Физика по Шелдону

Физика стала настоящим камнем преткновения для многих молодых людей в школе или университете. Слишком сложная и слишком точная наука для гуманитария! А что, если ее попробовать учить по сериалу? Отвечаем сразу – это возможно.

Марк Ширченко – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории ядерных проблем Объединённого института ядерных исследований в Дубне, автор перевода сериала «Теория большого взрыва». А ещё он ездит по России и преподаёт «Физику по Шелдону» – так зовут одного из главных героев сериала. Мы посетили его лекцию в Курске и стали чуть ближе к этой точной науке.

Теория струн

Сериал «Теория большого взрыва» рассказывает о друзьях-учёных, которые всё знают о субатомных частицах, но ничего не знают об отношениях с девушками. А ещё главный Шелдон работает над «Теорией струн». Это реально существующее направление науки, которое, кстати, вдохновляло авторов фантастического блокбастера «Интерстеллар».

Но изучение физики начнём с азов. Для начала вспомним, из чего состоит материя, из которой создан окружающий нас мир и мы сами. На элементарном уровне она построена из молекул. Те, в свою очередь, из атомов с ядром, нейтронов и протонов, нейтрон же состоит из кварков.

– Следующий шаг – предположить, что кварки представляют собой колебания некой струны, а эти струны как раз и создают кварки, нейтроны или нейтрино. С точки зрения математики – это красиво, но «Теорию струн» очень сложно сформулировать. Точнее сказать, она не формируется в нашем трёхмерном пространстве, как в 11-мерном, – объясняет Марк Ширченко. – Что нужно сделать? Поместить струны из 11-мерного пространства в трёхмерное.

– Простыми словами – из куска резины делают садовый шланг, он длинный, а его трёхмерность проявляется в маленьких масштабах, – приводит пример учёный. – Со струнами точно так же, отсюда и складывается теория. Но есть одна проблема, из 11-мерного пространства создать трёхмерное можно примерно 10 в 500 степени способами. Но нужно выбрать всего один верный.

Магнитный монополь

В этом году Марк Ширченко покорил Северный полюс. Герой сериала Шелдон тоже отправился туда в экспедицию, чтобы найти магнитную монополь – 2 сезон 23 серия.

– Я часто задаюсь вопросом, почему монополь нужно искать на Северном полюсе, – признаётся Ширченко.

Пока что у учёных есть такая тактика: семь дополнительных измерений свернуть в трубочку, чтобы наше пространство находилось в меньшем количестве измерений.

Что такое магнитная монополь? Мы знаем, что у магнита есть северный и южный полюса, но разрезать его пополам и получить два отдельных полюса не получится.

– Учёный Поль Дирак любил научные развлечения, поэтому ввёл такое понятие, как монополь – элементарный заряд магнитного поля, – рассказывает Марк. – Здесь нужно вспомнить, что магнит – это движение токов в веществе, которые и рождают магнитное поле. Когда рассматриваем монополь, нужно обойти это движение и рассмотреть все выходящие токи.

Существование монополя в природе пока не нашли. А зачем его искать? Открытие в этой области может привести к разработке уникальных материалов в сфере высокотемпературных сверхпроводников для передачи электричества без потерь.

Марк Ширченко провёл в Курской области несколько дней, посетил Курчатов, прочитал свою лекцию «Загадки нейтрино», пообщался с научным сообществом, а также провёл ток-шоу «Физика по Шелдону». Физик поделился с нами своими впечатлениями о курянах, а также рассказал о популяризации науки.

– Курчатов очень понравился. Чистый, красивый, уютный город. Публика – фантастическая. В некоторых городах бывает тяжело выйти на контакт, особенно когда говоришь на сложные темы. А куряне подхватили разговор, сразу начали задавать вопросы. Видно, что людям это интересно, – говорит учёный. – В современном мире очень сложно популяризировать науку старыми методами. Я когда рассказываю про нейтрино в университетах, людей за руку приводят на лекции, потому что они прогуливают. Тогда я люблю упоминать Вольфганга Паули, который ездил по штатам США и за деньги читал лекции про физику. Сейчас слишком много развлечений, и хотим мы этого или нет, мы должны идти навстречу публике. Пусть это будут сериалы, научный рэп или танцы на крышке реактора от сотрудников Курской АЭС. Есть некоторая статистика, что на физфаки университетов Западной Европы и Америки после выхода сериала «Теория большого взрыва» число поступлений выросло на 18%. Я думаю, что действительно есть люди, которых сериал побудил заниматься физикой. Это очень круто.

 

СуперАссиметрия

За нахождение СуперАссиметрии физик Шелдон Купер и нейробиолог Эми Фара Фаулер получили в конце сериала Нобелевскую премию – 12 сезон 5 серия. Правда, никакой СуперАссиметрии в реальной жизни не существует.

– Физики обожают симметрии. Все теории, которые мы сейчас создаём и формулируем, изначально строятся на языке симметрий. Каждой симметрии соответствует закон сохранения. Например, есть однородность времени. Нельзя выбрать один момент времени и сказать, что он крутой, в физике всё одинаково. Из этого следуют закон сохранения энергии, – объясняет Марк Ширченко. – Шелдон же решил забыть эти ограничения и построить новую теорию.

Раз СуперАссиметрии не существует, рассказываем про Суперсимметрию. Суперсимметрия – это очень высокая степень симметрии, которая связывает два типа частиц: бозоны и фермионы.

– Физики подумали, что нужно создать теорию, в которой каждому бозону будет соответствовать некий фермион. Правда, это требует удвоения числа частиц. Например, был нейтрио, а стал снитрино, – рассказывает учёный. – А вот если бы существовала СуперАссиметрия, разницу масс можно было бы объяснить проще. Но пока что это шутка создателей сериала.

Ирина Сидоренко
Фото: ИЦАЭ Курска