— Ваша теория и теория классической турбулентности как-то связаны?
— Классическая турбуленция — одна из самых больших гидродинамических задач. Теории турбулентности как не было, так и нет. С этой точки зрения теория сверхтекучей турбулентности может стать моделью для классической. Потому что она в чем-то более проста для изучения, потому что у нас нет такого разнообразия вихрей в силу их квантового характера. Поэтому мы можем сначала понять, что происходит в сверхтекучей турбулентности, а потом перенести это понимание на классическую.
— Вы по образованию математик, занимаетесь сложнейшими физическими проблемами. Для вас физика — это просто набор формул или за ними вы видите физическую реальность?
— Я только недавно сама задумалась над этим вопросом, и это случилось забавно. В Кембридже, когда тебя делают ридером (ридер — это ступенька перед полным профессором), то ты должен себе выбрать титул, чего ты ридер. Я решила, что я буду ридером математической физики. А когда я стала профессором, я сказала, что я хочу быть профессором прикладной математики. И я сформулировала для себя, в чем разница. Математический физик берет уравнения, которые описывают физическую проблему. Но он заинтересован в математических свойствах уравнения как такового. Физическая система и ее свойства для него вторичны. А прикладной математик, наоборот, идет от физической системы. То есть ему интересны свойства этой конкретной физической системы. Математика для него — только язык, который надо использовать, чтобы описать эту систему. Поэтому я прикладной математик, мне интересна именно физическая задача, мне интересно ее понять. А понять — значит описать математически.
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.
Читать дальше
