Эксперт Эксперт - Эксперт № 22 (2014)

Квантовые вихри. Одни электроны свободны, другие захвачены одной и более вихревыми нитями

— Ландау считал, что математикам не хватает физической фантазии, чтобы заниматься физикой.

— Я не согласна. Понять физическую систему, я считаю, — это представить ее формулой. Хороший пример с электроном. Мы не можем представить, как это — частица и волна одновременно. Но есть абсолютно четкое работающее математическое построение, описывающее, как это возможно. Не можешь понять, что такое электрон? Вот формула.

Другой пример — уравнения Максвелла. Все, что Максвелл сделал, — все уравнения, которые описывают магнитные и электрические явления, существовали и до него, — он дописал один член, который называется током смещения, в уравнение, описывающее циркуляцию магнитного поля. И сразу система стала полной, и стало ясно, что такое электромагнитное поле и волна. Математический прием решил все физические проблемы.

Мир устроен очень просто. Мы просто не можем понять, как именно. Нагромождения каких-то систем, каких-то теорий, все это очень сложно понять. И вдруг, как было с Максвеллом, чуть-чуть дописал формулу, и все стало просто, объяснимо, все укладывается в четыре уравнения, и больше ничего нужно.

Но есть очень много математических закономерностей, которым пока нет объяснения. Когда в очень сложных процессах прослеживаются очень простые линейные и степенные зависимости. Например, зависимость количества землетрясений по логарифмической шкале от их интенсивности. Там же очень много факторов — геологические процессы, движение воды, лунные влияния, притяжение планет. Это же очень сложная физическая система. Почему она в итоге оказывается такой простой? Нет объяснений. Действительно, в природе устроено все просто. Просто мы не можем найти эту простоту.

— А как вы из математика стали физиком, причем в такой сложной области, как квантовая гидродинамика?

— Я окончила Московский государственный университет, факультет вычислительной математики и кибернетики. И там же поступила в аспирантуру. Тогда часто люди уезжали из России. Я никуда уезжать не собиралась. Меня все устраивало: у меня шла кандидатская, у меня был великолепный научный руководитель, Дмитрий Борисович Силин. Он сейчас в Америке. И у меня вдруг возникла идея, это был 1992 год, просто уехать куда-то на полгода, посмотреть мир. С этой целью я написала письма в Гавайский и Флоридский университеты. Если уж ехать на полгода, то туда, где тепло.

— Вы уже диссертацию защитили?

— Нет, я проучилась только год и успела сдать кандидатский минимум. А письма я написала в университеты, чтобы обмануть американское посольство, чтобы мне, молодой девушке, выдали визу. Тогда таким не выдавали — был 1992 год. Как только границы открылись с российской стороны, западные границы сразу закрылись. И вдруг меня сразу приняли во Флоридский университет. Но я вынуждена была сменить тему, потому что там никто по моей теме — оптимальное управление — не работал. Зато там был очень известный гидродинамик, академик Луиз Ховард. Он стал моим научным руководителем. Мне понравилась моя новая тема — теоретическая классическая гидродинамика, и я уже там защитила докторскую PhD. В какой-то момент во Флориде проходил симпозиум, посвященный шестидесятилетию моего научного руководителя, собрались мировые светила гидродинамики, в основном британцы, они исторически лидировали в гидродинамике: Джеймс Лайдхилл и Тим Педли из Кембриджа, Пол Робертс из Калифорнийского университета, выпускник того же Кембриджа. Я помню, как с тоской и восторгом слушала их доклады. С восторгом — настолько интересно они рассказывали про свои работы, от теории торнадо до движения планктона. С тоской — так как Кембридж казался мечтой, совершенно недостижимым другим миром. Очень понравился мне доклад Пола Робертса по совершенно новой для меня области, квантовой гидродинамике. В отличие от классической гидродинамики, которая существует уже несколько столетий, квантовая гидродинамика поражала своей новизной, соединением двух, как ранее казалось, не пересекающихся областей, квантовой и классической физики, тем, что она существует в новых, еще плохо изученных системах, многие из которых только что были обнаружены. И это создает возможность для математического моделирования, то есть описания системы математическим языком. Меня привлекала возможность понять реально существующую систему, объяснить ее математически, а значит, предсказать ее поведение. Я погрузилась в чтение статей Пола по этой теме и сама написала проект, в котором предлагала изучать квантовую турбуленцию. За этот проект я была награждена президентской стипендией и приехала в Калифорнийский университет работать с Полом.

Мне очень повезло в начале моей академической жизни — я работала с такими удивительными учеными, как Силин, Ховард и Робертс. Русский, американец и англичанин — их всех объединяло одно: необыкновенная увлеченность наукой, отношение к научному процессу не как к профессии, а как к образу жизни.

В итоге в Калифорнии я пробыла пять лет, а потом мне уже сделали предложение переехать в Кембридж. Почему Кембридж был для меня предпочтительнее? Потому что в Кембридже уникальное по гидродинамике место в мире, лучше нет, я считаю. Потому что там представлены различные области гидродинамики. И астрофизика, и биологическая гидродинамика, и гидродинамика высоких чисел Рейнольдса — гидродинамика на все вкусы. А я организовала там лабораторию по квантовым жидкостям.

Итак, с 2002 года я — в Кембриджском университете, на факультете прикладной математики и теоретической физики, и там я поднялась по всем профессорским позициям: лектор, старший лектор, ридер и, наконец, полный профессор. У меня там была и есть своя группа — постдоки, аспиранты.

Наш факультет интересен еще и тем, что у нас половина — гидродинамики, а половина — космологи и люди, которые занимаются высокими энергиями. Известный космолог Стивен Хокинг — это мой коллега.

Теоретическое моделирование плотности поляритонного конденсата в полупроводниковом квантовом чипе

— Вам, наверное, многие задают вопрос, почему женщины редко становятся математиками и физиками?

— Это очень хороший вопрос. Я вам расскажу об этом на примере Кембриджа, в котором ситуация даже хуже, чем в других местах. В Англии вообще с этим делом обстоит хуже. Вы знаете, женщин-математиков больше всего из трех стран — России, Италии и Франции. И здесь просматривается сильная корреляция либо с уровнем поддержки семьи в этих странах, либо с ролью, отводимой женщинам. Например, в Советском Союзе пропагандировалась идея, что женщина способна преодолеть любые препятствия, что все в ее силах, а социальная политика Франции всячески помогает семьям с детьми.