Горизонты научного поиска

RUSGRAV-15 в Казани - послесловие к конференции

В 2000-х годах, на пороге нового тысячелетия, интенсивно и заинтересованно обсуждались перспективы фундаментальных научных исследований в наступающем веке и их ожидаемые результаты. Так, в 2000-м году на дискуссионном поле общеизвестного международного электронного ресурса ArXiv с обстоятельным аналитическим обзором реальных научных возможностей выступил президент Российского гравитационного общества (РГО), академик Метрологической академии, профессор В.Н.Мельников. Основываясь на достижениях уходящего века, которые закладывались в фундамент современной физики, как "ключевую проблему тысячелетия" он рассматривал гравитацию - фундаментальное физическое взаимодействие, управляющее всеми явлениями на расстояниях разного масштаба. Ныне можно констатировать, что представленная им тогда картина будущих гравитационных исследований, которые естественно переплетались с проблемами космологии и астрофизики, планомерно, на деле реализуется под влиянием и при содействии РГО. Об этом наглядно свидетельствуют регулярные конференции и школы, инициируемые РГО.

Последняя конференция - "RUSGRAV-15" в Казани, о предыстории которой достаточно подробно рассказывалось в 29-м номере еженедельника ОИЯИ (1.08.2014). Эта конференция также отразила широкое поле деятельности РГО как по исследовательской тематике (гравитация и космология в различных измерениях, фундаментальные физические константы и их стабильность, теория гравитационных экспериментов и др.), так и в научно-организационной сфере (тесные связи с многочисленными известными мировыми центрами в области гравитации, космологии, релятивистской астрофизики, естественнонаучной философии, активная издательская деятельность, постоянное внимание к подготовке высококвалифицированных научных кадров). В конференции "RUSGRAV-15" приняли участие пять сотрудников разных подразделений ОИЯИ. В связи с безусловной целесообразностью более активного участия ОИЯИ в научно-организационной деятельности РГО ниже, в дополнение к уже опубликованному материалу, кратко рассмотрены перспективные, в определенном смысле взаимосвязанные направления, представленные в докладах секции "Гравитационный эксперимент", три из которых - от ЦПИ ОИЯИ совместно с Институтом математики имени С.Л.Соболева СО РАН.

Прологом к работе секции "Гравитационный эксперимент" был пленарный доклад ее руководителя профессора В.Н.Руденко (Москва, ГАИШ МГУ), посвященный релятивистским гравитационным экспериментам в России.

Для современного состояния фундаментальных представлений о мироустройстве характерно обилие используемых гипотетических объектов. Причины такой ситуации кроются в определенных субъективных и объективных обстоятельствах. На первые обратил внимание в свое время А.Эйнштейн, когда в Спенсеровской лекции в Оксфорде (1933 г.) обрисовывал метод теоретической физики: "Для открывателя в этой области конструкции его воображения появляются так неминуемо и так естественно, что он склонен рассматривать их не как творения его мыслей, но как подлинные сущности". Там же он подчеркнул, что "опыт, конечно, остается единственным критерием пригодности математических конструкций физики". Последние еще в середине ХХ века вызывали тревогу другого лауреата Нобелевской премии - П.Л.Капицы, на глазах которого в Советском Союзе стремительно возникал разрыв между физической теорией и экспериментом: "Сейчас число теоретиков и экспериментаторов примерно равно. В результате получается, что большинство теоретических выводов не проверяется на практике. Теоретики отвыкают от того, что всякая их работа приобретает ценность только после того, как она связана с жизнью".

Ориентация в ХХ веке на мнение, что природа представляет собой реализацию простейших математически мыслимых элементов и посредством чисто математических конструкций можно найти ключ к пониманию природы, привела к тому, что в физике, как это подчеркнул на пороге XXI века в своей Нобелевской лекции Р.Б.Лафлин, "существует прискорбная тенденция приравнивать понимание природы к возможности моделировать ее - отношение, которое иногда приводит к недооценке или неправильной интерпретации более высокого организующего принципа, в действительности определяющего тот или иной эффект".

Выверять теорию экспериментом - непреложное правило для истинного (а не мнимого!) развития фундаментальной науки. А для всех, кто имеет дело с экспериментальными данными и их интерпретациями, когда резко возрос объем данных и используются статистические методы их обработки, становятся важными условия применимости этих методов. Ведь иначе могут возникнуть "неожиданные" результаты, которые трудно будет "комментировать", и поэтому здесь на первый план выдвигаются фундаментальные проблемы метрологии и математической теории измерительных задач. На этой ситуации акцентировал внимание профессор С.Ф.Левин (Москва, МИЭИ). Ввиду важности им сказанного процитирую только одно нарушение применимости: "На логарифмической диаграмме Хаббла линейные характеристики положения для галактик, радиогалактик и квазаров при стандартном параметре наклона 0,2 значимо отличаются нуль-пунктами и характеристиками рассеяния, что является признаком нарушения условия статистической однородности. Однако красное смещение используют при определении расстояний так, как если бы оно носило чисто космологический характер"¹.

Но вернемся к секции "Гравитационный эксперимент". Нарастание современных экспериментальных возможностей вызывает, в частности, активный поиск обнаружения гипотетических частиц - референтов на исполнение роли "темной материи", в том числе аксионов. В этом деле чрезвычайно важны строгие теоретические расчеты измеряемых эффектов, которые базируются на адекватных, достаточно безупречных моделях. Поэтому трудно переоценить актуальность и значимость результатов, представленных в докладах профессоров Г.Л.Климчицкой и В.М.Мостепаненко (Санкт-Петербург, ГАО РАН): в цикле их работ по сравнению результатов измерений сил Казимира и Казимира-Полдера в разнообразных экспериментальных ситуациях с результатами их строгого теоретического описания получены сильные ограничения на аксионы.

Поиск аксионов ведется и в макроскопических измерениях. В докладах научно-исследовательской группы профессора Л.В.Грунской (Владимир, ВлГУ) были представлены результаты работ, нацеленных на поиск астрофизических процессов в электромагнитном поле Земли. Речь идет об обнаружении сигналов, связанных с частотами гравитационно-волнового излучения двойных звезд, обсуждается и аргументируется внеземное происхождение данных сигналов, исследуются свойства частоты аксионной природы. Эти работы основываются на пионерных работах Д.Боккалетти, В.Л.Гинзбурга и В.Н.Цитовича, где было показано, что периодическое гравитационное излучение приводит к формированию переменного электромагнитного поля, изменяющегося с частотой гравитационного излучения.

Для огромного фактического материала, которым располагает ЦПИ ОИЯИ в базе данных специального геофизического мониторинга Дубна - Научный (Крым) - Новосибирск, который каждые десять секунд синхронно записывает массу (вес) определенных минералов, напряженность квазистатического электрического поля атмосферы и шесть физических характеристик условий наблюдения в трех вышеназванных географических точках, данное направление исследований в ВлГУ весьма важно. Специальный программно-аналитический комплекс, созданный авторами для исследования временных рядов многолетних наблюдений, который использует собственные векторы ковариационных матриц, представляет самостоятельный практический интерес. Созданная авторами система разнесенного в пространстве мониторинга электромагнитных полей пограничного слоя атмосферы Земли в совокупности с комплексной информационно-измерительной системой, реализующей мониторинг Дубна - Научный - Новосибирск, открывает новые возможности для исследования атмосферы Земли в целом как сложной организованной системы. Целесообразность таких исследований подтверждает, например, обнаруженное с помощью мониторинга Дубна - Научный - Новосибирск определенное глобальное изменение в состоянии электрического поля атмосферы во время полного солнечного затмения в Новосибирске (1.08.2008)², что, как оказалось, подтверждают наблюдения Л.В.Грунской с соавторами.

Результаты анализа данных мониторинга, представляющие интерес для выяснения природы известных "необъяснимых систематических эффектов" (A. Cook, 1988) в гравитационных экспериментах, обсуждались в трех докладах, где были рассмотрены примеры естественной динамики масс (веса) сложных систем (минералы/минеральные агрегаты) и ее особенности, а также характерное свойство соответствующих временных рядов: средние размахи величины массы (веса) на временных интервалах разного масштаба удовлетворяют определенному степенному соотношению. Также были представлены многолетние наблюдения реакции массы (веса) этих сложных систем на специальную экспозицию в башенном солнечном телескопе БСТ-1 Крымской астрофизической обсерватории, подтверждающие существенность фактора Солнца для внутреннего состояния сложных наземных систем, что подтвердили и данные мониторинга Дубна - Научный - Новосибирск во время полного солнечного затмения (1.08.2008).

В заключение, в дополнение к материалу о конференции предыдущих авторов, красочно отметивших комфортность пребывания участников конференции в Казани, добавим, что для неравнодушных к будущему российской науки было особо отрадно видеть, что в Казанском (Приволжском) федеральном университете сохраняется дух одного из старейших университетов России, и не только в мемориальных досках, барельефах и памятниках, а в реальных делах - и в научных исследованиях и в образовательном процессе. И все это в процессе работы конференции "RUSGRAV-15" творчески и инициативно обеспечивали казанские члены оргкомитета во главе с профессором Ю.Г.Игнатьевым.

Вальтер КАЛЛИС