Jakov Borissovitš Zeldovitš (vene keeles Яков Борисович Зельдович; 8. märts 1914 Minsk – 2. november 1987 Moskva) oli Vene füüsik, keemik ja kosmoloog.

Zeldovitši teadushuvid haarasid väga laia spektrit teadusmaastikul. Ta on teinud silmapaistvaid uurimusi keemilises füüsikas, põlemise teoorias, teoreetilises astrofüüsikas ja kosmoloogias, lööklaine ja detonatsiooni füüsikas, füüsikalise keemias, tuumafüüsikas ning osakestefüüsikas.

Ta oli aatomi- ja vesinikupommi loojaid Nõukogude Liidus.

Jakov Zeldovitš lõi nõukogude astrofüüsikute ja kosmoloogide koolkonna.

Ta juhtis kuni surmani kahte teadusnõukogu: põlemisprobleemide ja kosmoloogia alal.

Jakov Zeldovitš on maetud Moskvas Novodevitšje kalmistule.

Haridustee

Jakov Zeldovitš oli teaduse imelaps. 18-aastaselt asus ta tööle Leningradis asuvasse NSVL TA Keemilise Füüsika Instituuti. 19-aastaselt hakkas ta trükis avaldama esimesi teadustöid.

Zeldovitš on õppinud kaugõppes Leningradi Riikliku Ülikooli füüsika-matemaatika teaduskonnas ja Leningradi Polütehnilise Instituudi füüsika-mehaanika teaduskonnas, kuid kumbagi neist ta ei lõpetanud. Kõrgkoolidiplomi puudumine siiski ei saanud takistuseks pääseda tal 1934. aastal Keemilise füüsika instituudi aspirantuuri.

Jakov Zeldovitš kaitses füüsika-matemaatikateaduste kandidaadi kraadi 1936. aastal. Kolm aastat hiljem (1939) kaitses ta edukalt füüsikamatemaatikadoktori kraadi doktoriväitekirjaga "Lämmastiku oksüdeerumine põlemisel".

Karjäär

Jakov Zeldovitš omandas professori kutse 1946. aastal.

1964 asus ta juhtima NSVL TA Rakendusmatemaatika Instituudi astrofüüsika osakonda. 1983–1987 juhatas Zeldovitš NSVL TA Füüsikaprobleemide Instituudi teooriaosakonda.

Ühtlasi oli ta Moskva Riikliku Ülikooli professor alates 1965 kuni oma surmani 1987.

Teadus

Enne tuumapommi

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

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

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

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

Tuumapomm

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

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

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

Esimene kaheastmeline termotuumapomm katsetati 22. novembril 1955, samuti Semipalatinski polügoonil. Kolme megatonnise nominaalvõimsusega pomm visati alla 12 kilomeetri kõrguselt 870 kilomeetrise tunnikiirusega lendavalt pommitajalt. Langevarjuga varustatud pomm lõhkes ettenähtud 1500 meetri kõrgusel.

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

Pärast tuumapommi Osakestefüüsika

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

Astrofüüsika

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

Zeldovitš on uurinud tähtede evolutsiooni katastroofistaadiume ja kvasareid.

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

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

Kosmoloogia

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

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

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

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

Zeldovitš ja Eesti

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

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

Konverents Tallinnas: "Universumi makrostruktuur"

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

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

Ajakiri Nature: "Suured tühikud universumis"

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

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

Raamat "Minu Universum"

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

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

Tunnustused

Valitud akadeemiatesse ja õpetatud seltsidesse

• NSVL Teaduste Akadeemia (korrespondentliige 1946, akadeemik 1958, füüsika alal)
• Rahvusvaheline Astronautika Akadeemia (korrespondentliige 1969)
• Lepoldina (1972, füüsikalise keemia sektsioon)
• Ameerika Kunstide ja Teaduste Akadeemia (1975, füüsika kategoorias)
• Londoni Kuninglik Selts (1979)
• USA Rahvuslik Teaduste Akadeemia (1979, astronoomia alal)
• Ameerika Filosoofiaselts (1979, füüsikasektsioon)
• Ungari Teaduste Akadeemia (1983)

Muud tunnustused

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

Huvitavaid fakte

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

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

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

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