Владимир Борисович Гильденбург

Доктор физико-математических наук,
профессор ННГУ,
ведущий научный сотрудник отдела физики плазмы ИПФ РАН

Родился 27 сентября 1936 года

Воспоминания о своей жизни людей моего возраста, независимо от значимости или занимательности описываемых в них фактов и событий, могут привлекать внимание не только сами по себе, но и как одномоментные иллюстрации к событиям и состояниям, гораздо более важным и крупномасштабным. Отчасти по этой причине (а отчасти, конечно, удовлетворяя возможный интерес потомства) я, несмотря на отсутствие прямой склонности к литературному творчеству, согласился принять участие в этом сборнике воспоминаний тех, кого «недаром многих лет свидетелем господь поставил и книжному искусству вразумил».

Я родился в городе Бобруйске Белорусской ССР. Мой отец Борис Семенович Гильденбург закончил химфак МГУ по специальности «физическая химия» в 1936 году. Маму звали Калерия Борисовна Ашкенази. Ей не удалось получить законченного высшего образования из-за болезни. Она обладала абсолютной грамотностью и легко находила работу, где такая грамотность больше всего и востребована, а именно – корректором в редакциях газет. Отец начинал свою работу на киноплёночной фабрике в городе Шостка, УССР, а перед самой войной мы втроём оказались в Белостоке, который был присоединён в 1939 году вместе с частью Польши к Белоруссии (в 1945 году Белосток был Польше возвращен). Мама уехала туда в 1940 году и работала корректором в газете «Вольная Праца» («Свободный труд»), а мы с отцом приехали к ней в апреле 1941 года. Отец успел устроиться на фабрику пластмасс и уехать в деловую командировку за два дня до начала войны. Помню вздохи соседей о том, что война вот-вот начнётся, и похожую на лай собаки речь какого-то крупного нациста, транслируемую, по-видимому, из Германии по радиоприемнику, вынесенному на лестничную площадку, помню бомбёжку в ночь с 21 на 22 июня.

Утром 22-го мама пошла на работу, где ей сказали: «Берите ребёнка и немедленно на поезд, он ещё будет сегодня». В этот же день мы успели уехать. Знаю, что большинство евреев, коренных жителей Белостока, были уничтожены фашистами. Мы эвакуировались в деревню Исаклы Куйбышевской области (теперь Самарской).

Отцу, вернувшемуся на другой день из командировки, удалось уехать в Москву к брату. В августе 1941 года он был призван в армию, в химические войска. Служил в 9-ой Отдельной роте химической защиты 2-ой Воздушной Армии, в звании воентехника первого ранга. Он погиб в марте 1943 года при бомбёжке нашего эшелона, доставлявшего военное оборудование в район «третьей» весьма тяжёлой битвы за Харьков.

Получив извещение о его смерти, мама по приглашению своих сестер переехала со мной в Горький. Здесь, казалось бы, глубоко в тылу, мы в июне 1943 года вновь услышали вой сирен, сигналы воздушной тревоги по радио, стрельбу наших зениток, свист и разрывы фашистских бомб. Основной целью бомбёжек был автозавод, но бросали фугас и зажигалки также и по другим районам. Разрушена была часть стены у школы, в которой мне предстояло учиться, и у трёхэтажного кирпичного дома рядом с нашим. Здесь, в Ленгородке, выстроенном в 1930-е годы на границе нынешних Канавинского и Ленинского районов, мы проживали с мамой и двумя её сёстрами в комнате площадью 12 кв. м до 1956 года. Здесь я вырос, прошёл основные институты воспитания военного и послевоенного времени.

Первым был детсад, исправно функционировавший и в военное время. Нам, детям, даже организовывали летний отдых в селе Работки на Волге. Далее были 10 классов средней мужской школы № 94 в Молитовке (Ленинский район) и двор – с его играми и развлечениями разного рода (от футбола на пустыре и лапты до «очка» и преферанса), песнями под гитару, влюблённостями и драками. Несмотря на естественную приверженность к дворовым забавам, я много читал, возможно, потому что одна из тётушек работала в библиотеке и руководила моим домашним книжным воспитанием. Любил приключенческую прозу, но также и стихи, песни, популярную классическую музыку, в общем, всё то, что, в отличие от нынешнего времени, часто звучало тогда по радио. Нельзя сказать, что уделял много внимания спорту, но вместе с мальчишками ходил купаться на Оку или расположенные недалеко озера силикатного завода. Зимой – на лыжах по молитовским холмам и котлованам (давно срытым, засыпанным и застроенным) и на каток стадиона «Торпедо» (теперь «Локомотив»). Каждый сезон – одна или две смены в пионерлагерях.

Больше всех запомнился лагерь в зданиях бывшего монастыря в лесу на левобережье Волги напротив деревни Катунки (1949–50 годы.). Сейчас развалины этого монастыря (так и не мог найти впоследствии его название и историю) покоятся где-то на дне северо-восточной части Горьковского водохранилища.

В школе я учился хорошо, сотрудничал в классной стенгазете, для которой иногда сочинял стишки. Решение посвятить свою жизнь физике пришло с чтением научной (или квазинаучной) фантастики (Уэллс, Жюль Верн, Беляев и др.), с любовью разгадывать всевозможные головоломки и решать занимательные задачи, требующие известной сообразительности. Правда, были некоторые колебания в выборе будущей специальности между физикой и историей. Решающим явилось соображение о чрезмерно высокой степени вранья и притворства, необходимых для успешных занятий последней. В девятом классе уже твёрдо знал, что буду поступать на радиофизический факультет Горьковского университета.

Школу закончил в 1954 году с золотой медалью и после собеседования без вступительных экзаменов был зачислен на первый курс радиофака. Началась другая, студенческая жизнь. Радиофизический и физико-математический факультеты размещались в центре города на Большой Покровской (тогда улица Свердлова или Свердловка) в здании бывшего Владимирского реального училища. Здесь в большом актовом зале нам читали лекции по общим курсам. В том же зале – комсомольские собрания, студенческие вечера с танцами под приглашённый оркестр или радиолу, концерты и музыкальные фестивали. «Старый актовый зал наш в электрическом свете, здесь сегодня обычный наш студенческий бал». Считается, что у него лучшая акустика в нашем городе. В других аудиториях проводились практические занятия, располагались учебные и исследовательские лаборатории различных кафедр, ректорат, администрация, маленький буфет в полуподвале. Занятия физкультурой – в зале Дома офицеров через дорогу, нормы ГТО сдавали на стадионе «Динамо» и в маленьком плавательном бассейне рядом с ним. Рядом на Свердловке находились также и конкурирующие заведения: кинотеатр «Палас» и филармония (позже переехавшая в Кремль), а на расстоянии небольшой пешей прогулки – и вовсе явные враги прилежной учебы – единственные тогда в нагорной части города рестораны «Москва» и «Россия» при одноимённых гостиницах. Сейчас на их месте, соответственно, пятизвездочный отель Sheraton Nizhny Novgorod Kremlin на Театральной площади и элитный жилой комплекс «Георгиевский» на набережной. Тогдашние названия этих заведений и последовательность их расположения на пути следования из университета давали повод острякам, в случае отсутствия мест в первом их них, вспомнить известное обнадеживающее изречение М.И. Кутузова перед оставлением Москвы.

Из важных примет того времени нельзя не вспомнить демонстрации с портретами вождей 1 мая и 7 ноября, от университета по Канавинскому мосту через Оку до Площади Революции. В те же дни – вечеринки для полутора-двух десятков приглашённых в чьей-нибудь квартире, освобождённой на время родителями, с умеренной выпивкой и танцами под патефон. Дополнительное разнообразие в жизнь вносили эстафетные пробеги на приз газеты «Ленинская смена» по кольцу площадей Свободы, Горького, Минина и Пожарского.

Надо сказать, однако, что начиналась наша студенческая жизнь не с лекций и не с городских развлечений – начиналась она с поездок «на картошку» в Воротынский район. Мы плавали туда на пароходе по Волге два раза – в 1954 и 1955 годах. Затем они были на время отменены Н.С. Хрущёвым ради грандиозной эпопеи освоения целинных земель в Алтайском крае и Казахстане. Эта всколыхнувшая всю страну эпопея хотя и не оправдала себя в сельскохозяйственном плане ввиду ряда недоучтённых почвенно-климатических обстоятельств, но внесла в жизнь много нового, и, по-видимому, полезного, привела к рациональному переформированию многих учреждений и коллективов. Поездки на целину сыграли большую роль и в моей жизни. Именно благодаря им я познакомился со своей будущей женой Мариной Амелиной, тогда студенткой истфила ГГУ, певицей, в будущем Заслуженной артисткой России, профессором консерватории.

Возвращаясь всё же к основному делу, для которого мы были собраны на факультете, скажу, что лучшими лекторами, читавшими нам общие курсы, по моему (и, мне кажется, всеобщему) мнению, были на младших курсах Дмитрий Андреевич Гудков (матанализ) и Ксения Александровна Горонина (общая физика), а на старших – несомненно Михаил Адольфович Миллер (электродинамика СВЧ). В числе моих друзей в разные периоды учёбы и последующей работы назову Михаила Петелина, Валерия Казачка, Игоря Кондратьева, Льва Долина, Александра Литвака, Светлану Жерносек, Анатолия Фраймана, Юрия Бродского. Всех друзей, конечно, перечислить не берусь – боюсь кого-нибудь обидеть.

Учась на третьем курсе, по предложению Миши Петелина, мы вместе с ещё двумя однокурсниками – Львом Долиным и Валерием Юлпатовым – попросились в ученики к Миллеру. Он был заведующим отделом электродинамики СВЧ в недавно созданном Научно-исследовательском радиофизическом институте (НИРФИ). Незадолго до нашего обращения им, совместно с Андреем Викторовичем Гапоновым-Греховым, было получено общее выражение для плотности усреднённой пондеромоторной силы, действующей в переменном поле на плазму. Как нам рассказывал впоследствии Михаил Адольфович, вопросами силового воздействия переменного поля на плазму они с Андреем Викторовичем начали интересоваться под влиянием беседы с академиком Михаилом Александровичем Леонтовичем. Он предложил им как специалистам в области СВЧ электродинамики подумать о возможности применения СВЧ полей для решения ключевой проблемы управляемого термоядерного синтеза – локализации плотной горячей плазмы в ограниченной области пространства. Полученное ими выражение для силы как будто действительно открывало новые возможности в этом направлении. Сила оказалась потенциальной, а её потенциал, пропорциональный квадрату амплитуды СВЧ поля, во многих системах имеет форму трёхмерной «потенциальной ямы». Нужно только, чтобы «яма» была достаточно глубокой: разность потенциальных энергий частиц на её краю и на дне должна превышать их кинетическую энергию. Но именно это требование для термоядерных температур (около 100 млн градусов Кельвина) и оказывается невыполнимым, так как требует использования чудовищных СВЧ мощностей, способных сжечь и разрушить любое макроскопическое устройство. Тем не менее, хотя прямая реализация идей силового воздействия СВЧ полей на термоядерную плазму оказалась невозможной, исследования взаимодействия СВЧ поля с плазмой стали весьма перспективными в другой части термоядерной проблемы, а именно для СВЧ нагрева плазмы до термоядерных температур. Сейчас такие исследования с использованием изобретенных в НИРФИ и непрерывно совершенствуемых в ИПФ РАН мощных СВЧ-генераторов – гиротронов ведутся во многих научных мировых центрах.

Побеседовав с нами, Миллер согласился быть нашим руководителем, и все мы (пожалуй, кроме Льва Долина) попали в круг его новых «плазменных» интересов. Предметом моей дипломной работы (1959 г.) и основных последующих занятий в аспирантуре под его руководством стали различные вопросы взаимодействия СВЧ излучения с плазмой. По окончании аспирантуры я был распределён на кафедру электродинамики ГГУ и одновременно принят на работу по совместительству в руководимый Миллером 5-й отдел НИРФИ, где продолжал работать по теме кандидатской диссертации. Диссертацию под названием «Некоторые вопросы резонансного взаимодействия электромагнитного излучения с ограниченной плазмой» я защитил в 1965 году. Остановлюсь на её наиболее важных результатах (делаю это здесь потому, что никогда в последующем не достигал в своей работе такой плотности интересных, на мой взгляд, результатов):

1. Получено общее выражение для мощности резонансного поглощения в неоднородной плазме, содержащей поверхность плазменного резонанса. Оно вошло со ссылкой на мою работу в книгу Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Электродинамика сплошных сред». В линейном приближении эта мощность не зависит от физического механизма потерь энергии (джоулевы потери или генерация убегающей продольной волны) и полностью определяется градиентом электронной плотности, частотой поля и амплитудой вектора электрической индукции в точке резонанса.
2. Объяснены экспериментально наблюдаемые резонансы излучения, рассеиваемого цилиндрическими плазменными образованиями двух различных типов: газоразрядными трубками (резонансы Тонкса-Даттнера) и высотными метеорными следами. В первых из них наряду с главным резонансным пиком, обусловленным «электростатическим» резонансом радиально-неоднородного цилиндра с резкой границей («поверхностный плазмон»), наблюдается также и серия резонансов, обусловленных возбуждением стоячих продольных волн в пространстве между стенкой трубки и поверхностью критической плотности внутри нее. В метеорном следе резкая граница плазмы отсутствует, что приводит к сильному уширению резонанса поверхностного плазмона и полному подавлению резонансов стоячих плазменных волн. На высотах больше 80 км, где практически отсутствуют соударения электронов, это можно рассматривать как экспериментальное подтверждение затухания Ландау.
3. Предсказана и проанализирована обусловленная действием усреднённой пондеромоторной силы ступенеобразная деформация профиля плотности плазмы в окрестности точки плазменного резонанса. В последующих совместных публикациях с коллегами А.Г. Литваком, А.М. Фейгиным и Г.М. Фрайманом исследованы различные режимы поглощения волны в условиях этой деформации и её возможная роль в достижении максимальной эффективности передачи энергии плазме в установках лазерного управляемого синтеза. Правда, как тогда вскоре выяснилось, главным в этой проблеме является не просто передача энергии плазме, а нагрев её именно тяжёлой компоненты (ионов), что и остаётся пока основной и не вполне решённой задачей данного метода управляемого синтеза.
4. Дано обобщение решения классической задачи Ми о дифракции плоской волны на плазменном шаре с учётом пространственной дисперсии. Показано, что учёт пространственной дисперсии, обусловленной тепловым движением электронов, приводит к появлению дополнительной серии плазменно-волновых резонансов – так называемых «объёмных плазмонов». В настоящее время резонансные свойства наноструктур широко обсуждаются в связи с перспективой использования в биомедицинских исследованиях.

Не вошёл в диссертацию и не был опубликован в научной печати ещё один результат, полученный мною во время пребывания в аспирантуре: классический (не квантовый) расчёт усреднённой поляризуемости среды, состоящей из «жёстких» диполей (полярных молекул, обладающих собственным дипольным моментом). При этом, наряду с действительной частью поляризуемости, была найдена также её мнимая часть, определяемая бесстолкновительным процессом передачи энергии переменного поля синхронно с ним вращающимся диполям (аналог затухания Ландау для вращательного движения). Этот результат, однако, был забракован как мало актуальный. «Где вы видели абсолютно жёсткие диполи?» – было сказано Вениамином Моисеевичем Файном, главным специалистом НИРФИ того времени по вопросам, связанным с квантово-механическими представлениями. С тех пор мне не раз оставалось только вздыхать, когда на глаза попадалась отечественная или зарубежная публикация, в которой устанавливалось хорошее согласие расчётов, подобных проведённым мною, с экспериментом для достаточно широкого диапазона значений частоты поля и температуры полярной среды (водяной пар, углекислый газ).

После защиты диссертации я получил должность и звание доцента на кафедре электродинамики и должность старшего научного сотрудника в НИРФИ. На факультете я читал общие лекционные курсы по классической и прикладной электродинамике, специальной теории относительности и спецкурс «электродинамика плазмы».

В связи с выполнением правительственных заданий по темам «Бочка» и «Труба» моя работа в НИРФИ в течение нескольких лет не была непосредственно связана с электродинамикой плазмы, а касалась преимущественно вопросов теории высотных реактивных струй. Расчёт газодинамических и электродинамических параметров таких струй был нужен для разработки методов раннего радиолокационного обнаружения запуска баллистических ракет. Мы справились с этой работой, вообще говоря, достаточно далёкой от нашей специальности, и вместе с А.Г. Литваком провели её успешную апробацию, получив полное одобрение соответствующих специалистов в Институте механики при МГУ.

Продолжение следует.