало внимания. Сама жизнь А. А. Фридмана — тема для увлекательного исторического телесериала. ^{[ прояснить ]}

• В 2008 году Виктор Пелевин написал фантастический рассказ « Пространство Фридмана » о загадочном измерении, в которое попадёт человек, чьё состояние превысит пороговую сумму.

Примечания

Литература

Ссылки

• специального выпуска УФН , посвященного 75-летию А. А. Фридмана, т. 80, вып. 7, 1963.
• Джон Дж. О’Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон . (англ.) — биография в архиве MacTutor .