"Без Нобелівської премії було б краще". Фізик Михайло Кацнельсон про відкриття

Заздалегідь обмовився: те, чим він займається, розуміють майже кілька сотень людей у ​​світі. Від себе додамо, що він ще справжній лицар ордена Нідерландського лева. І лауреат премії Ленінського комсомолу. Ну і як на вашу думку, чим займається Михайло Кацнельсон? Ну звісно графеном!

Михайло Кацнельсон – фізик, родом він із Магнітогорська, там і навчався у школі. А в Челябінську ми перетнулися на церемонії вручення премії «Світле минуле» (її, нагадаємо, вручають нашим знаменитим землякам, які працюють на чужині).

Отже, обговорювати графен на обивательському рівні з професором, звичайно, не нашого розуму справа. Хто не в курсі, графен – це, так би мовити, двовимірний матеріал. Вуглець стає графеном, коли він «розмазаний» шаром завтовшки рівно в один атом. І тоді у матеріалу проявляється безліч надзвичайних властивостей, які взагалі не властиві вуглецю. З графена планується виготовляти надмініатюрні електронні компоненти. Все більше в цьому інтерв'ю жодного разу слово графен ви не зустрінете!

А поговорили ми про діяльність Кацнельсон-популяризатора науки. У співавторстві з Валентином Ірхіним наш співрозмовник написав напрочуд несхожу на підручник фізики книгу: «Устави небес. 16 розділів про науку та віру». У «Статутах» вчені-фізики «топ-рівня», якщо можна так сказати, намагаються примирити поняттєвий апарат релігій та природничих наук. Що таке «диво» з погляду вченого-спостерігача? А чи не суперечать один одному закони природи та релігійні закони? Чи заперечує Євангеліє еволюційний процес? Книга у відкритому доступі, можете спочатку пробігти очима.

Михайле Йосиповичу, скажіть, як у своєму графіку ви знайшли час для написання книги, яка навряд чи принесе дивіденди, матеріальний зиск? Чи принесе?

Ні, звичайно… Історія така. Це був 2000 чи 2001 рік, я тоді був у Єкатеринбурзі. У 1998 році помер мій вчитель, людина дуже важлива для мене, академік Сергій Васильович Вальцовський, і після нього залишився рукопис книги «Сучасна природничо-наукова картина світу», свого роду підручник з природознавства для гуманітарних спеціальностей. Родичі Сергія Васильовича звернулися до мене та мого співробітника Валентина Ірхіна з проханням дописати книгу, там залишився незакінченим розділ про співвідношення природознавства та релігії, мистецтва… Я, звичайно, страшенно здивувався, адже я вважав і вважаю себе гуманітарно дуже малоосвіченою людиною. Але Валя Ірхін переконав мене: давай спробуємо.

Ми пропустили через себе шалену кількість книжок, дописали розділ, а поки що займалися цим, втягнулися і вирішили написати цілу книгу.

Зараз я час на це не знайшов би! Не те щоб я ніяких дивідендів не отримав, але до нашої діяльності колеги поставилися з підозрою, не дуже це заохочувалося. Тоді, на початку 2000-х, важко було в Росії займатися наукою, і я тоді думав, що якщо я не можу займатися на належному рівні науковою роботою, то буду займатися популяризацією, викладанням. Зараз я нічого подібного написати не зможу, часу немає, але тоді цим займався з великим ентузіазмом.

У «Уставах небес» цитується так багато різних джерел – від Біблії та інших релігійних текстів до сучасної наукової фантастики, Урсула Ле Гуїна, наприклад. За фантастику ви саме відповідали?

Валя Ірхін – абсолютно унікальний фахівець. Він за фахом фізик, але чудово розуміється на канонічних текстах різних релігій. У нього завжди можна отримати консультацію з будь-якого перекладу Біблії будь-якою мовою будь-якої епохи. Він і індійські тексти вивчав, і різні ... ось він готував добірку цитат з канонічних текстів. А наукову фантастику, пісні Висоцького і таке інше – це я готував. Ось так разом писався текст, суто літературно більше писав я.

Вам приходили відгуки на книгу: Що ці фізики собі дозволяють?! Як вони можуть судити про подібні речі?». Може, божевільні писали?

Ні, божевільні не писали. Але колеги-фізики поставилися з великою підозрою. Від гуманітаріїв я серйозних відгуків не чув, але деякі придивилися до наших писань навіть, можливо, докладніше, ніж вони заслуговують. Зокрема професор Мірошников (прим.ред. Юрій Іванович Мірошников – на той час завідувач кафедри філософії Інституту філософії та права УРО РАН) написав дві глибокі рецензії та запрошував нас брати участь у збірниках наукових праць його кафедри. І навіть я трохи лекції читав для аспірантів з філософії науки. А комусь навпаки здалося, що все це легковажно, але люди делікатні, до мене ці відгуки не доходили.

У мене око зачепилося за главу «Диво». Я зрозумів, що ви, наче вчений, маєте на увазі під цим словом: дуже малоймовірні події. А ви в справжні чудеса вірите?

Складне питання, як ставитися до чудес. Сім мільярдів людей живе на Землі, з кожним щодня відбуваються десятки та сотні подій. Чи є дивом, що під час дощу окрема крапелька падає якраз на капелюшок якогось цвяха, що стирчить із паркану? Ну крапель багато, якась точно потрапить! Можна ставитися глибше. Зокрема, знаменитий психолог Юнг розробив концепцію синхроністичності, на відміну причинності. Переважна більшість моїх колег погано ставиться до таких ідей, бо чудеса не вбудовуються у сучасну картину світу. Для фізика це безглуздо, не знаю, що з цим робити. Але як людина… багато подій можна інтерпретувати як чудеса. А чи треба?

Що у 2017 році вас найбільше вразило у світі науки, техніки, технології?

Є такий анекдот, що чукча не читач, чукча письменник! Я в цьому сенсі поглинений власною роботою, тому я тут упереджений. Є якісь смаки, улюблені теми... Важко глянути неупереджено. Але, зокрема, я мав кілька візитів, кілька розмов, після яких я переглянув своє ставлення до квантових комп'ютерів. Зараз мені здається, що за цим стоїть щось серйозне.

Прим. ред: квантовий комп'ютер - гіпотетичний пристрій, що використовує принципово іншу, що відрізняється від сучасних комп'ютерів логіку обчислень, засновану на постулатах квантової фізики. Деякі завдання він (теоретично) виконуватиме в трильйони разів швидше за нинішні суперкомп'ютери.

Чого зобов'язує звання нідерландського лицаря? А може, пільги якісь є, ну, без черги в магазині чи аптеці можна пройти?

Ні, ніяких пільг немає! Але за урочистих випадках треба носити орденську планку. Я, можливо, ставлюся до лицарства надто серйозно. Я російський фізик, громадянин Росії, але при цьому член Європейської академії, ось значок. І в такій якості, я вважаю, це обов'язок, який я поклав на себе: сприяти поліпшенню відносин між Росією та Європою, особливо у сфері наукового співробітництва. Хоча я не дипломат, не політик, у міру своїх сил. Іноді в мене беруть інтерв'ю нідерландські газети, це добре: ось, російський фізик, з ним можна про те, про це поговорити.

А що ви відповідаєте, коли питають, чому ви не живете у Росії?

Розумієте, на жаль, не можу працювати на Батьківщині на потрібному рівні. Я відвідую Росію постійно, я працюю з Уральським Федеральним Університетом, і не на папері, а справді робота у нас триває. Як фізик я розквітнув саме в Нідерландах. Звичайно, дуже шкода, але робота мене тримає. Що я робитиму там, коли на пенсію піду? Поки не знаю.

Заступник художнього керівника, продюсер

Після закінчення в 1976 році інституту імені Гнесіних, вступив до одного з найкращих оркестрів світу – Великого Симфонічного Оркестру Держтелерадіо СРСР, згодом БСО ім. П.І.Чайковського, яким ось уже 40 років керує видатний російський диригент Володимир Федосєєв.

За 15 років роботи в БСО зустрівся з відомими музикантами та журналістами, що допомогло у його подальшій продюсерській роботі, якою він займається останні 25 років.

Ще скрипаль...

З В. І. Федосєєвим працював майже 20 років як скрипаль, директор, продюсер

Рудольф Баршай після довгої відсутності продиригував у Росії, продюсером був М. Кацнельсон.

З 1991 по 1994 рік працював у Російському Національному Оркестрі – першому приватному вітчизняному оркестрі – під керівництвом Михайла Плетньова, який зробив блискучу кар'єру піаніста та диригента.

З оркестром Плетньова грали лише найкращі солісти (Михайло Плетньов та Віктор Третьяков)

Ліворуч М. Кацнельсон із дружиною Оленою, праворуч журналіст, телеведучий С. Миколайович з першим продюсером РНО Т. Сухачовою, у центрі молодий американський диригент

У цьому оркестрі М. Кацнельсон перестав бути скрипалем-виконавцем і став директором колективу. Оркестр був щойно створений, його зв'язки в артистичному та журналістському світі стали затребувані та розпочалася його адміністративна та продюсерська діяльність. Робота у приватному оркестрі навчила співпрацювати зі спонсорами та інвесторами. Саме в РНО він отримав неоціненний досвід роботи з банками та великими компаніями, готовими вкладати гроші у творчі проекти.

Тепер у руках не скрипка, а документи

З австрійським скрипалем Юліаном Рахліним на фестивалі «Скрипаль на всі часи»

З Юрієм Башметом в артистичній Великій залі Консерваторії після прем'єри концерту для альта, віолончелі та камерного оркестру Олексія Рибнікова

З Миколою Петровим. На його фестивалі "Кремль музичний" був директором
Зубен Метта з дружиною, зустріч у Шереметьєвському аеропорту
Катерина Мечетіна – перша виконавиця творів А. Рибнікова: Concerto Grosso No. 1,2 та сонати для фортепіано No. 1

Цей досвід допоміг йому, коли він кілька років працював із Борисом Біленьким над проектом «Кришталева Турандот», Олександром Краутером в артистичній агенції "Краутерконцерт" та Народним артистом СРСР Миколою Петровим у міжнародному фестивалі "Кремль музичний". У ці проекти йому вдалося залучити не лише фінанси, а й дизайнерів, адміністраторів, багатьох музикантів та артистів, з якими він співпрацював раніше.

У 2004-му році Кацнельсон створив артистичну агенцію «Концерт-сіті» та провів кілька великих проектів, у тому числі міжнародний фестиваль до 80-річчя видатного скрипаля Юліана Ситковецького «Скрипаль на всі часи», на який були запрошені світові зірки: Юліан Рахлін скрипка, Австрія), Жаннін Йенсен (скрипка, Голландія), Альона Баєва (скрипка, Росія), Ліана Ісакадзе (скрипка, Грузія), Олександр Рудін (віолончель, Росія), Белла Давидович (фортепіано, США), Дмитро Ситковецький (диригент, скрипка, Великобританія).

В агентстві «Краутерконцерт», він отримав можливість зустрітися і співпрацювати з такими особами, як Джеймс Лівайн, художній керівник Метрополітен опера, Зубен Метта – головний диригент Ізраїльського філармонічного оркестру, Кетлін Беттл – блискуче сопрано Метрополітен з фестивалем «Черешневий ліс» та його засновником Михайлом Кусніровичем, який створив найкреативніший московський художній проект.

На фестивалі «Черешневий ліс» розпочалася його співпраця з Олексієм Рибніковим. Було виконано прем'єра Симфонії No. 5 «Воскресіння мертвих» під керівництвом диригента Теодора Курентзіса пізніше вдалося випустити диск на фірмі «Мелодія» з відеозаписом цього концерту. І концерт у залі ім. Чайковського та DVD мали успіх у публіки та у критиків, а він отримав пропозицію від Олексія Рибнікова почати працювати з його симфонічними проектами як продюсер. За останні роки було проведено кілька значних концертів, аудіо та відеозаписів з музикою Олексія Рибнікова у найкращих залах Москви та з кращими диригентами та солістами: диригенти Валерій Гергієв, Володимир Федосєєв, Олександр Сладковський, Марк Горенштейн, солісти – Юрій Башмет, Олександр К , Катерина Мечетіна, Борис Андріанов, та багато інших.

Кетлін Беттл - зірка Метрополітен Опери

З Євгеном Кісіним після тріумфального концерту

З Майєю Плісецькою на фестивалі Р. Щедріна «Автопортрет» до 70-річчя композитора

З 2008 року почав працювати з «Театром Олексія Рибнікова» та за ці роки вдалося організувати гастролі театру до Ізраїлю, Країни Балтії, Фінляндії, США та Канади, провести кілька авторських концертів Рибнікова з музикою для театру та кіно (диригент Сергій Скрипка), а також два ювілейні концерти у Великому Залі Московської Консерваторії за участю ДАСО ім. Світланова та Симфонічним оркестром Москви «Російська Філармонія».

З австрійським диригентом та піаністом Юстусом Францем та віолончелістом Олександром Князєвим, першим виконавцем концерту Рибнікова

Із Володимиром Співаковим на Фестивалі «Черешневий ліс»

З Мстиславом Ростроповичем та літавристом Валерієм Полівановим на Фестивалі «Автопортрет» до 70-річчя Р. Щедріна

Завдяки давньому контакту з фірмою «Мелодія» М. Кацнельсон вдалося випустити кілька дисків із записом творів Рибнікова: Concerto Grosso No. 1 «Синій птах» та Concerto Grosso No. 2 "Північний сфінкс", симфонія No. 5 «Воскресіння мертвих», концерт для віолончелі з оркестром (соліст – Олександр Князєв, диригент – Олександр Сладковський), антологія фортепіанної музики радянських композиторів, а також рімейки двох знаменитих рок-опер «Юнона і Авось» та «Зірка і смерть Хо » на вінілових дисках.

З Олександром Сладковським, який зробив блискучу кар'єру диригента та художнього керівника

З піаністкою Іриною Шніткою на концерті Євгена Кісіна

Із Зоєю Богуславською на врученні Олексію Рибникову премії «Тріумф»

З 2017 року М.М.Кацнельсон входить до Ради директорів Російського Авторського Товариства (Голова - Кричевський Андрій Борисович).

1976-1991 – Великий симфонічний оркестр Держтелерадіо, згодом БСО ім. П.І.Чайковського (художній керівник, Народний артист СРСР – Володимир Федосєєв) – артист оркестру

1991-1994 – Російський Національний Оркестр (художній керівник, Народний артист РФ – Михайло Плетньов) – артист оркестру, директор

1994-1996 – «Музи Свободи» – «Кришталева Турандот» (театральна премія, художній керівник – Борис Біленький) – виконавчий директор

1994-1999 – БСО ім. Чайковського (художній керівник, Народний артист СРСР – Володимир Федосєєв) – директор

1999-2001 - Державний симфонічний оркестр "Молода Росія" (художній керівник, Народний арстист РФ - Марк Горенштейн) - директор

2002-2004 – «Краутерконцерт» (Генеральний директор – Олександр Краутер) – продюсер

2004-2006 – «Кремль музичний» – міжнародний фестиваль (художній керівник, Народний артист СРСР – Микола Петров) – директор

2006 до теперішнього часу Майстерня під керівництвом Олексія Рибнікова, Театр Олексія Рибнікова – заступник художнього керівника, продюсер

Ця адреса електронної пошти приховується від різних спамерських пошукових роботів. У вас має бути включений JavaScript для перегляду.

Отримав виходець із Росії Михайло Кацнельсон. У повідомленні йшлося, що Кацнельсон удостоївся нагороди за «використання ідей з фізики елементарних частинок щодо графена». Які саме це були ідеї та як вони використовувалися, «Ленте.ру» розповів сам Михайло Кацнельсон.

«Лента.ру»: Цього року ви здобули премію Спінози. Як випливає з офіційного повідомлення, за роботи з графеном. Розкажіть про них докладніше.

Насамперед скажу, що до початку всієї цієї діяльності у 2004 році я був від графена дуже далекий. Точніше кажучи, я займався магнетизмом, фізикою сильно корельованих систем (усяка там надпровідність). Жодних нанотрубок, квантового ефекту Холла та інших розділів, характерних для фахівця з графену. Однак у 2004 році я тут, у Неймегені ( На той момент Михайло Кацнельсон вже проживав у Нідерландах – прим. «Стрічки.ру»), зустрівся з Андрієм Геймом та Костею Новоселовим. Костя був тут аспірантом, саме захищав дисертацію, а Андрій був присутнім як керівник роботи. Я хотів поговорити з ним про Костину дисертацію - вона була з магнетизму, тематики, близької мені на той момент. Андрій майже одразу сказав мені, що більше вони цією тематикою не займаються, і став ставити деякі питання, які мали стосунок до графену – про дираківські електрони у магнітному полі. Якось слово за слово я виявився залученим до цієї діяльності.

Спочатку я, признатися, не дуже серйозно до цього всього ставився. А потім вийшло, що я вже вісім років цим займаюся – зараз графенова діяльність складає 70 відсотків від усієї моєї роботи. Можливо, той факт, що я прийшов з іншої області, зіграв мені на руку, дав можливість подивитися на багато питань трошки не з того боку, з якого дивилися люди з правильним бекграундом. На той момент було відомо, що носії струму у графені – це (термінологія) безмасові діраківські ферміони. Просто вони нагадують частинки, які розігнані до швидкостей порядку швидкості світла. Тобто ці самі ферміони описуються рівняннями, схожими на рівняння таких ось релятивістських частинок у прискорювачах, з тією різницею, що роль швидкості світла там грає величина, яка в 300 разів менша за цю швидкість. Така ось, якщо завгодно, модель Всесвіту, в якій світові константи інші, а закони фізики, загалом, такі самі.

Премія Спінози, названа так на честь голландського філософа Бенедикта Спінози, організована Нідерландською організацією фундаментальних наукових досліджень (NWO) у 1995 році. Це найвища наукова нагорода у Нідерландах. Вона присуджується голландським ученим, що займає лідируючі позиції у науці. Чіткого списку наукових областей, що розглядаються комісією, немає - рішення про присудження приймається для кожного номінованого вченого окремо. Переможці отримують бронзову статую Спінози, а також ділять між собою 2,5 мільйони євро, які вони можуть витратити на подальші наукові дослідження.

Виявилося, що такий погляд з боку релятивістської квантової механіки (теорії квантових об'єктів, які підкоряються ще й теорії відносності) виявився дуже плідним. Очевидно, наша найвідоміша робота з теорії графена - це те, що ми назвали кляйнівським тунелюванням (), і, наскільки розумію, вона особливо відзначена під час присудження премії.

Вона ось про що. У квантовій механіці є таке явище – тунелювання. Воно дуже важливе, оскільки визначає безліч корисних явищ: деякі типи ядерного розпаду, радіоактивність, ефекти напівпровідникової електроніки. Суть явища полягає в наступному: квантові частинки, на відміну від класичних, можуть певною мірою проходити крізь потенційні бар'єри. Тобто, якщо ви поставили стінку, то частка може крізь неї просочитися. Тут є ось яка тонкість: вважається, що квантова механіка працює для всього маленького, а класична - для всього великого, тому коли бар'єр стає високим і широким, то квантова механіка повинна збігатися з класичною. Це означає, що жодного тунелювання не буде. А ось для ультрарелятивістських частинок з будь-яких дуже глибоких та цікавих причин ситуація інша: вони проходять крізь бар'єр незалежно від того, який він високий та широкий. Це така дуже загальна і дуже цікава властивість, яку ми назвали кляйнівським тунелюванням, тому що воно якимось віддаленим чином пов'язане з так званим кляйнівським парадоксом у квантовій механіці (це вже точно зараз пояснювати не буду). Згодом виявилося, що це дуже важлива річ. Через три роки цей ефект був експериментально підтверджений. Я був, звичайно, по вуха щасливий: це найвища радість для теоретика – щось правильно передбачити. Не так часто це взагалі вдається.

А хто ж підтвердив?

Першою була група Філіпа Кіма в Колумбійському університеті в Нью-Йорку (вони, до речі, були головними конкурентами Андрія та Кістки у графенових справах). Наразі це, напевно, вже у десятках робіт підтверджено. Але головна принадність цієї роботи в тому, що вона пояснювала, чому графен у принципі цікавий.

Справа в тому, що у графені, як і в напівпровідниках, є дірки та є електрони. При цьому матеріал легко переключити з однієї провідності на іншу – наприклад, перейти від діркової провідності (коли основними переносниками заряду є позитивно заряджені дірки) до електронної та навпаки. Для цього достатньо, скажімо, прикласти до аркуша графена зовнішнє електричне напруження, англійською зване gate voltage. При цьому в нормальних умовах графен завжди містить внутрішні неоднорідності, тобто там є райони з електронною провідністю і є райони з дірковою провідністю - такі електронні та діркові калюжі (). Чому це виникає? Це пов'язано, наприклад, з тим, що графен двомірний, а будь-які двовимірні системи за будь-якої кінцевої температури відчувають сильні флуктуації. Так от, якби не було кляйнівського тунелювання, яке дозволяє електронам проходити через дірочні райони і навпаки, то всі електрони в графені сиділи б у цих своїх калюжах і сам графен не був би провідним матеріалом.

Ще один важливий факт: практично в будь-якому іншому напівпровідниковому матеріалі ви не можете перейти від електронної провідності до діркової безперервно, ви обов'язково проходите через ізоляторний район, коли матеріал перестає проводити взагалі. У графені ж такого району немає - це теж наслідок різноманітних релятивістських ефектів, описаних у моїй роботі про квантову мінімальну провідність графена.

Як би там не було, але це говорить про те, що графенова електроніка не може будуватися як аналог кремнієвої або германієвої електроніки. У найпростіших транзисторах, подаючи напругу на центральну область (наприклад, електронну), ви можете її замикати або відмикати. Через кляйнівське тунелювання ви звичайний транзистор у графені ніколи не зможете замкнути. Тобто графеновий транзистор має бути влаштований зовсім інакше.

Разом з моїми манчестерськими друзями я брав участь у деяких основоположних роботах ось у цій галузі – як правильно зробити графеновий транзистор. Найкраще, що ми змогли запропонувати – це так звана вертикальна геометрія. При такій схемі струм протікає не по графеновому аркуші, а з одного аркуша на інший (і).

Я повинен сказати, що всі інші слова, які я наговорив - існування мінімальної квантової провідності, діркові та електронні калюжі, - це також пов'язано з деякими моїми роботами. Тобто, на мій погляд, мені вдалося суттєво взяти участь у формуванні мови для цієї нової галузі, яку загалом усе зараз використовують. І я радий, що наукова спільнота вважала ці роботи важливими.

Який зараз стан усієї цієї науки? Ви ж кажете, що останніми роками активно цим займаєтеся.

Стан чудовий. Графен - це просто казка якась із кількох причин. Ну, по-перше, люди добрі ( сміється).

І, по-друге, чудовий баланс між теорією та експериментом, справжня повноцінна співпраця. Тобто як тільки якийсь ефект передбачається, він одразу перевіряється. Або, скажімо, проводиться експеримент – і одразу теоретики беруться за пояснення отриманої інформації. Можна сказати, що вся ця діяльність навколо графена – це просто зразково-показова фізика. Якщо, наприклад, порівняти з іншою нинішньою модною областю, куди, загалом, багато людей вже навіть потихеньку переходять з графена, - з так званими топологічними ізоляторами, - то там такий баланс, на мою думку, поки що не досягнуто. Там, власне кажучи, є сто (або тисяча) теоретиків на одного експериментатора. Фантазія у всіх працює, а експериментів, щоб опускати теоретиків на Землю, не вистачає.

І ще, графен - система досить проста, не те що ті ж високотемпературні надпровідники. Там стільки наворочено: у них і хімічні формули досить складні, і кристалічна структура складна - мільйон будь-яких факторів. Тому проривів особливих загалом немає. Ось уже – скільки? - 25 років люди колупаються, але не можна сказати, що ми зрозуміли там щось важливе, що вирішили проблему. А у графені, оскільки люди хороші, оскільки теоретики з експериментаторами чудово взаємодіють і оскільки система все-таки відносно проста, прогрес колосальний. На даний момент на рівні одночастинної теорії графена (найпростіша модель, в якій взаємодія переносників заряду між собою не розглядається) вже майже все зроблено: вироблено мову, виявлено основні ефекти. Стало навіть трішечки нудно, зізнаюся, і я думав перейти в іншу область. Але знову ж таки, завдяки тому, що колосальний прогрес у техніці експерименту, якість зразків стала вже настільки високою, що стало можливим придушити всі ці калюжі, про які я говорив і які заважають спостерігати всякі тонкі ефекти, підійти дуже близько до так званої діраківської точки. до найцікавішого випадку, і експериментально стали спостерігатися багаточасткові ефекти - ефекти, які пов'язані саме із взаємодією електронів друг з одним. І це знову як новий світ відкрився. Тобто майбутнє теорії графена якраз за такими багаточастковими ефектами - тут зараз багато цікавих завдань.

Ви згадали діраківську точку. Розкажіть про неї докладніше.

Сподіваюся, ваші читачі пам'ятають зі школи, що одним із вихідних пунктів квантової механіки була теорія Нільса Бора для атома. Одне з основних положень цієї теорії стверджувало, що електрони в атомі можуть мати не будь-яку енергію, а лише певні дискретні рівні енергій. Зараз це вже багаторазово перевірено на практиці – наприклад, в ізольованих системах (їх навіть можна назвати «штучними атомами»), відомими як квантові точки, спектр енергій дискретних (тобто складається з окремих значень).

Якщо ж ми переходимо до твердих тіл, то спектр складніше влаштований. У звичайних напівпровідниках ми маємо справу з такою ситуацією: деякі смуги енергії повністю заповнені, а деякі повністю порожні. Якщо ми маємо частково заповнену смугу цих дозволених енергій - це метал, провідник. Якщо одні смуги повністю заповнені, інші порожні - це напівпровідник чи ізолятор. Графен абсолютно унікальний, тому що в нього в основному стані теж є повністю заповнена смуга і порожня смуга, але між ними немає щілини. І якщо подивитися, як це все виглядає, намалювати якусь картинку, як цей енергетичний центр влаштований, то ця заповнена смуга може бути представлена ​​як конус, на якому зверху стоїть такий же конус. Найцікавіше місце спектру електрона - ось ця ось вершина конуса. Ну і якщо, як ми вміємо у фізиці напівпровідників, фізиці металів, намагатися побудувати якусь модель – ми, фізики, говоримо гамільтоніан, – яка описує таку ситуацію, то це буде дуже схоже на гамільтоніан Дірака релятивістської квантової механіки.

Цю точку і називають діраківською. Якщо графен не допований (тобто ми додатково не запихаємо в графен ні електрони, ні дірки), то в цій точці є найцікавіша фізика.

У цій точці виявляються дуже цікаві електронні ефекти. Одна з основ нашого розуміння твердих тіл і взагалі конденсованого стану (твердих тіл та рідин) – це теорія фермі-рідини, розроблена великим радянським фізиком Левом Ландау. Грубо кажучи, ця теорія каже, що додавання до рівняння одноелектронної теорії взаємодії електронів до жодних нових якісних ефектів не призводить, тобто не дуже важливо - просто змінюються деякі параметри моделі. Скажімо, замість одного значення маси магнітного моменту потрібно розглядати інші, і все. Саме тому модель з невзаємодіючими електронами зазвичай дає таке гарне наближення.

Так от, судячи з усього, графен поблизу діраківської точки - це виняток, тобто теорія фермі-рідини Ландау там не працює. І ось це загалом досить давно було відомо як теоретична конструкція, запропонована задовго до відкриття графена моїм другом і співавтором Пако Гінеа та іншими теоретиками в Іспанії. А нещодавно все це експериментально було підтверджено. І зараз, мені здається, основні зусилля теоретиків, що працюють в області графена, повинні бути зосереджені на тому, щоб зрозуміти цей нефермірідинний стан, на тому, щоб зрозуміти, на який сорт ефектів міжелектронної взаємодії можна очікувати. Це така дуже нова, свіжа область, вкрай приваблива, щоб у ній працювати.

Що там за математика? Чи є щось цікаве не тільки для фізиків?

Одноелектронна теорія - це рівняння Дірака, з формального погляду лінійні рівняння у приватних похідних. Там чудова математика. Це навіть математики визнають - он, нещодавно наші хлопці (з нашої групи) повернулися з Санкт-Петербурга з великої конференції з матфізики Days on Diffraction - 2013. Наприклад, для того, щоб побудувати серйозну, а не просто чисто якісну математичну теорію кляйнівського тунелювання, потрібно використовувати дуже красиву, елегантну математику - так зване квазікласичне наближення, але набагато тонше, ніж у випадку звичайної квантової механіки. Саме для того, щоб врахувати ось це кляйнівське тунелювання.

А якщо ми говоримо про багаточасткові ефекти в графені, то ми переходимо на зовсім інший рівень, там вже треба використовувати складні методи квантових частинок і теорії поля, наприклад, ті ж самі методи, які використовують люди з теорії елементарних частинок, щоб розібратися, скажімо чому не буває кварків у вільному стані І, знову ж таки, я залучений до деяких із цих робіт, я співпрацюю з теоретичною групою в ІТЕФі в Москві, де ми намагаємося ось ці методи теорії елементарних частинок застосовувати до вивчення багаточасткових ефектів у графені. Тобто там, загалом, математика на будь-який смак, починаючи від класичної математичної фізики XIX століття, дослідження диференціальних рівнянь у приватних похідних і закінчуючи сучасною витонченою математикою та чисельними методами, що використовуються в так званій фундаментальній фізиці. Взагалі, вже в наших з Андрієм та Костею перших роботах був зв'язок із сучасною математикою, тією ж геометрією та топологією. Ну, звичайно, не прямо сьогоднішній, а тій, що була років 50 тому. Теорема Аті-Зінгера, наприклад. А це вже непогано – у фізиці твердого тіла, наприклад, зазвичай вистачає математики 150-річної давності.

Декілька питань убік. Добре відомо, що ви віруючий – православний християнин. У спілкуванні з іноземними колегами це вам не заважає? Говорять, серед сучасних фізиків багато атеїстів.

Я можу сказати, що жодних абсолютно проблем у спілкуванні з колегами, принаймні на Заході, це мені не створює. Я думаю, всі знають, і я цього особливо не приховую. Я навіть сказав би, що типове ставлення - таке, доброзичливо-незацікавлене. Більшості, я думаю, це просто по барабану, бо науковця треба оцінювати за його науковими роботами. Якщо зі мною можна поговорити про якусь цікаву науку, то зі мною і говоритимуть про цікаву науку. Це теми такого сорту, з якими взагалі особливо прийнято публічно вилазити. Їх обговорюєш із близькими друзями тощо. У мене є близькі друзі-фізики, і самі вони можуть дотримуватись якихось інших поглядів, але принаймні вони з повною повагою та з повним розумінням ставляться до моїх релігійних поглядів. Я ще під час перебування в Росії разом з моїм співавтором, колегою Валею Ірхіним опублікував дві книги про науку і релігію - «Устави небес: 16 розділів про науку і віру» та «Крила Фенікса. Введення в квантову міфофізику» ( обидві книги є на lib.ru - і - прим. «Стрічки.ру»).

Просто люди в основному не особливо думають у цей бік, але водночас, наприклад, з великою гордістю можу сказати, що Костя Новосьолов, коли він ще не був ніяким нобелівським лауреатом, а був зовсім молодим ще людиною, мені казав, що читав "Крила Фенікса" і вона справила на нього сильне враження. Я, звичайно, не хочу бити себе в груди і говорити, що це я, я, я допоміг йому стати нобелівським лауреатом, але принаймні читання моїх лженаукових книг явно йому не зашкодило. Тож тут ставлення спокійне.

Щодо того, як я особисто це поєдную, то мені здається, найголовніше, що тут треба все-таки розуміти: не варто змішувати рівні. Ми не тільки фізики, ми, зрештою, людські істоти, у нас є різні проблеми, у нас є різні типи досвіду - і досвід повсякденного життя, і внутрішній якийсь духовний досвід, те, що іноді називається містичний досвід, і досвід нашої наукової роботи, з жінками спілкуємося, з друзями спілкуємося, з дітьми спілкуємося, тобто ми живемо багатопланово, і я не думаю, що, скажімо, мої релігійні погляди безпосередньо впливають на мою наукову роботу або навпаки, або на які мої літературні заняття. Просто людина багатогранна, як Федір Михайлович Достоєвський говорив, «широка людина», ну, і вміщується це все спокійно. Я, чесно кажучи, жодних особливих проблем із цього приводу не маю.

Як ви ставитеся до відкриття кафедри теології у МІФД?

В принципі, якщо ви пам'ятаєте анекдот про Вовочку: мені б ваші проблеми, Маріє Іванівно, - отож, моє ставлення приблизно таке саме. Наскільки я читав про цю історію, там справді не дуже добре було зроблено - не тому, що йдеться про віру чи щось ще, а просто, як кажуть, я сам не розбирався, тільки в інтернеті читав, що там начальство руки викручували, що зроблено було проти бажання людей, що не враховували думку і так далі. Тобто самодурство – це погано. Якщо у разі було самодурство, це погано. А якщо, як то кажуть, за згодою це було зроблено (може бути, це не випадок МІФІ), то ну чого, ну, є кафедра, нехай там хто хоче, той займається, хто не хоче – не займається. Я в цьому жодної проблеми не бачу. У нас є факультет теології, у нас, між іншим, узагалі католицький університет. Ну і що? Ну, католицька.

У вас на честь святого називається?

Святий Радбод, так. У нас перед головним адміністративним корпусом пам'ятник святому Хомі Аквінському стоїть. Мені це зовсім не заважає. Я розумію, що я віруючий, що з мене взяти, але думаю, що більшість моїх колег – атеїсти, і їм це теж особливо не заважає. Все нормально. Просто все гаразд. Я чудово розумію, що в Росії це страшно болюче питання, просто тому, що воно виключно політизоване, по-перше. По-друге, мабуть, у декого зі старшого покоління ще залишилися спогади про примусове промивання мізків марксизмом-ленінізмом у радянські часи, з цього приводу я можу багато чого розповісти – мене, зрештою, взагалі змусили закінчити університет марксизму. ленінізму, філософське відділення. У мене диплом є, все це даремно витрачений час, він і досі тикається.

Але, з іншого боку, результат у моєму випадку був прямо протилежний бажаному, я ж не тільки не став марксистом-леніністом, я став ідеалістом, віруючим, різким антимарксистом, тобто на місці тих, хто намагається насаджувати якусь релігійну, православну, та хоч атеїстичну, будь-яку, пропаганду - я б замислився. Якщо ж це робиться для того, щоб вислужитися перед начальством і галочку собі десь поставити, то що це обговорювати - ну, скотство та скотство.

Якщо щиро хтось думає, що таким шляхом можна людей посунути у якомусь бажаному напрямку – я наведу чудовий контрприклад. Мені промивали мізки цим марксизмом-ленінізмом, долучалися до мракобісся, до ідеалізму, до попівщини, як там висловлювався Володимир Ілліч. Я думаю, що подібна старанність у справі насадження православ'я призводитиме до таких же точно результатів, просто плодитимуть уже не просто атеїстів, а войовничих атеїстів – мені як православній людині сумно думати про цю перспективу. З цих двох точок зору, що будь-яка пропаганда завжди досягає цілей, прямо протилежних заявленим, і що самодурство - це погано і думку людей треба запитувати, - я до цієї історії ставлюся негативно. Якщо ж просто говорити про співіснування кафедри теології та кафедри фізики ядерної та будь-якої в рамках одного навчального закладу, то я в такому закладі вже дев'ять років працюю, по вуха щасливий і абсолютно жодної проблеми в цьому не бачу.