Реакция слияния ядер изотопов водорода, идущая с выделением энергии, требует для своего осуществления достаточно тесного сближения ядер-реагентов, чему препятствует отталкивание одноименных зарядов этих частиц. В природных условиях (в звездах) такое отталкивание преодолевается благодаря высокой температуре водородной плазмы, которая удерживается от разлетания силами тяготения. Именно проблема удержания плазмы выходит на передний план в «земных» установках по ядерному синтезу. А. Д. принадлежит идея магнитного удержания плазмы в установках тороидального типа (прообразах нынешних «Токамаков» и «Джетов»), теория которых начала разрабатываться А. Д. совместно с И. Е. Таммом еще на рубеже 40–50-х годах. Понадобились десятилетия упорной борьбы с многочисленными неустойчивостями горячей плазмы, чтобы надежды на этот новый, практически неиссякаемый источник энергии стали, наконец, осязаемыми. Для реализации другой идеи А. Д. — идеи «мюонного катализа» — нет нужды в высоких температурах, но зато нужны особые частицы — мюоны, производимые на ускорителях. Обладая в 200 раз большей массой, чем электрон, мюоны приводят к эффективному сближению ядер водорода до нужных для протекания реакции синтеза расстояний[81]. История мюонного катализа также не отличалась простотой, но сегодняшние оценки перспектив этого пути реализации контролируемого синтеза кажутся достаточно оптимистическими. Наконец, и идея третьего, бурно развивающегося пути, состоящего в обжатии водородной мишени сходящимися пучками мощного лазерного излучения (или пучками электронов, ионов и т. п.), также восходит к Сахарову.
Перечисленные идеи прямо примыкают к основной, «военной» деятельности А. Д. Непосредственно с ней связана и его работа о непороговых биологических эффектах ядерных испытаний (их генетических и онкологических последствиях для человека, их мутагенном воздействии на его естественных врагов — вирусов и бактерий), которые проявляются уже при дозах, существенно меньших так называемых «допустимых». Эта работа дала дополнительные аргументы против ядерных испытаний в трех средах.
Другие области научных интересов А. Д. лежат значительно дальше от его основной деятельности, хотя генетически с ней и связаны. Для Сахарова, как и для его коллег в нашей стране и за рубежом, были типичны две линии расширения поля деятельности по мере уменьшения напряжения в работе над бомбой — устройством, в котором протекает быстрая ядерная реакция в условиях аномально высокой концентрации энергии (высокие температуры и давления). Одна линия ведет к ядерной физике высоких энергий, физике элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Другая — к физике высоких плотностей энергий, к астрофизике, объекты которой отличаются высокой концентрацией энергии, и далее к космологии, изучающей строение и эволюцию Вселенной как целого. Благодаря определяющей роли гравитации в космических явлениях эта же линия выводит к одной из наиболее фундаментальных теорий естествознания — теории тяготения. Обе эти линии замечательным образом сплелись в творчестве А. Д., сделав его одним из основателей новой, лежащей на стыке физики элементарных частиц и космофизики науки — космомикрофизики (Научный совет по этой науке при президиуме АН СССР А. Д. по праву возглавлял в последний год своей жизни).
Не останавливаясь на достижениях А. Д. в области физики высоких плотностей энергии (сюда относится новый метод получения сверхсильных магнитных полей — «взрывомагнитный генератор») и физики элементарных частиц (массовые формулы, основанные на кварковой модели частиц), сосредоточимся на сахаровском вкладе в космомикрофизику. Нужно сказать, что до середины 60-х гг. Вселенная и частицы считались объектами двух разных, практически не пересекающихся наук: космологи заимствовали из физики элементарных частиц лишь одно число (и проблема была в том, равно ли оно одной трети или единице[82]), а физика частиц вообще не нуждалась в космологической информации, признавая эпитет «космические» лишь в сочетании со словом «лучи».
Постепенно, однако, становилась очевидной ограниченность такой точки зрения — и этому в большой степени способствовали работы А. Д., выполненные в период 1963–1984 гг. Со временем выявлялись все более тесные связи свойств Вселенной со свойствами частиц, физики больших (до 1028 см) с физикой малых (до 10—33 см) масштабов — недаром неофициальным символом космомикрофизики служит изображение «Уробороса» (змеи, кусающей свой хвост, — крайности сходятся). Оказалось, что структура Вселенной и характер ее эволюции в сильнейшей степени зависят от наших представлений о частицах и их взаимодействиях. С другой стороны, космомикрофизика внесла в физику частиц элемент историзма, показав, что свойства частиц не заданы от века, а формируются в процессе эволюции Вселенной. Кроме того, космология дает уникальную информацию о частицах, позволяя отбросить ряд моделей их объединения, несовместимых со свойствами Вселенной. Высказывается также надежда, что космология ранней Вселенной сыграет роль источника данных об области сверхвысоких энергий, недоступной исследованию с помощью ускорителей.
Характер и объем этого очерка не позволяют упомянуть о многих ярких идеях А. Д., относящихся к космофизике, а о тех двух идеях, о которых пойдет речь ниже, придется говорить по необходимости бегло и скороговоркой. Первая изложена в самой, пожалуй, знаменитой работе А. Д., раскрывающей механизм «барионной асимметрии» Вселенной. Этим термином называют вопиющее неравноправие вещества и антивещества в окружающем нас мире, который практически целиком составлен из частиц с ничтожной примесью античастиц. Удовлетворительного объяснения этого фундаментального факта до появления механизма Сахарова не было. Сам же этот механизм, разъяснение которого увело бы слишком далеко, опирается на абсолютно дерзкое во время публикации работы (1967) предположение о том, что протон — основная структурная составляющая вещества — не стабилен, как все привыкли думать, а на самом деле распадается, хотя и имеет огромное время жизни. Однако прошло каких-то 10–15 лет, и наука пришла к выводу о неизбежности распада протона, поиски которого ведутся во многих лабораториях мира, а теория Сахарова, соответствующим образом модернизированная, служит сегодня общепризнанным объяснением барионной асимметрии.
Другая идея, представляющаяся наиболее фундаментальной из всего сделанного А. Д., раскрывает природу сил тяготения. Нужно сказать, что ни Эйнштейн (положивший в основу теории тяготения представление о «кривом» пространстве-времени, движение в котором воспринимается как результат действия сил тяготения), ни его последователи не вскрыли физической причины самого искривления пространства-времени. Это сделал А. Д., показав, что в присутствии тяжелого тела такое искривление энергетически выгодно, если это тело находится не в пустоте, как считалось ранее, а в физическом вакууме — особой среде, заполненной всевозможными частицами в виртуальном (короткоживущем) состоянии, внутри которой происходят все физические процессы в природе. Можно сказать, что тяготение двух тел связано с тем, что одно из них деформирует виртуальные частицы вакуума, а второе воспринимает эту деформацию как силу притяжения. Сходный механизм притяжения хорошо известен физикам по его проявлениям, например в случае двух притертых металлических пластинок (силы Казимира).
На этом мы заканчиваем несколько затянувшийся и вряд ли понятный неспециалистам экскурс в область конкретного содержания «мирных» работ А. Д., выполненных в 1945–1969 гг. Без этого, однако, обойтись было нельзя — невозможно писать об ученом, не сказав, хотя бы бегло, о его трудах. Хочется надеяться, что и далекий от физики читатель, просмотрев предыдущие страницы, почувствует главное в творчестве Сахарова-ученого — поразительно широкий диапазон научных интересов (от сугубо прикладных до наиболее фундаментальных проблем), исключительную результативность работы, независимость и оригинальность мышления, научную смелость — и согласится с тем, что эпитеты «крупнейший», «выдающийся» применительно к А. Д. более чем оправданы.
