Четыре железобетонных следствия и еще одно (интервью с Вячеславом Мухановым)

Вячеслав Муханов (фото из "Википедии")

Вяче­слав Муха­нов (фото из «Вики­пе­дии»)

Интер­вью было взя­то после объ­яв­ле­ния о детек­ти­ро­ва­нии релик­то­вых гра­ви­та­ци­он­ных волн в экс­пе­ри­мен­те BICEP2.

Борис Штерн: Когда ты понял, что инфля­ция – это имен­но то, что надо для свет­ло­го буду­ще­го?

Вяче­слав Муха­нов: В 1980 году, еще до соот­вет­ству­ю­щей рабо­ты Ста­ро­бин­ско­го и тем более до рабо­ты Гута. В 1979 году Гена Чиби­сов пред­ло­жил занять­ся кван­то­вы­ми флук­ту­а­ци­я­ми в ран­ней Все­лен­ной: нель­зя ли полу­чить из них галак­ти­ки? Когда-то, еще в 1960-х, подоб­ной зада­чей зани­мал­ся Саха­ров, но у него ниче­го не полу­чи­лось — воз­му­ще­ния в галак­ти­че­ских мас­шта­бах ока­за­лись слиш­ком малень­ки­ми. А боль­ше никто это­го не про­бо­вал.

Уйма вре­ме­ни у меня ушла на тех­ни­че­ские вещи — как про­кван­то­вать ска­ляр­ные воз­му­ще­ния.

Б. Ш.: Вро­де Воло­дя Лукаш делал то же самое?

В. М.: Да, мы с ним в какой-то момент пере­сек­лись по это­му пово­ду. Я тогда был аспи­ран­том, а он уже уче­ным с репу­та­ци­ей. При этом фор­маль­ная часть тео­рии кван­то­вых ска­ляр­ных воз­му­ще­ний ока­за­лась почти той же самой. Даже встал вопрос о том,чтобы опуб­ли­ко­вать сов­мест­ную рабо­ту на эту тему — это было пред­ло­же­ние Зель­до­ви­ча. Но было неяс­но, как в этой тео­рии полу­чить воз­му­ще­ния, доста­точ­ные для обра­зо­ва­ния галак­тик и вооб­ще всей струк­ту­ры Все­лен­ной. В резуль­та­те Лукаш быст­ро опуб­ли­ко­вал фор­маль­ную тео­рию, а мы с Чиби­со­вым попы­та­лись най­ти какую-либо модель ран­ней Все­лен­ной, где эта тео­рия мог­ла бы объ­яс­нить, как обра­зо­ва­лись галак­ти­ки. Дол­гое вре­мя не полу­ча­лось ниче­го. Я испро­бо­вал раз­ные моде­ли с нор­маль­ным веще­ством, и во всех этих моде­лях воз­му­ще­ния были слиш­ком малень­ки­ми. Нако­нец, воз­ник­ла идея: а что, если попро­бо­вать реше­ние де Сит­те­ра — ска­ляр­ное поле и немно­го ради­а­ции? И всё полу­чи­лось! Ока­за­лось, что кван­то­вые флук­ту­а­ции нуж­ным обра­зом уси­ли­ва­ют­ся и рас­тя­ги­ва­ют­ся. Всё вста­ло на свои места.

Б. Ш.: Полу­ча­ет­ся, вы подо­бра­лись к инфля­ции совсем с дру­гой сто­ро­ны. Дру­гие хоте­ли от нее плос­кой одно­род­ной Все­лен­ной, вы — затра­воч­ных неод­но­род­но­стей для галак­тик.

В. М.: Так это не менее, а в каком-то смыс­ле даже более важ­но: мы вполне мог­ли бы суще­ство­вать и во Все­лен­ной с гео­мет­ри­ей Лоба­чев­ско­го, а без галак­тик — никак. Этот резуль­тат про воз­му­ще­ния в мире де Сит­те­ра был опуб­ли­ко­ван в сере­дине 1980 года в виде пре­прин­та ФИАН (на англий­ском). А жур­наль­ная пуб­ли­ка­ция появи­лась толь­ко через два года в Monthly Notices (MNRAS). Рецен­зент (Бер­нард Карр) пол­но­стью пере­пи­сал наш англий­ский, потом надо было всё пере­пе­ча­тать, ну и поч­та в Англию и обрат­но шла меся­ца­ми.

Хоть в этой пер­вой рабо­те мы и пол­но­стью осо­зна­ли, что без де-сит­те­ров­ской (инфля­ци­он­ной) ста­дии не можем никак обой­тись, если хотим обра­зо­вать галак­ти­ки из кван­то­вых воз­му­ще­ний, деталь­ную струк­ту­ру воз­му­ще­ний в нашей моде­ли было всё же невоз­мож­но рас­счи­тать, посколь­ку пер­во­на­чаль­ная модель была слиш­ком упро­шен­ной. В декаб­ре 1980 года я решил посмот­реть, что про­ис­хо­дит с кван­то­вы­ми флук­ту­а­ци­я­ми в моде­ли, кото­рую пред­ло­жил Ста­ро­бин­ский, с тем, что­бы решить про­бле­му началь­ной син­гу­ляр­но­сти. В этой моде­ли пред­по­ла­га­лось, что Все­лен­ная бес­ко­неч­но дол­го нахо­ди­лась в де-сит­те­ров­ском состо­я­нии, а уже потом обра­зо­ва­лась наша Все­лен­ная. В резуль­та­те наших рас­че­тов ока­за­лось, что кван­то­вые флук­ту­а­ции раз­ру­ша­ют де-сит­те­ров­скую Все­лен­ную за доволь­но корот­кое вре­мя, и таким обра­зом про­бле­му син­гу­ляр­но­сти ока­за­лось решить нель­зя. Так что если иметь в виду пер­во­на­чаль­ную цель этой моде­ли, то мы ее закры­ли. С дру­гой сто­ро­ны, мы нашли, что если всё же пред­по­ло­жить, что по каким-либо при­чи­нам Все­лен­ная про­шла в тече­ние корот­ко­го вре­ме­ни через такую ста­дию, то про­бле­ма обра­зо­ва­ния галак­тик реше­на. Кван­то­вые флук­ту­а­ции дей­стви­тель­но уси­ли­ва­ют­ся и ведут в даль­ней­шем к галак­ти­кам и в конеч­ном ито­ге к жиз­ни. На этот раз я не риск­нул послать ста­тью за гра­ни­цу, и она была опуб­ли­ко­ва­на в «Пись­мах в ЖЭТФ» в мае 1981 года.

В этой ста­тье нам уда­лось пол­но­стью пред­ска­зать спектр воз­му­ще­ний, кото­рый уда­лось поме­рить толь­ко спу­стя 30 лет в экс­пе­ри­мен­тах WMAP и «Планк». Наблю­де­ния бле­стя­ще под­твер­ди­ли наши с Чиби­со­вым пред­ска­за­ния трид­ца­ти­лет­ней дав­но­сти.

Б. Ш.: Этот спектр — спе­ци­фи­че­ская харак­те­ри­сти­ка моде­ли Ста­ро­бин­ско­го? Что если взять дру­гую модель инфля­ции?

В. М.: Как ока­за­лось, кон­крет­ная модель здесь игра­ет очень незна­чи­тель­ную роль. Впо­след­ствии мне уда­лось пока­зать, что неза­ви­си­мо от моде­ли инфля­ции воз­му­ще­ния, обра­зо­вав­ши­е­ся после инфля­ции, все­гда слег­ка рас­тут с ростом мас­шта­ба. И в какой-то момент я чет­ко осо­знал, что если под­твер­дить этот рост воз­му­ще­ний с мас­шта­бом экс­пе­ри­мен­таль­но, то это будет одно­знач­ным дока­за­тель­ством того, что мы все про­изо­шли из кван­то­вых флук­ту­а­ций. Кро­ме того, наша тео­рия так­же пред­ска­зы­ва­ла, что воз­му­ще­ния долж­ны быть адиа­ба­ти­че­ски­ми и гаус­со­вы­ми. В нача­ле 1980-х было невоз­мож­но даже пред­ста­вить, что наш спектр когда-либо удаст­ся изме­рить с необ­хо­ди­мой точ­но­стью. Более того, адиа­ба­ти­че­ские, гаус­со­вы воз­му­ще­ния про­ти­во­ре­чи­ли аст­ро­но­ми­че­ским наблю­де­ни­ям. Тем не менее, это не поме­ша­ло мне защи­тить кан­ди­дат­скую дис­сер­та­цию в 1982 году.

Б. Ш.: Ну вот, не про­шло и трид­ца­ти пяти лет…

В. М.: Не про­шло. И все пред­ска­за­ния нашей тео­рии были бле­стя­ще под­твер­жде­ны экс­пе­ри­мен­таль­но.

Б. Ш.: Да, я выше уже это оха­рак­те­ри­зо­вал как три­умф нау­ки.

В. М.: Что каса­ет­ся инфля­ции и кван­то­во­го про­ис­хож­де­ния галак­тик, то в выс­шей сте­пе­ни уди­ви­тель­но, что един­ствен­ное пред­по­ло­же­ние о том, что наша Все­лен­ная про­шла в про­шлом через ста­дию тем­ной энер­гии, кото­рая уси­ли­ла кван­то­вые воз­му­ще­ния, ведет к пяти чет­ким пред­ска­за­ни­ям:

  • Все­лен­ная с высо­кой точ­но­стью «плос­кая».
  • Воз­му­ще­ния плот­но­сти — чисто адиа­ба­ти­че­ские (см. врез­ку).
  • Они же — гаус­со­вы.
  • Началь­ный спектр воз­му­ще­ний слег­ка (лога­риф­ми­че­ски) рас­тет с мас­шта­бом.
  • Суще­ству­ют пер­вич­ные гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны.

Пер­вые четы­ре пред­ска­за­ния в насто­я­щее вре­мя под­твер­жде­ны экс­пе­ри­мен­таль­но с огром­ной сте­пе­нью точ­но­сти. Что каса­ет­ся пято­го пред­ска­за­ния — ампли­ту­да гра­ви­та­ци­он­ных волн может ока­зать­ся ниже экс­пе­ри­мен­таль­но дости­жи­мо­го уров­ня. В прин­ци­пе, это не ката­стро­фа, посколь­ку осталь­ные — highly robust.

Адиа­ба­ти­че­ские воз­му­ще­ния

Когда сре­да сжи­ма­ет­ся или рас­ши­ря­ет­ся, она соот­вет­ствен­но нагре­ва­ет­ся или охла­жда­ет­ся. Если про­цесс про­хо­дит без пере­да­чи теп­ла от одних обла­стей дру­гим, то он назы­ва­ет­ся адиа­ба­ти­че­ским. При этом энтро­пия в сопут­ству­ю­щем объ­е­ме (сжи­ма­ю­щем­ся или рас­ши­ря­ю­щем­ся вме­сте с веще­ством) не меня­ет­ся. Неод­но­род­но­сти с посто­ян­ной удель­ной энтро­пи­ей (энтро­пи­ей, делен­ной на сопут­ству­ю­щий объ­ем) назы­ва­ют­ся адиа­ба­ти­че­ски­ми воз­му­ще­ни­я­ми. В кос­мо­ло­гии удель­ную энтро­пию удоб­но изме­рять как отно­ше­ние чис­ла фото­нов к чис­лу бари­о­нов. Аль­тер­на­ти­ва адиа­ба­ти­че­ским воз­му­ще­ни­ям – энтро­пий­ные воз­му­ще­ния, где чис­ло фото­нов на бари­он меня­ет­ся. Если адиа­ба­ти­че­ские воз­му­ще­ния плот­но­сти кос­ми­че­ской сре­ды каким-то обра­зом замо­ро­зить, то из-за диф­фу­зии фото­нов они пре­вра­тят­ся в энтро­пий­ные: тем­пе­ра­ту­ра выров­ня­ет­ся, а плот­ность оста­нет­ся пере­мен­ной. Одна­ко в ран­ней Все­лен­ной диф­фу­зия фото­нов для доста­точ­но боль­ших воз­му­ще­ний была незна­чи­тель­ной, и воз­му­ще­ния, родив­ши­е­ся как адиа­ба­ти­че­ские, тако­вы­ми и оста­ва­лись. Воз­му­ще­ния, родив­ши­е­ся в ходе инфля­ции, авто­ма­ти­че­ски ста­но­ви­лись адиа­ба­ти­че­ски­ми при «выго­ра­нии» инфла­то­на. То, что воз­му­ще­ния изна­чаль­но были адиа­ба­ти­че­ски­ми, вид­но по поло­же­нию пиков на рис. 32.1. Если бы они были энтро­пий­ны­ми, аку­сти­че­ские коле­ба­ния сре­ды в ран­ней Все­лен­ной вели бы себя по-дру­го­му, и пики ока­за­лись бы в дру­гих местах.

3.1

Б. Ш.: Желе­зо­бе­тон­ные.

В. М.: Да, желе­зо­бе­тон­ные. Они были под­твер­жде­ны, и, я думаю, ника­ких сомне­ний здесь быть не может; абсо­лют­но ясно, что все мы про­изо­шли из кван­то­вых флук­ту­а­ций. Если бы хоть одно из этих пред­ска­за­ний было опро­верг­ну­то, боль­шин­ство физи­ков усо­мни­лось бы в том, что мы дей­стви­тель­но зна­ем что-то о ран­ней Все­лен­ной. Меня, напри­мер, неод­но­крат­но спра­ши­ва­ли на докла­дах: если ns, харак­те­ри­зу­ю­щий наклон спек­тра, ока­жет­ся 0,99 ± 0,01, согла­сишь­ся ли ты с тем, что тео­рия не рабо­та­ет? Я отве­чал: согла­шусь! Прав­да, Андрей Лин­де гово­рил: ну, мож­но при­ду­мать такую модель, кото­рая даст почти точ­но еди­ни­цу. Но, по-мое­му, это уже не насто­я­щая физи­ка. Изоб­ре­та­тель­ство вся­че­ских лазе­ек — совсем дру­гой биз­нес.

Б. Ш.: Ну, Андрей гово­рит как раз то же самое про гаус­со­вость, как народ делал биз­нес на моде­лях инфля­ции, нару­ша­ю­щих гаус­со­вость.

В. М.: Вот! Перед пуб­ли­ка­ци­ей резуль­та­тов «План­ка» был пущен слух, что «Планк» нашел негаус­со­вость, и даже было орга­ни­зо­ва­но несколь­ко кон­фе­рен­ций в пред­вку­ше­нии этой сен­са­ции. К сча­стью, «Планк» всё рас­ста­вил по сво­им местам.

Б. Ш.: Андрей уже весь­ма кра­соч­но рас­ска­зал про это.

В. М.: Или взять недав­ний резуль­тат по гра­ви­та­ци­он­ным вол­нам. Он доволь­но серьез­но про­ти­во­ре­чит резуль­та­там «План­ка». Тем не менее, мно­гие тут же ста­ли под­стра­и­вать­ся так, что­бы, как гово­рит­ся, «уго­дить и нашим, и вашим», вве­ли пере­мен­ный спек­траль­ный индекс и т.д., коро­че, пол­ный бред. И всё это вме­сто того, что­бы про­сто подо­ждать, пока экс­пе­ри­мен­та­то­ры выяс­нят, кто же из них прав.

Б. Ш.: Я уже писал, что это наси­лие над тео­ри­ей. И Руба­ков так же дума­ет.

В. М.: Я вооб­ще силь­но не удив­люсь, если исто­рия с резуль­та­том BICEP2 ока­жет­ся ана­ло­гич­ной исто­рии со сверх­све­то­вы­ми ней­три­но (в 2011 году было объ­яв­ле­но об экс­пе­ри­мен­таль­ном изме­ре­нии ско­ро­сти ней­три­но, ока­зав­шей­ся чуть выше ско­ро­сти све­та, что вызва­ло вал тео­ре­ти­че­ских работ, но ока­за­лось три­ви­аль­ной тех­ни­че­ской ошиб­кой. — Б.Ш.). При всём том, что резуль­та­ты BICEP2 не под­твер­жде­ны и есть куча вопро­сов, посмот­ри, какая под­ня­лась шуми­ха в самых раз­ных газе­тах, жур­на­лах, по теле­ви­де­нию. Когда были опуб­ли­ко­ва­ны куда более мощ­ные резуль­та­ты WMAP и «План­ка», кто об этом напи­сал в Рос­сии? Боря Штерн в «Тро­иц­ком вари­ан­те» да еще раз-два и обчел­ся. А тут — девя­тый вал.

Б. Ш.: Может быть, это и не так пло­хо. Сколь­ко наро­да узна­ло, что суще­ству­ют гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны, что есть такая тео­рия инфля­ции, что есть такая нау­ка — кос­мо­ло­гия…

В. М.: Тут такая про­бле­ма. После сен­са­ции со сверх­све­то­вы­ми ней­три­но, закон­чив­шей­ся скан­да­лом, про­стая пуб­ли­ка, навер­ное, даже усо­мни­лась в откры­тии бозо­на Хиггса: может, опять разъ­ем пере­пу­та­ли. Такие исто­рии дис­кре­ди­ти­ру­ют нау­ку.

Б. Ш.: С одной сто­ро­ны — да. Каж­дая лоп­нув­шая сен­са­ция подоб­на лож­но­му кри­ку «Вол­ки!». Но нет худа без добра — народ видит, что в нау­ке что-то про­ис­хо­дит. Кста­ти, резуль­тат BICEP2 вряд ли лоп­нет с таким трес­ком. Непра­виль­ный учет фона — это все-таки не разъ­ем непра­виль­но воткнуть. И есть шанс, что резуль­тат под­твер­дит­ся. Конеч­но, им надо было чуть-чуть подо­ждать — «Планк» уже ско­ро дол­жен выдать дан­ные по фону. Но, види­мо, хоте­лось быть впе­ре­ди всех.

В. М.: Вооб­ще, уро­вень жур­на­ли­сти­ки, когда речь захо­дит о нау­ке, ужа­сен. По теле­ви­зо­ру ино­гда слу­ша­ешь и в ужас при­хо­дишь! Я, кста­ти, под­пи­сал­ся на рос­сий­ское теле­ви­де­ние. Изви­ни, но всё, кро­ме «Дождя», такое.

На этом раз­го­вор пере­шел на поли­ти­ку и назад уже не вер­нул­ся. Он про­ис­хо­дил в самом нача­ле апре­ля 2014 года.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , ,

 

7 комментариев

  • влад:

    Оч тяже­ло читать ста­тью для непо­свя­щен­ных
    (т.е. тем, на кого она и рас­счи­та­на).
    Надо пояс­нить все тер­ми­ны,
    если речь идет о пара­мет­рах спек­тра, пока­зать их на рисун­ках.
    Но глав­ное- зачем все это, что дает для пони­ма­ния мира??
    Из каких урав­не­ний сле­ду­ет?
    Ведь все тео­рии для бес­ко­неч­но малых маш­ста­бов не могут стро­ить­ся на стан­дарт­ной, пусть и кван­то­вой физи­ке.
    Зако­ны-то меня­ют­ся с мас­шта­ба­ми.
    нуж­на боль­шая серия попу­ляр­ных лек­ций на уровне лек­то­рия Полит.ру

  • БШ:

    >Оч тяже­ло читать ста­тью для непо­свя­щен­ных
    >(т.е. тем, на кого она и рас­счи­та­на).
    >Надо пояс­нить все термины,если речь идет о пара­мет­рах спек­тра, пока­зать их >на рисун­ках.

    Это гла­ва из кни­ги. Понят­но, что тер­ми­ны там вво­дят­ся посте­пен­но. Имен­но эта пуб­ли­ка­ция в отры­ве от кни­ги – для более менее посвя­щен­ных. В дан­ный момент счел сво­им дол­гом опуб­ли­ко­вать ее.

    >Но глав­ное- зачем все это, что дает для пони­ма­ния мира??
    >Из каких урав­не­ний сле­ду­ет?
    >Ведь все тео­рии для бес­ко­неч­но малых маш­ста­бов не могут стро­ить­ся на >стан­дарт­ной, пусть и кван­то­вой физи­ке.

    Это не бес­ко­неч­но малые мас­шта­бы. Стан­дарт­ная физи­ка рабо­та­ет вплоть до пан­ков­ских мас­шта­бов – инфля­ция от них отсто­ит на 2 – 3 поряд­ка.

    Зако­ны-то меня­ют­ся с мас­шта­ба­ми.
    нуж­на боль­шая серия попу­ляр­ных лек­ций на уровне лек­то­рия Полит.ру

    Да, но это немно­го дру­гой жанр.

    • Случайный прохожий:

      А есть что-нибудь совсем попу­ляр­ное по инфля­ции? Меня инте­ре­су­ют совсем про­стые вопро­сы. Вот, напри­мер, инфла­тон. Бла­го­да­ря ему был воз­мо­жен Боль­шой взрыв, пра­виль­но? Я даже не спра­ши­ваю, отку­да инфла­тон взял­ся. Мне про­сто инте­рес­но, как он мог суще­ство­вать, если время/​пространство роди­лось толь­ко в момент Боль­шо­го взры­ва?

      • БШ:

        Кни­га, отку­да взя­та эта гла­ва гораз­до попу­ляр­ней, чем этот диа­лог.
        Отку­да взял­ся инфла­тон – здесь две сто­ро­ны отве­та – что это за сущ­ность, и отку­да взя­лось его нуж­ное (боль­шое) зна­че­ние на стар­те инфля­ции.
        Эта сущ­ность может быть более тяже­лым ана­ло­гом поля Хиггса, напри­мер. А мож­но и вооб­ще без него обой­тись, как в моде­ли Ста­ро­бин­ско­го.
        Как стар­то­ва­ла инфля­ция? Про­ще все­го это объ­яс­ня­ет сце­на­рий хао­ти­че­ской инфля­ция. Есть «про­стран­ствен­но-вре­мен­ная пена» – кван­то­вое состо­я­ние, где нет клас­си­че­ско­го вре­ме­ни и про­стран­ства, кото­рое «кипит», и в кото­ром все-вре­мя появ­ля­ют­ся пузырь­ки мень­шей плот­но­сти, где есть заро­ды­ши про­стран­ства-вре­ме­ни. И если в таком пузырь­ке ока­зы­ва­ет­ся нуж­ное зна­че­ние инфла­то­на (и доста­точ­но одно­род­ное) – пошла инфля­ция, кото­рую уже не оста­но­вишь ничем.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com