Игорь Шумейко
|
|
Академик Георгий Голицын: «Оказывается, что многие процессы в разных масштабах пространства и времени эволюционируют одинаковым образом». Фото с сайта www.ras.ru |
На основе его работ в 1988 году была принята знаменитая резолюция Генассамблеи ООН об опасности ядерной зимы. В 2005 году Европейский союз наук о Земле присвоил Георгию Сергеевичу высшую свою награду – медаль Альфреда Вегенера. Его институту довелось отвечать на запрос в Президиум РАН администрации президента по Киотскому протоколу: не менее знаменитая, хотя и стоящая на другом конце условного градусника планеты угроза глобального потепления.
Георгий Сергеевич – член комиссии по устойчивому развитию России Госдумы РФ, член Высшего экологического совета Москвы, Совета по грантам президента РФ и по государственной поддержке ведущих научных школ РФ. В 1990-х – председатель научного совета Международного института прикладного системного анализа (Вена), почетный член Королевского метеорологического общества Великобритании (Honorary Fellow of Royal Meteorological Society) и других научных сообществ.
Широчайший разброс природных явлений, к которым академик Голицын применяет теорию Колмогорова, это выход на «практическое значение». А еще, представляется мне, он очерчивает границы событий природного мира, про которые точно можно сказать: они были или нет, они имеют такую-то размерность. Это важно для нынешнего человека, окруженного роем фактов и «фактоидов». О хитросплетениях творческого пути, об истории создания концепции ядерной зимы, о критериях отделения фактов от фактоидов в беседе с Игорем ШУМЕЙКО рассказывает академик Георгий ГОЛИЦЫН.
– Георгий Сергеевич, расскажите, пожалуйста, о начале научного пути.
– В университете, курса примерно с четвертого, я стал слушать лекции замечательного профессора Станюковича. В то время, в середине 50-х, разворачивалась наша программа по термоядерному синтезу, и Станюкович был приглашен консультантом в Институт атомной энергии. Водородная тема требовала изучения различных свойств плазмы, а моя дипломная работа была посвящена некоторым из них. За этой работой следил академик Михаил Александрович Леонтович, который был главным теоретиком проекта и которого я считаю одним из своих учителей. Он и рекомендовал меня академику Александру Михайловичу Обухову, который дал мне некоторые задания. Тогда я был на последнем курсе, собирался идти в аспирантуру, но несколько колебался и в результате пошел к Обухову в Институт физики атмосферы, о чем за 65 лет работы ни разу не пожалел.
– Это было…
– 1 февраля 1958 года. Институт был создан за два года до того. Академик Обухов в самом начале моей работы сказал: «Я хотел бы видеть вас геофизиком широкого профиля»… Что в конечном счете и произошло. У меня есть работы по атмосфере Земли и других планет, по климату, по последствиям масштабной ядерной войны, в последние годы – по физике Земли, по землетрясениям, вулканизму.
Дважды избирался членом Объединенного научного комитета, который управляет Всемирной программой исследования климата. В 1992–1997 годах был председателем научного совета Международного института прикладного системного анализа, который занимается как раз глобальными процессами, управлением, социальным развитием. Расположен в Вене.
– Не на Голицын-штрассе случайно?
– Нет (улыбается)... не на Голицын-штрассе. Институт, если точнее, в пригороде Вены, Лаксенбурге, расположен.
(Георгий Сергеевич Голицын – представитель древнего рода князей Голицыных, а в честь дипломата Голицына в Вене названа улица. – И.Ш.).
– Георгий Сергеевич, а история с ядерной зимой…
– Последовательность примерно следующая. В 1983 году Академия наук СССР проводила семинар по последствиям войны. У меня уже были работы о пыльных бурях на Марсе, и я стал разрабатывать модель для атмосферы Земли в случае больших объемов дыма и пыли. Выходило, что атмосфера будет сильно прогреваться, поверхность – остывать. Циркуляция атмосферы, конечно, изменится, испарение с поверхности океанов упадет и т.д.
В сентябре 1983 года все эти предсказания были опубликованы в «Вестнике Академии наук». А в конце декабря примерно на эту же тему вышла статья моих американских коллег. Я в это в время был в Стокгольме, там было мероприятие с участием короля по некоторым предметам, которые не затрагивает Нобелевская премия: математика, геофизика… Заседаем, вдруг звонок из Америки. Звонил такой… Карл Саган, знакомый мой хороший, он первый приветствовал мои исследования по атмосферам планет. Он и сообщил о той теме.
Международный совет научных союзов выпустил о возможных последствиях ядерной войны два больших тома, в подготовке которых я участвовал. Климат, атмосфера, почвы, воды… И социальные последствия. Этим очень озаботилась ООН, и в 1987 году была создана группа из 12 экспертов, от СССР был я. По нашим трудам в декабре 1988 года была принята резолюция Генеральной Ассамблеи ООН.
– Георгий Сергеевич, эпиграфом к вашей книге вы поставили слова академика Андрея Николаевича Колмогорова: «Случайность – необходимый, если не важнейший элемент мироздания, но в ней есть определенный порядок, ведущий к конкретным, часто устойчивым структурам. Устойчивость ограниченна во времени и пространстве, которые свои в конкретных ситуациях»…
– Моя книга «Вероятностные структуры макромира…» – можно сказать, дань великому математику, естествоиспытателю в широком смысле слова. Я базируюсь на работе Андрея Николаевича 1934 года «Случайные движения». В 1941 году он вместе со своим учеником Александром Михайловичем Обуховым разработал теорию турбулентности.
|
|
Академик Георгий Голицын: «Международный совет научных союзов выпустил о возможных последствиях ядерной войны два больших тома, в подготовке которых я участвовал. Климат, атмосфера, почвы, воды… И социальные последствия». Иллюстрация Dreamstime/PhotoXPress.ru |
– А вы приняли эстафету у академика Обухова, возглавив ИФА, директором-организатором которого он был. И продолжили соответственно линию применения идеи Колмогорова к явлениям в атмосфере. Но ведь не только в ней?
– Да, в книге описано два десятка физических процессов, событий в случайных структурах. Обсуждается важнейшее понятие: самоподобие. Оказывается, что многие процессы в разных масштабах пространства и времени эволюционируют одинаковым образом. Уравнение типа Фоккера–Планка, написанное Колмогоровым, содержит описание статистики многих случайных процессов: землетрясений, образования морских волн. Средний квадрат расстояния между событиями пропорционален кубу времени.
Таково, например, кумулятивное распределение по площадям литосферных плит и дискообразных галактик по массам. В последнем случае играет роль гравитация, в первом – геотермический поток и ограниченность сферической земной поверхности. Практически все небесные тела вращаются, что в некоторой степени стабилизирует движение (велосипед!). Результат зависит от возбуждения и времени его действия, вращение в определенной мере ограничивает возбуждение, оставляя все же элементы случайности. Пример – ураганы. Их площадь пропорциональна времени в кубе, а скорости – времени в квадрате, поэтому ураганов нет в полосе +/– 5 градусов широты, где нет и спиральных вихрей на поверхности океана.
Работа Колмогорова обобщила уравнения типа Фоккера–Планка для систем с большим числом переменных, чем ранее.
– Ваша статья в январском 2024 года номере журнала «Успехи физических наук» (том 194) приурочена к 90-летию великой работы Колмогорова?
– Да, можно сказать, я использовал время карантина. Исследуются спектр энергии космических лучей, распределение вероятностей для облачных полей, статистическая структура рельефа поверхностей небесных тел, распределение по размерам для водоемов и ущерба от наводнений, размеры и мощность ураганов, турбулентная диффузия примесей в атмосфере и на поверхности океана.
Жизненный опыт говорит: мелкие неприятности происходят чаще крупных, к нашему счастью. Но этот интуитивный вывод нуждается в формализации. Такой анализ проведен, например, для ущерба от наводнений, выраженного в деньгах. И не только…
Установлено, что число дискообразных галактик убывает с их массой М, как М–1/3. Распределение числа литосферных плит, составляющих земную кору, обратно пропорционально кубическому корню из площади этих плит. Эти плиты перемещаются под действием конвекции в верхней мантии Земли, скорости вещества мантии при конвекции около нескольких сантиметров в год. Но плиты движутся с разными скоростями, на их границах возникают напряжения, которые снимаются разрывами вещества плит – землетрясениями. Около 90% землетрясений происходит как раз на границах литосферных плит. Подавляющая часть их происходит внутри земной коры. Самые сильные рвут всю земную кору, но они в полтора раза реже, чем более мелкие.
– Какова практическая ценность фундаментальных исследований – ваших и Колмогорова?
– Они указывают пути для дальнейших конкретных исследований, в том числе экономических и социологических, позволяют точно определять пределы их применимости. Все это укрепляет веру в то, что правильная наука существует на самом деле.
В январе 1995 года в Бонне я беседовал с крупным ученым по космическим лучам, рассказал о моей оценке их энергетического спектра, основанной на работах академика Колмогорова. Боннский профессор Питер Бергман заявил: «Колмогоров – величайший ученый XX века, заставивший ученых думать про эволюцию в природе». Я, конечно, сказал о теории относительности Эйнштейна, квантовой механике, на что тот ответил: «Это все было по общему ходу развития науки, а об эволюции и развитии природных процессов никто до Колмогорова и не думал».
Именно в той сфере естествознания, которой занимался мой боннский собеседник, теория Колмогорова работает блестяще. Спектр энергии космических лучей (КЛ) – это число частиц КЛ с энергией больше некоторой величины E. Пять лет с 2007 года на нашем спутнике «Ресурс-5» производились измерения энергии космических лучей, и они подтвердили наши прогнозы.
Второй пример – энергия тропических ураганов. Декада 1990-х годов была объявлена ООН декадой познания и борьбы с природными катастрофами. Был создан научный комитет по этой программе под председательством крупнейшего ученого сэра Джеймса Лайтхилла, члена основных академий мира и нашей Российской академии наук в том числе. Он в середине той декады сказал, что остается непонятным, как энергия тропических ураганов достигает 1019 джоулей, то есть тысяч мегатонных водородных бомб. В книге я объясняю это на основе работы Колмогорова…