Артём Юров, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической физики БФУ им. И. Канта – известный ученый, публикации которого выходят в ведущих научных журналах за рубежом. Он собрал команду, которая занимается вопросами космологии, темной энергии вместе с коллегами из Испании, Америки, Германии и Италии.
А еще Артём Юров – потрясающий рассказчик и человек, по-настоящему влюбленный в физику. Сложные вещи в его переложении звучат как сказка! С ученым и его коллегой, кандидатом физико-математических наук Артёмом Асташёнком, мы поговорили о том, зачем изучать космос и какие открытия может принести адронный коллайдер.
– Над чем вы работаете?
А. Ю.: Главная наша тема – космология. Это одна из самых мощных и бурно развивающихся сегодня наук, но так было не всегда: Вселенная казалась чем- то странным и, возможно, даже непознаваемым. Вот, скажем, такой вопрос, мучивший многих ученых – почему ночью темно? Согласно несложным расчетам, света от звезд, который попадает на землю, так много, что темноты не должно быть вообще. Ответ получили только в ХХ веке: темно, потому что Вселенная расширяется. Если объяснить проще, то срабатывает эффект Доплера – свет идет от очень удаленных объектов, и его энергия сильно ослабевает.
А. А.: Поясню наглядно: звук гудка поезда – когда состав приближается, звук нам кажется выше, когда удаляется – ниже. На языке физики, у него ниже частота, и звуковые колебания реже воздействуют на наши барабанные перепонки. Так же и со светом звезд: реже приходят отдельные частицы света, меньше частота и энергия – меньше света.
А. Ю.: Итак, космология появилась. Но после построения теории большого взрыва считалось, что это уже сформированная наука, ничего нового в ней не найти. Так думали до 70-х годов прошлого века. Что же произошло? Космология – это наука об очень большом. Есть наука об очень маленьком – физика элементарных частиц. И раньше она считалась наиболее продвинутой с точки зрения теории и практики. Но однажды те, кто ею занимался, зашли в тупик. И вот в чем он заключался. Мы знаем, что Вселенная возникла около 13,7 млрд лет назад. Как – никто не понимает, хорошей теории до сих пор нет. Очевидно, что Вселенная была намного меньше сегодняшней, и там было очень горячо, бушевала колоссальная энергетика. И физикам, чтобы посмотреть сегодня, как ведут себя частицы при таких высоких энергиях, необходим невероятно мощный и огромный ускоритель. Например, чтобы протянуть его вокруг Земли или размером в половину Млечного пути. Нереально построить! И тут они посмотрели в небо и поняли – так вот же он, естественный мощнейший ускоритель – Вселенная! Но и космологи, пытаясь решить свои загадки, нуждались в физике элементарных частиц. Так две науки объединились.
– Наверняка вас часто спрашивают: как можно быть уверенным, что вы все описываете правильно?
А. Ю.: Современная космология до высочайшей степени точности проверена тонкими астрономическими наблюдениями, которые стали возможны после того, как телескопы вынесли в космос. С Земли многого не увидеть из-за дрожания атмосферы, но теперь у нас есть уникальные данные. Сейчас мы понимаем физику большого космоса гораздо лучше, чем строение Земли, на которой живем.
Опережу следующий вопрос и отвечу, зачем заниматься космологией. Известно, что мы состоим из атомов, все вещество – атомы, а значит, и содержимое Вселенной – атомы. Ошибка! Из атомов состоит только 4 % содержимого Вселенной, а еще 96 % – неизвестно что. Мы как у начала мироздания. Знаем только, что это «неизвестно что», в свою очередь, состоит из темной материи (ее 24 %) и темной энергии (72 %).
– Почти мистика!
– Да уж, названия не слишком хороши, но что поделать. Темная энергия – странная шутка, которая обладает отрицательным давлением. Именно она способствует тому, что Вселенная не просто расширяется, а разгоняется, набирает скорость. Это открытие сделали в 1998 году два американских и один австралийский ученый, а в 2011 году этим трем первооткрывателям заслужено вручили Нобелевскую премию по физике. Я полагаю, что открытие темной энергии поможет осуществить мечту физиков – создать единую теорию поля (ее еще называют «теория всего»), в которой объединятся все четыре силы – электромагнитная, гравитация, сильное и слабое взаимодействие. Начало уже положено – появилась М-теория, потрясающей красоты вещь, хотя пока только потенциально.
– Поговорим о популярном. Все слышали про адронный коллайдер. Действительно ли исследования, которые там проводятся, могут изменить представление об устройстве мира?
А. А.: Обработка данных займет еще несколько лет. Если подтвердится существование бозона Хиггса (косвенных указаний на это много) – частицы, благодаря которой все остальные частицы имеют массу, то можно создать единую теорию поля, над которой так долго бьются ученые.
А. Ю.: Скажу больше: существование бозона Хиггса будет свидетельством того, что самые глубокие теории физиков в целом верны, а эти теории, в свою очередь, способны привести к потрясающим выводам. Например, что не исключена возможность путешествий во времени, что существуют другие вселенные и, вероятно, можно создать Вселенную в лаборатории! Современная наука удивительнее самой смелой фантастики! И это все – физика. Помню, как в школе меня впервые поразила ее магия: решал задачку о том, притонет ли льдина, если на нее поставить мальчика. Можно было пойти на озеро, отколоть льдину (дело было зимой), кого-то на нее поставить и увидеть результат. А можно было узнать это, не выходя из комнаты, написав на бумаге какие-то символы. Или спросите любого, можно ли взвесить Землю? Нереально! Но дайте бумагу, ручку, минуту – и я это сделаю.
– Заниматься глобальными вещами в Калининграде не «тесно»?
– Благодаря интернету можно работать везде. БФУ им. И. Канта дает нам отличную базу. К тому же многое меняется: выделяются гранты, закупается оборудование, науку наконец решили перенести из академий в университеты – туда, где ей и место. Так что все есть – нужно только работать!