Дмитрий Трунин, 6 курс, кафедра теоретической астрофизики и квантовой теории поля

Расскажи немного о своем образовательном пути до поступления на ФОПФ.

Физикой я заинтересовался в восьмом классе, когда мои родители переехали в Саратов и отправили меня в местную гимназию №4. Заметив, что несколько восьмиклассников показали неплохие результаты на школьной олимпиаде по физике, наша учительница организовала небольшой олимпиадный кружок и позвала на него Алексея Владимировича Савина, преподавателя Саратовского государственного университета и настоящего учёного. Алексей Владимирович исправно приезжал по четвергам и безвозмездно учил нас решать нестандартные олимпиадные задачи. Более того, на следующий год он организовал целый турнир физбоёв между несколькими физико-математическими лицеями Саратова. Насколько мне известно, эти турниры до сих пор регулярно проводятся (не считая этого года, когда их пришлось отменить из-за пандемии).

Я безмерно благодарен Алексею Владимировичу за то, что он познакомил меня с олимпиадной физикой. Без таких людей на местах талантливым школьникам было бы гораздо сложнее пробиться. Может быть, я бы и не поступил на Физтех, если бы не те занятия в олимпиадном кружке.

А после 10 класса я сдал экзамены и уехал в СУНЦ МГУ — школу-интернат, которая формально является факультетом МГУ. Учиться в СУНЦе было сложно и очень интересно. Преподавание там было приближено к университетскому: отдельно лекции и семинары, а в конце каждого семестра сессия с экзаменами по важным предметам. Кроме того, стандартную математику заменяли математический анализ, алгебра и геометрия, которые вели профессора мехмата (и их студенты-ассистенты), а преподавание физики было гораздо более углубленным. В дальнейшем это существенно облегчило мою жизнь на Физтехе.

Как ты попал на ФОПФ?

Вплоть до конца 11 класса будущее виделось мне светлым и однозначным: я учился в СУНЦ МГУ и твёрдо знал, что МГУ — это главный Университет страны. Поэтому выбор был скорее между физфаком и мехматом, чем между МГУ и каким-то другим университетом. Кроме того, к апрелю я успел выиграть несколько МГУшных олимпиад, которые гарантировали мне поступление на физфак. Однако в апреле я попал на заключительный этап Всероссийской олимпиады, на котором столкнулся с ненавязчивой пропагандой ФОПФа. Проспект, который выдали всем участникам олимпиады, полушутливо рассказывал про жизнь на Физтехе и базовые кафедры ФОПФа. Самое главное — из этого проспекта следовало, что ФОПФ ничем не уступает физфаку в учебном и научном плане, а по сложности поступления превосходит его. Это выглядело вызовом, и я решил во что бы то ни стало туда поступить. В результате меня взяли на факультет, хотя со своими 287/300 баллами по ЕГЭ я находился где-то во второй половине списка.

Почему нужно поступать на ФОПФ?

ФОПФ — одно из лучших мест в России для занятия наукой. Думаю, будущий физик обязательно найдёт здесь что-то по своему вкусу. Здесь можно заниматься теорией узлов и интегрируемыми системами, квантовой теорией поля и физикой частиц, нейтронными звездами и физикой плазмы, квантовыми компьютерами и высокотемпературной сверхпроводимостью, нанооптикой и плазмоникой, терагерцовой спектроскопией и биофизикой. Самое главное, в любой выбранной области студенты вполне могут поработать с ведущими мировыми специалистами. Хорошие руководители также обычно отправляют своих студентов на стажировки и включают в гранты.

Кроме того, в целом фопфы — интересные и разносторонние люди, с которыми можно поговорить не только о физике, но и о философии или искусстве. Впрочем, мемы и анекдоты категории Б здесь тоже любят. Не знаю, почему так получилось, но большинство популярных пабликов с мемами, включая Физтех-радио и Физкек, основаны фопфами. У нас с друзьями тоже в своё время такой паблик был, однако на четвертом курсе мы его подзабросили.

Какой у тебя был самый любимый предмет в бакалавриате? Сдача какого экзамена / зачета больше всего запомнилась?

Больше всего на Физтехе мне нравилась теоретическая физика, а в теоретической физике — самый первый семестр, классическая теория поля. Во-первых, именно тогда я разобрался с принципом наименьшего действия и понял, что для постройки полноценной физической теории достаточно выяснить, какими симметриями обладает природа. Мне этот принцип кажется очень красивым. Во-вторых, семинары по теории поля у нас вёл Эмиль Ахмедов — талантливый и крайне харизматичный преподаватель, который впоследствии стал моим научным руководителем. Возможно, сами по себе семинары и не были идеальными, однако сдача задания с лихвой компенсировала все недостатки. Почти на каждую задачу из «задавальника» у Ахмедова был припасён каверзный вопрос, на который было невозможно ответить без глубокого понимания предмета. Мне кажется, что благодаря этим вопросам я разобрался в теории поля лучше, чем в каком-либо другом физтеховском предмете.

Что касается экзамена, то больше всего мне запомнилась моя главная неудача — экзамен по матанализу в самом первом семестре. Математика давалась мне хуже физики, я не мог «прочувствовать» доказательства теорем со всеми оговорками про область определения функции и допустимость перестановки интегралов. Мне эти детали казались незначительными. Поскольку на первом курсе я ещё не осознал глубину своего непонимания, то выучил доказательства только в общих чертах и закономерно схлопотал тройку на устном экзамене. К счастью, письменный экзамен вытянул меня на хор, и со стипендии я не слетел. Заодно получил хороший урок на будущее.

Как ты оказался в ИТЭФ? Почему выбрал именно эту базовую кафедру?

Когда я поступал, распределение по кафедрам проводилось ещё на первом курсе, однако носило скорее формальный характер. Что может решать абитуриент, который ничего не знает про настоящую науку и в лучшем случае ориентируется по описанию базовых кафедр на сайте Физтеха? Может быть, кто-то и приходил на ФОПФ с твёрдым намерением работать в одной узкой области, однако это точно не мой случай. Всё, что я знал — что ни при каких условиях не буду работать в эксперименте, о чём и сообщил профессорам на собеседовании. В результате Дмитрий Казаков предложил взять меня на кафедру ОИЯИ, у которой есть отделение теоретической физики.

Впрочем, на первом же базовом курсе в четвертом семестре мы занялись обработкой данных с ускорителей, и с кафедры ОИЯИ я сразу же бежал в ИТЭФ, в который ездил на несколько семинаров на первом курсе и который предлагал довольно интересную программу. Я не говорю, что так следует делать всем, потому что теоротдел в ОИЯИ действительно сильный. Но экспериментом мне не хотелось заниматься категорически, даже на парах. Лабораторные работы по общей физике в счет не идут, их избежать невозможно.

Вообще говоря, тогда подобные передвижения между базовыми кафедрами были скорее правилом, чем исключением. Бо́льшая часть студентов (10/14), которые в этом году закончили магистратуру в ИТЭФе, поступали совсем на другие направления и факультеты. С одной стороны, хорошо, что на ФОПФе всегда было легко оформить индивидуальный план и перевестись на другую кафедру. С другой стороны, плохо, что благодаря несовершенному распределению студенты теряли время. Надеюсь, что благодаря реформам ФОПФа эта проблема теперь менее актуальна, потому что студенты лучше понимают, чем они будут заниматься на той или иной кафедре. Более того, ещё до выбора кафедры они могут поработать с менторами над конкретной научной задачей и определиться со своей будущей деятельностью.

Как начиналась твоя работа на кафедре? Сложно ли было выбрать научного руководителя?

Одним из первых курсов, который нам прочитали в ИТЭФе, было своеобразное знакомство с работавшими там учёными. Каждый раз к нам приходил один из сотрудников кафедры и рассказывал, чем он занимается. Меня почему-то больше всего впечатлил Виктор Брагута, который возглавлял решёточную группу и обещал быстрые результаты. Поэтому в конце семестра я попросил у него научную задачу. К сожалению, оказалось, что на практике моя задача сводится к написанию кода, и за полгода особыми познаниями о сути своей работы я не преисполнился.

В результате я бросил это дело на середине и ушёл к Эмилю Ахмедову, который активно работал со студентами, отправлял их на различные школы и заставлял выступать на образовательном семинаре. На этом семинаре мы под руководством Ахмедова делали доклады и с переменным успехом разбирались в квантовой теории поля. В общем, рядом с Ахмедовым кипела научная жизнь, и для студента третьего курса влиться в неё было относительно легко. К тому же задача, которую он мне предложил, показалась интересной, и на её основе к концу четвёртого курса я выпустил статью.

Расскажи, чем ты занимаешься по науке. Почему ты выбрал именно эту область?

Одной из основных задач квантовой теории поля (включающей в себя Стандартную модель элементарных частиц) является поиск корреляционных функций — функций, которые описывают отклик системы на внешнее воздействие. Например, если вы хотите узнать, как разлетятся частицы после столкновения двух протонов, вам необходимо рассчитать корреляционные функции полей и превратить их в сечения различных процессов. Чтобы искать корреляционные функции было легче, в большинстве практических задач физики пренебрегают внешними воздействиями и считают, что исходная система находится в состоянии с наименьшей энергией. Однако в некоторых случаях, когда система изначально не находится в равновесии — например, на фоне черной дыры — эти приближения не работают. В результате стандартная техника предсказывает отклик системы неправильно, и вычисления нужно проводить более аккуратно. К сожалению, большинство физиков-фундаментальщиков, изучающих космологическую инфляцию или чёрные дыры, про эту оговорку почему-то не знают (хотя физикам-твердотельщикам она кажется сама собой разумеющейся).

Мы пытаемся исправить этот недостаток и проверить, как изменятся предсказания квантовой теории поля. В частности, мы предполагаем, что это может скорректировать представления об эффектах Швингера и Хокинга (рождении частиц в сильном электрическом или гравитационном поле). К настоящему моменту я выпустил две статьи, посвященных этому вопросу (в одной из них я единственный автор, во второй — соавтор Эмиля Ахмедова и Лены Ланиной). Впрочем, в этих статьях мы скорее разбираем технические детали, чем проверяем революционные идеи.

Кроме того, я считаю, что нельзя сосредотачиваться исключительно на своей узкой области, также необходимо следить за тем, что происходит в остальном физическом сообществе. Одним из самых популярных сюжетов в теоретической физике в настоящее время является изучение модели SYK и (предположительно) дуальной ей JT гравитации — простейших моделей квантовой голографии и квантового хаоса. Я выступил с кратким обзором этого сюжета на семинаре Ахмедова и научном семинаре в ИТЭФе, после чего Ахмедов предложил мне разобраться более подробно и написать на эту тему обзорную статью. Я согласился и в феврале этого года выпустил препринт, который недавно приняли к публикации в «Успехи физических наук» — одном из старейших и наиболее цитируемых российских журналов. С докладами на эту тему я выступал на семинарах в ФИАН, теоротделе ИЯИ и Институте Альберта Эйнштейна в Потсдаме (Max Planck Institute for Gravitational Physics), что помогло мне лучше проработать тонкие моменты статьи. Кроме того, я прочитал небольшой курс лекций на Второй летней школе по математической физике и квантовой гравитации.

Чем ты занимаешься в свободное время? Расскажи о своей работе в N + 1.

Когда я учился в школе, мои родители покупали замечательный журнал «Популярная механика», для которого тогда регулярно писал Алексей Левин. Он не боялся рассказывать про сложные физические теории — например, теорию инфляции, калибровочные теории и расширения Стандартной модели, — и про необычные эффекты, основанные на применении этих теорий. Честно признаюсь, тогда я понимал в его статьях далеко не всё. Тем сильнее хотелось разобраться в этих теориях, докопаться до настоящего понимания, которое скрывалось за упрощенными научно-популярными объяснениями. Впрочем, я не могу упрекнуть Левина в том, что он искажал суть работы физиков, как это делают популяризаторы-дилетанты. Сейчас, когда я могу сказать, какие научные статьи и теории стоят за его текстами, мне они нравятся ещё больше. Думаю, что статьи Алексея Левина сыграли не последнюю роль в том, что я стал заниматься теоретической физикой.

К сожалению, большинство авторов, которые пишут про науку, абсолютно в ней не разбираются. Например, статью про кратковременное обращение эволюции состояния квантовой системы подают так, будто учёные научились путешествовать во времени, а техническую работу о проблеме знака выдают за доказательство того, что наша Вселенная смоделирована на компьютере. На четвёртом курсе, когда свободного времени стало чуть побольше, я решил это исправить и пошёл работать в N + 1 (nplus1.ru) — научно-популярное интернет-издание о науке, которое всегда славилось честной, хотя и упрощенной подачей научных новостей. К тому времени у меня уже был опыт написания текстов для пресс-службы МФТИ, и после небольшого испытательного периода Андрей Коняев взял меня в N + 1 на половину ставки редактора. Два дня в неделю я писал новости, блоги и большие материалы, а оставшееся время учился и занимался наукой.

В результате за два года я написал около пятисот новостей и двадцати больших материалов, преимущественно посвященных теоретической и экспериментальной физике. При этом я часто рассказывал про статьи, которые никогда бы не попали в поле зрения обычных изданий — например, статьи про инфляцию Хиггса, голографическую дуальность и асимптотически безопасную гравитацию. Судя по всему, работу я делал хорошо, поскольку в издании меня ценили, а читатели уважали (и иногда писали благодарности). Недавно меня даже номинировали на премию РАН по популяризации науки, которую я, впрочем, не выиграл. Тем не менее, в прошлом году я решил уволиться из N + 1, чтобы сосредоточиться на науке. Думаю, что обязательно вернусь к популяризации позже, когда стану «полноценным» учёным.

Каковы твои дальнейшие планы?

Сейчас я поступаю в аспирантуру Физтеха и готовлюсь к экзаменам, необходимым для поступления на PhD в США. Впрочем, даже если мне удастся уехать учиться за рубеж, я не планирую прекращать сотрудничество с МФТИ и Ахмедовым. В частности, кандидатскую диссертацию в России я буду защищать независимо от PhD.

В заключение, что ты можешь посоветовать абитуриентам и первокурсникам?

Самое главное, что нужно сделать абитуриентам — определиться, чего они хотят от жизни, а затем хорошенько подумать, стоит ли им вообще поступать на ФОПФ. Конечно, это лучший физический факультет страны с самым жёстким отбором, однако это не значит, что он идеально подходит всем, кто на него приходит. Образовательная программа ФОПФа в первую очередь ориентирована на занятие наукой, а точнее, теоретической или экспериментальной физикой. И если вы наукой заниматься не планируете, глупо поступать на ФОПФ, а потом ругать его за отсутствие нужных вам предметов.

В то же время, не нужно бояться искать себя. За последние сто лет наука стала жутко специализированной, и теперь гораздо сложнее понять, какая из её областей привлекает тебя больше всего. Невозможно сказать, нравится тебе задача или нет, не поработав над ней. Поэтому стоит легче относиться к смене кафедры и научного руководителя (впрочем, слишком быстро сдаваться тоже не нужно). Наконец, нужно не только много работать, но и успевать отдыхать, чтобы не выгореть от однообразной деятельности. Лучше всего время отдыха тоже проводить с пользой, переключаясь на какую-нибудь другую деятельность.