Rosyjski niezależny serwis T-Inwariant rozmawia z Aleksandrem Zamołodczikowem o kwantowej teorii pola i o tym, jak to jest być zaangażowanym w dziedzinę, która jest całkowicie niemożliwa do wyobrażenia i zrozumienia. A także o życiu, emigracji i o tym, jak w środku pierestrojki zdał sobie sprawę, iż rosyjską naukę czekają złe czasy.
— To, co robisz, jest niezrozumiałe dla większości ludzi, choćby tych zainteresowanych nauką…
— To normalna sytuacja. Kiedy zacząłem studiować kwantową teorię pola, zdałem sobie sprawę, iż sam w ogóle jej nie rozumiem: nie tylko fizyki, ale także jej aparatu matematycznego. Wydawało mi się to w jakiś sposób chwiejne. Postanowiłem więc, iż najpierw zrozumiem same podstawy i w tym celu zbadam najprostsze wyobrażalne układy, w których przejawiają się podstawowe adekwatności kwantowej teorii pola, tj. układy dwuwymiarowe. Kiedy zastąpimy trójwymiarową przestrzeń, z grubsza rzecz biorąc, pojedynczą linią, wzdłuż której poruszają się wszystkie cząstki, pozostaną nam dwa wymiary: jednowymiarowa przestrzeń i czas.
Cząstki zderzają się ze sobą i mogą się z nimi dziać różne interesujące zjawiska. Nie jest to oczywiście to samo, co dzieje się w przestrzeni trójwymiarowej. Jednak w fizyce materii skondensowanej istnieją przykłady realizacji takich układów: w niektórych polimerach i kryształach warstwowych.
Ale zainteresowałem się nimi nie z powodu tej praktycznej realizacji, ale aby skoncentrować się na prostszych układach. Z grubsza rzecz biorąc zdecydowałem, iż jeżeli zrozumiem te układy, stanie się dla mnie jaśniejsze, co potrafi kwantowa teoria pola, jakie zjawiska pozwala opisywać, a jakich zjawisk w zasadzie nie da się w niej opisać.
— Dlaczego chciałeś to zrobić?
— Zacząłem od szukania dokładnych rozwiązań pojedynczych problemów pola kwantowego. Okazało się, iż istnieje cała klasa problemów z pewnymi podobieństwami, które dopuszczają dokładne rozwiązania w takich dwuwymiarowych układach.
Od tego momentu zacząłem interesować się tym, czym w ogóle mogą być kwantowe teorie pola i jak je klasyfikować. jeżeli dasz matematykowi jakiś obiekt matematyczny, powie on: chcę znać klasyfikację wszystkich takich obiektów matematycznych. Chciałem więc sklasyfikować kwantowe teorie pola. Bardzo trudno jest to zrobić z rzeczywistymi teoriami w przestrzeni trójwymiarowej, więc postanowiłem zbudować klasyfikację dla przypadku jednowymiarowego, aby uzyskać rodzaj mapy, na której leżą wszystkie możliwe kwantowe teorie pola.
— Więc aby jakoś uporządkować te różne teorie, wystarczy ich wariant dla przestrzeni jednowymiarowej?
— Nie do końca. Chciałem zmapować dokładnie jednowymiarowe teorie i mając już tę mapę, zastanowić się, jak zorganizowana jest mapa rzeczywistych trójwymiarowych teorii pola. Powinny one mieć ze sobą wiele wspólnego, więc mapa jednowymiarowych teorii pola byłaby bardzo przydatna.
— Jak w ogóle wygląda taka mapa?
— Znajdują się na niej „miasta”, czyli tzw. konforemne kwantowe teorie pola, które wyglądają tak samo we wszystkich skalach. Mówiąc konwencjonalnie, kręcisz kołem mikroskopu i nic się nie zmienia. Istnieją drogi pomiędzy nimi — tam skala zmienia się, gdy poruszasz się wzdłuż nich. Poruszanie się wzdłuż drogi jest zmianą skali z małej na większą, przestajesz widzieć małe szczegóły i widzisz wielkoskalową strukturę teorii. W tym sensie wszystkie „drogi” są jednokierunkowe. Tak więc, zmieniając skalę, na mapie „przejeżdżamy” z jednej teorii konforemnej do drugiej. Ale to oczywiście tylko obraz.
Zacząłem to robić gdzieś pod koniec lat 70. I miałem szczęście, iż w tym samym czasie Aleksander Poljakow rozwijał swoją pracę na ten temat w związku z teoriami strun. Jest on twórcą nowoczesnego podejścia do strun. Natychmiast zdałem sobie sprawę, iż to jest to, czego potrzebowałem. W wyniku wspólnej pracy z nim i Saszą Bielawinem pojawiła się konforemna teoria pola — aparat szeroko stosowany w wielu dziedzinach fizyki teoretycznej.
— Jak dokładnie jest ona wykorzystywana?
— John Cardy, który dzielił ze mną nagrodę, był w stanie wykorzystać tę teorię do rozwiązania wielu konkretnych problemów. Podam jeden przykład — problem perkolacji. Załóżmy, iż mamy płytkę z materiału izolacyjnego i chaotycznie upuszczamy na nią małe kropelki miedzi. W pewnym momencie, z powodu tych kropelek, następuje przewodzenie .
Albo, na przykład, stopniowo wypełniamy jakiś porowaty materiał cieczą i przy pewnym „krytycznym” stopniu wypełnienia ciecz zaczyna przepływać przez materiał. W momencie, w którym następuje wyciek, pojawiają się pewne uniwersalne cechy wspólne dla wszystkich takich systemów. John był w stanie zastosować teorie konforemne do dokładnego rozwiązywania takich problemów
— Jak to jest spędzić całe życie robiąc niewyobrażalne rzeczy?
— Kiedy Newton odkrył swoje prawo powszechnego ciążenia, no nie odkrył, ale założył jego istnienie, to próbował zrozumieć, w jaki sposób planety poruszają się wokół Słońca. Początkowo opierał się na intuicji fizycznej, która podpowiadała mu, iż planety z pewnością wpadną w Słońce. Ale tak nie jest. Newton musiał wymyślić analizę matematyczną, ponieważ musiał zrozumieć zjawisko fizyczne, które z punktu widzenia fizyki intuicyjnej jest całkowicie nieoczywiste.
Z czasem człowiek zaczyna zdawać sobie sprawę, iż istnieją powiązania fizyczne i iż istnieją, ogólnie rzecz biorąc, powiązania fizyczne i matematyczne. Kiedy widzi się nie sam obiekt fizyczny, ale, z grubsza rzecz biorąc, formuły, które go opisują.
W szkole, oczywiście, wyobrażałem sobie fizykę wizualnie: coś gdzieś naciska, ciało przyspiesza i tak dalej. A potem w instytucie, kiedy zaczęliśmy zajmować się dynamiką analityczną, stało się jasne, iż mówimy o złożonych równaniach. I iż fizyczna intuicja codziennego doświadczenia czasem pomaga, a czasem przeszkadza.
— Zaczynałeś fizykę ze swoim nieżyjącym już bratem bliźniakiem Aleksiejem. Czy możesz nam powiedzieć, kto miał na kogo wpływ? Rywalizowaliście ze sobą czy nie? W końcu nieczęsto zdarza się, iż dwóch bliźniaków zostaje wielkimi naukowcami w tej samej dziedzinie.
— Ten temat jest dla mnie zarówno smutny, jak i bardzo emocjonalny, ponieważ od dzieciństwa byliśmy bardzo blisko. Zawsze bawiliśmy się razem, a potem razem poszliśmy na uczelnię. Oczywiście nikt nas specjalnie nie szkolił, chociaż mój ojciec był głównym inżynierem w laboratorium jądrowym w Dubnej pod Moskwą. Dobrze rozumiał fizykę w wielu aspektach i tłumaczył nam niektóre rzeczy. Myślę, iż od niego zrozumieliśmy, iż jest to zawód, któremu chcemy poświęcić życie.
W pewnym momencie zdecydowałem, iż będę studiował jednowymiarową teorię pola. Aljosza natychmiast zdał sobie sprawę, iż on też tego chce. „Tak” — powiedział mi. — „To prawdopodobnie najbardziej interesująca rzecz w tej chwili”. I tak zaczęliśmy razem studiować.
To był absolutnie niesamowity czas, ponieważ bardzo dobrze się rozumieliśmy. To był rodzaj magicznej sytuacji, kiedy nie musisz komuś niczego wyjaśniać. Po prostu słuchałem tego, co mówił Aljosza i od razu rozumiałem, co chciał powiedzieć. A on rozumiał mnie.
Kiedyś Aljosza powiedział mi, iż wie, jak rozwiązać pewien problem. Byłem wtedy zbyt leniwy, żeby go o to dopytać, a teraz jest już za późno. Teraz sam próbuję rozwiązać ten problem i nie jestem w tym zbyt dobry.
Kiedy mieszkaliśmy w Moskwie, spotykaliśmy się, jeżeli nie codziennie, to bardzo często i pracowaliśmy razem. Potem kiedy wyjechaliśmy do Ameryki i Paryża, zaczęliśmy widywać się rzadziej. Niemniej jednak spotykaliśmy się regularnie. On przychodził do mnie, a ja do niego i pracowaliśmy razem.
Mieliśmy jeszcze wiele do zrobienia. Na przykład, jeżeli chodzi o twierdzenie Liouville’a , wykonaliśmy razem dużo ważnej pracy. Straciłem brata w 2007 r. i oczywiście bardzo za nim tęsknię.
— Wielu naukowców opuściło Rosję w ciągu ostatnich dwóch lat. Twoje okoliczności wyjazdu były nieco inne. Jak podjąłeś tę decyzję, jak dostałeś się do Stanów Zjednoczonych, czy próbowałeś wyjechać gdzieś razem z bratem, czy od razu było jasne, iż pojedziecie do różnych krajów?
— Począwszy od późnych lat 80., miałem wyraźne przeczucie, iż sprawy potoczą się źle. Z jednej strony miałem nadzieję na demokratyzację i na to, iż wszystko to doprowadzi do czegoś dobrego. Ale gwałtownie zdałem sobie sprawę, iż tak się nie stanie. Pewne wydarzenia sprawiły, iż zdałem sobie z tego sprawę.
— Jakiego rodzaju wydarzenia?
— Z jednej strony wszyscy mówili: „Musi być legalność, ponieważ przechodzimy do czegoś nowego, wszystko musi być zrobione zgodnie z prawem”. A z drugiej strony Andriej Sacharow próbował zostać wybrany do Rady Najwyższej, a Akademia Nauk mu to uniemożliwiła, bo zgodnie z prawem okazało się, iż nie mógł zostać deputowanym. Wtedy zwolennicy Sacharowa powiedzieli: „Cóż, prawo prawem, ale teraz jest wyjątkowa sytuacja, w której prawo nie ma zastosowania. Spróbujemy postąpić inaczej”.
Kiedy ktoś mówi, iż prawo nie ma zastosowania w jakieś wyjątkowej sytuacji, to wiadomo, iż zaraz pojawi się następna sytuacja wyjątkowa. To był jeden z kilku takich momentów, po których zdałem sobie sprawę z wielu rzeczy.
— To bardzo interesujące spostrzeżenie, ponieważ teraz wiele osób próbuje zrozumieć, co poszło nie tak w Rosji. I tutaj proponujesz bardzo nieoczywisty pogląd. Bo wydaje się, iż wybór Sacharowa do Rady Najwyższej to pozytywne wydarzenie…..
— Oczywiście, byłem całkowicie za tym, by Sacharow znalazł się w Radzie Najwyższej. Ale wydawało mi się, iż jeżeli od samego początku robi się wyjątek od prawa, tylko po to, by kogoś gdzieś promować, to jest to droga w ślepy zaułek.
— To wtedy zdecydowałeś się na emigrację?
— O wszystkim zadecydowała bardzo kusząca oferta pracy z USA. Wtedy jeszcze nie podjąłem decyzji, iż wyjeżdżam na stałe czy choćby na dłużej. Pomyślałem: pojadę na rok, dwa, trzy lata, dopóki nie stanie się jasne, co dzieje się w Rosji. A potem zobaczę, czy wrócić, czy nie.
W gruncie rzeczy oczywiście chciałem wrócić. Wrócić i żyć we własnym kraju. Ale jakoś, wiesz, zaczyna się codzienne życie, dzieci idą do szkoły i tego typu rzeczy. I choćby kiedy skończyły się lata 90., nie było choćby mowy o powrocie. Aljosza wyjechał do Francji na tej samej zasadzie.
— Czy to prawda, iż twój brat w pewnym momencie postanowił wrócić do Rosji?
— Wrócił na chwilę. Pracował w Narodowym Centrum Badań Naukowych, a w latach 2000. utworzyli dział w Moskwie. Przyjeżdżali tam różni Francuzi, by komunikować się z Rosjanami, prowadzić wykłady. Aljosza zgodził się na to w pewnym momencie. Miał roczny kontrakt na 2007 r.
Ja również poprosiłem o sabbatical na 2007 rok — na amerykańskich (i nie tylko) uniwersytetach raz na siedem lat jest możliwość zaprzestania nauczania na rok, by wyjechać gdzieś indziej i również pojechałem do Rosji. Miałem nadzieję, iż będziemy pracować razem przez rok. Ale Aljosza zaczął pracować we wrześniu, a w listopadzie już go nie było. Tak czy inaczej, spędziłem cały rok w Moskwie, ale pracowałem już na własną rękę.
— Jak wtedy, po 15 latach nieobecności, postrzegałeś rosyjską naukę? Jak się rozwijała?
— Nic mnie nie zaskoczyło, bo przez cały czas byłem w stałym bliskim kontakcie z moimi kolegami w Rosji. Z grubsza wiedziałem, co się dzieje np. w Dubnej.
— Co sądzisz o dalszym rozwoju rosyjskiej nauki i o tym, co dzieje się z nią teraz na tle wojny?
— Nie umiem przewidywać przyszłości. Mam taki pomysł: świat jest wózkiem, który zjeżdża z góry z przyspieszeniem, grzechocząc zrujnowanymi kołami i stale nabierając prędkości. I nie wiadomo, jak to się skończy. Nie jestem optymistą ani co do Rosji, ani co do USA. Przez chwilę myślałem, iż w Izraelu wszystko będzie dobrze, ale tam też jest wojna.
— Teraz wielu naukowców opuściło Rosję i Ukrainę. Czy spotkałeś któregoś z nich na amerykańskich uniwersytetach?
— Nie, nie chcę powiedzieć, iż nigdzie ich nie ma, ale nie spotkałem żadnych nowych rosyjskich naukowców na Uniwersytecie Stanowym w Nowym Jorku. Byli ludzie, którzy przyjeżdżali studiować przed wojną, a teraz latają do Rosji przez Stambuł. Ogólnie rzecz biorąc, komunikacja między krajami stała się bardzo skomplikowana.
Teraz planujemy konferencję z okazji 40. rocznicy naszej pracy z Bielawinem i Poljakowem nad konforemną teorią pola i jest jasne, iż ja tam będę, Poljakow tam będzie, bo on też jest w Ameryce, ale nie wiemy, jak sprowadzić Bielawina, ponieważ on wciąż jest w Rosji.
— Bielawin jest jednym z naukowców, którzy w lutym 2022 r. podpisali list otwarty potępiający inwazję Rosji na Ukrainę. Jednocześnie pozostał w Rosji. No i okazuje się, iż teraz nie może przyjechać do Ameryki.
— Tak, Amerykanie w ogóle nie wpuszczają teraz nikogo z rosyjskim paszportem. Mieliśmy nadzieję sprowadzić Bielawina przez kraj trzeci, niestety nie było to możliwe, będzie więc prawdopodobnie uczestniczył zdalnie.
— Jakimi badaniami się teraz zajmujesz?
— Ostatnio udało mi się wykonać pracę, która przyciągnęła wiele uwagi i jest bardzo znacząca, przynajmniej dla mnie. Dotyczy znowu tej mapy jednowymiarowych teorii. Moja praca pokazała, iż bardzo naturalne jest rozumienie tej mapy jako części znacznie większej mapy, której główną częścią nie są kwantowe teorie pola w zwykłym sensie, ale pewne inne konstrukcje matematyczne.
Wiesz, na starych mapach w niezbadanych krainach pisali takie zdanie: „Tu mieszkają smoki”. No więc odkryłem taki obszar zamieszkany przez smoki. Jakiego rodzaju są to smoki, nie wiem, ale jest to bardzo wyraźna wskazówka, moim zdaniem, iż istnieje ogromny obszar nauki, który jest ściśle związany z kwantową teorią pola, ale nią nie jest.
