• РЕГИСТРАЦИЯ

Алексей Цвелик: Кризис в физике существует

4 770

Квантовая механика — наука о чудесах: там частицы рождаются из ничего, летят одновременно по разным траекториям и чувствуют друг друга на расстоянии. К счастью ли или к сожалению, но в нашей жизни мы этих чудес обычно не замечаем: по большей части они происходят на гораздо меньших масштабах, чем те, что доступны для повседневного наблюдения. Однако в этой науке есть раздел, представляющий собой приятное исключение: физика конденсированных сред. В ней квантовые чудеса воплощаются во множестве замечательных вещей вроде лазеров, считывающих штрих-коды в супермаркете, или жидкокристаллических дисплеев в смартфонах. Именно этой областью квантовой физики занимается доктор Алексей Цвелик — физик-теоретик российского происхождения, работающий в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Кроме англоязычных научных монографий, Алексей Цвелик написал на русском языке научно-популярную книгу «Жизнь в невозможном мире: краткий курс физики для лириков» (Издательство Ивана Лимбаха, М., 2012).


Алексей Михайлович, в конце прошлого года в научно-популярных изданиях появились заметки, где было сказано, что вы открыли новую форму материи: у популяризаторов принято все слегка преувеличивать. В чем суть вашей работы?


Когда создавалась электронная теория металлов, физики удивлялись: как это так получается, что многие свойства металлов можно объяснить, не принимая во внимание взаимодействие электронов друг с другом. А между тем они взаимодействуют, и сильно — одноименные заряды отталкиваются. Лев Ландау объяснил, как это происходит, и сформулировал свою исключительно простую и элегантную теорию металлов, которая и носит его имя. Однако лет тридцать назад обнаружили металлы, чье поведение не описывается этой теорией. Почему эти вещества не слушаются Ландау? Это загадка, над которой физики бьются до сих пор. Я по мере сил пытаюсь внести свой вклад.

«Ферми-жидкость Ландау» — понятие достаточно универсальное: большинство металлов при низкой температуре именно так себя и ведут. Но некоторые не слушаются этого правила, причем нарушают они его не одинаковым образом. Наиболее известный пример нарушения этой теории наблюдается в соединениях на основе окиси меди (из них делают высокотемпературные сверхпроводники). Эти материалы устроены довольно просто: что может быть проще окиси меди? Они переходят в сверхпроводящее состояние уже при температуре жидкого азота, а не жидкого гелия, как обычные сверхпроводники.


Ваша работа — шаг к объяснению высокотемпературной сверхпроводимости?


Вернее было бы сказать так: я бы был очень счастлив, если бы то, что я сделал, влилось бы в большую теорию высокотемпературной сверхпроводимости. Пока я только поскреб что-то с краешку, не более того.

Ваша область науки принесла человечеству полупроводники, лазеры, сверхпроводимость, то есть огромный сегмент современных технологий. Можно ли ожидать от нее в будущем сравнимых технологических прорывов?

Конечно, можно. Открытия часто приходят неожиданно, как это произошло тридцать лет назад с высокотемпературной сверхпроводимостью, которая остается во многом неразгаданной тайной. Технология поспевает с трудом: чтобы научиться изготавливать провода и кабели из этих материалов, потребовалось четверть века, уж очень они хрупкие.

Возможно, самой эффектной технологией, основанной на этом явлении, станет левитирующий поезд: его будет поддерживать на весу поле сверхпроводящих магнитов. По сравнению с классическими сверхпроводниками разница в эффективности и цене огромная, потому что гелия на земле мало, а азота огромное количество.


Сейчас многие ученые говорят о кризисе в теоретической физике. Вы и сами об этом не раз упоминали. Что имеется в виду?


Возможно, мы просто избалованы успехом. Может быть, у нас испортился вкус и мы не ценим тех открытий, которые совершаются. Не хочу ныть, но думаю, что некий кризис в физике все же существует. Весь мой опыт ученого говорит о том, что физика едина, и открытия в одной области оплодотворяют другую. Так устроен мир: в нем на разных уровнях проигрываются одни и те же идеи. Занимаясь предсказаниями погоды, можно понять что-то полезное о сверхпроводниках или квантовых жидкостях (кстати, недавно я прослушал потрясающий курс лекций на эту тему, прочитанный моим другом и коллегой Павлом Вигманом). Так вот, в течение последних тридцати лет мы видим очень мало «оплодотворения» от наиболее продвинутых областей физики, таких как теория струн или, например, теория суперсимметрии в физике частиц. Что пришло в физику из теории струн или из модного мультиверса? Ничего или очень мало. И даже это малое, что мы видим, не совсем понятно, правильно оно или нет.

Физика всегда работала именно так: одни и те же фундаментальные закономерности проявляются в разных областях. Я отпрыск школы Ландау, а Ландау всегда это подчеркивал. Он требовал от своих учеников, чтобы они сдали теоретический минимум, в который наряду с квантовой механикой входили гидродинамика, классическая механика, электромагнетизм. Казалось бы, если ты занимаешься атомами, зачем тебе гидродинамика — про то, как жидкость течет по трубам? А на самом деле она нужна.


Как вы объясняете этот удивительный факт, что для описания совершенно разных вещей в физике нередко используются одни и те же математические объекты?

Удивительно то, что многие объекты, которые в математике возникли по собственным причинам, оказались для физики нужны. Таких примеров огромное количество. У математики есть собственная логика, по которой она развивается. Иногда математики вдохновляются чем-то приходящим из физики, но чаще следуют собственной фантазии. Тогда возникают странные объекты типа чисел Грассмана — это числа, которые при умножении на себя дают ноль. Казалось бы, какая-то кабинетная мура. Но оказалось, что Грассмановы числа через сто лет после их открытия очень даже пригодились физике, и без них теперь трудно обойтись. Примеры такого рода можно множить.

Впрочем, наверное, не все в математике найдет приложение. Математика и описание мира — это не одно и то же, хотя пересечение очень значительное.

Из ваших слов можно сделать вывод, что в кризисе в физике виноваты те, кто занимается теорией струн. Но на самом деле это симптом, а причина иная. В чем она?

Думаю, тут играет роль множество факторов. Один из главных — всеобщее падение уровня образования. Вот это настоящая беда западной цивилизации, далеко выходящая за пределы кризиса физических наук.

Я посмотрел на учебник физики, по которому учился мой сын в Англии, и пришел в ужас. Если бы меня учили такой скучной и поверхностной галиматье, я б никогда физику не полюбил. Трагедия нашей культуры в том, что гуманитарии так невежественны в плане естественных наук, а у естественников нет гуманитарного образования. Причем многие агрессивно невежественны, в чем я не раз имел возможность убедиться.

У современных физиков-теоретиков образование узкое. Отсутствие более широкого кругозора, думаю, мешает им делать то, к чему они призваны. Отсутствием гуманитарного образования они отличаются от корифеев физики первой половины ХХ века. У Эйнштейна, Планка, Бора, Гейзенберга, Шредингера, Оппенгеймера были широкие философские интересы.

Что такое «Общая теория всего», к которой, по распространенному мнению, движется физика? Примет ли эта теория форму «Если мир существует, он обязан быть таким, как мы наблюдаем — а любой другой окажется логически противоречивым»?

А откуда вообще следует требование логической непротиворечивости? Оно следует из существующего мира. Физика — теория всего — не строится на пустом месте. Я присутствовал при том, как начиналась теория струн: люди обобщали на фундаментальные взаимодействия те принципы физики, которые уже были открыты. На эту теорию сразу же накладывают ограничения, соответствующие общим принципам, которые мы наблюдаем в природе: общая ковариантность, калибровочная инвариантность, локальность. Это технические вещи, но это колоссальное ограничение на форму теории. Надежда в том, что если мы ограничимся этими принципами, то из них будет следовать одна-единственная теория. По крайней мере, когда-то была такая надежда, но сейчас и она испаряется.

Но, возможно, в будущем эти ограничения окажутся следствиями одного базового принципа — самого бытия мира?

Я просто вижу, что в настоящее время это происходит совсем не так. То, что мы пытаемся сделать, — это протянуть нить от нашего опыта здесь в какие-то невероятные дали. Как мы это делаем? Из эмпирического опыта извлекаем общие принципы и пытаемся протянуть их до самых начал и глубин, пытаемся на их основании догадаться, какой могла бы быть самая фундаментальная теория. Но важно понимать, что мы при этом исходим не из пустого места.

Мы пытаемся, конечно, отсечь все частное и свести к максимально универсальному и общему. Но то, что остается — это совсем не мало, а очень много.

В современной физике работают ученые, высказывающие атеистические взгляды (как не так давно ушедший от нас Стивен Хокинг), а также те, кто, подобно вам, склоняются к религиозному мировоззрению. Насколько, по-вашему, эти различия влияют на научный подход?

На среднем уровне, наверное, влияют мало. Для многих, работающих в науке, она не более чем интересная игра, гимнастика ума, удовлетворение любопытства, спорт, где одни соревнуются с другими за призы. Но для настоящих достижений нужна и высшая мотивация. Вот, например, в основе теорий Эйнштейна лежит прозрение — именно прозрение! — о том, что Вселенная управляется универсальными законами. Это воистину религиозное прозрение. Конечно, такое не пришло бы никакому материалисту в голову. Да для материалиста вообще не понятно, откуда эти законы взялись и как вообще они могут предписать то, чего еще не случилось. Материализм убивает мотивацию думать глубоко о природе. Это происходит и через общее снижение интереса к науке в обществе и на личном уровне.

Те гиганты, на плечах которых мы стоим: Ньютон, Декарт, Паскаль, Фарадей, Максвелл, Эйнштейн, Планк, Гейзенберг, Шредингер, Дирак — были либо религиозны, либо уж во всяком случае небезразличны к этой сфере. При этом наука, конечно же, должна сохранять и отстаивать свою независимость от какого бы то ни было идеологического диктата, включая диктат церковный. Но сейчас она в тысячу раз больше зависит от бюрократов, которые навязывают ей свои стандарты политкорректности, чем от церкви. На Западе религию выставляют как пугало, не замечая, что, пятясь от него, упадешь в яму.

Считаете ли вы, будучи человеком религиозным, что ученый имеет этические обязательства доносить свои знания до широкого круга людей?

Да, считаю. Я глубоко убежден, что познание мира обладает ценностью. Познаваемость мира есть дар. Будь Вселенная устроена немного иначе, мы бы не могли узнать о ней так много, даже обладая теми способностями, что у нас есть. Если бы, например, законы физики за пределами Солнечной системы (или даже Земли) отличались бы от наших, как думал Аристотель, мы бы ничего не узнали о том, что там происходит. Для нашего существования нужны определенные условия здесь, на нашей маленькой планете, где сформировались наши тела и наш разум. То, что мир за этими узкими пределами нашему разуму открыт, есть замечательный факт, наводящий на размышления.

Эти соображения и побудили вас написать научно-популярную книгу?

Книги пишут тогда, когда чувствуют, что не писать нельзя. Мне хотелось высказать свои заветные мысли максимально понятно, насколько я могу. А уж кто это сможет прочесть — откуда мне знать?

Автор: Алексей Алексенко

Эта заметка была опубликована в еженедельнике «Окна», литературном приложении к израильской русскоязычной газете «Вести».

https://snob.ru/entry/163381

п

    Они там есть: Свой среди чужих

    Один Человек с ТОЙ стороны ЛБС недавно написал: «Я боюсь сдохнуть среди чужих, за чужих, и врагом для своих. Мысли о такой смерти приводят меня в ужас» — это, наверное, именно те слова,...

    Наши «Ланцеты» оставили Харьков без ПВО

    ВСУ отходят на «удобные позиции», в Пентагоне задёргалисьРяд украинских пабликов обновил карту боевых действий на Купянском направлении. Дело в том, что в Сети появились кадры с геолока...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      C 25 октября 2018 г. 06:36

      Как революция в биотехнологиях изменила жизнь людей

      На наших глазах происходит генетическая революция: биотехнологии меняют медицину, сельское хозяйство и другие важные сферы. Рассказываем о самых громких случаях вмешательства генетики в нашу жизнь14 ОКТЯБРЬ 2018 Мы все прекрасно знаем, что живем в эпоху технологической революции и ежедневно пользуемся ее плодами. Самый яркий пример: на наших глазах гаджеты уменьш...
      676
      C 25 августа 2018 г. 08:29

      Как работают сознание и бессознательное

      СознаниеВаше сознание - это объект или мыслящий ум. Оно лишено памяти и может удерживать только одну мысль в каждый момент времени. Оно выполняет четыре важнейшие функции.Во-первых, оно идентифицирует входящую информацию. Получение информации обеспечивается всеми пятью чувствами - зрением, слухом, обонянием, осязанием, вкусом.Ваше сознание непрерывно наблюдает и класс...
      709
      C 21 августа 2018 г. 11:14

      Киркенесская этика

      Игорь ДьяконовКиркенесская этикаВ конце 1944 года немецкие войска отступали от нас в глубь Северной Норвегии, сжигая и взрывая все, что только могло гореть и рушиться. Маленький трактат, напечатанный ниже, был написан молодым советским офицером среди руин норвежского городка Киркенеса в декабре сорок четвертого. Мы были тезки и в одном воинском звании. Трактатик был о...
      606
      C 21 августа 2018 г. 10:27

      Вера в Всевышнего

      Феномен возникновения у людей во все времена веры в могущественные сверхестественные сущности объясняется самой природой организации нашего мышления. Уже у первого человека естественно возникали основополагающие вопросы кто я? Откуда взялся мир? Мы так созданы, что все нами наблюдаемое и чувствуемое требует объяснения. Наша система самосохранения не оставляет нас в п...
      578
      C 18 августа 2018 г. 16:39

      Креацинизм- эволюционизм, ретровирусы, Бог

      Когда я слышу слово креацинист (верующий в разумное сотворение человека), я всегда теряюсь в догадках, кого имеют в виду. Вот я непричастен к религиям, я деист, потому что верю в разумное сотворение мира, имея некую обоснованность в том, я материалист, потому что не делаю разделение мира на духовное и материальное в декартовской традиции, а признаю буквально все мате...
      747
      C 18 августа 2018 г. 12:00

      Представления на вере, как качество нашего мышления

       «Мне кажется что именно необходимость веры во что-то - это основа верований!» (фраза из диалога)Это верно - все в нашем мире противоречит и исключает беспричинность, свободу самопроявления. Все обусловлено причинно-следственными зависимостями всего со всем в мире.И необходимость, а точнее нужда в выдумывании и принятии любой веры для себя у человека обусловл...
      474
      C 18 августа 2018 г. 10:14

      Евгений Гонтмахер: Сегодня самый тяжелый из кризисов, который переживает Россия со времен гайдаровских реформ

      Профессор Высшей школы экономики — о том, почему нельзя сравнивать экономические кризисы 1998-го, 2008-го и 2018 годовДефолта 1998 года в такой жесткой форме, в какой он случился, видимо, можно было бы избежать. Наверное, властям нужно было раньше решиться на девальвацию рубля, но только плавно. Некоторые эксперты предупреждали, что возможен именно тяжелый дефолт. Дев...
      500
      C 25 июля 2018 г. 18:37

      Русские шлюхи

      Если вы думаете, что в разгар ЧМ по футболу самой рейтинговой темой стала тема, собственно, футбола, вы сильно ошибаетесь. Загадочная русская душа вывернулась несколько неожиданным образом, и в центре скандала оказались не футболисты, арбитры или комментаторы, а русские женщины. Хотя неожиданным это может показаться только на первый взгляд. Популярные журналисты и бло...
      802
      C 15 июля 2018 г. 12:38

      Парадокс креацинизма

      Есть логический тупик, и он выражается в следующем:- Взяв образцом материального нашего мира выделенный атом, мы признаем само его существование только в рамках действия сил физических законов природы. Исчезни законы природы, в тот же миг все материальное аннигилируется (исчезнет).Более того, первая субатомная, первый атом только и мог возникнуть в только уже действую...
      648
      C 7 июля 2018 г. 11:22

      Как нам поделить деньги

      Началось все с того, что всех напугала Финляндия. Нет, на самом деле, конечно, все началось за пятьсот лет до этого — с «Утопии» Томаса Мора, но кто сейчас читает Мора? Так что начнем прямо с Финляндии.В Финляндии в 2016 году затеяли эксперимент под названием «Безусловный базовый доход». Две тысячи малообеспеченных граждан стали получать от правительства ежемесячные п...
      658
      C 19 апреля 2017 г. 06:37

      Грани знаний

      Есть некая призма в разуме каждого, которая определяет степень истинности видения мира. Эта призма, ровно, как в оптике, может искажать в рассудочном мышлении, «то, что есть на самом деле», за счет принятия за действительно сущее, неверных свойств, связей, самих априорно принимаемых сущностей, то есть всего того, что человек без опыта лишь представляет выдумкой несуще...
      877
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика