Более 13 млрд лет назад произошел Большой взрыв, возникла наша Вселенная. Приблизительно через 10−36 секунд после Большого взрыва началось ее экспоненциальное расширение. Этот период получил название «космологическая инфляция». Инфляционная стадия расширения Вселенной — стадия гипотетическая, была она или нет, достоверно пока не известно. Тем не менее предположение о космологической инфляции решает очень многие важные проблемы теории Большого взрыва. Одно из предсказаний инфляционной модели, которое в принципе позволяет ее проверить, — существование реликтовых гравитационных волн.
В марте 2014 года специалисты, работающие на радиотелескопе BICEP2, который расположен на американской антарктической станции «Амундсен—Скотт», сообщили о наблюдении характерных особенностей в поляризации космического реликтового излучения*, которые могли быть вызваны сильными гравитационными волнами квантовой природы, возникшими в сверхранней Вселенной на стадии космологической инфляции.
Это открытие наделало много шуму — ученым, осуществившим эксперимент, прочили Нобелевскую премию. Однако по прошествии времени стало ясно, что в процессе обработки результатов эксперимента был неправильно учтен сигнал от космической пыли. Оказалось, что после устранения этой ошибки однозначный вывод о наличии гравитационных волн сделать нельзя. Таким образом, роль квантовых процессов на ранних этапах развития Вселенной остается под вопросом, как и сама теория квантовой гравитации. К сожалению, никакого серьезного развития эта тема не получила.
Тем не менее мы решили обсудить, почему это гипотетическое открытие так важно для ученых, с профессором Сколковского института науки и технологий («Сколтех») Анатолием Дымарским — физиком-теоретиком, работавшим в Стэнфорде и Кембридже, а в 2013 году вернувшимся в Россию. Мы обсудили также роль везения в теоретической физике, связь и взаимное влияние математики и теоретической физики, а также затронули проблемы образования. Но начали мы с вопроса: чем он занимается как физик?
— Теоретическая физика решает три задачи. Первая — поиск ответа на фундаментальные вопросы мироздания: как природа функционирует на самом глубоком уровне. На уровне исследований это очень часто сводится к развитию существующего математического аппарата теоретической физики.
Вторая задача — объяснение результатов различных экспериментов и как итог экспериментальная проверка существующих теорий.
И третья стоящая перед теоретической физикой задача — научиться предсказывать результаты исследований и экспериментов уже не на качественном, а на количественном уровне, то есть выдавать какие-то числа, которые потом будут сравниваться с экспериментом. Иногда бывает так, что фундаментальные законы в принципе понятны, но это знание не имеет предсказательной силы, потому что соответствующие вычисления неподъемны или даже принципиально невозможны. В теоретической физике подобные проблемы возникают при описании таких элементарных частиц, как, например, протон. Мы предполагаем, что понимаем