Гордость Отечества. А.П. Александров

ГОРДОСТЬ ОТЕЧЕСТВА

А.П.АЛЕКСАНДРОВ

К СТОЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ

Крупный ученый-физик, об­щественный деятель, человек, без малого 30 лет возглавлявший Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова и более 10 лет Ака­демию наук СССР, — таким вошел в отечественную историю XX в. Анатолий Петрович Александров. Однако, несмотря на то, что в течение многих лет, по крайней мере во второй половине своей долгой жизни, академик Александров был по причине своего об­щественного положения известен поистине всенародно, его соб­ственно научную работу могли оценить надлежащим образом лишь специалисты. Нужно также учесть, что многое из того, чем ему приходилось заниматься в те­чение десятилетий, относилось к закрытой тематике и огласке не подлежало. Тем важнее сегодня, отмечая столетие со дня рождения ученого, с благодарностью вспомнить сделанное им в физи­ческой науке. И о том, в каких условиях суждено было ему работать и жить, тоже следует вспомнить, ибо долгая жизнь А. П. Александро­ва была теснейшим образом переплетена с исторически­ми реалиями жизни нашей страны во всей их неодноз­начности, противоречивости и драматизме.

А. П. Александров родился 13 февраля 1903 г. на Ук­раине, в небольшом городке Тараще Киевской губернии. Отец, Петр Павлович, в первые годы XX в. был над­ворным советником, мировым судьей Таращанского суда. Мать, Элла Эдуардовна, в девичестве Классон, была дочерью фармацевта, выходца из Швеции, и гувернант­ки, уроженки Дрездена. Старший брат Эллы Эдуардов­ны, Роберт Эдуардович, крестный отец Анатолия, поз­же стал крупным инженером-энергетиком, одним из авторов плана ГОЭЛРО. В начале 1906 г., когда Анато­лию было три года, Элла Эдуардовна умерла, оставив мужа с тремя детьми на руках.

Детские годы Толи Александрова прошли в Киеве, где овдовевший отец служил в окружном суде. В 1910 г. отец определил мальчика в приготовительный класс 1-го Киевского реального училища, в котором к тому времени уже учился старший брат. Учился Анатолий неровно, примерным учеником отнюдь не был, а что касается ин­тереса к физике, то он проявился у мальчика при следующих обстоятельствах. При 1-й Киевской гим­назии действовал среднешкольный физико-химический кружок, к работе этого кружка привлекались не только гимназисты, но и уче­ники других киевских учебных заведений, в их числе оказался и Анатолий. Позже А. П. Александ­ров вспоминал: «Мы не только готовили школьные опыты, но и делали всякие приборы, электро­метр, я помню, мы делали. Я не помню, когда я начинал там, мне было лет 13, наверное. И вот помню, тогда я в этом кружке де­лал очень большой доклад по рентгеновым лучам и о том, что мож­но с их помощью получать, и как они сами получаются, и всякие конструкции трубок показывал».

Училище было окончено в 1919 г., в разгар гражданской войны. И однажды, возвраща­ясь в Киев с дачи, на железнодорожной станции Фастове Анатолий встретил своего соседа по киевской квартире, офицера, который убедил его не возвра­щаться домой, а проявить патриотизм и вступить в ряды Белой гвардии. В ее рядах будущий лауреат Ленинской премии и трижды Герой Социалистического Труда сражался до конца 1920 г., был награжден тремя Георгиевскими крестами, дошел до Крыма, был очевидцем бегства врангелевцев, попал в облаву и лишь чудом' избежал расстрела - допрашивавшая его в ЧК девица-комиссар в кожанке, увидев перед собой кра­сивого рослого семнадцатилетнего юношу, молча ука­зала ему на потайной выход из комнаты...

После разгрома белогвардейцев в Крыму Анатолий Александров снова оказался в Киеве. Тяжело перебо­лев сыпным тифом, он уехал к своему брату, препода­вавшему в местечке под названием Марьяновка, где также начал преподавать. Года через полтора Анатолий Петрович вернулся в Киев, где в 1924 г. поступил в университет. А чуть раньше он начал работать в 79-й киевской школе - сначала лаборантом, а потом учите­лем физики и химии.

Уже к середине 20-х гг. Александров стал одним из самых известных киевских школьных учителей физи­ки, создал физический кабинет, где проводил откры­тые уроки для учителей города. При кабинете дей­ствовал школьный физико-химический кружок, участ­ники которого не только оснащали кабинет самодель­ными физическими приборами, но и знакомились на теоретических занятиях с новейшими достижениями современной физики, и даже пытались (порой, прав­да, в несколько наивной форме) установить личные контакты с крупнейшими физиками-современниками.

Из воспоминаний П. Л. Капицы: «Как-то Резерфорд позвал меня к себе в кабинет, и я застал его читающим письмо и грохочущим своим открытым и заразитель­ным смехом. Оказывается, письмо было от учеников какой-то украинской средней школы. Они сообщали Резерфорду, что организовали физический кружок и со­бираются продолжить его фундаментальные работы по изучению ядра атома, просят его стать почетным чле­ном и прислать оттиски его научных трудов. При опи­сании достижений Резерфорда и его открытий, сделан­ных в области ядерной физики, вместо физического термина они воспользовались физиологическим. Таким образом, структура атома в описании учеников получи­ла свойства живого организма, что и вызвало смех Резерфорда. Я объяснил Резерфорду, как могло произойти это искажение. По-видимому, школьники сами делали перевод письма, а в русском языке в отличие от английского слово "ядро" имеет два смысла. Резер­форд сказал, что он так и предполагал, и ответил ребя­там письмом, в котором благодарит за высокую честь избрания и посылает оттиски своих работ».

Свои воспоминания о Резерфорде П. Л. Капица пи­сал в 1966 г., спустя 40 лет после описанных собы­тий. Вряд ли он знал, что руководителем школьного киевского физического кружка был человек, ставший впоследствии академиком-физиком. Более того, чело­век, сменивший его почти на 10 лет на посту директо­ра Института физических проблем в годы сталинской опалы.

С середины 20-х гг., преподавая физику в школе и обучаясь в университете, А. П. Александров начал за­ниматься научной работой в рентгено-физическом от­деле Киевского рентгеновского института, где иссле­довал свойства и особенности диффузного объемного заряда в диэлектрике. На эту первую работу Алексан­дрова обратим особое внимание: уже здесь отрабаты­валась методика проведения эксперимента по изуче­нию свойств диэлектриков, и через несколько лет в Ленинградском физико-техническом институте приоб­ретенный им опыт экспериментатора проявится в пол­ную силу. В том же 1930 г. возглавлявший ЛФТИ А. И. Иоффе прислал в Киев для ознакомления с рабо­тами Рентгеновского института сначала Я. И. Френке­ля, а затем И. В. Курчатова, после чего группа, в которой работал Александров, была приглашена в Одессу на Всесоюзный съезд физиков. Там, в Одессе, в авгу­сте 1930 г. Александров и его коллеги были представ­лены Иоффе, рассказали ему о своих исследованиях, после чего и последовало приглашение в ленинградс­кий Физтех. Так начался новый, ленинградский пери­од жизни и научной деятельности А. П. Александрова, продолжавшийся до 1946 г., в течение которого им были проведены исследования широкого круга физи­ческих проблем.

1. Тонкослойная изоляция диэлектриков.

В конце 20-х гг. А. Ф. Иоффе, И. В. Курчатов и К. Д. Синельни­ков проводили исследования электрического пробоя твердых диэлектриков. Ими было установлено, что ме­ханизм такого пробоя является лавинным, когда энер­гия частицы, создающей под действием электрического поля ток в диэлектрике, растет при ее движении и ста­новится достаточной для «срыва» следующей частицы. Это значило, что при малой толщине диэлектрика такая частица разогнаться до «энергии срыва» другой части­цу не может, а потому не может произойти пробой тонкого слоя диэлектрика. На такую изоляцию возла­гались большие надежды. Казалось, например, что в перспективе можно будет изготавливать конденсаторы с тонкими диэлектрическими прокладками, накапливающие большую энергию. Исследования в этой области и были поручены А. П. Александрову вскоре после его перехода в ЛФТИ. Впоследствии он вспоминал: «Я хорошо под­готовил методическую сторону работы и бился бук­вально с утра до ночи, чтобы на новых тогда полимер­ных материалах воспроизвести электрическую прочность тонких слоев, которую наблюдали Иоффе, Курчатов, Синельников, Б. М. Гохберг и др. на стеклах и слюде. У меня ничего не выходило. Часто я приглашал Иоффе, Курчатова и других и просил раскритиковать мою ме­тодику. Однако все считали, что все, что я делал, пра­вильно, и значит, в этих пленках какой-то другой меха­низм пробоя. Тогда я решил воспроизвести их старые опыты и опять же не обнаружил эффекта упрочнения.

Игорь принес мне стекла, на которых он работал, но и тут я ничего не получил. Тогда я полностью воспроиз­вел и их старую методику измерений. Эффект появился, но оказалось, что он был результатом погрешности ста­рой методики! У меня было тяжелейшее положение -мне, мальчишке, опровергнуть результаты Иоффе и его ближайших сотрудников! И вот тут я убедился в пора­зительной принципиальности настоящих ученых. Курча­тов долго сидел в моей лаборатории и измерял вместе со мной. До часу ночи просидел Иоффе, и в результате совместно с ним была опубликована моя работа, в кото­рой исправлялась ошибка его и его школы».

Работы А. П. Александрова по диэлектрическому про­бою стали основой его кандидатской диссертации. Что же касается «тонкослойной изоляции», то с надежда­ми на ее осуществление было покончено.

2. Механические свойства твердых тел.

Отправ­ной точкой исследований, которые проводились в на­чале 30-х гг. XX в. в ЛФТИ А. П. Александровым и его коллегами в данной области, было резкое несоот­ветствие в научной литературе того времени теорети­ческих и опытных значений пределов прочности ряда материалов: первые в сотни раз превышали вторые. Иными словами, реально разрушение образца при внеш­нем воздействии происходило гораздо раньше, чем предсказывала теория. Отчасти ситуацию прояснили опы­ты А. Ф. Иоффе тех лет, из которых стало ясно, что в данном случае не последнюю роль играют различные поверхностные дефекты, например микротрещины, и при их устранении прочность существенно возрастает. Так, при погружении кристалла каменной соли в горя­чую воду, которая быстро растворяла кристалл с по­верхности, ликвидируя микротрещины, прочность кристалла возрастала в десятки раз. Ликвидировать микротрещины на поверхности исследуемого образца можно было, покрывая его очень тонким слоем жид­кости (водой, маслом, спиртом), при этом прочность образца также возрастала в несколько раз.

Эти и многие другие опытные факты были обобще­ны и объяснены в 1935 г. А. П. Александровым совмес­тно с С. Н. Журковым и П. П. Кобеко в статистической теории прочности, где предполагалось, что хрупкая проч­ность является случайной величиной, и вводилась статистическая модель хрупкого разрушения, учитывав­шая наличие в материале случайных структурных де­фектов и локальность разрушения. Теория получила особую значимость после того, как была распростране­на на случаи повреждений, возникающих при воздей­ствии на конструкции переменных и вибрационных на­грузок: впервые явление механической усталости уда­лось интерпретировать с вероятностных позиций.

3. Физика полимеров.

В 1983 г. А. П. Александрову была присуждена премия Академии наук СССР за фун­даментальные исследования физики полимеров. Что именно было сделано ученым в этой области?

Интенсивное исследование свойств полимеров на­чалось лишь в 30-е гг. XX в., после того, как были получены некоторые искусственные полимеры: син­тетический каучук, нейлон, полистирол, полиметилметакрилат (органическое стекло), молекулы кото­рых имеют более простое строение по сравнению с полимерами естественными и длиной молекул кото­рых можно управлять, - в этом смысле они доста­точно удобны для изучения. Отметим также, что в предвоенные годы стали просматриваться широкие перспективы практического использования искусст­венных полимеров.

А. П. Александров и его коллеги экспериментально установили, что барьер межмолекулярного взаимодей­ствия полимерных молекул определяется «боковыми» атомами этих молекул и, регулируя этот барьер, мож­но менять свойства полимеров в целом. Если, напри­мер, вводить в полимер небольшие органические моле­кулы, уменьшающие межмолекулярное сцепление, то указанный барьер снижается, причем уменьшается и время релаксации. В таком случае полимер сохраняет свою эластичность при низких температурах. Этим спо­собом устранялась хрупкость на морозе синтетическо­го каучука, используемого для шин самолетных шас­си. Наоборот, во избежание размягчения полимера при нагревании в него нужно вводить такие молекулярные добавки, которые усиливали бы сцепление полимер­ных молекул. Отметим, что А. П. Александров был пер­вым ученым, установившим конкретные виды влия­ния механической силы на скачкообразную подвиж­ность молекул полимеров. Сделано это было на осно­ве максвелловского положения о влиянии внешнего напряжения на время релаксации системы.

4. Противоминная защита кораблей.

Над этой те­матикой А. П. Александров и руководимая им группа сотрудников ЛФТИ начала работать еще в 1936 г. по запросу высшего военного руководства страны. Ос­нования предполагать, что в ходе предстоящей войны для уничтожения флота противник будет использо­вать помимо торпед донные магнитные мины, были: подобные мины еще во время гражданской войны при­менялись англичанами на Северной Двине против со­ветской Беломорской флотилии. В главном принцип действия магнитной мины таков. Известно, что стрел­ка компаса реагирует на поднесенный к ней кусок же­леза, отклоняясь от своего начального направления. Если же такую стрелку поместить внутрь мины, лежа­щей на дне, то, отклонившись под воздействием маг­нитного поля, создаваемого железным корпусом ко­рабля, она замкнет контакт взрывателя. Задача, таким образом, сводилась к размагничиванию корпуса ко­рабля. На уровне идеи предполагалось осуществить компенсацию магнитного поля корабля закреплением на его корпусе специальных обмоток, через которые пропускался постоянный ток и магнитное поле кото­рого, гасило бы магнитное поле корабля (см. рис.). Сами по себе магнитные поля кораблей к тому време­ни были изучены достаточно хорошо, поскольку на любом корабле нужно устранять девиацию компаса, обусловленную искажением магнитного поля Земли корпусом корабля. В частности, еще в начале XX в. этим занимался выдающийся русский кораблестроитель академик А. Н. Крылов.

Поначалу А. П. Александров и его коллеги этого не знали и проработали данный вопрос самостоятельно. После лабораторных экспериментов начались опыты на реальных кораблях. Были изготовлены магнито­метры, с помощью которых можно было измерять ин­дукцию магнитного поля, - плоские катушки, кото­рые поворачивались на 180° специальным механизмом. С помощью таких магнитометров в 1937 г. на эсмин­цах «Яков Свердлов», «Артем» и на лидере «Ленин­град» были проведены измерения магнитных полей и опыты по их компенсации. Итоги были обнадеживаю­щими. Затем, весной 1938 г., на один из кораблей была наложена временная размагничивающая обмотка и подобран оптимальный ток. Корабль сделал серию проходов с выключенной и включенной обмоткой над установленными на разных глубинах неконтактными магнитными минами (разумеется, с предварительно уда­ленными из них запалами), и оказалось, что механиз­мы их взрывателей срабатывали при обесточенной обмотке и не срабатывали при пропускании по ней соответствующего тока. В октябре того же года было проведено размагничивание линкора «Марат». Так к началу Великой Отечественной войны была решена задача по защите кораблей от магнитных мин противника. В результате во время войны на магнитных ми­нах не подорвался ни один из наших кораблей, размаг­ниченных по методу, предложенному в ЛФТИ.

Принцип обмоточного размагничивания кораблей: 1 - кабель размагничивающего устройства; 2 - магнитное поле корабля;

3 - магнитное ноле обмотки с током; 4 — результирующее магнитное поле; 5 — допустимый предел результирующего магнитного поля, не оказывающего влияния на магнитный взрыватель мины.

5. Директор Института физических проблем.

Ру­ководить этим институтом Александрову пришлось в течение первого послевоенного десятилетия, когда от ИФП был отлучен П. Л. Капица. В частности, в то время были проведены исследования по получению дейтерия, образующего в соединении с кислородом «тяжелую воду», используемую в ядерных реакторах в качестве замедлителя нейтронов и в водородной бомбе в качестве ядерного горючего.

Задача получения дейтерия была решена в несколь­ко этапов: сначала - лабораторные исследования, потом - полу производственная установка, затем - рек­тификационные колонны нового типа, построенные на ленинградском заводе «Красный выборжец», и, наконец, в начале 50-х гг. XX в. - первый в СССР завод по промышленному получению дейтерия, про­ект которого был разработан во взаимодействии с Государственным институтом азотной промышленно­сти. Об итогах же проделанной работы А. П. Алексан­дров вспоминал следующее: «Уже после того, как опять Капица был назначен директором института <...> возник вопрос о присуждении государственной премии по этому делу. И мне позвонил Капица в институт <...> и говорит: "Вот так и так, Анатолий Петрович (а это первый мой с ним был разговор) ... собираются эту работу выдвигать на премию. И, зна­чит... вас и меня в том числе". Я говорю: "Знаете, Петр Леонидович, в этой работе, хотя мне пришлось много над этим делом потрудиться, но идея была не моя, моя была только организационная деятельность в этом, я не считаю, что я должен участвовать в этой премии. <...> Идея была ваша. А с моей стороны я только содействовал исполнению этой работы. Так что я отказываюсь от того, чтобы принимать в этом деле участие". ...Капица... после того как я отказал­ся... тоже отказался. И с тех пор у меня установи­лись с ним приличные отношения».

6. Развитие отечественной атомной энергетики.

Во-первых, именно усилиями Александрова и его кол­лег удалось решить задачу получения из урана плуто­ния в масштабах, необходимых для решения вполне конкретных задач оборонного плана. В то время, о котором идет речь, плутоний в ничтожных количе­ствах получали в СССР на ускорителях, однако не­скольких тысяч атомов было совершенно недостаточ­но для, изготовления реальной атомной бомбы. И пос­ле того, как в июне 1948 г. в нашей стране был пущен первый промышленный реактор (его разработка осу­ществлялась под руководством И. В. Курчатова и Н. А. Доллежаля), руководимый А. П. Александровым коллектив разработал проект реактора гораздо большей мощности, после чего было решено построить се­рию таких реакторов.

Реакторы, которые были построены под руковод­ством А. П. Александрова, давали в год порядка 120кг плутония - количество, вполне достаточное для изго­товления двух десятков атомных бомб, равных той, что была взорвана в августе 1945 г. в Хиросиме.

Что касается использования атомной энергии в мир­ных целях, то данной проблематикой А. П. Александ­ров также стал заниматься в первые послевоенные годы. В 1954 г. в СССР была введена в действие первая в мире АЭС (руководитель проекта -Д. И. Блохинцев), где эксплуатировался уран-графито­вый реактор. Теплоносителем была дистиллированная вода под давлением 100 атм. Однако уже к этому вре­мени под руководством А. П. Александрова был разра­ботан альтернативный проект реактора, также уран-графитового, но с использованием в качестве тепло­носителя гелия.

Под руководством А. П. Александрова в СССР было построено несколько поколений промышленных реак­торов. Так, реакторы второго поколения уже в проек­тном варианте превышали первый промышленный ре­актор по мощности примерно в семь раз. А в результа­те усовершенствований в период эксплуатации, в ре­зультате применения более высокотемпературных ма­териалов, улучшенной структуры урановых блоков, более совершенной системы управления и т.д., их мощ­ность против проектной была поднята по крайней мере в четыре раза, что привело к громадной экономии государственных средств.

Судьба Анатолия Петровича сложилась так, что пре­зидентом Академии наук СССР он стал в 1975 г., сменив на этом посту М. В. Келдыша. В это время Алек­сандрову было уже 72 года. Оставил же он этот пост в 1986 г., в возрасте 83 лет, после Чернобыльской катастрофы, ставшей для ученого личной трагедией.

И сейчас невольно приходится поражаться тому, какие выдерживал нагрузки, какой объем работы осу­ществлял в течение одиннадцати лет руководства Ака­демией наук этот уже немолодой человек. Особая доб­рожелательность Александрова, его удивительная па­мять о проведенных переговорах и принятых на себя обязательствах, четкость и последовательность их вы­полнения, оказание помощи научным коллективам спо­собствовали быстрому развитию в нашей стране целого ряда новых научных направлений.

А. П. Александров скончался в начале 1994 г.

И сегодня, вступив в новый век, живя в нынешней России, неизбежно анализируя наше прошлое, в том чис­ле совсем недавнее, представляется крайне важным вспом­нить добрым словом тех, кто на своих плечах вынес нелегкий груз жизненных реалий завершившегося века. Вынес достойно и мужественно, оставив о себе благо­дарную память, и помог нам по мере отпущенных ему сил понять и улучшить мир, в котором мы живем. В числе этих людей был и славный ученый – гражданин нашего Отечества Анатолий Петрович Александров.