Архивная публикация 2006 года: "Революция на корнях"
Идеи, благодаря которым человеческая цивилизация выстроила технический прогресс, поняла природу многих явлений и пытается выяснить историю Вселенной, в большинстве своем впервые были высказаны физиками-теоретиками. Но фундаментальную науку скоро потрясут глобальные перемены, считает нобелевский лауреат 2004 года Дэвид Гросс, давший интервью «Профилю». В московской пиццерии сидит человек, ничем особо не примечательный и флегматично пережевывающий порцию королевских креветок. Только по частоте использования зубочистки можно догадаться, что он иностранец, скорее всего, американец. Правда, для американца что-то слишком часто устраивает себе перекуры. И так полтора часа — креветка, зубочистка, сигарета, глоток пива, опять креветка… Никому из посетителей не может прийти в голову, что это ученый с мировым именем, нобелевский лауреат Дэвид Гросс, который параллельно с трапезой объясняет корреспонденту «Профиля» суть наисложнейшей современной физической теории, призванной прийти на смену всем ныне существующим, примирить их и объяснить природу мирозданья. Речь идет о так называемой теории струн, в которой все элементарные частицы рассматриваются не как микроскопические пылинки, а как бесконечно малые многомерные струны. Вдобавок эти струны постоянно вибрируют подобно музыкальным инструментам, издающим разные звуки. Именно за многолетнюю разработку теории струн и открытие асимптотической свободы, которую не то что понять, даже выговорить трудно, Дэвиду Гроссу и была вручена Нобелевская премия.
— Для того, чтобы ясно представлять себе современные теории, описывающие взаимодействие фундаментальных частиц, нужно развивать пространственное мышление. И этому весьма способствует созерцание живописи. Я только что полтора часа провел в Пушкинском музее. Какая хорошая коллекция импрессионистов! А еще лучше — в Эрмитаже. А в Институте теоретической физики Кавли (Санта-Барбара), который я возглавляю, постоянно устраиваются выставки картин, написанных профессиональными физиками.
— Вы приехали в Москву прочесть научную лекцию или ваше посещение — своеобразная дань русской физической школе, которая сейчас поставляет всему миру хорошие мозги?
— Вообще-то я приехал по приглашению фонда «Династия» и Международного центра фундаментальной физики в Москве — прочесть лекцию и встретиться с учеными в ряде институтов РАН. Но что касается поставки мозгов, то вы правы. В мой институт в Санта-Барбаре стекаются ученые со всего мира и всех научных школ. Они работают не только со мной над развитием теории струн, но инад вопросами космологии, материи, даже геологии с биологией. Это же потрясающе интересно — сопоставлять данные по расшифровке генома человека с теми прогнозными формулами, которые на эту же тему построили физики.
— Фамилия Гросс скорее немецкая, чем англо-американская. Вы — наш человек, откуда-нибудь из Одессы или Поволжья?
— Вы будете смеяться, но моя мать родом из Киева, а фамилией Гросс я обязан отцу, который родился в Венгрии. Мамина семья переехала в США сразу после Октябрьской революции, а папина — еще в 90-е годы XIX века. Причем отец работал в правительстве, а мама, хоть и сидела дома с момента моего рождения, имела диплом химика.
— Ваш приезд в Москву в наибольшей степени связан с лекцией под названием «Грядущая революция в фундаментальной физике». А что это за революция?
— Теория струн, точнее, толкование с ее помощью всех процессов и явлений природы. Хотя над теорией мы работаем уже 30 с лишним лет и находимся только в середине пути, все же я берусь утверждать, что ее внедрение произведет переворот в понимании всех физических процессов. О них будут думать совершенно иначе, чем сейчас, даже учебники придется переписывать. Я называю этот процесс революцией, потому что внедрение теории струн произойдет очень скоро. И за этим последуют великие открытия.
Идея, что все частицы на самом деле представляют собой струны, обладает хорошим потенциалом стать объединяющей, поскольку струна может принимать множество различных конфигураций и представляет собой значительно более усложненный объект, нежели точка. Может статься, что все наблюдаемые нами частицы суть просто различные гармоники, различные колебания одной и той же струны.
— Теория струн апеллирует к сверхмалым расстояниям — 10 в степени минус 35. Поэтому пока ни одно ее положение нельзя померить экспериментально. А раз нет эксперимента, нет и перспективы практического применения. Несмотря на это, вам дают деньги на исследования?
— В США 30 лет наблюдалось явное недофинансирование всей фундаментальной науки. «А зачем, — говорили чиновники, — холодная война закончилась». А ведь все бурное развитие техники в ХХ веке обязано открытиям, сделанным теоретиками. Например, лазер был изобретен вашими соотечественниками Прохоровым и Басовым параллельно с американцем Таунсом. И то же касается транзисторов, полупроводников, цифровых технологий. Выражаясь метафорически, я бы сравнил фундаментальную науку с корнями, которые питают плодовое дерево. Простой фермер знает, что, не поливая и не удобряя корни, не получишь хорошего урожая. А вот чиновники, которые дают деньги на науку, хотят только срывать плоды.
Но должен отметить, что ситуация с финансированием изменилась в лучшую сторону за последние три года — испугались Китая и его стремления занять лидирующее место в мире по всем позициям. Ведь сейчас в Поднебесной на фундаментальную науку отпускаются огромные деньги. Достаточно сказать, что один китайский НИИ, который я консультирую, за последний год удвоил бюджет своих теоретических отделов, что составило $5 млн. У моего института примерно такой же бюджет, но мы не ждали, что доживем до подобного равенства.
— А с НАСА вы не пробовали скооперироваться? Все-таки не бедная организация…
— У них сейчас столько своих внутренних проблем, что им совершенно не до фундаментальной науки. А жаль, потому что именно теория струн способна объяснить ряд явлений и процессов, происходящих во Вселенной, которые никак не описываются другими теориями. Самым признанным достижением является объяснение феномена черных дыр. Еще «струнщики» могли бы пролить свет на теорию Большого взрыва, по крайней мере, как-то объяснить феномен исчезновения частиц и полей в обычной, известной нам форме в точке Большого взрыва.
— А можно поподробнее про черные дыры, ведь в России они интересуют любого дядю Васю...
— Дело в том, что уже в середине 70-х годов крупнейший теоретик черных дыр Стивен Хокинг из Кембриджского университета теоретически установил, что они медленно, но верно испаряются. То есть в них, как в мясорубку, попадает нечто, а возвращается в виде радиации. Долго объяснять почему, но поверьте на слово: тут возник «информационный парадокс», заключающийся в том, что информация о материи, попадающей в черную дыру, теряется. Все это согласовывалось с теорией относительности, но совершенно противоречило законам квантовой механики, и Хокинг высказал мнение, что их пора менять. Жаль, конечно, что маленькую черную дыру нельзя создать в лабораторной пробирке. Тогда бы мы точно доказали, сколь применима наша теория к подобным объектам. Ну ничего: в Женеве уже строится Большой адронный коллайдер, самый мощный на Земле ускоритель частиц, который будет введен в действие в 2007 году. В этом ускорителе протоны будут сталкиваться с такой энергией, которой с лихвой хватит, чтобы создавать несколько микроскопических черных дыр буквально каждую секунду.
За что Нобелевки дают?На сегодняшний день науке известно всего четыре вида взаимодействий — гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Причем последнее работает внутри протонов и нейтронов и связывает между собой кварки — наименьшие (фундаментальные) частицы, известные сегодня науке. Из них протоны и нейтроны, собственно, и состоят. Но именно сильное взаимодействие физики долгое время не могли описать. А в 1973 году Дэвид Гросс, его ученик Фрэнк Вильчек и совершенно независимо от них Дэвид Политцер открыли свойство асимптотической свободы. Они доказали, что сильное взаимодействие ослабевает, как ни странно, на коротких расстояниях и при высоких энергиях. А если это взаимодействие вовсе падает до нуля, то фундаментальные частицы обретают «асимптотическую свободу».
Но, как говорит Виталий Лазаревич Гинзбург, чтобы получить Нобелевскую премию, нужно жить долго. Вот и открывателям асимптотической свободы присудили главную научную премию лишь спустя 31 год после того, как они удачно сформулировали это явление.
Идеи, благодаря которым человеческая цивилизация выстроила технический прогресс, поняла природу многих явлений и пытается выяснить историю Вселенной, в большинстве своем впервые были высказаны физиками-теоретиками. Но фундаментальную науку скоро потрясут глобальные перемены, считает нобелевский лауреат 2004 года Дэвид Гросс, давший интервью «Профилю». В московской пиццерии сидит человек, ничем особо не примечательный и флегматично пережевывающий порцию королевских креветок. Только по частоте использования зубочистки можно догадаться, что он иностранец, скорее всего, американец. Правда, для американца что-то слишком часто устраивает себе перекуры. И так полтора часа — креветка, зубочистка, сигарета, глоток пива, опять креветка… Никому из посетителей не может прийти в голову, что это ученый с мировым именем, нобелевский лауреат Дэвид Гросс, который параллельно с трапезой объясняет корреспонденту «Профиля» суть наисложнейшей современной физической теории, призванной прийти на смену всем ныне существующим, примирить их и объяснить природу мирозданья. Речь идет о так называемой теории струн, в которой все элементарные частицы рассматриваются не как микроскопические пылинки, а как бесконечно малые многомерные струны. Вдобавок эти струны постоянно вибрируют подобно музыкальным инструментам, издающим разные звуки. Именно за многолетнюю разработку теории струн и открытие асимптотической свободы, которую не то что понять, даже выговорить трудно, Дэвиду Гроссу и была вручена Нобелевская премия.
— Для того, чтобы ясно представлять себе современные теории, описывающие взаимодействие фундаментальных частиц, нужно развивать пространственное мышление. И этому весьма способствует созерцание живописи. Я только что полтора часа провел в Пушкинском музее. Какая хорошая коллекция импрессионистов! А еще лучше — в Эрмитаже. А в Институте теоретической физики Кавли (Санта-Барбара), который я возглавляю, постоянно устраиваются выставки картин, написанных профессиональными физиками.
— Вы приехали в Москву прочесть научную лекцию или ваше посещение — своеобразная дань русской физической школе, которая сейчас поставляет всему миру хорошие мозги?
— Вообще-то я приехал по приглашению фонда «Династия» и Международного центра фундаментальной физики в Москве — прочесть лекцию и встретиться с учеными в ряде институтов РАН. Но что касается поставки мозгов, то вы правы. В мой институт в Санта-Барбаре стекаются ученые со всего мира и всех научных школ. Они работают не только со мной над развитием теории струн, но инад вопросами космологии, материи, даже геологии с биологией. Это же потрясающе интересно — сопоставлять данные по расшифровке генома человека с теми прогнозными формулами, которые на эту же тему построили физики.
— Фамилия Гросс скорее немецкая, чем англо-американская. Вы — наш человек, откуда-нибудь из Одессы или Поволжья?
— Вы будете смеяться, но моя мать родом из Киева, а фамилией Гросс я обязан отцу, который родился в Венгрии. Мамина семья переехала в США сразу после Октябрьской революции, а папина — еще в 90-е годы XIX века. Причем отец работал в правительстве, а мама, хоть и сидела дома с момента моего рождения, имела диплом химика.
— Ваш приезд в Москву в наибольшей степени связан с лекцией под названием «Грядущая революция в фундаментальной физике». А что это за революция?
— Теория струн, точнее, толкование с ее помощью всех процессов и явлений природы. Хотя над теорией мы работаем уже 30 с лишним лет и находимся только в середине пути, все же я берусь утверждать, что ее внедрение произведет переворот в понимании всех физических процессов. О них будут думать совершенно иначе, чем сейчас, даже учебники придется переписывать. Я называю этот процесс революцией, потому что внедрение теории струн произойдет очень скоро. И за этим последуют великие открытия.
Идея, что все частицы на самом деле представляют собой струны, обладает хорошим потенциалом стать объединяющей, поскольку струна может принимать множество различных конфигураций и представляет собой значительно более усложненный объект, нежели точка. Может статься, что все наблюдаемые нами частицы суть просто различные гармоники, различные колебания одной и той же струны.
— Теория струн апеллирует к сверхмалым расстояниям — 10 в степени минус 35. Поэтому пока ни одно ее положение нельзя померить экспериментально. А раз нет эксперимента, нет и перспективы практического применения. Несмотря на это, вам дают деньги на исследования?
— В США 30 лет наблюдалось явное недофинансирование всей фундаментальной науки. «А зачем, — говорили чиновники, — холодная война закончилась». А ведь все бурное развитие техники в ХХ веке обязано открытиям, сделанным теоретиками. Например, лазер был изобретен вашими соотечественниками Прохоровым и Басовым параллельно с американцем Таунсом. И то же касается транзисторов, полупроводников, цифровых технологий. Выражаясь метафорически, я бы сравнил фундаментальную науку с корнями, которые питают плодовое дерево. Простой фермер знает, что, не поливая и не удобряя корни, не получишь хорошего урожая. А вот чиновники, которые дают деньги на науку, хотят только срывать плоды.
Но должен отметить, что ситуация с финансированием изменилась в лучшую сторону за последние три года — испугались Китая и его стремления занять лидирующее место в мире по всем позициям. Ведь сейчас в Поднебесной на фундаментальную науку отпускаются огромные деньги. Достаточно сказать, что один китайский НИИ, который я консультирую, за последний год удвоил бюджет своих теоретических отделов, что составило $5 млн. У моего института примерно такой же бюджет, но мы не ждали, что доживем до подобного равенства.
— А с НАСА вы не пробовали скооперироваться? Все-таки не бедная организация…
— У них сейчас столько своих внутренних проблем, что им совершенно не до фундаментальной науки. А жаль, потому что именно теория струн способна объяснить ряд явлений и процессов, происходящих во Вселенной, которые никак не описываются другими теориями. Самым признанным достижением является объяснение феномена черных дыр. Еще «струнщики» могли бы пролить свет на теорию Большого взрыва, по крайней мере, как-то объяснить феномен исчезновения частиц и полей в обычной, известной нам форме в точке Большого взрыва.
— А можно поподробнее про черные дыры, ведь в России они интересуют любого дядю Васю...
— Дело в том, что уже в середине 70-х годов крупнейший теоретик черных дыр Стивен Хокинг из Кембриджского университета теоретически установил, что они медленно, но верно испаряются. То есть в них, как в мясорубку, попадает нечто, а возвращается в виде радиации. Долго объяснять почему, но поверьте на слово: тут возник «информационный парадокс», заключающийся в том, что информация о материи, попадающей в черную дыру, теряется. Все это согласовывалось с теорией относительности, но совершенно противоречило законам квантовой механики, и Хокинг высказал мнение, что их пора менять. Жаль, конечно, что маленькую черную дыру нельзя создать в лабораторной пробирке. Тогда бы мы точно доказали, сколь применима наша теория к подобным объектам. Ну ничего: в Женеве уже строится Большой адронный коллайдер, самый мощный на Земле ускоритель частиц, который будет введен в действие в 2007 году. В этом ускорителе протоны будут сталкиваться с такой энергией, которой с лихвой хватит, чтобы создавать несколько микроскопических черных дыр буквально каждую секунду.
За что Нобелевки дают?На сегодняшний день науке известно всего четыре вида взаимодействий — гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Причем последнее работает внутри протонов и нейтронов и связывает между собой кварки — наименьшие (фундаментальные) частицы, известные сегодня науке. Из них протоны и нейтроны, собственно, и состоят. Но именно сильное взаимодействие физики долгое время не могли описать. А в 1973 году Дэвид Гросс, его ученик Фрэнк Вильчек и совершенно независимо от них Дэвид Политцер открыли свойство асимптотической свободы. Они доказали, что сильное взаимодействие ослабевает, как ни странно, на коротких расстояниях и при высоких энергиях. А если это взаимодействие вовсе падает до нуля, то фундаментальные частицы обретают «асимптотическую свободу».
Но, как говорит Виталий Лазаревич Гинзбург, чтобы получить Нобелевскую премию, нужно жить долго. Вот и открывателям асимптотической свободы присудили главную научную премию лишь спустя 31 год после того, как они удачно сформулировали это явление.
Подписывайтесь на PROFILE.RU в Яндекс.Новости или в Яндекс.Дзен. Все важные новости — в telegram-канале «PROFILE-NEWS».
