Ким Смирнов: Вселенная похожа на взлохмаченную прическуНазад
Ким Смирнов: Вселенная похожа на взлохмаченную прическу
О волнах-убийцах и параллелях, которые пересекаются не только в неэвклидовой геометрии
В Международном центре теоретической физики имени Абдуса Салама в Италии российскому ученому академику РАН Владимиру Захарову за работы в области турбулентности и открытие обратного каскада энергии вручена одна из самых престижных научных наград - медаль Дирака.
О награждении Захаров узнал неожиданно. Вернулся в Москву с дачи. Звонок от Григория Фальковича, его, еще по Новосибирску, ученика, сейчас профессора в Израиле, в институте Вейцмана:
- Владимир Евгеньевич, поздравляю!
- С чем?
- Вам Дирака присудили. Войдите в интернет
Дираком вот уже 18 лет называют высоко ценящиеся в научном мире медаль и премию. А был еще человек - Поль Адриен Морис Дирак, один из отцов квантовой механики, давший ей устойчивое математическое основание.
Студенты-физики МГУ рассказывали мне такую историю. Дирак делает сообщение на знаменитом "капишнике" в Институте физпроблем у Петра Леонидовича Капицы. В первом ряду сидит Лев Ландау и тихо, так, чтобы слышно было только докладчику, полагая, что тот не понимает по-русски, повторяет: "Дирак-дурак, Дирак-дурак". Докладчик оборачивается к нему и отвечает: "Сам дурак".
Не знаю, анекдот это или легенда, но вполне возможно, что по-русски он понимал. Дирак любил Россию, часто к нам приезжал, подолгу останавливался в Ленинграде. Естественно, ни Ландау, ни он, ставший английским академиком в 28 лет, в 30 лет возглавивший кафедру физики в Кембриджском университете, которой когда-то заведовал Ньютон, а в 31 год получивший Нобелевскую премию, дураками не были. Обоим мы многим обязаны в сегодняшней, окружающей нас реальности.
Между прочим, без Дирака не было бы ни "Антимиров" Андрея Вознесенского, ни одноименной постановки на Таганке у Любимова, ни даже абсурдного утверждения одной из газет, что наукой якобы доказано существование загробного мира. Это по поводу того, что в середине 90-х годов прошлого века немецкий физик Вальтер Оелерт впервые получил антивещество - девять атомов антиводорода.
Дирак открыл для человечества антимиры. Вот как об этом в "Эврике", научной странице "Новой газеты", рассказывал Даниил Данин: "Молчаливый, тихий 25-летний англичанин Поль Дирак предположил теоретически существование у каждой из известных к тому времени (20-е годы) элементарных частиц "зеркального" двойника с обратным знаком. Как известно, из квадратного уравнения математически следуют два ответа со знаками плюс и минус. Когда решаются практические задачи, бессмысленный ответ отбрасывается. Не бывает, например, отрицательных яблок или огурцов. Так же в атомных уравнениях отбрасывался положительный электрон. А Дирак спросил: "Почему? Ничто ведь не противоречит его существованию!". В 1932 году позитрон получили экспериментально.
Когда речь идет об искусстве, это вполне допустимо и даже естественно. В науке же ни о какой "антиматерии" речь не идет. Просто расширились представления о свойствах частиц. И это более полная картина мира, а никакой не антимир и тем более не антивремя и антипространство".
Для Захарова лестно было "получить Дирака" и по одному чисто личному обстоятельству, связанному со студенческой молодостью. Когда в Новосибирском университете он осваивал азы квантовой механики, основным учебником был, конечно, курс Ландау - Лифшица. Но лектор порекомендовал еще и книгу Дирака. Стал читать и был совершенно потрясен монументальностью, красотой, невероятной мощью интеллекта, мысли. Недели две ходил под впечатлением от прочитанного. Это было одним из самых сильных переживаний в его жизни. С тех пор сохранил к Дираку благодарность и любовь на всю жизнь. И не только как к великому ученому. Любовь была сродни той, какую испытываешь к прекрасному, созвучному тебе поэту.
По существу, медаль Дирака Захарову присвоили за давнюю, 1966 года, его кандидатскую диссертацию. Ибо уже там содержались открытия в области волновой турбулентности (и в особенности - открытие обратного каскада энергии), которые потом вошли в учебники физики.
Представить, что такое турбулентность, очень просто. Приоткройте кран у себя на кухне. Вода потечет ровной, плавной струей. Физик скажет: это ламинарное течение (от латинского "ламина" - пластинка, полоска, слой). Но откройте кран посильнее, и вода начнет беспорядочно, хаотично завихряться. Это и есть турбулентность (от латинского "турбо" - вихрь, отсюда же - турбина). Если сделать мгновенные снимки ламинарного и турбулентного течения, первое напомнит гладкую прическу, а второе - взлохмаченную.
Весь XIX век ученые изучали турбулентность в основном в водной и воздушной среде. Но в следующем столетии выяснилось, что это универсальное, всеобщее явление. При первых попытках осуществить управляемый термоядерный синтез в магнитных ловушках одним из серьезных препятствий стала неустойчивость, турбулентность плазмы. Турбулентны звезды, Солнце. Пятна на нашем светиле, вспышки, протуберанцы, вообще солнечная активность - это все турбулентность. Турбулентны, конечно, космические магнитные поля. И когда в микромире сталкиваются атомы, их состояние какое-то время тоже турбулентно.
Словом, диапазон необъятный - от атомов до гигантских астрофизических объектов. Сегодня ученым известны не менее сотни разновидностей турбулентности. При таком разнообразии необходимо по крайней мере разделение их по типам, классам. И ключевым тут стало открытие сильной, или вихревой, и слабой, или волновой, турбулентности. Создателем теории волновой турбулентности и стал будущий академик Владимир Захаров. Сильная турбулентность - это те завихрения, которые мы видим в быстрой реке. Слабая же представляет собой взаимодействие разномасштабных волн, обменивающихся энергией. И та, и другая есть буквально во всех средах, но для решения многих практических вопросов чрезвычайно важно, какая из них выходит на первый план в реальных природных и производственных процессах, в научных экспериментах.
Ключевым было и открытие Захаровым (в той же кандидатской) явления обратного каскада в волновой турбулентности. Американец Роберт Крайчнан почти одновременно открыл его в турбулентности вихревой. Этот человек, вместе с которым Владимир Евгеньевич удостоен нынче высокой научной награды, - прелюбопытнейшая личность. Последний ученик Альберта Эйнштейна (как раз Эйнштейн посоветовал ему заняться турбулентностью, пророча этому направлению большое будущее), он ушел потом на вольные хлеба, живет как свободный художник, на собственные средства, не являясь профессором никакого университета, давая консультации и выигрывая гранты.
Что такое обратный каскад? Природным или искусственным относительно слабым воздействием в волновой среде возбуждаются мелкие завихрения. А потом, в результате спонтанной реакции, за счет нелинейных процессов, из них рождаются завихрения крупные, из коротких волн - длинные. Представьте, вы плывете на океанском лайнере и вечером видите, как за иллюминатором ветер рождает поначалу слабые волны. А проснулись утром - в море уже гигантские валы. Тот же механизм действует при рождении циклонов и антициклонов в атмосфере.
Для волновой турбулентности Захаров построил теорию обратного каскада, предложил его математическую модель, подтверждаемую экспериментами последних десятилетий в самых разных природных сферах, на самых разных объектах - от атомных до космических.
Но почему во всей этой разномасштабности он выбирает сегодня турбулентность в морях и океанах, а не, положим, в увлекательнейшей космологии, имеющей дело с рождением и смертью звезд и галактик? Владимир Евгеньевич отшучивается: потому что на изучение происхождения Вселенной спонсоров нынче не найдешь, а на океанскую турбулентность - пожалуйста. Ну хотя бы из-за того, что многих предпринимателей пугают таинственные волны-убийцы, угрожающие не только прибрежным курортам, но и растущим как грибы шельфовым нефтяным платформам.
Речь идет о непредсказуемых волнах гигантской разрушительной силы, в два-три раза превышающих обычные максимальные размеры. Ученые бьются сейчас над задачей: понять, с какой частотой они появляются - раз в 30, 20 лет или чаще? Бороться с такими стихийными бедствиями люди еще не научились. Но если будет понят механизм их зарождения, станет возможным и хотя бы вероятностное их прогнозирование. Пока это нерешенная проблема. Однако присутствие обратного каскада тут очевидно.
Впрочем, и обратить свой взор к звездному небу над головой Захаров не против. Его давно привлекает турбулентность во Вселенной в момент Большого взрыва и сразу же после него. Он полагает, что и тогда вовсю срабатывал обратный каскад. Ведь пусковым механизмом там была гравитационная неустойчивость, которой в свое время занимался Яков Борисович Зельдович, получивший, кстати, в 1985 году самую первую медаль Дирака.
Свою кандидатскую диссертацию Владимир Захаров готовил под руководством Роальда Сагдеева в Новосибирском академгородке, в Институте ядерной физики, который возглавлял академик Андрей Михайлович Будкер, никогда и ничего не принимавший на веру, по любому поводу имевший свое, часто отличное от других мнение. Специалисты высоко оценили диссертацию Захарова. Будкер тоже: "Очень интересно!". Но добавил: "Посмотрим, что из этого выйдет". Вышла - через годы - медаль Дирака.
Сначала хотели засчитать кандидатскую за докторскую. Потом порешили: "Человек он молодой, пускай разовьет, углубит свои идеи. А за докторской дело не станет". За кандидатской действительно последовала докторская. Но совсем на другую тему, связанную с солитонами, волнами, отличающимися особой устойчивостью, - такое их свойство используется во многих областях новейшей техники, в частности в линиях оптической связи, в лазерных технологиях. Это тоже всеобщее в мире волн явление. Например, "черные дыры" во Вселенной, с математической точки зрения, - солитоны.
Исследования Захаровым солитонов и уединенных волн принесли ему всемирную известность и две Госпремии - одну еще СССР в 1987 году, другую - в 1993 году уже новой России.
Штрих биографии, но в большей степени характера: занимался альпинизмом. Теперь, после операции на сердце, нельзя. Но тоска по вершинам осталась. В стихах
Да, академик Захаров, всемирно известный ученый, до недавнего времени возглавлявший Институт теоретической физики имени Ландау в Черноголовке, пишет стихи. Причем не на любительском - на высокопрофессиональном уровне. Их охотно печатают лучшие толстые журналы. Вот и сейчас очередная подборка на выходе в "Новом мире". Издал два сборника. Принят в Союз писателей. Конечно, стихи его не так известны, как исследовательские труды (по индексу цитирования российских ученых в мировой научной литературе он стоит на втором месте после академика Владимира Арнольда). Но
"Поэзия возвращает нам чувство неповторимости жизни, и если это чувство нам возвращено, мы выпадаем из суеты, мы свидетели значительности нашего существования Лучшим стихам Владимира Захарова присуще это чувство вечности". Фазиль Искандер.
Извечный вопрос: как соотносятся в одном человеке два контрапунктных начала, определяемых, по утверждениям науки, даже двумя разными мозговыми полушариями, - холодная математическая логика и поэтическое наитие? Лед и пламя?
Владимир Евгеньевич дает удивительно простой ответ, скорее связанный с домашним уютом, чем с высокими философскими дефинициями:
- Вот стол. За ним - наука. А вот рядом диван. Здесь - стихи. Идеальное состояние: свободно работает логика - сижу за столом. Застопорилось - переселяюсь на диван. И наоборот. Стараюсь ничего не делать через силу. Хотя, естественно, порой цейтнотные обстоятельства и вынуждают. Так что нет контрапункта. Есть две непересекающиеся параллели или, может быть, две электронные орбиты и свободный "квантовый" переход с одной на другую.
Надо ли соглашаться с ним? Не ведаю. Во всяком случае, в его поэзии есть своя неопровержимая истинность, в его уравнениях - своя прелесть. Ибо сказано глубокоуважаемым им и мной Полем Дираком, медаль которого ему только что вручили: "Красота - критерий истины". Параллели все же пересекаются не только в неэвклидовой геометрии.
А еще сказано Дираком: "Я верю, после разрешения каждой проблемы будет оставаться великой загадкой вопрос о том, как поступить с остальными проблемами". Это он о смысле жизни ученого.
