Конец июля ознаменовался событием, которое явно станет одним из самых значимых моментов 2012 года. российский миллиардер выделил 27 миллионов долларов девяти физикам-теоретикам.

первых лауреатов Юрий Мильнер выбирал сам. Благо образование позволяет: бизнесмен, который к 2010 году скупил Mail.ru, «одноклассников» и ICQ, заканчивал как раз кафедру теоретической физики физфака МГу. потом, правда, он разочаровался в себе как в ученом, уехал в США и поступил в бизнес-школу, но через 22 года решил все же внести вклад в науку. Деньгами.

Выбор лауреатов получил положительные отзывы от абсолютного большинства экспертов. Все премированные уже отмечены теми или иными наградами, известны в научном сообществе, и вопросов о том, почему предпочтение отдано именно этим людям, не возникает. Возникает разве что вопрос о том, почему Мильнер обратил внимание на теоретиков, а не на, скажем, исследователей нанотрубок или графена. только ли потому, что он сам заканчивал теоретическую кафедру, а не экспериментальное или астрономическое отделение?
==дурная бесконечность==
теоретическая физика отличается от всех остальных наук тем, что изучает самые фундаментальные вещи в мире: то, как взаимодействуют друг с другом элементарные частицы, как они движутся, соударяются, превращаются друг в друга и как составные частицы рассыпаются на части.

В привычном нам мире представить себе такое взаимодействие несложно. Есть шарик, на него налетает второй шарик, они сталкиваются и отскакивают в разные стороны. Но все шарики, которые можно себе представить в микромире, обладают упругостью только за счет того, что состоят из частиц, в которых есть электрические заряды. Ведь на самом деле отскок шарика от твердой поверхности произошел не сам по себе, а за счет электромагнитного поля. один источник поля приблизился к другому, поле начало расталкивать их в разные стороны, а сами источники друг друга так и не коснулись. Свойство шариков отскакивать друг от друга обусловлено полем, так что объяснить поведение элементарных частиц и полей простой механической аналогией не удастся.

кстати, с частицами есть еще одна проблема: формально они точечные, их размер равен нулю. при этом у большинства есть такая характеристика, как спин, собственный момент импульса. Моментом импульса называют величину, равную импульсу точки, умноженному на расстояние до оси вращения. Но как может точка вращаться вокруг самой себя? А как обстоят дела с ее плотностью? Ведь плотность - это масса, деленная на объем, а объем точки равен нулю... Нехорошо как-то получается.

Более детальные описания взаимодействия частиц в рамках так называемых диаграмм Фейнмана тоже приводят к проблемам, связанным с бесконечностью в точке взаимодействия. при попытке создать теорию, которая сможет на квантовом уровне описать гравитационное поле, точечные взаимодействия становятся источником еще больших проблем; иными словами, полная теория всего и вся просто так из физики элементарных частиц не получается.
==струны как спасение==
проблемы, связанные с точечным размером частиц, исчезают при замене точечных частиц струнами, которые имеют все ту же нулевую толщину, но зато длину около 10-33 сантиметров, что в сотни миллиардов раз меньше доступного физикам сейчас размера, но все-таки не ноль! Струны можно сворачивать в колечки, и тогда получится, что две частицы взаимодействуют не как точки, а как кольца, и проблема бесконечности при делении на ноль отступает.

Заодно не приходится придумывать точки с разными свойствами, среди которых не только масса, заряд и спин, но и такой параметр, как странность. Цвет и аромат кварков (разумеется, речь о квантовых характеристиках, которые ученые так назвали для наглядности), какой-нибудь изоспин или леп-тонный заряд — все это уже не атрибуты точки, а параметры колебания струны. одну и ту же струну можно по-разному свернуть в пространстве, так что превращения частиц тоже получаются вполне естественным путем.

С одним лишь нюансом — струнам для этого надо быть многомерными. теории струн предполагают, что наше пространство на самом деле не трехмерно, а содержит еще некоторое число скрытых измерений, заметных только при приближении к масштабу струн. этот момент в теории представляется обычно
самым сложным для неспециалистов, однако его можно объяснить наглядно: натянутый трос канатной дороги одномерен с точки зрения пассажира (тот едет по прямой), двумерен с точки зрения муравья на тросе (тот движется по поверхности) и трехмерен с точки зрения технолога, рассматривающего переплетение проволок.

Наше пространство может оказаться столь же неоднородным на микроуровне, просто мы этого не замечаем в той же степени, в какой водитель машины не замечает микротрещин на асфальте гоночной трассы.
==зачем тут математика==
Струнные теории на первый взгляд кажутся идеальными — в них объясняется все, включая гравитационное поле и даже расширение Вселенной. удается даже снять противоречия общей теории относительности и квантовой механики (поясним: ото противоречит кМ, хотя по отдельности это внутренне непротиворечивые теории). Но, как пояснил «Деталям мира» сотрудник Института ядерных исследований рАН Дмитрий Горбунов, с теорией струн есть одна большая проблема: «Струнные модели интересны в контексте объединения физики частиц и гравитации, а потому могут феноменологически проявляться лишь на очень высоких энергетических масштабах: ниже гравитационного, но намного выше масштаба, доступного для исследования на LHC».
проще говоря, даже на Большом адронном коллайдере, ускорителе с максимальной энергией сталкиваемых частиц, проверить теорию струн нельзя. эффекты, связанные с гравитационным взаимодействием, удастся наблюдать только при намного больших энергиях, достичь которых пока нельзя чисто технически. Даже если построить ускоритель вокруг экватора, он не выдаст требуемых характеристик.

теория струн развивается «на кончике пера», усилиями математиков. Струны и браны — поверхности, которые образует струна при движении,

— это геометрические объекты, которые обязаны подчиняться геометрическим же законам, а их можно изучать и без доступа к экспериментальным установкам. Математики создали уже множество разных теорий струн, и, судя по всему, процесс рождения новых гипотез только начался. о том, как же их, эти гипотезы, проверять, «Детали мира» поговорили с Дмитрием Горбуновым как с ученым, который ближе к экспериментальной физике элементарных частиц, поскольку в Сети появилось уже немало материалов, рассказывающих о работе лауреатов как теоретиков.
==чистая математика==
один из лауреатов — Максим концевич, 47-летний математик, профессор французского Института высших научных исследований. признанный специалист по теории струн ранее учился на мехмате МГу но, не закончив университет, ушел работать в Институт проблем передачи информации ран. оттуда в 1992 году уехал в Германию, где защитил диссертацию по квантовой теории гравитации; при этом он остался математиком, а не переквалифицировался в физика.

концевич ранее получил Филдсовскую премию, которая для математиков — практически аналог Нобелевской премии, которая, как известно, представителям этой науки не вручается. он, как и эдвард Виттен (про него речь дальше), занимается, в первую очередь, разработкой математического аппарата, а не попытками найти способ проверить теорию суперструн в эксперименте или согласовать с ней имеющиеся уже сейчас данные.

концевичу принадлежат выдающиеся работы по теории узлов, разделу математики, изучающему... узлы. Формально, правда, следует говорить «вложения многообразий», но фактически это именно исследование того, каким количеством способов можно завязать узел, причем вовсе не обязательно в трехмерном пространстве. Сходство между струнами и узлами очевидно даже неспециалисту, и здесь именно тот случай, когда за сходством стоит глубокая общность двух разных разделов знания.
==собственно струны==
Известных специалистов, которые занимаются исключительно струнами, в списке Мильнера четверо.

Вот эти люди:

Хуан Малдасена, 43 года, Институт перспективных исследований в США, куда приехал из Аргентины;

Натан Сейберг, 55 лет, Институт перспективных исследований. родился в Израиле, закончил университет в тель-Авиве;

Ашоке Сен, 55 лет, работает в национальных лабораториях имени Ферми (Фермилаб), США;

Эдвард Виттен. Его стоит выделить отдельно.

60-летний ученый работал вместе со многими из перечисленных выше лауреатов и считается одним из основателей теории суперструн. он родился и вырос в США, долгое время не мог определиться с местом учебы (семестр на экономическом факультете университета Висконсина — Мэдисона, потом на факультете прикладной математики принстонского университета, потом перешел на физфак). Затем защитил диссертацию под руководством Дэвида Гросса — нобелевского лауреата, одного из первооткрывателей эффекта асимптотической свободы, свойства элементарных частиц не слипаться друг с другом вопреки силам притяжения.

Виттен в середине 1990-х годов догадался, что разные модификации теории струн могут быть на самом деле вариантами одной и той же теории. Именно тогда произошла вторая суперструнная революция (первая — когда физики поняли, что из теории струн можно сделать единую теорию поля).
==ЗА РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ==
Алан Гут, 65 лет, американский физик-теоретик из Массачусетского технологического института, известен как автор теории инфляционной модели Вселенной: согласно этой модели Вселенная расширялась быстрее в первые мгновения после Большого взрыва. Физика этого процесса имеет явное отношение если не напрямую к теории струн, то как минимум к единой теории поля, так как стадия инфляции предшествует появлению элементарных частиц. В ее начале вся Вселенная имела масштабы, сопоставимые как раз с размером струн.

Андрей Линде, 64 года, еще один из основателей теории инфляционной Вселенной. Работает в Стэнфордском университете, выпускник МГУ, работал в институте имени Лебедева, уехал в 1990 году.

Дмитрий Горбунов говорит, что к этому списку следовало бы добавить и Алексея Старобинского, 64-летнего физика-теоретика из Института теоретической физики им. л. Д. ландау ран. Вместе с Андреем линде и Аланом Гутом он занимался моделями инфляционной Вселенной. причем ему принадлежит самая первая и пока что не опровергнутая модель; возможно, ученого включат в список номинантов на следующий год.
==не полями едиными==
Алексей китаев, 48-летний специалист по квантовым вычислениям из калифорнийского технологического института, пожалуй, единственный лауреат, чья работа связана напрямую не с физикой элементарных частиц, а с квантовыми компьютерами. однако и тут не обошлось без топологии. Выпускник МФтИ, он в 1999 году уехал в США и два года работал в исследовательском подразделении Microsoft, но еще во время работы в институте ландау китаев предложил концепцию так называемого топологического квантового компьютера.
вычислительный прибор будет намного более устойчив к помехам (одна из основных проблем квантовых компьютеров — по-мехонеустойчивость). устойчивость достигается за счет того, что результат вычислений закодирован не просто положением и характеристиками частиц, а топологическими характеристиками — например, числом витков электрона в магнитном поле.

квантовые компьютеры, как неоднократно поясняли и китаев, и ряд других теоретиков, не заменят обычные вычислительные устройства хотя бы потому, что для их работы требуются сверхнизкие температуры. Но есть определенный класс алгоритмов, которые квантовые компьютеры выполняют намного быстрее: например, криптосистема RSA сейчас широко применяется как раз за счет того, что обычные компьютеры потратят на ее взлом время, сопоставимое со сроком существования Вселенной. А квантовый вычислитель сломает шифр за минуты или часы. И столь же радикально упростит решения научных задач, связанных с моделированием квантовых же систем.
премия