Через тернии к мечте

Двадцатичетырехлетний Дима Гулевич совсем не похож на расчетливого рационалиста или прожженного западника. Просто он очень любит свою профессию, которая высоко котируется во всех цивилизованных странах мира, кроме России. Дима – физик-теоретик. Эту специальность он получил на физическом факультете Санкт-Петербургского университета. А вот научно-исследовательской работой занимается не на родном физфаке, а в аспирантуре английского университета Лафборо (Loughborough), куда после стажировки пригласил его профессор Ф.В. Кусмарцев. Область профессиональных интересов Димы – квантовая физика. Вместе с Кусмарцевым, научным руководителем своей будущей кандидатской диссертации, он исследует сверхпроводниковые кубиты, элементарные ячейки квантовых компьютеров. Дима верит, что квантовые компьютеры откроют новую эпоху в научных исследованиях.

«Они позволят решать задачи, недоступные даже самым современным суперкомпьютерам. Прежде всего, это моделирование квантовых систем и сверхбыстрый поиск в больших объемах неупорядоченной информации. Такие возможности найдут свое применение во многих областях науки. Моделирование биохимических процессов в живой клетке значительно упростит разработку новых лекарств, а исследование генома человека позволит победить многие неизлечимые болезни. В мире информационных технологий появятся новые, гораздо более эффективные поисковые системы. Информационная революция непосредственно коснется и нашей обыденной жизни. С помощью квантовой криптографии можно будет надежно защитить любую информацию, появится квантовый Интернет и квантовые телекоммуникационные технологии.

Глядя в будущее, хочется помечтать о других применениях квантовых вычислительных машин. Например, мы могли бы использовать их для поиска сигналов от внеземных цивилизаций. Современным компьютерам сложно справиться с большим объемом принятых с радиотелескопа сигналов, среди которых нужно выделить и распознать хоть какой-нибудь разумный. И в этом квантовые компьютеры могли бы хорошо помочь. Но даже если они и не будут никогда созданы, исследования и эксперименты ученых не пропадут бесследно. Научно-исследовательский прогресс неизбежно приведет к созданию новых устройств, в основе которых лежат квантовые законы».

Встреча единомышленников

Впервые о квантовых вычислениях Дима услышал от Виктора Тимофеевича Кима, доктора физ.-мат. наук, сотрудника Петербургского института ядерной физики. Под его руководством после окончания третьего курса университета он выполнял курсовой проект по моделированию процессов при высоких энергиях и не где-нибудь, а в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Тогда же во время обсуждения с научным руководителем проблемы моделирования квантовых систем стали понятны недостатки вероятностного описания рождения частиц. Более точное описание требует учета квантовой интерференции. Как бы пригодился здесь квантовый компьютер!

Но в то время на физическом факультете СПбГУ фундаментальные исследования в области теории квантовой информации не велись. И тут судьба преподнесла молодому человеку настоящий подарок. Дима выиграл грант на пятимесячную стажировку за рубежом. Его приглашали учиться сразу несколько университетов, среди них один испанский и два английских. Первое желание, конечно, Испания – страна, язык, литературу, искусство которой он хорошо знал и любил со школы. Из-за любви к испанскому, а также из-за нежелания расставаться с друзьями-одноклассниками он не перевелся в физико-математический лицей, куда его неоднократно приглашали после 9 класса как победителя олимпиад по физике, астрономии. В общем, Испания манила. Однако, взвесив все «за» и «против», остановился на английском университете Лафборо. Там-то и встретил человека, который не только ввел его в новую область исследований – квантовую физику, но и оказал огромное влияние на формирование профессионального мировоззрения начинающего ученого.

«Федор Васильевич Кусмарцев, руководитель моей научной работы в Лафборо, научил меня творчески смотреть на физический мир. Помню, еще в начале нашего знакомства я показал профессору формулу, которую выводил несколько дней. Просмотрев расчет, он спросил: «Объясните, что из этой формулы следует?». А затем произнес такую фразу: «Математик вывел формулу – на этом его работа закончилась, для физика с этого момента все только начинается». Другими словами, в физике огромное значение имеет интерпретация физической идеи, результата. У физика должна быть хорошо развита физическая интуиция. Физика – это творчество и, в определенной степени, искусство. Просто, в отличие от музыки, живописи, красота в ней скрыта, и оценить ее могут немногие».

У них и у нас

Дима показывает фотографии английского университета. Учебные корпуса и лаборатории утопают в зелени и цветах. Университетский городок расположен в небольшом тихом городе Лафборо, между Лестером и Ноттингемом, в самом центре Англии, в двух часах езды к северу от Лондона. Университет входит в десятку лучших британских вузов. Димин дом, который он снимает с друзьями, располагается в пяти минутах ходьбы от университета. Для сравнения, в Питере, чтобы съездить один раз на свой факультет (который находится в Петергофе), он тратил на дорогу в день в общей сложности около пяти часов.

В Англии ему не приходится столько времени уделять бытовым проблемам. Аспирантская стипендия позволяет ему снимать жилье, нормально питаться и даже путешествовать по Европе, а главное – полноценно заниматься наукой.

В Англии его поразило, как много за границей русских ученых. Ведущие профессора физического отделения университета Лафборо – это российские умы, когда-то эмигрировавшие из России. На доске кадров первой висит фотография Нобелевского лауреата по физике 2003 года А.А. Абрикосова, рядом фотографии руководителя отделения физики профессора Ф.В. Кусмарцева и профессора А.С. Александрова. То, что российское образование одно из лучших в мире, Дима понял сразу, как только начал вести семинары у студентов.

«Иногда, когда я веду семинары по статистической физике у студентов третьего курса, замечаю у некоторых из них пробелы в элементарных базовых знаниях. В России такой студент просто не выжил бы, его быстро отчислили бы или предложили бы перевестись на более легкую специальность. В английских вузах к студентам более лояльное отношение. В любом английском университете преподаватель должен читать лекции так, чтобы его понял самый отстающий студент. У нас никогда преподаватель не будет подстраивать свои лекции под интеллектуальный уровень студента. Российское образование в большей степени академическое, более основательное и глубокое. В то время как западное имеет большую практическую направленность. Вполне возможно, что такое образование лучше отвечает насущным потребностям английского общества и страны в целом».

Трудный выбор

Слушая Диму, кто-то наверняка мысленно нарисует портрет эдакого ученого очкарика, которого ничего, кроме физики, не интересует. И напрасно. Хотя очки Дима носит, но во всем остальном он такой же, как все современные люди: любит походы, веселые студенческие вечеринки, слушает рок-музыку. Есть у него и любимая девушка Светлана, настоящая русская красавица с русой косой до пояса. Света родом из Казахстана, приехала в Англию, будучи аспиранткой питерского Военмеха. В свободное время вместе посещают уроки танцев, все в пределах того же университетского кампуса. Там же располагаются большой современный бассейн, тренажерные залы, футбольные поля, теннисные корты. А недавно на открытие Национальной академии крикета приезжала сама английская королева.

Что касается круга Диминых интересов, то он настолько широк, что по окончании школы молодой человек не знал, чему отдать предпочтение: физике, астрономии или музыке. Мама очень хотела, чтобы дети стали музыкантами, играли на скрипке. Мечта мамы наполовину осуществилась. Старшая Димина сестра Оля – профессиональная скрипачка, недавно закончила Санкт-Петербургскую консерваторию, а живет, как и Дима, за границей, играет в одном из оркестров Мексики. (Выходит, даже Мексика лучше ценит молодые дарования, чем просвещенная, с великими культурными традициями Россия?)

А Диме после окончания музыкальной школы мысль о музыкальной карьере пришлось оставить. На прослушивании перед вступительным экзаменом в музыкальное училище, педагог поинтересовался, есть ли у него другие профессиональные увлечения, помимо музыки. И, услышав ответ, спросил: «Вы оставите физику ради музыки?». Дима вдруг отчетливо осознал, что без музыки он проживет, а без физики нет.

От карьеры астронома отказаться было легче. Астрономия гораздо ближе к физике, нежели музыка, более того, не зная законов физики, никогда не приблизишься к разгадке тайны Вселенной.

Астрономией он увлекся еще в седьмом классе. Как-то после уроков они с другом заглянули в библиотеку, взгляд Димы упал на книжку с красивейшими фотографиями звездного неба на обложке. В ней рассказывалось о звездах, об устройстве Вселенной, о галактиках. Он перечитал в библиотеке все, что было написано по астрономии. Умолял родителей купить ему телескоп. Родители в утешение купили сыну зрительную трубу, через нее он рассматривал небо, изучал созвездия. Даже удалось разглядеть кольца Сатурна, серп Венеры и наблюдать спутники Юпитера. Он ежегодно участвовал в олимпиадах по астрономии, в том числе и всероссийских, неоднократно завоевывал первые места. В одиннадцатом классе под руководством аспиранта СПбГУ А. Губанова сделал первую исследовательскую работу о белых карликах, маленьких горячих звездах, а затем выступал с ней на конференциях школьников. После одиннадцатого класса его приглашали учиться на астрономическое отделение физфака МГУ. Однако он решил остаться в своем родном городе и выбрал физический факультет СПбГУ – кафедру физики высоких энергий и элементарных частиц. Этот выбор не был случайным, любовь к астрономии сыграла здесь не последнюю роль. Именно физика высоких энергий ответственна за процессы, происходящие на ранних стадиях эволюции Вселенной. Тема мироздания Диму по-прежнему интересует, просто рассматривает он ее теперь через призму новых физических знаний.

«Интереснейшая концептуальная проблема – это проблема квантовых измерений. В проблеме измерений я вижу окно в область недопустимого, непознанного, неизученного. Это переплетается с религией, философией, пониманием Вселенной. Самая большая загадка: как и почему происходит коллапс волновой функции. В повседневной жизни мы привыкли, что объекты ведут себя, вообще говоря, независимо от того, наблюдаем мы за ними или нет. Совершенно противоположное творится в квантовом мире. Неподверженные наблюдению частицы эволюционируют по законам квантовой механики, согласно уравнению Шредингера. Как только мы начинаем наблюдать за ними, они тотчас принимают фиксированные, вполне определенные состояния. Как, почему и в какой момент частица «выбирает» то, а не иное квантовое состояние, и есть проблема измерений. Происходит ли это внутри нашего сознания, по воле Всевышнего или благодаря каким-то доселе неизученным процессам, ответ на этот вопрос не знает никто.

Интересную концепцию предложил физик Эверетт, я имею в виду так называемую многомировую интерпретацию квантовой механики. В каждый момент коллапса волновой функции происходит расщепление всего мира на несколько составляющих, в каждой из которых измеряемая система, будь то знаменитый Шредингеровский кот или квантовая частица, имеет четко определенное состояние и не противоречит здравому смыслу с точки зрения наблюдателей в каждом из этих расщепленных миров. Такое вот богатое наследие вопросов и парадоксов оставил нам прошлый век. Физикам дана уникальная возможность прочувствовать и понять, сколько непознанного таит в себе наш мир, насколько отличен он от того привычного, который мы каждый день видим».

До свидания, Родина

У Димы впереди много времени, чтобы искать ответы на эти и многие другие вопросы. Но много ли отпущено времени России, чтобы восстановить былой престиж профессии ученого? То, с каким скрипом идет реформа образования, какое негативное отношение встречает она в научном мире, заставляет сомневаться в изменении в ближайшее время вектора движения. Можно, конечно, утешать себя мыслью о пользе интеграции для науки, можно, на худой конец, вспомнить академика Капицу, других советских ученых, стажировавшихся долгие годы за границей. Международный обмен знаниями, несомненно, нужен и важен для развития науки, но не менее важны и свои отечественные научные школы. Кто их будет создавать? Если выпускники российских вузов, в отличие от их ровесников из Китая и Индии, на Родину возвращаться не хотят. За примерами далеко ходить не надо. Почти все герои моих газетных публикаций, победители школьных и студенческих всероссийских, всемирных олимпиад по математике, физике, программированию, живут за пределами России. Иван Изместьев преподает математику в одном из университетов Германии, Антон Лапунов – ведущий программист компании «Мicrosoft» в Штатах, его друг Дима Васюра работает программистом в Канаде.

Сегодня мой «заграничный» список пополнился еще одним молодым российским дарованием – выпускником физического факультета Санкт-Петербургского университета и аспирантом английского университета Лафборо Дмитрием Гулевичем. Уверена, Дима не последний в этом списке. .

Р.S. А детская мечта Димы осуществилась. У него теперь есть телескоп, настоящий, английский. Кольца Сатурна через него видны гораздо отчетливее, чем через детскую подзорную трубу.

Журнал «Атомная стратегия» № 18, август 2005 г.

http://www.lboro.ac.uk/departments/ph/staff/drg.html