Ключ к разгадке - эксперимент

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета
 Web-сайты

Петр Готлобович Фрик — доктор физико-математических наук, профессор классического и технического университетов, заведующий лабораторией физической гидродинамики Института механики сплошных сред УрО РАН. На его счету около 180 публикаций, в том числе 60 в престижных советских, российских и иностранных журналах, прошедшие полную процедуру рецензирования. Недавно он удостоен областной премии имени члена-корреспондента РАН А.А. Поздеева. Трудами этого ученого был когда-то создан институт, открывший нынешнему лауреату двери в большую науку и по сей день питающий ту уверенность в своих силах, что надежно цементирует коллектив его научной лаборатории.               

В истории семьи Петра Готлобовича особая дата — 1816 год, когда измученная бонапартовскими походами Европа расставалась со своими детьми. В поисках мирной жизни немцы направлялись в Америку, в Австралию. Потянулись и в Россию. Здесь нашли свое новое пристанище его предки: Кохи по материнской линии — в Азербайджане и Фрики по отцовской — в Грузии. История шла своим чередом до той поры, когда на новой обжитой родине вновь грянула Отечественная война и над русскими немцами нависла тень «отца народов».

— Мои родители встретились уже в конце военного времени, когда в Союзе все люди немецкой национальности были собраны в местах, называемых спецпоселениями, — рассказывает Петр Готлобович, — Мои родители встретились и полюбили друг друга в холодном и снежном Соликамске. Там я родился и провел свое детство. В 1960 г. семья переехала в Пермь, где в 1968 г. я поступил на физфак университета. С первого дня своей трудовой биографии работаю в Институте механики сплошных сред, который тогда был Отделом физики полимеров. Более того, вся моя научная деятельность связана с одной и той же лабораторией — гидродинамики. И все, что я делал, в той или иной мере относится к гидродинамике. Но мне всегда нравилось браться за решение новых задач и часть моих работ опубликована в научных журналах оптического, геофизического, астрофизического, математического  профиля.

ТОНКИЕ МАТЕРИИ

Главная составляющая натуры Петра Готлобовича, пожалуй, верность. Народу, близким, работе, научной идее.

— Сначала много занимался оптическими методами в приложении к гидродинамике. После защиты кандидатской диссертации мой научный руководитель Валерий Дмитриевич Зимин вовлек меня в занятия турбулентностью. Этим я много занимаюсь и по сей день. Докторская диссертация “Квазидвумерная турбулентность в тонких слоях жидкости” (1991 г.) стала промежуточным итогом этой работы. Замечу, что тонкие слои не всегда тонки в нашем привычном понимании. Скажем, атмосфера — это тоже тонкий слой жидкости, потому что толщина ее 10 километров, а горизонтальные размеры — десятки тысяч километров.               

Из увлечений того времени выросло направление, которое сегодня называется вейвлет-анализом. А тогда, в 80-х, мы  вместе с Валерием Дмитриевичем  пытались построить специальные модели для описания турбулентных потоков. Позже, в 1990 г. впервые услышали слово “вейвлет” и поняли, что то, чем мы занимались, имеет прямое отношение к этой молодой, только что зародившейся науке, идеей которой был специальный метод анализа структур в самых разных временных и пространственных сигналах. В то время Валерий Дмитриевич уже уехал, и лабораторией стал заведовать я. Появились контакты с учеными в разных странах. Мы легко и быстро нашли общий язык, потому что делали почти то же самое.

На одной из наших зимних школ я проводил специализированный семинар по вейвлет-анализу. В 1995 г. это слово еще только-только становилось привычным в мире, и многие хотели познакомиться с новым методом. В том числе и астрофизики, представители школы академика Я.Б. Зельдовича — Дмитрий Соколов из Московского университета и Анвар Шукуров из Института земного магнетизма и распространения радиоволн (ИЗМИРАН). Они предложили подключиться к тематике, связанной с анализом магнитных полей в космосе.

Это было нам интересно по двум причинам. Во-первых, мы уже обладали к этому времени удобными и перспективными методами анализа данных. Во-вторых, вопросами эволюции магнитных полей космических тел занимается магнитная гидродинамика, которая развивалась в нашей лаборатории с начала 70-х годов, когда лабораторию возглавил Игорь Михайлович Кирко, приехавший из Риги.

Мы занялись очень интересными вещами: анализом данных солнечной активности, изменений земного поля Земли. Потом вышли на обработку галактических данных. Началось наше сотрудничество с обсерваториями Парижа, Ниццы, с Институтом радиоастрономии в Бонне, Астрофизическим центром Гарварда, Институтом физики Земли РАН. Мы оказались втянутыми в астрофизические исследования — совершенно нетрадиционное поле деятельности для нашего института.

РЕАЛИИ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

— Пять лет назад в лабораторию влилась очень хорошая группа специалистов по магнитной гидродинамике, обладавших важными знаниями и опытом в проведении экспериментов с жидкими металлами. Когда-то эта группа уже была частью нашей лаборатории. Объединившись вновь,  мы обратились к задаче, напрямую связанной с нашей уже развернувшейся деятельностью в астрофизике, а именно — к проблеме генерации магнитных полей в космосе. Все магнитные поля в космосе появляются за счет действия физического механизма, который называют магнито-гидродинамическое динамо. То есть магнитные поля представляют собой результат сложных движений потоков проводящей жидкости. Известные нам динамо — это всевозможные электротехнические устройства, состоящие из магнитиков и проводков. В природе никаких обмоток нет, зато в космических объектах есть огромные массы движущейся проводящей жидкости. При определенном характере этого движения начинает работать механизм МГД-динамо.

Сегодня существует огромное количество теоретических работ на эту тему — результат сорокалетнего развития. С экспериментами дела обстоят гораздо хуже. Явление МГД-динамо — явление критическое: оно может возникнуть только в том случае, когда некие параметры превосходят критическое значение. Реальные значения критических параметров таковы, что явление динамо может возникнуть только в  больших объемах при досточно быстром движении жидкости и при достаточно хорошей проводимости. Если проводимость хуже, то компенсировать это можно только еще большими размерами, еще большими скоростями. В космических масштабах проблем с размерами нет. Там все тела очень большие. Поэтому значения параметров очень велики. И моделировать подобное явление в лабораторных условиях сложно.

Попытки реализовать МГД-динамо в лабораторных условиях были предприняты в начале 80-х годов исследователями из Института физики в то время Латвийской академии наук. Те попытки закончились неудачей: лабораторная установка разрушалась при приближении к искомым режимам.

В конце 90-х гг. начался новый всплеск активности в экспериментальных исследованиях по всему миру.

Два проекта, наиболее масштабных и стартовавших раньше других — опять в Риге и в Национальном центре в Карлсруе (Германия). Чуть позже стартовали Национальный французский проект и  два проекта в США. На сегодня таких проектов семь, наш — восьмой.  

Для лабораторий единственный подходящий материал в этих экспериментах — жидкий натрий, материал сложный и опасный, но с двумя большими преимуществами: хорошо проводит электрический ток и очень легкий — плотность и вязкость, как у воды. Для того, чтобы достичь критических чисел, нужно добиться размеров потока порядка метра и скорости порядка 10 м/сек. В созданных  на сегодня установках качают тонны жидкого натрия с близкими к этой скоростями. Но и этого недостаточно. Чтобы возникло динамо, требуется движение особого вида: жидкость должна двигаться по винтовым траекториям.       

НЕПРОТОРЕННЫМ ПУТЕМ

Эксперимент в лаборатории Фрика принципиально отличается от других.                

— Идея нашего эксперимента следующая. Мы берем тор диаметром около метра, в который заключен жидкий натрий, раскручиваем его до приличной скорости и резко тормозим. Резко — значит, примерно в одну десятую долю секунды. Масса металла при этом около 100 килограмм. 

В канал вставляются специальные направляющие лопасти, организующие нужное нам течение. Наши оценки показывают, что мы можем достичь, пока на коротком отрезке времени, параметров, достаточных для возникновения динамо.

В ходе работы появилось очень много интересных параллельных вопросов. Построили модель на воде, на жидком галлии. Галлий хорош тем, что у него очень низкая температура плавления, и можно изготовить сплав, который является жидким при комнатной температуре. С ним очень удобно работать, но на галии выйти на критические значения невозможно.

Строительство основной установки упиралось в очень простую вещь — поиск средств. Несмотря на то, что наша установка в десятки и сотни раз дешевле, чем, к примеру, та, что изготовлена в Карлсруэ. Там это отдельное четырехэтажное здание, более десяти тонн натрия, сложная система насосов. У нас же всего 100 килограммов натрия и никаких насосов, и все же поиск денег отнял несколько лет.

Эти годы не пропали даром: проводили расчеты, моделировали, делали эксперименты на воде, и год назад Международный научно-технический центр оценил наши усилия, оказав весомую поддержку. Сегодня заканчивается первое полугодие трехлетнего проекта, и если все пойдет по плану, то через полтора года наша установка станет реальностью.               

КОНТАКТЫ И КОНТРАКТЫ

Начало 90-х годов принято клеймить за обвал цен, правовую неразбериху. А у него по-настоящему все началось именно в эти трудные и непредсказуемые годы: защита докторской, начало заведования лабораторией и первые зарубежные контакты.               

— Когда старая система рушилась, начинали формироваться новые взаимоотношения, может быть, мне повезло, хотя я и внутренне был к этому готов. Впервые попал на зарубежную конференцию в 1990 г., а в 1992 я уже полгода трудился в Королевском технологическом институте в Стокгольме, потом год провел в Париже, в лаборатории динамической метеорологии. В дальнейшем, не выезжая на столь длительные сроки, работал во многих лабораториях по нескольку месяцев. Но у меня никогда не было желания уехать насовсем. Часто бывая за рубежом и владея французским, немецким и английским языками в приличном объеме, я никогда не искал себе место работы. А вот желание поддерживать контакты, обмениваться опытом было всегда. И сегодня много делаю для того, чтобы обеспечивать контакты своим сотрудникам, особенно молодежи.               

МОЛОДЕЖИ ДОЛЖНО БЫТЬ БОЛЬШЕ

Сегодня лаборатория Фрика — одна из самых молодых в институте. Давно работающий костяк — шесть человек, а все остальные моложе 30–35 лет. Не только аспиранты — много и студентов, и тех, кто уже защитился в последние годы и продолжает работать. Факт  позволяет надеяться, что у лаборатории есть будущее.

— Коллектив действительно очень работоспособен, и в том числе молодые ребята. Некоторые настроены получить звание кандидата наук, окончив аспирантуру, на этом завершить свою научную карьеру и найти другое, более денежное, занятие. Ничего страшного — далеко не каждый человек, получивший научную степень, обязан заниматься наукой.

Чтобы иерархическое дерево всегда оставалось жизнеспособным, снизу всегда должно быть больше, чем сверху. Молодежи должно быть много, и то, что не все остаются, не страшно. Гораздо хуже, что теперь часто в лабораториях и институтах есть обширный старший и средний слои, а молодых ребят — единицы. А когда ребят много и часть уходит — это  нормально.

Но если в этом направлении не работать специально, то шансов иметь работоспособный молодой коллектив практически нет. Чтение лекций — довольно тяжелое занятие, отнимающее много времени. И делается это, конечно, не ради заработка, который часто бывает символическим, а ради того, чтобы искать молодых и привлекать их к настоящему делу.

СИСТЕМА ЦЕННОСТЕЙ

Ни белой, ни черной завистью Петр Готлобович никогда никому не завидовал. Не каждый может с уверенностью сказать, что счастлив в этой жизни. А он может и считает это важной характеристикой пройденного пути. Хотелось бы, конечно, больше успеть, больше знать... Вечная нехватка времени знакома всем, кто активно занимается наукой, особенно в ситуации нынешней, когда часто треть, если не половина времени уходит на писание бесконечных проектов и отчетов, ради дополнительного, внебюджетного финансирования. При всех его обширных связях на родине и за рубежом и очевидном таланте находить общие интересы и вызывать симпатию он исключительно постоянен в своих человеческих привязанностях. Главные ценности вне науки не меняются: любимая жена Ирина и двое сыновей.

— Я очень счастлив в семейной жизни. История нашего знакомства — классический пример “любви с первого взгляда”. Через два месяца после знакомства мы приняли решение о том, что мы — вместе. И вот уже прожили 25 лет и ни разу не усомнились друг в друге. У нас двое сыновей. Моим путем следовать не хотят — ни тот, ни другой. Жизнь сами хотят делать. Это мне нравится. Хотя, конечно, к детям всегда претензий много — уж очень хочется, чтобы они сделали именно то, чего мы не сумели...

Что касается друзей, то у меня устойчивая компания с молодости. Но одно исключение  есть. Семь лет назад мы начали работать вместе, очень быстро сошлись и сдружились с профессором Дмитрием Соколовым из московского университета. Познакомились случайно, на конференции, и теперь он три–четыре раза ежегодно бывает у меня в лаборатории, и я у него — не реже. У нас совместных работ уже самое малое сорок. Такой вот редкий и счастливый случай.

О. СЕМЧЕНКО, г. Пермь
На снимке: П.Г. Фрик

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета
 Web-сайты