Сегодня - 19.10.2020

Академик Лаврентьев: объединяя математику с жизнью

17 сентября 2020

В этом году исполняется 120 лет со дня рождения основателя Сибирского отделения РАН (АН СССР) Михаила Алексеевича Лаврентьева. Его научный кругозор был огромен, он сделал множество открытий как в области математики, так и в механике, разглядел будущее вычислительной техники. Мы вспоминаем, какой путь в науке прошел выдающийся ученый.

«Десять лет назад мне с коллегами довелось участвовать в подготовке “Избранных трудов” М. А.Лаврентьева. В книгу были включены работы, выполненные Михаилом Алексеевичем лично, и полученные результаты, которые не дублировались в других работах. Таких работ было выбрано сорок: в области математики и механики. Общий объем книги составил 600 страниц, — рассказывал академик Лев Владимирович Овсянников. — Трудности представления работ М. А.Лаврентьева не только в обилии результатов. Очень трудно донести всю глубину его идей и, я бы сказал, поражающих воображение математических конструкций, которые в итоге фиксируют подчас неожиданные факты и закономерности».
 
Михаил Алексеевич Лаврентьев родился в 1900 году в Казани в семье преподавателя математики технического учебного заведения, позже — профессора механики сначала Казанского, затем Московского университетов Алексея Лаврентьевича Лаврентьева. На становление Михаила как ученого большое влияние оказал советский математик профессор Московского государственного университета Николай Николаевич Лузин. Они познакомились во время стажировки отца М. А. Лаврентьева в Гёттингене, когда Михаилу было всего 10 лет. По воспоминаниям ученого, именно Н. Н. Лузин, наряду с отцом, научил его постановке оригинальных задач (кроме того, Лузин много рассказывал семье Лаврентьевых о Сибири — он родился в Иркутске, а детство и юность провел в Томске). После окончания коммерческого училища Михаил Лаврентьев поступил в Казанский университет, в котором существовали сильные научные школы. 
 
Миша Лаврентьев с родителями и их друзьями, Н. Н. Лузиным и его женой (Германия, Геттинген, 1911 г.)
   Миша Лаврентьев с родителями и их друзьями, Н. Н. Лузиным и его женой (Германия, Геттинген, 1911 г.)
 
В 1921 году семья Лаврентьевых по приглашению Лузина перебирается в Москву, и Михаил становится студентом Московского государственного университета, и в частности — учеником математической школы Н. Н. Лузина, которая развивала теорию множеств и функций. По воспоминаниям современников, это направление в те годы было одной из наиболее развивающихся математических дисциплин, переживало подлинный расцвет. Именно с ним связан цикл первых работ Михаила Лаврентьева. Диплом Лаврентьев выполнил под руководством Лузина и при его содействии опубликовал первую научную работу в польском математическом журнале. В 1923—1926 гг. он был аспирантом Института математики и механики МГУ. В 1927 году М. А. Лаврентьева избрали членом Московского математического общества и по линии Наркомпроса командировали на полгода во Францию, где ему удалось развить новый метод в области теории функций и вариационного исчисления. Результаты работы были опубликованы в Италии и во Франции. В ту пору Михаил Алексеевич прочитал в МГУ первый курс по теории конформных отображений. К этому же времени относится и начало его исследований по теории квазиконформных отображений.
 
В 1928 году в составе советской делегации Михаил Алексеевич участвует в Международном математическом конгрессе в Болонье (Италия). Здесь он прочитал доклад о квазиконформных отображениях. В возрасте около 29 лет М. А. Лаврентьев стал заведовать кафедрой и получил звание профессора Московского химико-технологического института.
 
В конце 1920-х — начале 1930-х годов ученики Лузина, среди которых был и Лаврентьев, занялись прикладными проблемами. В 1929 году Михаила Алексеевича оформили старшим инженером в теоретический отдел Центрального аэрогидродинамического института им. Н. Е. Жуковского. В отделе решали проблемы авиационной техники: изучение вибраций, больших скоростей, удара о воду и подводного крыла. Результаты, полученные Лаврентьевым, были настолько значимыми, что ему без защиты диссертации присвоили с разницей в год сразу две докторские степени: технических и физико-математических наук. Из ЦАГИ Лаврентьев вынес очень важный жизненный опыт приложения математики к инженерным задачам. 
 
Студенческий билет Михаила Лаврентьева
   Студенческий билет Михаила Лаврентьева
 
В середине 1930-х годов Математический институт им. В. А. Стеклова перевели из Ленинграда в Москву. М. А. Лаврентьеву предложили возглавить отдел теории функций комплексного переменного. 
 
В 1939 году начинается новый этап в жизни Лаврентьева. Президент Академии наук Украины академик Александр Александрович Богомолец пригласил его в Киев. Михаилу Алексеевичу была обещана поддержка на выборах в члены АН Украины (он был избран сразу академиком) и предложено возглавить Институт математики. Александр Александрович предоставлял ученым возможность быстро создавать институты и лаборатории по передовым проблемам науки, а в случае затруднений не стеснялся обращаться за помощью в ЦК партии Украины, к первым лицам государства. Украинский период много дал для становления Лаврентьева как крупного организатора науки: он вырос до вице-президента АН Украины. 
 
С началом войны институты Украины были эвакуированы в Уфу. Там вместе с Мстиславом Всеволодовичем Келдышем и Сергеем Львовичем Соболевым Лаврентьев занимался исследованиями по устойчивости полета снарядов. Самое значимое его достижение в годы войны — теоретическое объяснение эффекта кумуляции и создание кумулятивного снаряда, способного пробивать самую прочную броню танков противника. 
 
«Здесь он выступил как настоящий естествоиспытатель. Он не только создавал теорию, но и проверял ее экспериментом. Михаил Алексеевич высказал, казалось бы, парадоксальную идею об использовании известной теории взаимодействия струй идеальной несжимаемой жидкости. В результате он стал творцом гидродинамической теории кумуляции. Картинку — как формируется кумулятивная струя — Михаил Алексеевич любил показывать, когда читал лекции. Он вывел приближенную формулу, выражающую закон подобия для глубины пробития материалов или преграды кумулятивной струей. Ценность ее несомненна», — отмечал Лев Овсянников.
 
Во время работ по прокладке с помощью шнуровых зарядов осушительных каналов в пойме реки Ирмень
   Во время работ по прокладке с помощью шнуровых зарядов осушительных каналов в пойме реки Ирмень
 
За вклад в оборону страны и за создание новых технологий М. А. Лаврентьев был дважды удостоен Сталинской премии I степени. В 1946 году его избрали действительным членом АН СССР. После войны он еще несколько лет продолжал работу на Украине, занимаясь изучением взрывной тематики. Позже эта тематика также была перенесена на сибирскую почву.
 
Другим направлением деятельности Лаврентьева как вице-президента АН Украины стало содействие развитию вычислительной техники. Именно в Киеве под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева в Институте электротехники занялись моделированием первой ЭВМ — МЭСМ.  
 
В 1950 году академика Лаврентьева избрали академиком-секретарем Отделения физико-математических наук АН СССР, предоставили возможность возглавить в Москве Институт точной механики и вычислительной техники и реализовать проект по созданию БЭСМ. В 1955 году М. А. Лаврентьев избран в члены Президиума АН СССР.
 
С 1948 года он снова работает в Московском государственном университете. В этот период создается высшее учебное заведение нового типа — Московский физико-технический институт, сыгравший важную роль в деле подготовки высококвалифицированных кадров для новых отраслей науки и техники, возникавших в послевоенные годы. В МФТИ Михаил Алексеевич основал специализацию по теории взрывов, заведовал кафедрой.
 
В послевоенные годы М. А. Лаврентьев публикует ряд первоклассных работ по проблемам механики сплошной среды. В статье «Романтическое будущее науки» им высказываются мысли о путях развития кибернетики, о важности изучения глобальной системы земля — вода — воздух и стихийных явлений природы.
 
В 1947 году Михаил Алексеевич делает на сессии Академии наук СССР доклад «Пути развития советской математики». Особое внимание в нем уделяется вычислительной математике и технике. Он призывает к скорейшему созданию института вычислительной техники. В 1950 году Лаврентьев избран директором Института точной механики и вычислительной техники, главным конструктором которого становится академик С. А. Лебедев. Здесь в кратчайшие сроки создаются первые образцы советских электронных счетных машин — родоначальниц современной советской вычислительной техники. Этим институтом М. А. Лаврентьев руководил до 1953 года.
 
В 1953—1955 гг. Михаил Алексеевич участвовал в программе разработки тактических ядерных боеприпасов в Арзамасе-16 (Саров), будущем федеральном ядерном центре. 
 
В 1953—1955 гг. М. А. Лаврентьев работал над одной из проблем атомного оружия. На снимке он с академиком И. В. Курчатовым (Крым, 1958 г.)
   В 1953—1955 гг. М. А. Лаврентьев работал над одной из проблем атомного оружия. На снимке он с академиком И. В. Курчатовым (Крым, 1958 г.)
 
В 1957 году М. А. Лаврентьевым совместно с академиками Сергеем Алексеевичем Христиановичем и С. Л. Соболевым была выдвинута идея создания научных комплексов на сибирских просторах, в местах особенно интенсивного развития промышленности и сельского хозяйства. Она была поддержана рядом крупных ученых. 18 мая 1957 года принимается решение о создании Сибирского отделения АН СССР, его председателем становится академик М. А. Лаврентьев.
 
Первым в Сибирском отделении начал свою работу Институт гидродинамики, организатором и директором которого был М. А. Лаврентьев. Ему принадлежит выбор проблематики, организационной структуры института, придание ему характера и поискового, и прикладного, определение целесообразного сочетания фундаментальных исследований с народно-хозяйственными задачами. «Институт широко проводит прикладные исследования. Ряд важных применений нашли разработки СКБ по гидроимпульсной технике, работы по сварке и упрочнению металлов взрывом, работы по расчету нестационарных волновых процессов в руслах рек и водохранилищах. Внедрение этих разработок дает экономический эффект, исчисляемый миллионами рублей в год», — говорится в заключении экспертной комиссии Президиума СО АН СССР по рассмотрению отчета директора Института гидродинамики за 1966—1970 годы.
 
В шестидесятые годы М. А. Лаврентьев также был председателем научного совета по народно-хозяйственному использованию взрыва (в частности, в строительстве, для перемещения грунта). Он поставил такую задачу: как распределить заряд взрывчатых веществ, чтобы грунт полетел, как твердое тело? Решением стало распределить заряд по линейному закону. И практика показала, что оно оказалось правильным. Этот принцип был использован при спасении тогдашней столицы Казахстана Алма-Аты от затопления селем в 1966 году. Так про это рассказывал академик Владимир Михайлович Титов: «Алма-Ата, столица тогдашней Казахской Советской Социалистической Республики, выросла из поселка и стояла в самых предгорьях. Время от времени по руслу реки Малой Алматинки, по ущелью Медеу сходили селевые потоки. В 1966—1967 гг. был поставлен грандиозный эксперимент по защите Алма-Аты от возможного селя. Академики М. А. Лаврентьев и Михаил Александрович Садовский взяли на себя руководство и ответственность за проведение таких работ. Закладывать взрывчатку в горах, пробивать штольни — очень трудоемкий процесс. Тем не менее осенью 1966 года был взорван один склон ущелья. В апреле 1967 года обрушен склон с другой стороны. Эти два взрыва потребовали примерно 14—15 тысяч тонн взрывчатого вещества. Это был эксперимент государственного значения, и он увенчался успехом. Так возникла плотина. Через два или три года прошел по ущелью Малой Алматинки тот самый катастрофический сель, для защиты от которого и сооружалась плотина. У проекта были противники — это ведь огромные деньги, огромная работа, и когда сель прошел и остановился за плотиной, стали говорить, что через нее начала сочиться вода, которая ее скоро размоет. Но плотина устояла, а вся эта селевая грязекаменная каша, действительно, подошла к самому ее гребню. Эта плотина — некий памятник, который оставил о себе академик Лаврентьев и который показывает, что даже такой огромной энергией, которая выделяется при взрыве, можно управлять».
 
Высокогорная селезащитная плотина в Медео, Алма-Ата
   Высокогорная селезащитная плотина в Медео, Алма-Ата
 
В Сибири Михаил Алексеевич осуществил и другую свою идею — идею вовлечения в науку молодежи путем тщательного отбора ее из числа школьников старших классов. Здесь, в Академгородке, были созданы специализированная физико-математическая и химическая школа-интернат, клуб юных техников. При активном участии М. А. Лаврентьева появляется Новосибирский государственный университет, преподавателями которого становятся ученые Сибирского отделения. Базой для студенческой практики выступают институты Академгородка.
 
В эти годы М. А. Лаврентьев часто бывал за границей, где читал лекции и изучал математику и механику. Михаил Алексеевич избирается в 1962—1966 гг. членом, а после вице-президентом исполкома Международного математического союза, иностранным членом многих академий (Чехословакии, Болгарии, ГДР и других), членом Международной академии астронавтики, а также членом ряда международных и национальных научных организаций. За выдающиеся заслуги в развитии науки и организации Сибирского отделения АН СССР Михаилу Алексеевичу было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
 
С 1975 года М. А. Лаврентьев вновь работал в Москве, возглавлял Российский национальный комитет по теоретической и прикладной механике.
 
«Характерную особенность научного творчества Михаила Алексеевича составляет его стремление и поразительное умение объединять абстрактные математические исследования с практическими задачами. Он создал ряд новых направлений в механике сплошной среды и прикладной физике, истолковал многие экспериментальные факты, казавшиеся раньше необъяснимыми», — отмечал академик Гурий Иванович Марчук.
 
По мнению М. А. Лаврентьева, в основе любой науки должна лежать математика. Ведь это не просто наука, это — стиль научного творчества. «Пройденный академиком Лаврентьевым научный путь подтверждает, что глубокая и всесторонняя математическая подготовка на ранней стадии обучения дает прочный фундамент для научной работы в любой области знаний», — говорил Лев Овсянников.
 
Источники:
• Н. А. Куперштох. «Академик Лаврентьев и Сибирь» // «Наука в Сибири», № 46 (2781), 18 ноября 2010 г.;
• Н. А. Куперштох. «Академик М. А. Лаврентьев: документальные страницы биографии» // Журнал «Гуманитарные науки в Сибири», 2000 г., № 3;
• Г. Шпак. «Как сорок сороков» // «Наука в Сибири», № 47 (2283), 1 декабря 2000 г.;
• Отчет директора Института гидродинамики академика М. А. Лаврентьева о результатах деятельности института в 1966—70 гг.;
• «Век Лаврентьева» //Новосибирск: Издательство СО РАН, филиал «Гео», 2000 г.
 
«Наука в Сибири»
 
Фото из архива СО РАН
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (3 votes)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus