Mathématicien et géophysicien russe et soviétique A.A. Friedman est né le 16 (28) juin 1888 à Saint-Pétersbourg en famille musicale. Son père était membre du corps de ballet des Théâtres impériaux de Saint-Pétersbourg et sa mère, Lyudmila Vojaček, était pianiste, diplômée du conservatoire et fille d'un célèbre musicien et compositeur tchèque. Cependant, le petit Alexandre n'était attiré ni par la musique, ni par le théâtre, mais premières années il s'intéressait aux mathématiques. À l'école et années d'étudiant A cela s’ajoute une passion pour l’astronomie. En 1906, Alexander Friedman obtient une médaille d'or du 2e gymnase de Saint-Pétersbourg et entre au département de mathématiques de la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Saint-Pétersbourg. La même année, Alexander, 18 ans, publie son premier ouvrage mathématique dans l'une des principales revues scientifiques d'Allemagne, Mathematische Annalen. Les années d'études à l'université ont été décisives pour tous destin futur Les AA Friedmann. Son professeur, sa protection et son soutien fiables étaient le brillant mathématicien Vladimir Andreevich Steklov, dont le nom est aujourd'hui donné à l'Institut mathématique de l'Académie des sciences. Le professeur Steklov, qui a quitté Kharkov pour s'installer à Saint-Pétersbourg, était une personne exceptionnellement brillante, futur académicien et vice-président de l'Académie des sciences de Russie. Il a eu une influence considérable sur le développement du jeune scientifique.

Alors qu'il était encore étudiant à la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Saint-Pétersbourg, A.A. Friedman a écrit un certain nombre d'ouvrages, dont l'un, « Enquête sur les équations indéfinies du deuxième degré », a reçu une médaille d'or en 1909. En 1910, Alexander est diplômé de l'Université de Saint-Pétersbourg et, sur la recommandation de V.A. Steklov et son ami Ya. Tamarkin ont été laissés au département de mathématiques pures et appliquées pour se préparer à un poste de professeur. Jusqu'au printemps 1913, Friedman était engagé dans les mathématiques - il dirigeait des cours pratiques à l'Institut des ingénieurs ferroviaires (1910-1914) et donnait des conférences à l'Institut des mines (1912-1914). Et au printemps 1913, après avoir réussi ses examens de maîtrise, il part travailler à l'Observatoire Aérologique Académie russe Sciences à Pavlovsk, près de Saint-Pétersbourg et a commencé à étudier les méthodes d'observation de l'atmosphère, la météorologie dynamique (maintenant ce domaine scientifique est appelé hydrodynamique géophysique). Outre les prévisions météorologiques et la météorologie dynamique, il doit se familiariser avec la théorie du magnétisme terrestre. Il est rapidement devenu un spécialiste exceptionnel de la météorologie et des domaines connexes. En 1913, Friedman publia un ouvrage très important « Sur la répartition de la température de l'air en fonction de l'altitude » dans la Collection Géographique. Dans ce travail, il aborde théoriquement la question de l’existence d’une inversion de température en haute altitude (dans la stratosphère).

Au printemps 1914, Friedman fut envoyé en stage à Leipzig, où vivait à l'époque le célèbre météorologue norvégien Wilhelm Freeman Koren Bjerknes, le créateur de la théorie des fronts dans l'atmosphère. Au cours de l'été de la même année, Friedman a volé sur des dirigeables et a participé aux préparatifs pour l'observation de l'éclipse solaire d'août 1914. Avec le déclenchement de la Première Guerre mondiale, Friedman s'est porté volontaire pour rejoindre un détachement d'aviation. En 1914-1917, il participe à l'organisation de la navigation aérienne et des services aérologiques sur les fronts Nord, Sud-Ouest et autres. Friedman a participé à plusieurs reprises en tant que pilote observateur à des vols de combat et à des opérations de reconnaissance.

Ayant maîtrisé le métier de pilote, A.A. Friedman enseigne dans une école d'aviateur à Kiev. En 1917, il fut invité à donner des conférences à l'Université de Kiev, puis il s'installa à Moscou. Pendant quelque temps, il a travaillé dans une usine d'instruments aéronautiques. La guerre a miné sa santé et Friedman a reçu un diagnostic de maladie cardiaque. Les médecins ne lui ont pas conseillé d'aller à Petrograd et il a choisi Perm. En novembre 1917, il soumit une candidature pour participer au concours et le 13 avril 1918, Friedman occupa le poste de professeur extraordinaire au Département de mécanique de l'Université de Perm. Jusqu'en 1920, le professeur A.A. Friedman a travaillé comme vice-recteur de l'Université de Perm, où il donnait des cours de géométrie différentielle et de physique.

En mai 1920, Alexander Friedman prit un congé académique et se rendit à Petrograd. La vie d’un jeune scientifique dans les premières années qui suivirent la Révolution fut très difficile. À une époque, il souhaitait fuir à l'étranger avec Tamarkin, qui finit par émigrer seul. Mais Friedman a eu de la chance : on lui a donné l’opportunité de travailler en Russie soviétique. En 1920 à Petrograd, il a commencé à travailler à l'Observatoire physique principal (depuis 1924 - l'Observatoire géophysique principal du nom d'A.I. Voeikov), en même temps il a enseigné dans divers établissements d'enseignement de Petrograd - à l'Institut polytechnique (1920-1925), l'Institut des ingénieurs ferroviaires (1920-1925), etc. En décembre 1920, le scientifique démissionne finalement de ses fonctions de professeur de mécanique à l'Université de Perm.

En 1923, les AA. Friedman a été nommé rédacteur en chef du Journal of Geophysics and Meteorology. Principaux travaux des A.A. Friedman se consacre aux problèmes de météorologie dynamique (la théorie des tourbillons atmosphériques et des rafales de vent, la théorie des discontinuités dans l'atmosphère, la turbulence atmosphérique), l'hydrodynamique des fluides compressibles, la physique atmosphérique et la cosmologie relativiste. En juillet 1925, à des fins de recherche, il s'envola dans la stratosphère en ballon avec le pilote P.F. Fedoseenko, ayant atteint à cette époque une hauteur record de 7 400 m. Friedman fut l'un des premiers à maîtriser l'appareil mathématique de la théorie de la gravité d'Einstein et commença à enseigner un cours sur le calcul tensoriel à l'université en tant que partie introductive du cours de sciences générales. théorie de la relativité. En 1923, paraît son livre « Le monde comme espace et temps » (réédité en 1965), présentant au grand public nouvelle physique.

L'activité scientifique de Friedman se concentrait principalement dans le domaine de la météorologie théorique et de l'hydrodynamique. Dans ces domaines, son brillant talent mathématique, son désir constant et sa capacité à apporter des solutions se sont révélés. problèmes théoriquesà une application spécifique et pratique. Les AA Friedman est l'un des fondateurs de la météorologie dynamique. Il s'est également occupé de l'application de la théorie des processus physiques dans l'atmosphère à l'aéronautique. Il a consacré beaucoup d'énergie à la recherche de modèles, peut-être des processus les plus chaotiques au monde - les processus de l'atmosphère terrestre qui déterminent le temps. Malgré les mots à consonance physique, il était essentiellement engagé dans les mathématiques - les équations aux dérivées partielles.

Le principal ouvrage de Friedman sur l'hydromécanique est son ouvrage « Une expérience dans l'hydromécanique d'un fluide compressible » (1922). Dans ce document, il a donné la théorie la plus complète du mouvement vortex dans un liquide, examiné et, dans un certain nombre de cas, a résolu le problème important des mouvements possibles d'un liquide compressible sous l'action de certaines forces sur celui-ci. Cette recherche fondamentale permet à Friedman d'être considéré comme l'un des créateurs de la théorie des fluides compressibles. Dans le même ouvrage, Friedman a dérivé une équation générale pour déterminer la vitesse du vortex, qui est devenue d'une importance fondamentale dans la théorie de la prévision météorologique.

Au printemps 1922, un appel « Aux physiciens allemands » parut dans le principal journal de physique de l'époque, Zeitschrift fur Physik. Le conseil d'administration de la Société allemande de physique a informé de la situation difficile de ses collègues en Russie, qui n'avaient pas reçu de revues allemandes depuis le début de la guerre. Étant donné que la position dominante en physique était à cette époque occupée par des scientifiques germanophones, il s’agissait de nombreuses années de faim d’informations. Les physiciens allemands ont été priés d'envoyer les publications des dernières années à l'adresse indiquée, afin de les envoyer ensuite à Petrograd. Cependant, dans le même magazine, seulement vingt-cinq pages plus bas, il y avait un article reçu de Petrograd et qui, à première vue, contredisait l'appel à l'aide. Le nom de l'auteur - A. Friedman - était inconnu des physiciens. Son article intitulé « Sur la courbure de l'espace » traitait de la théorie générale de la relativité. Plus précisément, son application la plus ambitieuse : la cosmologie.

C’est dans cet article qu’est née « l’expansion de l’Univers ». Avant 1922, une telle phrase aurait semblé complètement absurde. Bien entendu, l’astrophysique n’avait pas encore appris que l’expansion de l’Univers avait commencé il y a des milliards d’années ; il restait encore à mesurer et à calculer ; il restait à réfléchir au problème de l'horizon de l'Univers. Mais cette idée a été avancée pour la première fois en 1922 par Alexander Friedman, trente-quatre ans. Dans son ouvrage « Sur la courbure de l'espace », Friedman a essentiellement exposé les idées fondamentales de la cosmologie : l'homogénéité de la répartition de la matière dans l'espace et, par conséquent, l'homogénéité et l'isotropie de l'espace-temps, c'est-à-dire sur l’existence d’un temps « mondial », pour lequel à chaque instant la métrique spatiale sera la même en tous points et dans toutes les directions. Cette théorie est importante principalement parce qu'elle conduit à une explication assez correcte du phénomène fondamental - l'effet de décalage vers le rouge. La solution des équations de champ obtenue par Friedman sous les hypothèses ci-dessus est un modèle pour toutes les théories cosmologiques.

Il est intéressant de noter que l’auteur de la théorie de la relativité, Einstein, croyait initialement que la solution cosmologique des équations de champ devait être statique et conduire à un modèle fermé de l’Univers. En septembre 1922, il critique les travaux de Friedman : « Les résultats concernant le monde non stationnaire contenus dans les travaux mentionnés me semblent suspects. En fait, il s'avère que la solution qui y est indiquée ne satisfait pas aux équations de champ. Einstein ne croyait pas aux résultats de Friedman. Trouvant son image cosmologique invraisemblable, il trouva facilement, mais, hélas, sans aucune raison, une erreur imaginaire dans les calculs du scientifique de Petrograd. Ce n'est qu'après avoir reçu une lettre de Friedman défendant sa cause et avoir refait les calculs qu'Einstein reconnut en mai 1923 les résultats de son collègue russe et les qualifia dans une note spéciale de « perte Nouveau monde"sur le problème cosmologique. Et pour la postérité, l'erreur d'Einstein elle-même met en lumière le sens et l'ampleur de l'œuvre de Friedman.

La théorie moderne de la gravité (relativité générale) a été créée par Albert Einstein en 1915. Selon cette théorie, sous l'influence de la masse et de l'énergie des corps, l'espace (plus précisément l'espace-temps) se courbe, ce qui, à son tour, conduit à la courbure des trajectoires des corps, qui est perçue par nous comme un manifestation de la gravité. Immédiatement après l'émergence de la théorie de la relativité, son créateur a tenté de l'appliquer à l'Univers dans son ensemble, mais cette tentative a échoué. Et maintenant, sept ans plus tard, un auteur inconnu de la Russie soviétique, un pays apparemment isolé de la science mondiale, affirme avec audace que le résultat d’Einstein n’est pas du tout nécessaire, mais représente un cas très particulier. Friedman fut le premier à abandonner le dogme de l'immuabilité de l'Univers, qui dominait l'esprit des chercheurs depuis l'Antiquité. Ses conclusions étaient si inhabituelles qu'Einstein n'était pas d'abord d'accord avec lui et déclarait qu'il avait trouvé une erreur dans ses calculs.

Il était difficile d'étudier la théorie générale de la relativité en Russie avant 1920 : il n'y avait pas de publications ni de critiques étrangères dans les revues nationales. Et un véritable boom autour de la nouvelle théorie faisait déjà rage dans le monde. Cela a commencé en 1919, immédiatement après que des astronomes anglais eurent confirmé la déviation des rayons lumineux provenant d’étoiles lointaines prédite par Einstein. Et le triomphe de la théorie de la relativité atteint encore la Russie. Des brochures populaires sur la nouvelle théorie ont commencé à paraître. L'un des premiers était un livre d'Einstein lui-même. La préface de l’auteur à la traduction russe, publiée à Berlin et datée de novembre 1920, disait : « Plus que jamais, en ces temps troublés, nous devons veiller à tout ce qui peut rassembler les gens. diverses langues et les nations. De ce point de vue, il est particulièrement important de promouvoir un échange vivant d’œuvres artistiques et scientifiques, même dans les circonstances difficiles actuelles. C'est pourquoi je suis particulièrement heureux que mon petit livre paraisse en russe."

Les études de Friedman sur la théorie générale de la relativité n’étaient en aucun cas fortuites. DANS dernières années sa vie avec le professeur V.K. Fredericks (1885-1944) a commencé à écrire un manuel en plusieurs volumes sur la physique moderne, qui s'est ouvert avec le livre « Le monde comme espace et temps », consacré à la théorie de la relativité, dont Friedman considérait la connaissance comme la pierre angulaire de l'éducation physique. Il est étonnant de voir comment Friedman a réussi à maîtriser la théorie selon sa présentation populaire en seulement un an et demi, mais déjà en août 1920, il écrivait à son professeur et collègue P. Ehrenfest : « J'étudiais l'axiome du petit [spécial] principe de relativité... J'ai vraiment envie d'étudier le grand principe [général] de relativité. » ] le principe de relativité, mais nous n'avons pas le temps. » Les travaux de Friedman sur la théorie générale de la relativité ont fourni un modèle dynamique de l'Univers et ont permis pour la première fois d'expliquer la structure et le développement du monde dans son ensemble. Mais il est peu probable que la cosmologie de Friedmann serait apparue en 1922 sans le physicien Fredericks. C'est lui qui fit la première présentation de la théorie de la relativité générale en Russie. Sa revue de 1921 dans Uspekhi Fizicheskikh Nauk, ainsi que plusieurs autres articles sur la relativité générale, ont peut-être aidé Friedman à maîtriser cette théorie.

Les premières solutions non statiques des équations d'Einstein obtenues par Friedman en 1922-1924 lors de l'étude de modèles relativistes de l'Univers ont jeté les bases du développement de la théorie d'un Univers non stationnaire, en expansion ou pulsé. Le scientifique a étudié des modèles isotropes homogènes non stationnaires avec un espace de courbure positive rempli de matière poussiéreuse (à pression nulle). La non-stationnarité des modèles considérés est décrite par la dépendance du rayon de courbure et de la densité au temps, et la densité varie en proportion inverse du cube du rayon de courbure. Friedman a découvert les types de comportement de tels modèles permis par les équations gravitationnelles, et le modèle d'Einstein d'un Univers stationnaire s'est avéré n'être en réalité qu'un cas particulier. Il a réfuté l’idée selon laquelle la relativité générale nécessite l’hypothèse de la finitude de l’espace. Après avoir résolu les équations de la théorie de la gravité d'Einstein en tenant compte du principe cosmologique, Friedman a montré que l'Univers ne peut pas rester inchangé, selon les conditions initiales, il doit s'étendre ou se contracter. Il fut le premier à donner une estimation correcte de l’âge de l’Univers.

Les résultats de Friedman démontrent que les équations d'Einstein ne conduisent pas à un modèle unique de l'Univers, quelle que soit la constante cosmologique. Du modèle d'un Univers isotrope homogène, il s'ensuit qu'à mesure qu'il s'étend, un décalage vers le rouge proportionnel à la distance doit être observé. En 1927, le scientifique belge et abbé catholique Georges Lemaitre arriva aux mêmes conclusions que Friedman. Lemaitre a accordé une grande attention à la comparaison de la théorie et des observations, soulignant pour la première fois que l'expansion de l'Univers peut être observée à l'aide du décalage vers le rouge dans le spectre des galaxies. Ainsi, l’expansion de l’Univers a été prédite théoriquement, sur la base de la théorie de la relativité, d’abord par Friedman et un peu plus tard par Lemaître. Ce fut l’un des exemples de prédiction les plus brillants de l’histoire des sciences. En 1929, Edwin P. Hubble, sur la base d'observations astronomiques, confirma que les raies spectrales du spectre des galaxies étaient décalées vers l'extrémité rouge du spectre. Ainsi, les astronomes qui n’ont pas prêté attention à la théorie de Friedman ont été convaincus qu’il avait raison. Mais Alexander Friedman, malheureusement, n’a pas vécu assez longtemps pour voir la découverte de la loi de Hubble. Après la découverte de Hubble, il a été montré que le caractère non stationnaire de l'Univers découle en réalité de la loi de la gravitation universelle (découverte par Isaac Newton à la fin du XVIIe siècle), plus précisément de la propriété la plus générale de la gravité, qui consiste à le fait que cette force ne fait qu'attirer, mais ne repousse pas les corps.

En février 1925, les A.A. Friedman a été nommé directeur du principal observatoire géophysique, mais a occupé ce poste pendant moins d'un an. Les AA sont morts Friedman à Leningrad de la fièvre typhoïde le 16 septembre 1925. Il n'avait que 37 ans. Le scientifique exceptionnel a été enterré au cimetière orthodoxe de Smolensk. Le travail de Friedman était néanmoins apprécié, même si beaucoup en URSS qualifiaient la cosmologie de « servante de l’obscurantisme ». En 1931, par un décret du gouvernement soviétique pour les indemnités exceptionnelles travaux scientifiques Les AA Friedman a reçu à titre posthume le prix Lénine.

Alexander Alexandrovich Friedman, un scientifique soviétique talentueux, l'un des créateurs de la météorologie dynamique moderne, de la théorie moderne de la turbulence et de la théorie d'un univers non stationnaire, était un homme très courageux. Il s'est porté volontaire pour le front russo-allemand et, étant déjà professeur (et auteur d'une nouvelle cosmologie), il a participé à un vol en ballon record. Mais Friedman n’était pas destiné à vivre pour voir la véritable ampleur de sa découverte, qui a si largement élargi l’horizon de la science, devenir claire. En même temps, n’oublions pas dans quel pays et à quelle époque « l’Univers en expansion » est né.

Le 31 mai 1923, Albert Einstein écrivait : "Dans une note précédente, j'ai critiqué le travail ci-dessus, mais ma critique, comme j'en ai été convaincu par la lettre de Friedman, était basée sur une erreur dans les calculs. Je considère les résultats de Friedman comme corrects et " apportent un nouvel éclairage. Il s'avère que les champs d'équations permettent, outre les champs statiques, également des solutions dynamiques (c'est-à-dire variables par rapport au temps) pour la structure de l'espace. "

"Les eaux dans lesquelles j'entre n'ont jamais été traversées par personne" Alexander Friedman et les origines de la cosmologie moderne

Il y a quatre-vingt-dix ans, le physicien russe Alexander Friedman prédisait que l’univers pourrait s’étendre ou se contracter à un rythme accéléré ou décéléré, et qu’il pourrait même naître de « rien ». Ces idées scientifiques révolutionnaires ont d'abord suscité des critiques et des incompréhensions de la part d'Albert Einstein, et seulement six ans après la mort de Friedman, le créateur de la théorie de la relativité a admis qu'il avait raison et est devenu son ardent partisan.

Friedman est décédé prématurément, à l'âge de 37 ans. C'est peut-être pour cette raison que le titre de découvreur de l'Univers en expansion a été attribué alternativement à Georges Lemaître et Edwin Hubble. De récentes observations astronomiques ont confirmé la validité d'un des scénarios d'évolution de l'Univers prédit par Friedman, c'est pourquoi il est si important aujourd'hui de rappeler la priorité de notre compatriote dans cette grande découverte.

En 1922, le physicien de Petrograd Alexander Friedman découvrit que les équations de la théorie de la relativité générale d’Einstein permettent non seulement des solutions statiques mais aussi dynamiques. En conséquence, il dérive deux équations différentielles (maintenant les équations de Friedmann) décrivant trois scénarios possibles pour le développement de l'Univers. Selon eux, l’Univers peut se contracter, s’étendre, s’effondrer et même émerger d’un point (comme disent les physiciens, d’une singularité). En 1924, Friedman proposa une autre idée révolutionnaire sur la possibilité de l'existence d'un Univers dynamique à courbure négative, et donc infini en volume et illimité dans l'espace.

Des décennies plus tard, les observations spatiales ont confirmé que l'un des trois scénarios de développement de l'espace proposés par Friedman en 1922-1924 s'est avéré vrai. Trois astronomes américains qui ont découvert l'expansion accélérée de l'Univers ont reçu le prix Nobel de physique 2011. Pour justifier l'importance de cette découverte, l'Académie royale des sciences de Suède se réfère aux travaux de Friedman (Scientific Background on the Nobel Prize in Physics , 2011), mais dénature en même temps grandement l’essence de sa contribution.

Malheureusement, l'incompréhension et le déni ont accompagné dès le début les idées cosmologiques de Friedman, impeccablement formulées d'un point de vue mathématique. Mais le temps remet chaque chose à sa place...

Relativité générale : Einstein contre De Sitter

La théorie de la relativité générale suggère que l'interaction gravitationnelle entre les corps physiques résulte de la courbure de l'espace provoquée par les masses qui s'y trouvent. Ses équations fondamentales relient la courbure de l'espace, décrite par un tenseur du quatrième ordre (trois coordonnées spatiales et temporelles), avec la distribution et le flux de masse de matière. Mathématiquement, la théorie de la relativité générale est un système d'équations aux dérivées partielles non linéaires et sa solution analytique ne peut donc être trouvée que pour un certain nombre des cas les plus simples.

La première de ces solutions, trouvée par l'astronome et physicien allemand Karl Schwarzschild en 1916, décrit le champ gravitationnel autour des corps massifs comme le Soleil, notamment le mouvement des planètes et la propagation des rayons solaires. Le cas limite de cette solution est l’effondrement gravitationnel, conduisant à la formation de trous noirs.

La courbure de l'espace par les masses qui s'y trouvent peut être clairement démontrée dans le cas bidimensionnel. Une sphère est une surface, un espace bidimensionnel à courbure positive. La distance entre deux points est supérieure à la distance entre deux points sur le plan ayant les mêmes coordonnées spatiales, et la somme des angles d'un triangle est supérieure à 180 degrés. Une surface à courbure négative est représentée ci-dessous - la somme des angles du triangle dans ce cas est inférieure à 180°, mais la distance entre les points, comme dans le premier cas, est supérieure à celle du cas plat. Si l’espace a une courbure positive, alors son volume est fini, il est fermé sur lui-même, mais illimité. S'il est négatif, il est ouvert et son volume est infini.
La courbure de l’espace tridimensionnel est plus difficile à visualiser. Si vous dessinez une grille de coordonnées dans l'espace, l'influence de la masse entraînera sa distorsion. Un corps qui se déplacerait dans un espace non courbe le long des lignes droites de la grille, dans un espace courbe se déplacerait également le long de ces lignes, mais désormais elles ne seront plus droites

Bientôt, les physiciens se sont posé la question : la théorie de la relativité générale peut-elle décrire l’Univers lui-même ? Pour simplifier les calculs, le principe cosmologique fondamental suivant a été formulé : l'Univers est homogène (c'est-à-dire que tout observateur voit une image similaire) et isotrope (dans toutes les directions, l'Univers est le même). Des hypothèses moins importantes ont également été avancées : que la densité de la matière est la même en tous points de l'espace, que les vitesses des corps en mouvement sont négligeables par rapport à la vitesse de la lumière et qu'il n'y a pas d'interaction autre que l'interaction gravitationnelle entre les corps.

Et en effet, partout où les astronomes pointaient leurs télescopes, ils voyaient toujours une image similaire. De plus, les vitesses les plus élevées des étoiles par rapport au Soleil connues à cette époque n’étaient pas supérieures à 5 km/s.

En février 1917, Einstein trouva la première de ces solutions cosmologiques : dans son modèle, l'Univers est représenté comme une hypersphère tridimensionnelle d'un rayon de courbure constant, qui ne change pas avec le temps. Pour éviter que l'Univers ne s'effondre sous l'influence de sa propre attraction gravitationnelle, Einstein introduit dans ses équations un autre terme avec un coefficient Λ, appelé constante cosmologique. S'appuyant sur des données astronomiques connues à l'époque, sa théorie estimait le rayon de l'Univers à 800 millions d'années-lumière.

Il semble à Einstein que l'objectif a été atteint. Mais la deuxième solution cosmologique, trouvée par l'astronome néerlandais Willem de Sitter littéralement un mois plus tard, affecte Einstein comme douche froide. L'univers de De Sitter est également statique, mais chaque observateur y est entouré d'une sorte d'« horizon » où le temps ralentit et même s'arrête. De plus, des réalités telles que la matière et le rayonnement n’étaient pas « prévues » dans ce modèle de l’Univers.

En raison de cette dernière circonstance, Einstein déclare le modèle de Sitter inacceptable, car il contredit le principe d'Ernst Mach, qui affirme que l'inertie et l'inertie (d'où les principes de la théorie de la relativité générale basée sur les propriétés inertes de la matière) ne peuvent exister. sans matière. Cependant, le modèle de De Sitter présentait un avantage important : lorsque le temps ralentit, un effet pseudo-Doppler apparaît à « l'horizon », ce qui pourrait être utilisé pour expliquer le fait d'un décalage vers le rouge des raies dans le spectre des galaxies lointaines, découvert dans 1914 par l'astronome américain Vesto Slifer (observatoire Lowell, Arizona).

De Sitter a estimé le rayon de l'Univers à 4,5 millions d'années-lumière. Mais ce chiffre semblait déjà incroyablement petit, car le télescope de l'observatoire américain du mont Wilson existant à l'époque était capable de distinguer des objets situés à une distance allant jusqu'à 150 millions d'années-lumière !

UNE VIE COURTE ET REMPLIE

La plupart de La vie d'Alexander Friedman s'est déroulée à Saint-Pétersbourg, où il est né et a grandi. Ici, il obtient son diplôme d'études secondaires au cours de l'année révolutionnaire 1905 et en 1906, il entre au département de mathématiques de l'université. Sa thèse est dirigée par le futur académicien Vladimir Andreevich Steklov. Jusqu'à la fin de sa vie, Friedman s'adressera à lui dans ses lettres comme suit : « Profondément respecté et cher Vladimir Andreïevitch ». Alors qu'il était encore étudiant en dernière année et après avoir obtenu son diplôme universitaire, Friedman a suivi les séminaires à domicile de Paul Ehrenfest, originaire de Vienne qui a déménagé à Saint-Pétersbourg en 1907 avec son épouse russe. Après avoir obtenu son diplôme universitaire en 1910, Friedman étudie la physique mathématique, principalement ses applications à l'aérodynamique et à la météorologie. Son mentor est le célèbre météorologue Prince B.B. Golitsyn. En 1912, Friedman épouse Ekaterina Dorofeeva, qui l'accompagne dans tous ses voyages jusqu'en 1924.
Commencé en août 1914. Premier Guerre mondiale interrompt ses études scientifiques et Friedman se porte volontaire pour le front autrichien, où il sert dans l'aviation comme instructeur de balistique. Il dresse des tableaux de bombardements ciblés et participe à des vols de reconnaissance. Pour sa bravoure pendant les hostilités, Friedman reçut la Croix de Saint-Georges et fut promu officier.
Après la Révolution de Février en Russie, de nouvelles universités furent créées dans les provinces et Friedman en 1918, sur la recommandation de Steklov, reçut sa première chaire à Perm. Il y enseigne plusieurs disciplines appliquées. En 1919, il évacue avec la partie humanitaire de l'université ainsi que l'armée en retraite de Koltchak, mais change rapidement d'avis et fait demi-tour à Ekaterinbourg.
En 1920, Friedman retourna à Petrograd et commença à travailler à l'observatoire géophysique, dont il devint cinq ans plus tard le directeur. Son principal intérêt à cette époque était l’aérodynamique et la théorie de la turbulence. En parallèle, il enseigne également la mécanique à l'Institut Polytechnique de Petrograd et s'intéresse à la relativité générale et à la théorie quantique. En 1924, Friedman fit une présentation au premier congrès international de mécanique à Delft (Pays-Bas). Levi-Civita, Courant et d'autres meilleurs mathématiciens d'Europe s'intéressèrent à ses travaux. Il participe activement à la préparation des œuvres complètes de l'académicien A. M. Lyapunov récemment décédé. L'enthousiasme scientifique et l'énergie de Friedman sont démontrés par le fait qu'en juillet 1925, il participa à un vol risqué sur un ballon stratosphérique pour collecter des données sur l'état de l'atmosphère à haute altitude. Ayant atteint une altitude de 7 400 mètres, lui et le pilote Fedoseenko sont au bord de la mort par manque d'oxygène. Les souvenirs des deux participants sur ce vol, publiés après la mort de Friedman dans le magazine « Je veux tout savoir », sont extrêmement intéressants.
La théorie de la relativité restreinte, apparue en 1905, était bien connue en Russie. Mais l'article d'Einstein, écrit en 1915, dans lequel il formulait les principes de la théorie de la relativité générale, n'est parvenu aux scientifiques russes que tardivement, à cause de la Première Guerre mondiale. Peu après la fin de la guerre, des rapports faisant état de cette théorie et des observations à l'appui d'Arthur Eddington d'une éclipse solaire en mai 1919 parvinrent finalement en Russie et furent accueillis avec enthousiasme par la communauté scientifique.
Depuis 1921, la livraison de publications scientifiques européennes à la Russie a repris et les scientifiques russes ont accès à la littérature nécessaire. En outre, des informations précieuses sur la nouvelle théorie ont été apportées à Petrograd par le physicien Vsevolod Frederiks, qui en avait personnellement connaissance. Pendant la guerre, il fut interné en Allemagne comme « prisonnier civil ». Avec l'autorisation des autorités allemandes, Fredericks travaille à Göttingen en tant qu'assistant de David Hilbert, qui formule les équations de la relativité générale indépendamment d'Einstein au début de 1916 et en connaît très bien les principes.
En étroite collaboration avec Fredericks, Friedman a créé ses travaux fondamentaux sur la théorie générale de la relativité.
Malheureusement, la vie d'Alexander Friedman fut écourtée au milieu de celle-ci - en septembre 1925, il tomba malade de la fièvre typhoïde à son retour de Crimée et, après deux semaines de lutte contre la maladie, il mourut à l'âge de 37 ans.

Et pourtant, le modèle de De Sitter est resté longtemps au centre de l’attention des cosmologistes. Dans les travaux de Félix Klein, Cornelius Lanczos et Georges Lemaitre, ses variantes ont été envisagées en fonction du choix du système de coordonnées : sous la forme d'un monde sphérique (espace - temps) à courbure positive constante ou encore d'un monde plat avec une croissance exponentielle. échelle de l'espace. Et en 1923-1924. l'estimation du décalage spectral dans le modèle de De Sitter a été améliorée par Hermann Weyl et Ludwik Silberstein.

Toutes ces idées ont été largement discutées jusqu'en 1930. Les participants à la discussion n'ont pratiquement pas remarqué une idée révolutionnaire complètement nouvelle apportée par un étranger de la lointaine et révolutionnaire Petrograd.

L'Univers de Friedman : trois scénarios d'évolution

Dans son premier article, daté du 29 mai 1922, Friedman fait référence aux travaux d'Einstein et de Sitter décrits ci-dessus. Mais au lieu de choisir entre deux modèles statiques, il considère le problème de trouver une solution cosmologique aux équations de la relativité générale dans une perspective plus générale.

Tout comme Einstein, Friedman imaginait l’espace comme une hypersphère tridimensionnelle. Cependant, contrairement à Einstein, il a compris qu’un Univers homogène et isotrope ne doit pas nécessairement être statique et que le rayon de courbure de l’espace R peut changer avec le temps. Dans ce cas, il existe deux classes de solutions aux équations de la relativité générale : statique et dynamique. Les premiers incluent les modèles d'Einstein et de de Sitter ; au second - Friedman, qui vient à deux ordinaires équations différentielles pour le rayon de courbure en fonction du temps.

Dans ce cas, le rayon de courbure est obtenu en inversant une intégrale elliptique, c'est-à-dire en résolvant l'équation de R :

Dans cette expression, R 0 est le rayon actuel de l’Univers, et t 0 est « le temps qui s’est écoulé depuis la création du monde » (selon la propre expression de Friedman).

La constante cosmologique Λ, tout comme celle d’Einstein, est incluse dans les équations de Friedmann, mais elle joue le rôle d’un paramètre indépendant qui doit être déterminé empiriquement. Il s'avère qu'en fonction de la relation entre Λ et la densité moyenne de matière dans l'Univers, trois scénarios principaux pour l'évolution de l'Univers se présentent.

Si la constante cosmologique Λ est supérieure à une certaine valeur critique dépendant de la densité de matière, alors l'Univers naît de singularité(points) où son rayon est nul. Après un certain temps, l'expansion initiale rapide ralentit, et à partir d'un certain moment commence la phase d'expansion accélérée, lorsque le rayon de l'Univers R(t) augmente de façon exponentielle avec le temps. Friedman appelle ce scénario un « monde monotone du premier type » (M1). Son caractéristique– un point particulier de transition de la phase de décélération à la phase d'accélération.

La formulation mathématique de la théorie générale de la relativité est basée sur la géométrie riemannienne ou la géométrie des espaces avec une métrique arbitraire.
La métrique spatiale est une fonction qui peut être utilisée pour déterminer la distance entre deux points infiniment proches. Par exemple, pour le plan euclidien, il est défini comme dr 2 =dx 2 +dy 2, et pour la surface d'une sphère bidimensionnelle de rayon R - dr 2 =R 2 (dθ 2 + sin 2 θ dφ 2), Où θ (latitude) et φ (longitude) – coordonnées angulaires sur la sphère. La métrique d'une sphère tridimensionnelle est définie de la même manière : le rayon de la sphère (R) peut être considéré comme le rayon de courbure de l'espace. Dans le modèle d'Einstein, le rayon R est constant, alors que dans le modèle de Friedman, il dépend du temps

Si la constante cosmologique est inférieure à la même valeur critique, alors deux scénarios sont possibles. À valeur positiveΛ L'Univers a initialement un rayon fini, puis s'étend à l'infini avec l'accélération. Friedman a qualifié ce scénario de « monde monotone du deuxième type » (M2).

Un autre scénario est particulièrement intéressant : il peut également être réalisé lorsque valeur négative constante cosmologique. Dans ce cas, l’Univers naît d’une singularité puis s’étend. Le taux d'expansion diminue constamment et après un certain temps, il commence à se contracter à un rythme toujours croissant jusqu'à ce qu'il retombe dans une singularité.

La durée de vie d’un tel monde est limitée et son existence se termine par un événement directement opposé au Big Bang : le Big Collapse. Friedman a qualifié un tel monde de périodique, car le processus d'expansion et d'effondrement peut se produire un nombre infini de fois. Friedman a estimé la période à 10 milliards d'années-lumière, ce qui est étonnamment proche des estimations modernes du temps écoulé depuis le Big Bang.

Friedman décrit également deux scénarios limites de son modèle dans le cas où la constante cosmologique Λ est égale à la valeur critique. Dans l’un d’eux, l’Univers s’étend à un rythme plus lent, se rapprochant asymptotiquement de la taille du modèle statique d’Einstein ; dans l'autre, il commence par la taille du modèle statique d'Einstein, puis « s'en éloigne » indéfiniment, en s'étendant de façon exponentielle.

Friedmann et Einstein

Dans son livre Le monde comme espace et temps, publié en 1923, Friedman résume ses résultats en parlant complètement du Big Bang. langue moderne: « Le type variable de l'Univers présente une grande variété de cas ; pour ce type, des cas sont possibles où le rayon de courbure du monde, à partir d'une certaine valeur, augmente constamment dans le temps ; D'autres cas sont possibles lorsque le rayon de courbure change périodiquement : l'Univers se rétrécit en un point (en rien), puis à nouveau à partir d'un point il amène son rayon à une certaine valeur, puis à nouveau, en réduisant le rayon de sa courbure, il se transforme en un point, etc.

On rappelle involontairement la légende de la mythologie hindoue sur les périodes de la vie, et il devient possible de parler de « la création du monde à partir de rien », mais tout cela doit encore être considéré comme des faits curieux qui ne peuvent être confirmés de manière fiable par un matériel astronomique insuffisant. . En l’absence de données astronomiques fiables, il est inutile de donner des chiffres caractérisant les « vies » d’un Univers variable ; Si, par curiosité, nous commençons à compter le temps qui s'est écoulé depuis le moment où l'Univers a été créé à partir d'un point jusqu'à son état actuel, et commençons donc à déterminer le temps qui s'est écoulé depuis la création du monde, nous obtiendrons des chiffres se chiffrant en dizaines de milliards au cours de nos années ordinaires.

En juin 1922, Friedman envoya une version en langue russe de ses travaux à Leiden, au physicien théoricien néerlandais Paul Ehrenfest, qui la soumit pour publication au « Journal physique » d'Allemagne centrale (Zeitschrift für Physik). Einstein lui-même a attiré l'attention sur l'article publié en juillet 1922, qui n'est cependant pas surprenant - après tout, Ehrenfest était un ami proche du créateur de la théorie de la relativité générale.

L'évaluation par Einstein de la théorie de Friedman comme « suspecte » a montré à quel point l'idée d'un univers changeant lui semblait inacceptable à l'époque. La théorie correcte, à son avis, aurait dû confirmer la constance « évidente » de l’espace.

En septembre 1922, Einstein envoya une courte note au Zeitschrift für Physik dans laquelle il suggérait que Friedmann avait commis une erreur mathématique. Dans une lettre de réponse datée de décembre 1922, Friedman donne plus de détails sur ses calculs. Cependant, cette lettre ne tombe entre les mains du destinataire qu'en mai de l'année suivante, lorsqu'Einstein revient de sa tournée de conférences à travers le monde.

Un mois plus tard, le collègue de Friedman, le physicien soviétique Yuri Alexandrovich Krutkov, rencontre Einstein chez Ehrenfest à Leiden et donne les dernières clarifications. Immédiatement après cette réunion, Einstein a publié un autre message dans le Zeitschrift für Physik, dans lequel il reconnaissait les calculs mathématiques de Friedmann comme corrects. Certes, dans le projet, il note toujours que «la solution n'a aucune signification physique», mais après réflexion, il raye cette remarque imprudente.

Cependant, il faudra encore huit ans avant qu'Einstein accepte l'idée d'un univers en expansion.

A la recherche d'un univers infini

Friedman a compris dès le début que la géométrie, la topologie et la cinématique de l'Univers réel ne pouvaient être déterminées à partir des seules équations de la relativité générale et que le choix de l'une des nombreuses solutions cosmologiques possibles devait être basé sur des observations astronomiques.

Cependant, il était surtout préoccupé par l'idée de la finitude de l'Univers, qui à cette époque était déjà fermement ancrée dans l'esprit de la communauté des physiciens grâce à l'autorité d'Einstein. Ainsi, dans ses œuvres de 1922-23. Friedman insiste sur le fait que la métrique locale de l’espace elle-même ne peut pas déterminer de manière unique les propriétés globales (et en particulier la finitude) de l’Univers. Pour commencer, il propose une construction topologique algébrique plutôt spéculative d’un espace infini avec une métrique sphérique.

La construction à partir de la topologie algébrique a été utilisée pour la première fois en cosmologie en 1900 par l'astronome allemand Schwarzschild, puis en 1917 par de Sitter sous le nom espace elliptique(maintenant mieux connu sous le nom espace projectif réel). Dans n'importe quelle dimension, il représente une hypersphère dans laquelle des points antipodaux sont identifiés. En d’autres termes, il s’agit de l’espace de toutes les directions possibles à partir de n’importe quel point de l’espace euclidien, avec une dimension supérieure d’une unité.

Puisque sur une hypersphère toute source de lumière est visible de deux côtés opposés, vous pouvez complètement vous limiter à une seule moitié de la sphère. L'espace projectif réel en dimensions impaires (en particulier en dimension trois) non seulement préserve la métrique de l'hypersphère, mais est également orientable de la même manière que l'hypersphère elle-même. Mais son volume sera deux fois inférieur à celui d'une hypersphère, et la masse d'un tel Univers sera en conséquence deux fois inférieure à la masse d'un Univers sphérique ayant la même densité de matière.

Au séminaire d'Ehrenfest, Friedman a été initié à la théorie des revêtements des variétés riemanniennes, formulée par Henri Poincaré au début des années 1900. Inspiré par cette théorie, Friedman propose une version d'un espace infini avec une métrique sphérique, qui peut être obtenue en « recouvrant » l'hypersphère d'un espace euclidien infini de même dimension. Dans le cas unidimensionnel, cela équivaut à « couvrir » un cercle fini avec une ligne droite infinie, qui est un enroulement infiniment fin et infiniment long du cercle. Dans ce cas, le cercle et l'enroulement auront la même métrique, mais chaque point du cercle sera « couvert » par un nombre infini de points sur la ligne. Cependant, dans le cas d'un espace à deux et trois dimensions, cette procédure ne permet pas d'obtenir un espace physiquement correct : les pôles de l'hypersphère restent non « couverts », et dans l'Univers réel une telle hétérogénéité n'est pas observée.

En parallèle, Friedman avance un autre argument contre l’idée d’un espace clos. À la suggestion de son ami de longue date, le mathématicien Yakov Tamarkin, il pose la question : les équations de la relativité générale ont-elles des solutions sous la forme d'un hyperboloïde à volume infini avec la même courbure négative en tout point de l'espace ?

Dans son nouvel article, publié dans Zeitschrift für Physik en janvier 1924, il propose deux de ces solutions : statique et dynamique. La solution statique pour un espace à courbure négative, comme la solution de De Sitter, nécessite une densité de matière nulle dans l'Univers et n'a donc aucun intérêt physique. Dans le cas d’une solution dynamique, la densité de matière doit être la même que dans la version à courbure positive. D'où, par exemple, il s'ensuit qu'il est impossible de déterminer le signe de la courbure de l'espace à partir de la seule mesure de la densité de la matière.

Cet article de Friedman a également été ignoré par la communauté internationale des physiciens, y compris par Einstein.

Sur les traces de Friedman : les découvertes de Georges Lemaître

Le sort ultérieur de la théorie de Friedman s'est avéré loin d'être « linéaire ». Elle fut rapidement redécouverte et enrichie de nouvelles idées, les principales concernant la « matière noire » et la « constante de Hubble ».

En 1927, le physicien et prêtre belge Georges Lemaître redécouvre les équations de Friedmann et les résout. Connaissant les résultats de Slipher concernant la prédominance du redshift dans le spectre des galaxies, il comprend que l'Univers est très probablement en expansion. C’est pourquoi il appelle son travail « Sur un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant ». Mais au lieu d'envisager tous les scénarios possibles, il choisit le cas limite d'un monde monotone - M2 selon la classification de Friedman, dans lequel la taille de l'Univers augmente lentement de manière logarithmique du rayon d'Einstein jusqu'à l'infini. Comme il s’est avéré plus tard, ce scénario n’est pas physiquement viable.

Mais sur un autre point, Lemaitre va plus loin que Friedman, en reliant les mathématiques à l’astronomie. Friedman ne connaissait pas les résultats de Slipher, publiés en 1923, alors que Lemaître les reçut, comme on dit, de première main : en 1925, il voyagea beaucoup à travers l'Amérique, visitant tous les observatoires astronomiques.

Lemaître fait une estimation élégante de l'ampleur du « redshift » à partir de sa théorie et en tire une relation importante :

Où v– vitesse de la galaxie, r- la distance jusqu'à lui, R.– rayon de courbure de l'espace et Ṙ – taux de variation du rayon de courbure.

Puisque dans le modèle de Lemaître le rayon augmente de façon presque exponentielle avec le temps, le membre de droite de l'équation est proche d'une valeur constante. Cela signifie que les vitesses des galaxies doivent être proportionnelles à leur distance par le même facteur constant. Lemaitre compare les vitesses de 42 galaxies spirales, calculées par Slipher, avec les distances déterminées par l'astronome américain Edwin Hubble, et obtient la constante souhaitée, égale à 625 km/sec/Mpc.

Si Lemaître avait choisi un autre scénario d'expansion de l'Univers - à partir de la singularité, il aurait pu estimer « le temps écoulé depuis la création du monde ». Mais du coup, il n’évalue que ce qu’il peut, c’est-à-dire le rayon initial de l’Univers.

Lemaître, qui a publié ses découvertes dans une revue peu connue de l'Académie belge des sciences, a affronté le sort de Friedman : aucune des sommités, pas même lui ancien professeur Arthur Eddington ne montre aucun intérêt pour ses idées. Lors d'une conférence à Solvay en 1927, Einstein a déclaré à Lemaître que Friedmann avait déjà obtenu ces solutions et a qualifié l'idée d'un univers en expansion d'« abominable » (littéralement : « odieuse »).

La grande pause : l'heure la plus belle d'Edwin Hubble

En 1929, Hubble estime en utilisant équipement spécial distances à 46 galaxies et, en traçant leurs vitesses obtenues par Slipher sur un graphique, en fonction de leurs distances, il constate que les points résultants se situent assez près de la ligne droite. La pente de cette droite, calculée à 530 km/sec/Mpc (ligne droite continue sur le graphique), est appelée constante de Hubble.

Lors d'une réunion de la Société astronomique anglaise en janvier 1930, Eddington et de Sitter admettèrent que le modèle de de Sitter était incapable d'expliquer la relation linéaire découverte entre les distances aux galaxies et leurs vitesses. Lemaître attire alors l'attention d'Eddington sur son œuvre de 1927, et il perçoit l'idée d'un Univers en expansion comme une révélation. De Sitter fut le suivant, déclarant que « enfin les écailles étaient tombées de ses yeux ».

C'est Einstein qui résiste le plus longtemps à la nouvelle théorie, mais son opinion change progressivement, ce qui est facilité par la publication des résultats de Hubble et la preuve trouvée par Eddington la même année de l'instabilité de la propre solution statique d'Einstein, même en présence d'un facteur positif. constante cosmologique.

Au début de 1931, Einstein se rendit à l'Observatoire du Mont Wilson en Californie pour parler personnellement avec Hubble et discuter de ses résultats. De retour à Berlin, il rédige un article dans lequel il reconnaît la théorie de l’expansion de l’Univers, soulignant la priorité de Friedman, et propose d’exclure son « ennemi » de longue date – la constante cosmologique Λ – de la théorie de la relativité générale.

Il restait près d'un demi-siècle avant la découverte du fait que l'expansion de l'Univers s'accélère. Il n'est pas surprenant qu'Einstein ait cru que le modèle de l'Univers en expansion, une solution résultant de la théorie de Friedmann à constante cosmologique nulle, était la seule description correcte de l'Univers.

Dans l'annexe « Sur le problème cosmologique », ajoutée au texte principal de son célèbre recueil de conférences, Le sens de la relativité (1946), Einstein notait : « ... le mathématicien Friedmann a trouvé un moyen de résoudre ce problème [de la constante cosmologique]. Ses résultats ont trouvé une confirmation inattendue dans l'expansion de Hubble système stellaire*. La présentation ultérieure n’est rien d’autre qu’une présentation de l’idée de Friedman... » Et puis, en 15 pages, Einstein explique en détail la théorie de Friedman.

En 1932, Einstein et de Sitter écriraient travailler ensemble, où ils proposeront d'exclure de la théorie de la relativité générale non seulement la constante cosmologique, mais aussi l'idée d'un Univers courbe, proposant de ne considérer qu'un modèle plat. C'est précisément ce modèle qui deviendra la base de la théorie de l'Univers en expansion pour les décennies à venir, et presque jusqu'à la fin du siècle, les manuels de cosmologie ne discuteront dans leurs notes que de modèles avec une constante cosmologique non nulle.

D'un autre côté, les observations astronomiques n'ont pas encore permis de découvrir la moindre preuve que l'Univers à l'échelle cosmique diffère de l'espace euclidien non courbé. Cependant, il est possible que des mesures plus précises révèlent sa courbure positive ou négative, prédite par Friedman.

Basé sur le scénario de Friedman

À la fin de son livre, Friedman (1923) écrit : « La théorie d’Einstein est justifiée par l’expérience ; il explique des phénomènes anciens, apparemment inexplicables, et prévoit de nouvelles relations étonnantes. La manière la plus vraie et la plus profonde d'étudier, en utilisant la théorie d'Einstein, la géométrie du monde et la structure de notre Univers est d'appliquer cette théorie au monde entier et de recourir à la recherche astronomique. Pour l’instant, cette méthode ne peut nous apporter que peu de choses, car l’analyse mathématique dépose les armes face aux difficultés de la question, et la recherche astronomique ne fournit pas encore une base suffisamment fiable pour l’étude expérimentale de notre Univers. Mais dans ces circonstances, on ne peut s’empêcher de voir des difficultés passagères ; nos descendants reconnaîtront sans aucun doute le caractère de l’Univers dans lequel nous sommes condamnés à vivre… »

Friedman lui-même a particulièrement insisté sur le monde périodique. Les naissances et disparitions cycliques de l'Univers lui rappellent les idées philosophiques sur la réincarnation venues d'Inde et La Grèce ancienne. Mais grâce à l'autorité d'Einstein parmi les cosmologistes depuis les années 1930. Le principal favori était l'Univers plat, s'étendant à l'infini avec décélération (puisque en l'absence de constante cosmologique, rien ne contrecarre la force de gravité, qui empêche l'accélération d'un monde plat).

C'est vrai, depuis les années 1980. Parmi les théoriciens, des voix ont commencé à se faire entendre en faveur de l'approche de Lemaitre, qui soutenait que la constante cosmologique Λ aide à résoudre un certain nombre de difficultés auxquelles la théorie est confrontée. Et pourtant reçu en 1998-1999. les résultats des observations astronomiques se sont avérés être une véritable surprise pour la communauté scientifique.

Étudiant la luminosité des supernovae de classe 1a, à 5 milliards d'années-lumière, deux équipes indépendantes d'astronomes dirigées par trois futurs lauréats prix Nobel Sol Perlmutter, Adam Riess et Brian Schmidt ont découvert l'accélération de l'Univers au cours de cette période. Cela signifiait que le monde périodique de Friedman devait être rejeté. En outre, les deux groupes ont constaté que la constante cosmologique est assez grande et ont établi le rapport entre la quantité d'énergie de la matière (y compris la matière noire) et l'énergie noire dans l'Univers actuel à 30 % et 70 %, respectivement.

Cependant, ces résultats n’ont pas encore permis de déterminer avec précision lequel des deux scénarios monotones de Friedman se réalise - avec une singularité ou avec un rayon fini de l’Univers au début des temps.

Ce choix a été fait grâce à la particularité du premier scénario, qui était que l'accélération de l'expansion de l'Univers décroît d'abord puis augmente. Si nous prenons l'âge de l'Univers à 13,75 milliards d'années, déterminé à partir de sens moderne la constante de Hubble et la relation entre l'énergie de la matière et l'énergie sombre, il s'avère que le point d'inversion de l'accélération est à 5,5 milliards d'années-lumière de nous.

En 2004, l'équipe de Riess a pu mesurer la distance jusqu'à supernova, qui a éclaté à l’époque du ralentissement de l’expansion de l’Univers, qui se trouve à 8 milliards d’années-lumière de nous. Ces résultats indiquent qu'il y a environ 5 ± 1 milliards d'années-lumière, le ralentissement de l'expansion de l'Univers a en réalité cédé la place à une accélération.

Ainsi, le scénario mondial monotone M1 de Friedman a été le premier à atteindre la ligne d’arrivée.

Qui est le premier ?

Après la publication de résultats astronomiques sensationnels en 1998-1999. Les historiens des sciences ont commencé à débattre de la priorité accordée à la découverte de la théorie du Big Bang. Après une courte discussion, Lemaître et Hubble ont atteint la « finale », et ce dernier a été considéré comme le favori - c'est lui seul qui a été crédité de l'idée de​​l'Univers en expansion. Mais il s’est avéré de manière inattendue que Hubble lui-même n’avait jamais cru à cette théorie.

L'un est venu au centre de la discussion histoire mystérieuse. L'article de Lemaître de 1927 a été traduit en 1931 et publié dans le Journal of the English Astronomical Society, mais cette réimpression a omis un grand fragment de la taille d'une page déduisant la constante de Hubble à partir de données astronomiques. Une opinion s'est élevée selon laquelle c'était Hubble, personnellement ou par l'intermédiaire d'amis, qui était le censeur de l'article de Lemaître. Cependant, cette version s'est récemment révélée totalement intenable : une lettre de Lemaitre au rédacteur en chef d'un magazine anglais a été trouvée, dans laquelle il acceptait lui-même de supprimer cet article comme étant obsolète (Livio, 2011).

Mais les historiens ont déjà déclaré Lemaitre l'auteur de la constante de Hubble et le vainqueur de la lutte pour le titre de découvreur. En effet, les mérites de ce scientifique hors du commun sont indéniables. Après quatre années d'hésitation et de doute, Lemaitre adopte néanmoins l'idée de Friedman sur la naissance de l'Univers à partir d'une singularité et tente en 1934 de lui donner un sens physique, parlant de « l'explosion de l'atome primordial », plus tard ironiquement. surnommé par F. Hoyle comme « Big Bang » (littéralement « Big Bang »).

De plus, malgré l'autorité d'Einstein, Lemaître, jusqu'à la fin de sa vie, n'a cessé de défendre la nécessité d'une constante cosmologique pour la théorie de la relativité générale, lui donnant le statut pas encore tout à fait clair d'« énergie noire » ou d'« énergie du vide ». .»

Cependant, dans son premier article, Lemaître a en fait laissé de côté l'option d'un développement de l'Univers selon le scénario du Big Bang. Ayant redécouvert les équations de Friedmann, il n'a néanmoins pas considéré toutes les classes de leurs solutions possibles, se concentrant uniquement sur l'une d'entre elles, sur la version limite du monde M2 ​​avec un rayon initial fini de l'Univers et une expansion infiniment longue jusqu'au rayon actuel. Mais il a même obtenu cette solution en supposant que la constante cosmologique a une certaine valeur critique, dépendant de la densité de matière dans l'Univers.

Il est donc étonnant que les historiens des sciences Harry Nussbaumer et Lydia Bieri aient récemment conclu que « Lemaître ne doit rien à Friedman » (Nussbaumer & Bieri, 2009, p. 111). Et bien « rien » sinon la compréhension que la constante cosmologique est un paramètre indépendant, et que l’Univers est né d’une singularité !

Ironiquement, la théorie du Big Bang, peu après sa reconnaissance par Einstein, est devenue un enfant du monde scientifique en raison de l'inexactitude des premières tentatives visant à déterminer la valeur de la constante de Hubble. Après avoir sous-estimé à plusieurs reprises les distances des galaxies lointaines, Hubble a obtenu un âge de l'Univers d'autant plus bas. Même Einstein, dans ses dernières années de vie, désespérait de trouver une issue à ce paradoxe : selon les données géologiques, l'âge de la Terre était estimé à 4 milliards d'années, et selon les données cosmologiques, l'âge de l'Univers lui-même ne dépasse pas 1,7 milliard d’années.

Et ce n'est que dans les années 1950, après la mort de Hubble et d'Einstein, que les astronomes Walter Baade et Allan Sandage de l'Observatoire de Palomar (Californie du Sud, États-Unis), après avoir retraité les résultats des observations de Hubble, ont abaissé de huit l'estimation de la constante de Hubble. fois et l'a augmenté du même montant âge de l'Univers. La théorie du Big Bang est redevenue une des préférées du monde scientifique.

Ajoutons que la contribution de Hubble lui-même à la vérification empirique de la théorie de l'Univers en expansion est aujourd'hui réévaluée par les astronomes - en faveur de Slipher.

Les historiens Helge Kragh et Robert Smith (Kragh et Smith 2008) présentent Friedman comme un pur mathématicien qui n'a pas donné d'une grande importance signification physique de ses découvertes. Mais ce point de vue est réfuté par ses réalisations significatives en aérodynamique et en météorologie. La collection de ses œuvres sélectionnées de 1966 et le large éventail de problèmes qu'il y résout ne laissent aucun doute sur le fait que Friedman était toujours à la recherche d'une confirmation physique de ses théories. Seule sa mort prématurée à l’âge de 37 ans l’a empêché d’être le premier à relier théorie cosmologique et données empiriques, et a contribué à la sous-estimation ultérieure de ses contributions à la cosmologie moderne.

D’après les mémoires d’Ekaterina Friedman, son mari aimait citer une phrase de Dante : « Les eaux dans lesquelles j’entre n’ont jamais été traversées par personne. » En effet, en tant que philosophe de la cosmologie, Friedman se démarquait de la tête et des épaules de tous les autres participants aux débats des années 1920, y compris Einstein. On sait qu’à la fin de sa vie, Einstein a qualifié la constante cosmologique de « sa plus grande erreur », faisant référence au fait que, selon Friedman, la théorie de l’univers en expansion pourrait, en principe, s’en passer.

Dans la littérature soviétique, la théorie du Big Bang pendant longtemps» n’était rien d’autre que la « théorie réactionnaire de Lemaître ». Dans de telles conditions, il était tout simplement dangereux pour les physiciens soviétiques de défendre la priorité de Friedman : ils n’ont commencé à défendre ouvertement les réalisations de Friedman qu’après la mort de Staline. Cela a changé l’attitude à l’égard de ses réalisations, tant de la part des scientifiques occidentaux que depuis les années 1970. dans les manuels de cosmologie, les équations et la métrique de Friedmann ont commencé à être appelées par son nom.

Le plus ardent partisan de Friedman, le physicien théoricien Ya. Zeldovich, souligne à quel point l’époque des découvertes de Friedman était difficile : « Les travaux de Friedman ont été publiés entre 1922 et 1924, dans une période de grandes difficultés. "La Russie dans le noir" - telle est l'impression que H.G. Wells a de Moscou et de Petrograd en 1921. Dans le même numéro de la revue [allemande] où les travaux de Friedman ont été publiés, il y avait un appel aux scientifiques allemands : collecter de la littérature scientifique pour leurs collègues russes. qui en ont été coupés en temps de guerre et de révolution. Dans ces conditions, la création d’une théorie d’une énorme importance était non seulement un exploit scientifique, mais aussi un exploit humain universel.

* Malheureusement, Einstein a attribué cette réalisation uniquement à E. Hubble, même si en réalité elle appartient à au moins plusieurs scientifiques, principalement W. Slipher.

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Tropp E.A. et al. Alexander A. Friedmann : L'homme qui a fait s'étendre l'univers. La Presse de l'Universite de Cambridge, 1993, 2006.

Tropp E.A. et autres : Alexandre Alexandrovitch Friedman. Vie et activité. Kiev : KomKniga, 2006. 304 p.

L'auteur exprime sa gratitude à Alexei Kojevnikov (UBC) pour les discussions sur l'histoire de la question, à Carlo Beenakker (Université de Leiden) de l'Université de Leiden pour la publication des lettres de Friedman à Ehrenfest, à Sabine Lehr (Springer DE) de la maison d'édition Springer pour les dates exactes de publication Friedman et Einstein, Galina Zhitlina (Richmond BC) pour son aide dans la préparation du texte à publier

Les éditeurs tiennent à remercier Liliane Moens (Archives George Lemaitre, Université catholique de Louvain, Centre J. Lemaitre de recherche sur la Terre et le climat, Louvain-la-Neuve, Belgique) pour son aide dans l'obtention rapide des photographies et des droits de publication ; Carlo Beenakker (Institut Lorenz, Université de Leiden, Leiden, Pays-Bas), Lauren Amundson (Archives de l'Observatoire Lowell, Flagstaff, Arizona, États-Unis), V. M. Kattsov et E. L. Makhotkin (Observatoire géophysique principal nommé d'après A. I. Voeikov, Saint-Pétersbourg)

Fridman Alexandre Alexandrovitch
Né : 4 (16) juin 1888.
Décès : 16 septembre 1925 (37 ans).

Biographie

Alexander Alexandrovich Fridman (4 (16 juin) 1888, Saint-Pétersbourg - 16 septembre 1925, Leningrad) - un mathématicien, physicien et géophysicien russe et soviétique exceptionnel, créateur de la théorie de l'univers non stationnaire, vice-recteur ( 1919-1920), doyen de la Faculté de physique et de mathématiques ( 1919) Université de Perm. Fils du compositeur A. A. Friedman.

Né le 16 juin 1888 à Saint-Pétersbourg dans la famille d'un diplômé du Conservatoire de Saint-Pétersbourg (à l'époque étudiant et artiste de la troupe de ballet), du compositeur Alexandre Alexandrovitch Fridman (1866-1909) et professeur de piano ( à cette époque également étudiante au conservatoire) Lyudmila Ignatievna Friedman (née Voyachek, 1869-1953). Le grand-père maternel, Ignatius Kasparovich Voyachek (1825-1916), était organiste et chef d'orchestre du Théâtre impérial Mariinsky. En 1897, alors que le futur scientifique avait 9 ans, ses parents se séparèrent et il fut ensuite élevé dans la nouvelle famille de son père, ainsi que dans les familles de son grand-père - assistant médical du district médical de la Cour et secrétaire provincial Alexander Ivanovich Friedman ( 1839-1910) et sa tante, la pianiste Maria Alexandrovna Fridman (avec sa mère A.A. Fridman n'a repris ses relations que peu de temps avant sa mort).

Il a étudié au 2e gymnase de Saint-Pétersbourg. Durant ses années de lycée et d'étudiant, il s'est intéressé à l'astronomie. En octobre 1905 Friedmann avec son camarade de classe Yakov Tamarkin, il a soumis son premier travail mathématique à l'une des principales revues scientifiques d'Allemagne, « Mathematical Annals » (« Mathematische Annalen ») ; un article sur les nombres de Bernoulli a été publié en 1906. Pendant la révolution de 1905, il participa à des activités politiques, fut membre du Comité central de l'organisation social-démocrate du Nord des écoles secondaires de Saint-Pétersbourg et imprima des proclamations sur un hectographe. Le camarade de classe de Friedman (au gymnase, plus tard à l'université et à l'école supérieure) et ami était Ya. D. Tamarkin, futur mathématicien célèbre, vice-président de l'American Mathematical Society. V. I. Smirnov a étudié un niveau supérieur, plus tard également mathématicien, académicien de l'Académie des sciences de l'URSS, auteur du populaire «Cours de mathématiques supérieures» en cinq volumes.

Après avoir obtenu une médaille d'or au lycée, Friedman entre en 1906 au département de mathématiques de la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Saint-Pétersbourg, dont il sort diplômé en 1910. Il a été laissé au Département de Mathématiques Pures et Appliquées par le prof. V. A. Steklova pour la préparation au poste de professeur. Jusqu'au printemps 1913, Friedman étudia les mathématiques, supervisa également des cours pratiques à l'Institut des ingénieurs ferroviaires et donna des conférences à l'Institut des mines. Friedman et Tamarkin, alors qu'ils étaient encore étudiants, suivaient régulièrement des cours dans le cercle de la nouvelle physique théorique, organisés en 1908 par P. S. Ehrenfest, récemment arrivé d'Allemagne, que Friedman, comme Steklov, considérait comme l'un de ses professeurs.

En 1913, il entre à l'Observatoire aérologique de Pavlovsk, près de Saint-Pétersbourg, et commence à étudier la météorologie dynamique (aujourd'hui ce domaine scientifique est appelé hydrodynamique géophysique). Au printemps 1914, il fut envoyé en voyage d'affaires à Leipzig, où vivait alors le célèbre météorologue norvégien Wilhelm Freeman Koren Bjerknes (1862-1951), le créateur de la théorie des fronts dans l'atmosphère. Au cours de l'été de la même année, Friedman a volé sur des dirigeables et a participé aux préparatifs pour l'observation de l'éclipse solaire d'août 1914.

Avec le déclenchement de la Première Guerre mondiale, Friedman s'est porté volontaire pour rejoindre un détachement d'aviation. En 1914-1917, il participe à l'organisation des services de navigation aérienne et aérologiques sur le front du Nord et sur d'autres fronts, est pilote d'essai, participe à des missions de combat, bombarde Przemysl et effectue des reconnaissances aériennes. Friedman - Chevalier de Saint-Georges, a reçu une arme en or et l'Ordre de Saint-Vladimir avec des épées et un arc. Il compile des tableaux pour les bombardements de précision et les teste au combat.

En 1916-1917, l'adjudant Friedman était à Kiev, enseignant à l'École militaire des pilotes observateurs, donnant des cours de navigation aérienne et d'instruments de navigation aérienne, et également responsable de la Station centrale de navigation aérienne. Il organise le service météorologique au front et la réparation des instruments de navigation aérienne dans les unités de l'armée d'active. Sous la direction de Friedman, E. Palen, futur astronome célèbre, a servi dans le détachement d'aviation de Lvov et de Kiev.

À Kiev, Friedman a donné plusieurs cours tests à l'Université de St. Vladimir, nécessaire pour obtenir le titre de privat-docent, a également participé aux activités de la Société de physique et de mathématiques de Kiev, dont il est devenu membre à part entière.

Friedman a été le premier en Russie à comprendre la nécessité de créer une industrie nationale de fabrication d'instruments aéronautiques. Pendant les années de guerre et de dévastation, il donne vie à l'idée en devenant le créateur et le premier directeur de l'usine Aviapribor à Moscou (juin 1917).

D'avril 1918 à 1920, il fut professeur au Département de mécanique de la nouvelle université de Perm (d'abord en tant que branche de Petrograd).

Du 15 août au 30 septembre 1919, Friedman fut doyen de la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Perm. En 1920, il crée trois départements et deux instituts (géophysique et mécanique) à la faculté.

De juillet 1919 à mai 1920 (simultanément aux fonctions de doyen) - Vice-recteur de l'Université de Perm pour les affaires économiques.

En juin 1918, Friedman devient l'un des organisateurs de la Société de physique et de mathématiques de Perm (qui comprenait environ 60 personnes), en devient le secrétaire et organise la publication des travaux de la société. Du printemps à la mi-août 1919, il fut envoyé à l'Observatoire magnétique et météorologique d'Ekaterinbourg.

En mai 1920, il retourna à Petrograd. Le 12 juillet 1920, il devient professeur au Département de mathématiques et de mécanique de l'Université, travaille à l'Observatoire principal de physique (depuis 1924 - l'Observatoire géophysique principal du nom d'A.I. Voeikov), et en même temps, en tant que professeur au Département d'aérodynamique appliquée, il a enseigné à la nouvelle Faculté des communications aériennes de l'Institut des ingénieurs ferroviaires. Le 2 août 1920, il est élu professeur de mécanique théorique à la Faculté de physique et de mécanique de l'Institut polytechnique de Petrograd. En outre, Fridman a été attiré par A. N. Krylov, directeur de l'Académie maritime, pour enseigner en tant que auxiliaire au département de mécanique de l'académie. Friedman travaille également à la Commission atomique de l'Institut national d'optique, où il calcule des modèles d'atomes multiélectroniques et mène des recherches sur les invariants adiabatiques.

Depuis 1923 - Rédacteur en chef"Journal de géophysique et météorologie". De juillet à septembre 1923, Friedman était en voyage d'affaires à l'étranger en Allemagne et en Norvège. Un autre voyage à l'étranger, en Hollande et en Allemagne, eut lieu en avril-mai 1924.

Le 5 février 1925, peu avant sa mort, Friedman fut nommé directeur du principal observatoire géophysique.

Lors d'un voyage de noces en Crimée avec sa jeune épouse en juillet-août 1925, Friedman contracta le typhus. Il mourut à Leningrad d'une fièvre typhoïde non diagnostiquée en raison de procédures médicales mal exécutées le 16 septembre 1925. Selon Friedman lui-même, il a probablement contracté le typhus en mangeant une poire non lavée achetée dans l'une des gares ferroviaires sur la route reliant la Crimée à Léningrad. Il a été enterré au cimetière orthodoxe de Smolensk.

Selon certaines sources, en 1931, Friedman aurait reçu à titre posthume le prix V.I. Lénine, dont l'authenticité est contestée.

Réalisations scientifiques

Les principaux travaux de Friedman sont consacrés aux problèmes de météorologie dynamique (théorie des tourbillons atmosphériques et des rafales de vent, théorie des discontinuités dans l'atmosphère, turbulence atmosphérique), de l'hydrodynamique des fluides compressibles, de la physique atmosphérique et de la cosmologie relativiste. En juillet 1925, à des fins scientifiques, il vola dans un ballon avec le pilote P.F. Fedoseenko, atteignant à cette époque une altitude record de 7 400 m pour l'URSS. Friedman fut l'un des premiers à maîtriser l'appareil mathématique de la théorie de la gravité d'Einstein. et a commencé à enseigner un cours de calcul tensoriel à l'université comme partie introductive au cours de théorie générale de la relativité. En 1923, son livre « Le monde comme espace et temps » est publié (réédité en 1965), présentant la nouvelle physique au grand public.

Friedman a acquis une renommée mondiale en créant des modèles d'univers non stationnaire, dans lesquels il a prédit notamment l'expansion de l'Univers. Les solutions non stationnaires des équations d'Einstein, obtenues par lui en 1922-1924 lors de l'étude des modèles relativistes de l'Univers, ont jeté les bases du développement de la théorie de l'Univers non stationnaire. Le scientifique a étudié des modèles isotropes homogènes non stationnaires avec un espace de courbure d'abord positive puis négative, rempli de matière poussiéreuse (à pression nulle). La non-stationnarité des modèles considérés est décrite par la dépendance du rayon de courbure et de la densité au temps, et la densité varie en proportion inverse du cube du rayon de courbure. Friedman a identifié les types de comportement de tels modèles autorisés par les équations gravitationnelles, et le modèle d'Einstein d'un Univers stationnaire s'est avéré être un cas particulier. Friedman réfute ainsi l’idée selon laquelle la relativité générale requiert la finitude de l’espace. Les résultats de Friedman démontrent que les équations d'Einstein ne conduisent pas à un modèle unique de l'Univers, quelle que soit la constante cosmologique. Du modèle d'un Univers isotrope homogène, il s'ensuit qu'à mesure qu'il s'étend, un décalage vers le rouge proportionnel à la distance doit être observé. Cela a été confirmé en 1929 par Edwin Hubble sur la base d'observations astronomiques : les raies spectrales du spectre des galaxies ont été décalées vers l'extrémité rouge du spectre. La théorie de Friedman a d'abord provoqué un rejet sévère de la part d'Einstein, mais plus tard, Einstein a admis l'inexactitude de son modèle de l'Univers, appelant la constante cosmologique (il a introduit dans les équations comme moyen de maintenir la stationnarité de l'Univers) son « plus grand scientifique ». erreur." Il est cependant possible qu’Einstein se soit trompé dans ce cas particulier : on a maintenant découvert l’énergie noire, dont les propriétés peuvent être décrites dans un modèle avec la constante cosmologique d’Einstein, mais sans la stationnarité supposée.

Famille

Première épouse (depuis 1911) - Ekaterina Petrovna Fridman (née Dorofeeva).

Deuxième épouse (depuis 1923) - Natalya Evgenievna Fridman (née Malinina), plus tard docteur en sciences physiques et mathématiques, directrice de la branche de Léningrad de l'Institut du magnétisme terrestre, de l'ionosphère et de la propagation des ondes radio de l'Académie des sciences de l'URSS. Leur fils, Alexander Alexandrovich Fridman (1925-1983), est né après la mort de son père.

Œuvres choisies

Fridman A. A. Sur la courbure de l'espace. Z. Phys. 10 (1922), p. 377-386.
Fridman A. A. Expérience en hydromécanique des fluides compressibles / Ed., avec env. N. E. Kochina, avec ajouter. Art. B. I. Izvekova, I. A. Kibelya, N. E. Kochina. -L.; M. : Etat ONTI. théorie technique. maison d'édition, 1934. - 370 p.
Fridman A. A. Le monde comme espace et temps. Deuxième édition. - M. : Nauka, 1965.
Fridman A.A. Œuvres choisies. Edité par L. S. Polak. M. : Nauka, 1966. Série : Classiques de la science. Sections de la collection : hydromécanique des fluides compressibles ; météorologie dynamique et physique atmosphérique; cosmologie relativiste ; des lettres; Remarques; Biographie; bibliographie.

>> Alexandre Friedman

Biographie d'Alexandre Friedman (1888-1925)

Courte biographie:

Éducation: Université de Saint-Pétersbourg

Lieu de naissance: Saint-Pétersbourg, Empire russe

Un lieu de mort: Leningrad, RSFSR, URSS

– Mathématicien soviétique, créateur de la cosmologie physique moderne : biographie avec photos, le premier modèle non stationnaire de l'Univers, Einstein.

Alexandre Alexandrovitch Fridman né le 16 juin 1888 dans la famille de deux conjoints étudiants du Conservatoire de Saint-Pétersbourg - le futur compositeur Alexander Alexandrovich Fridman (1866-1909) et la future professeur de piano Lyudmila Ignatievna Fridman (1869-1953). À l’âge de 9 ans (1897), les parents du futur scientifique se séparent, après quoi il doit être élevé par la nouvelle famille de son père. Il a également été élevé par son grand-père Alexandre Ivanovitch Fridman (secrétaire de la province et assistant médical à temps partiel du district médical de la Cour) (1839-1910) et sa tante-pianiste Maria Alexandrovna Friedman. A. Friedman a commencé à communiquer avec sa propre mère presque avant sa mort.

Les années d'études se sont déroulées au 2e gymnase de Saint-Pétersbourg. A cette époque, ainsi que pendant ses années d'étudiant, son passe-temps était l'astronomie. En 1906, Friedman et son camarade de classe Yakov Tamarkin publièrent l'un des premiers ouvrages sur les mathématiques dans l'une des principales revues scientifiques, Mathematische Annalen. La même année, il entre à la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Saint-Pétersbourg dans le département de mathématiques, dont il sort diplômé en 1910. Il se prépare à devenir professeur ici au Département de mathématiques appliquées. En 1913, il devient directeur pratique des cours à l'Institut des ingénieurs ferroviaires et donne des conférences à l'Institut des mines. La même année, il entre à l'Observatoire aérologique de la ville de Pavlovsk (près de Saint-Pétersbourg), où il s'intéresse à l'hydrodynamique géophysique (à l'époque météorologie dynamique). Au printemps 1914, il fut envoyé à Leipzig, où, en été, il eut l'occasion de voler sur un dirigeable, participant activement à la préparation de l'observation de l'éclipse solaire de 1914 en août.

Au début de la Première Guerre mondiale, Friedman rejoint le détachement aérien en tant que volontaire. De 1914 à 1917 a pris une part active à la formation des services aérologiques et de navigation aérienne sur plusieurs fronts, et a également agi en tant qu'observateur lors des vols de combat.

Friedman était le leader en Russie en ce qui concerne l'idée de la nécessité d'établir ici la fabrication d'instruments aéronautiques. Il réussit à mettre en œuvre cette idée pendant les périodes de dévastation militaire et, en juin 1917, il devint le fondateur et directeur de l'usine Aviapribor de Moscou.

De 1918 à 1920, il fut professeur à l'Université de Perm. Puis employé de l'Observatoire principal de physique et en même temps enseignant dans plusieurs établissements d'enseignement de Petrograd. En 1923, il devient rédacteur en chef du Journal of Geophysics and Meteorology. Peu de temps avant sa mort, il a assumé le poste de directeur du principal observatoire géophysique.

A. A. Fridman a consacré ses principaux travaux au thème des problèmes de météorologie dynamique - théories de violation de l'intégrité de l'atmosphère, des rafales et des tourbillons atmosphériques, ainsi que des turbulences dans l'atmosphère. Ses travaux sur les thèmes de l'hydrodynamique des fluides compressibles, de la cosmologie relativiste et des phénomènes physiques dans l'atmosphère sont également connus. Le mois de juillet 1925 a été marqué dans sa vie par un vol scientifique en ballon en équipe avec le pilote P.F. Fedoseenko, au cours duquel ils ont atteint l'altitude maximale à cette époque de 7 400 m. Après avoir maîtrisé l'appareil mathématique de la théorie de la gravité d'Einstein, il a enseigné un cours d'introduction à l'université à la théorie de la relativité en calcul tensoriel. La nouvelle physique a été présentée au grand public par son livre « Le monde comme espace et temps » (1923). Sa deuxième édition fut publiée après la mort du scientifique en 1965.

De 1922 à 1924 pendant recherche scientifique développe des solutions non stationnaires aux équations d'Einstein, facteur fondamental de la théorie de l'impermanence de l'Univers (son expansion constante). Le scientifique a également mené d’autres études, à la suite desquelles il a prouvé que le modèle d’Einstein de l’Univers statique est un cas particulier. Il a également réfuté l'opinion de la théorie générale de la relativité selon laquelle tout espace a une fin. Plus tard, sa théorie de l'expansion constante de l'Univers fut confirmée en 1929 par Edwin Hubble à la suite d'observations astronomiques des raies spectrales des galaxies.

En 1925, le 16 septembre, Friedman meurt à Leningrad des suites de la fièvre typhoïde. Ses restes reposent au cimetière orthodoxe de Smolensk.

La vie personnelle du scientifique ne se distinguait pas non plus par la constance et l'harmonie. Il se marie pour la première fois en 1911, né. Dorofeeva Ekaterina Petrovna Friedman. En 1923, il devint sa seconde épouse. Malinina Natalya Evgenievna Fridman (Docteur en sciences physiques et mathématiques). La date de naissance de leur fils Alexander Alexandrovich Fridman (1925-1983) est postérieure au décès de son père.

Selon Igor Klebanov, professeur à l'Université de Princeton, « si Friedman avait vécu un peu plus longtemps, il aurait certainement reçu le prix Nobel. Après tout, il a été le premier scientifique à trouver une solution à l’équation de la relativité générale pour l’Univers, qui est en constante croissance et expansion. De nos jours, les scientifiques modernes ont mené un certain nombre d'expériences scientifiques dont les résultats ont confirmé la justesse de leur décision.

FRIEDMAN, ALEXANDRE ALEXANDROVITCH(1888-1925), mathématicien et géophysicien russe et soviétique, créateur de la théorie de l'Univers non stationnaire. Né le 16 juin 1888 à Saint-Pétersbourg. Durant mes années d'école et d'étudiant, je me suis intéressé à l'astronomie. En 1906, il publie son premier ouvrage mathématique dans l'une des principales revues scientifiques d'Allemagne, Mathematische Annalen. En 1906, il entre au département de mathématiques de la Faculté de physique et de mathématiques de l'Université de Saint-Pétersbourg, dont il sort diplômé en 1910. Il est retenu au département de mathématiques pures et appliquées pour se préparer à un poste de professeur. Jusqu'au printemps 1913, Friedman étudia les mathématiques - il dirigea des cours pratiques à l'Institut des ingénieurs ferroviaires et donna des conférences à l'Institut des mines. En 1913, il entre à l'Observatoire aérologique de Pavlovsk, près de Saint-Pétersbourg, et commence à étudier la météorologie dynamique (aujourd'hui ce domaine scientifique est appelé hydrodynamique géophysique). Au printemps 1914, il fut envoyé en voyage d'affaires à Leipzig, où vivait alors le célèbre météorologue norvégien Wilhelm Freeman Koren Bjerknes (1862-1951), le créateur de la théorie des fronts dans l'atmosphère. Au cours de l'été de la même année, Friedman a volé sur des dirigeables et a participé aux préparatifs pour l'observation de l'éclipse solaire d'août 1914.

Avec le déclenchement de la Première Guerre mondiale, Friedman s'est porté volontaire pour rejoindre un détachement d'aviation. En 1914-1917, il participa à l'organisation des services de navigation aérienne et aérologiques sur le front du Nord et sur d'autres fronts. Participé en tant qu'observateur à des missions de combat.

En 1918-1920 – professeur à l'Université de Perm. À partir de 1920, il a travaillé à l'Observatoire physique principal (à partir de 1924, l'Observatoire géophysique principal du nom d'A.I. Voeikov), et en même temps, à partir de 1920, il a enseigné dans divers établissements d'enseignement de Petrograd. Depuis 1923 - rédacteur en chef du Journal of Geophysics and Meteorology. Peu avant sa mort, il fut nommé directeur du principal observatoire géophysique.

Les principaux travaux de Friedman sont consacrés aux problèmes de météorologie dynamique (théorie des tourbillons atmosphériques et des rafales de vent, théorie des discontinuités dans l'atmosphère, turbulence atmosphérique), de l'hydrodynamique des fluides compressibles, de la physique atmosphérique et de la cosmologie relativiste. En juillet 1925, à des fins scientifiques, il vola dans un ballon avec le pilote P.F. Fedoseenko, atteignant alors une altitude record de 7 400 m. Friedman fut l'un des premiers à maîtriser l'appareil mathématique de la théorie de la gravité d'Einstein et commença à enseigner un cours de calcul tensoriel à l'université comme partie introductive au cours de théorie générale de la relativité. Son livre a été publié en 1923 Le monde comme espace et temps(réédité en 1965), qui initie le grand public à la nouvelle physique.

Friedman a prédit l'expansion de l'Univers. Les premières solutions non statiques des équations d'Einstein obtenues par lui en 1922-1924 lors de l'étude de modèles relativistes de l'Univers ont jeté les bases du développement de la théorie de l'Univers non stationnaire. Le scientifique a étudié des modèles isotropes homogènes non stationnaires avec un espace de courbure positive rempli de matière ressemblant à de la poussière (avec une pression nulle). La non-stationnarité des modèles considérés est décrite par la dépendance du rayon de courbure et de la densité au temps, et la densité varie en proportion inverse du cube du rayon de courbure. Friedman a identifié les types de comportement de tels modèles autorisés par les équations gravitationnelles, et le modèle d'Einstein d'un Univers stationnaire s'est avéré être un cas particulier. Réfuté l'opinion selon laquelle la théorie de la relativité générale nécessite l'hypothèse de la finitude de l'espace. Les résultats de Friedman démontrent que les équations d'Einstein ne conduisent pas à un modèle unique de l'Univers, quelle que soit la constante cosmologique. Du modèle d'un Univers isotrope homogène, il s'ensuit qu'à mesure qu'il s'étend, un décalage vers le rouge proportionnel à la distance doit être observé. Cela a été confirmé en 1929 par E.P. Hubb sur la base d'observations astronomiques : les raies spectrales du spectre des galaxies se sont avérées décalées vers l'extrémité rouge du spectre.