Антон Кривцов: «Механика – древнейшая и актуальнейшая наука»

Давайте сначала определим, что же такое механика как наука. Ведь для большинства это слово ассоциируется, например, с ремонтом автомобиля в мастерской.

Механика — древнейшая наука, которая изначально развивалась вместе с математикой. Но ее подходы вполне продуктивны в любых областях знаний и зачастую предлагают самые неожиданные решения не только, например, в физике и химии, но и в биологии, социологии, экономике, финансах.

Наша конференция называется «Актуальные проблемы механики», и это уже 51-я-конференция — можете себе представить, с какой она большой историей. Ее начинал Яков Гилелевич Пановко, классик механики, по книгам которого сейчас учатся студенты.

Конференция проходила в разных городах Советского Союза, даже в Прибалтике, где Яков Гилелевич работал. Потом в 1990-х годах конференцию подхватил санкт-петербургский Институт проблем машиноведения РАН и конкретно Дмитрий Анатольевич Индейцев, памяти которого посвящена эта конференция. К сожалению, Дмитрия Анатольевича не стало в прошлом году, но его идеи, его аура, его харизма навсегда остались в нашей памяти.

Дмитрий Анатольевич на протяжении многих лет руководил и институтом, и конференцией. В то время она стала проходить в пригородах Петербурга, где появилась уникальная площадка, на которой собирались люди из разных городов России и обсуждали вопросы, связанные с механикой. Это называлось школа-конференция: на ней всегда были люди разных поколений, и молодежь училась, слушала лекции мэтров и выступала со своими докладами. Эта традиция продолжалась очень долго и действительно была очень продуктивной для развития молодых специалистов: с этой школы-конференции вышло много известных ученых, докторов наук, членкорров РАН. И ваш покорный слуга теперь тоже член-корреспондент РАН и профессор РАН.

Потом конференция стала международной, и на нее, например, неоднократно приезжал Хольм Альтенбах, профессор из Германии, ставший впоследствии иностранным членом Российской академии наук, а буквально перед конференцией 2024 года ему была вручена золотая медаль Ломоносова — высшая награда РАН. Много раз конференции проходила на английском языке, но в этот раз мы решили провести ее на русском, поскольку это больше соответствует современным тенденциям.

Но давайте вернемся к конференции этого года и нашей науке, поговорим о самой механике. На конференции выступал Марс Магнавиевич Хасанов, директор по науке ПАО «Газпромнефть». В своем докладе он как раз и обозначил, что механика — междисциплинарная наука, хотя ее часто воспринимают как что-то узкое: как построить здание или мост, чтобы это все не сломалось. Приятно, что представитель такой высокотехнологичной компании действительно понимает, что ученый-механик востребован и в нефтегазовой отрасли, и в других отраслях, где требуется концентрация многих научных направлений.

Хочу еще процитировать Марса Магнавиевича: «Наука, в отличие от университетов, не делится на дисциплины». Часто этого не понимают. Допустим, разговариваешь с серьезными учеными, а они говорят: «Я этого не понимаю, я не химик, а это химия, а я занимаюсь…». Природа не знает, где химия, где физика, где биология, а где механика. Природа — это целое, и только мы искусственно разделили природу на научные направления, поскольку, нам так легче ее понимать. Но она живет во взаимосвязи. Реальная деятельность, связанная с той же нефтегазовой промышленностью — не важно, как мы ее назовем, физикой или химией. Важно, чтобы работал процесс — пробурить скважину, произвести гидроразрыв для создания притока нефти. Это задача механическая, но там идут физические процессы — нагрев, термодинамика, идут химические реакции. Если человек будет говорить «я знаю только это», процесс не получится описать и, в итоге, не удастся выстроить систему, которая бы работала и была бы экономически успешной. Хоть в заглавии нашей конференции и стоит слово «механика», на конференции было много докладов из разных областей науки. Механика — инструмент, который позволяет нам исследовать природу и решать задачи, в том числе нужные и промышленности, и государству.

Я общался с вашими коллегами, и они говорили в интервью, что часто в других областях знаний (у горных инженеров, у материаловедов) возникает проблема, они приходят с ней к специалисту по механике, и дальше они вместе ее решают. Нет ли сложностей в том, чтобы поставить задачу механику — ведь нужно понимать, как механическая модель работает, а механику нужно понимать процессы той области знаний, для которой он строит модель?

Это обычная проблема взаимодействия с промышленностью. Зачастую, когда встречаются представители промышленности и науки — не важно, какой, первые говорят: «Скажите, какая у вас проблема, мы все сделаем», а промышленники не знают, что ответить. Они говорят: «Скажите, что у вас есть?». Мы отвечаем, а они говорят: «Но нам же нужно что-то «под ключ», чтобы сразу внедрить в производство, и оно работало». Хорошо, когда в компании есть люди, владеющие определенными научными знаниями, чтобы можно было с ними разговаривать на одном языке. И в коллективе ученых должен быть человек, умеющий говорить на языке практиков. Этим мы занимаемся.

А если говорить про Вас как про ученого? У вас интересная область — механика сред с микроструктурой. Это что?

Механика развивалась последовательно, и в XX веке одним из основных был континуальный подход, когда мы исходим из того, что вещество, с которым мы взаимодействуем — непрерывное. Это хорошо, потому что это позволяет использовать математический аппарат теории дифференциальных уравнений, этот математический язык хорошо разработан, хорошо формализуется и позволяет получить надежные результаты и ими в дальнейшем пользоваться. Проблема в том, что это не всегда работает. Существует довольно много процессов и структур, для которых идея непрерывности не работает — например, процесс разрушения, тогда сплошность теряется. Или, когда мы опускаемся на микро- или наноуровень, становится понятно, что сплошность неминуемо теряется. Мы можем работать с гранулированными средами, как в геофизике или в нефтянке, или с сыпучими средами, например, песком, или если мы решаем задачи, связанные с космосом — например, если мы рассматриваем газопылевое облако, оно состоит из частиц и метеоритных тел. Можно ли считать галактику непрерывной? Мы же знаем, что она состоит из звезд. Здесь нужны подходы, которые учитывают структуру вещества. Механика дискретных сред — одно из направлений, которое мы развиваем, это тенденция второй половины XX века и наступившего XXI века.

Вы один из организаторов конференции, тех, кто их буквально «руками собирает». Я видел вас то там, то там. Вы сами успели какие-то доклады послушать? Если да, что Вам понравилось?

Мечты послушать… Но что-то успеваешь. Удается в какой-то мере попасть на пленарные доклады — это те, которые делаются для всей аудитории. Структура конференции такова, что после пленарного доклада мы разбиваемся по секциям. В этом году было восемь секций, это на самом деле очень много. Был очень интересный доклад Марса Магнавиевича Хасанова, посвященный взаимодействию нефтегазового сообщества с наукой. У академика Ирины Георгиевны Горячевой был доклад, связанный с трибологией, это наука о трении и о контактных задачах взаимодействия тел. Без трения, знаете, никак. Вопрос, который часто задают на вступительных экзаменах: «Какая сила приводит в движение машину?». Обычно пытаются ответить «двигатель», а на самом деле сила трения (с асфальтом). Был доклад Хольма Альтенбаха, он рассказывал про интересные задачи, связанные с механическими процессами, длительными во времени: за счет этого с ними тяжело работать, но, тем не менее, их удается математически описать, они важны для определения долговременной прочности конструкций. Докладов интересных было безумно много. Помню, когда я смотрел программу, мне столько докладов хотелось посетить, некоторые даже не по моей тематике, но они были по-настоящему интересны. Смотришь на задачи, связанные с космосом, с какими-то интересными робототехническими системами, с транспортом — например, как образуются пробки на дорогах. Оказалось, механизм их возникновения может описываться методами гидродинамики, но жидкость это умная, с определенными свойствами. Хотя, может, не очень умная… те, кто когда-либо ездил по дорогам, думаю, смогли это прочувствовать. Грустно, что не смог посмотреть что-то, встретиться с кем-то, но, с другой стороны, часто бывают неожиданные встречи — иногда получается так, что на встречу с ученым, работающим в соседней лаборатории, нужно приехать на конференцию в другой город. Так что это очень полезно.

Вы часто говорите: «задача такая-то, задача такая-то». В математике есть пул нерешенных задач, условно, задача тысячелетия — есть ли такая же вершина, куда многие стремятся забраться, в механике?

Задач таких тоже много. Например, студентам я рассказываю задачу о тяжелом твердом теле — это маятник, но произвольной формы (а не как классический маятник — симметричный). Эту задачу сформулировал в свое время Леонард Эйлер (тоже, кстати, член РАН, но, изначально, по отделению физиологии) — это такая симпатичная математическая система, не слишком простая и не слишком сложная, ее можно записать на половину листочка. Для нее известно три случая интегрируемости, когда находится точное решение: случай Эйлера, случай Лагранжа и случай Ковалевской. Но это случаи, соответствующие некоторой определенной форме тела. Вопрос: можно ли найти тело какой-то еще формы, для которого задача тоже решается? Можно сказать, что это задача тысячелетия, и она не решена. С другой стороны, есть много задач, которые находятся на стыке математики с физикой — скажем, квантовая механика. На словах она механика, но мы знаем, что это другая и очень непростая область физики. То же уравнение Шрёдингера, лежащее в основании квантовой механики, было получено Шрёдингером из механических соображений. Более того, тогда же он показал, что уравнение, которое он получил, эквивалентно механическому уравнению колебаний пластины. В его работе это написано, но это малоизвестный факт даже для механиков. Здесь очень много интересного есть на стыке механики и физики: в классической механике можно задействовать разработанный в квантовой механике математический аппарат, а в квантовой — подходы классической механики, которые могут пролить свет на вопросы о взаимодействии в микромире.

Конференция впервые в Новгороде. Как вам университет, как город?

Замечательный университет, замечательный город, замечательный руководитель университета — Юрий Сергеевич Боровиков. Замечателен тот интерес, с которым он отнесся к проведению нашего мероприятия именно здесь. Для этого многое было сделано, предоставлена прекрасная инфраструктура — здание очень современное и замечательно приспособлено для проведения мероприятий. Мне кажется, именно поэтому участников было там много и они получили удовольствие от работы конференции. Интересно было посмотреть на возрождающийся Новгород. Я могу сравнить ситуацию с Кембриджем и Оксфордом, когда большие университеты были вынесены в небольшие города, и стали суперуниверситетами мирового уровня. Я думаю, у Новгорода есть прекрасная возможность стать таким городом-университетом: во-первых, стратегическое расположение между Москвой и Петербургом, а во-вторых, сила и энергия ректора, могут дать замечательные плоды. Мы рады, что мы в этом процессе участвуем.