Эксперт Эксперт - Эксперт № 06 (2013)

— Мы, безусловно, надеемся на то, что это так, но, возможно, все-таки потребуется еще нарастить энергию. Время покажет, думаю, в течение ближайших нескольких лет ответ на вопрос о существовании этих частиц должен быть получен наверняка. И поскольку женевский ускоритель до сих пор выведен лишь на половинную мощность от запланированного максимального уровня, мы имеем весьма большой запас для дальнейших экспериментов. В декабре 2012 года работа LHC была в очередной раз приостановлена для проведения плановой отладки самой «машины» и совершенствования детектирующего оборудования, и новый ее запуск, уже на полной проектной мощности, произойдет лишь через два года. Но, повторюсь, я не исключаю, что «новую физику» удастся обнаружить еще до того, как произойдет это финальное включение LHC в 2014 году — благодаря более глубокому анализу и обработке тех данных, которые уже имеются в нашем распоряжении.

— Каковы ключевые проблемы и вызовы, с которыми предстоит столкнуться теоретической физике в целом?

— Я уже неоднократно рассказывал о своем общем видении перспектив физики, выступая с обзорными лекциями здесь, в России. Например, в 2011 году я подробно говорил об этом в московской лекции «Будущее современной физики».

Если попытаться предельно коротко, пунктиром обозначить магистральное направление развития теоретической физики, то я и многие мои коллеги верим, что квантовая теория поля, которую мы используем для Стандартной модели теорфизики, и активно разрабатываемая в последние десятилетия теория струн не являются принципиально разными подходами. Скорее они часть чего-то большего, единой теории. И у нас уже сегодня есть инструменты, которые позволяют нам соединять струнные описания определенных квантовых состояний с квантовой теорией поля и ее описаниями тех же квантовых состояний.

Иными словами, теория струн, которой я посвятил большую часть своей научной карьеры, оказалась отнюдь не настолько революционной, как мы надеялись еще лет пятнадцать-двадцать назад. Она всего лишь часть того, что я сейчас условно называю «общей рамочной структурой» теоретической физики. Пока мы не знаем четких границ этой структуры, четких механизмов взаимодействия между различными способами ее описания — теориями струн, теорией поля и другими альтернативными концепциями, но, надеюсь, что рано или поздно мы сумеем их выявить.

И в конце концов мы также столкнемся с теорией гравитации, а гравитационная теория прежде всего должна описать динамику пространства-времени. То есть далее мы должны будем задаться ключевым вопросом: какова истинная структура пространства-времени, из чего оно состоит?

Лично для меня это, пожалуй, самый главный вопрос, для ответа на который мы, возможно, будем вынуждены полностью изменить свои теоретические концепции. Пресловутая унифицированная теория, теория объединения всех физических взаимодействий, если, конечно, мы ее когда-нибудь создадим, ответит на этот ключевой вопрос, и это, в свою очередь, даст нам понимание общей структуры Вселенной, в которой мы живем. А это позволит нам наконец понять не только, каково состояние Вселенной «сейчас» (хотя на самом деле в физике нет ничего, что особо выделяет то, что мы чувствуем как «сейчас», как «настоящее время»), но и что произошло в самом ее начале, и что произойдет в ее конце.

— Быть может, тогда в заключение вы приведете какой- нибудь более конкретный пример из обширного перечня приоритетных задач современной физики?

— Что ж, поскольку мы уже говорили о проекте РКЦ, в развитии которого я рассчитываю принять участие, думаю, можно в качестве примера взять тему квантового компьютинга, то есть немного порассуждать о том, сможем ли мы в ближайшем времени сконструировать реально работающие квантовые компьютеры.

Этот вызов относится к числу очень серьезных. В частности, физике, работающей с наномасштабами (nanoscale physics), необходимо будет разобраться в том, какие различные фазовые состояния вещества присутствуют в природе на наноуровне, какие новые виды и типы материалов потребуются для того, чтобы успешно работать в этой шкале масштабов. Сегодня даже самые продвинутые в этой области исследователи и теоретики честно признают, что мы еще очень далеки от реального понимания обширного комплекса явлений и механизмов, характерных для наномасштабов. Более того, даже если мы сумеем в самых общих чертах разобраться с тем, какие именно виды и типы вещества существуют или могут существовать на этом уровне организации материи, далее нам потребуется понять, каковы их реальные свойства и как их можно использовать полезным образом на практике, то есть при помощи каких «сборочных операций» мы сумеем организовать эффективное взаимодействие сложных комплексов отдельных атомов и заставим их выполнять нужную для нас работу.

Что же касается теоретического обоснования различных физических процессов, происходящих на наноуровне, в принципе нам уже известны многие уравнения; при помощи квантовой хромодинамики, изучающей особенности поведения кварк-глюонной плазмы (сверхплотного состояния вещества), сделаны достаточно сложные теоретические расчеты, позволяющие двигаться дальше в этом направлении.

Но помимо наноуровня нам также потребуется понять строение вещества на еще более мелких масштабах, на которых дополнительным значимым фактором станет квантовая гравитация. Иными словами, на передний план выйдут те вопросы, о которых я уже сказал: проблемы построения «итоговой» теории большого объединения, выявления физической природы пространства-времени в сверхмалых (а равно и сверхкрупных, «космологических») масштабах и так далее.

— Возвращаясь к исходному вопросу о перспективах создания квантовых компьютеров: что в случае их успешного конструирования может произойти с нынешними кремниевыми машинами — их придется выбрасывать на свалку?

— На самом деле ничего подобного, скорее всего, нам делать не придется. Полупроводниковые компьютеры доказали свою высокую эффективность для человечества и, по крайней мере в обозримом будущем (пускай даже на смену кремнию и придут какие-то другие новые материалы, например графен), отказываться от их массового использования никто не будет.

Квантовый компьютинг будет задействован лишь в весьма ограниченной сфере, требующей специальных, сверхсложных вычислений, то есть ни о какой тотальной замене полупроводниковых компьютеров на квантовые речи не идет, произойдет лишь добавление этих новых супермашин к уже имеющимся традиционным вычислительным мощностям.