Ученые Томского политеха о том, почему Нобелевская премия 2016 года по физике присуждена за математическое открытие

| 1091

В Швеции объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике 2016 года. Ее удостоены американские ученые Дэвид Таулес, Дункан Халдейн и Джон Костерлиц за работы в области «топологического фазового перехода и топологических фаз материи». Примечательно, что главным претендентом на получение премии в 2016 году был научный коллектив, совершивший открытие гравитационных волн. Своим мнением о том, почему Нобелевский комитет заинтересовало именно это открытие, поделились ученые Томского политехнического университета.

Фото: nobelprize.org

Лауреаты Нобелевской премии по физике использовали сложные математические методы для изучения необычных фаз (состояний) материи — например, сверхпроводников, сверхтекучих жидкостей и тонких магнитных пленок.

«Как это ни парадоксально, на первый взгляд, звучит, но законы физики определяются геометрией нашего пространства. То есть, геометрия пространства первична, а физические законы вторичны. В частности, хорошо всем известные законы сохранения в физике являются следствием соответствующей симметрии пространства.

Есть раздел математики, именуемый топология, изучающий свойства пространств, которые остаются неизменными при непрерывных трансформациях. Используя этот подход  к твердотельным структурам, лауреаты Нобелевской премии по физике получили интересные результаты.

В частности, удалось объяснить природу сверхпроводимости в тонких пленках, причину дискретного изменения проводимости тонкопленочных структур и так далее. В этом году на Нобелевскую премию претендовали и другие интересные работы, связанные с управлением хаотическими системами, регистрацией гравитационных волн. Думаю, что  выбор экспертной комиссии связан с универсальностью и фундаментальной значимостью данного подхода в физике»,— отмечает Сергей Янин, профессор кафедры экспериментальной физики Физико-технического института ТПУ.

«Действительно, сейчас достаточно широко обсуждается вопрос, почему лауреатом Нобелевской премии не стал научный коллектив, совершивший открытие гравитационных волн. Но нужно сказать, что гравитационные волны дальше от тех технологий, которые использует в своей повседневной жизни современный человек. Между тем, открытие «топологического фазового перехода и топологических фаз материи» может совершить прорыв в области современной электроники. В перспективе эти методы найдут новое применение и, прежде всего, в области бытовой техники, поскольку речь идет о применении тонких пленок, нанопленок, которые сейчас активно создаются и используются в области промышленной электроники.

В дальнейшем топологические материалы могут быть использованы в разработке новых электронных устройств, сверхпроводников и квантовых компьютеров»,

— делится мнением Андрей Трифонов, заведующий кафедрой высшей математики и математической физики Физико-технического института ТПУ.

Квантовый компьютер — одна из самых обсуждаемых тем в науке последних лет. Это гипотетическое устройство на стыке компьютерных наук и квантовой физики, самого сложного раздела теоретической физики.

Если обычный компьютер делает вычисления последовательно — одно за другим, то квантовый в теории будет способен делать миллиарды миллиардов вычислений одновременно, что не только значительно увеличит его мощность по сравнению с традиционными компьютерами, но и позволит решать неожиданные задачи, на которые обычные компьютеры не способны.

«Однако не думаю, что именно возможность создания новых технологий послужила главным критерием для присуждения Нобелевской премии. Прежде всего, речь идет о применении новых математических методов в физике, математическом описании экспериментально предсказанных физических явлений», — добавляет Андрей Трифонов.

Справка:

Все лауреаты 2016 года изучали феномены, связанные с необычными фазами (состояниями) материи в сверхпроводниках, сверхтекучих жидкостях и тонких магнитных пленках. Так, Костерлиц и Таулес исследовали происходящее в «плоском мире» — на поверхности или внутри необычайно тонких пленок, которые, в отличие от большинства объектов макромира, можно считать двухмерными. Халдейн также исследовал нити, настолько тонкие, что их можно принять за одномерные. Подробнее об открытии можно прочитать здесь =>

Это интересно. Как сообщил в интервью с зарубежными и российскими СМИ Дункан Халдейн, открытие, за которое физики получат Нобелевскую премию, было сделано случайно, а сам он и его коллеги даже не думали, что их исследование может оказаться полезным.

Согласно прогнозу, подготовленному агентством Thomson Reuters, на Нобелевскую премию в этом году в первую очередь претендовали ученые из США и Великобритании, открывшие гравитационные волны, —  Райнер Вайсс, Рональд Древер и Кип Торн.

Сумма денежного вознаграждения лауреатам Нобелевской премии в этом году составит 8 миллионов шведских крон (около 953 тысяч долларов) на всех лауреатов премии по физике. Награду присуждает Шведская королевская академия наук.