proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2017 год
  Агентство  ПРоАтом. 22 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
На ГХК открытые бассейны с РАО засыпают грунтом. Ваше отношение?
Поддерживаю такой способ изоляции
Допускаю при научном обосновании
Нужно РАО извлекать, в емкости и в хранилище

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышла в свет книга воспоминаний Михаила Владимировича Шавлова. Авторитет инженера, технического специалиста был в то время в стране на самом достойном уровне, поэтому и страна развивалась высочайшими темпами.
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
PRo Рекламу

[31/08/2009]     Математика и создание первых образцов атомного оружия

В. С. Владимиров, академик, Математический институт им. В. А.Стеклова РАН

Il libro della natura ´e scritto in lingua matematica
GALILEO GALILEI

Более 60-ти лет тому назад перед нашей страной возникла проблема использования энергии атома, как в военных, так и в мирных целях, возникла новая весьма актуальная задача прикладной физики. Математикам предстояло решить новые математические задачи, описывающие процессы переноса нейтронов в веществе, выполнить невиданный для того времени объём вычислительной работы.



Для решения этой проблемы постановлением ГКО от 12 февраля 1943 года и Пре­зидиума АН СССР от 12 апреля 1943 года организуется Лаборатория № 2 АН СССР (ЛИПАН), директором которой был назначен Игорь Васильевич Курчатов. Он сразу же пригласил Сергея Львовича Соболева своим первым заместителем - возглавить матема­тическую часть атомного проекта. Развернулись первые работы по обогащению урана и по производству плутония. С. Л. Соболев, совершенствуя методы обогащения урана, ускоряет производство делящихся материалов, обогащает математику новым классом уравнений математической физики - уравнением вращающейся жидкости (ему присуж­дается Сталинская премия I степени). Уже с 1946 года начались экспериментальные работы по созданию Первой атомной бомбы, 60-летний юбилей которой мы отмечаем 29 августа 2009 года. Срочно понадобились квалифицированные математики с вычис­лительным уклоном. Уже в 1947 году в Математическом институте им. В. А. Стеклова Академии наук СССР (сокращённо МИАН) в отделе Механики, возглавляемом Мсти­славом Всеволодовичем Келдышем, начались первые теоретические и вычислительные работы по обжатию делящего вещества. А с весны 1948 года вычислительные работы развернулись широким планом в разных институтах Академии наук СССР.

В июне 1948 года вышло[1]

Постановление Совета Министров Союза ССР

№ 1990-774 cc/оп

О дополнительных заданиях по плану специальных

научно-исследовательских заданий на 1948 год

Москва, Кремль                                                                                                    10 июня 1948 года

Сов. секретно (особая папка)

ВЫПИСКА

3. Обязать Математический институт АН СССР под личную ответственность т.т. Ви­ноградова и Петровского производить расчётные работы по заданиям Лаборатории №2 АН СССР (т.т. Харитона и Зельдовича), для чего
а) В трёхнедельный срок усилить существующую в Институте расчётную группу,
доведя её состав до 39 человек, возложив научное руководство этой группы на акад.
Петровского;

б) В двухнедельный срок организовать в Ленинградском филиале Математического
института АН СССР расчётную группу в количестве 15 человек, возложив руководство
этой группы на проф. Канторовича.

4. Обязать Институт геофизики АН СССР (т.т. Шмидта и Тихонова) обеспечить производство расчётных работ по заданиям Института физических проблем АН СССР (т.т. Александров и Ландау), для чего в трёхнедельный срок организовать Бюро мате­матических расчётов в составе 30 чел. Возложить руководство Бюро математических расчётов на чл.-корр. АН СССР Тихонова.

Председатель Совета Министров Союза ССР                                                                                                                И.В.Сталин

Управляющий делами Совета Министров Союза ССР                                         
Я. Чадаев

Во исполнение этого постановления и других на ранних этапах атомного проекта, а это – 40-е годы прошлого века – исследования и расчёты широким фронтом проводились в следующих институтах:

•   Лаборатории № 2 АН СССР (будущим Курчатовском институте) – группы С. Л. Со­болева с 1944 года и Н. Н. Боголюбова с 1947 года;
•   Математическом институте им. В. А. Стеклова – в 1947 году в отделе механики М. В. Келдыша, в дальнейшем в Отделении прикладной математики (ОПМ) при МИАН, организованный в 1953 году МИАН’ом в составе 115 человек во главе с М. В.Келдышем (зам. директора), куда входили К. А. Семендяев (зав. расчётного бюро), И. М. Гельфанд, А. А. Дородницын, О. М. Белоцерковский, С. К. Годунов, А. И. Жуков, А. А. Ля­пунов, Т. М. Энеев, Д. Е. Охоцимский, O. В. Локуциевский и др. В дальнейшем ИПМ пополнился сотрудниками из Института Геофизики А. Н. Тихоновым, А. А. Самарским, С. П. Курдюмовым, Б. Л.Рождественским, В. Я.Гольдиным и др. В 1963 году ОПМ превратился в самостоятельный Институт прикладной математики (ИПМ), всемирно из­вестный институт им.М. В.Келдыша. Институт занимался расчётами по обжатию деля­щегося вещества, КПД, вероятности неполного взрыва, защитой от излучения и другими вопросами ядерной энергетики.

В Ленинградском отделении МИАН (ЛОМИ) весной 1948 года была создана секретная группа во главе с Л. В.Канторовичем, куда входили Х. Л. Смолицкий, Н. М. Терентьев, В. С. Владимиров, В. Н. Кублановская, Г. А. Николаева и др. Группа занималась расчётами критических масс различных ядерных зарядов для первой и второй атомных бомб. Первое успешное (“как в Бикини”) испытание плутониевой атомной бомбы было проведено 29 августа 1949 года. Л. В. Канторовичу была присуждена Сталинская пре­мия, а все сотрудники были премированы премией Совета Министров СССР за подписью И. В. Сталина. В 1961 году группа перестала существовать.

•   КБ-11 Приволжской конторы Главгорстроя СССР (будущим Всероссийским науч­но-исследовательским институтом экспериментальной физики, ВНИИЭФ – Арзамас-16) – Н. Н. Боголюбов, В. C. Владимиров и Д. В. Ширковым с 1950 года;
•   Институте геофизики АН СССР – А. Н. Тихонов и А. А. Самарский c 1948 года;
•   Лаборатории “В” в Обнинске (будущим Физико-энергетическом институте) –
Г. И. Марчук с 1952 года. Занималась в основном ядерными реакторами и некоторы­ми расчётами по термоядерным зарядам.

Как мы видим, методы расчёта ядерных систем (не только атомных и водородных бомб, но и реакторов, например) возникли как синтез исследований многих математиков и институтов.

Главную компоненту математической проблематики представляет известное физи­кам, но не исследованное математиками, линеаризованное уравнение Больцмана. В 7-мерном фазовом пространстве переменных (х,у,1), х С, V = г>Ω, |Ω| = 1 для потока частиц = уп, где п-плотность это уравнение имеет вид



где //о = (Ω, Ω'). Это - новое уравнение математической физики с разрывными коэффи­циентами (кусочно-постоянными) по х. Оно несёт черты классических уравнений теп­лопроводности и волнового, а в стационарном случае - уравнения Лапласа. Для него ставятся начальное условие и граничные условия как на внешней границе области С, так и на границах раздела сред. Для полного описания сопутствующих процессов к уравнению переноса могут добавляться уравнения теплопроводности, газовой динами­ки, Максвелла, Шрёдингера. состояния и т.п. В результате получается довольно сложная многокомпонентная система.

Настоятельная необходимость быстрого решения поставленной цели, а это - тесно связанный комплекс проблем: ядерное оружие, ядерные реакторы, магнитный термо­ядерный синтез, защита от излучения, защита окружающей среды и т.д., существенно повлияла на развитие основных концепций и методов вычислительной математики, на прогресс вычислительной техники, да и математики в целом.

В те далёкие времена, когда ещё не было ЭВМ, в так называемый домашинный период вычислительной математики, все работы проводились вручную на электро-механических машинах типа Mersedes, поставляемых из Германии по репарации. Это обстоятельство предъявляло особые требования к вычислительным методам и схемам: они должны быть устойчивыми, по возможности простыми и точными, обеспечивающие счёт с крупными переменными шагами. Это, в свою очередь, требовало надлежащей изобретательности и привлечения довольно “высокой” математики. Поэтому очень важны теоретические исследования: прежде чем считать нужно знать существует ли решение, каковы его свойства: гладкость, особенности, асимптотики, автомодельность и т.д. Дело осложня­лось и тем, что в то время наши ВУЗ’ы и техникумы не готовили надлежащих специ­алистов. Работы проводились учёными из других областей науки и техники: "чисты­ми"математиками, механиками, метеорологами, геофизиками, геодезистами и т.п., кото­рым на ходу приходилось переучиваться и перестраиваться под неусыпным оком ГБ на уровне секретности сс/оп [совершенно секретно (особая папка)]. Не случайно С. Л. Со­болев в это время организует первую в СССР кафедру вычислительной математики на механико-математическом факультете МГУ. М. В. Келдыш и М. А. Лаврентьев много внимания уделяли созданию первых ЭВМ в нашей стране.

С появлением мощных ЭВМ и высококвалифицированных инженеров математиков и программистов появилась возможность моделирования ядерных процессов, произво­дить вычислительные эксперименты, заменять дорогостоящие испытания. В настоящее время вычислительные работы по ядерной энергетике представляют собой своеобразную высокоразвитую индустрию, в ней заняты тысячи математиков, инженеров, программи­стов.

За 60 лет в нашей стране было создано атомное и водородное оружие, построены десятки атомных электростанций, атомных подводных лодок, мирных атомных судов, реакторов для космических кораблей, произведено большое число атомных взрывов в мирных целях. Достигнуты большие экономические, военные и политические цели, в частности создан ядерный паритет великих держав, предотвращена третья мировая вой­на. Эти достижения обеспечивались самоотверженным трудом тысяч и тысяч талантли­вых физиков, инженеров, математиков и программистов. К сожалению, физики в своих обзорах по ядерной энергетике не отдают должного труду математиков и программи­стов, если и вспоминают о них, то мимоходом, экранируя их.

Вот далеко не полный список математиков, внёсших существенный вклад в развитие ядерной энергетики на ранних этапах её развития. Почти все – члены Математического института им. В. А. Стеклова АН СССР (РАН).

Ветераны-математики – участники атомного проекта.

Боголюбов Н. Н., Виноградов И. М., Владимиров В. С., Келдыш М. В., Лаврентьев М. А., Марчук Г. И., Петровский И. Г., Самарский А. А., Собо­лев С. Л., Тихонов А. Н., Яненко Н. Н.

Канторович Л. В., Годунов С. К., Овсянников Л. В., Гельфанд И. М., Булеев М. И., Гермогенова Т. А., Гольдин В. Я., Дмитриев Н. А., Жуков А. И., Забродин А. В., Кублановская В. Н., Кузнецов Е. С., Лебедев В. И., Локуциевский О. В., Малиновская Е. В., Масленников М. В., Михайлов Г. А., Софронов И. Д., Семендяев К. А., Смелов В. В., и многие другие...

Первые три строки этого списка занимают Герои Атомного проекта.

Наш обзор был бы далеко не полным, если бы мы не коснулись деятельности Николая Николаевича Боголюбова в атомном проекте и в, частности, его пребыванию и работе на объекте. Тем более, 21 августa ему исполнилось бы 100 лет со дня его рождения.

Мое первое знакомство с Н. Н. Боголюбовым произошло в июне 1950 года в кабинете Ивана Матвеевича Виноградова – директора МИАН – вот при каких обстоятельствах. Меня вызвали в Москву, в Первое главное управление при СМ СССР (ПГУ – будущий Средмаш) заместитель начальника ПГУ генерал-майор Николай Иванович Павлов и на­учный руководитель КБ-11 Юлий Борисович Харитон. Они предложили мне работу на объекте[2]2 Понятно, что я не испытывал никакого желания покинуть мой любимый Ленин­град, работу в ЛОМИ. Юлий Борисович интеллигентно уговаривал меня согласиться. Он считал, что его сотрудники должны быть внутренне убежденными добровольцами, а не привезенные на объект по принуждению[3]. Поэтому мои попытки уклониться от этого предложения, несмотря на просьбы директора МИАН академика И.М.Виноградова не увенчались успехом[4].

Так я оказался в кабинете Ивана Матвеевича. В кабинет стремительно вошёл невы­сокого роста полноватый длинноволосый человек в очках и в бабочке, чем-то напомина­ющий батьку Махно. Он быстро о чем-то переговорил с Виноградовым, который пред­ставил меня и кратко рассказал о моей проблеме.

– Боголюбов, – отрывисто произнёс он, протянул мне руку, и, загадочно усмехнув­шись, быстро покинул кабинет.

До меня так и не дошло, что это был знаменитый Боголюбов. “Ведь он в Киеве”, – подумал я.

10 ноября 1950 года по телеграмме генерала Н.И.Павлова я выехал в Москву, в ПГУ и далее меня направили в секретную явочную квартиру на Цветном бульваре[5], 12, вход в которую под аркой был замаскирован под вход в дворницкую, или под склад или в под­вал. Внутри, пройдя через полутёмное помещение, попадаешь в прилично освещенный холл с диваном и тремя дверьми. В кабинете за первой дверью я встретил представителя ГБ Ивана Ивановича Солнцева и его молодого помощника Тяпкина. Там я сдал подроб­ные анкеты на моих жену и сестру для оформления их допусков для въезда и работе на объекте. И. И. Солнцев вежливо проинструктировал меня, как беречь государственную тайну, взял с меня подписку “о неразглашении” (я обязался не посещать около 20 ресто­ранов и гостиниц в Москве и Ленинграде, например, “Националь” и “Москва”), сказал, что я буду жить и работать в зоне, потому что враги не дремлют, и на прощание пожелал мне успехов в работе на новом месте, а его помощник Тяпкин добавил:

– Будете жить при коммунизме в окружении социализма!

Я поблагодарил.

В кабинете за второй дверью я встретил С. Г. Арстьянца, который вручил мне бумаж­ку, называемую “билетом на самолёт”, и сказал, чтобы завтра в 9-00 я был в аэропорту Внуково и стоял в зале у аптечного киоска. Там меня найдёт товарищ... Конечно, в аэро­порту товарищ нашёл меня и ещё человек 15, и мы прошли через служебные выходы и входы и прямо через лётное поле к самолёту ИЛ-14. В самолёте мы сели на железные сидения, расположенные вдоль стен, а в центре лежали какие-то грузы. После двух ча­сов ожидания нам сказали, что из-за погодных условий сегодня самолёт не полетит, и нас отправили в гостиницу аэропорта. Так повторялось три дня. Наконец, нас вернули на Цветной бульвар, где нам выдали билеты на поезд до станции Шатки с Казанского вокзала. От станции Шатки нас везли 70 км по узкоколейке[6] часов 8-9 с непонятными длинными остановками через тёмные мордовские леса. На границе зоны нас грубо вы­садили прямо в дождь, в тёмный лес, а в вагончиках был произведён “шмон”. Стало так одиноко и тоскливо, казалось, что мне уже никогда не вернуться отсюда в мой Ленин­град и к оставленной там семье. После пересечения зоны я узнал от попутчиков, что мы едем в городок Саров, где расположен известный своими подвижниками и храмами Саровский монастырь – одно из самых святых мест русского православия. Саровская пустынь была известна своими чудотворными источниками, где преподобный Серафим Саровский провёл годы своей жизни в молитвах, молчании и отшельничестве.

Прибыли поздно ночью, меня поселили в одну из монастырских гостиниц. Весь сле­дующий день я провёл в ожидании пропуска на “завод”, где, кроме заводов, находи­лись научный корпус с кабинетом Ю. Б. Харитона и конструкторский корпус генерал-лейтенанта Николая Леонидовича Духова.

Чтобы как-то скрасить мое одиночество, вечером того же дня меня навестил в гостинице Николай Николаевич вместе с его сотрудниками – Еленой Владимировной Малиновской, Дмитрием Васильевичем Ширковым и Дмитрием Николаевичем Зубаре­вым. Мы познакомились. Это было второе знакомство с Николаем Николаевичем, и он ещё тогда знал о моём назначении на объект.

Мы, всей группой, направились в посёлок ИТР, в коттедж, где коммуной жили физики-теоретики. Там я познакомился с Игорем Евгеньевичем Таммом, Андреем Дмит­риевичем Сахаровым, Юрием Александровичем Романовым и Валентином Николаеви­чем Климовым. Новый для меня коллектив составлял группу Тамма- Сахарова, кото­рой предстояло решить новую оборонную задачу – создание термоядерного оружия. В следующем году этот коллектив пополнился Юрием Николаевичем Бабаевым, Юрием Александровичем Церковниковым, Владимиром Ивановичем Ритусом, Михаилом Пет­ровичем Шумаевым и В. Г. Заграфовым.

В тот вечер был скромный ужин, даже с вином (Игорь Евгеньевич только что вер­нулся из Москвы и привёз пару бутылок рислинга), в непринуждённой обстановке мно­го шутили. Ведь тогда даже самому старшему из нас И. Е. Тамму было всего 55 лет, Н. Н. Боголюбову – только 41, а остальным – менее 30 или около. Частыми гостями в этом коттедже были Я. Б. Зельдович и А. Д. Сахаров. После того как к Сахарову при­ехала жена Клавдия Алексеевна с двумя дочерями, он переселился в коттедж напротив.

На следующий день я познакомился с другой большой группой физиков-теоретиков, возглавляемой Я. Б. Зельдовичем. В неё входили Д. А. Франк-Каменецкий, Николай Александрович Дмитриев, Виктор Борисович Адамский, Григорий Михайлович Гандельман и два “Жень-капитана”: Евгений Иванович Забабахин и Евгений Аркадьевич Негин – будущие академики и генералы. Вскоре к ним присоединились Юрий Алексеевич Трутнев, Лев Петрович Феоктистов, Герман Арсеньевич Гончаров, Вячеслав Петрович Феодоритов, В. Н. Родигин, Никита Анатольевич Попов и др. Эта группа уже 2 го­да работала над атомными зарядами. Математическое обслуживание её обеспечивалось группой математиков и вычислителей (10 человек) во главе с Матисом Менделевичем Агрестом.

Таким образом, к началу 1951 года на объекте, в КБ-11, сложился сильный коллек­тив физиков и математиков, с которыми мне посчастливилось работать более четырёх лет. Нашими руководителями были Ю. Б. Харитон, Кирилл Иванович Щёлкин и Ва­силий Константинович Боболев. Меня назначили на должность заведующего группой с окладом 4900 рублей, состоящий из основного оклада 2800 рублей плюс 75% надбавки, и направили в отдел Н. Н. Боголюбова. Как сказал К. И. Щёлкин, я направлен на объ­ект для организации группы математиков и вычислителей по тематике Тамма-Сахарова, подобной группе М.М.Агреста для группы атомщиков Зельдовича.

Впоследствии я познакомился со многими физиками, математиками и инженерами объекта: Георгием Николаевичем Флёровым, Виктором Юлиановичем Гавриловым, Пав­лом Петровичем Лебедевым, Леонидом Михайловичем Тимониным, Львом Владими­ровичем Альтшулером, Александром Сергеевичем Козыревым, Аркадием Адамовичем Бришем, Виктором Александровичем Давиденко, Иваном Денисовичем Софроновым, Виктором Никитовичем Михайловым, Александром Ивановичем Павловским, Радием Ивановичем Илькаевым, Василием Петровичем Жогиным, Геннадием Ивановичем Ива­новым и др.

Этот краткий обзор моих первых шагов на объекте характерен, и даёт представление о той атмосфере, в которой работали и жили учёные-атомщики в том числе и Николай Николаевич.

В первые же дни Н.Н.Боголюбов познакомил меня с новыми математическими за­дачами, над которыми нам предстояло работать. Было решено, что я буду продолжать заниматься численными методами расчёта критических параметров многослойных ядер­ных систем. Меня поразила огромная эрудиция Николая Николаевича в математике и физике, он прекрасно разбирался в приближённых и численных методах. Мне много удалось почерпнуть полезного и оригинального от общения с ним. С этих пор началось наше многолетнее сотрудничество. Я с большой благодарностью и теплотой вспоминаю эти годы нашей близкой совместной работы.

Николай Николаевич был интересным человеком: он в совершенстве владел несколь­кими европейскими языками, его огромная эрудиция в вопросах истории, лингвистики, литературы и богословия поражала нас. Он был глубоко верующим человеком. Его отец был крупным священнослужителем, известным своими трудами по богословию, филосо­фии и истории религии. По поводу режима и неустроенности жизни на объекте Николай Николаевич любил цитировать М. Е. Салтыкова-Щедрина и М. А. Булгакова. Иногда он употреблял украинские выражения типа: “Се дiло трэба разжуватi”. Его остроум­ные и мудро-насмешливые замечания скрашивали нашу замкнутую жизнь на объекте. Недавно я узнал, что Николай Николаевич был дублёром Якова Борисовича.

Кроме текущих математических и вычислительных задач с Николаем Николаевичем обсуждались и актуальные вопросы современной математики и физики: аксиоматика квантовой теории поля, идеи кибернетики и ЭВМ, обобщённые функции, методы Монте Карло, функциональное интегрирование, метод Винера-Хопфа, вариационные прин­ципы, методы факторизации и многие другие. Изучали опубликованные работы Лос-Аламосских учёных[7] – Р. Е. Маршака, Р. Пайерлса, Г. А. Бете, К. Фукса, Р. П. Фейнмана, Б. Дэвисона, Г. Вика, Г. Плачека, С. Марка, Дж. Лё Кэйна, Г. Гурвица и других.

Чувствуя интеллектуальную мощь Николая Николаевича, научные сотрудники – ма­тематики и физики – старались при всякой возможности обсудить с ним свои задачи, воспользоваться его обширными знаниями, большим опытом и советами[8].

Вскоре А. Д. Сахаров познакомил меня со своими новыми идеями по термоядерному синтезу, с идеей “слойки” для конструкции термоядерных зарядов. В результате беседы с ним я приступил к изучению “красного” Маршака – известной статьи Р. Е. Маршака по замедлению нейтронов, помещённой в журнале Reviews of Modern Physics (1947) в красной обложке.

Из бесед с Н. Н. Боголюбовым и А. Д. Сахаровым я пришёл к выводу, что численные методы решения уравнения Пайерлса, применяемые для 2-3-слойных систем, не пригод­ны для “слойки” с 6–7 слоями ввиду нарастающей сложности, что нужны новые методы приближённого решения непосредственно уравнения переноса и потребуется огромный объём вычислительной работы, на порядок больший, чем для атомных зарядов.

Так возник метод характеристик (1951 г.), который стал успешно применяться для расчётов атомных и водородных зарядов. В 1951–53 годах вручную были рассчитаны десятки вариантов многослойных зарядов для водородной бомбы[9].

Впоследствии метод характеристик нашёл применение и в многомерных задачах ней­тронной физики, например, при расчётах ядерных реакторов (см.: Г. И. Марчук. Методы расчёта ядерных реакторов. – М.: Атомиздат, 1961). Этот метод хорошо программирует­ся на ЭВМ и широко применяется в настоящее время. В литературе он часто называется методом Владимирова.

Следует отметить, что примерно в это же время в Лос-Аламосской национальной лаборатории США был разработан похожий метод Карлсона. Разница в методах следу­ющая: в методе Карлсона численное интегрирование проводится по радиусу при фик­сированных косинусах угла между радиусом и направлением движения частицы, в то время как в методе Владимирова – по характеристикам, то-есть по путям (по кусочно-прямым линиям), по которым движутся частицы, как в обобщённом биллиарде.

В начале января 1951 года мне пришлось взять под свою опеку группу М. М. Агреста, поскольку он срочно был вынужден покинуть объект из девяти человек, среди которых были: математик Е. В. Малиновская, инженер Т. В. Малыгина, которые мне много помо­гали, работали непосредственно с вычислительницами, и три опытных вычислительницы – В. И. Петухова, А. З. Оболочкова и В. И. Ворошилова.

Так я стал ответственным за вычислительные работы и для отдела атомщиков. Ос­новное же внимание обращалось на расчёты вариантов по “слойке” Сахарова, однако наряду с этим приходилось вести много рутинной вычислительной работы по всем образ­цам атомного и водородного оружия и по магнитному термоядерному реактору (МТР).

В то время, когда ещё не было ЭВМ, вычислительные работы проводились вруч­ную на электро-механических машинах типа Mersedes. В связи с предстоящим увели­чением объёма вычислительных работ, было решено привлечь в нашу группу опытных вычислителей-геодезистов. Для этого было заанкетировано около 40 молодых женщин-вычислительниц из Ленинградского и частично Московского и Киевского геодезических управлений. К. И. Щёлкин, указывая мне на гору анкет, просил отобрать 25–30 кан­дидатур “получше”, то есть незамужних и бездетных женщин, чтобы не подыскивать работу их мужьям и не давать сразу квартиры. Весной 1951 года они прибыли на объ­ект. Среди них две были с высшим образованием – это М. С. Жданова и Л. Н. Попова. Почти все приехавшие хорошо прижились на объекте, работали с большим подъёмом и ответственностью. Так наша группа стала “ярмаркой невест” для физиков и инженеров объекта.

В течение 1951 года наша группа пополнилась математиками – молодыми специа­листами, приехали Н. Я. Владимирова (моя жена), И. А. Адамская, И. В. Потугина, О. Н. Рыбалкина, Л. В. Дмитриева и многие другие. Все они дружно включились в ра­боту. Таким образом, к осени 1951 года сложился крупный молодёжный математический коллектив, насчитывающий около 50 человек. Весь коллектив был разбит на 9 бригад, каждую бригаду возглавлял сотрудник с высшим математическим или инженерным об­разованием. Был организован семинар по актуальным вопросам математической физи­ке, вычислительной математики и математическому анализу. Все сотрудники с высшим образованием получили темы для самостоятельной научной работы.

Однажды И. Е. Тамм пригласил меня на свой семинар и сказал, что будет применять­ся математика “высокого давления”. Выступал талантливый физик-теоретик Ю. А. Романов.

Он рассказал о применении метода Винера-Хопфа к уточнению граничных условий в диффузионном приближении для одномерных задач теории переноса частиц. Этот простой метод был назван усовершенствованным диффузионным методом Романова. Он широко использовался для первоначальных прикидок не только теоретиками, но и экспериментаторами.

Большое значение для меня имели беседы с талантливым математиком и физиком-теоретиком Н. А. Дмитриевым. Ему принадлежит ряд фундаментальных работ по мате­матической теории переноса нейтронов и излучения, по двумерной и трёхмерной газовой динамике, теория неполного взрыва, расчёты КПД изделий; в частности, он впервые независимо от Клауса Фукса разработал теорию возмущений для уравнения переноса, исследовал особенности решения уравнения Пайерлса в окрестности раздела двух сред и т.п. Ему принадлежит ряд интересных работ по теории вероятностей, по квантовой физике и термодинамике, не имеющих прямого отношения к основной тематике объек­та.

С 1 мая 1952 года отдел Н. Н. Боголюбова был преобразован в Математический сек­тор, а с 1 февраля 1953 года моя группа была разделена на четыре отдела, и я был назначен начальником отдела Интегральных уравнений. В связи с отъездом Н. Н. Бого­любова с объекта, начальником Математического сектора стал С. А. Авраменко. Позже сектор возглавляли Н. А. Дмитриев и И. Д. Софронов, а сегодня – В. П. Незнамов.

Испытание первого водородного устройства РДС-6с (на твёрдом литии, а не на жид­ком дейтерии) мощностью 20 килотонн прошло успешно 12 августа 1953 года на Семипа­латинском полигоне. “Отцу советской водородной бомбы” А. Д. Сахарову – талантливому физику-теоретику, экспериментатору и инженеру-изобретателю – было присвоено звание Героя Социалистического Труда, он был удостоен специальной Сталинской премии. Осе­нью того же года А. Д. Сахаров, Н. Н. Боголюбов и И. Е. Тамм были избраны действи­тельными членами Академии наук СССР (академиками). По предложению А. Д. Са­харова Николаю Николаевичу и мне была присуждена Сталинская премия II степени (1953 г.) и присвоены звания Лауреата Сталинской премии “За расчётно-теоретические работы по изделию РДС-6с и РДС-5”[10].

Среди рекордных задач, проводимых вручную, следует упомянуть численное реше­ние интегрального уравнения Пайерлса для “чечевицы” – области с цилиндрической сим­метрией. Задача сводилась к системе линейных алгебраических уравнений 47 порядка. В связи с этой задачей мы, Боголюбов и я, впервые начали обсуждение вопроса о приме­нении метода Монте Карло к решению многомерных задач уравнения переноса частиц.

Для ориентации при построения вычислительных алгоритмов и схем весьма полезны­ми оказались теоретические исследования по уравнению переноса: установлены свойства собственных значений и собственной функции, исследованы особенности производных от решений как в окрестности раздела двух сред, так и в окрестности характеристик, прохо­дящих через границы раздела двух сред, установлен новый вариационный принцип для произвольной области, получены оценки скорости сходимости итерационных процессов, даны оценки погрешностей и т.п.

Проводились работы по применению метода сферических гармоник. Хотя этот метод был хорошо известен, вопрос о граничных условиях был неясен. Найдённые Маршаком

эмпирическим путём (на первой американской ЭВМ “Эниак”) граничные условия для плоской и сферической геометрий не укладывались в рамки общей теории, и неясно бы­ло, как их распространить на более сложные области. Применяя новый вариационный принцип к методу сферических гармоник, нам удалось вывести наилучшие граничные условия для этого метода, которые в одномерном случае в точности совпадали с усло­виями Маршака.

Весной 1953 года на объект в КБ-11 приехал Михаил Алексеевич Лаврентьев – бу­дущий создатель Сибирского отделения наук АН СССР (СО АН) – и с ним группа механиков-прочнистов – чл.-корр. АН СССР Алексей Антонович Ильюшин и чл.-корр. АН СССР Лев Александрович Галин, будущий академик Лев Васильевич Овсянников, аспиранты Богдан Вячеславович Войцеховский (также будущий академик), Сергей Вик­торович Иорданский и молодые математики из ЛГУ – Маргарита Ивановна Феодорито-ва, Зинаида Л. Засухина и Надежда Ибсидовна Леонова. Михаил Алексеевич развернул работы по созданию малогабаритного атомного заряда РДС-41 высокой прочности для артиллерийской пушки калибра 410мм. Мой отдел также был подключён к этой рабо­те, и по-прежнему продолжал выполнять расчёты по заданиям отдела А. Д. Сахарова. Недавно я узнал, что Михаил Алексеевич был дублёром Игоря Васильевича Курчатова.

C М. А. Лаврентьевым я познакомился в конце июня 1953 года, когда мы вместе летели спецрейсом с объекта в Москву, он – к морю купаться, а я – в Математический институт имени В. А. Стеклова на защиту кандидатской диссертации. Меня поразили в нём его доступность и простота, глубокое знание жизни, оптимизм и яркость суждений – серьёзных и юмористических. Он любил меткое слово, приводил занимательные слу­чаи из русской истории, из жизни академиков, часто пользовался притчами (например, известная притча о двух ворах) и поговорками, историческими событиями, рассказывал анекдоты...

Михаил Алексеевич любил разыгрывать эпизоды. Об одном “убедительном аргумен­те” Михаил Алексеевич сам рассказал ближайшим коллегам на традиционной встрече “с картошкой в мундирах” в его коттедже летом 1953 года. Приближалась защита кан­дидатской диссертации Богдана Войцеховского, ученика М. А. Лаврентьева, будущего академика. Срочно нужна была справка о сдаче кандидатского экзамена по марксистско-ленинской философии. Для этого начальник политотдела ЦК КПСС тов. Разорёнов создал комиссию, состоящую целиком из инструкторов политотдела. На экзамене со­искатель указал на ряд противоречий в учении классиков марксизма-ленинизма и даже указал как их можно исправить. Члены комиссии пришли в ужас и решили, что соис­кателю нужно не меньше года, чтобы освободиться от этих вредных идей и загрузить мозг правильными идеями. Тов. Разорёнов принял единственно правильное решение: не разрешать пересдачу экзамена по крайней мере на один год. Лаврентьев пошёл в политотдел (кстати расположенный в Царской гостинице) выручать Богдана. Никакие разумные доводы не помогали, тов. Разорёнов был неумолим. Михаил Алексеевич уже собрался было уходить, как вдруг его осенило.. .Он сказал:

– Сейчас я еду на площадку, где работает Войцеховский с взрывчатыми веществами (ВВ), я ему расскажу о Вашем отказе, он в расстройстве может спутать провода, и тогда мы взлетим к ...матери.

Тов. Разорёнов подумал и сократил срок карантина с одного года до трёх месяцев.

29 июня 1953 года я защитил кандидатскую диссертацию по результатам теоретиче­ских исследований и по численному решению методом характеристик односкоростного

уравнения переноса для многослойного шара. Там же была доказана теорема о сходи­мости предложенного метода и дана оценка погрешности. Научным руководителем был Н. Н. Боголюбов, официальные оппоненты – С. Л. Соболев и К. А. Семендяев. Защита состоялась на закрытом Учёном совете Математического института им. В. А. Стеклова АН СССР.

Летом 1954 года А. Д. Сахаров спросил меня, можно ли в разумные сроки вруч­ную рассчитать многослойное уравнение диффузии с граничными условиями Романова со сложным энергетическим спектром? В результате применения специальных квадра­турных формул по энергии задача сводилась к 16–20 энергетическим группам, то есть к системе многослойных краевых задач для уравнения диффузии относительно 16–20 неизвестных плотностей как функций радиуса. Для решения этой задачи на каждом шаге по группам и соударениям мною был предложен метод факторизации. Сущность этого метода состоит в том, что дифференциальный оператор 2-го порядка разлагается на два линейных множителя (дифференциальные операторы 1-го порядка) с помощью неизвестной функции, удовлетворяющей уравнению Рикатти. Для данной задачи реше­ние уравнения Рикатти положительно, и поэтому численное интегрирование одного из уравнений 1-го порядка при возрастании радиуса устойчиво, а второго уравнения 1-го порядка – также устойчиво, но при уменьшении радиуса.

Изложенный метод факторизации эквивалентен методу прогонки с той только раз­ницей, что в методе факторизации сначала факторизуется дифференциальный оператор и полученные устойчивые уравнения решаются численными методами, в то время как в методе прогонки сначала применяются к исходному уравнению трёхточечные разност­ные схемы и далее проводится факторизация соответствующего разностного оператора. Метод прогонки был разработан группой математиков во главе с И. М. Гельфандом из Отделения прикладной математики МИАН.

По заданию А. Д. Сахарова осенью 1954 года моим отделом была рассчитана серия задач методом факторизации по изделию РДС-37=РДС-6t. Кроме того, ко мне была прикреплена бригада Л. П. Семерниковой из отдела А. А. Бунатяна, которую я обучил методу факторизации, и под моим контролем этой бригадой были рассчитаны в ноябре-декабре 1954 года ряд вариантов по РДС-37. Бунатян по результатам этих расчётов сразу же написал отчёт от своего имени.

А. Д. Сахаров в своих “Воспоминаниях”, по-видимому, имел ввиду также и методы факторизации и прогонки, говоря следующее: “Но, конечно, для расчёта изделий, осно­ванных на “третьей идее”[11], недостаточно было анализа отдельных процессов в упроща­ющих предположениях – нужны были новые методики сложных численных вычислений, пригодные для ЭВМ. Такие методики были разработаны математиками объекта и мос­ковских специальных математических групп.”

Говоря о “московских специальных математических группах”, Андрей Дмитриевич в первую очередь имел ввиду математиков Отделения прикладной математики МИАН (ОПМ), возглавляемого академиком М. В. Келдышем – будущим президентом Академии наук СССР. Первым из математиков ОПМ приехал на объект Сергей Константинович Годунов – будущий академик. Его новый метод численного решения задач газовой ди­намики стал широко применяться при расчётах по обжатию делящихся веществ. Впо­следствии приезды сотрудников ОПМ и МИАН стали более частыми, среди которых Забродин Алексей Валериевич, Арнольд Федорович Никифоров и др. Академик Ольга
Александровна Ладыженская (ЛОМИ) рассказала о своих достижениях по уравнению Навье-Стокса. А совсем недавно на объекте выступила Ирина Ярославовна Арефьева с лекцией о космологической тёмной энергии.

За Н. Н. Боголюбовым была закреплена также специальная тема по мирному ис­пользованию энергии атома (магнитному термоядерному синтезу) за подписью Сталина. Приведём любопытный документ из Архива Президента РФ:

“Приложение № 1 к Постановлению СМ СССР от 5 мая 1951 г. No 14-63-732 сс/оп. План Теоретических исследований по выяснению возможности осуществления магнит­ного термоядерного реактора.

а) Вывод кинетических уравнений плазмы с учётом флюктуаций и вибрационных
процессов к 1 августа 1951 г. База № 112. Боголюбов.

б) Исследование устойчивости плазмы в магнитном поле при (. ..) к 1.I.52 г. База
№ 112. Боголюбов.”

Символ сс/оп обозначает “совершенно секретно/особая папка”.

Вот какие темпы работы задавало Правительство СССР в то время!

Всё приходилось делать впервые и в сжатые сроки под неусыпным наблюдением ГБ. Вот где пригодились громадная эрудиция и талант Николая Николаевича!

Успешное испытание РДС-6c состоялось 12 августа 1953 года. Николай Николаевич был командирован в Казахстанские степи на испытания. За участие в создании первой водородной бомбы ему была присуждена Сталинская премия 53 года. В том же году он был избран Действительным членом (академиком) Академии наук СССР.

Николай Николаевич проработал на объекте три с лишним года; ему тогда было немногим более 40 лет. Это был романтический и весьма плодотворный пери од его жизни и творчества; с одной стороны, – жизнь за колючей проволокой в святых местах со всеми неурядицами и суровыми требованиями режима, а с другой стороны, – огромная ответственность за порученное дело.

Вспоминается наивная фраза молодого агента ГБ, направлявшего меня на объект: “Будете жить при коммунизме в окружении социализма.” А жители посёлка Дивеево (вне зоны) считали, что за колючей проволокой, в Сарове, строится “пробный коммунизм”. По таким поводам Николай Николаевич любил цитировать М. Е. Салтыкова-Щедрина и М. А. Булгакова. Огромная эрудиция его в вопросах истории, лингвистики и литера­туры поражала нас. Его остроумные мудро-насмешливые замечания скрашивали нашу замкнутую жизнь на объекте.

Николай Николаевич с большим интересом и некоторой грустью рассматривал при­везённые мною в мае 1991 года фотографии Сарова, подробно расспрашивал о сотруд­никах, с которыми он работал или встречался на объекте почти 40 лет тому назад. Как человек глубоко верующий, он проявил особый интерес к уцелевшим частям Саровского монастыря, знаменитой 70-метровой колокольне, храмам Дивеева монастыря, мощам Серафима Саровского,.. К сожалению, вновь посетить эти святые места он уже не смог…

В эту, последнюю встречу с Николаем Николаевичем в его московской квартире, он благословил начало наших занятий p-адической математической физикой – своеобраз­ным симбиозом теории чисел и математической физики. Следует отметить, что незадол­го до ухода от нас Николай Николаевич возвратился к теории чисел – он отредактировал свою старую работу 1939 года по теории почти периодических функций, улучшив доказа­тельства четырёх теорем из комбинаторной теории чисел. Она издана в виде препринта ОИЯИ.
С удовлетворением можно сказать, что напряжённый труд, который Н. Н. Боголю­бов затратил вместе со всем советским народом, не был напрасным: родина получила новое грозное оружие, было создано ядерное сдерживание, была предотвращена третья мировая война. Это сдерживание действует эффективно и до сих пор.

Николай Николаевич создал крупные научные школы по математической и теорети­ческой физике в Киеве, Москве и Дубне. Его ученики, в свою очередь, создали научные школы в Москве, Киеве, Дубне, Протвино, Тбилиси, Кишенёве, Ереване, Берлине, Льво­ве, Новосибирске и Иркутске. Дальнейшее развитие Боголюбовского научного наследия продолжали его многочисленные ученики и последователи. Назову лишь академиков:

А. М. Балдин, В. С. Владимиров, В. Г. Кадышевский, А. А. Логунов,

В. А. Матвеев, Ю. А. Митропольский, В. А. Рубаков, А. Н. Сисакян,

А. А. Славнов, А. Н. Тавхелидзе, Д. В. Ширков.

Ю. Б. Харитон - тогдашний руководитель КБ-11 - в предисловии к книге “IN THE INTERMISSIONS...” (Ed. Yu. A. Trutnev, - World Scientific, 1998)) даёт такой отзыв о работе физиков и математиков объекта: “Арзамасская школа теоретической физики и её творческий стиль своим формированием обязаны “суперзвёздам” советской физики и математики, таким как Н. Н. Боголюбов, Н. А. Дмитриев, Д. А. Франк-Каменецкий, М. А. Лаврентьев, Л. В. Овсянников, И. Я. Померанчук, А. Д. Сахаров (лауреат Нобелев­ской премии 1975 года), И. Е. Тамм (лауреат Нобелевской премии 1958 года), В. С. Вла­димиров, Я. Б. Зельдович.”



[1] Привожу ту часть постановления, которая касается МИАН
[2] 2В то время он условно именовался Приволжской конторой Главгорстроя СССР, хотя не имело ни­какого отношения к строительству и, разумеется, не было “конторой”. Такое оригинальное название часто вызывало у местных властей и населения недоразумения, так как его сотрудников принимали за снабженцев или строителей; КБ-11, – будущий Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ) или Арзамас-16.
[3] 3Как он мне позже рассказывал его самого долго уговаривали высшие сферы
[4] Позже я узнал, что на это место был рекомендован  Л.В. Канторович, но он сумел отказаться, откупившись мною
[5] 5Этот старый двухэтажный дом давно снесён
[6] Эту узкоколейку строил Мустафа из кинофильма “Большая жизнь”.
[7] 7Лос-Аламосская национальная лаборатория США – американский аналог нашего Арзамаса-16
[8] А. Д.Сахаров в своих Воспоминаниях, говоря о Н. Н. Боголюбове, употребляет такие эпитеты: “необычайно талантливый”, “раздающий идеи налево и направо”.
[9] Все атомные и водородные бомбы имели сквозные порядковые номера РДС-1, РДС-2 и т.д.; аб­бревиатура РДС расшифровывалась как “Реактивный двигатель Сталина”. Тогда вместо слова “бомба” говорили и писали “изделие”.
[10] 10Постановление СМ СССР № 3044-1304cc “О присуждении Сталинских премий научным и инженерно-техническим работникам Министерства среднего машиностроения и других ведомств за со­здание водородной бомбы и новых конструкций атомных бомб”, Москва, Кремль, 31 декабря 1953 г. сов. секретно (Особая папка)
[11] Использование энергии излучения для обжатия лёгких элементов

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная наука
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомная наука:
Сомнений не осталось, LENR существует

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 4.76
Ответов: 13


Пожалуйста, проголосуйте за эту статью:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 2 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Математика и создание первых образцов атомного оружия (Всего: 0)
от Гость на 04/09/2009
Хорошая статья, раскрывает новый пласт истории и новых людей, причастных к атомному проекту. Автор деликатно и с большой любовью рассказал о своих коллегах и тварищах. С удовольствием прочитал. Но главная мысль заключается в том, что правительство в то время было способно ставить грандиозные задачи, управлять процессами и доводить дело до конца. Жаль, что нынешние профаны во власти так и не смогли чему-то научиться у своих предшественников. 


[ Ответить на это ]


Re: Математика и создание первых образцов атомного оружия (Всего: 0)
от Гость на 13/06/2013
Очень интересная статья - наконец-то выяснилось, кому из учёных всё же принадлежала главная роль в создании ядерного щита Родины. 

Боголюбов, Дмитриев, Лаврентьев, Овсянников.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(812)438-3277
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru