С медалью Кавли на груди

В Осло состоялось вручение международной премии Кавли. Лауреат премии Кип Торн в эксклюзивном интервью проекту Indicator.Ru рассказал, как идеи советского учёного Владимира Брагинского повлияли на создание международного научного сообщества и помогли регистрировать гравитационные волны.

Что произошло: 6 сентября в Концертном зале Осло состоялась пятая церемония награждения девяти лауреатов премии Кавли. Золотую медаль, свиток и денежный чек на сумму одного миллиона долларов ученымвручал наследный кронпринц Норвегии Хокон. Также на этой неделе в Осло прошли традиционные лекции награждённых ученых.

Награду нередко называют «Нобелевской премией по новым наукам» – она присуждается за выдающиеся достижения в области астрофизики, нейробиологии и нанотехнологий. Премию вручают один раз в два года, а первые награждения по инициативе мецената Фреда Кавли прошли в 2008 году.

Лауреатов премии Кавли 2016 года объявили еще в июне в Осло и Нью-Йорке. Предлагаем вспомнить, кому и за что досталась престижная награда.

Приз «за самое маленькое»: Премию Кавли в области нанотехнологий получили немецкий ученый Герд Бинниг, исследователь из Швейцарии Кристоф Гербер и ученый из США Кельвин Куэйт «за изобретение и реализацию атомно-силовой микроскопии, прорыв в измерительных технологиях». Награда достаточно поздно нашла героев: научный коллектив создал микроскоп еще в 1982 году. С момента изобретения прибор доказал свою значимость и стал незаменимым помощником в исследованиях: атомно-силовой микроскоп позволяет увидеть рельеф поверхности твердых тел с рекордной детальностью. Кстати, для Биннига премия Кавли — не первая престижная научная награда: в 1986 году вместе с Генрихом Рорером он стал нобелевским лауреатом по физике за создание сканирующего туннельного микроскопа.

Премия «за самое сложное»: В области нейронаук были отмечены американцы Ева Мардер, Карла Шац и Майкл Мерзенич «за открытие механизмов, которые позволяют опыту и нейронной активности ремоделировать функции мозга». Нейробиологи доказали, почему быть умным полезно для здоровья: они проанализировали, как полученные знания и накопленный опыт изменяют клетки головного мозга. В ходе исследований команда ученых описала два периода наибольшей «пластичности» мозга. В раннем возрасте нейроны изменяются под действием «маленьких открытий», которые ребенок совершает каждый день. С течением времени мозг человека не теряет «гибкости», а продолжает развиваться под влиянием поступающей информации. Это еще одно исследование с длительной историей: научная работа началась еще в 1970-х годах.

Награда «за самое большое»: Так еще называют премию Кавли в области астрофизики. В 2016 году, что было достаточно ожидаемо, престижную научную награду присудили Райнеру Вайссу, Кипу Торну и Рональду Древеру за прямую регистрацию гравитационных волн. Последний, к сожалению, не смог присутствовать на торжественной церемонии из-за проблем со здоровьем.

В 1992 году Вайсс, Древер и Торн предложили проект по созданию лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO). В сентябре 2015 года совместный проект учёных LIGO зафиксировал колебания пространства-времени от слияния двух чёрных дыр, подтвердив Общую теорию относительности Альберта Эйнштейна. Уже сейчас можно с уверенностью говорить, что регистрация гравитационных волн войдет в список научных прорывов XXI века. Ранее, в мае этого года, этот же коллектив ученых был награжден премией Шао.

В беседе с Николаем Подорванюком, руководителем проекта "Indicator.ru", Торн вспоминает ушедшего в марте этого года Владимира Брагинского и рассказывает, почему без российских ученых могло не состояться Международное научное сообщество LIGO.

«Впервые идея использования оптического интерферометра для обнаружения гравитационных волн возникла у Михаила Герценштейна и Владислава Пустовойта (я часто ездил в Россию и был с ними близко знаком). Основная идея все же была их, но ее не поддерживали в Советском Союзе, они были теоретиками.

Владимир Брагинский был другом Герценштейна, но я не знаю, был ли он знаком с Пустовойтом. Во второй половине 1960-х годов началась экспериментальная программа по гравитационным волнам. Брагинский написал классическую обзорную статью, кажется, в 1965 году, и только спустя некоторое время, в 1967 или 1968 году, он понял, что нам придется столкнуться с квантовыми пределами точности детекторов, и сразу же на это указал. В 1968 году я приехал в Москву и посетил его лабораторию – это был мой первый визит в Советский Союз. Зельдович (Яков Борисович – прим. "Indicator.Ru") привел меня в лабораторию и познакомил с ним. Владимир по-разному экспериментировал, пытался определить, в каком направлении двигаться, чтобы обнаружить гравитационные волны. У него не было интерферометра, он изучал тепловые шумы в суспензии – в то время он знал гораздо лучше, чем кто-либо в мире, что тепловой шум является препятствием для регистрации гравитационных волн. И когда Джозеф Вебер объявил, что он зарегистрировал гравитационные волны, Брагинский создал «Bar» детекторы. Он был первым человеком, который еще до Вебера работал с детекторами веберовского типа.

Мы близко дружили с Брагинским, я проводил много времени в его лаборатории в 1970-е годы. Он и Рэй Уайз (MIT) убедили меня, что рано или поздно гравитационные волны будут зарегистрированы. После долгих разговоров с Брагинским и Уайзом, я решил – для того,чтобы решить эту проблему, мы должны создать специальную группу. Мы пригласили сюда Рона Древера, я пытался убедить Брагинского приехать к нам, но в советское время это было нереализуемо. Древер принял, как мне казалось, правильное решение построить прототип интерферометра, наподобие того, которыми станут пользоваться в LIGO. Однако Брагинский был настроен скептически, что эти типы детекторов могут быть эффективны.

Он продолжил заниматься разработкой «Bar» детекторов, используя монокристаллы сапфира. В 1987 году, когда он приезжал в Калифорнийский технологический институт (Caltech), Брагинский заметил серьезный прогресс. Тогда он убедился, что такой метод может стать успешным. Он вернулся в Москву, завершил работу с «Bar» и присоединился кLIGO. Брагинский и его группа были первыми за пределами MIT и Caltech, кто вошел в LIGO. Они стали основными генераторами идей и разработчиками технологий уже в 1980-х годах, и остаются таковыми до сих пор. Так, Брагинский и его команда, в частности Валерий Митрофанов, разработали технологию суспензий кварцевого волокна, которой пользуются в LIGO. Они придумали это в России 1990-х годах, затем стали применять на Западе – сначала в Глазго, затем в Caltech.

Но самый значительный вклад Брагинского был в том, что он стал, как я называю, сознанием LIGO. В конце 1980-х или начале 1990-х он рассмотрел все возможные исходы исследований и придумал способы решения различных проблем, которые могли бы возникать. Наиболее важным из этого, думаю, была параметрическая неустойчивость, при которой зеркало в LIGO деформируется, вибрирует.

Брагинский также указал на ряд тепловых шумов, важность которых мы раньше даже не замечали: эластичный тепловой шум, тепловой шум преломления. Он хотел приехать в Москву, принести хотел принести лист бумаги со словами: «Вот решение проблем. Вам даже не придется о них думать и беспокоиться».

Сотрудники моего исследовательского центра присоединились к его работе примерно в 1978-1979, мы стали активно сотрудничать, что продолжается с некоторыми из его команды и сегодня. Сейчас в Caltech работает Янбэй Чэнь, он тесно взаимодействует с Фаритом Халили, Сергеем Вятчаниным и другими московскими учеными.

Итак, суть в том, что группа Брагинского была и остается главными помощниками LIGO в различных направлениях».