Коротко


спецпроект

Физически это возможно

Самые передовые достижения физики, которые могут изменить наш мир уже завтра

Cерия интервью с ведущими российскими математиками, публиковавшаяся на протяжении года в «Огоньке» под рубрикой «Математические прогулки», вызвала не только живой интерес читателей, но и неожиданный рикошет: за математиками потянулись физики, которым, как оказалось, тоже есть что рассказать — и о новых горизонтах науки, и о достижениях ведущих исследователей. От такого предложения редакция отказаться не могла, так что «Огонек» вместе со Сколтехом начинает новый большой разговор, на этот раз о физике.

Под рубрикой «Физически это возможно» в течение года будут выходить интервью с ключевыми российскими учеными, теоретиками и экспериментаторами, которые объяснят, чем занимаются, и расскажут все, что не секретно.

При выкладке на сайт публикации будут сопровождаться еще и видеороликами (самые яркие отрывки из интервью, видеографика, схемы, помогающие понять сложный контекст), которые специально для этого проекта «Огонька» приготовят специалисты Сколтеха.
Владимир Захаров: «Жизнь — это противостояние хаосу» Владимир Захаров: «Жизнь — это противостояние хаосу»

Академик Владимир Захаров - автор теории нелинейных волн

Академик Владимир Захаров - автор теории нелинейных волн

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Почему мы так и не научились предсказывать погоду и почему ни в одном обществе не удалось распределить ресурсы равномерно? С точки зрения науки это вопросы примерно об одном и том же. Чем нам в извечном поединке с хаосом может помочь физика? «Огонек» поговорил об этом с одним из самых цитируемых сегодня российских ученых и ведущим мировым специалистом в области теории нелинейных волн Владимиром Захаровым.

— Владимир Евгеньевич, вы одновременно и физик-теоретик, и математик, и океанолог — как я понимаю, именно сочетание этих трех дисциплин и принесло вам медаль Дирака, которую еще называют «Нобелевской премией для физиков-теоретиков». Можете очертить круг ваших научных интересов и объяснить, как все это связывается?

— В той области знаний, где занят я, физики-теоретики строят математические модели природных явлений. Какие именно это природные явления — зависит от личного вкуса ученого. Меня интересуют те, где участвуют волны, в том числе волны, вызывающие катастрофы. Сейчас мое рабочее время делится между двумя направлениями. Первое — это волны на поверхности жидкости, а второе — волны в оптических линиях. Эти два направления не столь уж противоположны, потому что описываются схожими математическими уравнениями. Если подробнее, то я много занимаюсь вопросами ветрового волнения океана и возможностями предсказания этих волнений. В частности, речь об изучении волн-убийц.

— Насколько я понимаю, речь не о цунами?

— Да, это довольно редкое катастрофическое явление. Такая волна высотой до 20 метров возникает за 2–3 минуты из сравнительно спокойного моря, то есть как бы из ничего. Среагировать и спасти судно капитан в этом случае часто не успевает. Долгое время ученые вообще не верили в существование этих гигантских волн, считая их выдумкой моряков. Но с тех пор, как в море появились нефтяные платформы, круглосуточно фиксирующие волнение, волны-убийцы и впрямь замечены. И сейчас тема у всех на слуху. Есть фотоподборка пострадавших судов — например, огромный танкер разломан пополам. Волна-убийца подошла под днище, он «встал» на эту волну, но так как конструкция судна не рассчитана на то, чтобы быть поднятой в одной точке, оно ломается надвое.

— Что сегодня известно о природе этих явлений?

— В природе это явление достаточно частое. Называется коллапс: самопроизвольная концентрация энергии в одном месте. Самый простой пример — молния. Энергия распределена между облаками, а потом возникает такая зона, где все концентрируется и выделяется в виде тепла и света.

Если вы, например, пустите достаточно интенсивный лазерный луч по кристаллу, то он сфокусируется в точку, и там произойдет разрушение. Это явление самофокусировки. Фокусировка знакома каждому, кто выжигал с помощью лупы. А в природе лупу устраивает сама природа, в том числе в океане: сначала энергия волн распределена равномерно, а потом в силу некоторых причин собирается в одном месте.

Если говорить еще более широко, то все это связано с таким всеобщим явлением, как неустойчивость. В мире много неустойчивого. Скажем, гравитационная неустойчивость приводит к образованию звезд: была равномерная материя, но равномерное распределение неустойчиво, вот энергия и концентрируется в отдельных местах. Так, собственно, и начали собираться звезды.

Владимир Евгеньевич всю жизнь противостоит хаосу. С помощью математических формул он ищет путь к укрощению грозных стихий

Владимир Евгеньевич всю жизнь противостоит хаосу. С помощью математических формул он ищет путь к укрощению грозных стихий

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

В этом смысле разделение общества на богатых и бедных — следствие довольно общих законов природы. Человеческое общество тоже ведь неустойчиво. Если вы устроите равномерное распределение денег по всем, пройдет некоторое время и все будет наоборот: у некоторых будет много, у других мало. Эволюция подчиняется таким же законам неустойчивости.

— С эволюцией совсем уже непонятно.

— Смотрите. Одна и та же математическая теория описывает выделение богатых людей из массы бедных и процесс сепарации видов. Почему в природе не существует промежуточных видов? Например, есть собака, лиса, кошка, а между ними «смешанных» животных нет. Почему гены распределились столь неравномерно? Потому что есть определенное количество экологических ниш, и в каждой из них выживает свой набор живых существ.

— Давайте вернемся к волнам. Пару недель назад в Саутгемптонском университете заявили, что волны-убийцы виноваты в исчезновении кораблей в Бермудском треугольнике…

— Волны-убийцы могут возникнуть практически везде, они фиксировались и вблизи Швеции, и у Марселя, и у нас в Геленджике. Не так давно от таких волн пострадал круизный лайнер «Louis Majesty» в Средиземном море. Судно не затонуло, хотя волна захлестнула капитанский мостик, разбила стекла. Больше десятка человек пострадали, двое погибли.

Но на Земле действительно есть особо опасные зоны. Самое нехорошее — не Бермуды, а южное побережье Африки: от Кейптауна до города Дурбан. О том, что именно это место представляет собой особую опасность, было известно, когда природу подобных явлений еще не понимали: страховая компания Ллойда ведет подсчет морских катастроф с XIX века, они и выявили, что у южного побережья Африки происходит самое большое число загадочных катастроф — суда просто исчезают.

Владимир Захаров родился в 1939 году в Казани

Владимир Захаров родился в 1939 году в Казани

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Если же обратиться к геофизике, мы увидим, что там довольно быстрое — порядка 8 км/ч — течение Агульяс (его еще называют течение мыса Игольного.— «О»), капитаны судов используют это для экономии топлива. Но, к сожалению, получается так, что именно там они встречаются с волнами-убийцами. Большие волны идут оттуда. Дальше они могут перераспределиться, фокусироваться на океанских течениях и создавать опасные зоны.

— Я так поняла, что волны-убийцы не связаны с силой ветра и погодными условиями…

— Сами по себе волны-убийцы с ветром не связаны. Но в Южном океане, что между Африкой и Антарктидой, постоянно происходят штормы. Зыбь от них идет далеко. Эти волны, практически не затухая, могут не раз обогнуть земной шар. Затем они натыкаются на то самое течение Агульяс, которое играет роль своего рода линзы для волн со стороны Антарктики.

— Насколько успешно физики-теоретики моделируют подобные катастрофы? Их можно предсказывать?

— Мы строим математические модели этого процесса, набираем статистику, пытаемся оценить функцию рождения вероятности таких явлений. Однако индивидуально такие события очень трудно предсказуемы. Если говорить о волнах-убийцах, то там спектр волнения должен подчиняться некоторым условиям. В частности, должен быть спектрально узким, чтобы достаточно близко подходить к периодической монохроматической волне (особая волна, в спектр которой входит всего одна составляющая по частоте.— «О»).

В 1963-м Владимир Евгеньевич окончил Новосибирский государственный университет

В 1963-м Владимир Евгеньевич окончил Новосибирский государственный университет

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Грубо говоря, это можно сфотографировать и увидеть из космоса. Но и здесь не все просто: на основании анализа спектра волнения моря можно предсказать, что это событие произойдет с известной вероятностью. А вот произойдет ли оно в реальности или нет — неизвестно. Поэтому, например, мы можем дать капитану судна указание не заходить в тот или иной район. Но сказать, где именно возникнет такая волна, практически невозможно.

— А можно ли как-то гасить эти волны? Например, академик Сахаров предлагал в свое время использовать подземные термоядерные взрывы для предотвращения катастрофических землетрясений…

— Это невозможно. Когда мы говорим о катастрофических геофизических явлениях, там очень большая энергия. По сравнению с теми процессами, которые происходят в ураганах, взрыв атомной бомбы — явление среднего плана. Погасить их невозможно. Единственный путь — уйти из зоны, где они могут появиться.

— Создание моделей каких природных явлений наиболее актуально для человечества?

— В планы нашей научной группы входит создание теории возникновения ураганов.

Было бы очень важно узнать, как именно происходят эти явления, описать их математически. Интересно понять, по каким траекториям они движутся. Сегодня известно, что траектории ураганов крайне неустойчивы, и может оказаться, что небольшое воздействие сможет направить ураган в сторону. То есть сам-то ураган ликвидировать нельзя, но, возможно, когда-то мы научимся управлять его движением. Чтобы он ушел куда-то, скажем, в Южный океан, и ураганил там. Пока я боюсь делать далеко идущие обещания, здесь легко ошибиться.

— Сразу приходит на ум метеорологическое оружие. Я правильно понимаю, что на деле оно пока сводится к разгону облаков в день того или иного города?

— Ну метеорологическое оружие — это выдумка пропагандистов. Сегодня управлять сколько-нибудь серьезными природными явлениями нельзя. Человечество до сих пор не научилось предсказывать землетрясения, хотя это классический пример катастрофического явления. Вообще, геофизические процессы слишком масштабны, чтобы в них можно было вмешиваться. Но построить теорию ураганов было бы очень интересно и полезно.

— Ваша самая цитируемая работа связана с распространением волн в оптических линиях. Там тоже существуют волны-убийцы?

— Конечно, подобные явления бывают в оптических линиях тоже. И они могут приводить к разрушению самих линий и к потере информации.

В свое время я стал одним из создателей теории солитонов, которую сейчас изучают в институтах. Солитон — это такая локализованная, уединенная волна, которая может пройти очень большое расстояние без искажения формы. Сейчас изучают солитоны в кристаллах, магнитных материалах, волоконных световодах, в атмосфере Земли и других планет, в галактиках, даже в живых организмах. Солитоны бывают и в оптике. Одна из основных идей — она довольно давно возникла, но технически реализуется только сейчас,— использовать солитоны в качестве квантов информации в оптических системах.

Десять лет Захаров руководил Институтом теоретической физики им. Л.Д. Ландау

Десять лет Захаров руководил Институтом теоретической физики им. Л.Д. Ландау

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— И в чем преимущество этого метода?

— Обычно при передаче по оптико-волоконным линиям связи сигнал нужно усиливать через каждые 100 километров. А через каждые 500–600 километров нужно ставить ретранслятор, который преобразовывает оптический сигнал в электрический с сохранением всех параметров, а затем — снова в оптический для дальнейшей передачи. Если этого не делать, то на расстоянии свыше 500 километров сигнал исказится до неузнаваемости. Стоимость нужного оборудования очень высока: передача одного терабита информации из Сан-Франциско в Нью-Йорк обходится в 200 млн долларов на каждую ретрансляционную станцию. Солитоны же сохраняют свою форму при распространении, поэтому они могут передавать по оптоволокну без потерь сигнал на расстояния 5–6 тысяч километров.

— Современная телекоммуникационная индустрия во многом базируется на ваших теоретических работах. Каким чудом вы нащупали столь перспективную нишу в 1960-е, когда ни об интернете, ни о мобильной связи не мыслили?

— Это направление я выбрал потому, что косвенным образом принадлежу к школе Ландау. С 1993 по 2003 год возглавлял Институт теоретической физики его имени. А в ту пору, когда был еще студентом, я изучал, как и полагается, знаменитый курс Ландау (10-томный курс «Теоретической физики», по которому до сих пор учатся физики во всем мире.— «О»). И в какой-то момент понял, что в нем недостает одного тома, а именно — «Теории волн или нелинейной теории волн». И понял: моя жизненная задача — восполнить этот пробел. В то время нелинейная теория волн не была актуальной практически, лазеры только изобретали. Но уже начались различные эксперименты, в том числе в оптике. Это мотивировало мое честолюбие. Сейчас можно сказать, что не зря. Это чрезвычайно успешная область физики. В год по этим темам проходит десяток конференций.

— Но сначала вы все-таки занимались физикой плазмы?

— Да, сначала речь шла о волнах в плазме. Когда стала бурно развиваться нелинейная оптика, мы увидели схожесть процессов в этих средах. Поэтому и переключили внимание.

Плазмой как таковой я довольно давно не занимаюсь. Хотя недавно у нас была работа по поводу возможности передачи информации из космического корабля, который находится в состоянии блокаута. Знаете, когда спускаемая капсула вылетает из космоса в атмосферу, вокруг образуется зона плазмы, и через нее не могут проходить радиоволны… Это большая проблема, потому что полностью теряется связь. Наша идея состояла в том, что на сам корабль можно поставить генератор волн существенно более высокой частоты и в плазме эти волны трансформируются в другие, которые будут уже восприняты наземным наблюдателем. Мы опубликовали пару статей, но инженеры не заинтересовались.

— А военные?

— Военные интересовались, но у них свои специалисты. Я же допусков не имею и никогда не занимался секретными темами.

С 2005 года академик Захаров живет на две страны

С 2005 года академик Захаров живет на две страны

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Тем не менее вы долго были невыездным.

— Это связано с другими обстоятельствами: одно время я был активным сторонником диссидентского движения. В частности, у меня на квартире в Новосибирске подписывалось знаменитое письмо в поддержку активистов самиздата Гинзбурга, Галанскова, Добровольского и Лашковой. Тогда его подписали 46 сотрудников Сибирского отделения РАН СССР и преподавателей Новосибирского университета (речь о письме с протестом против нарушения гласности в ходе самого крупного судебного процесса над диссидентами.— «О»). В итоге я был невыездным по 1988 год.

— Как вы, живя в Москве, попали в Институт ядерной физики к знаменитому Андрею Будкеру в Новосибирске?

— Это сложная история. Я учился в Москве в Энергетическом институте (МЭИ.— «О»), пришлось оттуда уйти, и я попал в Курчатовский, который в то время был филиалом Института ядерной физики. Когда институт переезжал в новосибирский Академгородок, Будкер предложил переехать с ним. Но, надо сказать, он испытывал всех, кто приходил к нему в первый раз.

— Что это было за испытание и сколько вам было лет?

— 21 год. Будкер, вообще говоря, был любвеобильным человеком, поэтому задачка была соответственная. Вот, говорит, представь человека, который работает в центре Москвы. А у него две любовницы, одна на метро «Сокол», а другая — на «Красногвардейской». Он садится в первый попавшийся поезд, который подходит, и едет, соответственно, к той или иной. Поезда ходят с равной вероятностью, но потом выясняется, что у одной дамы он был в 3 раза чаще, чем у другой. В чем причина? Я сразу сообразил: вопрос в том, как распределены промежутки между поездами. Бывает так, что пришел поезд и тут же через некоторое время пришел другой. И поэтому тот, который ты ждешь, окажется опять первым. Ответ ему понравился, и он задал еще вопрос: у человека 365 знакомых и он ходит на день рождения к каждому. Сколько дней в году он не будет ходить на дни рождения? Я сказал — один день. Потому что вероятность того, что в данный день он не пойдет на день рождения — это единица минус 1/365. Далее работает закон произведения вероятностей независимых событий. То есть это число нужно возвести в степень 365. Вот и получится единица на е с огромной точностью.

— Новосибирский Академгородок до сих пор овеян легендами — затерянный в лесу остров научной и личной свободы.

— Это было замечательное время. А вы знаете, что именно я придумал название клуба «Под интегралом»? Были разные идеи, хотели назвать «Под зонтиком». Клуб закрыли в 1968-м, когда наступила эпоха реакции, после событий в Чехословакии, но вывеска висела еще долго…

— Как вы теперь, спустя многие годы жизни на две страны — США и Россию, оцениваете эффективность советской науки?

В России Владимир Евгеньевич работает завсектором математической физики в Физическом институте им. Лебедева в Москве

В России Владимир Евгеньевич работает завсектором математической физики в Физическом институте им. Лебедева в Москве

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— СССР в целом был нежизнеспособным организмом. А вот наука была хорошая. Достаточно сказать, что в США до сих пор на кафедрах математики процентов десять — профессора из России. Но военная наука, на которую было поставлено очень много, была не столь эффективна. Потому что в этих закрытых «ящиках» больше занимались спортивным ориентированием по компасу или игрой в пинг-понг. Кстати, в США дела обстоят не сильно лучше. Видимо, срабатывает какой-то общий закон крупных бюрократических систем. Там тоже тратится зря куча денег.

В целом я за капитализм, но такой, где культурный герой не бандит, сделавший состояние благодаря отсутствию моральных принципов, а тот, кто поднялся наверх благодаря инициативе и трудолюбию. Например, изобретатель Googlе молодой Сергей Брин придумал поисковую систему и стал миллиардером. Кто же будет против этого возражать?

— Не так давно Минэкономразвития опубликовало доклад, из которого хорошо видно: «утечка мозгов» из России не прекратилась…

— Если у аспиранта стипендия 6 тысяч рублей, о чем говорить? Это же простой материальный фактор. Сегодня видно, что чиновники у нас рассматривают науку как служанку технологии. Поэтому такая простая мысль, что человек может заниматься фундаментальной наукой и при этом всю жизнь получать гарантированную высокую оплату, им кажется совершенно несвоевременной с точки зрения рынка.

— Как вы оцениваете то, что происходит с Академией наук? Дает ли ученым надежду последняя редакция закона о РАН, где говорится, что академия будет прогнозировать основные направления научного развития страны и руководить научной деятельностью в вузах?

— Это немного лучше, чем было раньше. Члены клуба «1 июля» (неформальное объединение академиков РАН, выступивших против радикальной реформы.— «О») писали письмо в поддержку президента Путина, потому что он принял адекватные поправки относительно академии, а потом кто-то пытался перекрутить все в более жесткую форму. Поэтому в данный момент у нас есть проблеск оптимизма. Весь вопрос в том, насколько умным человеком окажется новый министр науки. Он должен понимать: его главная задача — добывать деньги, а управление наукой нужно доверить людям, которые в этом более компетентны.

Но в целом все, происходящее с российской наукой, ужасно. Реформу Академии наук в таком виде проводить было категорически нельзя. Конечно, у старой академии накопилось много проблем, так как долгое время ее руководство жило совершенно в отрыве от народа. Но лечить головную боль отрезанием головы — это неправильный способ лечения.

А в США является профессором математики Аризонского университета в городе Тусоне

А в США является профессором математики Аризонского университета в городе Тусоне

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Что сегодня для вас самое интересное в физике?

— Если бы меня спросили, чем бы я хотел заниматься, то я бы сейчас вплотную занимался гравитационными волнами Вселенной, ранней стадией развития Вселенной и турбулентностью на ранних этапах Вселенной. Это чрезвычайно интересно. На мой взгляд, изучение Вселенной — главнейшая задача для физика. Кроме того, когда выбираешь задачу, важно ощущение, можешь ли ты в этой области что-то сделать. В данном вопросе я ощущаю некоторый потенциал.

— А каких открытий нам ждать?

— Ну в порядке мечтаний… Можно было бы представить себе решение задачи двух тел в общей теории относительности. Как известно, задача двух тел в классической физике была решена еще Ньютоном. Можно ли ее решить в общей теории относительности? Пока кажется, что нет. Хотя, возможно, все не так безнадежно. Недавно в эксперименте были получены гравитационные волны, возникающие при слиянии двух черных дыр. В 2017-м за работу по созданию обсерватории LIGO (ее главная задача — экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения.— «О»), где был получен сигнал от слияния двух черных дыр массами 36 и 29 солнечных масс на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли, присудили Нобелевскую премию по физике. Это как раз и есть задача двух тел. Так что мой интерес, если говорить совсем просто, описать, что происходит при слиянии черных дыр.

Кроме того, у меня есть твердое убеждение, что можно усовершенствовать математические модели, которые используются в теории относительности. Там можно проинтегрировать больше, чем уже сделано. Но это в некотором смысле мечта.

— Владимир Евгеньевич, вы один из немногих ученых, которые профессионально занимаются поэзией. В 1990 году «Огонек» опубликовал замечательную подборку ваших стихов. Говорят, вы даже думали бросить науку ради поэзии?

Владимир Евгеньевич - автор поэтических сборников, член Союза российских писателей и российского ПЕН-центра

Владимир Евгеньевич - автор поэтических сборников, член Союза российских писателей и российского ПЕН-центра

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Да, это было, когда я оканчивал Новосибирский университет, где работало литературное объединение. Но наваждение это продолжалось недолго.

— Анна Ахматова условно делила новых знакомых на две категории: «Чай, собака, Пастернак» и «Кофе, кошка, Мандельштам». Я знаю, что вы очень любите Мандельштама и именно с ним у вас связана семейная история.

— Да, вы назвали известный тест Ахматовой… Что касается меня, то я уверен, что Мандельштам — фантастический поэт, на голову выше остальных. Знаете ли вы, что у Осипа Мандельштама был большой интерес к науке? Недавно я нашел у него строки, написанные в 1923 году:

Опять войны разноголосица

на древних плоскогорьях мира,

и лопастью пропеллер лоснится,

как кость точеная тапира.

Крыла и смерти уравнение,

с алгебраических пирушек

слетев, он помнит измерения

других эбеновых игрушек.

Это же надо сказать: «с алгебраических пирушек»?! Пастернаку такое и в голову бы не пришло, он был слишком замкнут на себе, а Мандельштам смотрел на мир открыто.

— Каким образом к вам попали «Воронежские тетради» Мандельштама?

— Это интереснейшая история, но я не вправе рассказать все детали и не буду называть имен. Я был очень дружен с семьей одного молодого человека, который учился со мной и много мне помогал по жизни. Его мама жила в Москве, но часто ездила в Воронеж, поскольку была там профессором биологии. Ее брат работал очень крупным чином в органах, уж не знаю, имеет ли это отношение к делу. Но однажды она привезла из Воронежа эти две тетрадки. Она знала мой жгучий интерес к Мандельштаму и передала их мне на хранение. Я увез их в Новосибирск и на всякий случай выучил наизусть. Через два года меня попросили тетради вернуть, что я и выполнил. Впоследствии именно они были активно использованы «ИМКА-Пресс» при составлении первого настоящего издания Мандельштама.

Когда к нам в Новосибирский городок приезжали американцы и один из них спросил, что мне в следующий раз привезти в подарок, я попросил привезти два вышедших тома Мандельштама. Эта книга до сих пор у меня, хотя и в достаточно потрепанном виде. Все потому, что мои друзья в Академгородке сказали: «Володя, стыдно тебе одному владеть этим. У нас есть техника, мы разошьем, отсканируем, сделаем 20 копий, а потом сошьем обратно. Внешний вид пострадает, зато это пойдет в народ». Я некоторое время кряхтел, возражал, потому что уж очень красивые книги, но потом, конечно, отдал.

Академик Захаров - один из самых титулованных физиков, лауреат госпремий СССР (1987) и РФ (1993), а также медали Дирака (вместе с профессором Робертом Крайчнаном)

Академик Захаров - один из самых титулованных физиков, лауреат госпремий СССР (1987) и РФ (1993), а также медали Дирака (вместе с профессором Робертом Крайчнаном)

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Вы не только один из немногих профессиональных поэтов, но еще и человек верующий. Правда ли, что чем глубже человек погружается в науку, тем для него очевиднее, что красота Вселенной сотворена?

— Совершенно согласен. Неужели не удивителен тот факт, что Земля представляет собой столь исключительное явление? Или посмотрите на ветку сирени. Если вы не умилитесь тому, что она существует, значит, у вас есть проблемы с эстетическим сознанием.

Сирень как биологический вид возник, предположим, миллион лет назад. Была ли сирень до этого? Схоласты отвечают: да, конечно, была, но в потенциальном виде. А потом она как-то актуализировалась. И есть огромный потенциальный мир, в котором есть сто миллионов видов сирени, а потом какая-то из них актуализируется. Эта точка зрения знаете кому принадлежит?

— Платону.

— Не только, в основном она принадлежит Фоме Аквинскому. Происходящее есть актуализация потенциального мира. Причем это соответствует научному взгляду на вещи. Представьте себе, что у вас имеется горный ландшафт, и по нему скатывается шарик. Он выбирает тот или иной путь, который мы видим, но сам ландшафт существует независимо от этого шарика?

Вся жизнь человечества направлена на преодоление второго начала термодинамики, то есть на противостояние хаосу. Это осознанно делают не так много людей, но именно поэтому это так важно. Долг человека — хаосу противостоять.

И физик, и лирик / визитная карточка

Академик Владимир Захаров всю жизнь противостоит хаосу. С помощью математических формул он ищет путь к укрощению грозных стихий, а с помощью слов — создает поэзию.

Владимир Евгеньевич Захаров родился в 1939 году в Казани. В 1963-м окончил Новосибирский государственный университет. За свою научную карьеру создал основополагающие труды по физике плазмы, теории распространения волн в нелинейных средах, в том числе в океане, а также по нелинейным уравнениям математической физики. Получил важные результаты в общей теории относительности и в классической дифференциальной геометрии.

Десять лет руководил Институтом теоретической физики им. Л.Д. Ландау. С 2005-го живет на две страны: в России работает завсектором математической физики в Физическом институте им. Лебедева в Москве, а в США является профессором математики Аризонского университета в городе Тусоне. Один из самых титулованных физиков, лауреат государственных премий СССР (1987) и РФ (1993), а также медали Дирака (вместе с профессором Робертом Крайчнаном) за «значительный вклад в теорию турбулентности».

Автор поэтических сборников «Хор среди зимы» (1991), «Южная осень» (1992), «Перед небом» (2005), «Весь мир — провинция» (2008), «Рай для облаков» (2009), «Сто верлибров и белых стихов» (2016). Лауреат литературной премии «Петрополь» и медали им. Виктора Розова за вклад в российскую культуру. Член Союза российских писателей и российского ПЕН-центра. В № 4 за 1990 год «Огонек» опубликовал подборку стихотворений Владимира Захарова.

 

Ильдар Габитов: «Электроника зашла в тупик» Ильдар Габитов: «Электроника зашла в тупик»

Академик Владимир Захаров - автор теории нелинейных волн

Профессор Сколтеха Ильдар Габитов — крупнейший специалист в области управления потоками света

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Фотонный компьютер, Wi-Fi из лампочки, материалы-невидимки, боевые лазеры и сверхчувствительные сенсоры… Все это плоды одной и той же науки — фотоники. О том, почему именно свет сегодня стал объектом изучения чуть ли не для половины физиков во всем мире, «Огоньку» рассказал профессор Сколтеха Ильдар Габитов

Мышь в камере подсвечивается инфернальным зеленым светом: несколько секунд нужно лазеру, чтобы проникнуть в глубь организма и просканировать его до мельчайших деталей. На экране появляется изображение запутанного клубка кровеносных сосудов — до самых крошечных, размером в десятую долю миллиметра. Это оптоакустический микроскоп — уникальный, пока единственный в России прибор. Он преобразует оптический сигнал в акустический и позволяет не только «видеть» сосуды вплоть до микрокапилляров, но и обнаружить в крови мельчайшие частицы — например, единичные раковые клетки.

— А если увеличить интенсивность излучения, то клетка от перегрева просто лопнет и разлетится на части. Понимаете? — рассказывает профессор Ильдар Габитов.— Мы можем удалять нежелательные биологические объекты прямо внутри организма без хирургического вмешательства и без воздействия на весь организм. Эти возможности одновременной диагностики и терапии характерны для нового направления медицины — тераностики.

Мы находимся в Центре фотоники и квантовых материалов в Сколковском институте науки и технологии в лаборатории биофизики. Пока ученые оттачивают свое мастерство на образцах тканей. Но в ближайшее время в Сколтехе появится полноценный исследовательский виварий.

Интересно, что идея соединить технологии диагностики и лечения возникла еще у Нобелевского лауреата, одного из авторов американской атомной бомбы — Ричарда Фейнмана. Он предсказал создание автономных инструментов, которые смогут выполнять хирургические операции непосредственно в организме человека. Фейнман писал: «...Было бы интересно, если бы вы могли проглотить хирурга. Вы введете механического хирурга в кровеносные сосуды, и он пройдет к сердцу и "осмотрится" там...». Возможно все это станет реальностью в ближайшее десятилетие. Для этого нам нужно понять, как фотоны взаимодействуют с веществом на наноуровне, и развить методы управления светом.

Компьютер из света


Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Свет — это основа всего,— добавляет профессор Габитов по пути в другую лабораторию.— Без света не было бы ничего: не смогла бы зародиться жизнь на Земле. Не было бы ни современной медицины, ни современной промышленности, да и всего современного общества с его сложнейшей информационной структурой, экономикой и повседневной жизнью тоже бы не было. Наука фотоника, чье стремительное развитие обусловлено огромным количеством приложений, изучает свойства света, взаимодействие света с веществом, разрабатывает методы управления световыми потоками. Общим для этих методов является одно — они основаны на манипуляциях с частицами света — фотонами. (Фотон — это квант электромагнитного излучения, он, в отличие от электрона, не имеет массы и электрического заряда и двигается в вакууме со скоростью света — «О».)

— А почему фотоника стала так бурно развиваться именно сейчас? Все передовые страны, включая Россию, определили ее как стратегически важное направление...

— Я бы назвал два основных фактора — развитие инструментальной базы и растущие технологические потребности, включая информационную инфраструктуру современного общества. Сегодня 30–40 процентов выпускаемой в мире продукции создается с использованием фотоники, а перечень областей, где будут применяться открытия, растет с каждым днем.

— Одной из самых «горячих областей» остаются компьютерные технологии. Основатель Intel Гордон Мур еще в 1965-м сформулировал закон, по которому число транзисторов на микросхеме и, значит, быстродействие будут увеличиваться вдвое каждые два года. Но в 2016-м его закон работать перестал: электроника больше не может развиваться так быстро. Заменят ли ее фотонные технологии?

— Технологии электроники в некоторых областях действительно подошли к некоторому пределу. Мы все свидетели быстрого развития приборов, основанных на электронике. В кармане у многих есть смартфон — удивительное устройство, функциональные возможности которого 20 лет назад нельзя было и представить. Его появление хорошо иллюстрирует философский закон перехода количества в качество. Если бы мы попытались сделать нечто похожее на смартфон во времена так называемой дискретной электроники, то соответствующее устройство из радиоламп, конденсаторов, сопротивлений, индуктивностей и т.п. получилось бы размером с квартал. Вдобавок оно потребляло бы неимоверное количество энергии и не смогло бы работать из-за постоянных поломок вследствие ненадежности элементов. Лишь появление микросхем высокой степени интеграции (содержат большое количество элементов.— «О») привело к созданию устройств нового типа, которые ныне доступны каждому. Однако дальнейший прогресс, по которому развивается электроника, в ряде случаев не представляется возможным.

И в чем причина?

— Причин несколько. Во-первых, в современных компьютерах количество микросхем достигает порядка 1,5–2 млрд. И каждую нужно соединить проводочками! При этом возникают так называемые паразитное сопротивление, паразитные емкости и индуктивности, которые ограничивают быстродействие. В итоге совершенствование современных машин идет за счет более сложной архитектуры, многоядерных процессоров, нового программного обеспечения и т.д.

Во-вторых, развитие компьютеров очень сильно тормозит отсутствие материалов, которые способны отводить тепло. Элементы в современных устройствах становятся очень маленькими, но их очень много, они чрезвычайно плотно упакованы, так что перегрева избежать невозможно. В настоящее время такие гиганты индустрии, как Google и Facebook, вынуждены были расположить свои «дата-центры» (центры обработки данных.— «О») в условиях холодного климата: за полярным кругом и на Севере на нефтяных платформах, где много холодной воды. А крупнейший в Китае дата-центр находится на высоте в 1065 м над уровнем моря в Хух-Хото, во Внутренней Монголии. Проблема требует решения, потому что плотность систем хранения данных будет только расти. Из культуры пользователей совсем уходит навык что-то стирать или уничтожать, как было еще 20 лет назад, когда мы пользовались дискетами или дисками. Облачное пространство кажется бесконечным.

А третья причина, самая главная, из-за которой быстродействие компьютеров больше не растет, связана с количеством электронов, которые участвуют в элементарной логической операции. Сейчас в одной операции задействован фактически один электрон. То есть дальше мы должны будем использовать «половинку» или «четверть» электрона, что является абсолютной нелепостью. Поэтому возникла идея попытаться создать устройства высокой степени интеграции с использованием фотонов.

— Будет ли это похоже на технологический прорыв 1970-х, когда вместо медного кабеля стали использовать оптоволокно? Ведь именно этот переход по сути и создал современное информационное общество.

— Да, оптоволокно — тонкая нить из прозрачного материала, по которой с высокой скоростью переносится свет — удивительный материал. Представьте себе: десятки километров оптического волокна обладают такой же прозрачностью, как и метр оконного стекла! Это и позволяет использовать фотоны вместо электронов в качестве носителей информации. Создание технологии оптического волокна и изобретение оптических усилителей привели к колоссальному прорыву в области высокоскоростной передачи. Теперь, конечно, возник соблазн использовать фотонные технологии не только для передачи, но и для обработки информации.

Так реально ли в ближайшее время создание фотонного компьютера?

— Здесь мы упираемся в нерешенные пока проблемы. Например, современный процессор представляет собой сложную структуру, выполненную из мельчайших элементов. С каждым годом компании совершенствуют технологии: у Apple и Samsung технологические размеры составляют приблизительно 7 нанометров (то есть сегодня возможно оперировать деталями такого размера и соответственно размещать очень много миниатюрных элементов.— «О»). Но фотон, как известно, одновременно является и частицей, и волной. При этом длина этой волны, используемая в современных информационных системах,— 1550 нанометров. Грубо говоря, смартфон на основе фотонных технологий был бы сегодня примерно в 200 раз больше привычного нам.

Вторая нерешенная проблема — отсутствие эффективных методов управления потоками фотонов. Электроны, как известно, имеют заряд, поэтому ими можно манипулировать при помощи магнитного или электрического поля. Фотоны нейтральны и этого сделать нельзя. Сегодня все ожидают появления новых гибридных устройств, которые бы объединяли фотонику и электронику. Над решением этой задачи бьются исследовательские центры ключевых компаний.

— Что это даст? Невероятное быстродействие? У человечества есть задачи, которые нужно решать с такой производительностью?

— Конечно, такие задачи есть в области моделирования климата, изучения мозга, медико-биологических проблем… Этот список можно продолжать долго. Что касается новых возможностей для повседневной жизни — знаете, на этот вопрос я ответить не могу. Повторюсь, 20 лет назад мы не могли себе представить, какими удивительными возможностями будут обладать смартфоны. Поэтому фантазировать на тему о том, к каким функциональным возможностям может привести создание устройств фотоники высокой степени интеграции, дело неблагодарное.

Наука просветления


Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Насколько дорогая наука фотоника? Какие установки нужны ученым?

— Гигантские проекты типа адронного коллайдера в области фотоники представить трудно — масштаб процессов здесь меньше. Но наука эта очень дорогая. Обычно центры фотоники, которые работают с очень маленькими структурированными объектами, с новыми материалами и новыми устройствами, стоят порядка 250–300 млн долларов.

— Где сегодня сконцентрирован научный потенциал и где, скорее всего, появятся новые суперустройства?

— Все больше исследований смещаются и концентрируются в крупных компаниях. Ключевые сотрудники стоят очень дорого, поэтому часть пилотных исследований и исследований с высокой степенью риска компании отдают на аутсорсинг университетам, где есть квалифицированные профессора и хорошие студенты.

Если говорить о странах, то большая работа проводится в США. Помимо того, есть хорошие центры в Англии, в ФРГ, Японии, Кореи. Отчасти во Франции. Большая работа ведется в университетах, например в Университете Рочестера в Нью-Йорке. Это вообще известное место для всех, кто имеет отношение к оптике. Здесь начинали работу такие известные оптические гиганты, как Kodak, Xerox, Bausch and Lomb.

— Китай пока не попал в этот список?

— Китай — отдельная история. На фотонику там выделяются громадные средства. Китайцы уже доминируют в отдельных областях производства, но, может быть, пока чуточку отстают по части разработки новых устройств. Хотя где-то, например в квантовой связи, китайцы обогнали весь мир. Буквально в нынешнем сентябре они при помощи квантового спутника QUESS осуществили связь между Китаем и Австрией. При этом не только побит рекорд по расстоянию, которое преодолел сигнал, но и положено начало созданию коммуникационных связей, которые невозможно взломать.

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Китай развивается очень быстро, он привлекает не только значительные средства, но и человеческий потенциал. Сейчас, что интересно, китайские студенты зачастую уже не остаются после учебы в тех же Штатах, они возвращаются в Китай, а потом, становясь руководителями лабораторий, приглашают туда же своих профессоров.

— Не секрет, что электроника — та область, где Россия мягко говоря, сильно отстала: на гражданском рынке микропроцессоров у нас 100 процентов импорта. Что можно сказать о российской фотонике? Это особенно интересно, так как в БРИКС за нее, как за одно из самых перспективных направлений в науке, отвечают как раз Россия и Индия.

— Да, Россия с Индией, по-видимому, будут осуществлять совместные программы в области радиофотоники. Но в целом выбор, я бы сказал, оправдан. Мало кто помнит, что еще в 1919 году, в разгар Гражданской войны, у нас решением правительства был создан Государственный оптический институт (ГОИ). К 1923-му он был одним из наиболее оборудованных научных учреждений мира.

Вообще, это замечательное учреждение решило массу проблем. Скажем, до Первой мировой войны основным производителем оптики была Германия, а где-то в разгар войны были введены, как сейчас принято говорить, санкции. То есть приборы перестали поставляться в Россию. Было необходимо создавать индустрию, в чем огромную роль сыграл ГОИ. На его базе в том же 1919-м был построен 300-метровый интерферометр для наблюдения за звездами. Там занимались как фундаментальной наукой, так и созданием технологической базы. Здесь создавали все — от медицинских микроскопов до сложнейшей военной оптики и объективов для космических аппаратов.

К сожалению, в безумные 1990-е ГОИ пришел в плачевное состояние. Многих специалистов волевым решением руководства приняли работать в ИТМО — Санкт-Петербургский исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Теперь это уникальное образовательное учреждение, где ведутся очень серьезные научные работы. Ну, кроме того, нельзя не упомянуть Физтех, МИСИС, Университет им. Баумана в Москве, Новосибирский университет. Сейчас все это направление на подъеме, и решение правительства РФ о поддержке развития фотоники в России не случайно. Сколтех, кстати, участвовал в формировании этой программы. Наконец, проявляется серьезный интерес со стороны бизнеса: есть организации, которые выпускают конкурентную продукцию как гражданского, так и военного применения, развивают новые продукты.

Назад в будущее


Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Расскажите, пожалуйста, о фотонных технологиях, которые изменят нашу повседневную жизнь. На какой стадии сейчас разработки Li-Fi — Wi-Fi, работающего на фотонах?

— Родоначальником этой технологии считается немецкий физик Харальд Хаас, который в 2011-м в качестве роутера использовал светодиодную лампу. В лабораторных условиях он достиг скорости передачи в 224 Гб/с. Такая скорость позволяет, например, скачать за 1 секунду 18 фильмов по 1,5 ГБ. Еще один важный нюанс — секретность. Радиоволны могут проходить через стены, то есть при связи по Wi-Fi радиосигнал может быть легко считан, а данные — украдены и расшифрованы. Модулированный свет из помещения далеко не уйдет, скрытно перехватить такой сигнал гораздо труднее — он воспринимается и передается в зоне прямой видимости. Но до воплощения в жизнь этой технологии еще далеко. Более реальны технологии на основе плазмоники.

— Что они собой представляют?

— Плазмоника начала развиваться всего лет 15 назад, но явления, связанные с ней, известны очень давно. Например, еще в Древнем Египте в стекло добавляли металлы и окрашивали их в различные цвета. А в Британском музее стоит уникальный кубок, созданный из стекла, в котором растворено золото, так вот, при одном освещении он розовый, а при другом — зеленый. Дело, как оказалось, в том, что при растворении в стекле золото не рассеивается на молекулы, а собирается в кластеры — примерно 50 нанометров размер частички. Если осветить светом — длина волны больше, чем размер частички, и свет проходит, огибая ее, не рассеиваясь. Это открытие привело к созданию самых разнообразных технологий, например нанолазеров, размер которых меньше длины волны, и сверхчувствительных сенсоров.

— А есть уже работающие модели?

— Есть. Первые работы о таких лазерах несколько лет назад опубликовал Миша Ногинов, выпускник МФТИ, проживающий в США. Он первым построил лазер размером в 40 нанометров — это в миллион раз меньше, чем толщина человеческого волоса. Информация об этом появилась в 2011 году в журнале Nаture. С тех пор началась экспериментальная жизнь нанолазеров. В частности, другой наш бывший соотечественник Марк Стокман, ученик академика Спартака Беляева, ректора Новосибирского госуниверситета, придумал SPASER — плазмонный наноисточник оптического излучения. Он представляет собой частицу размером 22 нанометра, то есть в сотни раз меньше человеческой клетки. Благодаря специальному покрытию частицы SPASER способны «находить» метастазирующие клетки рака в крови и, прилепляясь к ним, уничтожать их. По крайне оптимистическим оценкам Стокмана, первые устройства такого рода могут появиться уже в течение ближайшего года.

— Для чего в первую очередь будут использоваться сверхчувствительные сенсоры?

— Например, для маркирования взрывчатых веществ. Для антитеррористической деятельности очень важно знать, откуда взялась та или иная взрывчатка, найти источник, откуда она утекла. Во всем мире прикладываются огромные усилия, чтобы маркировать взрывчатку, потому что тогда, собрав то, что осталось после взрыва, можно понять, где вещество было сделано — вплоть до смены и времени. Причем так, чтобы враг не мог понять, что туда добавляется. И эта задача решается просто: во взрывчатку попадает несколько молекул, которые сможет распознать сенсор на основе фотонных технологий.

Другое направление — маркировка лекарств. Известно, что в любой таблетке присутствует совсем малое количество действующего вещества, а основную массу составляют наполнитель и оболочка. Мы можем смешать, скажем, пять красителей в определенной пропорции, потом разбавить до низких концентраций и таким образом промаркировать подлинные таблетки через определенный состав оболочки. Чтобы отличить их от фальшивки, нужно всего лишь положить таблетки на специальную подложку и посмотреть, какой спектр они излучают. Это перспективное направление широко развивается в мире.

В нашей лаборатории в Сколтехе мы разрабатываем сенсор, который может определять уровень кортизола — гормона стресса — в крови человека. Это будет носимый гаджет, передающий информацию в режиме реального времени. Представляете, какая неоценимая вещь для людей, чья работа связана с постоянной концентрацией внимания?

— В конце 1960-х в мире шли разговоры о создании боевых лазеров. У нас программой руководил Нобелевский лауреат Николай Басов. Под его руководством создавался боевой лазер, способный поражать баллистическую ракету. Какие области фотоники интересны военным?

— Конечно, работы в области боевых лазеров ведутся во всех странах, но это не та тема, на которую можно распространяться. Более активно сегодня обсуждаются возможные метаматериалы (так называют материалы, свойства которых обогатили за счет нанотехнологий.— «О») для маскировки.

— Да, компании не раз заявляли, что готовы создать плащ-невидимку, как в романе Герберта Уэллса.

— Это чрезвычайно популярное в медийном пространстве направление. В романе Уэллса невидимость была основана на принципе прозрачности материала. Такой принцип, точнее его имитация, реализуется в настоящее время. Сейчас, например, в Сеуле обсуждается проект строительства башни, которая время от времени становится «прозрачной». Поверхность здания будет подсвечиваться светодиодами, а ряд расположенных на фасадах камер будут в реальном времени транслировать на его поверхность изображение неба. Полностью «активированная» башня должна стать невидимой на фоне неба. Правда, не очень понятно, как решатся вопросы с авиационной безопасностью, учитывая, что недалеко от этого места находится аэропорт.

Другая технология была описана в фантастической книжке — «Невидимая женщина». Там дама окружена оболочкой, которая искажает ход лучей.

Этот принцип реализуется с помощью метаматериалов. Метаматериалы могут искривлять лучи света таким образом, что скрывающийся за ним предмет становится невидимым. Но проблема в том, что это возможно только с очень маленькими объектами — порядка сантиметра — и в узкой области спектра.

Как в том, так и в другом случае о реальной невидимости говорить рано.

Физика на завтра


Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— В ХХ веке развитие той или иной сферы физики определял, как правило, политический заказ. В одном из последних интервью академик Гинзбург рассказывал, что когда американцы сбросили атомную бомбу, зарплата у него поднялась в 3 раза... А что, на ваш взгляд, сегодня движет развитием той или иной области физики?

— В последние несколько десятков лет заказ определяется не политическими, а скорее индустриальными потребностями. Ведь как было раньше? Делалось какое-то открытие, изучалось некоторое явление, выявлялись какие-то математические факты и по прошествии довольно значительного времени они находили воплощение в приложениях. Сейчас скорость внедрения такова, что от открытия до появления технологии проходит буквально несколько месяцев. Вся биофотоника возникла лет семь назад, а сегодня без соответствующей лаборатории не обходится ни один крупный центр фотонных технологий.

Поэтому сейчас на Западе развитие физических дисциплин смещается с физических факультетов в инженерные. Именно там сегодня лучше финансирование и там есть индустриальный заказ. Параллельно снижается финансирование физических факультетов. Это такая общая тенденция, которую я наблюдаю как в Европе, так и в США.

— Значит ли это, что грядет перераспределение средств между фундаментальной и прикладной наукой?

— Вполне вероятно. Прогресс фундаментальной науки зачастую требует очень крупных капиталовложений. Фундаментальная наука становится очень дорогой, поэтому идет международная кооперация, консолидация финансов. Это общее явление. В свое время у нас в Институте Ландау была такая точка зрения, что настоящей физикой являются только непонятые и непознанные явления. А все остальное — приложение. Так что с этой точки зрения в наши дни фундаментальной наукой будет, предположим, изучение темной материи и темной энергии.

— В одном из интервью вы говорили, что качество образования студентов на физических факультетах катастрофически падает. Вы преподаете в США и в России. Это относится к обеим странам?

— Падение интереса к науке — общемировая проблема. Она четко прослеживается почти везде. Видимо, человечеству стоит над этим задуматься, потому что рано или поздно это приведет к каким-то негативным последствиям. Да, я констатирую факт, что качество образования студентов после школы снижается. Тому много причин, одна из них — разрушение системы поиска и последующей заботы о талантливых ребятах, особенно из провинции.

Кроме того, современная российская система школ-интернатов испытывает большие трудности, потому что на них выделяются средства как на обыкновенные школы. Академические институты находят какие-то сторонние источники финансирования, но это не их профиль. Этим систематически должно заниматься государство. В советское время как раз эта система, которую сейчас у нас заимствовал Китай, работала очень хорошо.

— В США будто бы в свое время копировали советскую систему математических школ, а вот про Китай я еще не слышала…

— Когда в Китае я разговариваю с коллегами, то вижу много знакомого — через что в свое время проходили мы. Например, там скопирована советская система олимпиад и отбора лучших учеников. Мне это очень близко, потому что я сам попал в науку именно так. Моя мама была учительницей и выписывала «Учительскую газету», где были напечатаны задания физико-математической олимпиады. Я их решил сразу за все классы и отправил решения по почте. Причем задания были составлены очень мудрыми педагогами, потому что они нивелировали разницу между специализированными школами, которые давали очень хорошие тренинги, и сельскими. Иначе говоря, упор делался на сообразительность, на находчивость, на людей с потенциалом. Сейчас в России этого нет.

— ХХ век многие называют веком ядерной физики. Какая область физики станет флагманом в веке ХХI?

— Самая удивительная область современной физики, на мой взгляд,— наука о Вселенной. Темная материя и темная энергия — это загадочные, удивительные явления, которые были открыты и еще ждут своего объяснения. Изучение и разгадка этих явлений приведет к колоссальному прогрессу в нашем понимании устройства мира. А вот фотоника, о которой мы говорили сегодня, в XXI веке сыграет ту же роль, что паровая машина в XIX или электроника в XX веке.

Вычислить свет / визитная карточка

Физик Ильдар Габитов пришел к увлечению фотоникой через математические формулы. Сейчас он работает сразу в трех направлениях — изучает свойства света, занимается внедрением разработок в жизнь и создает программы по развитию науки.

Ильдар Габитов — профессор факультета математики Университета Аризоны (США) и Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, ведущий научный сотрудник Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН.

Он родился в 1950-м в семье учительницы и горного инженера. Учился в Ленинградском университете на физфаке. На кафедре математической физики его учителями были знаменитые профессора — Ольга Ладыженская и Василий Бабич. Некоторое время работал в закрытом учреждении под Ленинградом, в Сосновом Бору. Затем — в Институте математики в Бишкеке. Оттуда перешел в Институт Ландау, к академику Владимиру Захарову. В самом начале 1990-х переехал в ФРГ, а затем в Лос-Аламосскую национальную лабораторию США, после чего обосновался в Университете Аризоны. Там проводит большую часть года.

Профессор Габитов автор свыше 100 научных работ по теоретической и математической физике, нелинейной оптике, теории интегрирующих систем, оптико-волоконным коммуникациям, многомасштабным явлениям и наноматериалам, нанофотонике и наноплазмонике. Он признан экспертом многих международных профессиональных ассоциаций, включая National Science Foundation (США), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, US Civilian R&D Foundation (США), Engineering and Physical Sciences Research Council (Великобритания). Является членом ученого совета Сколковского института науки и технологий. Он участвовал в подготовке «Межведомственной программы по научным исследованиям и разработкам в области фотоники на период 2017–2020 годов» Министерства образования и науки РФ.

 

Валерий Рубаков: «Эпоха запланированных открытий кончилась» Валерий Рубаков: «Эпоха запланированных открытий кончилась»

Академик РАН, доктор физико-математических наук Валерий Рубаков

Академик РАН, доктор физико-математических наук Валерий Рубаков

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Валерий Анатольевич, когда физики говорят сегодня, что человечество стоит на пороге «новой физики», что они имеют в виду?

— В этом очень интересно разобраться. Конечно, в первую очередь речь идет о физике элементарных частиц, то есть о физике микромира. Старая физика никуда не делась, просто сейчас мы пришли к тому замечательному моменту, когда все частицы и взаимодействия, предсказанные в физике микромира теоретиками в ХХ веке, подтвердились. Есть, как известно, Стандартная модель — теория, которая описывает всю известную сегодня физику элементарных частиц. Сколько себя помню, на конференциях говорили, что нужно экспериментально подтвердить все ее предсказания. И вот теперь все элементарные частицы, которые она описывала, открыты. Последним элементом стал бозон Хиггса. Как известно, его открыли в 2012 году в ЦЕРНе. С тех пор бозон Хиггса достаточно изучили, чтобы сказать: он соответствует предсказаниям. Так что эпоха запланированных открытий кончилась, и это потрясающе.

— Это чем-то напоминает конец XIX века, когда молодому Максу Планку советовали не заниматься физикой, так как «почти все открыто». Что же физики будут искать теперь?

— А теперь настает следующая эпоха. Есть очень много разных гипотез, но никто не знает, что на самом деле будет открыто, когда и где. Это нечто и называется «новая физика».

Темный фотон


Валерий Анатольевич родился в 1955 году в Москве

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Какая из гипотез вам кажется вероятной?

— Сегодня понятно, что Стандартная модель не полна, что есть элементарные частицы, которые в нее не укладываются. Известно, что большая часть материи во Вселенной — это не обычное вещество, а какие-то неизвестные частицы. Физики, которые любят изобретать новые термины, назвали их «темная материя». Про эти частицы известно лишь то, что они, во-первых, имеют массу (хотя величину этой массы никто не знает). Во-вторых, что они нейтральны, то есть не имеют электрического заряда. И в-третьих, что их много. По массе их больше, чем обычного вещества во Вселенной, примерно в пять раз. Это мы надежно знаем из астрономических наблюдений. Частицы темной материи в огромных количествах находятся вокруг нас и легко пролетают сквозь вещество — напрямую через всю Землю. Осталось их открыть и выяснить, что они собой представляют, но пока все эксперименты в этой области провалились.

— О том, что Большой адронный коллайдер (БАК) будет «ловить» темную материю, ученые заявили еще в 2016-м, дав понять, что это задача на три Нобелевские премии. Почему же до сих пор ничего не нашли?

— Знаете, перед запуском БАК некоторые горячие головы говорили, что максимум через месяц-два открытия новых частиц будут поставлены на конвейер. Но оказалась, что природа устроена более скрытно. Поиск частиц темной материи остается одним из приоритетов для БАК, в этой области ведется много экспериментов. Но поскольку про них мало известно, мы не знаем, хватит ли энергии коллайдера для их рождения в принципе. Возможно, правда, что они легкие, тогда коллайдер тут ни при чем, они могут рождаться в ходе совсем других процессов, где образуются легкие, слабо взаимодействующие частицы. Они, кстати, могут не так уж слабо взаимодействовать между собой, излучать аналоги наших фотонов. Но для нас их «фотоны» будут темными, мы их не увидим.

— Какие проекты планируется запустить в этой области?

— Сейчас в ЦЕРНе идет эксперимент NA64, а через несколько лет стартует, надо надеяться, эксперимент SHiP (Search for Hidden Particles). Они как раз и нацелены на поиск новых легких частиц, очень редко рождающихся в столкновениях известных частиц. В Троицке в моем Институте ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН) начинается эксперимент по поиску другого типа легких частиц, так называемых стерильных нейтрино, образующихся в распадах трития. Есть и другие эксперименты: гипотетических кандидатов в частицы темной материи много и разные эксперименты ищут разных кандидатов.

— Многие считают более перспективным поиск частиц темной материи с помощью детекторов. Насколько это верно?

— С помощью детекторов частицы темной материи, которые летают повсюду, пытаются уловить довольно давно, но тоже пока безуспешно. Для этого необходимы специальные условия: подземные лаборатории, где исключено воздействие радиоактивности и других фоновых излучений. Самый мощный детектор по поиску частиц темной материи — XENON1T — располагается глубоко под горой Гран Сассо в Италии. Он представляет собой цилиндрическую емкость, в которой находится около 3,5 тонны жидкого и газообразного ксенона.

Другой эксперимент — SuperCDMS SNOLAB — должен стартовать в 2020-м. Его особенность — сверхнизкие температуры детекторов. Датчики расположат на глубине более 2 километров в помещении бывшей никелевой шахты неподалеку от Садбери в Канаде, где до этого была лаборатория по «ловле» нейтрино.

Еще один путь — поиск нейтрино высоких энергий, образующихся при аннигиляции частиц темной материи в недрах Земли или Солнца. По этому пути идут физики, использующие детектор IceCube (нейтринная обсерватория, в которой детектором является куб льда толщиной в километр.— «О») на Южном полюсе и Байкальский глубоководный нейтринный телескоп, который вскоре будет иметь примерно такой же объем.

— Между тем пару недель назад научные СМИ написали, что через Солнечную систему прошел «ветер» темной материи со скоростью 500 километров в секунду. Как ученые его опознали?

— А вот это неправильная интерпретация теоретической работы, опубликованной в ноябре. Никакого экспериментального открытия пока не сделано. Теоретики же дали новую оценку (на мой взгляд, не очень убедительную) скорости частиц темной материи в окрестности Солнца. До сих пор считалось, что она примерно вдвое меньше и более или менее совпадает со скоростью вращения Солнца вокруг центра нашей Галактики.

— Гравитон — гипотетическая частица, которая переносит гравитацию, тоже относится к «новой физике»?

— Гравитон как частицу никто никогда не откроет. Дело в том, что электромагнитное излучение, то есть свет, изучено очень хорошо, и мы с первой половины прошлого века знаем, что он состоит из фотонов, которые могут излучаться поодиночке. Гравитационные волны зарегистрировать гораздо сложнее, чем свет. Но недавно все же состоялось открытие гравитационных волн, излучаемых при вращении черных дыр или нейтронных звезд друг вокруг друга. А поодиночке гравитоны излучать и регистрировать невозможно.

— Хорошо, тогда давайте поговорим о темной энергии. Что это такое и насколько перспективно ее изучение?

— С темной энергией беда. Это, пожалуй, самое непонятное, что нас окружает. Это совершенно другая сущность, некоторая неизвестная форма энергии. Например, из школы мы помним формулу энергии: mc2, то есть энергия — это масса. Но в данном случае все не так — никакой массы у этой темной энергии нет. Есть только плотность, равномерно «размазанная» по нашей Вселенной. Здесь, в этой комнате, ее столько же, сколько совсем далеко в межгалактическом пространстве. Что это такое? Может, фундаментальная константа, которую когда-то Эйнштейн ввел как космологическую постоянную?

Валерий Рубаков окончил физфак МГУ

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Изучать темную энергию очень важно, потому что обычное вещество, темная материя и темная энергия заставляют Вселенную расширяться. И удивительное дело: оказывается, что темп расширения Вселенной растет. Хотя обычно гравитационное взаимодействие замедляет разбег вещества: если у вас произошел взрыв, то со временем вещество будет разлетаться все медленнее. Ускоренное расширение Вселенной можно объяснить, если предположить, что существует вот эта новая форма энергии.

— Каким образом это возможно изучать?

— Пока единственный способ изучить ее свойства — измерить темп расширения Вселенной. Глядя на удаленные объекты, мы можем увидеть, как Вселенная расширялась вчера, позавчера и в разные времена в прошлом. Как известно, чем дальше у вас объект — звезда, галактика или скопление галактик, тем дольше свет от них летит к нам. Значит, тем в более далеком прошлом вы их видите. По тому, сколько и какого света вы от них видите, можно понять, как менялся темп расширения со временем. Сегодняшние наблюдения говорят нам, что было такое время, когда Вселенная замедляла свое расширение, а потом — раз! Пошла разгоняться. И до сих пор расширяется с возрастающей скоростью. Это доказанный экспериментальный факт.

— Предсказать, до какого предела она будет расширяться, мы не можем?

— Это хороший вопрос, ответ на который неизвестен. Потому что все зависит от того, как эта темная энергия меняется со временем. Если ее плотность постоянна, тогда Вселенная будет расширяться вечно. Если плотность падает со временем, расширение будет замедляться. Если же плотность темной энергии дойдет до нуля, то расширение остановится и начнется сжатие. Единственное, в чем мы уверены, что картину Вселенной, которую мы видим сегодня, можно надежно экстраполировать, по крайней мере, примерно на 20 млрд лет вперед. Так что у нас есть время, чтобы разобраться в том, что происходит.

Большой взрыв, которого не было


Сегодня он главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Сегодня ученые довольно хорошо могут рассказать о ранних этапах развития Вселенной. А что было до того, как она начала расширяться?

— Мы знаем, что существовала эпоха, когда Вселенная была горячая. Речь идет о гигантских температурах в 10 млрд градусов и наверняка выше. Она быстро развивалась, быстро остывала и очень быстро расширялась. Эту стадию называют эпохой горячего Большого взрыва.

Но это не было началом развития нашей Вселенной. До этой горячей стадии была другая. Это ясно благодаря изучению свойств реликтового излучения, которые известны с конца 1990-х, а сегодня лучше всего измерены с помощью космической обсерватории «Планк». Мы знаем, что современные галактики и скопления галактик возникли из неоднородностей распределения обычной и темной материи в пространстве. Эта мелкая рябь, скорее всего, исходно была вакуумными квантовыми флуктуациями. Еще до горячей стадии они усилились и уже сравнительно недавно превратились в галактики, в планеты, в конце концов — в нас с вами.

— Так что же все-таки было до Большого взрыва?

— Сам термин «Большой взрыв» в каком-то смысле неправилен, потому что он предполагает некое разлетание из определенной точки. А Вселенная, по крайней мере та часть, которую мы видим, была всегда и везде. Представьте себе воздушный шар, который из небольшого вдруг начал раздуваться, и сегодня он такой огромный, что мы видим лишь его довольно небольшую современную часть. Мы даже не знаем, каков полный размер Вселенной.

В мире сейчас популярна инфляционная теория, согласно которой до горячей стадии во Вселенной было что-то похожее на современную темную энергию, только она имела огромную плотность, и это приводило к расширению с гигантским ускорением. Чтобы ее окончательно подтвердить, нужно обнаружить реликтовые гравитационные волны — своеобразное эхо ранней Вселенной, родившееся еще до горячей стадии. Пока это сделать не удалось. Сенсация 2014 года, когда говорилось об обнаружении реликтовых гравитационных волн детектором в Антарктиде, оказалась дутой.

— Какие есть альтернативные версии?

— Вселенная могла стартовать, наоборот, большой, рыхлой, пустой, но сжимающейся. Она сжималась, становилась все более плотной и горячей, потом остановилась и пошла дальше расширяться.

Человек-бозон


Валерий Анатольевич также заведует кафедрой «Физика частиц и космология» МГУ

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Есть ли в современной физике свои гуру? Кто у нас главный специалист, предположим, по темной энергии?

— Если говорить про теоретиков, то очень редко человек занимается темной энергией постоянно. Вряд ли кто-то приходит на работу и целый день размышляет про темную энергию. Так можно потихоньку свихнуться. Чаще всего ученому приходит в голову какая-то идея, он пытается ее разработать, сверить с экспериментальными данными. Потом проходит еще много лет, прежде чем он придумает что-то новое.

Вообще, признанный лидер в этом направлении — наш соотечественник академик Алексей Старобинский, который сделал важнейшие теоретические работы на эту тему. Не так давно он предложил новое описание космологической постоянной, она же темная энергия. Но если говорить об экспериментальной части, то, конечно, здесь сильны американские и европейские лаборатории по наблюдательной астрономии. А выделить кого-то одного, наверное, вообще невозможно.

— То есть сегодня вся слава первооткрывателей принадлежит теоретикам?

— Теоретики сегодня тоже частенько пишут работы в составе небольших рабочих групп. А в эксперименте, как правило, действительно участвуют минимум несколько сотен человек. И сегодня это большая проблема для Нобелевского комитета. Например, долго думали, кому дать Нобелевскую премию за открытие бозона Хиггса. С теоретиками все более или менее понятно: там было три человека, один умер, значит, дали двоим. А экспериментаторам, которые, собственно, сделали столь капитальное открытие, вроде бы тоже нужно дать премию? Но это две команды по 3 тысячи человек. Были разговоры, что Нобелевскую премию нужно давать всем. Но тогда сам смысл премии, подразумевающий личный вклад, размывается.

— Доводилось ли вам общаться с Питером Хиггсом?

— Хиггса я знаю немного, зато хорошо знаю Франсуа Энглера — второго Нобелевского лауреата, который написал статью с Робертом Браутом еще раньше, чем Хиггс. Там была забавная история. Браут и Энглер работали в Бельгии и еще в 1964-м написали статью о том, как можно решить проблему обеспечения массы неких частиц, и опубликовали ее в журнале Physics Letters. Потом Хиггс дошел до этого же результата, видимо, своим умом, и отослал статью в тот же самый журнал. Рецензенты ответили, что вообще это явление уже известно. Он подумал и сообразил, что из этой теории можно вывести новую частицу. В итоге теперь частица называется его именем, а теория носит имя Энглера — Браута — Хиггса. Энглер — очень симпатичный дядька, он до сих пор жив и в свои 86 продолжает заниматься наукой. А Хиггс, что интересно, после 1964 года уже ничего в науке не сделал. Писал статьи под названием типа «Моя жизнь как бозона».

Наука с русским акцентом


Валерий Рубаков является членом ученого совета Сколковского института науки и технологий

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Есть версия, что при строительстве БАК большую роль сыграла наша оборонка: для детектора CMS требовалось много латунных пластин, которые нашли на российских военно-морских предприятиях: переплавили из стреляных гильз. А сейчас роль России в научном ЦЕРН-комьюнити ощутима?

— Историю про стреляные гильзы я не слышал, но, безусловно, российские ученые очень заметны. В ЦЕРНе присутствуют все наши ядерно-физические центры, университеты и институты, которые хоть что-то понимают в этой физике. В крупном эксперименте, где обычно работают примерно 3 тысячи человек, 150–200 — ученые из российских институтов. Они обрабатывают данные, участвуют в обновлении детекторов, в создании которых когда-то принимали участие. Сейчас в ЦЕРНе проходит большая программа модернизации.

— Наука идет по пути постепенного наращивания мощности коллайдеров. Есть ли предел этому процессу, после чего эксперименты станут небезопасными?

— Опасности тут нет, вопрос в размерах и стоимости. Большой адронный коллайдер — это кольцо диаметром 27 километров, заполненное сверхпроводящими магнитами и другим хай-тек-оборудованием. Стоит это порядка десятка миллиардов евро. Следующие машины с энергией 100 Гэв, которые сегодня обсуждаются, будут иметь кольцо километров 80. Нечто похожее собираются построить, например, в Китае, да и в ЦЕРНе идет работа по подготовке такого проекта. Есть ли предел? Есть, потому что если двигаться таким экстенсивным образом, то еще 4–5 поколений исследователей — и коллайдер будет размером с Землю, а больше уже не сделаешь.

Поэтому сейчас довольно активно идут поиски новых способов ускорения. А для некоторых задач полезны не кольцевые, а линейные машины. Создание подобного ускорителя стоит на повестке у японцев.

В России одобрено строительство шести mega-science установок, часть из которых имеет отношение к физике элементарных частиц. Насколько они важны?

— Реально строятся всего две установки. Одна из них — NICA в Дубне, коллайдер с кольцом порядка 500 метров. Это интересная машина, которая будет сталкивать тяжелые ионы друг с другом при не очень высоких энергиях, но с хорошей интенсивностью. Это физика нового состояния вещества — кварк-глюонной среды. На ранних этапах наша Вселенная была заполнена именно кварк-глюонной плазмой. Она была в сотни тысяч раз горячее Солнца и содержала в равных количествах частицы вещества и антивещества. Потом при остывании она превратилась в обычную материю — протоны и нейтроны. NICA и будет изучать, как устроена кварк-гюонная среда.

Академик Рубаков — один из организаторов регулярных международных конференций «Кварки» и международных школ «Частицы и космология»

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

Похожие процессы изучаются в США на коллайдере RHIC. В ЦЕРНе тоже есть программа по столкновению тяжелых ионов, но при очень высоких энергиях. А на NICA будут не очень высокие энергии, но большие плотности. Это должно быть очень интересно. На закладку первого камня приезжал нобелевский лауреат, американский физик Дэвид Гросс. Его работы в числе прочих легли в основу исследований, которые будут проводиться на установке.

— А чем отличается машина, которую планируют строить в Новосибирске на базе Института ядерной физики им. Будкера?

— В Новосибирске хотят построить электрон-позитронный коллайдер, чтобы изучать редкие явления. Чтобы это получалось, нужно иметь очень много столкновений частиц, большую интенсивность, или, как говорят физики, светимость. В Новосибирске хотят сделать рекордную светимость при не очень большой энергии. Там есть свой круг интересных задач. Они будут изучать рождение и распады довольно экзотических частиц — тау-лептонов и с-кварков. Проект называется «Супер чарм-тау фабрика». Фабрика — не потому что там дым идет, а потому что это фабрика столкновений, их там будет огромное количество.

— Строительство коллайдера — грандиозная задача. Что происходит, когда он отрабатывает свой ресурс?

— В мире таких прецедентов не то чтобы много. Большой адронный коллайдер будет работать еще лет 20–25. У нас же в России есть печальный опыт со строительством кольцевого коллайдера около Протвино. Там на глубине 60 метров находится кольцо диаметром 21 километр — больше кольцевой линии московского метро. Уже сделали много магнитов, но тут случился 1991 год: финансирование полностью прекратилось. Сейчас объект охраняется, но коллайдера там нет.

— Как повлияли на международные проекты санкции?

— Что касается Европы, то там я не замечал каких-то негативных проявлений, какой-либо недружелюбности после введения санкций.

— Многие напряглись после того, как Россия вышла из ассоциированного членства в ЦЕРНе.

— Это было сделано, чтобы подписать новое соглашение о долгосрочном сотрудничестве. И это будет довольно скоро. В частности, глава ЦЕРНа сделал некое заявление, что политика не должна влиять на работу ученых.

А вот с США хуже. С университетами работа еще идет, потому что они более автономны. А национальные лаборатории, которые находятся в ведении Министерства энергетики США, если еще не свернули взаимодействие, то постепенно сворачивают, что вообще невероятно близоруко. На мой взгляд, такое поведение — большая ошибка американцев.

Он является членом «Клуба 1 июля», образованного в знак протеста против планов реформы РАН

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Много проектов пострадало?

— Много, были важные работы на коллайдере RHIC Брукхейвенской национальной лаборатории для получения кварк-глюонной плазмы. Наши ребята работали в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми — Фермилабе и так далее. Это особенно обидно, потому что научное взаимодействие в области физики высоких энергий не прекращалось даже в очень тяжелых политических условиях советского времени. Генсек Леонид Брежнев с президентом Ричардом Никсоном подписали соглашение об исследовании фундаментальных свойств материи, и оно наполнялось вполне конкретными совместными проектами. Руководители крупных лабораторий университетов СССР и США ежегодно собирались то у нас, то у них, обсуждали планы на год и итоги сотрудничества. Американцы регулярно бывали у нас в Протвино, в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН на Кавказе, мы ездили к ним в Брукхейвен, Фермилаб и даже в Лос-Аламосскую лабораторию, которая хотя и заточена под атомную науку и технологии, имеет открытую часть. Тогда все понимали, что политика политикой, а наука по расписанию.

— Академик Владимир Захаров утверждает, что каждый десятый математик в США — из России. Можно ли то же самое сказать о физиках?

— Думаю, уже нет, хотя в 1990-е уехало много физиков, особенно теоретиков. Но я бы не сказал, что это потеря для науки в целом. Люди никуда не делись, потому что они работают. Конечно, здесь очень многих не хватает. Раньше можно было поднять трубку, встретиться с замечательным человеком и что-то пообсуждать. Такое живое общение очень важно для науки.

— Вас тоже приглашали, почему же вы не уехали?

— Предложений было достаточно, я оценивал и отказывался. У меня такая психология, что комфорт выражается не в материальных благах, а в чем-то другом. Мне комфортно и хорошо в России, здесь все свои — коллеги, талантливая молодежь.

С межгалактическим приветом


Академик Рубаков — автор более 160 научных работ по теории ранней Вселенной, квантовой теории поля, теории образования барионной асимметрии Вселенной, квантовой гравитации

Фото: Евгений Гурко / Коммерсантъ

— Что, на ваш взгляд, самое перспективное в физике элементарных частиц? Каких открытий ждать в ближайшее время?

— Очень интересная ситуация с нейтрино. Это элементарные частицы с невероятной проникающей способностью. Пока я говорю эту фразу, через мое тело пролетело 100 трлн нейтрино.

Эти частицы разного происхождения. Некоторые рождаются в атмосфере. Одни из первых нейтрино были зарегистрированы в конце 1970-х у нас в Баксанской нейтринной обсерватории в ущелье в Кабардино-Балкарии. Сегодня они науке не очень интересны. А вот другой вид нейтрино — внегалактического происхождения — чрезвычайно важен. Они, похоже, замечены на установке IceCube в Антарктиде. Эти нейтрино из космоса приходят к нам с сумасшедшими энергиями. Это значит, что где-то там, в космосе, есть гигантские ускорители, которые разгоняют частицы до энергий, недостижимых для человечества. Но у нейтрино есть прекрасное свойство — они ни с чем не взаимодействуют. То есть в буквальном смысле после рождения летят к нам по прямой. И мы сможем, отследив их траекторию, узнать, откуда они прилетели.

— В 2015-м Нобелевскую премию за нейтрино дали Артуру Макдональду и японцу Такааки Кадзите. Хотя первыми были россияне. Почему так произошло?

— Это странная и непонятная история. Речь о нейтринных осцилляциях — превращениях нейтрино одного типа в другой. Решающими работами были три эксперимента, два из них проведены Владимиром Гавриным в Баксанской обсерватории и немцем Кирстеном в Лаборатории Гран Сассо, а поставил точку в этом вопросе как раз Артур Макдональд с коллегами. Он подтвердил данные Гаврина и Кирстена, уточнил кое-какие важные детали. Что касается Такааки Кадзиты, то в своих экспериментах он наблюдал превращение мюонных нейтрино в тау-нейтрино.

Гаврин, который работает в нашем институте, настоящий подвижник. Он смог организовать и провести уникальный эксперимент, в котором задействовано 50 тонн чистого галлия (в Баксанской обсерватории нейтрино «ловит» галлий-германиевый телескоп.— «О») в 1990-е, когда в науке вообще ничего не происходило. 50 тонн — это количество, сопоставимое со всеми запасами галлия в мире. Его специально изготовили для этого эксперимента еще в советские времена на алюминиевых заводах.

— Академик Жорес Алферов говорит, что не бывает фундаментальной науки, что все науки прикладные, разница в сроках. Можно ли такое сказать о физике элементарных частиц?

— С одной стороны, конечно, от открытия новых частиц сколько-нибудь прямого эффекта на человеческую жизнь вроде бы ждать не приходится. Новых объемных телевизоров с помощью механизма Хиггса не сделаешь. С другой стороны, вспомню одну байку: был такой знаменитый физик Роберт Вильсон, он выступал в Конгрессе США и доказывал необходимость строительства ускорителя протонов в Фермилабе. Когда его спросили, какое влияние окажет ускоритель на обороноспособность США, он ответил: «Нам будет что защищать».

Понимаете, все, что мы изучаем сегодня и что узнаем через какое-то время, поднимет общий интеллектуальный уровень человечества, уровень понимания природы и в конечном итоге сделает человека другим.

Специалист по темной материи / визитная карточка

Валерий Рубаков — академик РАН, доктор физико-математических наук, один из ведущих мировых специалистов в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии, а также один из самых цитируемых российских ученых. Родился в 1955-м в Москве. Окончил физфак МГУ.

Сегодня — главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, завкафедрой «Физика частиц и космология» МГУ. Член ученого совета Сколковского института науки и технологий.

Один из организаторов регулярных международных конференций «Кварки» и международных школ «Частицы и космология». Член «Клуба 1 июля», образованного в знак протеста против планов реформы РАН.

Автор более 160 научных работ по теории ранней Вселенной, квантовой теории поля, теории образования барионной асимметрии Вселенной, квантовой гравитации. Награжден российскими и международными научными премиями.

 

Продолжение следует

обсуждение