Открытия и загадки в микромире и во Вселенной

Валерий Рубаков в ProScience Театре Фото: Наташа Четверикова/Полит.ру

Мы публикуем стенограмму выступления физика-теоретика, главного научного сотрудника Института ядерных исследований РАН Валерия Рубакова, которое состоялось 20 апреля в Центральном Доме журналиста на сцене ProScience Театра. Ученый рассказал о трех современных загадках: в микромире ими являются бозон Хиггса и взаимопревращение нейтрино, а в космологии – проявление темной материи. Вечер вел журналист Никита Белоголовцев.

Никита Белоголовцев: Добрый вечер, дамы и господа! Меня зовут Никита Белоголовцев, я рад приветствовать вас в нашем ProSciense Театре! Радостно отмечать, что вы все прорвались сквозь метель. Сегодня у нас наводненный зал, прямо настоящий аншлаг, огромное вам за это спасибо. Я буду ведущим сегодняшнего вечера, постараюсь сделать его по возможности ярким и живым. Но, безусловно, главный герой нашего сегодняшнего вечера – Валерий Рубаков, академик РАН, физик-теоретик, один из ведущих специалистов в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии. Прошу вас, поприветствуйте главного героя нашего вечера, главную звезду нашего ProSciense Театра! Ну что же, не стесняйтесь, занимайте свое место.

Валерий Рубаков: Я не очень стесняюсь. Здравствуйте, прежде всего, всем добрый вечер!

Никита Белоголовцев: Дорогие друзья, предлагаю сразу же вам прослушать небольшой профайл нашего главного героя, несмотря на то, что вы уже что-то успели прочитать, что-то успел сказать я, все главные вещи, которые необходимо знать о главной звезде нашего сегодняшнего ProSciense-вечера. Прошу вас, коллеги.

Анастасия Новак: Валерий Рубаков – главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, заведующий кафедрой физики частиц и космологии физического факультета МГУ. Валерий Рубаков работал над проблемами космологии циклично, в конце 80-х годов занимался квантовой гравитацией, в 80-е начал работать на стыке физики элементарных частиц и космологии. Тогда это было новое явление. Космология – наука о Вселенной – оперирует очень большими масштабами, гигантскими расстояниями, где минимальный объект – галактика. А физика элементарных частиц, наоборот, занимается фундаментальными законами и самыми малыми расстояниями, изучает взаимодействия элементарных частиц. Строение Вселенной определяется в конечном итоге тем, как устроен мир элементарных частиц, как устроены фундаментальные законы на самом маленьком масштабе расстояний. И тогда это не все понимали. Сегодня, благодаря современному пониманию микромира, мы можем многое объяснить из того, что происходит вдали от нашей планеты. Валерий Рубаков – автор более 160 работ, внесших весомый вклад в теорию ранней Вселенной, теорию поля, физику элементарных частиц и квантовую гравитацию. Он участник множества научных конференций и частый гость СМИ, и, пусть мы не знакомы с некоторыми из терминов, фигурировавшими в этом рассказе, что-то о космологии благодаря сегодняшнему гостю нам определенно станет понятней.

Никита Белоголовцев: все ли правильно, нигде ли не ошиблись? Возможно, умолчали о каких-то ваших заслугах?

Валерий Рубаков: Слишком громко.

Никита Белоголовцев: Слишком громко? ОК, будем в следующий раз скромнее. У нас прозвучало несколько терминов из разных областей знания, которыми вы занимаетесь. Понятно, что осветить все в рамках одного вечера нам вряд ли удастся, на чем будем сегодня фокусироваться?

Валерий Рубаков: Вы знаете, главное, что мне хотелось бы донести, – очень интересная ситуация в физике элементарных частиц и космологии. Совершенно непонятно, что станет с этими науками через десять или двадцать лет: либо мы находимся на пороге очень серьезных и прорывных, как сейчас любят говорить, открытий на основе того, что мы знаем, либо ситуация может оказаться совсем другой, может быть, эти открытия окажутся далеко. В общем, сейчас ситуация очень неопределенная, из-за этого очень интересная, есть много теоретических гипотез всевозможных, как в космологии, так и в физике элементарных частиц. Есть много разных мнений теоретиков по поводу того, как может быть устроен наш мир. Но вот сегодня мы находимся на таком этапе, когда главное слово должен сказать эксперимент. Это самое главное, что я хотел бы донести до наших слушателей.

Никита Белоголовцев: Перед тем как мы окунемся непосредственно в лекцию, хотелось бы отмотать чуть-чуть назад и поговорить не только о науке, но и о вас. Если мы попробуем сейчас в начале составить список нескольких вещей, событий, впечатлений, книг, чего угодно, которые сделали вас вами, которые из маленького мальчика Валерия Рубакова сделали большого мальчика, гостя ProSciense Театра Валерия Рубакова?

Валерий Рубаков: Вы знаете, несколько было таких событий, ну, не событий, а вещей, которые очень сильно повлияли. В свое время была такая книжка Григорьева и Мякишева «Силы в природе». На самом деле она была посвящена миру элементарных частиц, это давняя история, это где-то середина 60-х годов, и она предназначена была для юных совсем читателей – семи-восьмиклассников. И вот я ее, значит, открыл (я уж не помню, кто мне ее посоветовал) в седьмом или восьмом классе, и мне все это очень понравилось. Надо сказать, замечательная книжка, конечно, она устарела сегодня, но написана она была великолепно. И мне показалось все это очень интересным, а следующий этап – это был переход в 57-ю школу Москвы, у нас был великолепный учитель, к сожалению, покойный ныне, Владимир Владимирович Бронфман. Я абсолютно убежден, что если сделать в книге рекордов Гиннесса запись о том, сколько профессиональных физиков один учитель выучил, то он наверняка будет победителем. Потому что у него есть множество учеников, я сам знаю очень многих, по всему миру, которые у него учились. Благодаря ему моим соученикам и мне стало, наконец, понятно, что такое физика, это стало еще более интересно. Вот, пожалуй, два главных факта, ну а дальше уже более-менее стандартный путь: олимпиады, физический факультет МГУ, аспирантура и все прочее.

Никита Белоголовцев: Перед тем как мы перейдем непосредственно к первому лекционному фрагменту нашего вечера, один такой отвлеченный вопрос (простите, если он покажется вам излишне дилетантским): насколько я понимаю, на протяжении как раз вашего научного пути физика развивалась стремительно. Возможно, открытий, обновлений, каких-то прорывов на этот период вашей научной деятельности пришлось едва ли не больше, чем за прошлое столетие целиком. Правильно ли я понимаю и насколько за этим сложно следить и успевать?

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, что касается физики элементарных частиц, то ситуация обратная, обескураживающая на самом деле. К тому времени, когда я начал заниматься профессионально этой областью после окончания университета, конец 70-х – начало 80-х годов, уже была сформулирована Стандартная модель физики частиц, я о ней несколько слов еще скажу. Сформулирована как теория, и были сделаны предсказания, какие частицы должны быть открыты, и с тех пор все эти не знаю сколько лет ситуация была такая: подтверждалась Стандартная модель. Очередная частица открывалась, в деталях определялись ее свойства, но Стандартная модель подтверждалась. А вот в космологии ситуация изменилась стопроцентно. В начале 80-х годов это была довольно умозрительная, в значительной степени теоретическая область физики и астрофизики. И те, кто занимались физикой элементарных частиц, посматривали на космологов свысока -- непонятно, чем люди занимаются. А сейчас полно экспериментальных данных, очень сильно мы продвинулись к пониманию Вселенной. Так что развитие этих двух областей оказалось совершенно разным.

Никита Белоголовцев: Ну хорошо, раз у нас получилось такое красивое и постепенное вступление, давайте перейдем к первому лекционному фрагменту нашего вечера.

Валерий Рубаков: Ну, давайте, там слайды должны появиться. Следующий слайд, это заставка. Значит, это вот Стандартная модель физики элементарных частиц, вот она вся на один слайд поместилась. Вот бозон Хиггса – это первое открытие, о котором, конечно, хотелось сказать. У каждой частицы в квантовой теории есть внутреннее вращение, его называют словом «спин». Он бывает целый или полуцелый. Частицы с полуцелым спином – это фермионы: электрон, протон, кварки. А у бозона спин – целый. Бозоны и фермионы качественно отличаются своим поведением, не будем сейчас говорить как. Так вот, у бозона Хиггса спин целый, а именно, он равен нулю. У фотонов, глюонов спин – единица. Разница между бозоном Хиггса и другими бозонами – фотонами, глюонами – состоит в том, что частицы со спином единица отвечают за взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие переносится фотонами. А глюоны, соотвественно, работают в протоне. А у Энглера – Браута –Хиггса была идея, что все частицы надо снабдить массами. И оказывается, что просто так снабдить их массами не удается, нужно вводить новое поле, которое правильно называть полем Энглера – Браута – Хиггса. Энглер и Хиггс получили Нобелевские премии, а Браут, к сожалению, не дожил до этого времени. Так вот, бозон Хиггса – это квант этого нового поля. Бозон Хиггса прямо связан с тем, как получают частицы массы, и его спин должен быть равен нулю, потому что внутреннего вращения у массы нету. Резюме такое, что с открытием бозона Хиггса все частицы, которые предсказывала Стандартная модель, обнаружены. Все, все до одной. Сейчас завершилась Стандартная модель, кончились стандартные открытия. Следующие открытия уже будут выходом за пределы Стандартной модели. Весь этот многолетний период проверки Стандартной модели закончен. Бозон Хиггса тяжелый, поэтому потребовался Большой адронный коллайдер, чтобы обнаружить его и справиться с формулой E=mc2. Хотя никто не знал, какая будет масса у бозона Хиггса, его искали очень-очень давно, начиная с середины 80-х годов.

Следующий слайд. Вот еще одно открытие, которое делалось в течение многих-многих лет. Это открытие – взаимопревращения нейтрино. Нейтрино бывают трех типов, оказывается, эти частицы превращаются друг в друга прямо в вакууме – летят почти со скоростью света и превращаются одна в другую. Еще говорят: нейтринные осцилляции. История очень долгая, началась она с середины 60-х годов, когда Рэймонд Дэвис начал свой эксперимент, за который он получил Нобелевскую премию, и она еще продолжается. Видите, сколько экспериментов было сделано, чтобы разобраться с тем, как устроены осцилляции нейтрино, взаимопревращения нейтрино одного типа в другой. Вот в Солнце рождаются нейтрино – справа нарисованы. Это электронные нейтрино, они рождаются в термоядерных реакциях, которые греют Солнце. И по дороге от Солнца к Земле эти электронные нейтрино превращаются в нейтрино других типов – мюонные и тау-нейтрино. А нейтрино мюонные, которые рождаются в атмосфере в столкновениях космических лучей с атмосферой, превращаются в тау-нейтрино, это тоже видно. В общем, сейчас хорошо обрисована картина нейтринных осцилляций, в том числе наземными экспериментами, использующими нейтрино от реакторов и нейтрино от ускорителей. И это было полной неожиданностью, потому что вообще-то такая картинка не вписывается в Стандартную модель. Единственный класс фактов в физике элементарных частиц, не говоря о космологии, который требует выхода за рамки Стандартной модели.

Следующий слайд, пожалуйста. В чем дело? Дело в квантовой механике. Вот прямо на всю катушку квантовая механика: все эти нейтринные осцилляции, все переходы одного типа нейтрино в другой – это сугубо квантовомеханический эффект. Его на языке классических частиц описать невозможно в принципе. Еще требуется, чтобы у нейтрино были массы, и эти массы здесь показаны. Непонятно, откуда взялся такой масштаб масс и почему массы нейтрино такие маленькие. Все, спасибо.

Никита Белоголовцев: Скажите, пожалуйста, перед тем, как вы…

Валерий Рубаков: Можно следующий слайд показать.

Никита Белоголовцев: Красиво. Скажите, пожалуйста, на слайде у Вас был показан гравитон, который только предстоит открыть. Я правильно понимаю, что это уже произошедший выход предсказаний за пределы Стандартной модели?

Валерий Рубаков: Вы знаете, раз у вас есть гравитационное взаимодействие, то гравитационные волны обязательно должны быть. Гравитационные волны по косвенным признакам обнаружены. Дело в том, что двойной пульсар – а это две близких звезды – излучает гравитационные волны, и расстояние между этими двумя звездами уменьшается. Это в точности происходит так, как написал Альберт Эйнштейн. Поэтому в том, что гравитационные волны существуют, сомнений никаких нет. Если есть гравитационные волны, должен быть и гравитон как частица. Вот его никогда не обнаружат, потому что он настолько слабо взаимодействует с материей, что по отдельности испускать, поглощать гравитоны никто никогда не научится.

Никита Белоголовцев: Это наше предположение в существующих научных условиях?

Валерий Рубаков: Нет, нет, это просто экспериментальная задача, которую решить, я думаю, не удастся никогда.

Никита Белоголовцев: Вообще никогда? То есть, это не вопрос развития науки?

Валерий Рубаков: Ну, я не знаю, никогда не говори «никогда», конечно. В физике есть много вещей, которые сейчас кажутся невозможными, но до которых, кто знает, может быть, когда-нибудь люди додумаются, наши потомки. Это дело очень далекого будущего.

Никита Белоголовцев: Хорошо, для того, чтобы нарушить несколько идиллическую картинку вечера, для того, чтобы добавить чуть остроты нашем представлениям – театр же – я хотел бы сейчас дать возможность задать вопрос так называемому Скептику, человеку, который, возможно, постарается поставить вас в тупик. Ну или хотя бы заострить некоторые моменты нашего представления.

Скептик: У Скептика сегодня не хватает наглости ставить в тупик нашего замечательного гостя, поэтому, наверное, просто общий вопрос такого рода: как классическая физика оказалась частным случаем более общего порядка, физики XX–XXI веков, Стандартная модель, по вашим оценкам, будет являться тоже частным случаем чего-то большего или же она равна себе и герметична?

Валерий Рубаков: Это хороший вопрос. Вот это один из тех вопросов, на который ответа нет, но про который есть много гипотез.

Никита Белоголовцев: То есть поставить в тупик удалось.

Валерий Рубаков: Это факт жизни. Тут, как говорится, не поставили меня в тупик, а правильный вопрос задали о современном состоянии. Действительно, сейчас неясно очень многое. Например, вот эти кварки, электроны, о которых мы говорили с вами, нейтрино, – это точечные частицы, элементарные, или они все-таки состоят в каком-то смысле из других частиц? До сих пор это непонятно, есть разные гипотезы. Бозон Хиггса – это точечная частица или нет? Если это не точечная частица, то должны быть какие-то более фундаментальные сущности. Но пока экспериментально ничего такого нету, есть разные взгляды на эту тему у теоретиков.

Никита Белоголовцев: Уточняющий вопрос: насколько во времена, когда, в общем, экспериментальная физика невероятно развивается, коллайдер и так далее, сильны позиции теоретиков? Насколько их вообще воспринимают как равновесных экспериментаторам ученых?

Валерий Рубаков: Я бы сказал, вполне равновесные, потому что экспериментаторы очень внимательно слушают, что говорят теоретики, они нам очень доверяют, может, зря. Дело в том, что на Большом адронном коллайдере происходит огромное количество столкновений частиц друг с другом в каждую секунду. Поэтому вы должны отбрасывать события, которые вам неинтересны, еще на уровне триггеров, то есть до того, как они стали записываться в ваш компьютер. Отбрасывать надо просто море событий, большую часть выкидывать на помойку, еще не разбираясь, что это за события. И наоборот, искать редкие сигналы, которые как-то предсказываются или считаются осмысленными. Так вот, тут теоретики просто необходимы, потому что подсказать, какой экспериментаторам надо искать сигнал, какие события вредные, какие полезные, – это вообще-то дело теоретиков. Это первое. А второе -- теоретик важен для того, чтобы интерпретировать то, что получилось, вычислять, что предсказывается существующей теорией. Вычисления – это сложное дело, это шутки в сторону, это будь здоров какая работа. И очень многие новые вещи появлялись и появляются как отклонение от вычисленного и предсказанного теоретиками числа, значения. Если это отклонение обнаружилось, то сразу: «Опа! Где-то тут что-то есть».

Никита Белоголовцев: Самый последний вопрос перед тем, как мы перейдем ко второму лекционному большому блоку. В слайде о нейтрино проскакивал фрагмент участия российских ученых. Я хотел спросить: по всем понятным причинам, насколько у нас развито экспериментальное направление?

Валерий Рубаков: Есть у нас экспериментаторы, в физике элементарных частиц особенно, это мощные команды, несколько институтов существует. И насчет того, что я там красным подчеркнул, это то, что у нас на территории происходит. Но в большинстве из тех экспериментов, о которых я говорил, в том числе экспериментов на Большом адронном коллайдере, работают международные, как говорят, коллаборации. Ни одна страна не потянет в одиночку конкретный эксперимент. Наши экспериментаторы на равных участвуют в работе этих коллабораций, создают элементы детекторов, иногда очень большие, существенная часть людей участвует в обработке экспериментальных данных. Это общие, как говорят, глобальные проекты, они очень дорогостоящие, конечно. Вы понимаете, Большой адронный коллайдер – это кольцо в двадцать семь километров. Все страны участвуют, поскольку эксперименты очень дорогостоящие, и Россия вполне достойно участвует в экспериментах в области физики элементарных частиц.

Никита Белоголовцев: Хорошо. Тогда, прошу вас, давайте перейдем ко второму лекционному фрагменту. Если возможно, презентацию, коллеги.

Валерий Рубаков: Космология. Тут я написал, что это бесполезная наука, но интересная. Тут кругом загадки, наверное, многие наслышаны: все, что здесь нарисовано, – это состав современной Вселенной. Это совершенно непонятная сущность – темная энергия, темная материя чуть-чуть более понятна, но тоже не обычное вещество, и все это кругом загадки, все это необычная, необъясненная пока Вселенная. Пожалуйста, следующий слайд. Загадка номер 1 -- это вопрос, почему во Вселенной есть вещество и нет антивещества? Это вопрос, который Андрей Дмитриевич Сахаров поставил в аж 1967 году, и до сих пор на него ответа нету. Если мы пойдем назад в горячую Вселенную, назад во времени, то там частицы таких энергий сталкивались, что рождались пары кварков и антикварков, и то, что мы сегодня видим как вещество во Вселенной, тогда это был маленький избыточек кварков над антикварками. И вот миллиард кварков и антикварков проаннигиллировали в процессе остывания Вселенной, а этот один кварк остался, и мы с вами из него сделаны. Так что это для нас существенно, что во Вселенной был такой избыток. Иначе нас с вами не существовало бы. И совершенно ясно, что такая асимметрия между материей и антиматерией не была заложена с самого начала, она как-то образовалась в процессе эволюции. Но как именно, мы до сих пор не знаем. Есть целый ряд гипотез, предположений. Но однозначного ответа на этот вопрос нет.

Следующий слайд. Загадка номер 2 – это темная материя. Примерно четверть по энергии в современной Вселенной. Она есть везде, она есть в скоплениях галактик. Вот тут слева нарисована фотография скопления желтых галактик, а голубеньким показана одна галактика, линзированная гравитационным полем этого скопления: эта галактика позади скопления и лучи света от нее искривляются. Ну, как обычная линза, если она плохая, неидеальная. Непонятно, как быть, приходится темную материю показывать – чем светлее, тем ее больше. Ну вот она так более равномерно размазана по скоплениям, она есть в скоплениях, она есть в галактиках.

Следующий слайд. Вы удаляетесь от центра галактики, а скорость обращения вокруг этого центра не меняется. А если бы у вас все было сосредоточено в центре галактики, то скорость обращения, конечно, падала бы, как у нас в Солнечной системе. Поэтому мы знаем, что есть в галактике темная материя, по массе в Солнечной системе ее примерно столько же, сколько обычной материи. Так что она есть везде, есть галактики, которые сделаны вообще почти целиком из темной материи.

Следующий слайд. Это область гипотез, опять-таки. Само открытие, что она существует, сделано довольно давно. Темная материя, кстати, тоже для нас очень важна, наш мир очень хорошо устроен, очень удачно. Темная материя образовывала гравитационные ямы, скапливалась, и в эти гравитационные ямы сваливалось обычное вещество. Вот так и образовывались галактики. Не было бы темной материи – нас бы тут с вами не сидело, потому что галактики не успели бы образоваться. Так вот, что это такое, темная материя? Это область гипотез, это неизвестные массивные, тяжелые частицы, которых в Стандартной модели, которую я показывал, нету. Их вот здесь в этом зале тысяча штук, или десять тысяч штук на кубический метр, скорее всего – это зависит от массы частицы. Они здесь летают, но зарегистрировать их пока не удалось. Значит, точно нужен выход за рамки Стандартной модели, есть опять море гипотез, но неизвестно, что это за частицы.

Следующий, пожалуйста. Ну и темная энергия, это вообще странная штука, это такая субстанция, давайте ее так назовем, которая обеспечивает ускоренное расширение Вселенной. Такое возможно, если плотность этой темной энергии не меняется со временем. Вселенная расширяется, объем растет, а плотность энергии не меняется. Сейчас вы мне скажете: где закон сохранения энергии?

Никита Белоголовцев: Говорим.

Валерий Рубаков: Ответ: в космологии закона сохранения энергии нет, нет такой величины, которая сохранялась бы в космологии. Так что закон сохранения энергии забудьте как страшный сон, если вы изучаете космологию, в ней «закон сохранения энергии» – такого понятия не существует.

Следующий слайд, пожалуйста. Ну вот еще одна загадка, что это такое за субстанция, это может быть вакуум, тогда однозначно плотность его энергии постоянна во времени, но это может быть что-то совсем другое, имеющее отношение к физике частиц. Какое-то сверхслабое поле, а может быть, старик Эйнштейн не прав на сверхбольших расстояниях. Может быть, теория относительности, которая описывает все гравитационные взаимодействия в окрестностях Солнца и в скоплениях, неправильна.

Никита Белоголовцев: В связи с этим вопрос, я позволю себе чуть-чуть поиграть в Скептика с самого начала, мы потом к классическому Скептику, безусловно, перейдем. Можно ли представить научные ситуации, научные кондиции, в которых на вот эти вопросы или на эти загадки находятся ответы? Или это на грани философствования?

Валерий Рубаков: Я хотел об этом попозже поговорить, потому что…

Никита Белоголовцев: Тогда тизер к следующей лекционной части.

Валерий Рубаков: Нет, ну подождите. Ну ладно, хорошо. О будущем я хотел бы говорить в конце, потому что будущее лучше понимать тогда, когда понимаешь настоящее.

Никита Белоголовцев: Хорошо. Тогда к классическому Скептику.

Скептик: Классический скептик будет в функции профана выступать, как обычно, и спрашивать вот о чем: существуют разные теории о том, из чего состоит темная материя, какой концепции придерживаетесь вы на данный момент?

Валерий Рубаков: Я персонально? Нет, ну, товарищи, надо держать глаза открытыми. Тут предпочтения, по-моему, неуместны. Есть, конечно, наиболее натуральные, естественные кандидаты на роль темной материи. Для меня это тяжелые частицы, так называемые ВИМПы (weakly interacting massive particles), и еще одна частица очень интересная, наоборот, очень легкая, но она нерелятивистская, поэтому она в качестве темной материи легко может выступать, это аксион. Но это все теоретические выдумки, пока ничем не подтвержденные.

Никита Белоголовцев: О возможности практического подтверждения этих выдумок мы подвешиваем вопрос для третьей части. Хорошо, давайте тогда, дабы сохранить интригу и чуть-чуть протянуть время до этой третьей части, я спрошу вас о ваших книгах – не тех, которые вы написали, а о тех, которые вы можете назвать вашими – для вас важными. Не те, с которых все началось, а те, которые остаются с вами.

Валерий Рубаков: Понятно. Ну, у всякого теоретика (я думаю, что не ошибусь, если так скажу) есть настольная книга, точнее, набор книг, это – Ландау и Лифшиц, «Курс теоретической физики». Написан он был бог знает когда, и до сих пор это прекрасное, отличное чтение, справочник, как угодно. Иногда открываешь что-то совсем новое для себя, все-таки это были и замечательные ученые, и замечательные писатели, если можно так выразиться.

Никита Белоголовцев: А насколько это книги вечные и не устаревающие?

Валерий Рубаков: Я думаю, что вечные. К ним много чего будет добавляться, и добавляется, конечно.

Никита Белоголовцев: Но ревизии это не подвергается?

Валерий Рубаков: Ревизии это все не подвергается, нет. Я думаю, что по крайней мере на 90% они остаются правильными, вечными, и, как говорится, многие и многие поколения еще в будущем будут учиться по этим книгам.

Никита Белоголовцев: Если сместить фокус, и спросить вас о книгах ненаучных…

Валерий Рубаков: Антинаучных?

Никита Белоголовцев: Не антинаучных, а не научных? У вас на это время остается?

Валерий Рубаков: Вы имеете в виду художественную литературу?

Никита Белоголовцев: В том числе.

Валерий Рубаков: Остается, стараюсь.

Никита Белоголовцев: Документальную?

Валерий Рубаков: Нет, документальную – нет. Классика, русская классика. Особенно Достоевский. Это, можно сказать, любимый писатель,.

Никита Белоголовцев: Все или что-то конкретное?

Валерий Рубаков: Почти все.

Никита Белоголовцев: Скажите мне как человеку, в общем, не научному, мне очень интересно, вот вы вот Достоевского, например, воспринимаете, как что? Как отдых, как возможность какие-то тумблеры переключить в голове?

Валерий Рубаков: Тумблер переключить – это точно, тут уж, как говорится, мгновенно переключается тумблер, но, конечно, это не отдых. Конечно, это, с одной стороны, наслаждение интеллектуальное, а с другой стороны, это некоторая работа, так сказать, души, если угодно. Ну это как-то мы в очень интимное пошли.

Никита Белоголовцев: Тогда давайте мы все-таки поддержим небольшую интригу, я предлагаю, перед третьей, финальной и самой заинтриговавшей частью лекции, раз уж вы сами употребили термин «интимное», немного продолжить поговорить о вас, у нас есть некоторое количество фактов о вас, которое мы хотели бы озвучить и с вами по возможности обсудить. Коллеги.

Анастасия Новак: Факт 1. Из недавних наград: в 2013-м году ученый стал лауреатом Ломоносовской премии и двух статуэток самой известной премии в Троицке «Человек года» по номинациям «Наука» и «Общество». А в 2014-м удостоился премии Боголюбова за выдающиеся достижения в теоретической и математической физике, вклад в развитие международного сотрудничества и подготовку талантливых молодых ученых.

Факт 2. Если бы Рубакову предложили пообщаться с любыми тремя персонами прошлого или настоящего, то он выбрал бы Шекспира, Пушкина и Достоевского как людей, сильнее всего повлиявших на него.

Факт 3. Валерий Рубаков не боится упереться во что-то необъяснимое в науке – в этом он признался одному из журналистов. Картина мира, гипотезы о ней предполагают множество областей во Вселенной с разными параметрами, и это не требует никакого высшего разума, – считает ученый, – и пусть мы не способны что-то выяснить прямо сейчас, но мир и не должен быть устроен так, чтобы нам было легко.

Валерий Рубаков: Великая сила интернета, я бы так сказал.

Никита Белоголовцев: Тогда небольшое уточнение: скажите, пожалуйста, вам важно, чтобы ваши работы, достижения отмечались какими-то наградами? Вот если так, по гамбургскому счету.

Валерий Рубаков: Ну знаете, награды – это, конечно, не главное, хотя чего скрывать, приятно, когда люди оценивают и присуждают какую-то премию. Но для меня более важно, когда коллеги оценивают и продолжают, воспринимают высказываемые идеи. Главное, чтобы они воспринимали сделанное с интересом.

Никита Белоголовцев: Хорошо, тогда я думаю, что нам не стоит дальше держать интригу. Тот самый многообещающий, много раз обещанный нами третий лекционный блок…

Валерий Рубаков: Я так понимаю, что он будет не последний.

Никита Белоголовцев: Он будет не последний, конечно, он будет третьим.

Валерий Рубаков: Поэтому сейчас он будет совсем не про то, про что вы думаете. Это не разгадки, а загадки. Одна загадка такая: мы все знаем, что во Вселенной в прошлом была горячая стадия – Вселенная была заполнена горячей плотной средой, мы про нее много чего знаем. Еще лет двадцать назад уверенно сказать этого мы не могли, но оказывается, до этой горячей стадии была совсем другая стадия эволюции, и именно во время этой стадии получили разрешение такие глобальные, в общем, вопросы: почему наша Вселенная такая большая, почему она такая однородная, почему она везде одинаковая, такая горячая (ну, сегодня она не такая горячая, но она была горячая, что тоже, в общем, требуется понимать)? Почему наше пространство евклидово? В общей теории относительности пространство может быть неевклидовым. И сумма углов треугольника не обязана равняться 180 градусам. А экспериментальный факт состоит в том, что сумма углов треугольника равна 180 градусам. Нетривиальность этого факта состоит в том, что это применимо и к треугольникам размером со всю нашу Вселенную, 45 миллиардов световых лет. Такие треугольники тоже имеют сумму углов, равную 180 градусам. И главное – происхождение тех неоднородностей, из которых мы, в конце концов, образовались. Неоднородностей, из которых получились галактики, скопления галактик, и так далее.

Следующий слайд, пожалуйста. Если оставаться в рамках теории горячего большого взрыва, то есть начало, Большой взрыв, с этого времени свет пролетает к какому-то времени конечное расстояние, его называют словом «горизонт» по понятным причинам, космологический горизонт. Следующий слайд. И вот теперь мы знаем кое-что про Вселенную довольно раннюю, и это Вселенная при температуре порядка трех тысяч градусов Кельвина (сегодня 2,7 градуса Кельвина), то есть в тысячу раз больше, чем сегодня, и возраст этой Вселенной был тогда триста восемьдесят тысяч лет, а сегодня почти четырнадцать миллиардов лет. Так вот, в то время образовалось реликтовое микроволновое излучение. До этого момента вещество было в состоянии плазменном, а плазма для света непрозрачна. Вот если сейчас все вещество здесь, весь газ превратился бы в плазму, мы бы не увидели не только друг друга, но и на расстоянии вытянутой руки не увидели бы ничего. А при расширении и остывании Вселенной из этой плазмы получился газ. Электроны и протоны собрались в атомы водорода. И не мгновенно, но довольно быстро вещество во Вселенной стало прозрачно, и свет полетел без взаимодействия. И к нам он сейчас прилетел как реликтовое микроволновое излучение. Так вот что важно: важно, что мы имеем фотоснимок Вселенной в возрасте 380-и тысяч лет, очень информативный. Потому что эти фотоны прилетели с тех времен. Для нас важно, что в это время горизонт, если на него смотреть с сегодняшнего дня, вот как на предыдущем слайде было, составлял примерно два угловых градуса. Если мы смотрим в разные стороны под углом больше, чем два градуса, мы видим области Вселенной, которые никогда друг с другом не разговаривали. И поэтому мы не должны были бы видеть никаких пятен на этой фотографии размером больше, чем два градуса. Все, что могло образоваться во Вселенной до вот этой самой рекомбинации, должно было бы иметь размер меньше, чем максимальный размер причинно-связанной области. Все пятна должны были бы иметь размер меньше, чем два градуса.

А вот теперь следующий слайд. А теперь вот она, фотография. Здесь не очень хорошо показано, но видно, что на этой фотографии есть самые разнообразные пятна. Здесь холодное пятно, большущее. Здесь теплое пятно, вот одно, тут второе. Есть пятна размером больше, чем размер горизонта. Такого быть не может, поэтому, невооруженным глазом на эту картинку глядя, однозначно можно сказать, что была предыдущая стадия перед горячей и во время этой горячей стадии мы с вами и образовались, галактики, скопления – зародыши, конечно. Еще не развитые, но самые зародыши структуры, галактик, скоплений, первых звезд, всего прочего, нас с вами – все мы произошли от этой начальной стадии эволюции.

Следующий слайд, пожалуйста. Есть проект ответа на эту тему, но пока только проект. Это инфляционная Вселенная, я тут авторов этой идеи и вообще теории привел. Инфляция – это очень быстрое экспоненциальное расширение Вселенной. И Вселенная с микроразмеров расширяется до огромных размеров за мельчайшие доли секунды. Но опять здесь загадка, интрига, потому что можно думать и об альтернативных сценариях, например, о том, что Вселенная сначала сжималась, потом остановилась в своем сжатии и пошла расширяться. Такой сценарий тоже пока не исключен.

Следующий слайд, пожалуйста. Замечательно, что есть механизм образования неоднородностей первичных. Мы с вами знаем, что в вакууме есть флуктуации, они экспериментально известны, промерены и все такое. Так вот, оказывается, что при определенных условиях, например, при быстром экспоненциальном расширении Вселенной, при раздувании происходит усиление этих вакуумных флуктуаций, и они становятся большими по амплитуде. И сегодня картина такая – похоже, что это правильный ответ, – что все мы произошли от вакуумных флуктуаций, которые оказались усиленными в том или ином процессе, например, при инфляции. Ну, опять, необязательно при инфляции. Опять же, это интрига.

Никита Белоголовцев: Спасибо огромное. Я скажу честно: было чуть тяжелее, чем во время первых двух фрагментов. Я предлагаю, смотрите: сейчас я вижу у нас, в том числе, и совсем юных зрителей в нашем ProScience Театре. Я предлагаю сделать необходимое допущение и немного поговорить о мифах, через которые мы, возможно, восполним какие-то пробелы, которые остались, возможно, у части нашей аудитории. Некоторые мифы, в том числе и о космологии, которые часто встречаются, и ответы довольно очевидные на эти мифы и заблуждения, могут как раз такие отсутствующие паззлы восполнить.

Миф 1 о Большом взрыве. И, собственно, миф заключается в том, что Большой взрыв – это конкретное место, в котором нечто начало происходить. В чем миф и как правильно воспринимать эту ситуацию?

Валерий Рубаков: Большой взрыв – это никакой не взрыв. Вообще, «взрыв» – это очень неудачный термин. Англичане, американцы используют термин bang, гораздо более правильный. По тем представлениям, которые сегодня есть, сразу в достаточно большой области пространства, а, может быть, и везде во Вселенной вещество было очень горячим, очень плотным, и быстро расширялось. Так что везде в пространстве у вас есть горячее и очень плотное вещество. Не надо думать так, что у вас где-то есть место во Вселенной, из которого – бэмц! – произошел взрыв, полетела материя. Это неправильно.

Никита Белоголовцев: То есть, я правильно понимаю, что это, если уж мы все-таки используем этот термин «взрыв», то их было бесконечно много?

Валерий Рубаков: Ну, давайте так воспринимать, что однородно по всему пространству произошел такой взрыв.

Никита Белоголовцев: Второй миф, ну, или, скажем, развенчание мифа о черной дыре – она не абсолютно черная и поглощает материю, но только на одном уровне. Расскажите подробнее.

Валерий Рубаков: А, ну эта история про излучение Хокинга. Замечательное, на самом деле, теоретическое открытие, если угодно. Опять-таки теоретическое, но никаких сомнений нету. Оказывается, что черные дыры не только поглощают. Ну, если есть вещество вокруг, они поглощают это вещество. Но даже уединенная черная дыра без всякого вещества вокруг, на самом деле, излучает. Есть такое понятие «хокинговское излучение», очень интересное явление, в котором вообще с точки зрения квантовой физики есть много непонятного, но, тем не менее, черная дыра обязательно излучает. Всякая черная дыра имеет конечное время жизни, если взять одну отдельно взятую черную дыру, то живет она конечное время. Большие черные дыры живут очень-очень долго.

Никита Белоголовцев: Насколько различается конечное время жизни черных дыр?

Валерий Рубаков: Это зависит от массы. Если масса черной дыры небольшая, ну, сейчас скажу: десять в четырнадцатой грамм, сколько это? Сто триллионов грамм. Ну, это, понимаете, маленькая песчинка. Нет, неправильно говорю, это не маленькая песчинка. Такая черная дыра живет примерно столько же, сколько наша Вселенная. Маленькие черные дыры меньшей массы живут заметно меньше. А большие черные дыры, например, такие, как в центре нашей галактики и других галактик, живут очень долго, я даже затрудняюсь сказать, сколько.

Никита Белоголовцев: А тут прямо пропорциональная зависимость или какая-то гораздо более сложная?

Валерий Рубаков: Зависимость пропорциональная кубу массы.

Никита Белоголовцев: То есть чем больше, тем дольше?

Валерий Рубаков: Чем больше, тем дольше.

Никита Белоголовцев: Наверное, с этого третьего мифа, нам стоило и начать, но постоянство пространства и времени, которые, в общем, непостоянны…

Валерий Рубаков: Конечно, непостоянны. Наша Вселенная расширяется, это хорошо измеренный факт. Более того, известно, как она расширялась в прошлом, в далеком и в недалеком. Пространство динамично, и в этом сила вообще теории относительности. Она прекрасно описывает расширение Вселенной.

Никита Белоголовцев: Вопрос, который у нас висел в воздухе. Снова предварю вопросом очередной лекционный фрагмент. Вы так игриво и шутя, по-моему, если я не ошибаюсь, во время второго большого фрагмента вначале мельком прошлись по космологии как бесполезной науке. А если мы все-таки сформулируем этот вопрос и попробуем дать на него какой-то ответ: космология помимо игры разума, помимо красивых представлений в ProScience Театре имеет ли какое-то практическое применение?

Валерий Рубаков: Пока не видно, и кажется, что те знания про Вселенную, которые мы сейчас получаем, они вроде никакой пользы не приносят. Как мне один товарищ говорил из Госплана, когда я был еще совсем зеленым замдиректора: «Никаких булок не видать». Но, во-первых, никогда не говори «никогда». Может быть, появятся какие-то совершенно неожиданные результаты, которые приведут и к каким-то технологическим прорывам, но тут, наверное, надо быть не Гербертом Уэллсом, а черт его знает, Гербертом Уэллсом в десятой степени, чтобы представить себе, что бы это такое могло быть. Но, с другой стороны, надо понимать, что всякое продвижение в фундаментальной физике связано с разработкой новых технологий.

Никита Белоголовцев: А есть какая-то конверсия из космологии?

Валерий Рубаков: Ну, я тут не очень большой специалист, а вот про физику элементарных частиц могу сказать: там тоже похожая ситуация, тоже сейчас не видно, чтобы открытия физики элементарных частиц могли бы быть прямо утилитарно полезными человечеству, но там есть море, конечно, разработок, которые вошли в практику. Например, протокол «http», который используется в интернете, пришел из ЦЕРНа.

Никита Белоголовцев: Да ладно! Вау!

Валерий Рубаков: Он был придуман в ЦЕРНе для того, чтобы общаться и передавать большие массивы данных для физиков, которые занимаются физикой высоких энергий. Такой вот пример.

Никита Белоголовцев: Принято. Тогда давайте о будущем науки немного с вами поговорим. Собственно, чего нам ожидать от физики элементарных частиц?

Валерий Рубаков: Давайте следующий слайд, пожалуйста. Суммируя, видно, что мы сильно не понимаем, как устроен мир элементарных частиц. Посмотрите, какие есть масштабы масс или энергий (Е=mc2, поэтому массу можно измерять в энергетических единицах). Начиная от темной энергии, ее плотность энергии соответствует масштабу энергии одна тысячная электрон-вольта, одна сотая массы нейтрино. Пятьсот тысяч электрон-вольт – масса электрона; 1 ГэВ (тысяча МэВ, в две тысячи раз тяжелее) – масса протона и масштаб сильных взаимодействий, соответственно. Дальше масса бозона Хиггса. Гравитация сама по себе имеет характерный энергетический масштаб 10 в девятнадцатой ГэВ. Мы не понимаем, из-за чего это происходит. Кроме того, мы знаем, что вообще на свойства всех частиц (мы уже говорили о вакууме) влияют вакуумные флуктуации. И обычно эти вакуумные флуктуации дают маленький эффект, эти эффекты открыты в атомах, это хорошо известно. Энергии связи электронов в атоме меняются из-за взаимодействия с вакуумными флуктуациями, так что масса чуть-чуть меняется за счет того, что есть такие квантовые эффекты, связанные с вакуумными флуктуациями. Так вот для бозона Хиггса ситуация аховая в том смысле, что в отличие от всех остальных частиц его масса получает гигантские квантовые поправки. Гигантские, просто вот если бы я так сидел в башне из слоновой кости, то я бы сказал, что масса бозона Хиггса должна составлять примерно десять в девятнадцатой, ну, может быть, десять в шестнадцатой гигаэлектронвольт, десять в шестнадцатой степени, число с шестнадцатью нулями. А она сто ГэВ всего. Почему такое происходит? Есть на эту тему мысль, что Стандартная модель не полна и из-за этого мы неправильно вычисляем эти квантовые поправки. А на самом деле все гораздо лучше, и эта новая физика, неизвестно какая, должна ситуацию исправить.

Следующий слайд. Это сегодня, на самом деле, самый главный, пожалуй, мотив исследований на Большом адронном коллайдере. Как новая физика исправляет такое безобразное поведение бозона Хиггса, которое существует в Стандартной модели? Тут есть море гипотез, есть очень правдоподобные, есть менее правдоподобные, есть такие, которые уже вроде бы не очень-то и проходят из-за того, что есть первые экспериментальные данные с Большого адронного коллайдера, но это задача для БАК – найти новую физику. Значит, в отличие от того, что было последние тридцать с лишним лет, сегодня физика элементарных частиц – сугубо экспериментальная наука. Мы можем создавать гипотезы, а природа должна нам сказать, как она на самом деле устроена. Может быть, мы что-то вообще сильно не понимаем, тоже, как говорится, интересный вопрос.

Следующий слайд. Теперь, если говорить о физике элементарных частиц, то, конечно, полный скандал с темной материей – она есть, состоит она из новых неизвестных частиц, а что это за частицы, мы до сих пор не знаем. Обязательно нужно темную материю обнаружить, открыть. Это реалистичная задача, на мой взгляд. В зависимости от того, какие частицы составляют темную материю, открыта она будет тем или иным способом, может быть, на Большом адронном коллайдере. Может быть, она будет открыта в подземных экспериментах, куда частицы темной материи будут прилетать и стукаться. Есть разные косвенные способы обнаружения аннигиляции частиц темной материи: либо в центре Земли они могут скапливаться, и в конечном итоге нейтрино давать, которые можно регистрировать, либо в центре Солнца, либо, может быть, в Галактике. В общем, сейчас идет широким фронтом поиск частиц темной материи, их эффектов. И есть надежда, что частицы темной материи будут рано или поздно обнаружены. Хотя есть гипотезы о частицах темной материи, которые вообще непонятно как сегодня проверить. Они весьма вычурные сегодня, а наиболее естественные кандидаты рано или поздно будут обязательно обнаружены.

Следующий слайд. И это значит, что тут мы, во-первых, проникнем в физику элементарных частиц. Открыть новую частицу, принадлежащую к темной материи, – это дело нетривиальное, скорее всего, это не одна частица, это целый пласт новых частиц и новых вообще явлений. Каких именно – опять гипотезы. А с другой стороны, мы будем понимать, как образовывались эти частицы, когда мы будем о них все знать и сможем тем самым проникнуть в раннюю Вселенную в совсем-совсем юном возрасте, одна миллиардная секунды. Так что все это очень увлекательно и вполне реалистично. Следующий слайд.

Никита Белоголовцев: У меня созрел вопрос. Я внимательно слушал о новой физике, о том, о чем мы говорили с самого начала, о выходе за Стандартную модель, и, смотрите, не очень укладывается пока в голове: если мы говорим, что сейчас нужно, грубо говоря, такая вольная цитата из вас, «изобрести новую физику», это нужно вам, ученым, или это нужно кому-то за пределами научного сообщества тоже?

Валерий Рубаков: Знаете, ну, это вопрос сложный. Вот бозон Хиггса открыли. Это как, ученым надо или это надо вообще всем? На мой взгляд, это нужно всем образованным людям, я бы так сказал. Все-таки интересно знать, как наш мир устроен, как устроены взаимодействия, из чего мы состоим, в конце концов, как мы образовались.

Никита Белоголовцев: Тогда я доформулирую, с вашего позволения – вы не боитесь, что вот эта фраза: нужно любому образованному человеку, потому что любопытно, что просто в какой-то момент затраты на удовлетворение любопытства станут невероятными.

Валерий Рубаков: Ну, я такого не боюсь, человечество любопытное, как говорится, сообщество, с одной стороны. С другой стороны, никаких таких сверхзатрат нету. Если вы будете сравнивать с затратами на авианосцы и истребители, то на любопытство тратятся мизерные деньги, тем более что это делает все мировое сообщество вместе. Это не одна страна. Сколько-нибудь значимые страны сюда вкладываются, в той или иной степени. Поэтому этого я не боюсь. Мне интересно другое: интересно, что сроки движения физики элементарных частиц замедляются по понятным причинам. Вы делаете все большие и большие машины, а это стоит больше денег, это требует большей работы, сроки становятся все длиннее и длиннее. И это, конечно, ситуация забавная и такая очень своеобразная социологически. Потому что некоторые люди, скажем, которые начинали думать над экспериментами на Большом адронном коллайдере, до экспериментов и не дожили.

Никита Белоголовцев: То есть, срок открытия станет больше поколения?

Валерий Рубаков: Да, я думаю, что со временем, хотя, не на моих, как говорится, глазах, сроки открытий будут больше. Одни будут придумывать новые машины, детекторы, ускорители. Другие будут их делать, а третьи будут получать на них физический результат.

Никита Белоголовцев: Такой плохонький каламбур, но мы как бы на протяжении практически всего вечера ходим вокруг коллайдера: «коллайдер то», «коллайдер это», «открыли то», «открыли это». Насколько, с вашей точки зрения, если об этом вообще можно как-то говорить, размышлять, насколько выжат коллайдер, насколько он много еще может дать. Насколько много в нем осталось?

Валерий Рубаков: Ну, я бы сказал так: он проработал всего-то, на самом деле, полтора или два года, и не на полной энергии, а на половинной энергии. Поэтому у него будущее далеко впереди. Я думаю, что по самым скромным оценкам лет десять минимум ему работать. А на самом деле, я думаю, больше. И есть на эту тему планы. Это опять-таки небыстрый процесс – получение данных с этого Большого адронного коллайдера, особенно когда речь идет о редких процессах, о редких событиях, которые надо вытащить из данных, получить их в достаточном количестве. Это всегда длинная история, поэтому этому коллайдеру длинная жизнь еще предстоит.

Никита Белоголовцев: У нас есть еще несколько важных составляющих нашей сегодняшней научной пьесы. Перед тем как мы перейдем к следующей, я бы хотел спросить, нет ли случайно у господина Скептика вопросов? Он много раз на нас внимательно смотрел. Если нет, то мы смело перейдем к Нобелевской премии.

Скептик: Господин Скептик внимает.

Никита Белоголовцев: Спасибо, господин Скептик. Мы бы хотели перейти к нашей следующей части, традиционной для научных представлений ProScience Театра, это так называемая Нобелевская премия. Понятно, мы несколько раз говорили уже о наградах, мы несколько раз говорили о том, кто уже получил Нобелевскую премию, кто, к сожалению, был соавтором открытий, но не дожил до осуществления. Это как раз то, о чем мы говорили про жизнь больше чем одного поколения. Я хотел бы спросить вас, если бы сегодня у вас в руках оказалась и Нобелевская медаль, и оказался где-нибудь в сумочке или на счету миллион долларов, кому бы вы вручили сегодня эти награды?

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, есть, конечно, много достойнейших кандидатов в физике элементарных частиц, в космологии, но, если говорить о физике элементарных частиц, то я бы дал Владимиру Николаевичу Гаврину и Тиллу Кирстену. Это люди, которые занимались галлий-германиевамыми экспериментами фактически в одно и то же время. И был момент, когда были получены результаты этих экспериментов, речь идет об осцилляциях нейтрино. Потом они уточнялись, параметры выяснялись, и так далее. Но в этот момент стало ясно, что все, нейтрино осциллируют. Это одна Нобелевская премия. Если бы у меня был второй миллион в кармане и вторая нобелевская медаль…

Никита Белоголовцев: Вы – щедрый!

Валерий Рубаков: Я бы дал, ну, немножечко авансом пока еще, Алексею Старобинскому, Алану Гуту, Андрею Линде за развитие инфляционной теории. Мне кажется, что независимо от того, была инфляционная стадия или нет, то, что они придумали, стало печкой, от которой мы все пляшем. Даже если рассматриваем альтернативные сценарии, так или иначе, идеи, которые эти люди предложили, остались.

Никита Белоголовцев: Расскажите, пожалуйста, поподробнее, о чем идет речь.

Валерий Рубаков: Речь идет как раз об этой стадии до горячего большого взрыва, о стадии инфляции. И эти вот три человека, они, фактически, стали пионерами, первооткрывателями этой теоретической возможности очень быстрого экспоненциального расширения, и поняли, что эта возможность приводит к решению многих космологических проблем, в том числе, проблемы нас с вами – как мы образовались.

Никита Белоголовцев: Вопрос такой с небольшим отступлением, снова, если позволите, чуть-чуть вглубь в историю: премия по физике – одна из первых премий, собственно, еще сам основатель ее учредил. Можно ли сказать, с вашей точки зрения, что за более чем вековую историю премии был какой-то человек, которого обделили премией?

Валерий Рубаков: Ну, давайте я не буду произносить фамилии, это все-таки, как говорится, переход на личности, но такие люди были, и не один. Ну, как говорится, премия есть премия, жюри есть жюри, у них свои предпочтения, свои соображения, но были и наши...

Никита Белоголовцев: Может быть, кто-то из такой глубины веков, упоминание имени которого никого не обидит.

Валерий Рубаков: Академик Летохов, он совершенно незаслуженно не получил Нобелевскую премию в свое время.

Никита Белоголовцев: За что?

Валерий Рубаков: Ну, это связано со всякими лазерными эффектами, охлаждением и захватом атомов. Дали премию американцам и французу, а ему не дали, хотя он был первопроходец. Это, скажем, если говорить о наших соотечественниках. Не дали Никола Кабиббо. Тоже удивительно, это была Нобелевская премия, посвященная всяким хитрым процессам в физике элементарных частиц, нарушению квантовых чисел и все такое. Получили Нобелевскую премию Кобаяши и Маскава, два японца, а Никола Кабиббо оказался обойденным совершенно непонятно почему, мне по крайней мере. Так что таких случаев достаточно много. Может быть, у Нобелевского комитета были свои соображения, это мне трудно сказать.

Никита Белоголовцев: А вот по поводу как раз Нобелевского комитета, заранее простите, если совсем дилетантски звучит этот вопрос: если мы говорим о теоретиках, то вот теоретики, когда премируются, как правило, это происходит, когда это все экспериментально подтверждается или когда они настолько всех поразили своей смелостью, что нельзя не отреагировать.

Валерий Рубаков: Только когда экспериментально подтверждается.

Никита Белоголовцев: То есть это может быть и сильно спустя, получается.

Валерий Рубаков: Ну, конечно, Хиггс и Энглер с Браутом свои статьи написали в 64-м году, по-моему.

Никита Белоголовцев: Вау! То есть, это настолько спустя?

Валерий Рубаков: Да, и вот получили в 13-м году Нобелевскую премию.

Никита Белоголовцев: Какая ж выдержка нужна, дождаться.

Валерий Рубаков: Ну, конечно, чтобы стать Нобелевским лауреатом, нужно железное здоровье. Это однозначно.

Никита Белоголовцев: Наша предпоследняя часть, очень важная, я знаю, что, например, наши постоянные посетители всегда ее очень ждут: это рекомендации, что почитать, где посмотреть, что не пропустить, и так далее.

Валерий Рубаков: Это, конечно, будет реклама, но тем не менее. Вышла недавно книжка популярная, «Прорыв за край мира» Бориса Штерна, и это очень интересное чтиво, я вас уверяю, она как раз посвящена вот этой самой инфляционной теории. Написана она хорошим очень языком, на мой взгляд. Мне, правда, трудно говорить, потому что я все-таки как профессионал ее читал, но мне кажется, она написана настолько хорошо, что ее будет интересно читать, Борис много там придумал всякого, это достаточно увлекательное чтиво. Есть отличная книжка Стивена Вайнберга, она немножко устарела, но, во всяком случае, она правильная, тут вопроса нет. Она не все ухватывает, что мы сегодня думаем про Вселенную, называется она «Первые три минуты». Такое немножечко фривольное название, но есть такая книга, и она очень, мне кажется, удачная. Ну и если говорить об интернете, то рекомендую портал «Постнаука», там есть сравнительно короткие выступления, рассказы на разные самые темы популярные, и, в общем, мне кажется, они это делают вполне удачно.

Никита Белоголовцев: Вот как раз вопрос, связанный с постнаукой, вопрос такой, отчасти даже резюмирующий наш сегодняшний вечер: насколько сложно современным ученым, особенно если мы говорим о таких супервысокотехнологичных областях знания, как физика, космология, насколько сложно вам разговаривать с окружающим миром?

Валерий Рубаков: Ну, мир – вы имеете ввиду, мир с точкой над буквой?

Никита Белоголовцев: Да.

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, иногда бывает сложновато, но не из-за того, что собеседник чего-то не понимает, а из-за того, что я неправильно и непонятно говорю. Но вообще, умные люди способны понять, они, на мой взгляд, отлично воспринимают, если не входить в какие-то там сложные дебри, а пытаться сформулировать все в достаточно простом виде. У меня есть такое убеждение, что можно без обману – чего-то там не договорив, но не обманывая -- все сформулировать, чем занимается наука.

Никита Белоголовцев: Тогда я предложу вам такой фрагмент нашего вечера, он называется «блиц». Мы этой экзекуции подвергаем абсолютно каждого выступающего в нашем ProScience Театре. Я буду задавать вам довольно простые вопросы с бинарными оппозициями. Ваше право отказаться от ответа отсутствует, поэтому просто выбирайте одно либо другое. Если хотите, можете объяснять, почему. Ну и, соответственно, в качестве иллюстрации, совместно с блицем, коллеги, наверное, уже покажут ряд фото-впечатлений о нашей встрече. Чай или кофе?

Валерий Рубаков: Кофе по утрам.

Никита Белоголовцев: Бургер или борщ?

Валерий Рубаков: Борщ, однозначно.

Никита Белоголовцев: Москва или Петербург?

Валерий Рубаков: Москва. Но это потому что я родился в Москве.

Никита Белоголовцев: Достоевский или Толстой?

Валерий Рубаков: Достоевский.

Никита Белоголовцев: Шекспир или Пушкин?

ВАЛЕРИЙ РУБАКОВ: Пушкин.

Никита Белоголовцев: Дарвин или Эйнштейн?

Валерий Рубаков: Эйнштейн.

Никита Белоголовцев: В горах или на море?

Валерий Рубаков: В горах, но последнее время, к сожалению, на море.

Никита Белоголовцев: Лыжи или коньки?

Валерий Рубаков: Лыжи только.

Никита Белоголовцев: На машине или на метро?

Валерий Рубаков: На машине, если такое возможно.

Никита Белоголовцев: Эксперимент или теория?

Валерий Рубаков: Ну, теория, я теоретик. Теория, но эксперимент – это снимаю шляпу.

Никита Белоголовцев: Белое или черное?

Валерий Рубаков: Наверное, белое. Я подумал, во что я люблю одеваться.

Никита Белоголовцев: Правда или истина?

Валерий Рубаков: не вижу разницы.

Никита Белоголовцев: Спасибо огромное. Друзья, Валерий Рубаков был на сцене ProScience Театра! Ну и что же, как мы обещали, у вас есть возможность задавать ваши вопросы, мы постарались оставить достаточно времени для того, чтобы как раз все не устали и при этом вопросов было по возможности много. Пожалуйста, поднимайте руку. Мы постараемся всем дать возможность, поэтому ждите, пожалуйста, микрофона. Если не сложно, один вопрос за раз, чтобы мы как можно большему количеству спикеров дали возможность высказаться. Прошу вас.

Слушатель: Здравствуйте, меня зовут Сергей, я студент 5-го курса МГТУ им. Баумана, кафедры физики. Вопрос такой: как молодому ученому попасть в элиту науки, какие-то советы можете дать?

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, надо попасть в команду, по-моему, это единственный путь. Надо, конечно, быть трудолюбивым, штаны уметь протирать и все такое, но в правильную команду попасть в любом случае надо. Сейчас, кстати сказать, появились дополнительные к этому возможности, это бакалавр-магистр, хотя это довольно дурное, так сказать, мероприятие, но такие возможности для ярких и талантливых людей открывают новые горизонты. Попадете в команду – будет шанс. Самому пробиться – безнадега.

Никита Белоголовцев: Друзья, обратите внимание: те обещанные фотовпечатления от нашего вечера. Давайте следующий вопрос.

Слушатель: Валерий Анатольевич, здравствуйте. Вот вы сказали, что в принципе в теории элементарных частиц в физике довольно тяжелая ситуация и непонятно, как она будет разрешена. Но сказали, что она может быть разрешена через создание новой физики. История науки показывает классические примеры: смена модели Птолемея моделью Коперника и, соответственно, переход от классической физики к квантовой механике, потом квантовой физике. Это связано в основном с созданием новых алгебраических моделей. Как мне кажется, в принципе, трагизм науки заключается в том, что альтернативная модель, которая, как мне кажется, может снять эти противоречия, была создана порядка 160-ти лет назад

Валерий Рубаков: Спасибо за замечание, но вообще я должен сказать такую вещь: когда люди обсуждают… особенно мне нравится термин «официальная наука». Значит, когда люди обсуждают альтернативные подходы совсем глубокие, надо понимать, что современная квантовая теория поля – это основа физики элементарных частиц, которая позволяет вычислять какие-то вещи, например, в квантовой электродинамике, с точностью до десяти значащих цифр после запятой. Если вы предлагаете альтернативный подход, будьте добры, проведите вычисления с такой же точностью, убедитесь… Проведите вычисления в квантовой электродинамике с такой точностью. Про квантовую хромодинамику отдельный разговор, там тоже есть вычисления с очень высокой точностью.

Никита Белоголовцев: Спасибо вам огромное за вопрос. У нас были еще руки.

Слушатель: Здравствуйте, меня Александр зовут. Вот вы упомянули в лекции о замедлении темпа открытий в теоретической физике.

Валерий Рубаков: Нет, не теоретической, скорее экспериментальной.

Слушатель: Ну, в экспериментальной. Вот где-то десять лет назад я наткнулся у математиков на разговор о том, что, возможно, уже не осталось простых доказательств, и они говорили о привлечении каких-то вычислительных методов. Сталкивались ли вы уже в своей повседневной практике с изменением методов теоретического поиска, связанных с тем, что получили распространение, грубо говоря, более мощные компьютеры? Если раньше необходимым навыком теоретика была чисто техническая способность решать дифференциальные и интегральные уравнения, то сейчас есть куча инструментов, для которых это дело секундное.

Валерий Рубаков: Вы знаете, я бы так сказал – я своих студентов заставляю вычислять руками: все-таки когда делаешь вычисления на бумажке, становится ясно видно, как эти буковки друг друга сокращают, как они умножаются друг на дружку, и в голове появляется понимание того, что происходит, если говорить о теоретической физике. В голове появляется понимание того, что происходит. Поэтому делают вычисления на бумажке – это, мне кажется, полезное дело, но оно, конечно, не отменяет компьютерные методы самые разнообразные, потому что какие-то вычисления вы в принципе не можете сделать на бумажке, обязательно требуются компьютеры, а нередко еще и суперкомпьютеры для того, чтобы сделать соответствующие вычисления. Так что, конечно, это арсенал обязательный для физиков, и в том числе, физиков-теоретиков.

Никита Белоголовцев: А позвольте тогда уточнить: но вот появление же так называемой грубой силы, когда какие-то ранее совершенно немыслимые вычисления можно делать чуть ли не перебором. Вот это насколько применяется?

Валерий Рубаков: Это применяется, я вам могу историю рассказать, если есть несколько минут, такую, что я был на воркшопе, где обсуждалась феноменология теории струн. Теория струн – это вообще такая довольно абстрактная наука, но тем не менее есть люди, которые ее пытаются ее применить прямо вот для нашего мира. Там есть очень много возможностей, так называемых струнных вакуумов, их там безумное количество. Я слушал их доклад вот такой, человек говорит: «Я, конечно, не могу их все перебрать, какая там физика в каждом из этих вакуумов я узнать не могу, но могу перебрать миллион. Вот давайте возьмем миллион этих вакуумов, и зададимся по некоторым алгоритмам вопросом, какие в этих вакуумах есть частицы, какие есть взаимодействия, и все такое прочее. Давайте потребуем, чтобы у нас были взаимодействия типа электромагнитных в каких-то из этого миллиона вакуумов. Тогда остается тысяча – все остальные не годятся. Давайте потребуем, чтобы у нас были еще и частицы типа электрона. Тогда остается десять. Ну а вот еще давайте потребуем, чтобы этот электрон имел массу и получал ее как у нас, за счет бозона Хиггса. Получается ноль». Такой был доклад. Так что ответ на ваш вопрос такой, что да, люди этим занимаются, но немножечко это такое странное на меня впечатление произвело.

Никита Белоголовцев: Спасибо.

Слушатель: Добрый вечер, Валерий Анатольевич. Меня зовут Артем, я студент 3 курса физфака МГУ, кафедра общей физики. У меня такой вопрос: я слышал, вы высказали гипотезу о распаде свободного протона. Я слышал, что это была ваша первая статья в аспирантуре, и что в тот момент для вас решался вопрос, останетесь ли вы в науке или нет. Не могли бы вы уделить пару минут, рассказать этот случай, как все тогда происходило. И есть ли какие-то подвижки в экспериментальном обнаружении этого дела?

Валерий Рубаков: Я готов рассказать эту историю, это действительно был довольно критический момент в моей жизни. Это не первая моя статья была, но мне показалось, что я что-то такое теоретически особенно занятное обнаружил. Я послал статью в Physics Letters, такой журнал есть международный, и мне оттуда пришел такой отказ: этого не может быть никогда. Вот примерно так это звучало. Я опустил руки, но набрался наглости, и похожую статью, не эту буквально, но уже с наблюдаемыми следствиями, отправил Письма в ЖЭТФ. Ну, и в какой-то момент у меня было такое настроение: если сейчас Письма в ЖЭТФ не возьмут, значит, полный круглый дурак. Значит, то, что тебе кажется правильным и интересным, окажется полная туфта. Думал, что да, буду бросать науку, физику, это было во время аспирантуры, к концу ее. Ну, слава богу, Письма в ЖЭТФ взяли. Редакторы этого журнала, видимо, решили, что результаты очень забавные, если неправильно, то ладно, а если правильно, то будет в Письмах в ЖЭТФ хорошая статья. Когда я позвонил и мне сказали, что статью взяли, я помню, у меня просто гора с плеч свалилась.

Теперь, что касается того, о чем это речь была. Речь о том, что могут быть магнитные монополи. В некоторых теориях предсказываются частицы с магнитным зарядом, очень тяжелые, обладающие магнитным зарядом. А в моей статье утверждалось, и это сейчас уже общепринято, что эти монополи своебразно взаимодействуют с протоном. Они его разваливают на куски. Протон сам по себе живет очень долго. Он живет десять в тридцать третьей лет, экспериментальный факт такой. А вот если он будет взаимодействовать с монополем, то он развалится с очень большой вероятностью. Теоретически это вроде никем не оспаривается, экспериментально – облом. Таких монополей тяжелых на ускорителях не сделаешь, потому что нужны гигантские энергии, это на четырнадцать порядков тяжелее, чем бозон Хиггса, никогда их родить на ускорителе невозможно. Думали, что они могут прийти из очень ранней Вселенной, но во Вселенной их тоже нет. Поиски монополей пока не увенчались никаким успехом. Поэтому сейчас, а, может быть, и навсегда, это теоретический такой результат, который не подтвержден экспериментом не потому, что он неправильный, а потому что нету этого объекта, монополя живьем.

Никита Белоголовцев: Может ли он быть подтвержден теоретически? Практически?

Валерий Рубаков: В будущем, может быть, потому что строятся детекторы большого очень размера. Если монополей хоть немножечко есть в природе, то они в этих детекторах будут оставлять очень своеобразный след. В принципе, такое может быть, но я уже как-то отчаялся. Думали в свое время, что вот-вот монополи найдут, но так их и не нашли.

Никита Белоголовцев: А насчет Нобелевской премии, насколько это комплимент научных фанатов?

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, я бы не стал комментировать эту тему, если найдут, будет очень забавно, это будет очень интересно.

Никита Белоголовцев: Спасибо. Вопросы еще, давайте сюда.

Слушатель: Спасибо за интересную лекцию, я не физик, поэтому мой вопрос будет несколько более элементарным. Вы сказали, что наша Вселенная евклидова, это означает, как вы сказали, что сумма углов треугольника должна быть равна 180 градусам, но даже если взять большой треугольник на поверхности земли, то сумма не равна 180, получается сферический избыток. Вопрос: как померить треугольник в космологических масштабах?

Валерий Рубаков: Ответ такой (придется давать более развернутый): дело в том, что во время этой рекомбинации, о которой я говорил, последнего рассеяния фотонов, перехода из плазменного в газообразное состояние, во Вселенной есть стандартная линейка. И связана она с тем, сколько времени и как распространяются звуковые волны в этой самой плазме. Эта линейка – некая характерная длина волны неоднородностей, которые есть в этой плазме. Коротко говоря, есть линейка, стандартная линейка (кстати сказать, потом эта стандартная линейка доживает и до наших дней, и это, в широком смысле, можно называть сахаровскими осцилляциями), а угол, под которым вы видите стандартную линейку, конечно, зависит от геометрии. Действительно, если у вас геометрия была бы сферическая, то угол был бы больше. Значит, раз эту стандартную линейку мы видим как раз под стандартным углом, мы видим, что да, наше пространство трехмерное – евклидово. Вот короткий ответ такой.

Никита Белоголовцев: Спасибо.

Слушатель: Здравствуйте. Вопрос следующий: как вы относитесь к многомировой интерпретации квантовой механики?

Валерий Рубаков: Вы знаете, никак не отношусь. Как-то мне кажется, что это довольно-таки пустая и ни к чему не ведущая конструкция. Воспринимать буквально многие миры как-то очень не хочется, а воспринимать это как миры возможностей… Короче говоря, ответ такой: эту конструкцию невозможно ни проверить, ни опровергнуть, ни доказать. Из-за этого у меня отношение к ней нейтральное.

Никита Белоголовцев: Давайте два последних вопроса, которые мы зададим в таком расширенном формате, остальное, если будет желание, то после.

Слушатель: Здравствуйте, вопрос такой: принцип неопределенности Гейзенберга утверждает, что мы не можем измерить импульс и координату частицы одновременно. Это какая-то наша погрешность? Это какая-то грань того, что мы можем знать, или действительно частицы не имеют этих двух качеств одновременно, и мир в каком-то смысле не подлинный?

Валерий Рубаков: Нет, частица действительно не имеет этих двух качеств одновременно, если под словом «качество» мыслить себе то, что мы привыкли вкладывать в это слово. Частицу можно мыслить себе в определенном смысле как волну. Квантовая механика удивительна тем, что частица и волна – это для нее одно и то же. Фотон можно мыслить себе и как волну, и как частицу. Если частицу мыслить себе как волну, то ясно, что она размазана в пространстве, и вы измерить положение частицы точно не можете. Нет, это вполне физическая штука, частица – это волна, поэтому вот эти волновые свойства запрещают вам измерять импульсы и координаты одновременно.

Никита Белоголовцев: Спасибо. Есть у нас микрофон?

Слушатель: Да, здравствуйте, сегодняшняя лекция была анонсирована как для тех, кто ничего не понимает в физике, поэтому я осмелилась и пришла.

Никита Белоголовцев: Я пожму вашу руку по окончании нашего представления.

Слушатель: Поэтому у меня вопрос о физике вообще, не в частности, потому что это иностранный язык для меня. Про физику как науку в целом: скажите, пожалуйста, существует ли нехватка кадров сейчас в науке? Какая страна славится наиболее качественными учеными? И сегодня проводятся какие-то мероприятия, в частности, в России, для популяризации физики, и участвуете ли вы в них? Я имею в виду связь школьников и уже состоявшихся ученых.

Валерий Рубаков: Ну, вы знаете, конечно, ответить на последний вопрос легко. В данном случае мы присутствуем на одном из таких мероприятий, не для школьников, а для всех вообще, но и для школьников, конечно, тоже. Теперь насчет нехватки кадров: я на своем личном опыте такого не чувствовал (давайте я буду говорить о личном опыте, я статистикой не занимался, не знаю – перебор физиков, недобор физиков, черт его знает). В личном опыте у меня такого нет, теоретик это вообще штучное дело, их не надо массово иметь огромное количество. Есть вот тут в зале Ирина Ярославовна Арефьева, может подтвердить, что такие ребята появляются, может быть, не каждый год, а иногда гроздь появляется в какой-то год, в следующий год – ноль. Сильные, вполне сильные и вырастающие потом до хороших ученых люди есть. Поэтому я бы не сказал, что на моем личном опыте я ощущаю нехватку, как вы сказали, кадров. Теперь, где лучшие ученые: если брать по количеству, где больше всего самых хороших ученых? В США, они покупают людей на корню начиная с аспирантуры, а еще уж если человек проявился в науке, то они всячески стремятся его к себе притащить, у них целые программы покупки, и, значит, по сумме лучших ученых больше всего в Америке. Но они есть и у нас. Их меньше, чем в тех же США, но они есть практически во всех областях, какие я знаю, есть очень сильные команды, и люди.

Никита Белоголовцев: Спасибо. Давайте последний общий вопрос.

Слушатель: Ася, молекулярный биолог. Вот мне интересно как ученому: вот вы работаете в двух областях, космология и физика элементарных частиц. Как так получилось, какая была первая? Спасибо.

Валерий Рубаков: В общем, начинал я с квантовой гравитации, которую ни туда, ни сюда не отнесешь. Я где-то на втором курсе познакомился в университете с Владимиром Георгиевичем Лапчинским, он вел там семинар научный по квантовой гравитации, мне было это все очень интересно, я туда попал и пару-тройку лет занимался там, первая моя статья была на эту тему написана. Но этим бесконечно долго заниматься нельзя, это вредно, квантовая гравитация – это наука, которой можно позаниматься годик-другой, и после этого надо от нее бежать как от огня, иначе застрянешь и будешь абсолютно бесплоден. Что я и сделал. А потом занимался физикой элементарных частиц, квантовой теорией поля под руководством Альберта Никифоровича Тавхелидзе и Николая Валерьевича Красникова, а под влиянием, наверное, Вадима Алексеевича Кузьмина переориентировался в сторону пересечения физики элементарных частиц и космологии. Они же очень тесно связаны друг с другом.

Никита Белоголовцев: Бонус за настойчивость.

Слушатель: Валерий Анатольевич, я тоже не физик, поэтому у меня просто вопрос: вы верите в бога, в духовное начало, или только в материю?

Валерий Рубаков: Нет, не верю в бога.

Никита Белоголовцев: Спасибо огромное! Валерий Анатольевич, в завершение буквально полтора слова: театр начинается с вешалки, у нас ProScience Театр, он начинается с ProScience-вешалки. Не Нобелевская премия, и миллиона не даем, но чем богаты. И я хотел бы сказать: к вашему галстуку, мне кажется, обалденно!

Валерий Рубаков: Спасибо!

Никита Белоголовцев: И в завершение я бы хотел сказать два слова от себя, я тут как махровый гуманитарий, наверное, был в диком меньшинстве, поэтому я вооружусь словариком, несколько раз на «Полит.ру» поскроллю текст, несколько раз попереслушиваю в наушниках во время пробежек лекцию. Спасибо огромное. Я всегда в отношениях с физикой жил с ощущением, что я где-то очень далеко в прошлом: что я с моей школьной программой, каким-то курсом естествознания в институте так глубоко застрял. Спасибо вам за то, что как-то двери светлого будущего приоткрыли, оно, конечно, жутко слепит, голова от этого ослепляющего света болит, но хотя бы так. Спасибо вам огромное, Валерий Рубаков был в ProScience Театре! Огромное спасибо всем, кто сегодня пришел! Илья, чтобы не ошибиться, буквально пару слов о тех, кто хочет прийти на следующее выступление, я просто боюсь напутать с датами и героями.

Коллеги, повторяю, 25-го мая в 19:00 у нас господин Гельфанд. Добро пожаловать! Спасибо огромное, удачного вечера!

Смотрите также: Лекция В. Рубакова в ProScience Театре. Видео Валерий Рубаков в ProScience Театре. Фоторепортаж Валерий Рубаков О физике и Вселенной Валерий Рубаков Открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере