Понедельник, Октябрь 26, 2020

  /  Погода в Абакане

Главная > Газета > В Абакане раскрывают тайны рождения Вселенной

В Абакане раскрывают тайны рождения Вселенной

«Рождение Вселенной, темная энергия, черные дыры» — очередная тема в рамках цикла еженедельных открытых лекций Хакасского госуниверситета «За страницами вузовского учебника». Тема актуальна не только для тех, кто занимается научно-исследовательской деятельностью, но и всем, кто интересуется проблемами современной космологии —  раздела астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом.

Слушателям рассказали об искривлении пространства, зарождении времени и пространства при Большом Взрыве, излучении черных дыр и их поиске, космическом вакууме, теориях антигравитации, особенностях реликтового излучения (равномерно заполняющего Вселенную тепловом излучении).

Лектором просветительской встречи стал профессор, заведующий кафедрой теоретической физики и информационных технологий в образовании ХГУ Владимир Удодов – единственный в регионе профессор и доктор физико-математических наук, специалист по теоретической физике и астрофизике. Он является основателем научной школы, в рамках которой ведется научно-исследовательская работа сотрудников, аспирантов и студентов, а в прошлом – и школьников. Данному научному сообществу удалось найти уникальное направление – исследование фазовых переходов в низкоразмерных кристаллах на основе модели Изинга. Оказалось возможным моделирование широкого круга явлений, в том числе магнитных, перколяционных превращений в случайных средах, политипных и мартенситных переходов и аномальной диффузии в критической области. Причем, данное направление соответствует перечню критических технологий России.

– Владимир Николаевич, расскажите, пожалуйста, немного о себе: Ваши увлечения, хобби?

– Я родился в деревне Аннино Московской области, которая уже более 50 лет находится на территории нашей столицы. Что касается увлечений, то мне очень нравится путешествовать. Ездил в США, около пяти раз был на Украине (Киев и западная Украина), а также во многих городах России, в том числе Москве, Санкт-Петербурге, Волгограде, Новороссийске, Томске, Красноярске, Белокурихе, Ярославле, Свердловске, Новосибирске, Барнауле, Иркутске и других. Также посчастливилось побывать на Байкале, Волге, Телецком озере, горе Борус, а также на Камчатке, где я жил три года. В прошлом году с женой, дочерью и внучкой отдыхали в Сочи.

В последние годы увлеклись с семьей дачей, где растут сосны, кедр и другие дачные культуры.

– Как давно Вы работаете в университете? Спектр ваших научных интересов?

– В ХГУ работаю с момента основания, а в АГПИ – с 1978 года. Скоро будет уже 40 лет. Предметом моих научных исследований является теория фазовых превращений (в кристаллах) и моделирование этих процессов на компьютере. В основном, исследовательская работа направлена на изучение магнитных превращений, структурные переходы, в том числе мартенситные превращения, которые известны уже давно. Кроме того, совместно с коллегами занимаемся адсорбцией – процессами на поверхности твердых тел, в частности, нанокластеров, а также диффузией в одномерных системах и ее моделированием. Почти все эти процессы рассматриваются в рамках модели Изинга — одна из знаменитых математических моделей статистической физики, предназначенная для описания намагничивания материала. Она находит свое применение даже в физике элементарных частиц.

Еще одной актуальной темой является теория перколяции и моделирование в ее рамках разных процессов, в том числе аномальной диффузии в одномерных системах.

– Расскажите, пожалуйста, более подробно о модели Изинга?

– Модель Изинга (точнее Ленца-Изинга) была предложена еще в 1920 году Ленцем как модель магнетика, но ее строгое математическое исследование (и то только в одномерном случае) было проведено Изингом в 1925 году. В 1944 году Ларс Онсагер нашел точное решение двумерной модели на квадратной решетке и при отсутствии магнитного поля. Точное математическое решение при наличии поля или в трехмерном случае (который является самым интересным, так как мы с вами живем именно в таком пространстве) до сих пор не найдено – математики пока не научились решать такие задачи. А модель Изинга – это простейшая модель фазового перехода! Поскольку точных решений нет, уже давно используют приближенные методы и электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Вот мы и занимаемся исследованием таких фазовых переходов в рамках данной модели с помощью ЭВМ. Кроме того, она имеет много модификаций, в том числе магнетик (ферромагнетик, антиферромагнетик или ферримагнетик), бинарный (двойной) сплав – в узлах решетки располагаются атомы двух сортов, решеточный газ (модель жидкости вблизи критической точки, понятие которой ввел еще Дмитрий Менделеев в 19 веке). Также это теория перколяции – в простейшем случае узлы бывают двух типов (целые и блокированные), и так называемая аксиальная модель Изинга, в рамках которой рассматривают мартенситные превращения, при которых изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов (или молекул) происходит путём их упорядоченного перемещения.

– «Рождение Вселенной, темная энергия, черные дыры» — чем интересна данная тема для обычных горожан?

– Это уже вторая моя лекция, первая была посвящена проблеме внеземных цивилизаций (поиск наших братьев по разуму). Но обе они связаны со Вселенной. Еще в школе мне хотелось стать астрономом, точнее астрофизиком. Но эта детская мечта, к сожалению, не сбылась, хотя я уже много лет читаю лекции по астрономии и астрофизике в ХГУ (АГПИ) как студентам, так и школьникам и их наставникам. Для обычных людей эта тема, безусловно, интересна, так как о Вселенной по телевидению показывают много передач. Конечно, часто уровень их довольно низкий и не без выдуманной сенсационности, но, тем не менее, такая информация может быть полезной.

Астрономия в школе уже много лет не преподается, поэтому мои лекции призваны поднять уровень астрономической грамотности населения, как Абакана, так и Хакасии в целом.

– Черные дыры и темная энергия во Вселенной – что это? Ваше личное экспертное мнение.

– Черные дыры – это объекты с самым сильным полем гравитации, около них не работают законы Ньютона и пространство сильно искривлено. Данные явления описывает общая теория относительности, которую создал (на 98%) Альберт Эйнштейн (речь идет о 16-20 гг. 20 в.). Эта теория – одна из самых сложных в физике и математике, которая к тому же весьма абстрактная. Что такое темная энергия никто не знает. Изученные черные дыры появляются после «смерти» массивных звезд.

– Люди часто задают себе вопросы: есть ли у Вселенной центр и границы? Причем чем большими сведениями располагают астрономы, тем больше перед ними возникает неразрешимых парадоксов. Согласны ли вы с этим утверждением?

– Центра у Вселенной нет, как и краев и границ, так как она в среднем однородна, то есть везде все одинаково: повсюду галактики, которые состоят из звезд. Живем мы в реальной Вселенной, но ее поведение моделируют многие исследователи математическими методами на ЭВМ. Видимо, наш мир — часть «мультимира», но это пока только гипотеза. Парадоксов возникает все больше, но постепенно они разрешаются, хотя и возникают новые – это обычная ситуация в науке.

– Какие исследования в этой области можно было бы провести на базе нашего вуза?

– На базе нашего вуза (да и вообще, в Хакасии) такие исследования провести нельзя, поскольку для этого необходимы специальные условия, в том числе оборудование и специалисты (квалифицированные кадры). Как известно, у нас в регионе нет обсерватории, хотя еще во времена СССР обсуждались вопросы ее создания.

Вселенная полна загадок и необъяснимых явлений. Существует много дискуссий о том, как сформировались галактики. Никто не знает точно, что же такое темная материя, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с обычными частицами, и поэтому прямое наблюдение темной материи невозможно. Вывод о ее существовании был сделан на основании поведения астрономических объектов и гравитационных эффектов. Также и концепция черных дыр возвращает нас к 1780 годам, когда Джон Мичелл и Лаплас предполагали существование «темных звезд», чья гравитация была настолько сильной, что притягивала даже световое излучение. Тем не менее, люди до сих пор много не знают о них. В 2014 году ученые обнаружили галактики с тремя сверхмассивными черными дырами в центре (а ранее предполагалось, что в центре галактики может находиться только 1 черная дыра). Согласно наиболее общепринятой теории, темная энергия должна действовать в противовес гравитации, которая и составляет около 68% материи Вселенной и вызывает ее расширение.

СПРАВКА

Владимир Николаевич Удодов — профессор, Заслуженный деятель науки Республики Хакасия, Почётный работник высшего профессионального образования России.

Профессор окончил Томский государственный университет (ТГУ), где также защитил кандидатскую диссертацию (1978 г.), а в 1999 году и докторскую в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН.

Предметом научных изысканий ученого являются фазовые переходы в кристаллах, изинговые магнетики, теория одномерной перколяции, гипотеза подобия, термодинамика сверхпроводимости и сверхтекучести. Им опубликовано более 400 научных работ, из них более 40 статей в центральных журналах. В 2002 году научная школа Владимира Удодова зарегистрирована в Федеральной базе данных России. А в этом году в Германии напечатан его курс лекций «Одномерная модель Изинга и скейлинг». Данная работа размещена в Немецкой Национальной библиотеки.

С 1978 года Владимир Николаевич начал работать в АГПИ. Был председателем студенческого научного общества, много сил уделял научной работе со студентами и школьниками, а также вел занятия студенческого научного кружка «Теоретический клуб». Ежегодно руководил дипломными и курсовыми работами, часть из которых развивалась в научные публикации.

Под его руководством студенты вуза ежегодно выступают на научных конференциях регионального, всероссийского и международного уровней, в том числе Всероссийская научная студенческая конференция по физике твердого тела (г. Томск), Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (г. Усть-Каменогорск – Барнаул), Всероссийская конференция молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (г. Томск), Всероссийский семинар «Моделирование неравновесных систем» (г. Красноярск) и другие.

В 1996 году в ХГУ им. Н.Ф. Катанова была открыта аспирантура по специальности «Физика твердого тела» под руководством Владимира Николаевича. В том же году по его инициативе был организован Хакасский координационный центр Всероссийской программы «Шаг в будущее», который просуществовал более 10 лет.

Инга ТАЛАХАДЗЕ


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Защита от спама *