Воспоминания Фортова В.Е.
В.Е. Фортов,
академик РАН,
академик-секретарь Отделения энергетики,
машиностроения, механики и процессов управления РАН,
Директор ОИВТ, Президент РАН (2013-2017)
Александр Андреевич Самарский - 10 лет спустя
Академик Ландау, который любил давать оценки своим коллегам-академикам, говорил, что об академике нужно судить через десять лет после его ухода, то есть если академика помнят хотя бы десять лет спустя после его ухода, то он, несомненно, выдающийся академик. Сегодня, когда прошло ровно десять лет после ухода Александра Андреевича, мы понимаем, как нам не хватает этого замечательного человека — выдающегося ученого, личности, человека, который посвятил всю свою жизнь Родине, служению науке, служению людям. Александр Андреевич Самарский - выдающийся российский ученый, внесший огромный вклад в развитие математической физики, прикладной математики и математического моделирования.
Надо сказать, что творчество академика Самарского очень многогранно. На меня и на моих коллег всегда производил впечатление его общий взгляд на науку: он не разделял математику, он не разделял физику, он не разделял биологию — ему всё было интересно. И когда смотришь его работы, то не оставляет ощущение, что их написал физик — смысл на первом месте. Я знаю написанные им потрясающие по красоте работы по прикладной математике, по численной математике. Но его вклад в понимание главных основ физики, его умение выделить те процессы, которые важны и должны быть смоделированы, а то, что несущественно, отбросить, является его очень и очень большим талантом.
Научные интересы Александра Андреевича Самарского охватывали широкий круг проблем магнитной и радиационной газовой динамики, физики плазмы, управляемого термоядерного синтеза, аэродинамики и многие другие разделы физики и прикладной математики. Научные результаты Александра Андреевича Самарского касались самых актуальных задач, которые стояли перед страной, начиная с 40-х годов прошлого столетия. Многие из них актуальны и сегодня.
Одной из самых важных для страны была та работа, которую он сделал в 1948 году. Это расчет энергии взрыва атомной бомбы. В то время ни теории, ни опыта практического применения разностных методов для сложных задач математической физики фактически не было, а до появления компьютеров оставалось около шести лет. По словам Л.Д. Ландау, такой расчет являлся научным подвигом.
Именно в ходе этих работ Александр Андреевич предложил ряд идей для построения и обоснования разностных схем. Хорошо известно, что физики – теоретики широко используют идеи и методы, разработанные математиками. Однако идеи теоретической физики также находят применение в математических исследованиях. Примером может служить создание Александром Андреевичем Самарским так называемых консервативных разностных схем. Основная идея состоит в том, что разностная схема должна удовлетворять физическим законам сохранения, в частности, законам сохранения энергии и заряда. Этот подход и в настоящее время обеспечивает решение важнейших задач физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза.
Александр Андреевич Самарский внес огромный вклад в фундаментальные исследования состояния вещества при экстремально высоких температурах и плотностях. Как известно, такие исследования включают исследования по газовой динамике, по переносу фотонов в плазме, по уравнению состояния вещества и, наконец, по оптическим свойствам плазмы. Для этих исследований Алескандр Андреевич привлек также своих учеников: построение уравнений состояния поручил Николаю Николаевичу Калиткину, а работу по оптическим свойствам — двум выпускникам физфака МГУ, Арнольду Федоровичу Никифорову и Василию Борисовичу Уварову. Проблемой переноса фотонов занимался Владимир Яковлевич Гольдин. Об уровне работ и об уровне полученных результатов можно судить по тому, что в 1962 г. за эти работы Александр Андреевич Самарский, Арнольд Федорович Никифоров и Василий Борисович Уваров были удостоены Ленинской премии. Это была первая работа по исследованию экстремальных состояний вещества, получившая столь высокую оценку.
Новый важный шаг был сделан в середине 1960-х годов. Александр Андреевич Самарский организовал включение электромагнитного поля в газодинамические расчеты. Эта программа расчета магнитной газовой динамики (МГД) оказалась первой в стране. Таким образом, была открыта дорога для теоретических исследований по одному из направлений управляемого термоядерного синтеза.
Можно назвать много его работ, которые сделали бы честь любому классному физику. Например, эффект Т-слоя, удивительно красивое нелинейное явление, которое он и его коллеги увидели сначала в расчетах, а потом это нелинейное явление было показано в вычислительном эксперименте.
Одним из наиболее важных научных результатов Александра Андреевича Самарского является создание метода математического моделирования. Появление и прогресс отечественной школы математического моделирования, во многом обязаны неутомимой деятельности А.А. Самарского, по выражению которого методология математического моделирования сделалась интеллектуальным ядром информатики, важным фактором формирования современного информационного общества.
Создание математической модели сложного физического процесса позволяет проанализировать роль различных факторов, влияющих на протекание этого процесса. Таким образом, появляется метод исследования, который дает возможность теоретически предсказать поведение того или иного объекта при изменении температуры, плотности, химического состава и т.д. Этот подход применяется, например, в исследованиях процессов лазерного излучения с веществом. Как известно, точность измерения физических параметров лазерной плазмы ограничена, и методы математического моделирования используются для определения профилей температур и плотностей, зависящих от времени, внутри лазерной мишени.
Методы математического моделирования широко используются в настоящее время в фундаментальных исследованиях состояния вещества при экстремально высоких температурах и плотностях, в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу, физике высоких энергий, в создании новых приборов, предназначенных для медико-биологических исследований, и в ряде других областей. В ряде случаев применение этого подхода вместе с экспериментальными исследованиями позволяет дать теоретическое объяснение явлениям, которые наблюдаются в эксперименте.
Очень важно, что академик Самарский организовывал школы для молодых ученых, которые регулярно проводились в течение многих лет. Некоторые школы проводились на пароходах, что давало возможность ученым находиться в «адиабатической» системе и общаться напрямую без влияния каких-либо внешних факторов. Мне посчастливилось быть участником этих школ академика Самарского.
Одно событие, которое произошло на этих школах, очень показательно для творчества этого человека. В конце 70-х годов появилась работа Тиммермана, Паркса и Эдварда Теллера по управляемому термоядерному синтезу с инерционным удержанием путем сжатия сферических мишеней до очень больших давлений. Расчёт на ЭВМ, который очень быстро выполнил академик Самарский, показал, что кумуляция энергии, которая необходима для поджига реакции термоядерного синтеза в ядерном топливе, не совпадает с оценками американцев, сходящаяся ударная волна в термоядерной плазме останавливается, не доходя до центра мишени. Было не очень понятно — это физика или это математический эффект. И вот тогда академиком А.А.Самарским было обращено внимание на то, что искусственная вязкость, включенная в разностные схемы, зависит от скорости, а не от ускорения, что является нарушением принципа Галилея. По-моему, он – первый, кто обратил внимание на этот факт. Аргументы и контраргументы строились прямо в аудитории и мы, студенты тогда, имели возможность наблюдать за процессом работы такой мощной «мыслительной машины», как академик Самарский.
А.А. Самарский был прекрасным преподавателем, он много лет преподавал в МГУ (физфак, мехмат, ВМК) и в Физико-техническом институте, разработал ряд общих и специальных курсов по математической физике, численным методам, математическому моделированию Разветвлённая научная школа, созданная академиком А.А. Самарским за многие годы, широко известна и пользуется заслуженным авторитетом в научных кругах во всем мире. Ученики Александра Андреевича Самарского с успехом продолжают традиции его школы, проводя научные исследования в различных университетах и институтах Российской Академии наук.
Сейчас во многих областях мы не отстаём, а опережаем и этот лозунг «soft + hard = const» демонстрирует свою обоснованность даже сейчас, когда появились супермощные компьютеры. Но, с другой стороны, ученики академика Самарского в первом, втором и третьем поколениях создали софты, которые, действительно, являются передовыми, очень интересными и очень необходимыми для физиков. Характерной чертой Александра Андреевича Самарского была удивительная способность легко находить общий язык с физиками-теоретиками и физиками-экспериментаторами, с которыми он успешно сотрудничал на протяжении всей своей жизни. Эта способность объясняется, вероятно, тем, что Александр Андреевич обладал огромной научной эрудицией, даром предвидения и умением доводить все свои исследования до конца, до численного результата.
По учебникам, монографиям и научным трудам А. А. Самарского училось не одно поколение физиков и математиков как у нас в стране так и за рубежом. Мне кажется, люди ещё долго будут изучать его классические книги. Он написал более 30 научных книг, они не повторяют друг друга и все разные. Люди еще долго будут гордиться тем, что математическое моделирование в нашей стране занимает самые передовые позиции даже сейчас, спустя десятилетия после пика появления и внедрения новой методологии математического моделирования, в чем большая заслуга Александра Андреевича Самарского.
