Теоретическая физика похожа на искусство

// // Интересное в сети //

Доктор физико-математических наук Олег Михайлович Бояркин занимается теоретической физикой и космологией. Работает на кафедре теоретической физики БГПУ имени М.Танка. В интервью ученый рассказал о том, что микроскопические черные дыры, возможно, содержат внутри себя целые космические миры, о перспективе уничтожения ядерных боезапасов с помощью коллайдерных нейтрино, а также поведал, почему теоретическая физика сродни искусству.

Я закончил школу в 70 х годах прошлого века. Это было время первых полетов в космос, время создания ускорителей и первых нейтринных телескопов. Образ молодого, талантливого и независимого фшика был, пожалуй, самым популярным как в литературе, так и в кинематографе. Весьма показательным в этом направлении был фильм «Девять дней одного года», в котором главный герой ради завершения научного эксперимента жертвует собственной жизнью.

Для меня, как и для большинства моих сверстников, этот образ и был примером для подра жания. Получал я высшее образо вание в одном из старейших ву зов СССР — в Днепропетровском университете. В то время физика элементарных частиц состояла из необозримого набора конку рирующих друг с другом теорий. Только к концу 80-х годов было завершено создание теории, которая легла в основу современной физики элементарных частиц. Эта теория была так математически безукоризненна, что Швед екая Академия наук присудила Нобелевскую премию ее созда телям С.Вайнбергу, Ш.Глэшоу и А.Саламу, не дожидаясь иодтверж дения теории экспериментом. Мы знаем только их имена, а имен тех, кто искал и не нашел правильного решения, теперь уже не вспомнит никто. Среди последних был и мой учитель профессор А.Боргардт.

У него я писал курсовую и дипломную работы, а затем кандидатскую диссертацию. И все они были посвящены одной и той же теме: физике электромагнитных и слабых взаимодействий.

Люблю музыку и спорт. Двенадцать лет занимался каратэ. Ходил в горы. За моими плечами несколько покоренных пятитысячников. Последний из них — пик Чёрлёниса. Люблю также горные лыжи. Катался на них на горах Чигет и Эльбрус По утрам бегаю босиком.

Моя первая статья на русском языке вышла в «Украинском физическом журнале» в 1976 году. Только через шесть лет я сумел подняться до уровня международных журналов и опубликовать статью в «Nuclear Physics». Это был очень долтй и трудный путь. Если в 1976 г. моя статья содержа ла только расчеты, которые были выполнены в рамках теории, предложенной швейцарским физиком Штюкельбергом, то статья 1982 года содержала теорию, автором которой уже являлся я.

Теоретическая физика позволяет с единых позиций подойти ко всем объектам во Вселенной — от элементарных частиц, составляющих атомы, до самых крупных астрономических структур. Ее цель — объяснить, как возникла Вселенная и почему она устроена именно так, а не иначе. Создание первых реалистических моделей эволюции Вселенной стало возможным только после теоретических прорывов в теории элементарных частиц, поскольку именно этот раздел физики представляет собой основной
способ в познании законов Природы. Необходимо подчеркнуть, что величайшие достижения в этой области, поначалу известные и понятные только узкому кругу специалистов, наряду с шедеврами искусства становятся элементом культуры.

Ряд последних открытий в физике микромира позволяет описать все явления природы в рамках единой описательной схемы и, таким образом, установить связь между макрокосмосом. где галактики и их скопления разбросаны подобно редким пылинкам, и микрокосмосом элементарных частиц. Два полюса мироздания! На одном гигантская Вселенная, на другом невидимые ни иод каким микроскопом фундаментальные частицы. При этом оказывается, что юная Вселенная обладала свойствами микрочастицы, а некоторые микрообъекты, как, например. микроскопические чер ные дыры, возможно, содержат внутри себя целые космические миры. Следует помнить, что на современном этапе именно физика элементарных частиц является основным источником создания новых технологий в производстве. Управляемый термоядерный синтез, нейтринная астрономия, нейтринная томография Земли, нанотехнологии, перспектива уничтожения ядерных боезапасов с помощью коллайдерных нейтрино могут служить убедительными примерами.

Теоретическая физика сродни искусству - вдохновение и упорный труд в ней столь же необходимы, как и в литературе, живописи и музыке. Достижение результата мирового уровня это большая редкость и удача для ученого. В 1994 г. я вместе с моим коллегой, профессором Д.Райном из Германии изучал физику солнечных нейтрино. Мы опубликовали серию статей в международных журналах, в которых доказали связь между солнечными вспышками и интенсивностью потока нейтрино, падающего на Землю. Это. в свою очередь, означало, что исследование потоков солнечных нейтрино является источником получения информации о солнечной активности. Второе, как мне кажется, значительное достижение связано с объяснением эксперимента по измерению магнитного момента мюона (мюон - это элементарная частица, по своим свойствам напоминающая электрон, но с массой примерно в 200 раз боль шей, чем масса электрона).

Этот эксперимент ставился в Брукхэйвенской Национальной лаборатории с 1999 по 2003 гг. и имел поразительную точность — до 13 знака после запятой. Результаты этого эксперимента не находили своего объяснения в рамках существующей стандартной теории элементарных частиц. Наша группа представила объяснение наблюдаемой величины магнитного момента мюона в рамках теории, которая была предложена мною еще в 1994 году. И, наконец, по следи ее достижение имеет прямое отношение к космологии. Наблю дения показывают, что обычной (видимой или светящейся) материи во Вселенной всего 2%. Следующая по величине космологическая субстанция — это холодная темная материя. Ее во Вселенной около 30%. Она образует обширную невидимую корону, или гало, вокруг звездного диска Млечного Пути. Подобные темные гало имеются у всех достаточно массивных галактик. Возможные кандидаты на темную материю — это сверхтяжелые нейтрино, которые являются партнерами обычных легких нейтрино. Сверхтяжелые нейтрино могут быть рождены и в земных условиях на современных ускори телях элементарных частиц. Мы выполнили анализ существующих экспериментов и нашли границы на массы этих частиц.

Наука — очень тяжелый труд. И вы не добьетесь никаких ре зультатов, если не будете сильны духом и телом. Можно полностью уйти в науку или всецело жить искусством и спортом эти подходы к жизни одинаково правомерны, хотя взятые по отдельности и неполны. Именно взятые вместе, они и дают нам полное представ ление о мире. Я не раз находил правильное решение очередной проблемы, слушая своих любимых композиторов: Баха, Моцарта и Вивальди. Я никогда не отступал от намеченных в своей научной работе целей, как бы они ни были трудны, потому что еще с детства моим образцом для подражания был герой из книги Джека Лондона «Время не ждет».

Книги я начал писать с 2000 года. Три я опубликовал в нашей стране. Следующие две уже были изданы в Москве. Все они на рус ском языке и посвящены физике элементарных частиц. Первую книгу на английском языке, «Вве- дение в физику элементарных частиц»», я опубликовал в США в 2007 г. В 2011 году издатель ство «Taylor&Francis» (Нью-Йорк, Лондон) издало мой двухтомник «Передовая физика элементарных частиц»» (1.300 страниц). Он, глав ным образом, предназначен для студентов и аспирантов, которые специализируются в физике частиц. Он также полезен научным работникам и университетским профессорам. Поскольку язык физики элементарных частиц английский, то моя книга будет понятна не только иностранным, но и нашим физикам теоретикам.

На мой взгляд, наиболее значительных открытий в фундаментальной науке в последнее время — два. Первое связано с эволюцией Вселенной. В 1998 г. в результате серии наблюдений, проведенной двумя группами астрономов, было установлено существование космического вакуума или темной энергии. К настоящему времени этот вакуум составляет около 70% от всего вещества во Вселенной. Именно он и является источником антигравитации, которая приводит к ускоренному расширению Вселенной после Большого Взрыва.

Второе революционное открытие это установление принципа голографической ду альности в физике микромира. Известно, что наш мир обладает четырьмя пространственно-временными измерениями. Так вот голографическая дуальность — это связь между миром с пятью пространственно временными измерениями, находящимся в некотором обьеме, и нашим миром, который является границей этого объема. Голографическая дуаль ность сопоставляет одни физические законы, которые действуют в пятимерном объеме, с другими, справедливыми на четырехмерной поверхности, его ограничивающей. Физика на границе представлена элементарными частицами нашего мира, а внутри это теория струн, включающая силу тяготения, которую трудно описать в терминах квантовой теории ноля. Дуальность утверждает, что теория элементарных частиц на границе и теория гравитации в объеме при всей своей непохожести — одна и та же теория, которую просто наблюдают с разных сторон. С подобными ситуациями мы уже встречались ранее. Так. обычная оптическая голограмма — это плоская картинка, рассматривая которую, мы видим объемное изображение. Трехмерное изображение оказывается эквивалентным двумерной картинке, т. е., трехмерный мир возникает из физики двумерной Вселенной. С помощью принципа голографической дуальности уже сейчас удалось решить некоторые актуальные проблемы физики, например, рассчитать температуру черных дыр, определить вязкость кваркглюонной плазмы и т.д. Оба эти открытия и их физические приложения детально исследованы в моей книге.

Как я уже говорил, в 1994 году мы показали, что во время солнечных вспышек потоки антинейтрино, падающие на Землю, резко возрастают. Очевидно, что при аномально мощных солнечных вспышках эти антинейтрино могут привести к активизации природного ядерного реактора, который, как полагают, находится в центре Земли. Надо сказать, что в наших статьях мы не шли так далеко, чтобы рассчитать это влияние. Нас интересовал только сам факт увеличения потока антинейтрино. Однако создатели фильма «2012» пошли дальше и использовали нашу идею как спусковой курок к глобальной экологической катастрофе. Не берусь утверждать, что сценаристы этого фильма читали наши работы, но то, что мы были первыми предсказателями этого эффекта подтверждают наши статьи в журнале «Physical Review».