Молодежь и наука

КХД на решетке: результаты, тенденции, перспективы

С 4 по 17 сентября в Лаборатории теоретической физики имени Н.Н.Боголюбова проходила Международная школа "КХД на решетке, структура адронов и адронная материя". В качестве слушателей в ней принимали участие более 50 бакалавров, аспирантов, постдоков из Германии, России, Украины, Армении, Австрии, Польши, Албании, Ирана, Великобритании, Ирландии, Индии и Франции. Школа организована в рамках программы DIAS-TH. На открытии слушателей приветствовал советник дирекции ОИЯИ по теоретической физике профессор А.Т.ФИЛИППОВ. Для нашей газеты мы попросили Александра Тихоновича рассказать о школе, тем более что по этой тематике в ЛТФ школа проводится впервые.

Школа организована ЛТФ ОИЯИ и Фондом Гельмгольца, который объединяет институты DESY в Гамбурге и Цойтене, GSI в Дармштадте, а также научные центры по геофизике, биофизике и другим наукам. Это одна из структур Германии, через которую финансируются научные исследования. Фонд Гельмгольца поддерживает нас больше 10 лет. Благодаря этому мы можем приглашать лекторов из Германии и из Европы. Можем пригласить и больше студентов из Германии, в том числе русских студентов, сотрудников, аспирантов, которые там работают, их довольно много. Мне кажется, это очень важно, чтобы они приезжали, не отрывались от родины, потому что не всегда русская наука будет пребывать в таком плачевном состоянии, как сейчас. Мы знали и более тяжелые времена - после революции. Но потом наступил расцвет физики, потому что был соответствующий настрой общества и он реализовался таким образом, что в дальнейшем в Советском Союзе наука была на высоком уровне.

Школа по этой тематике проводится впервые. Расскажите об этом научном направлении.

Прежде всего - что значит решеточная. Например, есть струна и чтобы описать ее поведение, вы мысленно разбиваете ее на кусочки. И вместо непрерывной струны рассматриваете много, допустим, сто шариков; для каждого из них пишется уравнение движения. Такая дискретизация структуры очень упрощает вычисления. Это всегда так делалось, даже в 18-19-м веках. Но, конечно, чтобы получать разумный результат, таких делений должно быть очень много, особенно для квантовых суперструн, которые неизмеримо сложнее обычных струн. И это требует огромных компьютеров, особенно в таких сложных теориях, которые сейчас рассматриваются, например, в экспериментах ЦЕРН.

Сама теория возникла, когда были придуманы достаточно мощные компьютеры. Фактически это параллельные системы на многих компьютерах, когда каждый выполняет небольшую часть общей работы. Я вспоминаю лекцию Андрея Николаевича Колмогорова, нашего великого математика. Он в конце жизни увлекся изучением того, как идут мыслительные процессы в мозге. Его любимый пример (а он сам любил на лыжах кататься): горнолыжник-слаломист. Когда тот спускается с горы, то обрабатывает колоссальный объем информации с колоссальной скоростью. И как это происходит? Андрей Николаевич говорил, что это происходит потому, что мыслительные процессы идут параллельно, мозг сам знает, как это организовать. И если применить эти параллельные процессы для математических и физических вычислений, не надо думать, что каждый компьютер должен делать все больше и больше. Эта идея вполне подходит даже для маленьких компьютеров, ноутбуков. И результаты за последние десять лет описывают уже реальные вещи.

Это направление считается актуальным? Как оно развивалось в ЛТФ?

Да. В теоретической физике так же, как в моде, сегодня одно актуально, через некоторое время другое. Сейчас решеточные вычисления, может быть, не на переднем плане. Но вы видите, этим интересуется много физиков. Несколько лет назад довольно неожиданно были получены результаты, которые можно было проверить на эксперименте. Это было нетривиально, многие не верили в идею.

У нас в ЛТФ, когда я был директором, пытался что-то продвинуть в направлении решеточных теорий. Но нельзя продвинуть то, что еще само не выросло. У нас было два сотрудника, которые интересовались решеточными вычислениями, я пытался связать их со специалистами ЛВТА, но группы, к сожалению, не возникло. Наша школа, надеюсь, поможет кому-то увлечься этими методами и развивать их в ОИЯИ. Не исключено, что когда-то все это станет очень интересно. Ведь эта калибровочная теория началась с нескольких более или менее независимых работ. Научное сообщество отнеслось к идее скептически - ерунда какая-то, не имеющая отношения к реальности. И так продолжалось довольно долго, потому что там были явные противоречия с тем, что считалось правильным. А потом вдруг начался подъем направления, и все бросились его развивать, стали появляться новые идеи. Поэтому в любом случае надо боковым зрением отслеживать, что происходит в этом направлении.

* * *

Занятия школы проходили в концентрированном режиме - практически каждый день 8-10 часов лекций, практических занятий, вечерних дискуссий. Павел Буйвидович, кандидат физико-математических наук (ИТЭФ - ОИЯИ) высказал свое мнение: "Школа очень достойная. Я был сам три года назад на такой школе, которая проводилась во Франции, состав лекторов был практически тот же, изменения небольшие. Состав студентов, конечно, совсем новый. Но я вижу, что, в сравнении с той школой, в Дубне уровень очень хороший". Руководитель Павла в ИТЭФ, профессор Михаил Игоревич Поликарпов был одним из начинателей решеточных вычислений в квантовой хромодинамике. Он читал лекции на этой школе, а его молодой коллега вел практические занятия для студентов. На мой вопрос, какие же практические занятия могут быть для теоретиков, Павел ответил: "Сейчас теоретическая физика все больше связана с компьютерами. То есть помимо знания высшей математики необходим еще один инструмент - компьютер. В частности, в квантовой хромодинамике любые вычисления, как правило, проводятся на компьютере, и развилась целая наука о том, как проводить эти вычисления. Рассказывать о том, как надо писать программы, - примерно то же, что читать лекции по физкультуре. Пока человек сам не попробует - не поймет. Задача нашего семинара - мы даем студентам учебную программу, а они сами вносят какие-то изменения, пытаются что-то доделать, переделать и таким образом приобрести конкретный опыт".

Александр Семке, постдок из Дармштадта (GSI), прекрасно говорит по-русски. Рассказывает, что в 90-х годах его семья эмигрировала из Украины в Германию, там он заканчивал университет. По поводу Дубны мнение Александра оказалось неожиданным (мы все-таки привыкли к восторгам молодых специалистов из бывших союзных республик): "Разница с Германией, конечно, очень большая. Видно, что многое развалилось за последние годы, многое надо восстановить. Старые советские постройки пришли в упадок, и это, конечно, бросается в глаза в первые дни пребывания здесь. Но потом привыкаешь. Природа, конечно, красивая - речка, леса". Лекционную программу школы Александр счел скорее перенасыщенной: "Информационный поток был очень большой. Пожалуй, даже слишком - и лекции, и материал, который пытались дать слушателям. Это привело к тому, что некоторые стали заниматься своими делами. Второе - не все лекции были рассчитаны для студентов, многие были сформированы как доклады для специалистов в этой области. Я бы сказал, что при такой концентрации недели бы было маловато, а две недели - много. Но я уезжаю с хорошим впечатлением".

Интересная пара из Ирана - жена, физик-теоретик, и муж, инженер, отметили полезность представленных на школе методов вычислений для их конкретных работ. Фатиме Тагави (IPM, Тегеран, она уже побывала в Дубне на конференции по спиновой физике два года назад): "Некоторые лекции очень полезны. В частности, лекция профессора Гёкереля содержала информацию о расчетах на решетках орбитальных угловых моментов, которые я использую на модельных расчетах, и мне это очень пригодится". Ее супруг занимается искусственным интеллектом: "Есть метод нейронных сетей, который используется для экспериментальной обработки, а здесь мы вместе изучаем другие методы, которые можно будет применять для своей работы. Хотя я инженер, с этой точки зрения интересно ознакомиться с решеточной КХД".

Прокомментировать постерную сессию согласился один из организаторов школы и лектор О.В.Теряев (ЛТФ). В холле перед конференц-залом ЛТФ были размещены привезенные ребятами плакаты с описанием проделанных работ. Постеров, сказал Олег Валерьянович, в итоге оказалось больше, чем было заявлено. Потому что некоторые были изготовлены по ходу занятий. Например, Сергей Волошин из Украины (Институт теоретической физики имени Боголюбова) распечатал на принтере несколько страниц, вывесил на стенд и таким образом представил слушателям свои исследования. Остановившись у постера Фатиме, Олег Валерьянович сказал: "Можете себе представить - ведь Иран часто преподносят как страну, где только и думают, как атомную бомбу изобрести. А там занимаются наукой, искусственным интеллектом, все очень красиво изображают. Видите, на плакате не только описание работы, но и виды природы Ирана, все очень цивилизованно. Рядом постер Кристиана Зелински и Яна Павловски из Австрии, который активно сотрудничает с ОИЯИ. В работе используются и аналитические, и численные методы. Потом все сравнивается, анализируется и получаются в общем-то интересные ответы". А победителем признали работу Елены Гарсия Рамос (DASY). "Елена студентка, а ее руководитель здесь читал лекции, - объяснил Олег Валерьянович. - Они представили очень интересный доклад. Интересен он тем, что для какой-то величины на решетке новым способом вычислений получили слишком большое значение. Они будут думать, с чем это связано и почему. И сделано хорошо, и результат неожиданный, и, возможно, открывает новые возможности. К тому же Елена смогла все хорошо объяснить и набрала больше всех голосов".

Галина МЯЛКОВСКАЯ