Наука и жизнь // Иллюстрации

1. Охарактеризуйте, пожалуйста, состояние области науки, в которой вы работаете, каким оно было примерно 20 лет назад? Какие тогда проводились исследования, какие научные результаты явились самыми значительными? Какие из них не потеряли актуальности на сегодняшний день (что осталось в фундаменте здания современной науки)?

2. Охарактеризуйте сегодняшнее состояние той области науки и техники, в которой вы трудитесь. Какие работы последних лет вы считаете самыми главными, имеющими принципиальное значение?

3. На какие рубежи выйдет ваша область науки через 20 лет? Какие кардинальные проблемы, по-вашему, могут быть решены, какие задачи будут волновать исследователей в конце первой четверти XXI века?

На вопросы анкеты "Вчера, сегодня, завтра" (см. "Наука и жизнь" №№ 9, 12, 2004 г.; №№ 1, 2, 3, 2005 г.) отвечают известные ученые - авторы "Науки и жизни".

Моя специальность - экспериментальная физика и физикохимия экстремально высоких давлений и температур, мощных ударных волн, плотной плазмы, импульсная энергетика. В этой области отечественная наука всегда занимала лидирующие позиции благодаря научным школам академиков Н. Н. Семенова, Я. Б. Зельдовича, А. Д. Сахарова, Ю. Б. Харитона. Двадцать лет назад мы уверенно лидировали в изучении ударно-волновой сжимаемости веществ в ультрамегабарном диапазоне давлений. России до сих пор принадлежит мировой рекорд давления - 4 млрд атмосфер. Были установлены пределы применимости квазиклассического приближения (теория Томаса - Ферми), построены широкодиапазонные уравнения состояния многих веществ, реализованы промышленные технологии синтеза алмазов и кубического нитрида бора, уникальные технологии взрывной сварки и обработки материалов.

Набранный темп и масштаб исследований за последние 20 лет резко снизились в результате известных процессов перехода к новой общественно-экономической формации. Идет прогрессиру ющее отставание в области средств генерации и диагностики экстремальных состояний. Мы не имеем возможности развивать важнейшие современные научные направления - лазерные и рентгеновские ударные волны, электродинамические методы ускорения, протонные, рентгеноструктурные, спектроскопические методы диагностики и многое другое. Целые научные коллективы выпали из процесса исследований. Самое опасное - отсутствие притока молодежи и уход квалифици рованных специалистов среднего и старшего поколений.

Тем не менее ряд новых приоритетных результатов удалось получить в крайне трудных условиях современной России. В Сибирском отделении Российской академии наук академик В. М. Титов с коллегами создали оригинальный метод изучения детонации с использованием синхро-тронного излучения. В Российском научном центре "Курчатовский институт" группа ученых под руководством академика В. П. Смирнова применила мощный плазменный Z-пинч для генерации ударных и радиационных волн. В Саровском ядерном центре, который возглавляет академик Р. И. Илькаев, проведены интересные исследования по ударно-волновому и адиабатическому сжатию неидеальной плазмы при рекордно высоких (~ 29 Мегагаусс) магнитных полях. Впервые получены ударные волны от пучка тяжелых релятивистских ионов в совместном проекте с нашими коллегами из Германии. В Институте проблем химической физики и Институте теплофизики экстремальных состояний РАН выполнены приоритетные работы по металлизации водорода, фуллеренов и других веществ и по диэлектризации простых металлов. Там же получены уникальные результаты по сверхбыстрому плавлению и разрушению материалов.

Мы занимаем ведущие позиции по изучению кулоновского упорядочения в сильнонеидеальной пылевой плазме. Реализованы условия кулоновского "замерзания" и получены плазменные жидкости и кристаллы. Ведутся масштабные работы по термическим, электроразрядным, ядерным, пучковым и оптическим способам генерации пылевой плазмы, включая опыты на Международной космической станции.

Исследователи из научной школы академиков А. В. Гапонова-Грехова и Г. А. Месяца получили пионерские результаты по генерации рекордно высоких (мультигигаваттных) мощностей СВЧ-излучения и предложили интереснейшие практические приложения этих устройств.

Говоря о теоретических работах, я бы отметил распространение численных методов Монте-Карло и молекулярной динамики на описание квантовых явлений. Появились весьма совершенные методы расчета нестационарных газодинамических явлений в плотных плазменных средах.

Я надеюсь, что период стагнации нашей науки закончится, и уверен, что через 20 лет физика экстремальных состояний не потеряет актуальности. Ведь речь идет о понимании наиболее общих, фундаментальных процессов в природе и науке, об основах энерготехнологий.

В недалеком будущем, по-видимому, удастся зарегистрировать термодинамические проявления фазовых переходов в сильносжатой неидеальной плазме.

Мощные фемтосекундные и аттосекундные лазеры позволят продвинуться по шкале давлений в ультрамегабарный - гигабарный диапазон, где можно будет увидеть экспериментальные проявления "оболочечных" эффектов, новые фазовые трансформации вещества, изучать кинетику сверхбыстрых и атермических фазовых переходов и механику высокоскоростного деформирования, разрушения и плавления при отрицательных давлениях. У экспериментаторов появятся устройства для генерации ультравысоких концентраций энергии, что даст возможность изучать релятивистскую плазму, спонтанное рождение электрон-позитронных пар, гигагауссные магнитные поля, строить плазменные ускорители, исследовать ядерные реакции в пучках горячей плазмы и многие другие явления, которые мы сейчас даже не можем себе представить.

Идеи поистине захватывающие, однако нужно всегда помнить Вольтера, который, размышляя об ограниченности наших знаний, писал (Voltaire, Micromegas, Romans, Vol. 1, Paris, 1887), что "в природе эта ограниченность абсолютно естественна и типична. Владения некоторых правителей Германии и Италии, которые можно пересечь за полчаса, если их сравнить с империями Турции, Московии или Китая, дают только слабое представление об удивительных контрастах, заложенных во все сущее".

№4, 2005