О многомерности Вселенной и работе со Стивеном Хокингом: интервью с физиком А.И.Жуком

Вашему вниманию интервью с украинским ученым, физиком-теоретиком, доктором физико-математических наук Александром Ивановичем Жуком. Ученый рассказал о своей работе в ЦЕРНе, знакомстве со Стивеном Хокингом и о теории многомерности нашей Вселенной, которая является основным направлением его научной работы.

— Александр Иванович, чтобы познакомить вас с нашими читателями, пару слов о себе. Как решили стать на путь науки? Когда вас заинтересовала физика?

— Сыграли два фактора. Во-первых, была хорошая школа в Грозном (в Грозном было много эвакуированных преподавателей из Киева, которые там так и остались после войны). Во-вторых, в 60-ые-70-ые годы прошлого столетия физика была престижной в СССР. На физические факультеты были большие конкурсы, особенно в престижных вузах, типа МГУ, МИФИ, МФТИ, … В ОГУ было тоже не просто поступить на физфак.

Поэтому я в выборе профессии не сомневался. Сложней было выбрать направление в физике. Я выбрал теоретическую физику, точнее, теорию гравитации и космологию.

— В свете Нобелевской недели, хочу вас попросить прокомментировать Нобелевскую премию по физике. Ваши мысли по этому поводу? Знаю, что  один из Лауреатов (Ален Аспе) неравенством Белла занимался еще в 1980-х…

— На очень малых масштабах мир совсем не похож на наш. Наши обычные представления там не работают. Это царство квантовой теории. Однако, мы можем экспериментально наблюдать проявления свойств этого мира. Для описания этих проявлений и была создана квантовая механика и квантовая теория поля. Создав эти теории, стало возможно предсказывать новые эффекты, и тем самым, проверять насколько эти теории корректны. Мы сейчас знаем, что во многом, правильно описываем квантовый мир. Например, об этом говорят результаты работы Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе. Однако наши знания еще далеко не полны. Поэтому очень важно проявлять новые свойства квантового мира. Нобелевская премия этого года по физике присуждена именно за открытие новых фундаментальных свойств квантовой механики, подтвержденных на эксперименте. Речь идет, например, о квантовой телепортации, когда происходит передача информации на произвольно большое расстояние без передачи энергии или вещества (в отличии от телепортации, описанной в фантастической литературе). Это свойство предполагают использовать в квантовой криптографии.

— А как вы считаете, с чем связан тот факт, что ученых отметили только сейчас? Ведь работами, за которые их отметили, они занимались 20-40 лет назад. 

— Я думаю, что это больше вопрос к Нобелевскому комитету, на что они опираются в своих решениях. На самом деле, очень важны экспериментальные подтверждения, например, тот же Питр Хиггс ведь тоже предсказал частицу Хиггса почти за 50 лет до того, как это было экспериментально подтверждено, и за что ему в итоге дали Нобелевскую премию. Ну а какую очередность выбирает Нобелевский комитет, кого они выдвигают, кого посчитают более важным, это, в какой-то степени лотерея. У них там своя политика.

— Мы можем предположить, что после этой награды в область квантовой криптографии последует больше финансовых и ресурсных вложений?

— Безусловно. Нобелевская премия всегда является толчком для исследований в отмеченном направлении. Общественный резонансесть и он продолжиться еще какое-то время, а соответственно для исследований в этой области будет легче получить финансирование. Под Нобелевских лауреатов могут выделять соответствующие институты и финансирование. Поэтому да, я думаю, что это направление будет сейчас более активно развиваться.

— Знаю, что ваши основные работы касаются моделей многомерной Вселенной. Это очень интересная тема, которая, пожалуй, будоражит многих. Почему выбрали именно такое направление работы? Возможно, можете поделиться вашими достижениями в этой области?

— Идея о возможности существования дополнительных (помимо известных нам 3-х: длина, ширина и высота) измерений является не новой. Она обсуждалась еще в 60-е годы прошлого столетия. Конечно, в нашей повседневной жизни мы не наблюдаем дополнительные измерения. Однако, можно довольно просто объяснить этот парадокс: наш мир только кажется 3-х мерным. Представим, например муравья на поверхности цилиндра. Если цилиндр имеет большой диаметр, и муравей может бегать по нему во всех направлениях, то мир для него 2-мерный. Но если диаметр уменьшить настолько, что муравей будет бегать только вдоль образующей цилиндра, то мир для него станет эффективно 1-мерным. То-есть дополнительные измерения не видны для нас, т.к. они очень малы. Это один из возможных сценариев описания ненаблюдаемости дополнительных измерений.

Важно отметить, что современные теории суперструн и супергравитации можно построить непротиворечивым образом только при наличии дополнительных измерений. Также одно из важных направлений исследований на Большом адронном коллайдере (БАК) состоит в поиске дополнительных измерений. Их можно обнаружить на эксперименте, если вдруг пропадет часть частиц/энергии. Эта пропажа объяснится за счет исчезновения в дополнительном пространстве. Однако, энергия частиц должна быть очень большой, чтобы длина их волны стала сравнима с размером дополнительного пространства. Для этого и нужен БАК с его колоссальной энергией. До сих пор таких событий не удалось обнаружить. Это позволяет наложить ограничения на размер дополнительных пространств.

Мои исследования в этой области были направлены на обнаружение наблюдаемых следствий существования дополнительных измерений. Было, например, показано, что и темную энергию, и темную материю можно объяснить за счет существования дополнительных измерений.     

— Знаю, что вы работали на БАКе, расскажите об этом подробнее.  Как происходил отбор для работы в ЦЕРНе? И какие задачи стояли у проекта, когда вы были там?

— На БАКе я работаю регулярно с 2007 года. Отбор тут чисто на личных контактах. Меня знают, поэтому и приглашают. Последний раз я был там две недели назад. Мои исследования в ЦЕРНе не связаны непосредственно с экспериментом. Я работаю в отделе теоретической физики ЦЕРНа. Занимаюсь там теми же вопросами, что, например, и в астрономической обсерватории ОНУ, т.е. это проблемы астрофизики, космологии, гравитации. Моя основная задача в ЦЕРНе – это контакты с учеными, обсуждение результатов и выступления на семинарах.

— Из последних сообщений известно, что из-за энергетического кризиса БАК собираются остановить на две недели раньше срока. К 2023 году мощность ускорительного комплекса хотят сократить на 20%. Какие в связи с этим настроения у исследователей в ЦЕРНе и насколько это может помешать выполнению поставленных задач?

— Мы получим меньше данных, т.к. в этом цикле на целый месяц сократится срок работы ускорителя. Остановку БАК используют для профилактических работ и подготовки к намеченным экспериментам. Поэтому, эта остановка существенно не скажется на работе. К сожалению, мы вынуждены подстраиваться к сложившимся обстоятельствам. Хочу подчеркнуть, что энергию частиц в пучке после включения в следующем году понижать не собираются. Иначе теряется основной смысл работы БАК.

— Расскажите над чем вы работаете сейчас?

— Сейчас я занимаюсь исследованием формирования крупномасштабной структуры нашей Вселенной. Хорошо известно, что Вселенная заполнена галактиками, группами галактик. Все эти структуры образуют сеть из переплетающихся нитей с большими пустотами между ними. Одна из основных задач космологии заключается в объяснении происхождения этой структуры. Очевидно, что гравитационные силы играют здесь определяющую роль. Поэтому основной объект моих исследований – это изучение свойств гравитационного взаимодействия на астрофизических и космологических масштабах.

— Знаю, что у вас есть опыт работы в институтах Италии и Испании, и сейчас еще и Германии. Что можете отметить о специфике работы института науки в этих странах, в сравнении с Украиной. Что бы можно было внедрить у нас?

— Как я уже отметил выше, вся моя работа за рубежом основана на личных контактах. Все началось в 1987 году, когда я приехал работать в течение года в Кембриджский университет по приглашению Стивена Хокинга. Потом были частые визиты в университеты и исследовательские центры Германии, Испании, США, Португалии, Швейцарии, Бразилии. В течение 12 лет я был старшим ассоциированным членом Международного центра теоретической физики (ICTP) в Триесте. Сейчас я работаю в Германии, в Центре по изучению сложных систем (CASUS). Все эти места отличаются от того, что сложилось за последние 30 лет в Украине, хорошими условиями работы и достойной оплатой.

Не секрет, что украинские ученые низведены до уровня нищенского существования. Я имею в виду ученых и преподавателей, которые занимаются научной работой. Конечно, данная ситуация привела у тому, что во многих вузах сильно расцвели коррупционные схемы. Красиво жить не запретишь! Особенно это касается гуманитарных специальностей. Но это другая история. Все это привело к тому, что у нас катастрофическая ситуация. Мы уже прошли точку невозврата. Практически не осталось хороших ученных среднего возраста. Если кто и остался, вынужден искать дополнительный заработок, а не концентрироваться на науке. По этой причине все мои аспиранты сейчас работают за рубежом. Остались пожилые и очень пожилые ученые и преподаватели. Это поколение уже уходит. Некому преподавать. Закрываются целые научные школы. В ОНУ исчезла кафедра астрономии (слилась с кафедрой теоретической физики). Исчез физический факультет! Слился с институтом математики. Сейчас у нас война. Это еще более усугубило ситуацию. Но это понятно. Вопрос теперь в том, как возродить науку после окончания войны. Очевидно, что без развития фундаментальной науки, без преподавания ее на высоком уровне на естественно-научных и инженерных факультетах не будет у нас сильного военно-промышленного комплекса. Очень надеюсь, что наше государство после войны повернется, наконец, лицом к науке!

— Не могу не остановиться на такой личности как Стивен Хокинг. Расскажите, как вы попали в его поле зрения? И над чем работали в Кембридже?

— Это были 1980-е. Я тогда был аспирантом в Физическом институте имени П. Н. Лебедева. В институте организовали цикл семинаров по квантовой гравитации и пригласили Хокинга. А я, будучи аспирантом Валерия Павловича Фролова, помогал Хокингу в тот момент: водил его по Москве, по экскурсиям, переводил. Вот тогда с ним и познакомились. Потом он еще раз приезжал. Несмотря на его физическое состояние, он вел достаточно активный образ жизни. Он путешествовал по многим странам, что было очень непросто: его всегда сопровождали две медсестры и команда помощников. Когда я с ним познакомился, он еще мог немного разговаривать. Но английский Хокинга, из-за его физического состояния, требовал перевода на «нормальный» английский, который осуществлял, приехавший с ним аспирант. Со временем состояние Хокинга ухудшалось, и, когда я приехал к нему в Кембридж, он уже говорил только с помощью синтезатора речи или просто выводил ответ на небольшой дисплей перед ним. Достаточно сложно так общаться, так как нет живой беседы.

Хокинг предложил мне заняться проблемами квантовой космологии, которую он в тот момент активно развивал. До этого я больше занимался физикой черных дыр. Стив поставил мне задачу исследования свойств волновой функции Вселенной, заполненной скалярным полем. По результатам этого исследования была опубликована научная статья.

Работа у Хокинга стала для меня толчком для перехода к многомерной квантовой космологии. И после этого у меня появилось много личных контактов, которые и позволили получить опыт работы в университетах разных стран.

___________________________________________________

✒️Подписывайтесь на наш Telegram канал «Гранит науки»
✒️Читайте нас на Яндекс Дзен

📩У нас есть страница на Facebook и Вконтакте
📩Журнал «Гранит Науки» в Тeletype
📩Отправить статью [email protected]
📩Написать редактору [email protected]