Четверть века Физтех возглавлял Олег Белоцерковский, академик РАН, основоположник нескольких направлений в вычислительной математике, нелинейной механике и математическом моделировании. При нем МФТИ разросся до восьми факультетов и 80 базовых кафедр.
«Если Физтех выпустит хотя бы одного нобелевского лауреата — значит, он создавался не зря», — знаменитая фраза Белоцерковского во многом стала определяющей. Физтех выпустил уже двух. Но, возможно, это только начало? Кроме нобелевских лауреатов, есть не менее выдающиеся ученые. Взять хотя бы учеников и последователей научной мысли Белоцерковского…
Мечты о большой науке
1973 год. Зима. Тишину в общежитии Физтеха нарушает лишь перелистывание конспектов и скрежет ручек. Третьекурсник Игорь Петров вместе с соседями по комнате постигает новые горизонты науки. На часах — полночь,спать никто не собирается. В планах — просидеть до рассвета с книгами, формулами, крепким чаем и обсуждениями. В час ночи азарт студентов резко прерывается отключением электричества — не авария, а приказ ректора Олега Белоцерковского.
«Он требовал, чтобы мы всецело отдавались учебе и науке, но при этом беспокоился о нашем здоровье, напоминал об отдыхе. Мы, правда, не слушались — выносили столы в общий коридор и там продолжали работать», — вспоминает профессор МФТИ Игорь Петров.
Петр Капица и Олег Белоцерковский 27 апреля 1976 года на открытии Факультета проблем физики и энергетики.
Олег Михайлович для всех студентов был несомненным авторитетом, несущей стеной и главным ориентиром. Именно он «заражал» своих учеников знаниями, которые на десятилетия вперед определили карьеру многих выпускников.
Игорь Петров грезил о физике и математике еще в школе. В 11 классе юноше попалась в руки газета «Комсомольская правда» с задачами Заочной физико-технической школы — так начался путь на большой Физтех. Именно от преподавателей ЗФТШ Игорь узнал об Олеге Белоцерковском — великом прикладном математике, впервые решившем задачу гиперзвукового обтекания спускаемых с орбиты космических аппаратов. Метод Белоцерковского вошел в историю и зафиксирован во всех учебниках по аэродинамике. После него эту задачу смог решить сибирский академик Сергей Годунов, и только потом — американцы. Аппарат «Восток-1», на котором Юрий Гагарин совершил первый полет в космос, как раз рассчитан по методу Белоцерковского.
«Американцы называли его “мистер Отошедшая волна”. В то время, в начале 50-х годов, когда у нас даже БЭСМ-4 не было, он их обогнал!», — писал один из учеников Белоцерковского, выпускник МФТИ 1966 года, академик РАН Александр Холодов.
Наследники научной мысли
По словам современников, большой страстью Белоцерковского была проблема турбулентности. Это удивительное физическое явление, хорошо известное аэродинамикам, занимающимся задачами обтекания самолетов, ракет, спускаемых с орбиты космических аппаратов, давно привлекало внимание специалистов по численному моделированию физических процессов. На тот момент почти неразрешимая задача не испугала талантливого математика и механика. Тема на протяжении десятилетий захватила его внимание. Здесь Белоцерковским предложены красивые и конструктивные подходы «подсеточной» турбулентности, разделения масштабов, динамики распадов структур и каскадов вихрей, что значительно расширило современное понимание этого поразительного явления природы.
Созданная Олегом Белоцерковским школа в области вычислительной механики внесла неоценимый вклад в теорию и практику космических исследований и имела очень много последователей.
Один из наследников идей Белоцерковского — Александр Холодов — был заведующим кафедрой вычислительной математики МФТИ. Он вместе с коллегами предложил сеточно-характеристический метод для численного решения многомерных систем уравнений гиперболического типа, что стало развитием идей академика Белоцерковского. В начале своего научного пути Александр Холодов, тогда еще кандидат физико-математических наук, занимался задачами аэродинамического обтекания спускаемых с орбиты космических аппаратов. В дальнейшем с помощью этого класса методов удалось решить большое количество других задач: экологических, медицинских, геофизических, транспортных, задач физики плазмы и многих других.
Его разработки имели прикладной характер и широко использовались в расчетах, при проектировании летательных аппаратов и проверке новых конструкций в таких ведущих НИИ и КБ, как ЦНИИМаш, НПО им. С. А. Лавочкина, НПО «Энергия», НПО «Машиностроение», НПО «Астрофизика», ВЦ РАН и другие. Этим задачам посвящен большой цикл работ, в которых учитывались сложная геометрическая форма аппаратов, реальные физические процессы, перенос излучения и многие другие особенности.
Созданная Олегом Белоцерковским школа в области вычислительной механики имела очень много последователей. На фото семинар кафедры вычислительной математики. 1978 год © Музей истории МФТИ
Под руководством Холодова на Физтехе защищено пятнадцать кандидатских и пять докторских диссертаций. В числе самых успешных учеников двух академиков, Белоцерковского и Холодова, — член-корреспондент РАН Игорь Петров. Вместе они создали большой цикл работ по численному моделированию динамических процессов в 2D- и 3D-постановках, нагружения и деформирования упругих и упруго-пластичных сред, в том числе повреждаемых. Это направление получило широкое развитие при численном решении задач сейсморазведки, глобальной сейсмики, прочности композитных покрытий, освоения Арктического шельфа и безопасности железных дорог.
От аэродинамики до медицины
Разработанные тремя учеными численные методы успешно используются в самых разных областях науки и техники, среди которых сейсморазведка нефти и газа, движение транспорта на улицах больших городов, прочность и сейсмостойкость инженерных сооружений, лазерный термоядерный синтез, экология, вычислительные проблемы медицины и биологии.
Вся тройка ученых значительную часть работ посвятила вычислительной медицине.
Например, Игорь Петров внес большой вклад в расчеты операций по дроблению почечных камней. Много лет назад Санкт-Петербургская военная академия заказала разработку аппарата, который смог бы раздробить камни в песок. Физтех принял этот вызов, и сейчас этот аппарат применяется в широкой хирургической практике.
«Мы не остановились на этом, далее были расчеты динамики сердечной мышцы, спортивных травм в суставах, операции на глаз по замене хрусталика. Академик Федоров, который первым начал проводить подобные операции, когда увидел наши расчеты, с восхищением сказал: “Сколько оперирую — никогда не представлял, что же там происходит, и наконец я это увидел”», — вспоминает Игорь Петров.
Сейчас его научная группа совместно с коллегами из Первого мединститута и канадскими партнерами проводит исследования неоднородностей в мозге — различных опухолей. Столь широкая область научных интересов выпускников МФТИ поражает многих иностранных ученых.
«На то и Физтех!», — восклицает Игорь Петров. Институт для этого и создавался — чтобы обучать разносторонних личностей, готовить уникальных специалистов, способных работать во многих областях науки и воплощать новаторские идеи.
«Ректорство Олега Михайловича — золотой век Физтеха. Он был не просто отличным администратором и организатором, при котором расцвел институт, он был блестящим ученым, нам всем хотелось у него поучиться, и многие из физтехов осознанно пошли по его стопам», — говорит Игорь Петров.
Настоящее и будущее
Несмотря на то, что Игорь Борисович почти всю жизнь занимается моделированием физических процессов и аэромеханикой, его всегда интересовали и другие, более нетривиальные задачи. Например, возможно ли спрогнозировать поведение больших социальных групп? Сложность в том, что люди — «творческие объекты», поведение человека непредсказуемо. Однако первые прогнозы по моделированию процессов динамики популяций начал делать еще в XIX веке бельгиец Пьер Франсуа Ферхюльст, причем небезуспешно.
«Я как физик уверен, что есть аналогии между физическими процессами и поведением людей. Чем больше социальная группа, тем она более формализуема. Отдельные личности и небольшие группы, конечно, не поддаются расчетам, но подходы к прогнозированию поведения больших социальных групп все-таки есть. Например, революция — не что иное, как фазовый переход. После нее все меняется: политическое управление, экономика. Также существуют разрывы в физике и механике. В социуме тоже много разрывов — в границах, в религии, в характерах. Они могут как хорошо влиять, так и негативно», — рассуждает ученый.
По словам Игоря Петрова, это задача века, а может быть, и не одного. Сейчас главная цель профессора — передать накопленное годами богатство более молодому поколению физтехов. Среди учеников Игоря Петрова — 25 кандидатов наук и три доктора наук. Его научная группа работает над самыми разными темами: это геофизика, сейсморазведка, композитные оболочки летательных аппаратов, безопасность железнодорожного транспорта и даже движение ледоколов во льдах.
«Рано или поздно мы найдем решение — главное, чтобы Физтех развивался дальше, основываясь на крепких традициях и ориентируясь на большую науку!» — заключает профессор.
