Валерий Рубаков: «Нужно воспитать в себе квантовую интуицию»

Валерий Рубаков

- Это достаточно известные вещи, но на лекциях «Полит.ру», насколько я понимаю, они не очень звучали.  Речь пойдет о том, что во Вселенной вообще полно загадок. Загадок двух сортов. Прежде всего, это – состав Вселенной. Есть темная материя, есть темная энергия, а  что это такое – доподлинно неизвестно. Есть частицы – нет античастиц, то есть имеется материя, а  антиматерии нет. Как такое получилось?  Это первый круг загадок.

А второй круг загадок, или если угодно проблем, которые возникают в космологии, связан с вопросом о том, что было до горячей стадии эволюции Вселенной. Мы сейчас уверенно можем сказать, что хорошо всем известная горячая стадия эволюции Вселенной, когда были высокие температуры и высокие плотности,  не была первой стадией и что что-то было до нее. Самая популярная версия – это инфляция, но это все еще гипотеза, это еще не теорема. Об этом тоже пойдет речь на лекции.

- Эти загадки являются предметом ваших научных исследований, да?

- В той или иной степени, конечно. Буквально сейчас я пытаюсь что-то делать в рамках второго направления.

- Сейчас в космологии микромир и макромир «нашли друг друга», и ученые одновременно познают и то, и другое?

- Да, конечно. И это будет совершенно ясным образом вытекать из того, о чем я буду говорить на лекции. Темная материя, асимметрия между веществом и антивеществом, и темная энергия – всё это, конечно, явления, которые имеют столь же существенное отношение к физике микромира, как и к физике Вселенной. А самая начальная стадия тоже требует определенного расширения теории микромира. Поэтому в этом смысле макро-  и микромиры сомкнулись.

Предложенные учеными ответы на загадки Вселенной пока не нашли окончательного решения. Всё пока находится на уровне гипотез, за исключением, конечно, наблюдательных фактов. Скажем, тот факт, что во Вселенной есть темная энергия, точнее то, что Вселенная расширяется с ускорением,  это наблюдательный факт и за него Нобелевскую премию уже дали в 2011 году. А теоретические представления о том, что за всем этим стоит, находятся пока на уровне более-менее правдоподобных гипотез.

- Михаил Данилов в интервью сказал, что сейчас в физике наступил интересный этап, подтверждена Стандартная модель, найден бозон Хиггса, и поле поиска открыто, можно развивать любое направление…

- Да, сейчас много разных, порой взаимоисключающих гипотез. Какая из них правильная – никто не знает. И действительно можно двигаться в совершенно разные стороны. И только эксперимент может нам подсказать, в какую сторону идти.

Речь идет о самом широком круге экспериментов в физике элементарных частиц. Это и эксперименты на Большом адронном коллайдере,  и на других ускорителях. Это и эксперименты, делающиеся не на ускорителях, а в низкофоновых условиях под землей или под водой, там исследователи пытаются детектировать редкие процессы, найти частицы темной материи, выяснить, как они взаимодействуют  с нашими обычными частицами. Если взаимодействуют, то надо их зарегистрировать.

Кроме того, нам о многом могут сказать самые разнообразные космологические наблюдения. И наблюдения микроволнового реликтового излучения, и наблюдения, связанные со свойствами распределения галактик, скоплениями галактик, карликовыми галактиками. Всевозможные излучения из космоса нам могут много чего рассказать.

- На ваш взгляд, обнаружены ли реликтовые гравитационные волны?

- Это Вы об эксперименте BICEP2, наделавшем много шума весной? Думаю, что пока нет. Пока рано говорить об обнаружении. Сигнал-то у BICEP2 есть, другой вопрос – это сигнал от чего? Речь идет о поляризации микроволнового излучения, она может возникнуть по самым разным причинам. Может быть действительно это – эффект, связанный с реликтовыми гравитационными волнами, а может быть эффект, связанный с тем, что сравнительно ближний космос, наша галактика, тоже излучает. И это излучение может быть поляризовано, и этим можно объяснить те эффекты, которые видны на BICEP2.

- Как вы пришли в науку? Были ли у вас колебания между физикой и математикой или биологией?

- Да нет. Я как-то сразу нацелился на физику. И у меня колебаний не было.

- У вас была хорошая физмат школа или обычная?

- Я учился в обычной 637-й школе до 8-го класса включительно. А потом пошел в 57-ю физматшколу, и там для меня состоялось открытие, что физика – это наука. До этого я совершенно не понимал, что такое физика. Мне нравилось, что есть наука, которая хочет описывать природу, мне все это было очень интересно. Но я совершенно не представлял, что я могу заниматься исследованиями. В 637-ой школе я воспринимал физику как описательную, качественную науку, а в 57-й появились формулы и всё стало на свои места.

- Почему вы решили пойти в 57-ю? Трудно было поступить в то время?

- Да, поступить было довольно трудно, но я считал себя неглупым человеком. У меня всегда были хорошие отметки. В молодости всегда кажется, что ты всё можешь. Я пошел и поступил.

- Это был исключительно ваш выбор, а не родителей?

- Нет, не родителей. Родители как раз не очень хотели, чтобы я шел в 57-ю. Они хотели, чтобы я окончил обычную школу с золотой медалью.  Они подозревали, что в физматшколе получить золотую медаль будет трудно, и так и случилось.

- А у вас родители связаны с наукой?

- Родители – инженеры, причем мало связанные с наукой. Отец, например, инженер-строитель, он всю жизнь проектировал подземные сооружения в Москве.

- В вашей семье не было культа науки?

- Я бы так не сказал. Мои родители, например, выписывали «Науку и жизнь». Этот журнал и сейчас интересный, но тогда он расходился большими тиражами. Отцу и маме была небезразлична наука. Когда я им сказал, что пойду на физический факультет МГУ, что хочу заниматься физикой, то они к этому отнеслись вполне позитивно. Тогда это всё было в почете, и гораздо, пожалуй, больше, чем сейчас. И про 57-ю школу они сказали: «Ладно, это – твой выбор. Идешь – иди».

- Математика вам нравилась не так сильно как физика?

- Да, нравилась меньше. Математика у меня неплохо получалась, и в младших классах, и в 57-ой, но она мне всегда казалась немножко отвлеченной наукой. Физика нравилась больше. Надо сказать, я с большим удовольствием читал популярные книжки по физике. Правда, по математике тоже.

- Можете вспомнить какие?

- По математике и физике: Яков Перельман и его известные книжки «Занимательная физика», «Занимательная астрономия». «Занимательная математика»… Это, пожалуй, были первые книжки, которые я прочитал. А потом была совершенно замечательная книга, которая, пожалуй, помогла мне понять, чем я хочу заниматься в жизни. Не только одна она, но именно ей я был очень впечатлен. Я ее прочитал, наверное, в 8-м классе. Это была книга В.И. Григорьева и Г.Я. Мякишева «Силы в природе» (1969). Это – отличная книга про мир элементарных частиц. Я ее с тех пор не перечитывал, но тогда она на меня произвела огромное впечатление. Мне захотелось выучить эту науку и ей заниматься.

- Вы сами никогда не думали о том, чтобы написать научно-популярную книжку?

- Ну, нет, не думал. Я понимаю подоплеку вашего вопроса, но для такой книги нужен отдельный талант. Пожалуй, я в себе его не ощущаю. Я хорошо понимаю, что такое написать книжку, это вообще сумасшедший труд, но главное, что я не ощущаю в себе писательский талант. Мне проще написать научную монографию или учебник, чем популярную книгу. Я написал несколько популярных статей, но все они мне давались с большим трудом.

- При этом вы – очень хороший лектор. Может лучше такую книгу надиктовать, чем написать?

- Я не знаю лучше – не лучше, но мне проще говорить, чем писать. Когда есть слушатель, мне проще ориентироваться на то, как он слушает, как там шум – не шум в аудитории, зевают или наоборот. А просто так сесть и написать – гораздо сложнее.

- Для меня было шоком, когда я в первый раз в 2008 году пришла с Борисом Штерном к вам в институт и увидела на рабочем столе листы, исписанные дифференциальными уравнениями. Я подумала: «Рубаков – же физик, почему он решает математические дифференциальные уравнения?».

- Этому меня как раз и начали учить в 57-й, я до этого не понимал, что работа физика-теоретика –  это да, дифференциальные уравнения и интегралы. Современная теоретическая физика использует достаточно сложную математику. Я этого не понимал до 8-го класса включительно. В 57-й школе я воспринял, что физика – это диффуры и интегралы.

- Наставление будущим физикам: учите интегральное и дифференциальное исчисления.

- Надо, чтобы математика «отскакивала от зубов». Особенно та стандартная математика, которую, скажем,  преподают на физфаке МГУ. Ее надо знать во всех деталях: где сделать разрез у функции комплексного переменного или как вычислить любой более-менее стандартный интеграл. Не будешь иметь этого инструмента в руках – всё, ничего не сможешь сделать. Да и более продвинутую математику надо знать, конечно.

- Как складывался ваш путь в физике после поступления в МГУ? Почему вы выбрали ту область физики, которой занимаетесь сейчас?

- Пожалуй, та самая книжка Григорьева и Мякишева сподвигла на то, что мне стало интересно изучать физику элементарных частиц. Я понимал, что есть разные другие области, но мне эта  казалось интересной, я хотел двигаться по этому пути дальше.

- Как случился выбор в пользу Института ядерных исследований?

- Вы знаете, это, наверное, было связано с тем, что я поступил на боголюбовскую кафедру на физфаке МГУ в середине 3-го курса. Николай Николаевич Боголюбов (ред. 1909-1992) очень редко появлялся на кафедре. Тем не менее, там преподавали многие его ученики.

Как я туда попал? Где-то на 2-м курсе мне стало понятно, что я зря теряю время, и надо изучать новые области физики, а продвинутая, неизвестная для меня вещь была – квантовая теория поля. К концу 2-го курса я освоил квантовую механику, а на 3-м курсе тогда еще не было никаких спецкурсов.

На боголюбовской кафедре в это время «Квантовую теорию поля» читал Дмитрий Васильевич Ширков. И я пошел к нему на спецкурс. На 3-м курсе прослушал его спецкурс, который он читал для четверокурсников. Сдал успешно экзамен. Его тогдашними аспирантами были ныне известные физики. Владимир Белокуров, который некоторое время был проректором МГУ. Он сейчас работает на моей кафедре. Дмитрий Казаков. И Анатолий Радюшкин, который сейчас в США работает в Лаборатории Джефферсона. Все они тогда были аспирантами.

У Ширкова была такая система. Он читал лекции, а потом давал задачи, напечатанные на листочках. И ежемесячно надо было эти задачи решать и сдавать этим молодым людям, аспирантам. Это была потогонная система, но решение этих задачек позволило много чего узнать. Я все задачи сдал. Закончился 3-й курс, но в зачетку этот спецкурс мне было поставить нельзя – это надо было делать на 4-м курсе. Я к Дмитрию Васильевичу подхожу, говорю – «так и так, я 3-й курс», он – «приходи через год, я тебе проставлю». Через год прихожу на экзамен проставить курс в зачетку, а он спрашивает: «А это кто такой, он ко мне на лекции не ходил, знать не знаю». Хорошо за меня Белокуров заступился, потому что он помнил меня, я ему много задач сдал. Он ему всё объяснил. Ширков покряхтел - покряхтел, но зачет поставил.

В это время я уже был на боголюбовской кафедре квантовой статистики и теории поля. И там было довольно много учеников Боголюбова; о Дмитрии Васильевиче Ширкове я уже говорил. Несколько лет там преподавал Альберт Никифорович Тавхелидзе (Ред. – основатель и первый директор в 1970-1986 гг. Института ядерных исследований Академии наук СССР). Вел занятия и Николай Валерьевич Красников, он немного постарше меня. Он уже тогда работал в Институте ядерных исследований. Ну и как-то познакомившись с этими людьми, я и сориентировался.

- Правду ли говорят, что квантовая механика и те космологические вещи, которыми вы занимаетесь, требуют какой-то другой интуиции? Сложно ли вам было развить эту интуицию?

- Вы знаете, очень сложно. Квантовую механику я самостоятельно изучал на 2-м курсе. А преподается она на 3-м. Я ее изучал по книжкам. И въехал с очень большим трудом. Что это такое, какими она понятиями оперирует?! Там действительно нужна совершенно другая интуиция. Мне было очень трудно. Я месяц или полтора, а может и больше, никак не мог въехать, что это такое, что это за волновая функция такая, где тут материальная точка. А ее и нет, там волна. Поэтому было довольно сложно.  Но как-то надо это преодолеть, воспитать в себе квантовую интуицию.

- Много раз вам приходилось делать какие-то такие скачки, требующие нетривиальных усилий? Сдавали ли вы теоретический минимум Ландау?

- Нет, не сдавал, это другая школа. Боголюбовская школа не требовала сдачи никакого теорминимума. А скачки, конечно, были, но уже не такие сложные. Например, когда стало понятно, что топологические методы играют важную, нетривиальную роль в теоретической физике. Это тоже было для меня неким открытием. И где-то на 4 или 5 курсе пришлось учить топологию. Тогда была такая книжка Д.Б. Фукса и А.Т. Фоменко «Курс гомотопической топологии». Тоже пришлось ее изучать самому. Однако переход от  классической к квантовой физике, был, пожалуй, самым сложным.

- Как вы сейчас поддерживаете свой научный уровень, читаете статьи или на лекции ходите, слушаете?

- И то, и другое. Семинары и статьи. Лекции уже редко. Когда выходят книги, то смотришь, что знаешь – что не знаешь.

- Насколько велика роль самообразования в вашей жизни?

- Самообразование обязательно. Век живи – век учись. Я многое выучил самостоятельно и сейчас учусь, по книжкам, по учебникам, по статьям и обзорам.

- Вам приходилось много заниматься самообразованием, потому что не было хороших учителей, не было курсов или вы хотели обогнать?

- Многих курсов не было. Если говорить о математике, то некоторых разделов математики тогда на физфаке МГУ не преподавали. Например, почти не было теории групп. Совсем не было топологии. Поэтому приходилось как-то самому учить и разбираться. А физику мне хотелось освоить пораньше, побыстрее в нее «въехать», пройти соответствующие этапы и начать заниматься наукой.

- Как вы поняли, что наука – это ваше призвание? Были ли кризисы, что «ничего не получается»?

- Нет. Кризисов у меня не было. Другое дело, что у меня были перескакивания или переходы из одной области в другую. Но, правда, всё это происходило внутри квантовой теории поля и физики элементарных частиц, космологии.

Но сомнений в том, что это не мое, не было. Правда, был один момент в жизни, довольно своеобразный. Это был 1981 год. Мне казалось, что я обнаружил интересную теоретическую вещь, а я еще тогда был аспирантом. Я описал нетривиальное теоретическое явление и послал статью в журнал Physics Letters. Там ее у меня с треском отклонили. А я был совсем молодым человеком, это была моя индивидуальная статья, без соавторов. Сам ее написал, сам отправил. Получаю отказ. Что делать?

Пишу статью на ту же тему, но с описанием, к каким экспериментальным проявлениям это явление могло бы это привести. Отправил ее в «Письма в ЖЭТФ» и решил для себя, что если «Письма в ЖЭТФ» не возьмет, то значит я – круглый дурак. Я думал, что я сделал что-то интересное. Но если статью не одобрит ни зарубежный, ни наш журнал, то, видимо, я никуда не гожусь.

Этот момент в жизни я хорошо помню. Как содроганием сердца звонил в «Письма в ЖЭТФ», чтобы узнать о судьбе статьи. «Сейчас мне скажут, что не взяли. Неужели придется из физики уходить?». Позвонил в редакцию, а они статью взяли! У меня от сердца отлегло. Потом эта статья стала хорошо известной. И в Принстоне статью об этом эффекте опубликовал Каллан. И потом все это было воспринято физическим сообществом. Помню, что я этому Каллану написал письмо, что его статья говорит о том же, что и моя, приложил оттиски, в «Письмах в ЖЭТФ» на английском варианте все это уже было опубликовано. К его чести он сразу стал на нее ссылаться и признал мой приоритет. И он, и все остальные.

Надо сказать, что если бы я был редактором журнала «Письма в ЖЭТФ», то я бы тоже не принял свою статью! Потому что основное теоретическое явление там было только обозначено – «можно показать, что».  И я бы ни за что не поверил, что «можно показать что». Потребовал бы от автора доказать. Редакция проявила интуицию,  опубликовала статью в том виде, в котором она была. Я бы не опубликовал ни за что. Она сильно противоречила мейнстриму.

Но эта история имела продолжение. Прошло время, и как-то раз я приехал в Кембридж. И вдруг полузнакомый человек, я знал его только по фамилии, приглашает меня на ужин в Trinity College. Это такое торжественное и почетное мероприятие. Я удивился, но пришел. Поужинали, выходим. И он мне говорит: «Валерий, наложи на меня епитимью». Я удивляюсь и не понимаю. Я тогда еще не знал, как это звучит по-английски. Говорю: «О чем ты говоришь?». «На мне грех. Я хочу, чтобы ты меня от этого греха освободил». «А что за грех?» «Ты сначала на меня наложи, потом я скажу». «В чем дело?» «А я твоим рецензентом в Physics Letters был и отверг твою статью». А мы с ним до этого, во время ужина, говорили  о том, что неплохо было бы по той теме, которой он занимался, написать книжку. Он не соглашался и говорил, что ему лень. И после его признания я ему говорю: «Напиши книгу, вот тебе и будет епитимья».

- А вы ему не сказали, насколько для вас в тот момент было важно признание редакции?

- Нет. Зачем же я буду добивать?

- А вы эту статью обсуждали с коллегами?

- Да, и все у нас в институте восприняли с интересом и позитивом. Ну, а этот самый рецензент в Physics Letters, видимо, не въехал.

- Вас не удивляет, что ваши учителя и вы всю жизнь проработали в науке, а мы почти ничего не знаем о материи? Знаем о ней только 5%...

- Я бы не так ставил вопрос. Мы сейчас гораздо больше знаем, чем в тот момент, когда я входил в науку. Гораздо больше! Сейчас, конечно, движение вперед идет медленно. По объективным причинам, особенно в физике элементарных частиц. Каждый день по адронному коллайдеру не построишь. Но по сравнению с тем, что было в конце 70-х годов, когда я только начинал заниматься физикой, уже столько нового найдено.

Движение, правда, идет в обе стороны. Это и прогресс, и регресс. Потому что тогда казалось, что есть направления в физике элементарных частиц, которые разовьются, и будут очень интересными и правильными. Однако некоторые направления теоретической физики оказались тупиковыми.  Какое-то знание они принесли, но чисто теоретическое. Не очень приложимы оказались к природе. В частности, та статья, о которой я только что рассказал  – а она про магнитные монополи – имеет сугубо теоретическое значение. Думалось, что эти монополи, тот эффект, который предсказывался, должны были вот-вот найти. Но потом оказалось, что никаких монополей нет в природе. Не обнаружили их, и многолетние поиски так и не дали положительного результата. Думали, что они должны существовать в природе, летать в космосе. А их там нет. Поэтому оказалось, что то, что я тогда переживал, к природе как таковой отношения не имеет.

- Вы уверены, что никогда не найдут? Может быть найдут.

- Не думаю, что найдут, но кто знает. «Никогда не говори никогда». Может быть следующий  эксперимент байкальский или подземный обнаружит...

- Вы предпочитаете смотреть на реальную природу, чем думать об абстрактных вещах, которые существуют в абстрактном мире?

- Конечно. Это в математике – абстрактные конструкции. Они, возможно, не имеют прямого отношения к осязаемому миру, а только опосредованное. А физик все-таки гораздо ближе к природе.

- Когда вы выступаете перед молодыми ребятами, которые только думают, идти ли в науку, что вы им говорите? Предупреждаете ли о рисках занятия наукой или стараетесь мотивировать?

- И то и другое. Я стараюсь и мотивировать, и предупреждать. Если ты готов корпеть над учебниками, над формулами  и над экспериментами – значит один разговор. Если ты думаешь, что наука – это сплошь творчество, легкий полет и все такое прочее – то тебе не место в науке. Надо быть влюбленным в эту работу и ежедневно «протирать штаны»  –   именно из-за этой влюбленности.

Источник Полит.ру

Tags: Dark Energy, Dark matter, гравитация, Рубаков, темная материя, темная энергия