Phỏng vấn Viện sĩ Yu. A. Osipyan

Phỏng vấn Viện sĩ Yu. A. Osipyan

Tổng biên tập tạp chí của chúng tôi, Viện sĩ Yu. A. Osipyan, là nhà vật lý nổi tiếng, giám đốc Viện Vật lý chất rắn thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, giáo sư Viện Vật lý và Công nghệ Moscow. Trong cuộc trò chuyện với Yu. A. Osipyan của phóng viên «Kvant» và do độc giả của chúng tôi trình bày, ông quyết định về sự hình thành của một nhà khoa học trẻ, về vai trò của cá nhân trong khoa học, về hướng phát triển mới nhanh chóng - vật lý trật khớp, về đặc điểm công việc của một nhà nghiên cứu hiện đại.

Yury Andreevich, con đường đến với khoa học của bạn là gì?

— Tôi tốt nghiệp ra trường năm 1949. Nhưng thậm chí sớm hơn, vào lớp 8-9, tôi đã thấy rõ rằng mình sẽ học vật lý. Tôi rất quan tâm đến vật lý kim loại. Học tiếp ở đâu?

Vào thời điểm đó, các khoa mới nổi kết hợp giáo dục thể chất toàn trường với kiến ​​thức thực tế trong các lĩnh vực cụ thể. Và tôi được biết rằng khoa học về kim loại được thực hiện bởi Khoa Kỹ thuật và Vật lý của Viện Thép và Hợp kim Mátxcơva (nay gọi là Khoa Vật lý và Hóa học). Tôi quyết định đến đó, tôi vào và rất hài lòng, vì viện có rất nhiều giáo viên giỏi về cả lĩnh vực vật lý lý thuyết và thực nghiệm. Ở đó tôi đã thu được khá nhiều kiến ​​thức hữu ích, những kiến ​​thức này sẽ ảnh hưởng đến tôi trong suốt cuộc đời làm khoa học của mình.

Khi đến thời điểm làm luận văn, cuộc đời đã đưa tôi đến với Viện sĩ G.V. Kurdyumov, một nhà lãnh đạo được công nhận trong lĩnh vực vật lý kim loại của chúng tôi. Tại Viện Vật lý Kim loại do ông đứng đầu, dưới sự hướng dẫn của Giáo sư B. Ya. Lyubov, tôi đã hoàn thành bằng tốt nghiệp của mình.

Lúc đầu tôi bắt đầu làm thí nghiệm. Nhưng khi phân tích các điều kiện thí nghiệm, tôi gặp phải những vấn đề về mặt lý thuyết. Có sở thích về lý thuyết; Tôi nghĩ rằng tôi có thể làm điều gì đó về mặt lý thuyết và bằng cách nào. Kiến thức về vật lý và toán học được tích lũy vào thời điểm đó đã giúp tôi có thể giải quyết được một vấn đề mà đối với tôi dường như là một vấn đề thú vị bài toán - về cơ chế biến đổi pha ở nhiệt độ thấp trong kim loại.

— Đây có phải là công trình khoa học đầu tiên của bạn không?

• Đúng. Chúng ta thường gặp các sự kiện về các phép biến đổi liên quan đến sự thay đổi trạng thái kết tụ - đây là sự tan chảy, kết tinh, ngưng tụ. Tuy nhiên, các biến đổi về mặt cũng có thể xảy ra ở các kim loại đã đông đặc. Vấn đề với điều kiện này là làm thế nào để giải thích rằng một số trong chúng chuyển động rất nhanh ở nhiệt độ thấp. Theo các quy luật chi phối quá trình chuyển pha, những chuyển đổi này phải mất nhiều năm - các điểm cuối gặp nhau chưa được bảo toàn…

Một ý tưởng nảy sinh: liệu hiệu ứng lượng tử có ảnh hưởng đến những hiện tượng này ở nhiệt độ như vậy không? Cần lưu ý rằng việc áp dụng các khái niệm cơ học lượng tử vào quá trình chuyển pha vẫn còn là điều mới lạ vào thời điểm đó. Tuy nhiên, khi tôi thực hiện các phép tính có tính đến yếu tố mới này, kết quả là “mọi điều tốt đẹp nhất”. Thành thật mà nói, tôi thực sự thích tác phẩm này và nó nhanh chóng trở nên nổi tiếng trong giới kim loại.

Và vì vậy, sau khi bảo vệ luận án của mình, tôi đã nhận được bằng cấp của một nhà lý luận. Đúng là lúc đó tôi đã không hài lòng rồi -

4

Kiến thức về toán học và vật lý lý thuyết của tôi được đặt lên hàng đầu. Tôi quyết định tiếp tục con đường học vấn của mình, đào sâu và nâng cao kiến ​​​​thức này và thi vào Khoa Cơ và Toán của Đại học quốc gia Moscow. Trong năm đầu tiên! Anh ấy làm việc tại Viện Kurdyumov, một người mới làm quen với vật lý thực nghiệm, nhưng toán học không phải là một chiếc vòng tay, anh ấy tiếp tục học vào buổi tối và hoàn thành toàn bộ khóa học cơ học. Và mặc dù cuộc sống đã diễn ra theo cách mà tôi phải tham gia vào việc thực nghiệm vật lý chất rắn, nhưng “hiểu biết” về toán học đã giúp tôi rất nhiều…

— Được biết, ông đã trở thành người tổ chức viện mới - vật lý chất rắn - ở tuổi 30. Điều này có làm ông mất tập trung vào công việc khoa học thực tế của mình không?

• Phân tâm, và làm thế nào! Nhưng tôi thấy bình tĩnh và yên tâm hơn khi nghĩ rằng ngay khi viện được thành lập, cơ hội tiến hành thí nghiệm sẽ ngay lập tức tăng lên gấp nhiều lần. Vấn đề còn có một khía cạnh khác: trong quá trình thành lập viện và trong quá trình làm việc tiếp theo ở đó, tôi đã có cơ hội cộng tác với nhiều nhà khoa học xuất sắc, những người có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của chúng tôi. Thẩm phán cho chính mình.

Tất nhiên, trong số đó có người giám sát khoa học của tôi, Viện sĩ G.V. Kurdyumov, người đã hình thành các định hướng khoa học của tổ chức mới và giao cho tôi lãnh đạo nó. Đây cũng là chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô lúc bấy giờ là M.V. Keldysh. Ông ấy cũng không sợ tuổi trẻ của tôi và hết sức ủng hộ việc bổ nhiệm tôi. Viện sĩ N. N. Semenov, giám đốc Viện Vật lý Hóa học, đã tích cực giúp đỡ tôi và tạo cơ hội cho tôi thành lập viện của chúng tôi. Và khi chưa có nhiệm vụ nào, chúng tôi có thể thành lập một nhóm khoa học.

Vấn đề khoa học chịu ảnh hưởng rất lớn từ đội ngũ nhân viên của Viện Các vấn đề Vật lý, đứng đầu là Viện sĩ P. L. Kapitsa. Sau đó tôi đã phải nói chuyện với anh ấy nhiều lần và sử dụng lời khuyên của anh ấy. Tôi tự hào vì lúc đó tôi có cơ hội được tiếp xúc với L. A. Artsimovich, Viện sĩ-Thư ký Bộ môn Vật lý và Thiên văn đại cương…

Thật vui khi nhớ rằng vào thời điểm đó chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các nhà vật lý làm việc tại các viện nghiên cứu khác - các học giả V.K. Vainshtein, A.I. Shalnikov và Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô Yu.V. Sharvin. Rốt cuộc, trong một thời gian dài, tôi là nhân viên chính thức duy nhất của viện mới, đoàn kết trong các tổ chức thiết kế, vẽ ra mọi thứ sẽ được bố trí như thế nào. Hoàn toàn không có gì - một khu rừng và một đầm lầy ở Chernogolovka gần Moscow.

“Và thế là viện đã được thành lập và hoạt động được gần một phần tư thế kỷ. Hy vọng của bạn có được đáp ứng không?

— Vâng, bây giờ tôi có thể hài lòng nói rằng nhóm của chúng tôi rất tận tâm, hiệu quả và chúng tôi đã đạt được danh tiếng khá tốt với tư cách là một viện vật lý trong hệ thống Viện Hàn lâm Khoa học, đồng thời đã thu được những kết quả thú vị và quan trọng. Nhưng những thành công của chúng tôi chắc chắn phải được hỗ trợ bởi các viện khác ở Chernogolovka, nơi chúng tôi có mối quan hệ tương tác chặt chẽ. Tất nhiên, đây là Viện Vật lý Hóa học. Nhân viên của nó, những người có kiến ​​thức rất tốt về các phương pháp tác động đến chất rắn, sẽ tổng hợp các vật liệu mới. Nếu không liên lạc với họ thì sẽ khó khăn cho chúng tôi.

Chúng ta không thể làm gì nếu không liên lạc hàng ngày với các nhà khoa học từ Viện Vật lý Lý thuyết L. D. Landdu. Kostati, bộ phận khoa học này phát sinh do một phần nhân viên nghiên cứu lý thuyết của Viện Các vấn đề Vật lý, người mà tôi đã từng “tuyển dụng” vào viện của chúng tôi. Nhưng sau đó, một ý tưởng rộng hơn đã ra đời - không chỉ giới hạn ở việc giải quyết lý thuyết trạng thái rắn bài toán, mà còn giải quyết các vấn đề lý thuyết về thủy động lực học, vụ nổ, vật lý hạt nhân, tức là tạo ra một loại “xe tăng tư duy” về vật lý lý thuyết ở Chernogolovka. Điều này đã được thực hiện. Và thế là những người trong trường của Viện sĩ L. D. Landdu bắt đầu làm việc bên cạnh chúng tôi - những học giả mới và các thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô A. A. Abrikovov, L. P. Gorkov, I. E. Dzyaloshinsky, I. M. Khalatnikov. Các nhà khoa học lớn sau đó đã đến viện này - học giả A.V. Migdal, S.P. Novikov, thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô A.I. Larkin, giáo sư V.L. Pokrovsky, Ya.G. Sinai và những người khác. Tất nhiên, đây là một bộ sưu tập độc đáo về vật lý lý thuyết và toán học ở một nơi.

5

Tôi nghĩ rằng sự “tập trung” tư tưởng lý thuyết như vậy, bao gồm cả lý thuyết về chất rắn, không tồn tại ở bất kỳ đâu trên thế giới. Bạn thấy đấy, khi nói đến khoa học, người ta không thể không nói đến cá nhân.

Tại sao tôi lại đi sâu vào chi tiết như vậy về những lý thuyết? Chỉ là nhiều vấn đề không thể được giải quyết nếu không có chúng. Ngoài ra, việc giao tiếp với các nhà lý luận là cụ thể; nó đang kích thích. Nếu bạn muốn đến gặp một nhà lý thuyết để hỏi điều gì đó, bạn cần phải phát triển đến mức đặt ra câu hỏi một cách cụ thể và nói chuyện với ông ấy bằng một ngôn ngữ đặc biệt. Tất cả điều này đòi hỏi công việc sơ bộ và suy ngẫm. Tôi tin rằng việc tiếp xúc với các nhà lý thuyết sẽ cải thiện kỹ năng của những người thực nghiệm.

— Yury Andreevich, chính xác thì bạn đã làm gì ở viện mới? Kế hoạch khoa học cá nhân của bạn đã thành hiện thực như thế nào?

— Trong khi việc xây dựng viện đang được tiến hành, tôi tiếp tục suy nghĩ về một số khía cạnh về bản chất vật lý của chất rắn.

Được biết, thực tế không có tinh thể nào có cấu trúc lý tưởng. Chúng luôn có những khuyết tật, đặc biệt là cái gọi là sai lệch - sự vi phạm một chiều của mạng tinh thể, các đường thể tích của các mặt phẳng nguyên tử trong tinh thể. Vì vậy, lý thuyết trật khớp dùng để giải thích các quá trình biến dạng dẻo và độ bền, đây là mục đích chính của lý thuyết này. Nhưng tôi muốn tìm hiểu xem liệu sự sai lệch không chỉ ảnh hưởng đến các tính chất cơ học mà còn ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của vật rắn hay không?

Về tính chất điện tử, quang học, từ tính của nó? Tôi đã cố gắng tìm hiểu xem liệu sự lệch vị trí có tương tác với các điện tử không? Và sự tương tác này được thể hiện như thế nào trong hành vi của các electron và sự sai lệch? Hóa ra đây là đáp số về nhiều câu hỏi được đặt ra sau đó trong vật lý chất rắn.

Ví dụ, hiệu ứng quang dẻo đã được phát hiện, hiệu ứng này đã cách mạng hóa các ý tưởng nói chung về bản chất của độ cứng tinh thể. Người ta tin rằng để thực hiện sự biến dạng dẻo của tinh thể, phải có thứ gì đó được “tạo ra” bằng mạng tinh thể và những thay đổi về trạng thái của electron không thể ảnh hưởng đến tính chất dẻo.

Nhưng tôi cùng với sự hợp tác của mình I.V. Savchenko, đã quan sát được những điều sau đây. Khi đèn được bật lên, một số tinh thể đã tăng khả năng chống biến dạng dẻo lên 30-40, và đôi khi lên 100%. Tắt đèn - đọc giảm về giá trị ban đầu. Điều này rất kỳ lạ, vì như chúng tôi đã biết, ánh sáng mà chúng tôi bật lên không tác động gì đến cách tử mà chỉ tác động đến các điện tử và chúng sẽ không ảnh hưởng đến kết quả đọc!

Mười năm miệt mài nghiên cứu – cả thực nghiệm lẫn lý thuyết – đã giúp người ta xác định được bản chất của hiệu ứng mà ngày nay đã được biết đến rộng rãi này. Ánh sáng tạo ra các electron, trạng thái của chúng ảnh hưởng đến sự sai lệch và sự sai lệch ảnh hưởng đến độ dẻo.

Mặt khác, sự hiện diện của sự lệch vị trí trong tinh thể ảnh hưởng đến điện trở và các tính chất điện khác của nó. Và sau đó chúng tôi gặp nhiều hiện tượng mới. Nói chung, một lĩnh vực khá rộng đã xuất hiện mà chúng tôi gọi là vật lý trật khớp. Đây là chủ đề trong hoạt động khoa học của tôi—và của nhiều sinh viên—cho đến ngày nay. Và phải nói rằng công việc của viện chúng ta quyết định phần lớn đến thực trạng của lĩnh vực khoa học này.

– Hiện trạng vật lý chất rắn nói chung như thế nào?

— Ngày nay được đặc trưng bởi thực tế là vai trò và khối lượng nghiên cứu về vật lý chất rắn đang tăng lên rõ rệt. Có thể nói, trọng lượng riêng của nó trong toàn bộ vật lý đều được thông báo. Điều này được thể hiện ở chỗ ngày càng có nhiều nhân viên khoa học hơn, nhiều kinh phí hơn được phân bổ cho nó, nhiều thiết bị phù hợp hơn được phân bổ và nó tạo ra nhiều “sản phẩm” hơn.

Có nhiều vấn đề cơ bản trong vật lý chất rắn. Chỉ có thể thấy rằng cô ấy đang bận rộn với những vấn đề riêng tư. Không có gì giống như nó! Ví dụ, gần đây người ta có thể tiến hành một thí nghiệm giúp xác định với độ chính xác cao giá trị của hằng số thế giới - tỷ lệ ô nhiễm điện tử trên khối lượng của nó. Điều này chưa bao giờ xảy ra trong các thí nghiệm ở trạng thái rắn. Chỉ số đánh giá công khai công trình vật lý chất rắn phục vụ

6

và thực tế là cứ vài năm các nhà khoa học nghiên cứu về nó lại được trao giải Nobel.

Nếu thiết kế các ứng dụng của lĩnh vực khoa học này vào thực tiễn thì tôi dám nói rằng vật lý vật thể rắn mang lại nhiều lợi ích hơn bất kỳ lĩnh vực nào khác. Chà, nhìn này, tôi sẽ chỉ kể tên ba hướng.

Thứ nhất: Vật liệu kết cấu - mọi thứ mà từ đó các tòa nhà và máy móc được xây dựng, tất cả đều là vật liệu. Các nhà khoa học cần “đặt” kiến ​​thức vật lý vào khái niệm nguồn gốc của các quá trình ở đây.

Thứ hai. Quy định và tự động hóa. Ở đây, mọi lúc, “trái tim” của các thiết bị đều là cảm biến của một tín hiệu nào đó. Theo quy định, đây là một vật thể rắn - một mảnh chất bán dẫn hoặc kim loại. Và sau đó hệ thống “bận rộn” với việc thành công hoặc xử lý tín hiệu nhận được.

Và thứ ba. Cuộc cách mạng khoa học công nghệ gắn liền với công nghệ tính toán và tin học hóa dựa trên nền tảng vật lý vật rắn. Về nguyên tắc, nếu không có quyền truy cập, máy tính hiện đại sẽ không thể hoạt động được, bởi vì chỉ các mạch điện tử trạng thái rắn - với chi phí hợp lý - mới có thể xử lý lượng thông tin khổng lồ cần thiết.

Vì vậy, vật lý vật thể rắn là nền tảng cho lời giải được rất nhiều ứng dụng bài toán, và nhiều vấn đề về tăng cường sản xuất và tái thiết kỹ thuật của nền kinh tế quốc gia đều gắn liền với nó. Những vấn đề này ngày nay nhận được sự quan tâm hạn chế. Thực hiện kế hoạch đẩy nhanh tiến trình khoa học kỹ thuật do Đảng đề ra, khoa học nước ta kêu gọi mọi người cùng đóng góp.

— Học sinh thường tưởng tượng rằng chúng chỉ có thể học vật lý khi trở thành “bánh răng” trong một nhóm lớn các nhà khoa học. Điều này có đúng không?

• Có và không. Ví dụ, nghiên cứu về vật lý hạt nhân, vật lý hạt nguyên tố đòi hỏi sự điều kiện đồng thời của một số lượng lớn người, đặc biệt là trong một thí nghiệm. Cần có những cỗ máy khổng lồ - máy gia tốc, lò phản ứng hạt nhân. Và để tạo ra chúng, cũng như duy trì và thực hiện các thí nghiệm, chúng tôi cần những đội thực sự lớn.

Trong lĩnh vực của chúng tôi, trong vật lý vật rắn, rất nhiều thí nghiệm được thực hiện, đôi khi, như trong vật lý cổ điển, bởi một hoặc hai nhà nghiên cứu. Ví dụ như những kinh nghiệm tôi đã nói đến. Và do đó, thiết kế hợp lý của thí nghiệm đóng vai trò không kém phần quan trọng so với khả năng kỹ thuật độc đáo trong việc thực hiện nó. Tôi có thể nói, vẫn còn chỗ cho những trải nghiệm cá nhân một cách khéo léo.

Cách làm việc này được phản ánh ở chỗ viện của chúng tôi được xây dựng như một đội ngũ nhân viên phần lớn làm việc độc lập. Tuy nhiên, chúng tôi luôn hoan nghênh sự tương tác, nhưng không phải theo thứ bậc mà là những con người bình đẳng, những con người khác nhau.

Đây không phải là lần đầu tiên hôm nay tôi nói về tính cách trong khoa học. Có lẽ vì có hai người có ảnh hưởng lớn đến tôi - viện sĩ G.V. Kurdyumov và P.L. Kapitsa. Cả hai đều được biết đến như những người đã làm được điều gì đó cụ thể trong khoa học, mặc dù tất nhiên, họ cũng là người lãnh đạo và tổ chức công việc khoa học của cả nhóm. Tôi muốn giáo dục nhân viên và học sinh của mình để họ không quên điều này dưới bất kỳ hình thức nào và thể hiện cá tính của mình bằng mọi cách có thể. Nói về vật lý vật thể rắn, tôi muốn nhấn mạnh rằng đây là một lĩnh vực vật lý mà đơn giản là cần những người sáng tạo.

— Đây có thể coi là một lời mời gọi độc giả của “Kvat” không?

• Tất nhiên, nhưng trong trường hợp này tôi không muốn chỉ quyết định về tính chất vật lý của vật rắn. Nói chung, anh ấy nghiên cứu vật lý - nó rất thú vị. Tôi chỉ thông cảm với những người không quan tâm đến vật lý, họ chỉ đơn giản là không biết nó thú vị đến mức nào. Khả năng “tiêu hóa” một lượng lớn thông tin đồng thời, xây dựng các mạch logic, kiểm tra các giả thuyết, xác định kết quả thu được - vật lý rất phong phú về tất cả những điều này. Và có bao nhiêu lĩnh vực khác mà bạn có thể áp dụng sức mạnh của mình, có bao nhiêu sự lãng mạn đối với những người tham gia vào ngành khoa học này! Tôi nghĩ, chỉ là bạn không cần phải đợi kiến ​​thức về nơi học và những việc cần làm sẽ tự đến với bạn. Kiến thức này phải được tìm kiếm và đạt được. Và việc cộng tác với họ chắc chắn sẽ giúp thu hút thêm sự quan tâm đến lĩnh vực hoạt động của chúng tôi, cụ thể là khoa học, đặc biệt là vật lý.