Через формулы к звёздам

Леонид ЧЕЧИН (слева) и Сергей ДУБОВИЧЕНКО.

Какой будет энергия будущего? Как мы будем отапливать дома через 200 лет? Вращается ли Вселенная? Для многих из нас это вопросы из области научной фантастики. Для казахстанских ученых-астрофизиков Леонида ЧЕЧИНА и Сергея ДУБОВИЧЕНКО это обычные рабочие задачи. В процессе их решения ученые предложили уравнения и получили результаты, не имеющие аналогов в мире.

Сложные процессы бесконечной Вселенной можно “упаковать” в лаконичную формулу уравнений. Однако найти эти формулы чрезвычайно сложно. Одни поколения ученых веками бились над поисками разных переменных, другие - над возможностью их объединить. По словам профессора Леонида Чечина, если предложенная модель согласуется с действительными результатами наблюдения, тогда все говорит о том, что эта модель правильная.
Заведующему лабораторией Астрофизического института имени В. Г. Фесенкова АО “Национальный центр космических исследований и технологий” профессору Сергею Дубовиченко удалось разработать метод расчета термо­ядерных реакций, ошибка которого может составить всего 10-15 процентов. До этого исследования ученые всего мира основывались только на эксперименте, ошибка которого могла составить ни больше ни меньше... 100 процентов!
- 10 процентов сегодня - это предельный минимум, - поделился с нами Сергей Борисович. - На сегодняшний день на базе единого подхода рассчитаны основные характеристики уже 30 термоядерных реакций, в ближайших планах - провести расчеты еще 20.
На наш вопрос, какую пользу эта теория принесет людям, далеким от науки, Дубовиченко ответил:
- Термоядерная энергия - это будущее человечества, а значит, касается каждого из нас. Через 100-200 лет на Земле не останется ни угля, ни нефти. Мы не доживем до этого, но нашим потомкам нужно будет искать выход из положения. Всю тепловую энергетику заменить атомной будет невозможно. Уран, необходимый для атомной энергии, израсходуют лет за 200-300! И получат горы радио­активных отходов, а потом снова тупик. Отходов этих будет настолько много, что те, кто думает о будущем, уже сегодня понимают всю опасность такой энергетики и стремятся ее избежать. Например, уже сейчас Европа отказывается от атомных реакторов. В то же время в термоядерных реакторах для выработки энергии нужна только переработанная океанская вода. И этой воды в качестве топлива в термоядерных реакторах хватит на тысячи, а возможно, и сотни тысяч лет. Если мы сможем понять, как происходит термо­ядерная реакция, то сможем создать и термоядерные реакторы. В отличие от атомных у них нет радио­активных отходов, все топливо в них сгорает, а излучение от термоядерных реакторов преобразуется в энергию.
Также Сергей Дубовиченко рассказал, что сейчас во Франции строят экспериментальный термоядерный испытательный реактор ITER, стоимость которого уже перевалила за 15 миллиардов евро. Термоядерный реактор будут строить еще 5 лет, а потом еще 10 лет испытывать. Сейчас в строительстве принимают участие около десяти стран, среди которых и Казахстан.
- Если испытания будут успешными, тогда этот проект может быть реализован. Однако об использовании реактора на промышленном уровне говорить еще рано.
Свои исследования о термо­ядерных реакциях Сергей Дубовиченко положил в основу ряда книг об астрофизике, выпущенных не только в Казахстане, но и в США, и в Германии. Уникальность этих книг состоит еще в том, что помимо метода расчета термоядерных реакций автор приводит компьютерные программы, с помощью которых можно это рассчитать.
- Чаще всего физики относятся к программированию как к вспомогательному инструменту, который можно эксплуатировать, но особого внимания на него не обращать, - утверждает ученый. - А между тем именно от разработанных программ зависит половина успеха работы.
Солидарен с коллегой и начальник отдела перспективных астрофизических исследований Астрофизического института имени В. Г. Фесенкова профессор Леонид Чечин. Он разработал метод, опираясь на который можно рассчитать различные динамические процессы в движении тел, в том числе и вращение нашей Вселенной. Почему речь идет именно о движении?
- Проблема движения была одной из первых в астрономии. Она рассматривает, как движется небесное тело, по какой траектории, - рассказал Леонид Михайлович. - Для нас сейчас считается элементарным вопрос: почему тело падает? Падение - это тоже движение. Сегодня любой ответит: существуют сила тяготения, гравитационное поле. А 2000 лет назад говорили, что тело падает вниз, потому что стремится к своему естественному месту. И это правильно, ведь естественным местом для него является Земля. Человек рождается на Земле и уходит в нее.
Ученый уверен: пусть эти вопросы и не имеют близкой практической отдачи, но именно они определяют мировоззрение человека и его место в огромной Вселенной.
- Моя работа по развитию метода исследования движения заключалась в том, чтобы посмотреть на многие процессы движения тел, начиная от микрочастиц и заканчивая галактиками и другими “экзотическими” объектами, к примеру, космическими струнами, петлями, монополями частиц, с общих позиций. Уже существовало много видов уравнений движения, описывающих динамику тел. Но не было предложено универсального подхода, который бы позволил про­анализировать все проблемы с единой точки зрения. Понять с точки зрения физики - означает решить уравнение движения и оценить результаты. Сегодня у нас есть метод, который позволяет рассчитать даже вращение Вселенной.
Именно этот вопрос стал причиной споров в современной мировой среде ученых-астрофизиков. Как рассказывает Леонид Чечин, когда Вселенная родилась в результате большого взрыва, она вращалась с умопомрачительной скоростью. Но Вселенная постоянно расширяется, и в процессе расширения ее скорость уменьшается. Для аналогии ученый привел пример... фигуриста:
- Как раскручивается фигурист? Он раздвигает руки и начинает вращаться. Потом руки сжимает и ускоряется. Возникает очень большая угловая скорость. А тут все наоборот.
Сегодняшняя скорость вращения Вселенной настолько мала, что наблюдать ее крайне сложно. Поэтому ученые разделились на два лагеря: одни считают, что Вселенная вращается, другие - нет. Но все-таки теоретически это возможно, уверен Леонид Михайлович.
- К примеру, немецкие и китайские ученые выявили так называемую “ось зла”, которая представляет собой ориентацию всей Вселенной. Если считать, что “ось зла” существует, то вокруг нее и происходит вращение. Тогда какова ее угловая скорость? Практически все тела, которые вращаются, имеют магнитное поле. Согласно одной модели, если тело вращается, оно обязательно имеет магнитное поле. Если же Вселенная вращается, то и она должна иметь собственное магнитное поле. Где оно? Над этими вопросами мы сегодня работаем.
Под пристальным изучением Леонида Чечина находятся и процессы вращения галактик. Примечательно, что одни галактики вращаются в правую сторону, а другие - в левую. Ученый утверждает: если бы Вселенная была совершенно однородна, то тогда количество правовращающихся и левовращающихся галактик было бы одинаковым. Но, как оказалось, правовращающихся галактик больше, как и среди людей больше правшей, чем левшей. И это экспериментально было доказано американским астрономом Майклом ЛОНГО.
- Правая и левая симметрии нарушены в природе в принципе! Даже молекулы ДНК имеют разную симметрию, - объяснил Леонид Михайлович. - Сейчас мы пытаемся ответить на вопросы: почему одни галактики вращаются влево, а другие вправо? Получилось ли так, что правовращающиеся галактики перешли в левовращающиеся? Если это допустить, то значит, что галактика сначала вращалась, а потом остановилась, но такого не может быть в движении тел! И почему же она закрутилась в обратную сторону? Следовательно, изначально у Вселенной были для этого предпосылки.
Мы рассказали лишь о некоторых современных проблемах, над которыми работают казахстанские астрофизики. Но в их арсенале уже есть блестящие результаты, вошедшие в золотой фонд мировой астрономии и продолжающие традиции отечественной астрономической науки.

Екатерина ТИХОНОВА, фото Романа ЕГОРОВА, Алматы