Памяти Рубакова. Вне мейнстрима

Продолжаем публиковать материалы, посвященные Валерию Рубакову1 (16.02.1955–19.10. 2022). Он был человеком такого масштаба, что из воспоминаний о нем может получиться книга или фильм или и то, и другое. Борис Штерн беседует с академиком РАН Игорем Ткачёвым, специалистом по космологии и физике частиц.

— Начнем с ненаучных впечатлений. Я его увидел первый раз еще в 1970-х: сидит человек в кабинете с открытой дверью, чего-то пишет, перед ним простыни с формулами. И так, когда не зайди. Я еще не знал, кто это, но подумал: вот мужик пашет! А ты когда с ним познакомился?

— Еще студентом, году, наверное, в 1978-м, когда учился на кафедре теоретической физики. Он был на два года старше меня и учился в аспирантуре. Уже тогда проявлялась харизма Валерия: он «строил» студентов, давал им интересные задачи. Всю жизнь бывало так, что если у меня возникал какой-то вопрос, то у Валеры всегда находился ответ, причем всегда оказывающийся правильным…

— Ну не всегда, конечно…

— Конечно, в исследованиях у меня случались неожиданные результаты — я говорил Валерию, что получается так и так, а он возражал поначалу, но мои соображения оказывались верными. Но это другое, это новые проблемы, над которыми я работал годами, а он их видел в первый раз. Но когда случалось какое-то непонимание каких-то классических вещей из любой области, то Валера всегда был рад прояснить ситуацию, и удивительно точно.

— Что в плане работы у тебя с ним было самым интересным?

— Опять же любопытные результаты рождались там, где поначалу я путался-путался и не понимал, что происходит, а потом приходил к Валерию и он сразу выявлял, в чем корень зла. (Смеется.) Оказывалось, до этого тут все ученые делали неправильно.

— Что это была за работа?

— Это был труд, опубликованный в 1980-х. Он был связан с теорией Калуцы — Клейна и поведением масштабного фактора как скалярного поля в нашем пространстве. Работали с произвольными размерностями и произвольной геометрией — с топологически сложными пространствами — это не просто сферы. К сожалению, поначалу неправильно написали лагранжиан и выводы об устойчивости были неправильными. Рубаков не раз заманивал меня работать с ним больше. Его харизма была попросту гигантской: бывало, что я даже чувствовал себя подавленным рядом с ним. И я старался ускользнуть из-под его влияния, иначе я был бы у него подмастерьем, а мне хотелось просто делать что-то не такое великое, но свое.

— Я выступал у Рубакова даже не подмастерьем, а чернорабочим. Мне было велено «копать траншею от забора до обеда», т. е. минимизировать функционал — действие для электрослабого распада тяжелого бариона. Но совместная работа всё равно была очень интересной, и главное, я многому научился.

— Да, безусловно. Он вырастил целую школу и по всему миру многие у него чему-то научились. И науку с ним, конечно, обсуждали регулярно…

— Валерий всегда стремился избегать административных обязанностей, но однажды ему это не удалось — в конце 1980-х, правильно?

— Не сказал бы. Ровно наоборот. Он всегда тянул на себе всё как паровоз. Но понимаю, о чем ты говоришь. Эта история ощущалась нами, теоретиками, как реальная трагедия: Рубаков в то время уже успел стать классиком науки (однажды я услышал от одного молодого иностранного ученого: «Ну, наконец-то я увидел живого классика! Эйнштейн, Дирак, Шрёдингер — все в книжках, а тут Рубаков, да живой!»). И, конечно, хотелось бы, чтобы он максимально обогатил именно нашу науку как теоретик, а административная нагрузка этому далеко не способствовала. Но спору нет — Институту ядерных исследований он очень сильно помог, когда перед развалом СССР ему пришлось заступить на должность зам. директора. Работать приходилось с утра и допоздна: утром уезжать из Москвы в Троицк и до пяти часов выполнять административные обязанности. Затем возвращаться в Москву и с шести до полуночи заниматься наукой. Я считаю, эта его должность — трагедия для науки, он бы мог потратить всё это время на науку. Он и в качестве администратора делал важные вещи. Если у института были какие-то проблемы, то Валерий взваливал их на себя и всё вытягивал сам — такое же было и потом, в Академии, где он был председателем секции ядерной физики, и в редакции «Успехов физических наук», где он был главным редактором, и в редакции «Знание — сила». Думаю, Рубакова могли бы избрать президентом РАН, согласись бы он. Но он не пошел на выборы, видимо, из-за того, что уже побывал заместителем директора, — а жаль!

— Стоит пройтись по научным работам Валерия. Самая знаменитая, наверное, самая первая…

— Нет, не сказал бы. Самая первая, насколько я помню, была написана еще в студенческие годы, самой знаменитой ее не назовешь. Это был труд по квантовой гравитации, показавший, как возникает время. Если обобщать квантовую теорию поля и на гравитацию (квантовая гравитация), то в уравнении Шрёдингера все специфические связи нетривиальны — там нет времени. А в уравнении Шрёдингера обычной квантовой механики слева стоит производная волновой функции по времени.

— Подожди, не могу представить, что в этом случае надо вставлять вместо волновой функции, неужели метрику?

— Нет, волновая функция остается волновой функцией, но времени еще нет, пока классическая Вселенная не родилась. Полностью решить эту задачу трудно, но «игрушечную» модель построить можно. Если ты стартуешь с уравнения Эйнштейна и квантуешь его, то уравнение выглядит так, как будто энергия равна нулю, а времени нет. Он попробовал свести задачу квантовой теории поля к квантовой механике с несколькими степенями свободы — каких-то свободных полей — это, конечно, приближение. И, конечно, среди степеней свободы — масштабный фактор метрики. Появляется производная волновой функции по масштабному фактору. И на уравнениях это в точности играет роль времени для частиц квантовой механики. Вот так в квантовой гравитации появляется время, хотя изначально его и не было. В ту пору такие смелые выводы было сделать не так просто.

— Но прославило-то его другое — эффект Рубакова2. Катализ распада протона магнитным монополем.

— Да. В голову никому не придет, что такое может быть. И не все ее сразу приняли; первый журнал, куда он послал работу, авторитетный европейский Physics Letters, даже отказал. Даже после публикации в «Письмах в ЖЭТФ»3 казалось — чушь какая-то: летит протон, сталкивается с магнитным монополем и почему-то распадается. Но потом, через год, американский ученый Кёртис Каллан (Curtis Callan) проверил выкладки в работе коллеги и написал, что всё верно — Рубаков прав4, и работа получила большой резонанс. Феномен иногда называют эффектом Каллана — Рубакова. Ну что тут сказать: и таблица Менделеева не везде таблица Менделеева!

— Но как это считается? Там же должна быть задействована хромодинамика и, по-видимому, теория Великого объединения — иначе как нарушается барионное число?

— Главный эффект в том, что в современных квантовых теориях поля возникает очень необычная структура вакуума. Она такая, что появляется решение, при котором переход из одного вакуума с одними топологическими числами в другой сопровождается уменьшением барионного числа.

Потом это вылилось в работы по другой важной проблеме. Есть загадка: откуда взялась барионная асимметрия Вселенной? Раньше казалось, что Вселенная попросту возникла с такими условиями, и всё. Но сегодня мы знаем, что было до Большого взрыва — инфляция. Если она была, то значит, Большой взрыв стартовал с вакуума, где барионное число равно нулю. Поэтому, если барионное число сохраняется, то оно так бы и осталось нулем и нас бы не было. Надо выяснить, как и почему меняется барионное число. Оно нарушается в теориях Великого объединения, нарушается на всяких топологических конфигурациях и нарушается даже просто в Стандартной модели. При переходе из одного вакуума в другой барионное число нарушается очень сильно при всех температурах выше электрослабого масштаба, а потом то, что остается, замораживается. Так или иначе, этот эффект дает одно из объяснений барионной асимметрии. Подобных механизмов можно придумать много, но ни в одном из них нельзя избежать вот этого эффекта — он не зависит от модели. Стандартную модель можно расширять как угодно, но при этом нужно учитывать факт нетривиального нарушения барионной асимметрии. Рубаков вместе с Михаилом Шапошниковым и Вадимом Кузьминым описали вариант нарушения барионной симметрии через электрослабые взаимодействия в своей работе 5. Она более цитируемая в противовес работе2, которую можно назвать более неожиданной и красивой.

— Ну да, монополей-то нет, а барионная асимметрия налицо.

— Монополи, может, и есть — скорее всего, есть, — но их мало. А если бы мы заполучили хотя бы один, то обладали бы неисчерпаемым источником энергии. Погрузить монополь в котел и черпать энергию из распада вещества.

— Насчет бран — это Валерий первым придумал или кто-то еще раньше ввел это понятие — мир на бране?

— Кто придумал их так называть первым, я не знаю. Но история творилась у меня на глазах в соседнем офисе. Это было как: я занимался с Березиным и Кузьминым оболочками 6.

— Та самая ваша знаменитая работа?

— Да, мы занимались трехмерными оболочками, которые соединяют две разных метрики четырехмерного пространства-времени. Там у нас была инфляция, были фазовые переходы — важно знать, как происходят фазовые переходы и как себя ведет оболочка, разделяющая старую фазу и новую. Тут приходят Рубаков с Шапошниковым и говорят: а давай на это посмотрим в контексте многомерия — не живем ли мы на этой оболочке? Многомерный мир — передний край «теории всего», святого Грааля теоретиков. Но дополнительные измерения нужно куда-то спрятать. В модели Калуцы — Клейна они свернуты в очень маленькие колечки — меньше размера атома. Рубаков с Шапошниковым предложили их спрятать совершенно по-другому. Если пространство содержит N измерений, то стенка N–1. Например, наш мир — четырехмерная стенка в пятимерном пространстве, и мы живем на ней, а пятое измерение не ощущаем.

— И что мешает нам выйти из этой стенки?

— Гравитация так устроена: если посмотреть, как устроен лагранжиан фермионов с учетом гравитации в такой модели, ты оказываешься связан с этой стенкой. Ты буквально сидишь в потенциальной яме и не можешь идти в перпендикулярном направлении, но можешь двигаться вдоль нее. В общем, поскольку я занимался стенками, мне сказали: давай вместе! Но мне тогда это показалось чепухой, и я отказался. А в итоге у них работа получилась революционной и задала целое направление в науке. Уже потом пытались проверить идею экспериментально на Большом адронном коллайдере. Это была одна из программ.

— Обнаружить исчезновение частиц? Случаи их вылета из браны!

— Да, и это экспериментально проверяемо. До того, как на Большом адронном коллайдере ничего подобного не нашли, у многих ученых браны были любимою моделью. А кто первый стал называть браны бранами, сказать не могу, это слова, но модель эта — Рубакова — Шапошникова.

— Что еще сразу приходит в голову — это библейский сюжет образования Вселенной: в начале была конформная симметрия, Вселенная была безвидна и пуста…

— Да, этим Валерий занимался и меня тоже пытался приобщить, но я не поддался. Я много занимался инфляцией, а он был творцом — заниматься тем, чем занимаются все, ему было неинтересно.

— Ну да, ему была интересна альтернатива инфляции…

— Да. У нас даже был диспут в Политехническом музее. Я защищал инфляцию, а он выступал адвокатом дьявола… Теория инфляции не только очень красива — она еще и объяснила все загадки классической космологии. Она предсказала много нового, и все ее предсказания блестяще оправдались. Космологических данных стало много, начались измерения микроволнового излучения, и всё подтвердилось.

— Да, по-моему, самое эффектное — то, что подтвердился слабенький наклон спектра первичных возмущений, — то, что предсказал Слава Муханов. Но Валерий на это отвечал, что, дескать, конформная симметрия может быть слегка нарушена — вот тебе и наклон.

— Да, всё блестяще подтверждается, но любую теорию невозможно доказать, ее можно лишь опровергнуть. Построил теорию, уложил в нее сколько угодно приемлемых фактов — обязательно найдется один, который не укладывается. И теорию надо менять, что-то надстраивать. Так обычная механика переросла в квантовую механику, в общую теорию относительности. Это не означает, что обычная механика неверна. Но сколько там ни найдешь данных, подтверждающих классическую механику, ты никогда не поймешь, что там за ней. Теория может давать правильные результаты, например с помощью циклов и эпициклов, подтверждая систему Птолемея, но при этом она неправильна. Поэтому важна альтернативная теория: она есть, и это хорошо — отличаются идеи, предсказания. Важно найти ключевые данные, которые позволят отличить одно от другого.

— В данном случае это реликтовые гравитационные волны?

— Да, это очень важно.

— Когда-нибудь эту задачу добьют, я так думаю.

— Наверное, добьют. Но тут проблема: на каком масштабе шла инфляция? Если на большом, то в конце концов мы найдем реликтовые гравитационные волны, а если инфляция протекала на маленьком масштабе, то вряд ли. Тут, кстати, Рубаков сделал первую работу о том, как во время инфляции рождались гравитационные волны. Это ключевой труд, описывающий всё то, что мы до сих пор не знаем про инфляцию. Их регистрация и даст полное подтверждение, что инфляция была.

— В связи с тензорными возмущениями обычно звучит фамилия Леонида Грищука…

— Понимаешь, они смотрели в произвольных метриках. Были очень хорошие работы, были и работы по скалярным возмущениям, были написаны ключевые формулы — это результаты школы Зельдовича. Но они не смотрели, что происходит во время инфляции, так как ее тогда не было, — это важный момент. А Валера в соавторстве с Михаилом Сажиным и Алексеем Веряскиным вывел важнейшее предсказание инфляционной эпохи, если она была в истории Вселенной 7.

— А деятельность Валерия, связанная с дополнительными измерениями, в частности, с теорией Калуцы — Клейна, — она дала какие-то существенные результаты?

— Там было несколько работ. В них сформулирована куча предсказаний, но здесь проблема в том, каков размер компактных измерений. Если это обратный масштаб теории Великого объединения, то, вроде, ничего нельзя проверить — это выливается в переписывание одной теории через другую. А интерес представляет случай, когда размер таких дополнительных явлений сравним с обратным масштабом электрослабых теорий, — тогда мы можем проверить идею на Большом адронном коллайдере. Если бы нашли дополнительные измерения, то узнали бы больше, как устроен наш мир. Но не нашли, и вот, отодвинули проблему дальше. Вообще, в фундаментальном смысле пока что из дополнительных измерений ничего не получили — сейчас это лишь чистая теория.

Игорь Ткачёв и Борис Штерн
Игорь Ткачёв и Борис Штерн

— У меня вопросы кончились. У тебя есть еще о чем рассказать?

— Валера, конечно, был великим учителем, создал свою школу теоретиков не только в России, но и во всем мире. Многие из теоретиков уехали. В принципе, хорошо, если человек уезжает, ведь люди растут, общаясь с максимально широким кругом коллег. Идет обмен идеями, совместные работы…

— И в любом случае продолжаешь общаться с нашими учеными, которые остались, — эта ниточка тоже тянется.

— И хорошо, когда ученые потом возвращаются. Безусловно, хороша система постдоков, когда человек трудится три года в одном институте, три года в другом, а потом находит постоянную работу. Кто-то остается за границей, кто-то возвращается. Сам Валера же не захотел уезжать, хотя ему предлагали самые престижные позиции и в США, и в Италии, — он всё отказывался. Вспомнился случай, который в свое время потряс меня. В 1991 году ему в очередной раз предложили очень престижную позицию в Гамбурге. Они уже знали, что Валера отказывается уезжать, и решили на этот раз пойти на компромисс: полгода работать в Германии, полгода в России. Эдакий вахтовый метод. Рубаков всё равно отказался. Я спросил, почему, и услышал в ответ: «Если я соглашусь, то кто будет учить наших студентов?» Одна из граней великого человека, патриота, который даже на полгода не мог бросить своих студентов. Условия для занятий наукой на Западе, безусловно, лучше, да и вдобавок можно читать лекции в Кембридже или Принстоне. Среди тамошних сильных студентов можно найти себе подмастерье для помощи с научной работой, дать им опыт… Но Валерий чувствовал ответственность перед российскими студентами. И как тут вновь не вспомнить, что ему было свойственно взваливать всё на себя, будь он заместителем директора, заведующим кафедрой или руководителем секции. И вдобавок находить время заниматься просветительской деятельностью — он же и умер в Сарове, в другом городе, куда приехал читать лекции, хоть и плохо себя чувствовал.

Фото Валерия Рубакова — с сайта ИЯИ


1 См. также: trv-science.ru/2022/10/pamyati-valeriya-rubakova; trv-science.ru/2022/11/za-predelami-standartnoj-modeli/

2 Lapchinskii V., Rubakov V. Quantum gravitation: Quantization of the Friedmann model // Theor Math Phys 33, 1076–1084 (1977). DOI: 10.1007/BF01036991

3 Rubakov V. Superheavy magnetic monopoles and decay of the proton // JETP Lett. 33 (1981) 644 and Nucl. Phys. B203 (1982) 311

4 Callan Curtis G. Monopole catalysis of baryon decay // Nuclear Physics B. Elsevier BV. 1983. 212 (3): 391–400. DOI: 10.1016/0550-3213(83)90677-6

5 Kuzmin V., Rubakov V., Shaposhnikov M. On anomalous electroweak baryon-number non-conservation in the early universe // Phys. Lett. B, Volume 155, Issues 1–2, 1985, P. 36–42. DOI: 10.1016/0370-2693(85)91028-7

6 Berezin V., Kuz’min V., Tkachev I. Random inflation and global geometry of the universe // Pis’ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 41, No. 10, 446–449 (25 May 1985)

7 Veryaskin A., Rubakov V., Sazhin M. Primordial Gravitational Waves in the Inflationary Universe Model and the Grand Unification Scale // Soviet Astronomy, 27. 1983. C. 16–17.

Подписаться
Уведомление о
guest

3 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Паша
Паша
9 месяцев(-а) назад

В связи с тензорными возмущениями обычно звучит фамилия Леонида Грищука…
— Понимаешь, они смотрели в произвольных метриках. Были очень хорошие работы, были и работы по скалярным возмущениям, были написаны ключевые формулы — это результаты школы Зельдовича. 

А в связи со скалярными – фамилия Лукаша. Это я так, Борису напомнить, Игорь вроде помнит :)

Последняя редакция 9 месяцев(-а) назад от Паша
Dima
Dima
9 месяцев(-а) назад

Как только умер B. Рыбаков, сразу закрыли доступ к статьям журнала Успехи физических наук по интернету за полгода, после опубликования.
Будем читать больше статей журнала Nature и Science.

Hачнем сами переводить на русский доклады нобелевских лауреатов по физике. Теперь в России их не будут публиковать на русском.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
9 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Dima

Вы, либо путаете УФН с чем-то ещё, либо сознательно говорите неправду ))
А правда такова: с месяц назад УФН стал полностью доступным всем институтам РАН – любой сотрудник РАН может зайти на сайт УФН, войти в любой выпуск
https://ufn.ru/ru/articles/
и скачать без регистрации, бесплатно, любые статьи, – достаточно поставить галочку в окошечко с с надписью «Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования».
Ну, а если не сотрудник РАН, то нет проблем зарегистрироваться, – вам всего лишь потребуется указать адрес эл.почты, – на него будет выслана ссылка с подтверждением регистрации, – придумать пароль и ник.
Ну, а насчет доступности россиянам нобелевских докладов на русском – похоже, это ваша личная проблема, – сочувствую и рекомендую воспользоваться помощью Google- переводчика.

Последняя редакция 9 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (7 оценок, среднее: 4,43 из 5)
Загрузка...