Академик Мстислав Всеволодович Келдыш
Забродин Алексей Валериевич.
Создание и применение ЭВМ опиралось в СССР на мощный фундамент математических школ, традиционно сильных в Росcии еще с XIX в. Возможности решения сложных вычислительных задач с помощью ЭВМ стимулировали определенные сдвиги в сложившихся разделах классической математики и развитие методов вычислительной математики и математического моделирования.
В конце 50-х годов Математический институт им. В. А. Стеклова АН СССР (МИАН) сыграл роль инкубатора, в котором выросло несколько крупных академических коллективов, развернувших важнейшие работы по решению задач в интересах обороны и народного хозяйства страны. Одним из таких коллективов было отделение прикладной математики МИАН, созданное в 1953 г. М. В. Келдышем и составившее в дальнейшем основу Института прикладной математики (ИПМ) АН СССР.
Мстислав Всеволодович Келдыш родился в 10 февраля (28 января) 1911 г. в г. Риге в профессорской семье с традициями, заложенными его дедами: по линии матери — полным генералом от артиллерии Скворцовым А. Н. и по линии отца — Келдышем М. Ф., закончившим духовную семинарию, но затем избравшим медицинскую стезю и дослужившимся до генеральского чина. Свое дворянское происхождение М. В. Келдыш никогда не скрывал (на вопрос анкеты о социальном происхождении отвечал: «из дворян»). Конечно, в тридцатые и более поздние годы такие факты биографии не служили украшением. Да и репресии конца 30-х годов не обошли семью Келдышей. Поэтому начало жизненного пути Мстислава Всеволодовича не предвещало неординарного продолжения.
После окончания в 1931 г. физико-математического отделения МГУ М. В. Келдыш был направлен на работу в Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), куда его настойчиво рекомендовал руководству его учитель (а впоследствии старший товарищ, академик) один из ведущих сотрудников Общетеоретической группы ЦАГИ М. А. Лаврентьев. Так 20-летний М. В. Келдыш начал работать в знаменитом научном авиационном центре. Уже своими первыми работами в 1933 г. он обратил на себя внимание такого выдающегося ученого, каким был научный руководитель ЦАГИ С. А. Чаплыгин.
Научная ценность этих работ состояла не только в том, что они решали актуальные задачи тех лет. Они, что очень важно, положили начало новым подходам к применению математических методов для решения проблем гидро- и аэродинамики. В 30-е годы одной из проблем была проблема преодоления явления флаттера, который неожиданно возникал при увеличении скорости самолетов. С. А. Чаплыгин, поставивший перед молодым теоретиком-математиком и механиком задачу с немедленным практическим применением, распознал в нем скрытый дотоле талант инженера, от воспитания идущее чувство ответственности и умение работать так, как того требует дело.
С явлением флаттера столкнулось авиастроение всех передовых стран, но раньше других и в наиболее полном наборе всех его разновидностей флатер был преодолен у нас в стране, благодаря исследованиям М. В. Келдыша и его коллег. И сейчас с большим интересом читаются работы того времени, где на основании сложных математических выкладок очень доступно формулируются выводы и излагаются практические приемы, следование которым исключает возникновение автоколебаний самолетных конструкций (флаттера) во всем диапазоне скоростей полета. Так явление флаттера перестало быть барьером для развития скоростной авиации и к началу Отечественной войны наше самолетостроение пришло без этой болезни, чего нельзя сказать о противнике. За эту работу М. В. Келдышу (совместно с Е. П. Гроссманом) в 1942 г. была присуждена первая Государственная премия (Сталинская премия 2-й степени). Спустя год М. В. Келдыш получил свой первый орден Трудового Красного Знамени.
В годы войны М. В. Келдыш работал на авиационных заводах, где он как руководитель отдела ЦАГИ курировал противофлаттерные конструкции.
Еще одна проблема в самолетостроении тех лет связана с переходом на трехопорную схему шасси с передним колесом. Такой переход (теперь мы уже не представляем, как может быть иначе) диктовался увеличением взлетно-посадочных скоростей самолетов. Однако при достижении некоторой скорости у передней стойки шасси начинались самовозбуждающиеся колебания, которые приводили к ее поломке. Это явление получило название «шимми». Используя опыт, накопленный в исследованиях по флаттеру, и высокий научный потенциал математика и механика, М. В. Келдыш в своей работе «Шимми переднего колеса трехостного шасси» (1945 г.) полностью решил проблему теоретически и, как всегда, сформулировал практические инженерные рекомендации, избавляющие конструкцию от этого опасного явления. И данная работа была удостоена Государственной (Сталинской) премии в 1946 г., до сих пор математики неизменно сопровождают эпитетом «красивая» любое упоминание о ней.
Еще в середине 30-х годов академик И. М. Виноградов пригласил М. В. Келдыша в докторантуру Математического института им. В. А. Стеклова. Здесь в 1938 г. он защитил докторскую диссертацию на тему «О представлении рядами полиномов функций комплексного переменного и гармонических функций». Специалисты расценили ее как классическую, завершившую большой этап исследований в важном разделе математики и одновременно открывающую новый.
Область научных исследований М. В. Келдыша в 30-х годах составляли краевые задачи обыкновенных уравнений, теория конформных отображений. Ряд важных результатов, связанных с разрешимостью и устойчивостью решения задачи Дирихле, с задачами Карлемана и Неймана, М. В. Келдыш получил совместно с М. А. Лаврентьевым и опубликовал в 1937-1942 гг. в Докладах АН СССР, Математической серии Известий АН СССР, Математическом сборнике.
К исходу войны М. В. Келдыш, продолжая работать в ЦАГИ, получил возможность вернуться к активной научной деятельности в МИАНе, где в апреле 1944 г. был создан отдел механики, которым он заведовал (по совместительству) до 1953 г. Со временем главными задачами отдела стали ракетодинамика и прикладная небесная механика, но об этом будет сказано ниже.
Говорить о работах М. В. Келдыша, касающихся флаттера и шимми, проще, чем о его работах в области математики, выполненных в те же годы. Значимость этих работ для развития математики ни чуть не меньше, чем работ, названных выше, для авиации, тем более что последние едва ли могли быть выполнены без фундаментальных исследований в соответствующих разделах математики. По-видимому, фундаментальные продвижения в математической науке, вытекавшие из работ М. В. Келдыша по теории приближений, функциональному анализу, дифференциальным уравнениям, были обусловлены его умением, сохранив существо проблемы, сформулировать решаемую задачу в наиболее простом виде. Владея в совершенстве знаниями разных разделов математики, он умел находить и строить неожиданные аналогии и тем самым эффективно использовать как имеющийся математический аппарат, так и создавать новый. Следует особенно подчеркнуть, что, казалось бы, абстрактные исследования М. В. Келдыша, например по глубоко разработанной им теории несамосопряженных операторов, исходят из конкретных прикладных задач, в том числе по колебаниям конструкций с диссипацией энергии, о которых шла речь выше.
Работы М. В. Келдыша по математике и механике середины 40-х годов получили безоговорочное признание коллег и ученых, а их автору принесли известность в научном мире.
В 1943 г. М. В. Келдыш был избран членом-корреспондентом АН СССР по Отделению физико-математических наук, а в 1946 г. — действительным членом АН СССР по Отделению технических наук (специальность — математика, механика).
На четвертом Всесоюзном математическом съезде в 1946 г. М. В. Келдыш совместно с В. Б. Либским сделал пленарный доклад «Вопросы спектральной теории несамосопряженных операторов», обобщающий результаты в области краевых задач обыкновенных дифференциальных уравнений, в частности теоремы о полноте, доказанной М. В. Келдышем в 1951 г.
Тогда же совместно с академиком Л. И. Седовым (известным ученым в области космических исследований) М. В. Келдыш опубликовал работу, связанную с приложением теории функций комплексного переменного к гидродинамике и аэродинамике.
С трудной победой в Отечественной войне страна как бы обрела второе дыхание. Несмотря на разруху и голод, энтузиазм и вера в будущее позволили нацелить общество на решение новых серьезных задач. Возникшее противостояние в стане держав-победительниц, память о недавно прошедшей страшной войне предопределили необходимость укрепления обороны страны. Синонимом укрепления оборонной мощи в то время были создание атомного оружия и перевооружение армии на ракетную технику. М. В. Келдыш как ученый, зарекомендовавший себя своими научными и прикладными исследованиями, был привлечен к работам по обеим проблемам. М. В. Келдыш создал и возглавил расчетное бюро, которое вместе с отделом механики в МИАН явилось частью организованного им в 1953 г. Отделения прикладной математики МИАН. Здесь под его руководством собрался уникальный коллектив специалистов.
В 1946 г. он распростился с ЦАГИ, так как был назначен начальником Реактивного научно-исследовательского института (НИИ-1). Он был руководителем НИИ-1 до 1955 г. Так М. В. Келдыш занял второй административный пост.
Со второй половины сороковых годов характер деятельности М. В. Келдыша существенно меняется. На первый план выходит научно-организационный аспект. Он — руководитель больших научно-технических коллективов: НИИ-1, ОПМ МИАМ (переименовано в 1966 г. в ИПМ АН СССР), председатель ответственных комиссий, потом член Президиума Академии наук, вице-президент. Собственно научное творчество уходит на второй план. Позже, в 1971 г., выступая с ответным словом на поздравления сотрудников ИПМ АН СССР по случаю его шестидесятилетия, он скажет, что все годы очень сожалел об этом.
Но и в условиях неимоверной загруженности М. В. Келдыш не встал на стезю лишь административного руководства, а оставался творческим научным руководителем, носителем проблем, автором идей и методов их решения. Как организатор он принимал все решения, руководствуясь только интересами дела, а не какими иными, в том числе и политическими соображениями. Подтверждением этому служит весь его жизненный путь.
С приходом в НИИ-1 в поле его творческой деятельности попадают проблемы, связанные с созданием реактивных двигательных установок большой мощности для оснащения крылатых ракет со шлейфом всех научно-технических вопросов по сверхзвуковой газодинамике, тепломассообмену, теплозащите и др. В 1959 г. первая в мире крылатая ракета прошла испытания и показала более высокие характеристики, чем разрабатывавшаяся в те же годы американская «Навахо».
Эти работы в НИИ-1 тесно переплетались с математическими разработками под руководством М. В. Келдыша в отделе механики и ОПМ МИАН, где в 1949-1953 гг. были развернуты пионерские исследования по ракетодинамике и прикладной небесной механике (механике космического полета), оказавшие существенное влияние на развитие ракетной и космической техники. В 1953 г. здесь были предложены и проанализированы оптимальные схемы составных ракет; баллистический спуск космического аппарата с орбиты и возможность его использования для возвращения космонавтов; пути стабилизации аппарата посредством использования поля земного тяготения и многие другие идеи.
В 1954 г. М. В.Келдышем, С. П. Королевым и М. К. Тихонравовым было представлено в правительство СССР предложение о создании искусственного спутника Земли (ИСЗ). В следующем году М. В. Келдыш был назначен председателем комиссии Академии наук по ИСЗ.
После запуска в 1957 г. первого ИСЗ начинается новый этап в освоении космического пространства. В ОПМ МИАН под руководством М. В. Келдыша разворачиваются работы по слежению за ИСЗ и прогнозированию его траектории, по баллистическому проектированию межпланетных полетов космических аппаратов (КА) с минимальными затратами энергии и др.
Примерами блестящих решений служат найденная схема разгона КА с использованием выхода на промежуточную орбиту искусственного спутника, использование гравитационного поля планеты для целенаправленного изменения траектории движения. Эти решения оказались принципиальными для последующих космических полетов. Нет необходимости приводить весь перечень успехов в освоении ближнего и дальнего космоса, пилотируемой космонавтике. Эти мировые достижения нашей страны общеизвестны. Велик в них вклад М. В. Келдыша и как теоретика космонавтики и как научного координатора общегосударственных программ.
В 1959 г. решением Правительства СССР для координации работ был образован Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям при Академии наук СССР, его председателем стал М. В.Келдыш. Заслугой Мстислава Всеволодовича на этом посту было проведение сбалансированной программы исследований, обеспечившей органическое сочетание всех аспектов освоения космического пространства.
Ядерная и космическая программы СССР в 50- 60-х гг. были успешно реализованы, в значительной мере благодаря работам М. В. Келдыша и его сотрудников. В свое время, говоря о достижении паритета оборонных потенциалов СССР и США, журналисты связывали его творцов с «тремя К», имея в виду академиков И. В. Курчатова, С. П. Королева и М. В. Келдыша. Когда эти имена еще нельзя было открыто произносить в связи с секретностью работ по созданию ракетно-ядерного щита СССР, журналисты обозначали руководителя расчетов для космических программ как «Теоретика космонавтики». Теперь известно, что им был М. В. Келдыш.
Вернемся вновь к 1946 г. и проследим за участием М. В. Келдыша в решении атомной проблемы, хотя разделить все стороны его деятельности можно только условно. «Вскоре после войны, — вспоминал академик И. М. Виноградов, директор МИАН, — пришли ко мне Ю. Б. Харитон и другие физики. Просили порекомендовать математика, который бы мог поставить расчеты по атомной тематике. Я им сказал взять Келдыша, он в любом приложении математики способен разобраться лучше всякого. Келдыш им понравился».
Овладение атомной энергией в те годы связывалось, в первую очередь, с проблемой создания оружия. Задачи, которые здесь требовалось решить, были по сложности беспрецендентными, с такими человечество еще не имело дела. Трудности усугублялись еще и крайне ограниченными сведениями по физике явлений, сопровождающих протекание ядерных процессов. Поэтому важным методом познания явлений было построение физико-математических моделей и последующее их воспроизведение в расчетах.
Однако объемы необходимых вычислений были практически недоступны для имевшихся в то время вычислительных средств. Новые вычислительные средства — электронные вычислительные машины — предстояло и создать, и освоить. Это была задача государственной важности, первостепенная в решении проблемы овладения атомной энергией. М. В. Келдыш сам не занимался конструироанием ЭВМ, но выступал заказчиком этой техники и первым ее крупным потребителем. Руководимый им институт должен был создавать методы расчета и на их основе решать на ЭВМ всю совокупность задач, попадающих под атомную проблематику. Заметим, что те же вычислительные машины использовались коллективом Келдыша и для расчетов по ракетной и космической тематике. Вся эта огромная, впервые проводившаяся работа по созданию методов расчета и реализации их на ЭВМ стала основой нового направления в математике, оформившегося сегодня в ее самостоятельный раздел — вычислительную и прикладную математику.
В этой титанической работе по решению атомной проблемы и ракетно-космических задач большой вклад Мстислава Всеволодовича состоял не только в руководстве научным коллективом, но и в личном участии как автора, создателя новых вычислительных методов и алгоритмов. Эти работы предопределили современное развитие в стране вычислительной математики и, в первую очередь, численных методов решения задач математической физики.
Признанием его заслуг в решении оборонной проблемы явилось присвоение М. В. Келдышу в 1956 г. звания Героя Социалистического Труда, а в 1957 г. присуждение Ленинской премии.
В 1961 г. за особые заслуги в развитии ракетной техники, в создании и успешном запуске первого в мире космического корабля «Восток» с человеком на борту М. В. Келдыш был награжден второй звездой Героя Социалистического Труда.
М. В. Келдыш не только руководил работами по применению ЭВМ для решения важнейших задач науки и техники. Он принимал активное участие в становлении отечественной вычислительной техники.
В 1949 г. М. В. Келдыш возглавлял комиссию Президиума АН СССР по проверке работы Института точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ). По результатам работы этой комиссии директором ИТМ и ВТ был назначчен акдемик М. А. Лаврентьев. В 1951 г. М. В. Келдыш был председателем комиссии АН СССР, которая приняла в эксплуатацию первую ЭВМ МЭСМ, созданную в Киеве С. А. Лебедевым.
В 1951 г. Государственная комиссия под председательством М. В. Келдыша приняла эскизные проекты ЭВМ БЭСМ (ИТМ и ВТ) и «Стрела» (СКБ-245), дав путевку в жизнь первенцам отечественной вычислительной техники. В 1967 г. Государственная комиссия под председательством М. В. Келдыша дала высокую оценку ЭВМ БЭСМ-6, разработанную ИТМ и ВТ под руководством С. А. Лебедева, В. А. Мельникова, Л. Н. Королева, А. А. Соколова, и рекомендовала ее к серийному производству.
М. В. Келдыш был вице-президентом АН СССР в 1960-1961 гг. и Президентом АН СССР — в 1961-1975 гг.
С избранием М. В. Келдыша президентом АН СССР происходят существенные изменения как в работе самого Президиума, так и в общестенном положении Академии в целом. Часто употреблявшееся выражение «Академия стала штабом советской науки» все больше наполнялось реальным содержанием. Благодаря высокому научному авторитету, глубокому уважению со стороны ведущих ученых М. В. Келдышу удалось собрать коллектив единомышленников, стараниями которого были проведены глубокие преобразования. Они очистили ряд важных научных направлений, как, например, биологию, от «лжеучений», добились реабилитации от политических обвинений со всеми вытекающими отсюда последствиями и восстановили как научные направления генетику, кибернетику, создали условия для развития новых разделов науки — молекулярной биологии, квантовой электроники и др.
Успехи страны в решении ключевых научно-технических проблем сделали для всех очевидным, что фундаментальная наука становится главной движущей силой развития общества. Поэтому она должна занять подобающее ей положение в жизни страны. В осуществлении этого большой вклад принадлежит Келдышу, как президенту Академии, так и и общественному деятелю государственного масштаба. Особое внимание он уделял выбору главных направлений. Годы, когда пост президента занимал М. В. Келдыш, были периодом наиболее быстрого роста Академии наук, превратившейся в крупнейший центр фундаментальной науки.
Концепции Общегосударственной автоматизированной системы (ОГАС) и Единой системы государственных вычислительных центров (ЕГСВЦ), предложенные в 1963 г. академиком В. М. Глушковым, не прошли мимо внимания М. В. Келдыша, который был в то время президентом АН СССР, и получили его полное одобрение.
В 1972 г. первая делегация ученых АН СССР во главе с М. В. Келдышем по приглашению Президента Национальной академии США Ф. Хендлера посетила ведущие американские исследовательские центры (Калифорнийский техннологический институт, Стеффордский университет и университет Беркли, Центр проектирования космических систем JPL и Хьюстонский центр космических исследований, участвовавший в совместном проекте «Союз-Апполон» со стороны США). Во время этого визита был получен ответ на вопрос, занимавший М. В. Келдыша: «Почему при примерно равных условиях американских и советских ученых и сходном понимании проблем современной науки, американцы добиваются присуждения им Нобелевских премий гораздо чаще?». Ответ на этот вопрос М.В. Келдыша был сформулирован членом делегации академиком Ю. А. Овчинниковым в результате его бесед с американскими коллегами: «В значительной мере потому, что американские ученые значительно лучше вооружены средствами автоматизации научных исследований, могут гораздо быстрее обработывать данные научных исследований, обобщать и публиковать новые результаты». Для президента АН СССР такой вывод, полученный со стороны, был чрезвычайно важным.
В 1971 г. за выдающиеся заслуги перед государством в развитии советской науки и техники, большую научную и общественную деятельность и в связи с шестидесятилетием М. В. Келдыш был удостоен третьей золотой медали «Серп и молот».
Несмотря на свое высокое положение в иерархии власти, М. В. Келдыш никогда не был фанатичным приверженцем официального курса, но всегда был и до конца жизни оставался патриотом своей страны в высоком смысле этого слова, настоящим русским интеллигентом. Его служение науке было беззаветным и самоотверженным. Когда из-за тяжелой болезни он не мог продолжать работу в привычном ритме, Келдыш счел для себя невозможным занимать пост президента. Он оставил его накануне празднования 250-летия Академии. Думается, что прогрессирующая болезнь, приведшая к раннему уходу его из жизни, связана не только с экстремальными нагрузками каждодневной изнурительной работы, но и с дискомфортом душевного настроя последних лет, вызванного неудовлетворенностью от неосуществленных замыслов.
Мстислав Всеволодович Келдыш умер 24 июня 1978 г. в Москве. Он захоронен на Красной площади в Кремлевской стене.
Имя Мстислава Всеволодовича Келдыша увековечено в названиях научно-исследовательского судна, малой планеты солнечной системы, кратера на Луне, площади в Москве. Его имя носят бывший НИИ-1 (ныне Исследовательский центр им. М. В. Келдыша) и созданный им Институт прикладной математики, где в мемориальном кабинете-музее с любовью собираются и сохраняются документы, рассказывающие о нем. М. В. Келдышу установлены памятники-бюсты на Аллее героев и Миусской площади в Москве, в Риге; памятные доски на зданиях, где он жил и работал.
Дела М. В. Келдыша остались в научных трудах и в этапах пути, пройденного страной, да и человечеством в целом. Память о нем бережно сохраняется всеми, кому посчастливилось знать его лично и работать с ним.
Золотая медаль им. М. В. Келдыша, учрежденная Академией наук СССР, вручается за выдающиеся научные работы в прикладной математике и механике и теоретических исследованиях по освоению космического пространства.
Литература
- Келдыш М. В. Избранные труды. В 4-х т.
Статья написана сотрудниками Мемориального кабинета-музея академика М. В. Kелдыша.
