Верхний баннер
04:49 | ВТОРНИК | 22 АВГУСТА 2017

$ 59.14 € 69.43

Сетка вещания

??лее ????ов??ое ве??ние

Список программ
18+

Программы / Ни дня без науки

26.10.2014 | 13:59
"Мы наблюдаем галактики, которые существовали 10 миллиардов лет назад, работаем с металлургами и помогаем медикам", - Петр Фрик

Ведущий: Роман Попов.

Гости: Пётр Фрик - заведующий лабораторией физической гидродинамики Института механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, доктор физико-математических наук;

Валерий Матвеенко, академик РАН.

Визитка:

Окончил Пермский госуниверситет, работал в лаборатории физической гидродинамики Института механики сплошных сред УрО РАН, затем возглавил лабораторию. В 1992–1993 работал в Центре параллельных вычислений Королевского технологического института в Стокгольме, затем вернулся в родной институт, наладив сотрудничество с обсерваторией Парижа, Институтом физики Земли РАН, Институтом радиоастрономии в Бонне и Астрофизическим центром Гарварда. В последние годы активно и плодотворно развивает сотрудничество с Пермской государственной медицинской академией в области изучения реакции организма на стресс, динамики кровообращения и медицинской диагностики таких заболеваний, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, сахарный диабет.

Научные интересы: теоретические и экспериментальные исследования турбулентных течений жидкости, модели мелкомасштабной турбулентности, вейвлет-анализ.

Астрономы установили, что очень многие небесные тела, например Солнце или наша галактика — Млечный Путь, являются гигантскими магнитами, причем размеры магнитного поля сравнимы с размерами самого небесного тела.

Ученые обратились к проблеме генерации магнитных полей в космосе. Все магнитные поля в космосе появляются за счет действия физического механизма, который называют магнито-гидродинамическое динамо. То есть магнитные поля представляют собой результат сложных движений потоков проводящей жидкости. Известные нам динамо — это всевозможные электротехнические устройства, состоящие из магнитиков и проводков. В природе никаких обмоток нет, зато в космических объектах есть огромные массы движущейся проводящей жидкости. При определенном характере этого движения как раз и начинает работать механизм магнито-гидродинамического динамо. Это явление критическое: оно может возникнуть только в том случае, когда некие параметры превосходят критическое значение. Реальные значения критических параметров таковы, что явление динамо может возникнуть только в  больших объемах при достаточно быстром движении жидкости и при достаточно хорошей проводимости. Если проводимость хуже, то компенсировать это можно только еще большими размерами, еще большими скоростями. В космических масштабах проблем с размерами нет. Там все тела очень большие. Поэтому значения параметров очень велики. И моделировать подобное явление в лабораторных условиях сложно. Существует несколько проектов по  реализации МГД-динамо в лабораторных условиях. На сегодня таких проектов семь, проект пермских астрофизиков — восьмой. Для лабораторий единственный подходящий материал в этих экспериментах — жидкий натрий, материал сложный и опасный, но с двумя большими преимуществами: хорошо проводит электрический ток и очень легкий — плотность и вязкость, как у воды. Чтобы возникло динамо, требуется движение особого вида: жидкость должна двигаться по винтовым траекториям. На основе изучения магнитной гидродинамики ученые выясняют процессы того, как магнитные поля материалов взаимодействуют друг с другом.

- Что такое магнитная гидродинамика?

Петр Фрик: Гидродинамика - это понятно. Это все, что связано с жидкостями. Магнитная - означает, что жидкость проводит ток. Это гидродинамика проводящей электричество среды. Металл может быть жидким, плазма.

- С какого момента знания физики люди могут столкнуться с началами гидродинамики, с основами основ.

Валерий Матвеенко: Солнечная погода - в чистом виде гидродинамика, потому что все, что влияет на нас, связано с магнитным полем солнца и полем земли. Солнце производит вспышки, а магнитное поле земли на защищает. Если это не будет работать, а мы не будем понимать как это работает, будет немного хуже.

Петр Фрик: Можно сказать, что магнитная гидродинамика появилась в 1919 году, когда предположили, что солнечные пятна связаны с магнитным, а магнитное поле рождается движением жидкости внутри солнца.

- Есть какая-то эволюция в этой научной плоскости.

Петр Фрик: Если говорить более строго, эта наука появилась на рубеже 50 - 60-х годов. В лабораториях занимались жидкими металлами. Появились мысли о том, что, например, магнитным полем можно прокачивать жидкий металл, не используя насосы. Магнитная гидродинамика - это конгломерат фундаментальных научных проблем, которые, в основном, идут из космоса. Например, улучшение качества металла, новые способы обработки материалов.

- А если вкратце пробежаться по сферам жизни, которые затрагивает практическая часть вашей науки?

Петр Фрик: В первую очередь, это металлургия. Жидкий металл в металлургии - это когда его плавят, переливают. Это агрессивная среда и методы бесконтактного воздействия очень притягательны. Фундаментальный аспект - это космос. Откуда берется магнитное поле земли стало ясно не так давно. Оно возникает в результате движения жидкого ядра земли. Жить без магнитного поля мы бы просто не смогли. Оно защищает нас от очень активных космически частиц. Если хочется более впечатляющих примеров, то магнитные поля в пределах звезд - это не предел фантазии. На сегодня очень горячая тема - магнитные поля галактик. Там все измеряется в десятках тысяч световых лет. Поля играют ключевую роль в формировании галактик. Не могу сказать, чем это нам помогает сейчас в реальной жизни, но тема очень интересная.

- Создается ощущение, что мы сейчас находимся в прологе неплохого фантастического романа

Валерий Матвеенко: Основа для фантазии есть. Много говорят о том, всегда ли существовало магнитное поле земли.

Петр Фрик: Магнитное поле земли не так стабильно. Около 700 раз оно меняло свою ориентацию. В масштабах возраста земли это происходило мгновенно - за десятки лет. То есть, десятки лет земля оставалась без магнитного щита.  Это очень беспокойные для всей биосферы времена и предугадать когда это случится - это жизненно важный вопрос.

- Вы говорите о периодах еще до появления человека?

Петр Фрик: Интервалы между этими событиями неравные. самый длительный период - около 200 млн. лет.

- А что это значило для всего живого?

Петр Фрик: Живому все равно куда смотрит стрелка компаса. Опасно, когда нет магнитосферы. Тогда земля не защищена от жесткого магнитного излучения. Это время активных мутаций.

- Что такое магнитосфера и почему опасно, когда ее нет.

Петр Фрик: Это магнитное поле, которое выходит вдоль поверхности земли и обволакивает всю нашу землю. Оно защищает землю от излучения, которое идет на землю после вспышек на солнце. Взаимодействие частичек солнца с нашей магнитосферой вы можете наблюдать во время полярного сияния.

- Я правильно понимаю, что Петр Готлобович - один и редких специалистов, занимающихся магнитной гидродинамикой?

Валерий Матвеенко: Тема эта безгранична. Наверное, надо сказать, откуда пошла школа гидродинамики в Перми и какое место занимает группа, которую возглавляет Петр. Группа в России сейчас лидирующая и почти единственная. На мировом уровне это очень серьезные люди. Они определяют сегодняшнее состояние науки в этой области..

- И из других стран приезжают в Пермь консультироваться?

Валерий Матвеенко: В Перми проходит конференция "Пермские динамо-дни". На эту конференцию приехали специалисты из нескольких десятков стран. Сейчас возрождена конференция по магнитной гидродинамике. Это будет большая международная конференция, в которой примут участие все специалисты, которые работают в этой области. Ест показатели наукометрические - сколько вышло статей, публикаций и здесь работы Петра определяют науку в этой области. Ему были заказаны статьи для ведущих журналов в этой области.

Можно затронуть тему экспериментальных работа в этой области.

Есть очень много природный явлений, которые люди пытаются реализовать в лабораторных условиях. Например, ядерные реакции, которые удалось приручить. Есть попытки реализовать магнетизм в лабораторных условиях.

Петр Фрик: В мире семь лабораторий, которые пытаются реализовать лабораторные исследования этого явления. Ест ключевое слово, которое мы еще не произнесли - "динамо". Это не только футбольный клуб. В магнитной электродинамике динамо - это то, что производи космические магнитные поля. Вопросом конференции было воспроизведение магнитных полей в лабораторных условиях. Все семь команд, которые занимаются этим в мире, приезжали к нам и мы проводили здесь эксперименты.

Я понимаю, что нужно говорить вещи понятные. Естественно, вы спросите - зачем нам знать как возникает магнитное поле на какой-нибудь дальней звезде? Какой прок народному хозяйству? Это совсем не так уж и ненужная информация. Сегодня, например, все больше применяется, например, жидкий натрий для охлаждения ядерных реакторов. Реакторы становятся все больше и больше и мы подходим к той границе, когда движущийся металл перестает производить магнитное поле. Если эту границу не знать, могут происходить жуткие вещи вроде Чернобыля и Фукусимы. Здесь наука становится очень даже практичной.

Валерий Матвеенко: Надо сказать о большом интересе со стороны атомщиков. Генеральный конструктор самого большого реактора в мире БМ-1200 буквально этим летом неделю провел в Перми, обсуждая тот феномен, о котором говорил Петр. У нас очень большие заказы группе Петра.

- Вы несколько раз произнесли слово "возрождение". Возродили конференцию, например. Был какой-то провал в науке? Лихие 90-е? Или что-то другое.

Валерий Матвеенко: Скорее, нет. В рамках гидродинамики все время был эволюционный рост. Может быть, темп развития менялся, но провалов не было. Петр, я тебя прошу упомянуть имя Кирко. Это легендарная личность.

Петр Фрик: Игорь Михайлович Кирко появился в Перми в 1972 году, приехал из Риге, где он создал институт, который занимался преимущественно гидродинамикой. Эта темя появилась в Перми в его приездом. На второй год его пребывания здесь я окончил университет и пришел в лабораторию, которой сейчас руковожу. Тогда ею руководил Игорь Михайлович. Это человек почти легендарный в этой науке. Тогда Советский Союз был впереди планеты всей в области гидродинамики. Наука развивалась и на ее примере видны потери, понесенные в перестройку. Не для Перми, но МГД-сообщество распалось. Кто-то оказался в ближнем зарубежье. Какие-то институты сменили тематику, потому что МГД- эксперимент очень дорого стоит. Как раз на рубеже веков мы затеяли серьезную программу перестройки всей экспериментальной базы института. Тогда это был нетривиальный шаг. Он вылился в то, что на постсоветском пространстве в этой области науки мы остались единственной группой, которая покрывает весь спектр работ - от теории до эксперимента.

В мировом пространстве мы в числе немногих, кто занимается всем спектром исследований.

Валерий Матвеенко: Пять - шесть команд в мире, которые определяют состояние этой науки и команда Петра в их числе.

- Можно простенько, на пальцах привести пример проблемы, над которой вы и ваша команда бьетесь прямо сейчас?

Петр Фрик: Мы работаем не только с металлом. О космических полях мы уже говорили. Мы работаем над обработкой наблюдательных данных. Своей наблюдательной базы у нас нет. Это очень дорогостоящие приборы. Даже редкий национальный проект может осилить финансово радиотелескоп, они сейчас почти все международные. В области наблюдений за магнитными полями мы кооперируемся с другими наблюдателями, предлагаем свои методы обработки и интерпретации данных. Это давнее сотрудничество. Например, институт радиоастрономии в Бонне, мы с ними работаем лет 15. Их наблюдательный материал. На сегодня одна из тем - магнитные поля молодых галактик. Характерный возраст галактики - порядка 10 млрд. лет. Большой взрыв произошел примерно 14 млрд. лет назад. Молодую галактику сейчас взять негде, но, чем глубже удается заглянуть в космос, тем более далекие галактики мы видим. Сейчас мы можем наблюдать галактики, счет от которых идет к нам 10 млрд. лет и больше. То, что мы видим сейчас, было 10 млрд. лет назад. Мы получаем картину галактики в ранний период ее жизни.

- Вы изучаете магнитные поля этих галактик?

Петр Фрик: Мы сравниваем магнитные поля галактик разного возраста, что позволяет построить модель их эволюции.

- То есть, не только металлургия, но и вопросы мироздания. А какие отрасли науки предшествовали гидродинамике?

Петр Фрик: Это классическая область науки. Многие вещи известны очень давно. Когда появилась магнитная гидродинамика - это значило, что к известным уравнениям и законам гидродинамики добавились хорошо известные к этому моменту уравнения электродинамики Максвелла, которые описывают поведение магнитных и электрических полей. С одной стороны, мы находимся в очень классической области науки, с другой стороны, в ней очень много еще не тронутых задач.

Валерий Матвеенко: Надо добавить, что и до Игоря Михайловича Кирко у нас была площадка, известная как Пермская гидродинамическая школа. Получился синергетический эффект, когда объединение идей Кирко с традициями Пермской гидродинамической школы дало сильный импульс развитию.

Петр Фрик: Очень много людей работали и работают над этим, но еще два имени необходимо упомянуть обязательно. В 70-е годы гремели на всю страну имена Гершуни Григория Зиновьевича и Жуховицкого Ефима Михайловича. Это люди из пермского университета, которые создали здесь гидродинамическую школу.

- А сколько человек на таком высоком уровне трудится сейчас в вашей лаборатории?

Валерий Матвеенко: В лаборатории Петра более 20 человек. Это уникальная лаборатория. Там молодые ребята, которые уже сделали себе имя в науке, поработали за рубежом. И если сегодня дать Петру 5 - 10 вакансий, они мгновенно будут заполнены.

Петр Фрик: Можно собрать десять специалистов экстра класса, а команды не получить. Если не будет молодежи, студентов, все встанет.

- Есть толпа студентов, которая идет в вашу отрасль, есть ли аспиранты, выходят ли из них талантливые ученые? Пирамида складывается.

Петр Фрик: Конечно, сейчас такого вала, такого количества увлекающихся наукой, как было в наше время, нет. Но все равно, ребята есть. Может быть, их чуть пристальнее приходится выискивать, но смена есть. Есть адекватные специалисты на всех уровнях.

Валерий Матвеенко: Надо отметить, что год от года таких ребят все больше.

Петр Фрик: Да, можно сказать, что яму 90-х мы прошли. Тогда все хотели в бизнес.

- Раз уж коснулись тех времен, скажите, за счет чего тогда выжили вы? Понятно, что технологии охлаждения ядерных реакторов могли привлечь какие-то средства, но проблемы далеких галактик вряд ли тогда подпитывались деньгами.

Валерий Матвеенко: Во-первых, это широчайшие международные связи и ряд международных проектов. Международный технический центр давал очень много проектов. В те времена у лаборатории были проекты стоимостью больше, чем по 0,5 млн. долларов. К прикладным работам был интерес даже в 90-е годы. Мы начали поставки тех же насосов, перемешивателей на наши металлургические предприятия.

Петр Фрик: Очень активно занимались контактами. В то время мир для нас открылся, мы много ездили, работали в разных странах.

- Само научное направление дало возможность держаться на плаву даже в самые дикие времена, когда казалось, что фундаментальная наука не выживет.

Валерий Матвеенко: Не только магнитная гидродинамика. Те, кто работал на острие науки и имел результаты - у них было все нормально в те времена.

- Есть какие-то тренды в гидродинамике, свойственные отдельным странам?

Петр Фрик: Такого деления нет. В глобальных проблемах скорее кооперация. Чем ближе к индустрии, тем аккуратнее обмен информацией. Космос, фундаментальные исследования - там все общее.

- Когда студенчество к вам приходит, они приходят на космос, на галактики?

Петр Фрик: Как ни странно, нет. Я бы не сказал, что их именно это их привлекает. Они приходят с физфака, с математического моделирование... они уже не на фантики реагируют.

Валерий Матвеенко: Надо сказать, что эта работа дает не только моральное, но и материальное удовлетворение.

- Но романтика-то сохраняется?

- Петр Фрик: Специалисты внутри коллектива редко говорят о романтике. Это какое-то внутреннее, интимное чувство. Внешне всем хочется стать хорошими специалистами, писать статьи, публиковаться, участвовать в конференциях.

Валерий Матвеенко: Мы вот упоминали атомщиков. Не мы их нашли, они сам на нас вышли с заказом.

Петр Фрик: Им в руки попала моя книга. Прочитав ее, они решили, что им надо идти к нам в поиска исполнителя. Тогда в стране мы были единственными, кто занимался жидким натрием.

- Чем буду заниматься ученые вашей отрасли в ближайшие лет 10 и чем лет через 30.

Петр Фрик: Наверное, я вас разочарую, но тем же самым. Есть новые вопросы, а есть срез вопросов, которые активно изучались 40 лет назад и продолжают изучаться сейчас. 40 лет назад стояла проблема солнечного динамо, например. Все вопросы были определены и поставлены. Они решаются до сих пор. Революции я не жду.

Через 40 лет, наверное, появятся токамаки и встанет вопрос их охлаждения. А в токамаках большие магнитные поля, которые удерживают плазму. Там хорошо проводит сама плазма, а еще и охлаждение жидкими металлами, которые сами проводят. Так что, эти вопросы решаются уже сейчас, хотя работающий токамак нам еще лет 15 ждать.

- Любая современная наука междисциплинарная. На стыке каких наук работает гидродинамика, помимо физики и математики. 

Петр Фрик: Все, что угодно. Даже с медициной. Транспорт лекарственных препаратов. Мы разрабатываем методы обработки астрофизических наблюдений. Эти же методы мы предлагаем медикам для обработки данных исследования пациентов. Появляются новые алгоритмы, новые методы диагностики. У нас есть опыт взаимодействия с медицинской академией и есть конкретные результаты.

Валерий Матвеенко: Хочется добавить, что те работы, которые ведутся с медиками, они не провинциального характера. Приняв старт здесь, через 2-3 года они опубликованы в самых приличных журналах в этой отрасли.

Обсуждение
3578
0
В соответствии с требованиями российского законодательства, мы не публикуем комментарии, содержащие ненормативную лексику, даже в случае замены букв точками, тире и любыми иными символами. Недопустима публикация комментариев: содержащих оскорбления участников диалога или третьих лиц; разжигающих межнациональную, религиозную или иную рознь; призывающие к совершению противоправных действий; не имеющих отношения к публикации; содержащих информацию рекламного характера.