Андрей Гапонов-Грехов

Родился 7 июня 1926 года в Москве. Отец - Гапонов Виктор Иванович (1903-1990). Мать - Грехова Мария Тихоновна (1902-1995). Супруга - Смирнова Елена Дмитриевна (1923 г. рожд.). Дочь - Наталья (1962 г. рожд.), врач. Сын - Виктор, физик, погиб в молодости. Внуки: Михаил, банкир; Елена, студентка-биолог; Андрей, школьник, интересуется физикой, но кем будет, пока сказать трудно.

Главе нижегородской научной школы радиофизики Андрею Викторовичу Гапонову-Грехову сама судьба, кажется, предопределила путь в науку. Его родители познакомились в 1919 году на физмате Московского университета. На склоне лет его мать Мария Тихоновна вспоминала студенческую юность: "Я пропадала днями и ночами в лаборатории (спала на матрасе, набитом стружками). Училась в двух вузах, а после занятий надевала "кошки" и лазала на столбы ремонтировать электросвет. В уплату нередко давали какую-нибудь снедь". Прием в МГУ был тогда свободный, но учиться было трудно. И физиков в конце 1-го курса, по ее словам, осталось лишь 15 человек. Основоположник аэродинамики Жуковский читал студентам механику, держа мел замерзшей рукой в перчатке с отрезанными пальцами. Тех энтузиастов-физиков на долгие годы связала дружба - будущих профессоров Марию Грехову, Виктора Гапонова, будущих академиков Александра Андронова, Михаила Леонтовича. И однажды по дороге из университета, встретив вывеску "ЗАГС", 20-летние влюбленные Мария Грехова и Виктор Гапонов зашли и расписались за неимением паспортов по профсоюзным билетам. А когда у них в 1926 году родился первенец Андрей, ему по этому документу дали двойную фамилию. Младший брат Сергей (он тоже физик, член-корреспондент РАН), родившийся спустя 11 лет, стал уже просто Гапоновым - родители, по воспоминаниям братьев, не придавали значения формальностям. А прожили Виктор Иванович и Мария Тихоновна вместе 67 (!) лет. И в этой паре окружающие всегда видели образец супругов-соратников. На одном старом снимке они нежно смотрят друг на друга, а в руке у него радиолампа, похожая на цветок.

"Мария Тихоновна вошла в физику, - писал друг Гапонова-Грехова профессор Миллер, - через настойчивый до отчаянности, трудно организуемый эксперимент по передаче волн СВЧ-диапазона на когда-то рекордное расстояние». Ей пришлось для этого стать специалистом и по генераторам, и по антеннам, и по трассам, и по приемникам - охватить весь комплекс проблем в целом. Благодаря этой способности видеть проблемы в комплексе и обладая настойчивым характером, она, по мнению всех, кто ее знал, оказалась идеальным физиком-управленцем. Это и стало ее ролью в группе москвичей, отцов-основателей нижегородской школы радиофизики, научным десантом высадившихся здесь в начале 1930-х: профессор Грехова - организатор науки, академик Андронов - теоретик и идеолог, профессор Горелик - педагог в превосходной степени. Во время войны Грехова возродила и возглавила исследовательский физико-технический институт при Горьковском университете. При ее настойчивых стараниях был открыт радиофизический факультет университета, где она стала первым деканом. Главным же ее организаторским подвигом считают создание в середине 1950-х годов НИРФИ - Научно-исследовательского радиофизического института, которым она руководила до начала 1970-х. Впоследствии НИРФИ разделился, и новый академический Институт прикладной физики (ИПФ) возглавил Андрей Гапонов-Грехов, а спустя годы отпочковавшийся от ИПФ Институт физики микроструктур РАН - Сергей Гапонов. История нижегородской школы радиофизики, которую называют одной из динамично развивающихся научных школ России, тесно связана с двумя поколениями ученых из этой талантливой семьи.

Андрей Гапонов-Грехов со школьных лет отличался энергией и целеустремленностью. Ученье давалось ему легко, он успевал еще и работать после уроков слесарем в экспериментальных мастерских института, а летом 1942-го трактористом в колхозе. Как-то отец, решив проверить достоинство отличных отметок сына, дал ему по физике задачу, на которой поскальзывались и студенты. Но семиклассник осилил ее за 10 минут. И родители не стали препятствовать, когда он решил весной сдать экстерном экзамены сразу же за 9-й и 10-й классы.

Успешно сдав эти экзамены, Гапонов-Грехов поступил на спецфакультет Индустриального института. А когда учился на 2-м курсе, в университете открылся радиофизический факультет. На 1-й курс был обычный прием, а на 2-й и 3-й курсы переводили сильных студентов-технарей с потерей курса для сдачи университетских экзаменов по математике и физике. Но Андрей, как и некоторые другие студенты, решил год не терять. Экзамены переведенным студентам разрешили сдавать по мере готовности к ним. Андрей Викторович считает, что для него этот опыт непрерывных экзаменов в течение года оказался очень полезным. В молодости, говорит он, мы тратим силы очень нерасчетливо, а научиться их концентрировать можно только тогда, когда ставишь перед собой задачи на грани возможного. Ему кажется, что именно в тот год он приобрел навыки сосредоточенной самостоятельной работы. А пробуждению серьезного интереса к науке благоприятствовала сама обстановка и на факультете, и в их доме. Друзьями родителей были ученые. Отец, страстный книгочей, собрал богатую библиотеку. Тут была и физика и лирика. Гости с удовольствием листали "Аполлон", журнал «серебряного века», редкие поэтические сборники.

А на радиофизическом факультете студентов обучала научная элита. Кроме нижегородских отцов-основателей радиофизики читали свои курсы приезжавшие из Москвы будущие корифеи В.Л. Гинзбург, Д.А. Франк-Каменецкий, Е.Л. Фейнберг, С.М. Рытов. Студенты тесно общались с активно действующими учеными, включались в научные исследования. Эта родственная физтеховской система обучения пустила с тех пор в Нижнем Новгороде глубокие корни. Тогда-то учителем и другом на долгие годы стал для Андрея Гапонова-Грехова талантливый молодой физик Михаил Левин. Москвич, ученик, а позже и зять академика Леонтовича, он был человеком многогранно одаренным и эрудированным. Воспоминания о нем оставили не только физики, но и известный филолог академик Вячеслав Иванов, Евгений Пастернак, сценарист Валерий Фрид. В сборнике, посвященном ему, есть его исследование о Гамлете, изданное в Англии, и его острые эпиграммы. Политзаключенный, по счастью освобожденный по победной амнистии, он не мог жить в Москве, и его устроили в Горьком. На факультете раскованно, без конспектов, он с блеском читал один из основных курсов - теорию электромагнитного поля. Михаил Львович был лишь на 5 лет старше своих студентов, и с ним легко и непринужденно можно было обсуждать и научные и человеческие проблемы. Эта дружба и близкое общение продолжались долгие годы уже после возвращения Михаила Львовича в Москву и сыграли большую роль в жизни Андрея Гапонова-Грехова.

А в аспирантуру в 1949 году Андрей поступил к академику Андронову, который предложил ему для кандидатской диссертации неожиданную и трудную тему по общей теории электромеханических систем. Вопрос этот был на слуху у физиков еще с начала ХХ века, но так и оставался до конца не проясненным. В научных кругах существовало мнение, разделяемое некоторыми крупными авторитетами, что электродинамика должна сводиться к законам, аналогичным тем, которые действуют в механике, и возможна запись уравнений электродинамики и механики в единой форме - однако сделать это в достаточно общей форме не удавалось...

"Хорошая была передо мной поставлена задача, - вспоминал Андрей Викторович, - и мне тогда удалось в ней разобраться. Оказалось, что есть такие электромеханические системы, которые действительно нельзя описать уравнениями в форме, широко используемой в механике, уравнениями Лагранжа. Это системы с переменным числом степеней свободы, а также электромеханические системы со скользящими контактами, которые, с динамической точки зрения, являются неголономными динамическими системами. Их можно описать уравнением Чаплыгина, но мне удалось сформулировать уравнения более компактные и удобные, чем чаплыгинские».

Защищал Гапонов-Грехов свою диссертацию не в Горьком, а в Ленинграде, в Политехническом институте, и полученный молодым ученым результат представился столь значительным, что соискателю присвоили и кандидатскую, и сразу докторскую степень. К сожалению, Александра Александровича Андронова тогда, в 1955-м, уже 3 года как не было в живых.

Годы обучения Гапонова-Грехова в университете и аспирантуре были тяжелыми для нижегородской радиофизики. Сначала развернулась травля видного генетика С.С. Четверикова на биофаке, затем мишенью идеологических обвинений стал профессор Горелик. Он написал прекрасную книгу "Колебания и волны", впоследствии ставшую настольной для радиофизиков, но философы университета нашли ее вредной, проповедующей идеализм. Горелик уехал, Грехова ушла в глухую оборону. Андрей Викторович после окончания аспирантуры стал преподавателем Политехнического института. И только после получения степени доктора физико-математических наук пришел старшим научным сотрудником в ГИФТИ, уже будучи профессором в Горьковском политехническом институте. А когда в 1956 году открылся НИРФИ, Гапонов-Грехов стал там во главе отдела, которым и руководил 20 лет.

В конце 1950-х годов начинается чрезвычайно плодотворный период научного творчества Гапонова-Грехова. Сам он выделяет два главных его направления. Во-первых, это нелинейные волновые процессы, а во-вторых, проблемы генерации и усиления мощных высокочастотных электромагнитных колебаний с длиной волны в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Эти прорывные направления имели большой потенциал развития.

Исследуя динамику волн в нелинейных средах, ученый вместе со своими сотрудниками открыл и исследовал явление ударных электромагнитных волн. Практическим выходом стало применение ударных волн в импульсной технике. Этот цикл работ, а также некоторые другие работы по нелинейному взаимодействию волн оказались одним из предвестников грядущего расцвета нелинейной динамики волн, которую относят к ключевым разделам современной физики. Разрабатывая строгие и обосновывая асимптотические методы нелинейной динамики, Гапонов-Грехов прокладывал дорогу последующим работам по динамическому хаосу и саморегуляции в сложных динамических системах.

К числу наиболее ярких достижений ученого принадлежит и теория индуцированного излучения классических нелинейных осцилляторов с основанным на этой теории принципом генерации и усиления электромагнитных волн потоками возбужденных неизохронных осцилляторов. А принцип этот был реализован в создании нового класса приборов - мазеров на циклотронном резонансе свободных электронов (НЦР), которые не имели себе равных по выходной мощности и коэффициенту полезного действия в миллиметровом и даже субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Работа приборов (названных гиротронами и гироклистронами) основана на взаимодействии электромагнитных волн в сверхразмерных квазиотических резонаторах или волноводах с потоком свободных электронов, вращающихся в постоянном магнитном поле с циклотронной частотой. Гиротроны - а это название дали приборам в тогдашнем Горьком - приобрели мировую известность. Их используют как источник мощного электромагнитного излучения - в установках для нагрева плазмы - токамаках и стеллараторах. А гироклистроны нашли применение в радиолокации высокого разрешения, позволяющей осуществлять с высокой точностью слежение за космическими объектами. Полученные результаты были оценены двумя Государственными премиями (1967, 1983).

"Гиротроны нас кормят", - как-то пошутил Андрей Викторович. Работы эти продолжаются. В 2003 году в Институте прикладной физики удалось создать квазинепрерывный гиротрон мощностью почти в мегаватт. По словам Гапонова-Грехова, установка эта дает нижегородским физикам неплохие шансы конкурировать в будущем международном тендере на участие в ИТЭР - международной программе создания экспериментального термоядерного реактора. Чтоб осуществить запуск такого реактора, нагрев плазму до сотен миллионов градусов, нужны электромагнитные волны очень высокой частоты - более сотни гигагерц. А их суммарная мощность от многих источников должна составлять около сотни мегаватт и поддерживаться в течение нескольких минут.

Академическое сообщество еще в 1960-е годы высоко оценило научные заслуги Гапонова-Грехова. В 1964 году, когда ему было 38 лет, его избрали членом-корреспондентом АН СССР, а через 4 года - академиком.

В 1966 году он становится заместителем директора НИРФИ по научной работе, а при разделении этого института в конце 1976 года возглавляет вновь созданный академический Институт прикладной физики.

За время своего существования ИПФ стал одним из самых крупных институтов в системе Российской академии наук. В списке Международного научного фонда (ISF) он входит в первую десятку институтов РАН. Широта научных интересов руководителя отразилась и в широте тематики института: гидрофизика и гидроакустика, физика плазмы и электроника больших мощностей, квантовая электроника и нелинейная оптика, радиофизические методы в медицине.

"За рубежом, - говорит Андрей Викторович, - к радиофизике обычно относят исследование антенн и распространение радиоволн. А объединяющим началом различных направлений в работе нашего института является их генетическая и функциональная связь с фундаментальной радиофизикой как общей наукой о колебаниях и волнах - о возбуждении колебаний и волн, их канализации, излучении, распространении, а также о регистрации, приеме и обработке колебательных и волновых сигналов - и электромагнитной и неэлектромагнитной природы". Этот стержень - колебания и волны вне зависимости от их происхождения - объединил, по словам Гапонова-Грехова, большой круг явлений природы, "волновая родственность" которых позволяет вырабатывать общие подходы к ним, общую культуру исследований.

Разнообразие работ, ведущихся в институте, можно проиллюстрировать хотя бы на таких двух примерах. Совместно с американцами ученые ИПФ разрабатывали программу "АТОК" - акустическое исследование температурного режима океана. Специально разработанный ИПФ РАН источник низкочастотных (20 гц) звуковых волн был установлен в районе Шпицбергена, а их прием осуществлялся американцами в районе Аляски. По изменениям скорости звука прослеживались изменения температуры океана в его средних слоях, такие трассы были реализованы и в Тихом океане. Это глобальная проблема - контроль за изменением климата. Совсем иная перспективная работа связана с медициной. Ученые использовали лазеры или с очень коротким импульсом, или с очень коротким временем когерентности. Принцип, на котором они работают, положен в основу оптической когерентной томографии. Прибор позволяет заглянуть в ткани живого организма и увидеть зарождение злокачественных изменений на более ранней стадии, чем раньше.

Лет 30 назад Гапонов-Грехов с учениками и сотрудниками начали широкие исследования по физике Океана - гидроактике, низкочастотной гидроакустике, взаимодействию ветрового волнения с глубинными процессами в Океане - с целью развития методов дистанционной подводной диагностики. Академик А.П. Александров заинтересовался этими исследованиями и привлек ИПФ РАН и Андрея Викторовича с сотрудниками к кругу ученых, собранных для решения физических задач, связанных с проблемами атомного подводного флота. Это объединение крупных ученых, инженеров и специалистов Военно-Морского Флота координировалось Научным советом по комплексной проблеме "Гидрофизика" при президиуме АН СССР. Со временем Гапонов-Грехов стал заместителем Александрова, а впоследствии сменил его на посту председателя этого совета. В ИПФ РАН было создано целое отделение, успешно разрабатывавшее принципы и методы дальнего гидроакустического и аэрокосмического обнаружения подводных объектов, а также различные вопросы корабельной акустики.

Когда Андрея Викторовича как-то спросили, ощущает ли он себя счастливым человеком, он ответил: "Чувство удовлетворения от достигнутого мне знакомо. А счастье? Счастье, по-моему, вообще недостижимо, потому что это не постоянное состояние, а процесс перехода от одной ситуации к другой. Что-то достигнуто, а ты уже снова в беспокойстве: к чему-то стремишься, что-то не решается". С его деятельной натурой несовместимо состояние довольства, покоя.

И свою энергию в последние годы он направляет в русло заботы о сохранении науки, о ее будущем. Еще в 1991 году ИПФ РАН начал реальную интеграцию с образованием, открыв у себя на правах факультета ННГУ "Высшую школу общей и прикладной физики" (ВШОПФ). А в 2001 году начал действовать с благословения президиума РАН Научный образовательный центр (НОЦ). В него входят старшие классы физико-математического лицея, ВШОПФ и группы радиофизического факультета ННГУ, базовые кафедры. Со студентами занимаются десятки докторов и кандидатов наук, 3 академика. Программа обучения школьников тоже прокорректирована учеными. Гапонов-Грехов считает, что мы неизбежно придем к объединению академической и университетской науки, к объединению науки с образованием.

"Фундаментальная наука в стране, - говорит ученый, - это источник идей, технологий и кадров. Почему у нас стали возможны такие мощные проекты, как атомный и космический? Из фундаментальной науки были идеи, основы технологии и люди. Но если увянут научные школы, растеряем людей, то на восстановление науки понадобятся десятилетия. В русской науке важнейшую роль играло это уникальное явление - научные школы. В них наилучшим образом сочетается индивидуальное творчество отдельных личностей с коллективной исследовательской работой. Живые научные школы с их лидерами - главный резерв для развития стратегических научных направлений". Именно поэтому А.В. Гапонов-Грехов стал одним из инициаторов программы государственной поддержки ведущих научных школ и возглавил совет, руководящий этой программой, а также президентскими программами поддержки молодых кандидатов и докторов наук.

В 2001 году академик Гапонов-Грехов был удостоен высшей награды Российской академии наук - Большой золотой медали имени М.В. Ломоносова, ежегодно присуждаемой двум выдающимся ученым: одному российскому и одному зарубежному.

Что нужно, чтобы добиться успеха в науке? Андрей Викторович говорит: "Терпение мысли. Над проблемой надо думать, пока не доберешься до самой сути, добьешься полной ясности. А это требует долгой сосредоточенности: не только сидишь за столом, но и ходишь, ешь, не отпуская своих мыслей, просыпаешься с ними и ложишься; а отвлекаться нельзя". Этот редкий дар оказался присущ ему в высокой степени.

А.В. Гапонов-Грехов - Герой Социалистического Труда (1986), лауреат Государственных премий СССР (1967, 1983), Демидовской премии (1995). Награжден двумя орденами Ленина, орденами Октябрьской Революции, "За заслуги перед Отечеством" III степени, кавалер Большой золотой медали имени М.В. Ломоносова. Доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент АН СССР (1964), академик АН СССР (1968), академик РАН.

Автор около 150 научных публикаций. Главный редактор журнала "Известия РАН. Серия физическая", член редколлегий журналов "Физика плазмы", "Известия вузов. Радиофизика", "Акустический журнал". Депутат Верховного Совета СССР (1989-91), избирался депутатом Верховного Совета РСФСР и местных Советов.

Увлекается чтением, понемногу - рыбалкой, бегом, лыжами.

Живет в Нижнем Новгороде.