Хватило бы и на три «Нобеля»

Сегодня в Стокгольме вручают Нобелевские премии. «Физику» получат трое американских ученых, реализовавших идею и концепцию академика РАН Владислава Ивановича Пустовойта. Мы решили еще раз представить вам интервью, которое наш замечательный физик недавно дал «Стимулу»
Хватило бы и на три «Нобеля»
Фотография: Дмитрий Лыков

В этом году три американских физика получили Нобелевскую премию «за решающий вклад в создание детектора LIGO1 и регистрацию гравитационных волн». В Нобелевском комитете удивительным образом забыли, что идею и принцип реализации метода регистрации гравитационных волн предложили еще в далеком 1961 году два молодых советских физика Владислав Иванович Пустовойт и Михаил Евгеньевич Герценштейн в статье «К вопросу об обнаружении гравитационных волн малых частот».  

К сожалению, Михаил Евгеньевич скончался в 2010 году. А Владислав Иванович, ныне академик, научный руководитель Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН, жив, здоров и продолжает активную научную деятельность. Комментируя решение Нобелевского комитета, президент РАН Александр Сергеев заявил, что «Владислав Иванович Пустовойт, наш знаменитый академик, ныне здравствующий, безусловно заслуживает того, чтобы быть в числе нобелевских лауреатов по детектированию гравитационных волн».(STIмул уже писал об этом см.«Гравитационная волна дошла до Стокгольма»)

Но вклад Владислава Ивановича в мировую науку не ограничился той классической статьей. Пустовойт, Герценштейн и Юрий Васильевич Гуляев — тоже первыми в мире — выдвинули идею использования поверхностных акустических волн в электронике, что привело к созданию нового направления науки и техники — акустоэлектроники. Без созданных на ее основе фильтров на поверхностных акустических волнах невозможно представить ни один современный гаджет.

Владислав Иванович внес решающий вклад в разработку приборов нового направления — акустооптических фильтров и акустооптических спектрометров, а также разнообразных систем на их основе.

Мы встретились с Владиславом Ивановичем в Центре уникального приборостроения, чтобы расспросить его об истории написания той знаменитой статьи, о его работе и жизни.


— Я попал в ФИАН в 1959 году, когда еще учился в университете, к Виталию Лазаревичу Гинзбургу. Он стал моим учителем и руководителем. В ФИАНе тогда было удивительное время: по средам семинары Виталия Лазаревича, по вторникам — Игоря Евгеньевича Тамма. По четвергам — Лев Давидович Ландау в «капичнике».

И Гинзбург сказал, что я буду заниматься общей теорией относительности и всем, что с этим связано: гравитационные волны, их излучение, прием.

magnifier.png В ФИАНе тогда было удивительное время: по средам семинары Виталия Лазаревича, по вторникам — Игоря Евгеньевича Тамма. По четвергам — Лев Давидович Ландау в «капичнике». И Гинзбург сказал, что я буду заниматься общей теорией относительности и всем, что связано с этим: гравитационные волны, их излучение, прием

Дело в том, что сразу после получения уравнений ОТО Эйнштейном в 1915 году было получено их линейное приближение, которое с математической точки зрения оказалось весьма похожим на уравнения Максвелла для электромагнитного поля, и Эйнштейн сделал вывод о возможности излучения гравитационных волн.

Первая задача, которую поставил передо мной Виталий Лазаревич, была следующая: найти интенсивность излучения гравитационных волн ультрарелятивистской заряженной частицей, например электроном, совершающей круговые движения в магнитном поле, по аналогии с тем, как это делается при расчете интенсивности синхротронного излучения электромагнитных волн.

Представляете, что такое синхротрон? Это когда электрон в магнитном поле крутится по круговой орбите. Так вот, когда он летит по кругу, он излучает электромагнитные волны, а с другой стороны, он должен излучать и гравитационные волны, как любая частица, движущаяся по окружности.

— Электрон? У него же масса — ничтожная.

— Конечно. Но тем не менее, согласно уравнениям ОТО, он должен излучать и гравитационные волны. Известно, что излучение электромагнитных волн при круговом движении электрона в синхротроне или протона в магнитном поле коллайдера приводит к потерям энергии в виде излучения электромагнитных волн.

А если я карандаш возьму, ничего? И напишу некоторые формулы для пояснения…

— Конечно…

— И эти потери пропорциональны квадрату энергии E самой частицы:


∂E(t)/∂t ~ Е2(t).


С другой стороны, уравнения электродинамики Максвелла могут быть представлены в виде:


□Аi = 4nji/с ~ v ~ √E


где □ — это оператор Д’Аламбера. Знаете?


— Учили…

— Тогда мне не нужно рассказывать. Аi — векторный потенциал, ji — ток, с — скорость света.

То есть источник излучения — ток — в правой части уравнений электродинамики пропорционален скорости частицы — v, или квадратному корню из энергии.

В то же время уравнение для гравитационных волн имеют вид:


□hk= 8πGTki/c4 ~ v2 ~ E,


где G-гравитационная постоянная, Tki — тензор энергии-импульса материи3. Иными словами, уравнения электродинамики Максвелла и уравнения гравитационных волн очень похожи, однако источники в этих уравнениях по-разному зависят от энергии излучающей частицы. Для электромагнитных волн он пропорционален скорости частицы, корню из энергии, а для гравитационных волн он определяется тензором энергии-импульса самой частицы, а значит, пропорционален самой энергии частицы.

И поэтому можно было предположить, что потери энергии частицей, вращающейся по кругу в магнитном поле, на излучение гравитационных волн должны зависеть не от квадрата энергии, а от степени энергии с показателем большим, чем двойка. И, следовательно, должно существовать такое значение энергии частицы, при котором интенсивность излучения гравитационных волн превзойдет интенсивность излучения электромагнитных волн.

Из таких соображений и исходил Виталий Лазаревич при формулировке этой задачи. Он говорил: «Излучение гравитационных волн должно быть пропорционально энергии в более высокой степени, потому что это источник более энергичный. По меньшей мере пропорционально энергии в восьмой или хотя бы в шестой степени».

Эту задачу он мне поставил в 1959 году, когда я был в ФИАНе на практике, и я продолжил ею заниматься, когда стал аспирантом в декабре 1959 года.

— А какой университет вы закончили?

— Я поступил в Днепропетровский университет. Но поскольку я был студентом, который, как считалось, подавал какие-то надежды, то меня направили на практику в ФИАН к Гинзбургу. Когда практика закончилась, возник вопрос, как быть дальше. Виталий Лазаревич сказал: «Ты уедешь — и у нас связь порвется». И тогда в Днепропетровском университете решили: «Мы тебя откомандируем в Московский физико-технический институт. Ты будешь там прикрепленным студентом и будешь ездить в ФИАН, слушать лекции Гинзбурга». Для меня это было очень хорошо, правда, с общежитием были проблемы, но потом решили и их.

Итак, я жил в общежитии и ходил на семинары в ФИАН. А экзамены ездил сдавать в Днепропетровск. Вот такая у меня была жизнь. Но ничего, все сдавал, все было нормально.

И вот, живя в общежитии, я уже почти год мучился над этой задачей. И как-то по дороге в ФИАН встречаюсь с Виталием Лазаревичем: «Не получается у меня, сложная задача, сложная математика». На что он мне говорит: «Сколько у вас бумаги уходит в урну?» Я не знаю, что ответить, молчу. Он говорит: «У меня восемьдесят процентов. Надеюсь, у вас не меньше? Продолжайте работать».

Наконец, спустя год работы я получил ответ. Оказалось, что отношение интенсивности излучения гравитационных волн к интенсивности излучения электромагнитных волн для ультрарелятивистской частицы остается постоянной величиной, не зависящей от энергии частицы, и определяется отношением гравитационного радиуса частицы к ее электромагнитному радиусу.

После очередного семинара, в среду, я рассказал Виталий Лазаревичу о столь неутешительном результате, закрывающем надежду на возможность интенсивного излучения высокочастотных гравитационных волн. Выслушав меня, он сказал: «Приходите завтра на семинар в “капичник”». Это означало — на семинар Ландау. Я был несколько удивлен, что результат его совсем не расстроил. Я пришел на семинар Ландау, сел в дальний ряд, потому что впереди сидел Ландау и все его сотрудники. Был 1961 год. А когда семинар закончился, Виталий Лазаревич показал мне рукой, чтобы я не уходил, а сам подошел к Ландау. Я тоже подошел, чтобы слышать их разговор. Он задал вопрос Ландау: «Как ты думаешь, Дау, при какой энергии интенсивность излучения гравитационных волн перешибет излучение электромагнитных в синхротроне?» Ландау на секунду задумался и ответил: «Перешибет, но это будет при очень больших энергиях». Виталий Лазаревич выдержал секундную паузу, а затем сказал: «Дау, ты неправ, этот молодой человек, — и он указал на меня, — показал это». Ландау посмотрел вверх, помолчал и сказал: «Ну, хорошо». И я почувствовал, что для Виталия Лазаревича было очень важным найти случай заметить, что Ландау может быть иногда и неправ.

magnifier.png «Как ты думаешь, Дау, при какой энергии интенсивность излучения гравитационных волн перешибет излучение электромагнитных в синхротроне?» Ландау на секунду задумался и ответил: «Перешибет, но это будет при очень больших энергиях». Виталий Лазаревич выдержал секундную паузу, а затем сказал: «Дау, ты неправ, этот молодой человек, — и он указал на меня, — показал это»

А мне Гинзбург сказал: «Теперь пишите статью и публикуйте». Но на следующей встрече он передал мне статью на ту же тему Михаила Евгеньевича Герценштейна, которую ему дал из Журнала экспериментальной и теоретической физики на рецензию Евгений Лифшиц. Просмотрев статью, я сразу увидел в ней ту же ошибку, которая ранее была у меня. Когда я рассказал об этой ошибке Виталию Лазаревичу, он сказал, чтобы я позвонил Михаилу Евгеньевичу и все объяснил ему, и добавил: «А статью публикуйте вместе». Статья вышла в 1962 году. Она называлась «Гравитационное излучение релятивистской частицы». Так я с подачи Гинзбурга познакомился с Михаилом Евгеньевичем, и мы совместно опубликовали работу. Он работал в то время в каком-то «ящике», занимался антеннами.

— Эта статья как раз об интенсивности излучения гравитационных волн?

— Да, именно об этом. Причем это была работа, где были авторы Пустовойт и Герценштейн. Почему Пустовойт на первом месте? Потому что у меня было правильное решение. А вторым был Герцентштейн, потому что он поставил этот вопрос независимо.

— Могли бы и за своим авторством опубликовать.

— Я не жалею об этом, это было бы неправильно, поскольку постановка задачи независимо принадлежала и ему и, главное, было указание Виталия Лазаревича Гинзбурга: «Публикуйтесь вместе». Тем более что впоследствии мы с Герценштейном подружились, хотя он был на десять лет старше меня.

А буквально спустя три месяца в том же ЖЭТФ появляется вторая статья, где уже авторы Герценштейн—Пустовойт, посвященная детектированию гравитационных волн.

Михаил Евгеньевич говорит мне: «Слушай, я прочитал статьи Вебера про регистрацию гравитационных волн с помощью цилиндров. Он там ерунду пишет, ничего хорошего там нет. Он ошибся на десять порядков. Давай напишем статью, поставим Вебера на место».

Дело в том, что первые экспериментальные попытки непосредственного обнаружения гравитационных волн были сделаны Джозефом Вебером еще в 1960-х годах в Мэрилендском университете с помощью резонансных антенн. В качестве таких антенн он использовал массивные тела цилиндрической формы, подвешенные на тонких стальных нитях в поле тяжести Земли. Возникающие под действием гравитационной волны упругие деформации должны были фиксироваться пьезоэлектрическими датчиками. Хотя последующие наблюдения, основанные на независимых наблюдениях двух резонансных антенн, и более тщательный анализ результатов Вебера не подтвердили.

Я отвечаю Михаилу Евгеньевичу: «Гинзбург говорит, что молодым людям запрещено писать ругательные статьи; вот когда они достигнут некоего уровня, тогда можно, а пока пишите положительные статьи». Это была его позиция, и, наверное, правильная.

SHAEMA.jpg
В интерферометре Майкельсона, который используется для поиска гравитационных волн, луч лазера падает на полупрозрачное разделительное зеркало, расположенную под углом 45° к направлению распространения луча. На этом зеркале он разделяется на два луча, распространяющиеся по 4-х километровым туннелям с высоким вакуумом, к резонаторам, составленным из зеркал, соответственно, 1- 2 и 3-4. В резонаторах сигнал, отраженный от зеркал 2 и 4, соответственно, многократно проходит путь от 2 к 1 и от 4 к 3 зеркалам соответственно и тем самым усиливается. После выхода из резонатора 1-2 часть вышедшего луча проходит через разделительное зеркало, а после выхода из резонатора 3-4 часть вышедшего луча отражается от того же зеркала и оба распространяются в направлении детектора, фиксирующем их интерференцию. Перед лазером расположен Изолятор Фарадея, защищающий лазер от воздействия отраженного излучения. В обычном, не возмущенном состоянии интерферометра оба луча проходят одно и то же расстояние от лазера до детектора, так что они гасят друг друга, попадая на него

И я предложил: «Миша, давай напишем положительную статью». Тогда как раз вышла «Теория поля» Ландау. Ее все взахлеб читали, и я ее читал. Когда было второе издание, в 1966 году, я уже написал замечания на основе нашей статьи. И Лившиц — Ландау уже болел — включил их в книгу и объявил мне благодарность.

В «Теории поля» Ландау есть одна задача, которая ставится так: «Что будет с электродинамикой, если все электромагнитные процессы проходят в сильном гравитационном поле?» Ответ был такой: уравнения Максвелла в гравитационном поле эквивалентны уравнениям для среды, показатель преломления которой определяется гравитационным полем. Это то же самое, что поля нет, но среда с показателем преломления не равным единице, как мы привыкли в вакууме, а с неким другим. Могу открыть книгу и показать.

И я предложил Герценштейну добавить в статью интерферометрический метод регистрации гравитационных волн. Идея этого метода фактически основана на анализе уравнений Максвелла при наличии статического гравитационного поля.

Я объяснил, что если длина гравитационной волны существенно превышает размеры плеч интерферометра, то поле гравитационной волны для световых лучей в интерферометре можно считать статическим, и тогда выполняются все условия для возможности детектирования низкочастотных гравитационных волн. «Давай напишем, там буквально в две строки ответ получается». Так появилась статья «К вопросу об обнаружении гравитационных волн малых частот», в которой мы предложили использовать для их обнаружения интерферометр. И заодно показали на примере антенны Вебера, что резонансные методы их регистрации неэффективны, поскольку имеют весьма узкую спектральную полосу.

— А интерферометр нужен был для того, чтобы измерить изменение коэффициента преломления?

— Фактически да. У нас давалась именно такая интерпретация: измерить изменение коэффициента преломления. Но есть и другая интерпретация, что перемещаются зеркала. А есть и третья интерпретация, что это искривление пространства–времени. Мы-то все привыкли к чему? Что мы находимся с вами в этом эвклидовом пространстве. А сказать, что мы находимся в каком-то криволинейном пространстве, — это сложно для понимания. Но, может быть, кому-то это ближе. Так появилась наша статья.

Причем в ней уже было предложено применение лазера в интерферометре, хотя лазер появился совсем незадолго до этого, в 1960 году.

— Мы обратили внимание. Неужели вы уже тогда поняли, что тут нужен будет лазер?

— Да. Видите ли, в ФИАНе в то время были постоянные разговоры, что лазер — это будущее, что завтра появится инженер Гарин. Все ждали этого. И молодежь все это обсуждала и понимала, что будущее за лазерами. И мы это понимали.

— То есть вы предложили концепцию прибора, который когда-нибудь в будущем, может быть, создадут?

— Не только концепцию. Идею и концепцию.

А дальше была интересная история. В 1963 году Гинзбург выезжает в Польшу на конференцию по гравитации. Вообще-то его не выпускали за границу, потому что он был связан с водородной бомбой. Это была его идея слойки и идея использовать дейтерид лития-6 как источник трития в советской водородной бомбе.

— «Лидочка».

— «Лидочка», да, правильно.

Тем не менее в 1963 году в Польшу на конференцию по гравитации его выпустили. На эту же конференцию приезжает Джозеф Вебер, о работах которого я уже сказал. И Гинзбург, выступая на этой конференции, говорит: ты, дорогой друг, делаешь ошибку на десять порядков, твое направление –—тупик, и рассказывает о нашей с Герценштейном работе.

magnifier.png В «Теории поля» Ландау есть одна задача, которая ставится так: «Что будет с электродинамикой, если все электромагнитные процессы проходят в сильном гравитационном поле?» Ответ был такой: уравнения Максвелла в гравитационном поле эквивалентны уравнениям для среды, показатель преломления которой определяется гравитационным полем

Что делает Вебер в том же 1963 году? В итальянском журнале Nuovo Cimento публикует статью «Remarks on gravitational experiments», в которой так и пишет, что это ответ на критику Герценштейна—Пустовойта—Гинзбурга, и ссылается на нашу работу. При этом утверждает, что у него все правильно.

А дальше интересно другое. Когда наши американские коллеги публикуют статьи по этой тематике, они, конечно, ссылаются на нашу работу, потому что не признать ее нельзя. Но при этом во всех своих работах они ссылаются на все работы Вебера, кроме работы в Nuovo Cimento. Не замечают ее.

— А почему?

— Потому что, когда в 2000 году Вебер умер и стали смотреть записи в его тетрадях, то нашли, что в 1966 году в них он уже признал, что нужно интерферометром заниматься. И поэтому они утверждают, что Вебер независимо от нас пришел к идее использования интерферометра, не замечая статью, которую он же опубликовал и которая содержала ссылку на нашу работу 1962 года.

— То есть они выбрали Вебера в качестве основоположника?

— Не совсем так. Они пишут, не замечая работы самого Вебер в Nuovo Cimento, что он независимо пришел к идее использования интерферометра.

— А у Вебера разве были публикации по поводу интерферометра?

— Нет, только записи в тетрадке.

Вы знаете, что Нобелевскую премию за обнаружение гравитационных волн дали троим: Райнеру Вайссу, Барри Баришу и Кипу Торну.

Из них ключевая фигура — Вайсс, который начал заниматься этой темой в 1972 году в той же лаборатории, что и Вебер. Он тоже пишет, что Вебер пришел к идее интерферометра независимо. Но Нобелевский комитет, видимо понимая, что у американцев есть проблемы с приоритетом, сформулировал, что премию дали не за сам метод, а за его реализацию.

Хотя сам Вайсс, я считаю, более чем достоин премии, потому что он последовательно, шаг за шагом, шел к этому результату. И потратил на это почти сорок лет.

Что касается двух других, то Кип Торн очень энергичный человек, он много сделал для реализации этого проекта, он занимается профессионально черными дырами и их динамикой. Это несколько в стороне от проблемы гравитационных волн, но он привлек внимание к тому, что с помощью такого интерферометра можно будет обнаружить процесс слияния черных дыр. И фактически это первое экспериментальное доказательство существования черных дыр. Это его большой вклад в понимание процессов во Вселенной.

magnifier.png Михаил Евгеньевич говорит мне: «Слушай, я прочитал статьи Вебера про регистрацию гравитационных волн с помощью цилиндров. Он там ерунду пишет, ничего хорошего там нет. Он ошибся на десять порядков. Давай напишем статью, поставим Вебера на место»

А третий, Барри Бериш, — специалист, который занимается вакуумной техникой и первое, наиболее ответственное время был директором всего проекта LIGO. Дело в том, что из этих четырехкилометровых труб нужно откачать огромное количество воздуха. Его Вайсс пригласил специально для того, чтобы он сумел создать такую сложную систему откачки. Там ведь нужен вакуум, иначе лазерный луч будет рассеиваться.

— Это инженерная работа?

— Да, это инженерная работа. Бериш лучше других понимал, где строить, как строить, что нужно для этого, потому что они в MIT создали прототип интерферометра с базой примерно сорок метров. И эта база использовалась как модель, от которой нужно отталкиваться.

— А вас они не приглашали, когда начинали? Они же пригласили несколько человек из России для сотрудничества.

— Я тогда занимался уже другими делами, более прикладными, хотя я до сих пор публикую статьи по проблемам измерения гравитационных волн, но для меня это было не главное направление. Вот Володя Брагинский активно работал в этом направлении, я ему в этом помогал. Я мог это делать, потому что я работал тогда в Госстандарте. Мы ему давали деньги, чтобы он мог развивать это направление. И он был одним из идеологов создания LIGO, которую тогда начали строить.

— А в Союзе не собирались строить интерферометр для обнаружения гравитационных волн?

— Когда мы написали статью, вопрос о реализации нашего предложения не стоял. Это была задача в то время неподъемная, потому что не было еще столь мощных лазеров, не было еще таких зеркал. И не было еще возможности создать интерферометр с такими длинными плечами, как сегодня создали, четыре километра; а в будущем это будет десять километров в Европе под землей и миллион километров в космосе. Американцы ведь тоже начали проект LIGO уже в начале 1990-х.

Но лет семь-восемь тому назад в Россию приехали итальянцы, которые у себя построили аналог LIGO — Virgo — и предложили: «Мы вам готовы отдать свой старый вариант интерферометра и всю технологию — стройте у вас».

— Итальянцы были готовы технологию отдать?

— Да. Потому что для надежности измерений, которые они проводят на своем интерферометре Virgo, нужно, чтобы в Европе был дублер их установки. Ведь в Америке построены две такие установки на расстоянии три тысячи километров. Тогда работали ли бы пара здесь и пара там.

SHEMA2.jpg
Когда гравитационные волны проходят через интерферометр, они смещают зеркала, подвешенные на чрезвычайно чувствительных нитях из плавленого кварца относительно их номинального положения. При этом одно плечо интерферометра удлинится, а другое укоротится, сместив первый лазерный луч относительно второго по фазе . Таким образом, интерференционная картина на детекторе изменится

Мы проработали этот вопрос, нашли площадку в подмосковном поселке Орево, нас подержал академик Игорь Борисович Федоров, в то время ректор Бауманки, я договорился с членом-корреспондентом Николаем Кудрявцевым — ректором МФТИ. На этой совместной площадке есть возможность разместить интерферометр, тем более что в Подмосковье уже имеется необходимая инфраструктура. Собрал некое лобби: шесть академиков, которые подписали бумагу в Минобрнауки.

Письмо попало к замминистра Клименко. Я не поленился, поехал к нему. Он говорит: «Денег нет. Мы деньги даем Академии наук. Пусть Академия наук сама решает». А какие деньги у академии? На этом вопрос закрылся. То есть не нашлось у нас денег на это дело. И это очень жаль.

А ведь такие амбициозные проекты нужны не только для чистой науки, они поднимают уровень многих технологий, необходимых стране. Как показывает зарубежный опыт, технологии, созданные в процессе реализации проекта LIGO, быстро подхватываются наукой и промышленностью. Достаточно, например, назвать технологию высокоэффективных (рекордных в мире!) зеркальных покрытий.

— Хотя на другие проекты деньги нашлись…

— Нашлись. Но не в России. Тут ведь не чисто научные цели преследуются. Но и политические. А наши идеи уходят туда, часто с людьми.

Например, мы принимали участие в создании лазера на свободных электронах в Германии. Двести с лишним миллионов евро вложили туда. А кто будет на нем работать и получать Нобели? Точно не мы. А в коллайдер сколько мы закатали? В ITER? Суммарно мы миллиард евро в европейские проекты мегасайенс вложили. А может, и больше.

А такие проекты надо здесь делать.

— Новый президент Академии наук Александр Сергеев постоянно об этом говорит.

— Я считаю, что он абсолютно прав.

Во всей этой деятельности есть еще одна очень важная сторона — прикладная. Хотя на первый взгляд кажется, что поиск гравитационных волн очень далек от этого. Представьте себе, что будет, если не будет ГЛОНАСС иGPS? А ведь их очень легко разрушить. Как будут ориентироваться наши самолеты, наши ракеты? В этом случае помимо магнитного поля Земли остается только одна, незыблемая возможность ориентации — по гравитационному потенциалу Земли, с которым ничего, никогда не случится.

ПУСТОВОЙТ ВЕРТКЛ.jpg
Фотография: Дмитрий Лыков

Поэтому у всей этой деятельности есть другая сторона, гравиметрия — способность измерять гравитационный потенциал Земли и его производные. Если вы построите карту гравитационного потенциала, то вы по ней сможете ориентироваться.

Что делают американцы? Они сейчас отдали Индии дополнительный комплект LIGO, Индия будет строить себе такой интерферометр. Япония сама строит, один уже построила. Про Европу я уже сказал.

Более того, уже на спутник отдельные элементы такой системы поставили. Этот проект называется LISA —Laser Interferometer Space Antenna.

— То есть это интерферометр в космосе?

— Да. На солнечную орбиту запускаются три спутника, образующие плечи интерферометра, которые будут принимать гравитационное излучение. Понимаете, чем больше длина у плеча интерферометра, тем больше его чувствительность. Поэтому, если вы запустите эту систему в космос, вы получите плечо в миллион километров, а на Земле пока четыре километра.

То есть в мире создается сеть этих интерферометров. А мы ни при чем, у нас никто ничего не делает в этом направлении. Какие-то статьи пишем, но никто не хочет задаться вопросом: для чего это? Для гравитационных волн? Ничего подобного. Гравитационные волны — это прикрытие.

На самом деле за этим стоит задача научиться измерять гравитационный потенциал с высокой точностью. А дальше вокруг этих установок возникают другие, не столь точные установки, которые могут контролировать изменение потенциала за счет перемещения масс. Американский фонд DARPA в 2015 году объявил конкурс на создание системы позиционирования по гравитационному и магнитному полю Земли без привязки к спутникам.

— Это революция...

— А мы ее не замечаем. И я думаю, что в следующие пятьдесят лет ученые научатся генерировать гравитационные волны. А раз так — появится возможность связи на бесконечные расстояния. Ведь эти волны не затухают. И над этим сегодня уже кое-кто работает.

— А почему вы отошли от этой темы?

— Надо понимать настроения 1960-х годов. Представьте: очередная «посиделка» в теоротделе ФИАНа, в кабинете Игоря Евгеньевича Тамма: сижу я, Илья Ройзен, Леня Келдыш и многие другие сотрудники теоретического отдела, а секретарь — Боря Болотовский. С нами Виталий Лазаревич Гинзбург.

Гинзбург говорит: «Предмет собрания — что мы сделали для народного хозяйства. Надо отчет очередной писать» и опрашивает всех по кругу. А меня пропускает. А потом говорит: «Владислав Иванович, ваша деятельность не запятнала себя приложениями». Это была шутка, но он так не случайно сказал, потому что он считал, что заниматься теорией — это самое высокое дело. Но эта шутка мною как-то в то время по-другому воспринималась.

Вспомните 1958 год — Нобелевскую премию по физике получают Тамм, Франк и Черенков. Что происходит в ФИАНе? Что происходит на семинарах?

— Бум, наверное. Это же нобелевские лауреаты.

— Везде обсуждается эффект Черенкова. Плюс широкое обсуждение проблем термояда — неустойчивости плазмы. Почему нельзя сделать так, чтобы плазма не разваливалась? Потому что эффект Черенкова. Все вспоминают работу Ландау об обратном эффекте Черенкова — «затухание» Ландау. И все обсуждение крутится вокруг того, что это нужно практически. Что завтра — термояд. Все понимают, что именно это по-настоящему важно.

magnifier.png Вайсс тоже пишет, что Вебер пришел к идее интерферометра независимо. Но Нобелевский комитет, видимо понимая, что у американцев есть проблемы с приоритетом, сформулировал, что премию дали не за сам метод, а за его реализацию

Понимаете, почему я ушел от темы гравитационных волн? Потому что она казалась менее практичной в то время. Сейчас ситуация поменялась. Но нужно было бы потратить сорок лет, чтобы этого дождаться.

А я, наслушавшись всех этих разговоров про эффект Черенкова, задаюсь вопросом: а у фононов есть эффект Черенкова?

Встречаюсь с Герценштейном и спрашиваю: «Миша, что ты думаешь про фононы?» Мы начали обсуждать, и он говорит: «Это может быть одной из причин шумов в полупроводниках».

А потом, когда мы взяли карандаш и бумагу, мне буквально в две строки удалось написать простую формулу: оказалось, что, если взять полупроводник, приложить к нему электрическое поле и заставить электроны двигаться со скоростью большей, чем скорость звука, он будет излучать уже не электромагнитные, а звуковые волны.

Мы с Михаилом пишем статью «О распространении акустических волн объемного заряда в полупроводниках»4 и посылаем в журнал «Радиотехника и электроника». Она там лежит полгода. А в это время выходит статья на аналогичную тему у американцев, уже с экспериментом, который подтверждает эту идею. Возникает новое научное направление — акустоэлектроника на объемных волнах. И я переключился на него.

А дальше я пошел по этому пути: у меня и кандидатская, и докторская посвящены акустоэлектронике. За годы работы по этому направлению мы с академиком Юрием Васильевичем Гуляевым получили две Государственные премии: одну за теорию, вторую за прикладные разработки.

Все имеют мобильные телефоны. А что в их основе? Про микроэлектронику все знают. Но мало кто задает вопрос, а где LC-контуры, использовавшиеся в приемниках для настройки на необходимую длину волны, на которых нас всех в школе учили? Исчезли. А вместо них теперь фильтры на поверхностных акустических волнах, которые вашим покорным слугой и моим коллегой академиком Гуляевым в статье «Усиление поверхностных волн в полупроводниках»5 были предложены еще в 1964 году, чтобы использовать их в электронике. И это была первая в мире работа.

Но как только мы опубликовали статью, японцы уже в 1966 году первыми реализовали эти идеи, а потом корейцы. А потом это уже стало техникой.

— А у нас никто не захотел это сделать?

— У нас вроде бы все хотели, все говорили, но никто ничего не делал. Наконец, когда я уже работал в системе Госстандарта, я пришел к председателю Госстандарта и предложил создать производство этих элементов. Написали соответствующую бумагу Николаю Ивановичу Рыжкову, в то время он был предсовмина, и он выделил деньги. Решили завод строить в Риге. Начали строить, завезли оборудование. Но настал 1991 год.

— А тема-то эта как раз и пошла в 1990-е.

— Она как раз тогда и пошла, была на пике. У нас в России все время получается так, что наши ученые могут много что предложить, но пока на Западе не будет прорыва, до чиновников не доходит, что в это нужно вкладываться.

Сегодня акустоэлектроника стала технической наукой. Такие фильтры стоят во всех телевизорах, во всех телефонах. Мне стало неинтересно, и я ушел в другую область — акустооптику, где все только начиналось. Вначале в системе Госстандарта, а потом в Институте радиоэлектроники РАН.

magnifier.png Я думаю, что в следующие пятьдесят лет ученые научатся генерировать гравитационные волны. А раз так, появится возможность связи на бесконечные расстояния. Ведь эти волны не затухают. И над этим сегодня уже кое-кто работает

Мои работы читают за границей, и о том, что я делаю здесь, в России, там знают больше, чем знают здесь. Еще в 1980-е годы мы занимались системой, которая исследует поверхность (и не только) океана с борта космического аппарата. Я предложил создать бортовой акустооптический спектрометр. А в 1987 году состоялся первый запуск космического аппарата с этой системой, в 1990-м был еще запуск.

В 1992 году я приезжаю в Китай и там вижу, что наш аппарат, который я разработал, я был главным конструктором, представляет уже Украина как свой собственный.

А 1995 году приезжают американцы в Институт радиоэлектроники, и я понимаю, что их интересуют именно эти работы: акустооптика на борту.

И они пригласили меня в Соединенные Штаты прочесть там лекции. Приезжаю, рассказываю. Меня спрашивают: «Это теория или эксперимент?». Я говорю: «Это уже работает на борту космического аппарата». Для них это было удивительно, какой уровень физики был у нас в советское время. А сегодня они уже в ArmyResearch Lab создали лабораторию по этому направлению. И меня, конечно, уже туда не пускают.

А сегодня, если вы посмотрите, что делается на рынке по акустооптике, то увидите, что на этом рынке крутятся 20 миллиардов долларов. Какова доля России в этом деле? Zero. Обидно. Очень обидно.

Беседу вели: Дан Медовников, Александр Механик


1 — Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory — лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, построенная в США.

2 — ЖЭТФ, т. 43, 605, 1962.

3 — Величина, описывающая плотность энергии и импульса гравитационного поля.

4 — Радиотехника и электроника, 7, 1009, 1962.

5 — ЖЭТФ. 1964, Т. 47. С.2251–2253.

Темы: Интервью

Еще по теме