Четыре года назад Новосибирский государственный университет выиграл мегагрант, который дал возможность изучать и развивать в университете отсутствовавшие до того научные дисциплины: астрофизику и космологию. В его рамках была создана новая лабораторию космологии и элементарных частиц. В начале этого года на физфаке открыли единый междисциплинарный научно-образовательный центр. Теперь же с начала учебного года в НГУ заработает новая международная англоязычная аспирантура по этой тематике.
О том, как собираются развивать астрофизику и космологию в новосибирском Академгородке, узнал наш корреспондент у идеологов проекта — доктора физико-математических наук, профессора университета Феррары в Италии, заведующего лабораторией космологии и элементарных частиц НГУ, теперь и директора этого центра, Александра Дмитриевича Долгова и заместителя директора Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, члена-корреспондента РАН, декана физического факультета новосибирского госуниверситета Александра Евгеньевича Бондаря.
Самая тёмная задача физики
В последнее время физические термины и вопросы фундаментальной науки всё больше становятся узнаваемыми широкой общественностью. Благодаря научно-популярным фильмам, книгам и СМИ, Большой взрыв, Стандартная модель Вселенной и открытый недавно бозон Хиггса — у многих на слуху. Но, по признанию исследователей НГУ, сведения о явлениях такого рода хоть и доступны сейчас даже неспециалистам, но до конца не ясны самим учёным. Стоит только посмотреть список нерешённых проблем современной физики и станет очевидно, что с каждым открытием, поднимается множество новых вопросов, требующих постижения.
Тем не менее, Александр Долгов уверен — перед астрофизикой и космологией стоят фантастически интересные фундаментальные задачи, в решении которых есть хорошие шансы добиться успеха.
— Конечно, в нашей науке за последние пару десятилетий было совершено множество открытий! Но чем больше мы узнаем об устройстве мира, тем больше возникает новых проблем, нуждающихся в разрешении. Есть общепринятая космологическая модель, которая в целом хорошо описывает Вселенную, но накапливающиеся в последние десятилетия астрономические наблюдения говорят, что все не так уж просто и большой ряд данных не вписывается в простейшую картину мира. Результат ли это каких-то систематических ошибок в измерениях или они и есть так называемая «новая физика»? Кое в каких явлениях вопрос пока остается открытым, но имеются факты, для объяснения которых без новой физики не обойтись, — объясняет учёный. — Как говорил один из персонажей в «Гамлете» Шекспира, «неладно что-то в Датском королевстве». В нашем случае речь идет не о развале, а возможно, наоборот, о революционном изменении известных нам физических законов в космических условиях. В этой связи хочется вспомнить о ситуации в нашей науке на заре ХХ века, когда классическая теория прекрасно описывала практически весь массив экспериментальных данных, кроме двух небольших «облачков», не вписывающиеся в Стандартную модель, из которых возникли теория относительности и квантовая механика, перевернувшие всю физику! Без них невозможно представить современные общество: ни мобильных телефонов, ни спутниковой навигации, ни компьютеров...
Космические тёмные материя и энергия представляют сейчас две величайшие тайны Вселенной. В то же время, по словам исследователей, это не две маленькие «тучки», а великие горные массивы, и множество учёных по всем свету, в том числе и в Сибири, работают над ними.
— Всё, что сегодня известно о тёмной материи, в основном, это результат астрономических наблюдений, — рассказал Александр Бондарь. — Мы в НГУ занимаемся тем, что развиваем методику перспективную для создания детектора, который должен помочь продвинуться в непосредственной регистрации темной материи конкретно в лаборатории. Пока у нас есть небольшой прототип, на нём мы изучаем физические процессы (такие же, какие станут происходить в большом рабочем детекторе). Техника сложная, в качестве рабочего материала используется сжиженный благородный газ аргон. И здесь уже есть интересные результаты и, соответственно, публикации и патенты.
Но когда ожидать полного прояснения подобной загадки Вселенной? По признанию Долгова — сложно даже предположить:
— Где-то в 90-х годах на одной конференции обсуждались около десяти кандидатов на роль тёмной материи. И там Джим Пиблс (один из ведущих космологов и астрофизиков мира) спросил: сколько будет «претендентов» на это звание к 2000 году? Кто-то ему ответил «пять», кто-то — «десять». Я же сказал, что одна частица станет уже точно установленной. Вы видите, получается, я проврался. Сейчас имеется намного больше кандидатов на «должность» носителя тёмной материи.
Кандидат физико-математических наук и астрофотограф Игорь Сокальский, в этой связи, дал, пожалуй, самое простое и популярное определение этому загадочному «нечто», назвав тёмную материю, как в детективной пьесе, — «невидимыми действующими лицами», а претендентов — «предполагаемыми их исполнителями».
Стандартная модель — красивый сценарий
По утверждению учёных, современные астрофизика и космология — науки потрясающие: они с большой точностью могут сказать, что происходило во Вселенной, буквально в первые мгновения от сотворения мира! И это не просто предположения, а подтверждённые современными астрономическими наблюдениями данные.
— На какой-то из своих лекций я приводил пример, что согласно современной теории вначале была некая расширяющаяся мгла, пустота, а потом вдруг неожиданно произошёл Большой взрыв. Ну, совсем как по Библии: сначала земля была «безвидна и пуста, и тьма над бездною», а потом — «да будет свет!» Но, в отличие от Библии, в физических теориях описания устройства Вселенной можно сделать математически обоснованные предсказания, измерив множество величин на небе. Во многих случаях теория численно согласуется с наблюдениями на уровне долей процента, — рассказывает Александр Долгов.
Кстати, о Библии. В последние десятилетия в отечественном образовании произошли серьёзные изменения: отменили предмет «Астрономия» в школе, зато добавили «Основы религиозной культуры». В этой связи, возникает справедливый вопрос: какую модель устройства мира теперь узнают дети в школе и чем это чревато?
— То, что астрономию выбросили из школьной программы — это стратегическая ошибка, и она нам ещё аукнется, — уверен Александр Бондарь. — У каждого человека складывается в голове какая-то своя картина мира. Как правило, она не систематическая, а основанная на предрассудках и заблуждениях, что для общего уровня образования совершенно не правильно!
От того-то, видимо, московский астрофизик Сергей Попов говорил: современная наука сталкивается с теми же проблемами непонимания широкими массами, что и современное искусство.
— Библию, конечно, можно рассматривать как некое поэтическое описание процессов образования Вселенной. Но современные научные представления абсолютно строгие, облечены в формулы и имеют доказательства. Поэтому стройность научной картины мира, которая на сегодняшний день существует впечатляет и восхищает, ведь она непротиворечива и сильно ограничивает возможности для фантазии, — поясняет Александр Бондарь. — Курс астрономии, как мне кажется, помимо прочего, вырабатывает уважение к науке.
Александр Долгов также добавляет: «В школу, несомненно, нужно возвращать астрономию! Но не обязательно затем, чтобы дети потом пошли в физику, а хотя бы для общего понимания научной картины мира».
Частично восполнить сложившийся пробел в отечественном образовании попробуют в НГУ. Там для студентов-физиков 3 курса с этого года добавляется обязательный предмет «Введение в астрономию», который будет вести специально приглашённый преподаватель — профессор Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга при МГУ им. М. В. Ломоносова Владимир Сурдин.
Поиск идентичности
Создание центра в Новосибирске, где объединены космологи, астрофизики и физики, занимающиеся исследованием частиц на ускорителях, несомненно, нужно — утверждают учёные.
— У нас получилась единая команда профессионалов, занимающихся разными направлениями науки, — считает Александр Бондарь. — Сегодня развитие астрофизики для нас — это поиск идентичности и того нового, что мы можем внести на международный «рынок».
Но, по словам учёных, несмотря на очевидную необходимость создания астрофизического направления в Новосибирске, где имеется такой институт мирового класса, как ИЯФ СО РАН, были сомневающиеся в успехе затеи.
— Открывая новые темы для образования в университете, мы всегда сами колеблемся: правильно ли поступаем, точно ли то самое выбрали направление и есть ли у нас шансы продвинуться в нём? — поясняет Александр Бондарь. — Многие коллеги критикуют руководство университета и декана лично, что, якобы мы включили административные ресурсы, открыли своё направление и туда притягиваем деньги. Но это не так, потому что решение о создании такого центра принимает не декан, а Проектный офис в соответствии со всеми процедурами. Показательно, что в адрес проекта топ-100 направили рецензии порядка десяти известнейших экспертов мира, которые проанализировали наше предложение и научную программу и на удивление единодушно поддержали идею! По их мнению, весьма своевременно и перспективно создавать астрофизическую платформу в НГУ — в очень известном университете, в частности своими результатами в физике частиц и физике высоких энергий.
Александр Долгов согласился с коллегой: «Поддержка нашего проекта оказалась действительно сильной! Эксперты были согласны с тем, что, если Россия хочет идти в ногу с мировой астрокультурой, то нужно создавать такой центр именно в Новосибирске».
Марина Москаленко
Фото: (1, 3) — пресс-служба НГУ, (2) — А.Ивановой
