Обнаруженный текст Я.Б. Зельдовича был предназначен для статьи о Лифшице в биографической серии членов Лондонского Королевского общества. Такого рода статьи заказываются от имени Общества его членам, которых просят написать об ушедших из жизни членах этого Общества. Я.Б. Зельдович получил такой заказ и написал свою часть — то, что ему ближе по тематике, про космологию — затем попросил М.И. Каганова написать остальное. Случилось так, что указанный материал Я.Б. Зельдовича не вошел в их большую статью с М.И. Кагановым. Для восстановления исторической справедливости и пополнения научного наследия как Е.М. Лифшица, так и Я.Б. Зельдовича, обнаруженный материал был переведен мной на русский язык и передан для напечатания в журнал «Земля и Вселенная» [2001]. Кроме того, он был напечатан в оригинале на английском и в переводе на русском языке в двух выпусках журнала «Преподавание физики…», целиком посвященных Е.М. Лифшицу [1999, 2002]. В своей статье Я.Б. Зельдович популярно, почти без математики излагает главные выводы теории неустойчивостей в ранней Вселенной — один из самых важных научных результатов Е.М. Лифшица, который постоянно цитируется в учебной и научной литературе.
Я.Б. Зельдович: Космологические исследования Е.М. Лифшица
У главной работы Е.М., выполненной в 1946 году, было два источника вдохновения. Первый и очевидный был связан с написанием «Теории поля» — второго тома знаменитого Курса теоретической физики Ландау-Лифшица. Каждый том этого энциклопедического Курса давал как саму теорию физических явлений, так и ее важнейшие приложения. Во второй части «Теории поля» дается сжатое изложение общей теории относительности (ОТО), релятивистской теории гравитации. По сравнению с другими, более объемными книгами представление этой теории у Л-Л (Ландау-Лифшица) отличается своей глубиной, оставаясь в то же время кратким и наглядным. Так, Л-Л дают новую трактовку псевдотензора энергии-импульса гравитационного поля. Не буду останавливаться на всех других оригинальных моментах этого теоретического представления.
Наиважнейшее применение ОТО реализуется в космологии, теории Вселенной как единого целого. Именно на это и указал впервые Эйнштейн.
В СССР теоретическая космология ведет свое начало от знаменитых работ А.А. Фридмана. И потому естественно, что Л-Л должны были обдумать, в каком виде включать космологию в «Теорию поля». Вообще Ландау скептически относился к наблюдательным астрофизическим данным. Ему принадлежит такой афоризм: «Астрофизики часто ошибаются, но никогда не сомневаются». В первой работе Хаббла его постоянная оценивалась как Н = 564 км/с Мпс. Это значение вошло в расчет возраста Вселенной и дало 2∙109 лет (меньше возраста Земли!). И это подтверждало скептицизм Ландау. Тем не менее, следовало предоставить читателям все теоретические возможности, что и было осуществлено Ландау и Лифшицем в их книге.
Но был также и второй источник вдохновения для Лифшица в предпринятой им работе. В 1930—40-е годы Ландау вовсю применял мощный метод малых возмущений. Так, однажды Ландау предложил автору этих строк изучить стабильность пламени с помощью этого метода. К сожалению, мне не удалось решить эту проблему, и тогда Ландау решил ее сам; это решение — одно из красивейших в теории горения.
Тот же подход Ландау предложил применить и Лифшицу для решения проблемы слабых неустойчивостей во фридмановской модели однородной и изотропной Вселенной. Но на сей раз исследователь оказался достаточно сильным и поставленная задача была им решена. Так в 1946 году появилась первая работа Е.М. Лифшица по космологии.
Важность полученных им результатов нисколько не уменьшилась за прошедшие 40 лет и сохранится еще на многие предстоящие годы. Исследование было проведено Лифшицем в самом общем виде — для всех трех классических случаев: закрытой, плоской и открытой (гиперболической) модели Вселенной. Вещество Вселенной подчиняется уравнению состояния р = р(ρ) <р — давление, ρ — плотность вещества во Вселенной>. (Много лет спустя в связи с теорией Большого взрыва и инфляционного раздувания вследствие когерентных полей, данное допущение было модифицировано: р = р(ρ,s) или p = p(φi, φ'i); ε = Σφp,φ'i) (последнее приводит к обобщению, но не к отмене результатов, полученных Лифшицем).
В самом общем виде Лифшиц проводит классификацию возможных видов возмущения: 1) скалярное, вследствие неустойчивости плотности; 2) векторное, вследствие вращательных возмущений; 3) тензорное, связанное с гравитационными волнами в изотропном пространстве.