Jakov Zeldovitš

Jakov Zeldovitš (valgevene Якаў Барысавіч Зяльдовіч; vene Яков Борисович Зельдович ; 8. märts 1914 Minsk – 2. november 1987 Moskva) oli juudi päritolu Nõukogude Liidu füüsik, keemik ja kosmoloog.

Ta oli 1965. aastast Moskva Riikliku Ülikooli professor. Tema teadushuvid haarasid väga laia spektrit teadusmaastikul. Ta on teinud silmapaistvaid uurimusi keemilises füüsikas, põlemise teoorias, teoreetilises astrofüüsikas ja kosmoloogias, lööklaine ja detonatsiooni füüsikas, füüsikalise keemias, tuumafüüsikas ning osakestefüüsikas. Ta oli aatomi- ja vesinikupommi loojaid Nõukogude Liidus. Teda loetakse astrofüüsikute ja kosmoloogide koolkonna loojaks Nõukogude Liidus. Ta juhtis kuni surmani kahte teadusnõukogu: põlemisprobleemide ja kosmoloogia alal.
     
Jakov Zeldovitš on maetud Moskvas Novodevitšje kalmistule.()

Haridus- ja töökäik
Ta oli teaduse imelaps. 18-aastaselt asus ta tööle Leningradis asuvas NSVL TA Keemilise Füüsika Instituudis. 19-aastaselt hakkas ta trükis avaldama esimesi teadustöid. Ta on õppinud kaugõppes Leningradi Riikliku Ülikooli füüsika-matemaatika teaduskonnas ja Leningradi Polütehnilise Instituudi füüsika-mehaanika teaduskonnas, kuid kumbagi neist ta ei lõpetanud. Kõrgkoolidiplomi puudumine siiski ei saanud takistuseks pääseda tal 1934. aastal Keemilise füüsika instituudi aspirantuuri.

1936. aastal kaitses ta füüsika-matemaatikateaduste kandidaadi ja 1939. aastal füüsika-matemaatikadoktori kraadi (doktoriväitekiri "Lämmastiku oksüdeerumine põlemisel"). 1946. aastal anti talle professori kutse.

1964 asus ta juhtima NSV Liidu Teaduste Akadeemia Rakendusmatemaatika Instituudi astrofüüsika osakonda. Aastatel 1983–1987 juhtis ta NSVL TA Füüsikaprobleemide Instituudi teooriaosakonda. Ühtlasi oli ta 1965–1987 Moskva Riikliku Ülikooli professor.

Teadus

Enne tuumapommi
Samal ajal doktoritööga põlemise teoorias jõudis Zeldovitš fundamentaalsete tulemusteni uraanituumade lagundamise alal. Koos Juli Haritoniga lõid nad aastail 1939–1940 tuumade ahelreaktsiooni teooria. Muuhulgas väitsid nad oma arvutuste põhjal, et ahelreaktsiooni esilekutsumiseks aeglastel neutronitel on vaja 2,5 tonni uraani ja 15 tonni rasket vett. Kurioosumina kõlab, et need põhjapanevad tööd sündisid plaaniväliselt, see tähendab uraani lagunemist uuriti pärast tööd.

Põhitööna uuris Zeldovitš adsorptsiooni, katalüüsi, faasisiirdeid, hüdrodünaamikat ja kõige tähtsama uurimisalana põlemise ja detonatsiooni teooriat ning selle rakendamist rakettide ballistikas.

Põlemise ja detonatsiooni teooria-alaste tööde eest autasustati teda 1943. aastal Stalini preemiaga. See oli noorele teadlasele tähelepanuväärne autasu, sest ta sai selle üksiklaureaadina, mitte nii nagu paljudel juhtudel, kus riigikaitsealaste tööde eest määrati preemiad teadlaste-konstruktorite grupile.

Põlemise ja detonatsiooniteooria uuringutele järgnesid lööklainete ja kõrge temperatuuri hüdrodünaamika uuringud ja sellekohased katsed. Praeguseks on need teadustööd saanud teaduse klassikaks.

Tuumapomm
Aastal 1943 formeeriti Moskvas täiesti salajane laboratoorium nr 2, mida asus juhtima Igor Kurtšatov.
Eksperimentaalsete uuringute ja arendustöö baasiks valiti välja Nižni Novgorodi oblastis paiknev Sarovi väikelinn. Algul mõnekümne töötajaga aatomilinnakusse hakati 1946. aastal koondama riigi väljapaistvaimaid füüsikuid. Siia tuli üle Kurtšatovi laboratooriumi nr 2 põhikoosseis, sealhulgas Zeldovitš. Sarov oli välismaailma jaoks kinnine linn. Ka Sarovi sees olid suletud laboratooriumid ja tootmisüksused. Eriti vastutusrikkal kohal töötajatele, nagu Juli Hariton ja Jakov Zeldovitš, olid määratud asendajad-dublandid, kes pidid õnnetuse korral tööd jätkama. Neil endil oli keelatud lennukit kasutada, kõikjal saatsid neid KGB ihukaitsjad.

Esimese Nõukogude Liidu aatomipommi katsetamine toimus Semipalatinski polügoonil Kasahstanis 29. augustil 1949. 22-kilotonnine pomm lõhati 30-meetrise metalltorni otsas.

Samal katsepolügoonil lõhati ka esimene nõukogude vesnikupomm – 12. augustil 1953. 400-kilotonnine pomm oli lõhkamiseks kinnitatud terastorni külge 30 meetri kõrgusel maapinnast.

Esimest kaheastmelist termotuumapommi katsetati 22. novembril 1955, samuti Semipalatinski polügoonil. Kolmemegatonnise nimivõimsusega pomm visati alla 12 kilomeetri kõrguselt 870 kilomeetrise tunnikiirusega lendavalt pommitajalt. Langevarjuga varustatud pomm lõhkes ettenähtult 1500 meetri kõrgusel.

Kõigi kolme eelpool mainitud tuumakatsetuse eduka läbiviimise eest autasustati NSV Liidu Ülemnõukogu Presiidiumi salajase otsusega suurt hulka projektis osalenuid kõrgete riiklike autasudega. Nende salajaste otsuste alusel on kõigil kolmel korral Jakov Zeldovitš pälvinud sotsialistliku töö kangelase aunimetuse (1949, 1954 ja 1956). Ning kõigil kolmel juhul oli otsuses lakooniline märkus: "erakordsete teenete eest riigi ees eriülesande täitmisel".

Pärast tuumapommi

Osakestefüüsika
Juba 1950. aastatel kaldusid Jakov Zeldovitši teaduslikud huvid osakestefüüsika valdkonda. Ta oli üks esimesi, kes formuleeris täpselt barüonarvu mõiste ja barüonide jäävuse seaduse. Tal on teadustöid nii nõrga kui ka tugeva vastastikmõju füüsikas. Aastast 1959 pärineb Zeldovitši töö, milles ta uuris võimalusi tugeva ja nõrga vastastikmõju teooria esitamiseks ühtsetest alustest lähtudes. (Kaht vastastikmõju ühendav elektronõrk vastastikmõju teooria loodi kümmekond aastat hiljem.)

Astrofüüsika
Alates 1960. aastate algusest hakkas Zeldovitš tulemusrikkalt tegelema teoreetilise astrofüüsika ja kosmoloogia valdkonnas. Ta on uue teadusharu – relativistliku astrofüüsika – üks alusepanijaid. Relativistlikus astrofüüsikas rakendatakse üldrelatiivsusteooriat astrofüüsikalistele objektidele.

Zeldovitš on uurinud tähtede evolutsiooni katastroofistaadiume ja kvasareid.

Ta on arendanud ülisuure massiga tähtede vananemise teooriat ja uurinud igakülgselt musti auke, mis tekivad, kui ülisuure massiga täht raskusjõu mõjul kokku variseb. Seejuures kollabeerumisel tekkinud kuum gaas kiirgab röntgenikiirgust, mis osaliselt langeb auku. Zeldovitš juhtis ka tähelepanu selle nähtuse kasutamisvõimalustele mustade aukude avastamiseks.

1962 näitas Zeldovitš, et mitte ainult massiivne täht, vaid ka väike masskeha võib kollabeeruda, kui see keha omab küllalt suurt tihedust. 1970 jõudis Zeldovitš järeldusele, et pöörlev must auk on võimeline spontaanselt kiirgama elektromagnetlaineid. Mõlemad need tulemused aitasid kaasa Stephen Hawkingi mustade aukude kvantaurustumise nähtuse avastamisele.

Kosmoloogia
Zeldovitš uuris Universumi evolutsiooni väga varajast aega ning Universumi praeguse struktuuri kujunemist. Ta lõi paisuva Universumi kuuma plasma ja kiirguse vastastikuse mõju teooria ning reliktkiirguse väikese ulatusega fluktatsioonide teooria.

Zeldovitš on oma ideedega rikastanud galaktikate, galaktikaparvede ja superparvede tekkimise teooriat.

Zeldovitši kõige olulisemaks kosmoloogia-alaseks tööks sai Universumi suuremastaabilise struktuuri tekkimise mittelineaarse teooria loomine, mis on tuntud ka kui "pannkoogiteooria". Ta osutas võimalusele, et esimesed mittelineaarsed objektid, mis tekkisid Universumis, olid tasandilised "pannkoogid", mille edasine dünaamika viiski praegu vaadeldava struktuurini.

Zeldovitš on esitanud ka kaalukaid ideid Universumi varajase evolutsiooni ja tekke kohta. Ülivarajase Universumi ja ülisuurte tiheduste uurimisel on Zeldovitšit aidanud tema intuitsioon ja teaduslik metodoloogia, millele on kindla aluse pannud töö laboratoorselt kontrollitava füüsikaga.

Zeldovitš ja Eesti

Zeldovitš naasis tsiviilteadusse 1960. aastate algul. Alates 1962 oli ta sagedane külaline Eestis. Juba esimesel külastusaastal juhtis ta Tõraveres toimunud kosmoloogia suvekooli, mis tollal oli esimene paljude seesuguste seminaride reas. Moskva teoreetikud tulid meelsasti Eestisse, siinne vabam õhkkond ja läänelikum keskkond oli neile suureks vahelduseks Moskva saginaga võrreldes. Nii oli sagedane külaline ka Jossif Šklovski, paljude originaalsete ideede autor ja üks nüüdisaegse astrofüüsika rajajaid.

1972 algas Jakov Zeldovitšil tihe koostöö Jaan Einasto töögrupiga Tõravere observatooriumist. Einasto uurimisrühma töö seisnes Zeldovitši ennustatud Universumi struktuuri olemasolu kinnitamises või ümberlükkamises välisgalaktilise vaatlusliku astronoomia abil.

Konverents "Universumi makrostruktuur" Tallinnas 
1975 arutasid Jaan Einasto ja Jakov Zeldovitš ulatuslikuma konverentsi korraldamise võimalikkust kosmoloogia uute probleemide arutamiseks, milles osaleksid ka ingliskeelse teadusmaailma esindajad. Konverentsi teemaks valiti "Universumi makrostruktuur". Sellise konverentsi idee leidis Rahvusvahelise Astronoomia Liidu heakskiidu. Zeldovitši ettepanekul sai konverentsi kohaks Tallinn.

Nagu hiljem selgus, oli see konverents läbimurdeks Eesti astronoomide tegevusele rahvusvahelises ulatuses.

Ajakiri Nature: "Suured tühikud universumis" 
1982 ilmus ajakirjas Nature Jakov Zeldovitši, Jaan Einasto ja Sergei Šandarini ühisartikkel "Suured tühikud universumis". Artiklis esitati kõik seni tuntud argumendid rakustruktuuri ja galaktikakettide kasuks, ka hiljutised tulemused, mis olid saadud klasteranalüüsi abil. Edasi käsitleti struktuuri tekke erinevaid mudeleid, toodi välja kõigi mudelite probleemsed kohad, kaasa arvatud Zeldovitši enda pannkoogimudeli omad. Einosto on hiljem (2001) meenutanud oma "Tumeda aine loos", et eriti raske oli autoritel kirjutada seda osa artiklist, mis puudutas pannkoogiteooriat, sest tollal Zeldovitš veel ei jaganud Einasto ja tema Tõravere töögrupi poolt pannkoogimudeli suhtes tehtud kriitilisi märkusi.

Artikli kokkuvõtvas osas kirjutasid autorid, et "pole õige küsida, milline teooria on õige; peaksime hoopis küsima, millised protsessid viisid struktuuri tekkeni". Tagantjärele hindab Einasto artikli kordaläinuks, mida tõendab ka rohkearvuline tsiteeringute arv.

Raamat "Minu Universum"
Zeldovitši erilist suhtumist Eestisse kinnitab ka fakt, et 1990 ilmunud raamat "Minu Universum" anti välja ainult eesti keeles. Autor põhjendab seda raamatu eessõnas nii: "Seda minu otsust tuleb lugejal võtta eelkõige sügava lugupidamise avaldusena minu Eesti kolleegide vastu.".

Kui Jakov Zeldovitš suri detsembris 1987, oli raamatu käsikiri juba kirjastusse antud. Kirjastus Valgus andis käsikirja ladumisele 1988. aastal. Möödus veel aasta, enne kui kirjastus laotud teksti trükikotta saatis. Lugejateni jõudis raamat alles 1990. aastal. Trükiti 8000 eksemplari ja raamatut müüdi hinnaga 55 kopikat.

Tunnustus

 Sotsialistliku töö kangelane (29.10.1949, 4.01.1954, 11.09.1956)
 NSVL TA Kurtšatovi medal (1977)
 USA Vaikse Ookeani Astronoomiaseltsi Bruce'i medal (1983)
 Kuningliku Astronoomiaseltsi kuldmedal (1984)
 Abdus Salami Teoreetilise Füüsika Rahvusvahelise Keskuse Diraci medal (1985)

Valitud teadusühingute liikmeks
 1946 – NSV Liidu Teaduste Akadeemia (korrespondentliige füüsika alal)
 1958 – NSV Liidu Teaduste Akadeemia (akadeemik füüsika alal)
 1969 – Rahvusvaheline Astronautika Akadeemia (korrespondentliige)
 1972 – Leopoldina (füüsikalise keemia sektsioon)
 1975 – Ameerika Kunstide ja Teaduste Akadeemia (füüsika kategoorias) 
 1979 – Londoni Kuninglik Selts 
 1979 – USA Rahvuslik Teaduste Akadeemia (astronoomia alal)
 1979 – Ameerika Filosoofiaselts (füüsikasektsioon)
 1983 – Ungari Teaduste Akadeemia

Huvitavaid fakte
1961. aasta Nobeli auhinna laureaat Rudolf Mössbauer tahtis esitada Jakov Zeldovitši Nobeli auhinna saamiseks, kuid ta polnud kindel, kas teha seda füüsika- või keemiaauhinna kategoorias, sest Zeldovitš oli hiilgav teadlane mõlemas valdkonnas.

Briti füüsik Stephen Hawking arvas, enne kui ta Zeldovitšiga isiklikult tuttavaks sai, et "Zeldovitš" on teadlasgrupi pseudonüüm nagu Pariisis tegutsenud matemaatikute grupp Bourbaki varjunime all; niivõrd rohkearvuline oli Zeldovitši nimega seotud teadussaavutuste hulk.. Kohtumisel Zeldovitšiga nentis Hawking: "Nüüd ma näen, et erinevalt Bourbakist olete teie reaalne inimene, aga mitte terve rühma koondnimetus."

Vene füüsik Lev Landau on rääkinud, et kui Enrico Fermi välja arvata, siis ta ei tea ühtki teist ideedest nii pakatavat füüsikut kui seda on Zeldovitš.

1982. aastal pidas Zeldovitš Ateenas Rahvusvahelise Astronoomia Liidu kongressil loengu universumi struktuurist ja selle tekkest. See oli esimene kord, kui tal võimaldati sõita mõnda lääneriiki.

Publikatsioone
Зельдович Я.Б. К теории распространения пламени // Журнал физической химии. – 1948. – Т. 22. – № 1. – С. 27–48.
Зельдович Я.Б. Цепные реакции в горячих пламенах – приближенная теория скорости пламени // Кинетика и катализ. – 1961. – Т. 2. – № 3. -С. 305–316.
 Zeldovich, Ya. B., J. Einasto, S. F. Shandarin. Giant voids in the universe // Nature, 1982, pp 407–413

Raamatud
Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М., 1966
Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. М., 1975
Зельдович Я. Б., Баренблатт Г. И., Либрович В. Б., Махвиладзе Г. М., Математическая теория горения и взрыва. М., Наука, 1980 г., 478 с
Я. Б. Зельдович, И. М. Яглом, Высшая математика для начинающих физиков и техников. М., Наука, 1982 г., 512 с
Зельдович Я. Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. – М.: Наука, 1984. – 374 с
Я. Б. Зельдович, М. Ю. Хлопов, Драма идей в познании природы. М., Наука, 1988 г., 240 с
Jakov Zeldovitš. Minu Universum, Tallinn: Valgus, 1990

Viited

Kirjandus
 Яков Борисович Зельдович (воспоминания, письма, документы) / Под ред. С. С. Герштейна и Р. А. Сюняева. — изд. 2-е, доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-9221-1009-9.

Välislingid

 Яков Борисович Зельдович (воспоминания, письма, документы) (2008) ( vene keeles)
 Mälestustahvel Sarovis

Venemaa füüsikud
Venemaa astronoomid
Kosmoloogid
NSV Liidu Teaduste Akadeemia liikmed
Novodevitšje kalmistule maetud
Sündinud 1914
Surnud 1987