В 1960-х годах в нашей стране появился Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Академии наук. Он был основан непосредственными учениками гениального ученого — будущими академиками И.М. Халатниковым, Л.П. Горьковым, А.А. Абрикосовым (лауреат Нобелевской премии 2003 года), член-корреспондентом И.Е. Дзялошинским. Сегодня ученые Института по-прежнему следуют традициям Ландау и демонстрируют высочайший уровень научных исследований. Здесь работают известные во всём научном мире специалисты в области физики конденсированного состояния, квантовой теории поля, релятивистской астрофизики и космологии, физики квантовых вычислений и др.
Главный научный сотрудник ИТФ им. Л.Д. Ландау, член-корреспондент РАН Владимир ЛЕБЕДЕВ рассказал о прошлом и настоящем уникального института в структуре Российской академии наук.
— Владимир Валентинович, вы работаете в Институте теоретической физики им. Л.Д. Ландау с 1979 года. Что принципиально нового произошло за 40 с лишним лет, какие этапы вы могли бы отметить как самые яркие?
— В тот момент, когда я был принят в Институт, в 1979-м году, это было поистине удивительное собрание личностей. В советское время это был, пожалуй, самый яркий институт в составе Академии наук. По уровню публикаций он, несомненно, занимал первое место в Академии. Затем, как вы знаете, были очень трудные, переломные 1990-е годы. В начале 90-х многие сотрудники Института разъехались по всему миру. По своему уровню это были, конечно, блестящие специалисты, поэтому они оказались востребованными везде и без проблем могли найти себе хорошую работу.
Но даже те сотрудники, которые не стремились получить постоянную работу вне страны, вынуждены были, зарабатывая на жизнь, проводить значительное время за рубежом. Но и в этой ситуации Институт оставался центром притяжения для физиков-теоретиков. Большую роль в этом сыграли ежегодные конференции под названием "Landau Days", здесь в Черноголовке, на которые съезжались воспитанные в Институте ученые, да и многие другие физики-теоретики со всего мира.
В 2000-х годах ситуация с финансированием науки несколько улучшилась, и сотрудники стали больше времени проводить в России. И, что очень важно, в Институте стала появляться молодежь. Возникли и новые задачи, связанные, например, с квантовыми вычислениями, со статистической гидродинамикой, с экстремальным состоянием вещества и др.
Традиционно, Институт тесно сотрудничает со сферой образования. Наши специалисты преподают в МФТИ, в МИСиСе, в Сколково, на новом факультете физики в Высшей школе экономики. Благодаря этому удается привлечь в стены Института Ландау студентов и аспирантов, которые, как мы надеемся, смогут вырасти в перспективных ученых и внести свой вклад в будущее нашего общего дела.
— А ведь вы не просто работали в Институте Ландау все эти годы, но и возглавляли его в течение 15 лет. Расскажите, пожалуйста, об этом опыте.
— Да, директором Института я был с 2003 по 2018 год. Для меня очень важным было поддерживать традиции школы Ландау, потому что всегда есть соблазн понизить планку и относиться к сотрудникам (особенно в сложных условиях, когда денег немного) с пониженными требованиями; к счастью, нам удалось этого избежать, и тот уровень исследований, который в свое время задавал сам Ландау, поддерживается. Нам удалось привлечь в Институт талантливую молодежь.
Когда я был директором, было построено новое здание Института, где мы сейчас и находимся. В первые годы существования у Института вообще не было собственного помещения, сотрудники работали в квартирах обычных жилых домов в Черноголовке, которые были специально отведены под занятия наукой. Там же проходили и семинары. Понятно, что занятия теоретической физикой позволяют работать и дома, но очень важно регулярно встречаться с коллегами, делиться идеями и обсуждать результаты, поэтому отдельное здание нам было очень необходимо; и хорошо, что оно у нас появилось.
Создание Института им. Л.Д. Ландау было утверждено в 1964 году, а в 1965 году здесь появились первые сотрудники. Это произошло через три года после автомобильной аварии, в которой пострадал великий физик-теоретик и ученик Нильса Бора Лев Ландау. Первым директором был академик Исаак Маркович Халатников, который возглавлял Институт до 1992 года.
— Часть сотрудников Института проживает в Москве, а другие — в Черноголовке. Насколько это удобно?
— Здесь, как и везде, есть свои плюсы и минусы. Плюс в том, что Черноголовка — этой небольшой спокойный городок, где нет суеты и ничто не отвлекает от занятий теоретическими исследованиями. Однако, живое общение в нашей работе просто необходимо. Москва остается крупнейшим научным центром, и время от времени нашим черноголовским сотрудникам приходится выезжать в Москву. На дорогу приходится тратить около двух-трех часов, и это не очень удобно.
Так что такие поездки не очень часты. С другой стороны, раз в неделю происходят заседания Ученого Совета в Черноголовке, куда приезжают московские сотрудники Института. Это является разумным компромиссом между необходимостью общения и стремлением сэкономить свое время.
— А как часто вы общаетесь с зарубежными коллегами?
— Конечно, мы имеем обширные связи с зарубежными институтами, однако последние полгода, из-за пандемии, все общение сводится к онлайн-формату. Я считаю, что самые тонкие и самые важные части научного взаимодействия, в которых рождаются новые идеи, можно получить только при живом общении, а онлайн можно обсуждать уже какие-то детали, доделывать, дописывать работы. В этом смысле, конечно, вирус нас довольно сильно подкосил, но хочется надеяться, что в ближайшее время границы откроются, и мы сможем, как и раньше, ездить в другие страны и общаться лично с учеными по всему миру.
— Как вы считаете, уровень исследований в Институте Ландау остается таким же высоким, как и в советские годы?
В 1955 году появилась знаменитая работа Абрикосова-Ландау-Халатникова по нуль-заряду: так называемый московский нуль, хорошо известный всему физическому сообществу. Эта работа до сих пор лежит в основании всей теории элементарных частиц.
— Да, это по-прежнему очень высокий уровень исследований. Нас также отличает присущая школе Ландау универсальность, то есть здесь мы занимаемся самыми разными проблемами, и, что самое главное, сотрудники Института, которые работают, казалось бы, в совершенно разных отраслях, отлично понимают друг друга. У нас имеется свой общий язык, который восходит, конечно же, ко Льву Ландау и к знаменитому 10-томнику Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшица. Это фундаментальный труд, где изложены основные результаты теоретической физики, и его изучение дает основу, благодаря которой разные специалисты хорошо понимают друг друга. Да и в целом, наши сотрудники обладают широким кругозором. Они могут, если необходимо, быстро перестроиться и начать исследования в совершенно новой для себя области теоретической физики. Сейчас такое умение очень ценится, потому что наука развивается стремительно, появляются новые направления и принципиально новые задачи, и очень важно идти в ногу со временем.
— А что еще отличает стиль школы Ландау от других научных школ?
— Школа Ландау всегда ориентировалась на то, что если проблема исследуется, то она должна быть исследована количественно, и до конца. Поэтому те работы, которые выходят из школы Ландау, всегда содержат в себе исчерпывающие количественные результаты, что чрезвычайно важно, поскольку и завершает, по сути, любое исследование.
— Физика — очень математизированная наука. А в чем принципиальное отличие между физиками-теоретиками и математиками?
— Математики гораздо быстрее входят в свою науку, и это, наверное, связано с тем, что математические задачи, как правило, гораздо строже формализованы, чем физические. Если математик находит свою задачу, которая четко поставлена, то он, при наличии таланта и умения работать, может с ней довольно быстро справиться. А в теоретической физике это почти невозможно, ведь там нет таких четко поставленных задач, как в математике. Знаете, есть такое выражение, которое мы очень любим: "задача ставится в процессе ее решения", зачастую ты начинаешь заниматься одной задачей, а потом из этого возникает работа, которая по итогу не имеет никакого отношения к исходной проблеме.
В общем, молодому физику-теоретику нужно больше времени для того, чтобы адаптироваться к такой системе, когда ты должен иметь дело с чем-то не очень хорошо определенным, и при этом уверенно владеть математическими методами. Кстати, еще одна разница между физиками и математиками заключается в том, что математики не умеют брать интегралы, это хорошо известно, им это неинтересно, они не этим занимаются. А вот физику-теоретику, который не умеет брать интегралы, в этой науке делать нечего.
Для анализа текущих физических моделей нам, как правило, хватает имеющегося математического аппарата, но при возникновении какой-то нетривиальной задачи поговорить с квалифицированным математиком всегда полезно.
Владимир Валентинович ЛЕБЕДЕВ занимается теорией сильно неравновесных физических систем, например турбулентностью, а также статистическими свойствами электромагнитных волн – носителей информации в телекоммуникации. Автор более 200 научных публикаций. Преподает в МФТИ и НИУ ВШЭ.
— Расскажите о роли наставника, научного руководителя в вашей работе? Вы ведь в свое время были учеником выдающегося ученого и основателя Института Ландау — Исаака Марковича Халатникова.
— Роль научного руководителя всегда одна и та же: ввести своего ученика в реальную науку. Это означает, он предлагает своему ученику некоторое количество задач и объясняет, более или менее подробно, как их надо решать. А дальше бывает по-разному. В идеале, получивший задачу ученик должен ее самостоятельно начинать решать, время от времени рассказывая своему научному руководителю, чего удалось достичь. А роль научного руководителя заключается в том, чтобы сказать: "Да, очень хорошо, вперед!" или "Ну что ты чушью этой занимаешься? Брось немедленно и иди в правильном направлении!". Роль научного руководителя, бесспорно, важна, и Исаак Маркович, конечно, эту задачу блестяще выполнил.
— Над какими задачами вы работаете сегодня?
— Я работаю над множеством разных задач, большинство из них связаны со статистикой сильно неравновесных систем. Могу перечислить некоторые конкретные области исследований, которыми я занимаюсь. Одно из направлений - турбулентность. Думаю, все летали на самолетах и примерно представляют, что это такое. Грубо говоря, это когда самолет начинает со страшной силой трясти, причем совершенно непредсказуемо. Очень сильная турбулентность может даже разрушить воздушное судно. Атмосфера Земли всегда турбулентна, и поэтому теория турбулентности связана с изучением того, как устроена наша атмосфера. Другим предметом изучения является жидкое ядро Земли, в котором генерируется магнитное поле. Напомню, что если магнитное поле Земли исчезнет, то ничего живого на планете не останется.
Другое направление — телекоммуникационные задачи: речь идет о том, каким образом распространяется информация по оптоволоконным сетям, которые сейчас опоясывают весь Земной шар и являются основным средством доставки информации или о передаче информации при помощи электромагнитных волн, распространяющихся в атмосфере. Процессы передачи информации содержат довольно большую случайную составляющую, которая связана с тем, что у вас всегда есть какие-то неоднородности в самих линиях связи, всегда есть какие-то тепловые флуктуации, турбулентные пульсации и так далее. Это приводит к тому, что информация доставляется к потребителю с большими ошибками, и требуются большие усилия, чтобы ошибки вычистить. На эту тему имеется отдельная большая наука, частью которой я и занимаюсь.
Еще одно интересное направление — это физика жидких кристаллов, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. Сейчас у всех имеются компьютеры и мобильные телефоны; дисплеи на них — жидкокристаллические, они сделаны на основе физики нематиков, которые меняют свои оптические свойства при переключении электрического поля. Это только одно из применений жидких кристаллов, у них довольно много разнообразных приложений.
— То есть ваши исследования носят не только теоретический, но и прикладной характер?
— Да. Я бы сказал, что возможные приложения всегда должны быть в поле зрения исследователя.
Я вообще считаю, что в конечном итоге все научные исследования должны иметь прикладную составляющую, здесь вопрос только во времени. Практическое применение результатов ваших исследований может начаться через год, а может и через 20 лет. Вспомнить хотя бы Фарадея и Максвелла, которые создали теорию электромагнетизма. Ведь на ее основе разработаны все современные электрические приборы, хотя изначально казалось, что открытие носит чисто фундаментальный характер. В данном случае задержка между созданием теории и практическим применением составила несколько десятков лет. Поэтому занимаясь научной задачей, всегда стоит думать, а будет ли возможным практическое применение результатов? Если нет, то тогда мне это попросту не интересно.
— А есть какие-то такие задачи, над которыми вы бы очень хотели поработать, но у вас не хватает времени?
— Такие задачи есть, но здесь дело не в недостатке времени. Наука — это очень специфическое занятие, где ты никогда не знаешь, что получится в конце исследования. На самом деле, в решении научных проблем самым важным является начальный этап и наличие стартовой идеи о том, как можно к той или иной проблеме подойти. Если есть удачная стартовая идея, то дальше уже можно работать, и есть надежда, что что-то получится. А если стартовой идеи нет, то говорить о том, что я, мол, такую-то проблему хочу решить, бессмысленно.
Есть задачи, которые перед нами сейчас стоят и которые до сих пор не решены, статистика той же турбулентности например, где не хватает как раз-таки стартовой идеи. Понятно, что большую часть времени я занимаюсь теми проблемами, где стартовая идея есть, ведь там уже возможно некое развитие. Правда, все равно никогда не знаешь, что в конце концов получится, а иногда ничего не получается. Но такова наука. Если можно было бы заранее сказать, что получится в той или иной задаче, то тогда и интереса заниматься ею не было бы.
Беседовала Янина Хужина.
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.
