Академик А.Ф. АНДРЕЕВ: «РАБОТЫ ФИЗИКАМ ХВАТИТ НАДОЛГО»

…Вероятно, учиться у демидовского лауреата в номинации «физика» Александра Федоровича Андреева — одно удовольствие. Разумеется, тому, кто может и хочет. Потому что вице-президент РАН, зав. кафедрой Московского физико-технического института и профессор МГУ умеет на редкость внятно объяснять сложнейшие вещи, которыми занимается всю жизнь, а на это способен далеко не каждый ученый даже самого крупного калибра. Вот далеко не полный ряд его достижений в теоретической физике. Уже в одной из первых работ будущий академик предсказал фундаментальное явление, известное как «андреевское отражение». На его основе созданы многие универсальные физические приборы — андреевский спектрометр, андреевский интерферометр, андреевский рефрижератор, андреевский болометр, андреевский биллиард, андреевское зеркало. Лауреат предсказал новые явления квантовой диффузии, сверхкристаллизации, волны плавления-кристаллизации. Он обнаружил также существование ряда необычных состояний вещества (квантовых кристаллов, магнитных аналогов жидких кристаллов, Ферми-жидкостей на поверхности сверхтекучего гелия), предложил новые подходы к проблемам фундаментальных свойств пространства-времени и высокотемпературной сверхпроводимости.

С 1990 года академик Андреев возглавляет Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, в котором проработал всю свою жизнь. Во многом благодаря его высокому научному авторитету этот знаменитый институт продолжает быть ведущим мировым центром в области физики низких температур. Как вице-президент РАН, Андреев курирует физические науки, космические исследования и международную деятельность всей Академии. Наш разговор начался с вопроса традиционного:
— Уважаемый Александр Федорович, вы — лауреат Ленинской премии, обладатель российской премии «Триумф», Золотой медали им. П.Л. Капицы РАН, многих международных наград. Какое место в этом ряду занимает Демидовская премия?
— С ранней юности я принадлежал к научному сообществу, где уважают традиции. Директор Института физических проблем академик Петр Леонидович Капица гордился своими предшественниками и сотрудников воспитывал в том же духе. Почтение к традициям, в том числе к традиции Демидовых у меня в крови, и присуждение Демидовской премии для меня большая честь.
— Вы приступили к научной работе еще студентом Московского физико-технического института, сразу после успешной сдачи теоретического минимума академику Ландау, что удавалось немногим. В вашей семье были ученые-физики?
— С физикой была связана работа моего отца — радиоинженера. После войны он трудился в ЦНИИ-108 (ныне Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга), где проводились фундаментальные и прикладные исследования в области радиолокации. Отец мне и посоветовал поступать в МФТИ. Уже на первом курсе было известно, что можно сдавать теоретический минимум Ландау. Это была серия из девяти экзаменов, первый и последний из которых принимал сам Лев Давидович, а промежуточные — его коллеги. Я взял программу, изучил все, что там было перечислено, и после этого позвонил Ландау, чтобы он назначил время сдачи. Экзамены он принимал у себя дома. Я, обычный студент, пришел к академику в назначенный день, Лев Давидович дал мне задачу, отвел на второй этаж (квартира была двухэтажная), а сам спустился вниз. Он занимался английским с сыном и время от времени поднимался посмотреть, что я делаю. Вот в такой «семейной» обстановке проходил экзамен. Конечно, самым сложным было последнее испытание. Зато после него в середине четвертого курса оказалось, что я изучил всю физику с опережением. Поскольку с МФТИ система приема теорминимума была согласована, я мог не сдавать многие текущие экзамены. Мне оставалось учиться еще два с половиной года, но Ландау предложил поторопиться, чтобы скорее заняться наукой. В результате я окончил институт на полтора года раньше срока и в начале 1961-го поступил на работу в Институт физических проблем, в отдел Льва Давидовича. К сожалению, проработал я с ним недолго — в январе 1962 года он попал в аварию…
— Физическое явление, названное вашим именем, вошло во все учебники. В чем суть андреевского отражения?
— Это отражение носителей заряда (электронов и дырок), падающих из нормального металла на границу со сверхпроводником, при котором происходит изменение знаков массы и заряда носителей: электрон превращается в дырку, а дырка — в электрон. Если при классическом зеркальном отражении угол падения, как известно, равен углу отражения, то в данном случае отраженный носитель заряда (частица или волна) движется обратно точно по той же траектории. Это явление ретроотражения наблюдается в довольно экзотических системах, например, в изотопе гелия в сверхтекучем состоянии.
Попробую объяснить понятнее на примере. Допустим, у нас есть некий замкнутый объем, где находится сверхтекучий гелий-3. Потерь тепла там не происходит, поскольку оно не передается через стенки каркаса. Если же в нем сделать дырочку, то носители тепла будут вылетать через нее и выносить тепло. Но достаточно поднести туда объект, обладающий свойством ретроотражения, как частицы начинают возвращаться обратно точно по той же траектории, по которой вылетали, и таким образом тепло не теряется.
— А что такое андреевский биллиард?
— Представьте себе бильярдный стол, по которому движутся шары. Отталкиваясь от стенок, они совершают разнообразные движения. Если вообразить, что стенки стола покрыты сверхпроводником, обладающим свойством ретроотражения, то бильярдные шары, отталкиваясь от них, будут повторять всю сложнейшую траекторию своего движения в обратном направлении. Понятие андреевского биллиарда стало очень продуктивным для математиков, поскольку помогло им получить точные решения целого ряда задач.
Моя статья о ретроотражении вышла в «Журнале экспериментальной и теоретической физики» в 1964 году. Я очень долго думал над этой проблемой, прежде чем мне все вдруг стало ясно. Я и сейчас могу показать то место на станции метро «Октябрьская» кольцевая, где я в тот момент стоял и ждал поезда.
— О том, что ваше открытие получит практическое применение и на его основе будут созданы новые физические приборы, вы тогда точно не думали?
— Конечно, нет. Я думал, как решить задачу. А то, что из этого получилось в прикладном плане, это чистое везение. У меня есть не менее интересные теоретические результаты, хотя практического применения они пока не нашли.
— Расскажите, пожалуйста, хотя бы о некоторых…
— Ну, например, мною теоретически предсказано явление сверхкристаллизации, которое позже продемонстрировали экспериментаторы. В обычных условиях рост кристаллов — это процесс, который длится мучительно долго, иногда месяцами. Гораздо быстрее кристаллы растут на границе раздела «квантовый кристалл — сверхтекучая квантовая жидкость (например, гелий-4)», так как на этой границе возникают кристаллизационные волны, обусловленные периодическим плавлением и кристаллизацией. Внешне они выглядят как обычные капиллярные волны на границе жидкости и газа, но в данном случае граница движется, а кристаллическая решетка стоит на месте. Происходит сверхкристаллизация, кристаллы быстро растут.
Очень актуальна проблема существования дополнительных размерностей. Они обнаруживаются при крайне низких температурах, когда остается только один тип теплового движения, который описывается этими добавочными координатами, или грассмановыми переменными. Существование дополнительных размерностей меняет наши представления о фундаментальных свойствах пространства-времени.
— Каким традициям академика Капицы вы сохраняете верность как директор Института физических проблем?
— Прежде всего, демократическим. Петр Леонидович в некоторых ситуациях бывал человеком суровым и даже авторитарным, но когда дело касалось науки, у нас была полная демократия. Кстати, к управляемости института это никакого отношения не имело и не имеет. По организационным вопросам директор должен принимать решения сам. Но в ходе научной дискуссии все квалифицированные люди — академики, члены-корреспонденты, доктора наук — равны между собой. Заседания ученого совета, семинары проходят у нас очень бурно. Мои ученики могут запросто сказать мне: вы ошибаетесь. Ну что ж, они такие же профессионалы, как и я, имеют право. На Западе, кстати, этого нет, на заседаниях все ведут себя чинно. А у нас традиция эмоционально выражать свое мнение идет еще от Ландау. Лев Давидович не мог молчать, если при нем высказывали неверные с его точки зрения научные идеи.
— В качестве вице-президента вы курируете международную деятельность РАН. Остается ли сегодня в России актуальной проблема утечки мозгов?
— Безусловно, особенно для Москвы. Самое трудное — даже не привлечь в институт молодежь, а ее удержать. После того как молодой ученый оканчивает аспирантуру и защищается, он обычно обзаводится семьей, и тут встает проблема обеспечения его жильем. В Москве она практически неразрешима. Поэтому молодые кандидаты наук устремляются куда-нибудь за границу. Наши выпускники работают в ведущих лабораториях по всему миру, причем составляют немалую часть их сотрудников. Однажды в Финляндии я был на семинаре, в котором участвовало человек двадцать. И когда единственный финн вышел из аудитории, и кто-то из наших сказал: ну, вот, теперь можно свободно говорить по-русски.
Западные коллеги активно приглашают талантливых россиян, более того, существуют программы, обеспечивающие регулярную поставку наших молодых мозгов в европейские страны. Получается, что мы выращиваем квалифицированные кадры для международного научного сообщества. Курируя международную деятельность РАН, я знаю, как работает эта система, и стараюсь по возможности ей противостоять. На мой взгляд, снять остроту проблемы поможет решение правительства о выделении Академии 5 тысяч квартир для молодых ученых. И такие решения надо принимать регулярно.
— И еще один вопрос, стратегический. На рубеже XIX–XX веков физикам казалось, что все основные проблемы их науки уже решены, осталось только проработать детали. А что сегодня?
— Сейчас ситуация в физике абсолютно иная. Совершенно ясно, что перед нами стоят гигантские нерешенные вопросы. Какова природа Большого взрыва? Почему во Вселенной отсутствует симметрия, нет антивещества? Очевидна недостаточность стандартной модели в физике элементарных частиц. В общем, количество фундаментальных проблем прогрессирует, так что работы нам хватит надолго.

Беседу вела Е. ПОНИЗОВКИНА

Портрет С. НОВИКОВА