ЛАВРЕНТЬЕВ, МИХАИЛ АЛЕКСЕЕВИЧ

ЛАВРЕНТЬЕВ, МИХАИЛ АЛЕКСЕЕВИЧ (1900–1980), советский ученый в области математики и механики, организатор науки.

Родился 6 (19 нового стиля) ноября 1900 в Казани в семье преподавателя математики технического учебного заведения, (позже профессора механики сначала Казанского, затем Московского университета). В 1910–1911 вместе с отцом находился в Геттингене (Германия), где ходил в школу. Среднее образование получил в Казанском коммерческом училище, после его окончания поступил в Казанский университет (1918). Наибольшее влияние на Лаврентьева в Казанском университете оказали профессора математики Е.А.Болотов, Д.Н.Зейлигер и Н.Н.Парфентьев. Уже здесь начало сказываться заметное пристрастие Лаврентьев к математике. Преподавал в Казанском университете, работал лаборантом Механического кабинета.

В 1921 вместе с семьей переехал в Москву и перевелся на физико-математический факультет МГУ, в 1922 окончил МГУ.

Еще студентом в 1921 Лаврентьев начал преподавать в Московском высшем техническом училище (ныне МГТУ им. Н.Э.Баумана), продолжал преподавание до 1929.

В Москве Лаврентьев вошел в «Лузитанию» – так шуточно называлась математическая школа, созданная около 1914 выдающимся отечественным математиком Н.Н.Лузиным (исторически Лузитания – провинция римской империи, на территории современных Испании и Португалии, названа по имени населявшего ее древнего племени – лузитанов). Научные интересы Лузина относились к теории множеств и теории функций, интенсивно развивавшихся в то время. Характерной особенностью Лузина как ученого и педагога была коллективная форма проведения исследований, способствующая постановке принципиально новых задач и нахождению новых подходов к старым задачам. Из школы вышла плеяда выдающихся отечественных математиков (И.И.Привалов, В.В.Степанов, П.С.Александров, М.Я.Суслин, Д.Е.Меньшов, А.Я.Хинчин, С.С.Ковнер, П.С.Урысон, В.Н.Вениаминов, А.Н.Колмогоров, В.В.Немыцкий, Л.В.Келдыш (старшая сестра М.В. Келдыша), П.С.Новиков, Н.К.Бари и другие), к их числу принадлежит и Лаврентьев. В 1923–1926 он – аспирант Лузина, занимался исследованиями по теории множеств, топологии (науке об общих свойствах математических пространств, сохраняющихся при непрерывных преобразованиях), дифференциальным уравнениям. Первая опубликованная работа (на французском языке) Contribution a la theorie des ensembles homeomorphes (Об исследовании гомеоморфных множеств) вышла во Франции, 1924. Следующие семь его работ, выполненные в период 1924–1927, также были опубликованы на французском языке в западно-европейских (главным образом, французских) научных изданиях – обычная в то время практика советских ученых. С 1928 публиковался, в основном, в отечественных изданиях.

В 1927 защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук и был командирован на полгода во Францию для научного совершенствования. Общение с видными французскими математиками Данжуа, Адамаром, Монтелем, лекции Гурса, Бореля и Жулиа, участие в семинарах по теории функций стало для него хорошей школой.

По возвращении в Москву (конец 1927) избран приват-доцентом МГУ и членом Московского математического общества. Начал читать в МГУ курс по теории конформных отображений (преобразований пространства, сохраняющих величину углов). С 1927 занялся важной для приложений проблемой приближения функций комплексного переменного (более простыми функциями – многочленами), к этому же времени относится и начало его исследований по теории квазиконформных (близких к конформным) отображений, что объяснялось насущными потребностями аэродинамики возросших скоростей: модель несжимаемой жидкости, использовавшаяся при низких скоростях полета, перестала быть справедливой.

В 1928 в составе советской делегации участвовал в Международном математическом конгрессе в Болонье (Италия) с докладом о квазиконформных отображениях.

С 1929 стал заведовать кафедрой и получил звание профессора Московского химико-технологического института. В том же году начинает работать старшим инженером Центрального аэрогидродинамического института им. профессора Н.Е.Жуковского (ЦАГИ). Сюда его привлек руководитель теоретического отдела ЦАГИ С.А.Чаплыгин. Это были годы бурного расцвета самолетостроения и становления теории полета, исследований аэродинамики крыльев, что сказалось на дальнейшей тематике научно-исследовательской работы Лаврентьева. Именно с этого периода, длившегося шесть лет, началась его деятельность непосредственно в области прикладной математики. Он привлек в ЦАГИ и своих учеников, а затем коллег М.В.Келдыша и Л.И.Седова. В круг интересов Лаврентьева и его группы входили такие разделы гидро-аэродинамики, как теория колеблющегося крыла, движение крыла под поверхностью тяжелой жидкости, удар твердого тела о воду, построение потока, обтекающего дугу заданной формы и ряд других. Полученные результаты в дальнейшем использовались, в частности, при решении проблемы флаттера. Был найден общий метод решения задачи обтекания тонких крыловых профилей произвольной формы; показано, что наибольшей подъемной силой обладает крыло в форме дуги окружности. Прикладные задачи стимулировали дальнейшие исследования по теории вариационных принципов конформных отображений. В 1935 Лаврентьев опубликовал (частично в соавторстве) 16 статей и тезисов докладов, монографию в 2-х томах, программу учебного курса.

В 1931 стал профессором МГУ, связав свою жизнь с университетом на многие годы.

Без защиты диссертации (по совокупности научных работ) Лаврентьеву в 1934 присуждена ученая степень доктора технических наук, а в 1935 – доктора физико-математических наук. В том же стал старшим научным сотрудником в Математического института им. В.А.Стеклова Академии наук СССР, где проработал более 25 лет. Влияние Лаврентьева на это научное учреждение и сейчас ощутимо. С 1934 возглавлял отдел теории функций и воспитал большое количество учеников, ставших в последствии выдающимися учеными, среди них академик А.Ю.Ишлинский, академик Академии педагогических наук А.И.Маркушевич, член-корреспондент АН СССР, академик АН Грузии А.В.Бицадзе. К середине 1930-х Лаврентьев стал общепризнанным главой советской школы теории функций комплексного переменного.

В 1939 избран действительным членом Академии наук Украинской ССР (АН УССР) и директором Математического института АН УССР, переехал в Киев. Здесь он занимался теорией функций комплексного переменного и ее приложениям. На Украине были начаты и исследования Лаврентьева, связанные с механикой взрыва, была создана научная школа. Преподавал в Киевском университете, профессор (1939–1941 и 1945–1949), с 1941 по 1945 – заведующий Математическим отделением АН УССР.

В годы Второй мировой войны вместе с АН УССР Лаврентьев был эвакуирован на Урал в Уфу. Продолжил исследования в области взрывов. Предположив, что при высоких температурах материалы ведут себя подобно вязким жидкостям, разработал гидродинамическую теорию кумуляции (кумулятивный эффект – открытое еще во второй половине 19 в. усиление пробивной способности снаряда при специальном его устройстве, таком, что при соударении снаряда с преградой образуется высокоскоростная (кумулятивная) струя из пороховых газов и продуктов расплава металлической оболочки, прожигающая преграду). Результаты исследований, в том числе важнейший – глубина проникновения струи в преграду, приведены в статье Кумулятивный заряд и принципы его работы, 1957. Успешно решил ряд военно-инженерных задач, участвовал в создании отечественного кумулятивного снаряда. При исследовании особенностей кумуляции было обнаружено явление сварки металлов взрывом, получившее широкое применение в дальнейшем.

Внимание Лаврентьева привлекла также и теория длинных волн на поверхности жидкости при действии силы тяжести. Полученное первое доказательство существования точного решения уравнений распространения солитона (уединенной поверхностной волны) приведено в статье К теории длинных волн, 1943, затем в статье До теорii довгих хвиль (на украинском языке), 1947.

В феврале 1945 возвратился из эвакуации в Киев, стал вице-президентом АН УССР. На этом посту пробыл до 1948.

В 1946 избран академиком АН СССР. За исследования в области теории функций комплексного переменного и создание теории квазиконформных отображений ему была присуждена Сталинская (Государственная) премия. В 1949 удостоен второй Сталинской премии за созданную им теорию кумулятивных струй.

В связи с проблемой затопления трофейных морских судов изучал воздействие подводного взрыва. Провел экспериментальную проверку развитой им теории на академической базе АН Украины в пригороде Киева Феофании. Было обнаружено образование кумулятивных струй, формирующихся при схлопывании в воде полости из продуктов взрыва. Опубликовал работу Опыт расчета влияния глубины погружения бомбы в жидкость на ее разрушающую силу, 1946. К этому же периоду относится возникновение идеи об использовании шнуровых зарядов на основе «мокрого пороха», оказавшихся подходящим средством при прокладке траншей, для резки металлов, организации направленных взрывов и т.д.

С 1948 снова работает в МГУ. В этот период на базе МГУ создается новое высшее учебное заведение – Московский физико-технический институт (МФТИ), сыгравший важную роль в деле подготовки высококвалифицированных кадров для новых отраслей науки и техники, возникавших в послевоенные годы. В этом институте Лаврентьев основал специализацию по теории взрывов, заведовал кафедрой физики быстропротекающих процессов (1955–1958). Занимался направленными взрывами. Результаты изложены в работе О направленном метании грунта при помощи взрывчатого вещества, 1960.

Исследовал уравнения смешанного типа, описывающие течения газа в областях перехода через скорость звука, предложил использовать вместо известного уравнения Трикоми модельное линейное уравнение смешанного типа. В 1950 опубликовал статью (в соавторстве с А.В.Бицадзе) К проблеме уравнений смешанного типа.

В 1947 сделал на сессии АН СССР доклад Пути развития советской математики (опубликовано в 1948). Особое внимание в нем было уделено вычислительной математике и технике. Призвал к скорейшему созданию института вычислительной техники.

В 1950 избран директором Института точной механики и вычислительной техники (созданного в 1948 в Москве), главным конструктором которого стал С.А.Лебедев, специалист в области электротехники и вычислительной техники, впоследствии академик АН СССР. В Институте в кратчайшие сроки создаются первые образцы советских электронных счетных машин – родоначальниц отечественной вычислительной техники. Руководил этим институтом до 1953.

С 1951 по 1953 был академиком-секретарем Отделения физико-математических наук АН СССР этой деятельности придавал большое значение, исключительное внимание уделял развитию главных направлений тогдашней науки, ее конкретной связи с практикой.

С 1953 по 1955 работал вместе с руководителем советского атомного проекта академиком И.В.Курчатовым, был заместителем главного конструктора Министерства среднего машиностроения. В 1958 одним из первых получил Ленинскую премию (по специальной тематике).

В 1955 избран в члены Президиума АН СССР, с 1955 по 1957 вновь – академик-секретарь Отделения физико-математических наук АН СССР.

В 1957 выдвинул, совместно с академиками С.А.Христиановичем и С.Л.Соболевым, идею создания научных комплексов в Сибири, в местах особенно интенсивного развития промышленности и сельского хозяйства. Эта идея была поддержана рядом крупных ученых. 18 мая 1957 было принято правительственное решение о создании Сибирского отделения АН СССР, и его председателем стал Лаврентьев. Возглавлял Сибирское отделение до 1975 (затем был Почетным председателем). Сибирское отделение стало широко известно во всем мире, зарекомендовало себя не только серией фундаментальных разработок, но и приложением их к самым жизненно важным задачам развития Сибири, Дальнего Востока и европейской части страны.

Первым в Сибирском отделении начал работу Институт гидродинамики (ныне им. М.А.Лаврентьева, ИГиЛ), организатором и директором которого стал Лаврентьев. Ему принадлежит выбор организационной структуры института, его научной проблематики, придание им характера и поискового, и прикладного, определение целесообразного сочетания фундаментальных исследований с народнохозяйственными задачами. Руководил Институтом до 1976.

При поддержке Лаврентьева Б.В.Войцеховским, В.В.Митрофановым, М.Е.Топчияном и др. в Институте была разработана теория спиновой детонации (при распространении в круглой трубе фронт детонационной волны такого рода описывает на стенках трубы винтовую линию).

В работе Об одном принципе создания тяговой силы для движения (совместно с М.М.Лаврентьевым, 1962) предложил механическую модель (гибкий стержень в канале с жесткими стенками) для исследования перемещения змей, рыб и т.п. Исследовал динамику облака ядерного взрыва, развил теорию автомодельного движения турбулентных вихревых колец. Построил новые модели отрывного обтекания тел с кормовой циркуляционной зоной. Его интересовали также и другие задачи: волны на воде и гашение их дождем; возникновение и развитие гигантских морских волн (цунами), борьба с лесными пожарами, предотвращение загрязнения рек, экология строительства, достоинства различных электронно-вычислительных систем, организация научных исследований, методика преподавания в высшей и средней школе и т.д.

При активном участии Лаврентьева создавался и Новосибирский государственный университет (был организован в 1958, первый учебный год начался в сентябре 1959 лекцией академика С.Л.Соболева). Базой для студенческой практики стали научные институты Новосибирского Академгородка. Читал лекции в Новосибирском университете, профессор университета 1959–1966.

В Новосибирском Академгородке были созданы вначале специализированная физико-математическая, а затем химическая школы-интернаты, клуб юных техников. Официальное открытие первой в стране специализированной физико-математической школы-интерната (ФМШ) при Новосибирском государственном университете состоялось в январе 1963.

Получил звание почетный гражданин Новосибирска (1970).

С 1976 снова работал в Москве. В 1976–1980 Председатель Национального комитета СССР по теоретической и прикладной математике.

Часто бывал за границей, где читал лекции и изучал состояние математики и механики. Был избран в 1962–1966 членом, а в 1966–1970 вице-президентом исполкома Международного математического союза. Избран иностранным членом АН Чехословакии, Болгарии, Польши, Финляндии, Германской АН в Берлине (ГДР), АН Liopoldina (ГДР), Французской АН, членом Международной Академии астронавтики, а также членом ряда других международных и национальных научных организаций.

Написал ряд монографий и учебников.

За выдающиеся заслуги в развитии науки и организации Сибирского отделения АН СССР присвоено звание Героя Социалистического Труда (1967). Награжден пятью орденами Ленина (1953, 1956, 1960, 1967, 1975), орденом Октябрьской Революции (1970), четырьмя орденами Трудового Красного Знамени (1945, 1948, 1953, 1954), орденом Отечественной войны II степени (1944), орденом Почетного легиона степени Командор (высшая награда Франции, 1971), медалями.

Известны 530 трудов Лаврентьева (научные и публицистические статьи, обзоры, рецензии, монографии, учебники, очерки воспоминаний и т.п.) Многие из его учеников стали выдающимися учеными.

Умер 15 октября 1980 в Москве; похоронен в Новосибирске.

Сочинения: Основы вариационного исчисления. В 2-х частях. М. – Л., ОНТИ, 1935 (соавт.: Л.А.Люстерник); Курс вариационного исчисления. М. – Л., ОНТИ, 1938 (соавт.: Л.А.Люстерник); Конформные отображения с приложениями к некоторым вопросам механики. М. – Л., ГТТИ, 1946; Вариационный метод в краевых задачах для систем уравнений эллиптического типа. М., Изд-во АН СССР, 1962; Методы теории функций комплексного переменного, 4 изд., М., 1973 (соавт.: Б.В Шабат); Проблемы гидродинамики и их математические модели. 2 изд., М., 1977 (соавт.: Б.В.Шабат); Избранные труды. Математика и механика. М., Наука, 1990.

Андрей Богданов