13 мая в здании Президиума Российской Академии Наук состоялись Вторые Публичные лекции по физике и математике, которые организовал Фонд «Династия» при содействии Международного центра фундаментальной физики в Москве.
Вслед за «Полит.ру» многие уважаемые структуры решили использовать формат публичных лекций для проведения общественных дискуссий или популяризации современных научных знаний. «Например, теоретическая физика, в отличие от многих других направлений, в нашей стране по-прежнему сильна, но практика популяризации науки практически утеряна, - говорит исполнительный директор фонда Елена Чернышкова. – Публичные лекции – это один из способов поддержания интереса людей к науке, когда сведения с передового края науки можно получить из передовых рук – от ведущих учёных мира, в настоящее время работающих именно над этими вопросами».
В прошлом году лекции читали академик Валерий Рубаков (Институт ядерных исследований РАН) и профессор Хуан Малдасена (Juan Maldacena) (Институт передовых исследований. Пристон, США). В этом году были приглашены Дэвид Гросс (США) и Владимир Игоревич Арнольд (Россия).
Дэвид Гросс является директором Института теоретической физики Кавли при Университете штата Калифорния, Санта Барбара (Kavli Institute for Theoretical Physics). В 2004 году он совместно с Дэвидом Политцером и Фрэнком Вилчеком стал лауреатом Нобелевской премии по физике за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий.
Лекция Д. Гросса была посвящена революции, возможной в ближайшем будущем в физике.
Д. Гросс рассказал, что сейчас в основе теоретической физики лежит теория элементарных частиц, разбирающая материю на минимальные по размеру частицы, из которых состоят атомы: лептоны, электроны и нейтрино, кварки. Она также описывает действующие в мире силы: электромагнетизм и два типа ядерных сил, слабую (действующую внутри ядра) и сильную (удерживающую кварки вместе). Теория элементарных частиц – стандартная модель, исключительно точная теория, доказанная экспериментально, описывающее поведение звёзд, галактик, всей Вселенной. Она имеет нижний порог – 10-33 см (так называемая Планковская длина): работа теории на расстояниях меньше порогового ставится под сомнение.
Однако рост знаний о мире вызвал у учёных и новые вопросы: как существуют эти три силы, как объяснить тот факт, что они характеризуются установленными числами?; почему есть три семейства кварков и лептонов, так что масса одних элементарных частиц в сотни тысяч раз превышает массу других?; почему пространство имеет именно три измерения?
Учёные вышли на понимание новых явлений: суперсимметрии пространства и времени, теории, предполагающей наличие дополнительных измерений времени и пространства; суперпространства, в котором может существовать квантовое измерение. Может оказаться, что количество измерений значительно превышает 3 и мы как бы «живём на стене», так как электроны не могут выбраться из трёхмерного пространства. Однако, вполне возможно, - считает Д. Гросс, - что гравитация существует, например, в двадцатишестимерном или десятимерном пространстве.
Д. Гросс считает, что на смену теории элементарных частиц в качестве фундамента теоретической физики рано или поздно придёт теория струн, которая возникла при попытке понять квантовую гравитацию. В рамках этой теории учёные перестают искать всё более мелкие частицы, вместо этого рассматривая в качестве фундаментальной единицы материи динамически изменяющиеся объекты, существующую в одномерном пространстве - струны. Все частицы могут быть описаны таким образом как струны.
«При использовании теории струн учёные обнаруживают удивительные вещи и неожиданные явления», - говорит Д. Гросс. Так, с точки зрения теории струн возможно более точное описание чёрных дыр. Главной задачей новой теории Д. Гросс видит в понимании происхождении Вселенной. Теория струн, вводя принцип суперсимметрии, показывает единство трёх действующих в природе сил. Развитие теории струн может привести к пересмотру человеческих представлений о пространстве и времени. Д. Гросс приводит цитату профессора Института Передовых Исследований в Принстоне (Institute for Advanced Study in Princeton) Эда Виттена (Ed Witten): «пространство и время могут быть обречены». Это означает, что пространство (а значит и пространство-время) с точки зрения физики будущего может оказаться производным, возникающим явлением. Производным от чего? Пока у учёных нет ответа.
Академик Владимир Арнольд, выступивший с лекцией на тему «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств», известен прежде всего как соавтор теоремы Колмогорова-Арнольда-Мозера о стабильности интегрируемых гамильтоновых систем, он внёс важный вклад в развитие ряда областей математики – теории динамических систем, теории катастроф, топологии, алгебраической геометрии, классической механики и теории сингулярностей. Сейчас В.И. Арнольд работает в московском Математическом институте им. В.А. Стеклова РАН и в IX Парижском университете.
Лекция В.И. Арнольда фактически являлась призывом обращаться к математической науке для решения любых, прикладных и теоретических задач, включая задачи с весьма нестандартной постановкой вопроса. Так, В. Арнольд доказал казалось бы чисто интуитивное предположение, что числовая последовательность 001 001 001 001 проще, чем последовательность 01 001 0111 001, в рамках формальной математической теории, воспользовавшись для доказательства геометрией монад. На основе полученных данных В. Арнольдом было выведено и доказано несколько десятков математических теорем. Например, можно точно сказать, что самой «сложной» функцией является логарифм.
Евгений Бузятов
