Леонид Петрович Грищук

В ночь на 13 сентября 2012 года в Университетском госпитале г. Кардиффа (Уэльс), после непродолжительной болезни ушел из жизни выдающийся специалист по ОТО и гравитационным волнам, выпускник 1964 года отделения астрономии физфака МГУ Леонид Петрович Грищук.

Начиная со студенческих лет, Грищук увлекался разны­ми аспектами космологии и курсовую работу и диплом писал у известного в ГАИШе МГУ (Государ­ственном Астрономическом институте им. П.К Штернберга) космолога А.Л. Зельманова, от которого пере­нял взгляды и подходы относитель­но недостаточности математического описания Вселенной в рамках одно­родных и изотропных моделей. По­сле окончания учебы он поступил к Зельманову в аспирантуру. В 1967 го­ду в ГАИШе Грищук защитил канди­датскую диссертацию по теме: «К проблеме сингулярностей в реше­ниях уравнений Эйнштейна», в кото­рой он рассматривал решения этих уравнений для пылевидной среды и показал, что в этом случае могут возникать «голые сингулярности»— каустики с блинноподобной конфи­гурацией. Это были предтечи извест­ных «блинов» Зельдовича, структур, возникающих при коллапсе неоднородностей в распределении тем­ной материи — как теперь известно, основных элементов крупномасштаб­ной структуре Вселенной.

Пожалуй, наиболее известные ра­боты Леонида Петровича связаны с проблемами генерации гравитаци­онных волн и их взаимодействия с веществом, полями и квантовыми си­стемами. Из этой тематики особенно важными были работы (1974 год) с выводом о неизбежности генерации гравитационных волн на ранних эта­пах расширения Вселенной. Эти ра­боты послужили отправной точкой огромному количеству дальнейших исследований по генерации во Все­ленной возмущений различного типа. В настоящее время обнаружение кос­мологических гравитационных волн (в частности, с помощью космиче­ской обсерватории Planck) являет­ся одной из самых важных задач наблюдательной космологии. Оно позволит судить о свойствах Вселен­ной на самых ранних этапах космо­логической эволюции (на временах с начала расширения меньше, чем 10-32 с !), проверить так называемую теорию космологической инфляции (отметим, что Л. П. относился к ней довольно скептически) и общую те­орию относительности на больших энергетических масштабах. Одним из основоположников этой гранди­озной научной программы по пра­ву считается Л. П. Грищук.

Работы Грищука 70-х годов (со­вместно с М. В. Сажиным, В. Б. Бра­гинским, А. Г. Дорошкевичем, Я.Б. Зель­довичем и И. Д. Новиковым) по те­ории взаимодействия гравитаци­онных волн с электромагнитными были полезны при проектировании детекторов типа «лазерного интерферометра» (LIGO в США) и «микроволновых ячеек». В эти же годы Л.П. Грищуком вместе с соавторами было обращено внимание на но­вые физические эффекты, опреде­ляемые гравитационными волнами: кинематический резонанс, потоки дрейфовых частиц, запоминание положения (с В.Б. Брагинским) и скорости (с А.Г. Полнарёвым) ча­стиц после прохождения гравита­ционной волны.

Вместе с учениками Л. П. разви­вал концепцию, согласно которой квантово-механическая генера­ция космологических возмущений приводит к феномену стоячих волн («сжатые» квантовые состояния), что наблюдается со спутников в виде от­дельных «горбов» в спектре мощ­ности реликтового микроволнового излучения (так называемые «сахаровские осцилляции»). Совместно с Я.Б. Зельдовичем им было ука­зано на возможность существова­ния в реликтовом излучении очень больших по масштабам неоднородностей, обуслов­ленных длинноволновыми первичными гравитаци­онными волнами (эффект Грищука–Зельдовича). А с его аспирантом С.В. Бабаком была предложена некоторая модификация ОТО, в которой предпола­галось существование двух гравитонов разной при­роды с ненулевой, очень малой массой, в которой уже не будет черных дыр!

Кроме исследований гра­витационных волн, в кото­рых Л.П. был признанным международным лидером, он успешно работал прак­тически во всех областях современной теории грави­тации. Отметим работу Л.П. и Я.Б. Зельдовича по воз­можности возникновения Вселенной «из ничего», ко­торая в какой-то мере пред­восхитила инфляционные модели Мира, широко известную работу Л.П. с В.А. Белинским, И.М. Халатниковым и Я.Б. Зельдови­чем по изучению фазового портрета динамической системы, описывающей Вселенную, заполненную скалярным полем, где было получено доказатель­ство, что «инфляционные траектории» являются аттракторами для фазовых кривых этой системы. Исследуя космологические пробле­мы, Леонид Петрович, естественно в большей степени, использовал об­щую теорию относительности (ОТО) как самую признанную теорию гра­витации. Но он не относился к ней как к догме, застывшей раз и навсегда. Он всегда был в размышлении о фундаментальных основах гравитаци­онной теории, о ее месте среди дру­гих физических теорий. Результатом этого стал ряд его практически чи­сто гравитационных работ. Как при­мер, в 1990 году совместно с Б. Бертотти был проанализирован сильный принцип эквивалентности и сделан вывод, что в ОТО этот принцип выжи­вает при определенных ограничени­ях на параметре системы, в отличие от других метрических теорий. Боль­шое место в исследованиях Грищука занимает так называемая полевая формулировка ОТО на произвольно искривленном фоне, разработанная совместно с А.Н. Петровым и А.Д. Поповой. Годы ее создания относятся к первой половине 80-х. Смысл в том, что в таком представлении ОТО все поля, включая гравитационное, рас­пространяются на фоне заданного пространства-времени. Обе формули­ровки, и геометрическая, и полевая, — это два представления одной и той же теории, дающие одинаковый результат, а предпочтение отдается той или иной формулировке в зависимо­сти от характера решаемой проблемы. В этой связи отметим его критические работы по поводу так называемой ре­лятивистской теории гравитации. Как показало дальнейшее развитие, ме­тод полевого подхода, развитый Л.П. и коллегами, оказался весьма продук­тивным в построении сохраняющих­ся величин в любой метрической и многомерной гравитации.

С 1967 по 1990 год Л.П. работал в ГАИШе МГУ, в период 1990–1994 го­дов — в рамках научного сотрудни­чества между университетами — в США. А с 1995 года он стал профес­сором в Университете в Кардиффе, Великобритания, продолжая актив­но сотрудничать с коллегами из ГАИШа, профессором которого он оста­вался до конца своих дней.

Если судить не по количеству про­житых лет, а по «гамбургскому счету», то Л.П. Грищук свои взгляды и свое понимание роли грави­тационных волн в кос­мологии и возможные наблюдательные след­ствия из этого, к счастью, успел выразить в своих многочисленных статьях и выступлениях на меж­дународных форумах и конференциях. Жаль только, что он не успел написать книгу, для ко­торой собирал матери­алы, про свои любимые гравитационные волны. Л.П. был искренне пре­дан науке, был неутоми­мым спорщиком, всегда горячо отстаивающим свою точку зрения. Сво­им отношением к науке он умел воодушевлять коллег, вне зависимо­сти от того, разделяли они или нет его взгля­ды. Поэтому его влия­ние на международное сообщество космологов и астрофизиков оказыва­лось не только его статьями, многие из которых уже давно стали класси­ческим, но и личным примером слу­жения науке.

В заключение приведем крат­кий текст Кипа Торна, друга и колле­ги Леонида Петровича, написанный 15 сентября 2012 года специально для мемориальной страницы Л. П. Грищука на сайте УФН. Леонид Петрович был страстным человеком. Он любил жизнь, он любил физику, он любил свою семью и друзей. В физике он никогда не следовал моде. Он исследовал вопро­сы для себя, своим собственным об­разом и часто видел глубже, чем мы все. В 1960-х, когда все считали, что флуктуации плотности в ранней Все­ленной трехмерны, он показал, что флуктуации общего вида приводят к уплощенной структуре (блины), впо­следствии наблюденной астрономами. В 1970-е, когда все были убеждены, что конформная инвариантность не до­пускает рождения частиц, происхо­дящих в ранней быстро расширяющейся Вселенной, он обнаружил, что уравнения для гравитационных волн не конформно инвариантны, следова­тельно, первичные гравитоны должны были рождаться в огромном количе­стве. В 1980-х, когда другие считали, что рождение гравитонов есть параметрическое усиление вакуумных флуктуаций, он обнаружил, что оно происходит вследствие экстремаль­ного сжатия квантового состояния гравитонов. В 2000-е, когда те из нас, кто работал на LIGO — детекторе гравитационных волн — считали, что мы анализируем точно их поведение, он показал, что это не так: отклик LIGO на гравитационную волну от­личен от того, который мы предпо­лагали, и нам пришлось полностью модифицировать наш анализ. Лео­нид Петрович то и дело испытывал физический истэблишмент, и более чем часто он оказывался прав. Леонид Петрович был моим дорогим другом. Я любил его. Мне очень сильно недо­стает его.

П.Б. Иванов, Б.В. Комберг, В.Н. Лукаш, И.Д. Новиков

При написании этого текста исполь­зовались материалы мемориальной статьи о Леониде Петровиче, кото­рая будет опубликована в журнале «Успехи физических наук».