Глава 269. Потому что у меня нет времени •
Для любого физика, занимающегося физикой высоких энергий и теоретической физикой.
Большой адронный коллайдер - это всегда непреодолимое искушение.
Чудеса Вселенной, тайны микрочастиц, состав всего сущего - для физиков все это можно получить из Большого адронного коллайдера.
Сюй Чуань не исключение, он также ожидает Большой адронный коллайдер с лучшими характеристиками и более высоким уровнем энергии столкновений, чем БАК.
В надежде, что с его помощью можно будет открыть больше тайн Вселенной.
Но сейчас еще не время.
Подумав, он ответил: "С одной стороны, это огромные затраты, строительство Большого адронного коллайдера требует сотен миллиардов средств".
"Если одновременно запускать новый проект управляемого ядерного синтеза и строительство Большого адронного коллайдера, это будет немалой нагрузкой для государственных финансов".
"С другой стороны, и это более важно, у нас сейчас недостаточно физиков!"
"Строительство Большого адронного коллайдера сейчас, до того, как вырастут наши отечественные физики, можно сказать, что это работа на благо других стран".
"Поэтому лучше подождать еще год или два, в любом случае, мы уже присоединились к ЦЕРН и стали страной-членом, у нас есть определенное право голоса и положение в Европейском центре ядерных исследований, вполне можно использовать БАК в течение этих двух лет, чтобы подготовить группу талантов для нас, а затем запустить Большой адронный коллайдер".
Старик подумал и сказал: "Тогда что касается темной материи, если у нас не будет собственного адронного коллайдера, не окажемся ли мы в отстающих? Ведь это совершенно новая область".
За последние несколько десятилетий из-за отставания в развитии новых областей Китай догонял целых несколько поколений. А горечь, кровь, слезы, унижения и обиды, пережитые в этом процессе, заставляют людей никогда не хотеть повторения этого снова.
Сегодня темная материя, несомненно, является совершенно новой областью.
Особенно в ситуации, когда первооткрыватель находится в своей стране, отставание от других стран совершенно недопустимо.
Хотя одновременный запуск двух суперпроектов - управляемого ядерного синтеза и Большого адронного коллайдера - окажет огромное давление на финансы и другие аспекты.
Но сегодня Китай не является неспособным одновременно поддерживать два суперпроекта, в те времена, когда страна была бедна и разорена, были созданы "две бомбы и одна звезда", что уж говорить о нынешнем времени.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Не волнуйтесь, темная материя не так легко сформирует новую область, которая повлияет на всю мировую структуру".
"Хотя я почти уверен, что это новое открытие - инертные нейтрино, но, строго говоря, инертные нейтрино - это не темная материя".
"Это частица, которая высвобождается в процессе распада или образования темной материи и обладает некоторыми свойствами темной материи".
"В то же время она также обладает некоторыми физическими свойствами обычных частиц, поэтому ее можно обнаружить детекторами".
"Если бы это была настоящая темная материя, то с оборудованием, которое сейчас есть в Европейском центре ядерных исследований, можно сказать, что невозможно наблюдать настоящую темную материю".
"Частично из-за этого я и предлагаю подождать со строительством Большого адронного коллайдера".
"Нужно дождаться обновления технологий, а затем сразу сделать все одним махом, повысив уровень энергии столкновений и методы обнаружения на одну или даже несколько ступеней".
"Это и будет лучшим выбором".
Для Сюй Чуаня строительство Большого адронного коллайдера сейчас действительно не является мудрым решением.
У него еще есть технологии комнатной сверхпроводимости, двойного магнитного зеркала, кольца управления тороидом с сильным магнитным зеркалом, которые еще не обнародованы, и все это можно использовать на коллайдере для значительного повышения производительности.
Кроме того, есть еще один ключевой момент!
Помолчав, Сюй Чуань добавил: "Кроме того, у меня нет достаточно времени и сил, чтобы одновременно руководить двумя суперпроектами".
Будь то управляемый ядерный синтез или Большой адронный коллайдер, он должен получить и то, и другое.
Доверить это другим он не может!
Эти два суперпроекта в нынешнюю эпоху, можно сказать, только в его руках могут раскрыть свою максимальную ценность и возможности.
Услышав ответ Сюй Чуаня, старик тоже улыбнулся.
Он, естественно, понял смысл сказанного, но, пожалуй, это был первый раз, когда этот молодой ученый проявил перед ним свою острую уверенность в себе.
Но это и есть самое нормальное.
Супергений, который смог получить Нобелевскую премию по физике и Филдсовскую премию в двадцать один год, молодой ученый, который уже стоит на вершине науки, как может не иметь своей гордости.
В Пекине Сюй Чуань пробыл три дня.
Помимо отдельного разговора в первый день, он также принял участие в нескольких заседаниях Министерства науки и технологий, обмениваясь мнениями и продвигая инвестиции в область физики высоких энергий, проект управляемого ядерного синтеза, повторное использование ядерных отходов, расширение атомных электростанций и ряд других вопросов.
На заседаниях Сюй Чуань придерживался осторожной позиции, высказывая лишь некоторые мнения по тем областям, которые он хорошо знал и понимал.
Как он и предполагал ранее, с его нынешним положением каждое слово может иметь большое влияние, особенно на таких встречах высшего уровня.
Разобравшись с делами в Пекине, Сюй Чуань на скоростном поезде вернулся в Цзиньлин.
Дела, связанные с инертными нейтрино, временно завершены, дальнейшие исследования будут ждать, пока Европейский центр ядерных исследований не возобновит столкновения на уровне энергии 13 ТэВ, а он вернулся к нормальной жизни.
Каждый день он ходил в Нанкинский университет, чтобы провести одну лекцию, а оставшееся время использовал для изучения и ознакомления с математическими рукописями и статьями, связанными с уравнениями Навье-Стокса, а также для обучения двух студентов.
Сейчас проект преобразования энергии β-распада ядерной энергии в электрическую для него постепенно подходит к концу, к тому же после поездки в Пекин практически নিশ্চিত, что следующим проектом станет управляемый ядерный синтез.
Поэтому математическая модель, используемая для управления камерой реактора управляемого ядерного синтеза, является самой насущной проблемой, которую необходимо решить.
Что касается управляемого ядерного синтеза, Сюй Чуань обладает довольно глубокими знаниями, если не сказать, что он первый человек в мире в этой области, то, по крайней мере, входит в тройку лидеров.
Ведь во второй половине своей прошлой жизни он долгое время занимался изучением этого вопроса.
От сверхпроводящих материалов до кольца управления тороидом с сильным магнитным зеркалом, а также технологии буферизации радиационного зазора и технологии преобразования сверхкритической тепловой машины - все это было создано им для изучения управляемого ядерного синтеза.
А что касается удержания сверхвысокотемпературной плазмы внутри камеры реактора.
Можно сказать, что это самая большая, или, скорее, самая основная и распространенная проблема в реализации технологии управляемого ядерного синтеза.
Это также и две основные существующие в настоящее время технологические линии в области исследований управляемого ядерного синтеза, будь то токамак или стелларатор, сталкиваются с общей проблемой.
Высокая температура, высокая плотность и длительное удержание!
Если разделить эти три составляющие и рассматривать их по отдельности, то с нынешними технологическими средствами существует немало способов.
Например, высокая температура, условия, необходимые для создания управляемого ядерного синтеза, очень жесткие.
А для того, чтобы материалы дейтерия и трития в камере реактора вступили в реакцию синтеза, требуется температура в сотни миллионов градусов.
Но даже в этом случае существует немало способов добиться этого.
Например, лазерное зажигание, например, нагрев самой плазмы электрическим током, например, выделение тепла при сжатии объема плазмы и так далее, все это позволяет достичь температуры в сотни миллионов градусов. Более того, не учитывая время поддержания, ребята из Европейского центра ядерных исследований с помощью Большого адронного коллайдера LHC создали сверхвысокую температуру, превышающую 5,5 триллионов градусов.
Видно, что высокая температура не является причиной невозможности управляемого ядерного синтеза.
Но если объединить все три составляющие, то управлять ими становится невероятно сложно.
Для осуществления управляемого ядерного синтеза требуется температура зажигания в сотни миллионов градусов и нормальная рабочая температура в десятки миллионов градусов, а такую температуру в настоящее время не может выдержать ни одно твердое вещество, поэтому можно полагаться только на сильное магнитное поле для удержания.
Но для управления и удержания сверхвысокотемпературной плазмы в камере с помощью магнитного поля самой большой проблемой является нерегулярная турбулентность, вызванная сверхбольшим числом Рейнольдса сверхвысокотемпературной плазмы.
В плотной плазме, удерживаемой электромагнитным полем, любое малейшее возмущение может привести к беспорядку во всей системе, состоящей из плазмы.
Сверхвысокотемпературная плазма в десятки миллионов градусов, выйдя из-под контроля, нанесет непоправимый ущерб камере реактора.
А предпосылкой для коммерциализации является возможность длительной работы и стабильного выхода энергии.
В противном случае, если реактор управляемого ядерного синтеза придется ремонтировать каждые один-два дня работы, то, можно сказать, в этом нет никакого смысла.
Чтобы добиться длительного контроля, необходимо создать математическую модель для сверхвысокотемпературной плазмы внутри камеры реактора управляемого ядерного синтеза.
Это также является одним из основных направлений исследований управляемого ядерного синтеза в разных странах в настоящее время.
Но, честно говоря, на это исследование мало кто возлагает надежды.
В нынешней области управляемого ядерного синтеза, если говорить о создании математической модели для управления сверхвысокотемпературной плазмой в камере реактора, то более перспективным представляется поиск материала, способного относительно долго противостоять распылению плазмы.
Например, Китай относительно далеко продвинулся по этому пути, овладев передовой в мире технологией изготовления материалов для первой стенки.
Например, композитный материал из бериллия, меди и вольфрама с повышенной тепловой нагрузкой, разработанный Китаем, широко применяется в отечественных исследованиях управляемого ядерного синтеза.
Даже в международном сотрудничестве "Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР)" более десяти процентов материалов первой стенки используют этот композитный сплав.
Честно говоря, поиск экстремально стойких материалов для реализации управляемого ядерного синтеза - это вынужденная мера.
Хотя все знают, что создание математической модели для турбулентности сверхвысокотемпературной плазмы - это правильный путь.
Но реализовать этот путь слишком сложно.
Турбулентность сама по себе является одной из самых больших проблем в математическом и физическом мире, и современному математическому сообществу довольно сложно создать точную модель управления для обычной воды или турбулентности воздуха.
Не говоря уже о турбулентности сверхвысокотемпературной плазмы в камере реактора управляемого ядерного синтеза.
Если судить по самой простой и удобной формуле числа Рейнольдса Re=pvd/μ в вычислительной гидродинамике, то увеличение любого из значений v, p, μ приведет к увеличению безразмерного числа течения жидкости.
А плотная плазма, удерживаемая электромагнитным полем в камере реактора, имеет большое число Рейнольдса, что, несомненно, очень велико.
Если вы спросите любого профессора математики, даже лауреата Филдсовской премии, о создании математической модели для такой турбулентности, вы получите только один ответ.
Это невозможно!
Если только ты не сможешь решить уравнения Навье-Стокса.
В кабинете Сюй Чуань просматривал статью в своих руках.
На его столе лежала целая куча подобных вещей.
Часть из них - это исследования его учителя, господина Гротендика, в области нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных и уравнений Эйлера, а большая часть - это собранные Фефферманом материалы, касающиеся уравнений Навье-Стокса.
Закончив читать материалы в руках, Сюй Чуань отбросил их на край стола, взял из пенала шариковую ручку и начал пристально смотреть на лежащий перед ним лист бумаги формата А4.
Несмотря на то, что ранее он сотрудничал с Фефферманом и решил часть уравнений Навье-Стокса, когда он начал углубляться в уравнения Навье-Стокса, он все еще чувствовал, что не знает, с чего начать.
Поразмыслив некоторое время, Сюй Чуань отбросил шариковую ручку в сторону и молча поднял голову, уставившись в потолок.
В кабинете две его студентки, Амелия и Гу Бин, время от времени с любопытством поглядывали на него.
Честно говоря, по их впечатлениям, их наставник никогда не был в таком замешательстве с тех пор, как они познакомились.
"Профессор, у вас возникли какие-то трудности?"
Видя, что Сюй Чуань уже долгое время находится в прострации, Амелия, обладающая более живым характером, наконец не выдержала и с любопытством спросила.
Услышав вопрос, Сюй Чуань бессознательно ответил: "Я думаю о том, как с помощью математики вычислить бесконечное дискретное диффузионное движение в конечномерном векторном поле".
Амелия: ? ? ? ?
Гу Бин: ? ? ? ?
Что за ответ дал наставник?
Вопрос, поднятый Сюй Чуанем, на самом деле не так уж трудно понять, но как ни крути, конечномерное векторное поле никак не связано с дискретным диффузионным движением, верно?
Первое относится к теории о том, что любое ненулевое конечномерное векторное пространство над числовым полем p обязательно имеет базис, и относится к области линейной алгебры; а второе - это понятие из области физики, не так ли? Если говорить о том, что в математике может быть с ним связано, то в лучшем случае это дискретная математика и математика жидкостей.
Как ответить на вопрос о двух совершенно разных областях, которые почти не связаны друг с другом?
На мгновение Амелия и Гу Бин впали в замешательство.
Однако вопросы этих двоих вывели Сюй Чуаня из задумчивости.
Возможно, ему нужна помощь других людей.
Если человек не может придумать какой-либо способ, то, по крайней мере, он должен выслушать идеи других людей.
Подумав об этом, Сюй Чуань, не обращая внимания на двух студентов, погруженных в замешательство, встал и вышел из кабинета.
Выйдя из учебного корпуса, он немного подождал у входа, и подъехал автомобиль "Красное знамя".
"Профессор, куда едем?"
После того, как Сюй Чуань сел в машину, Чжэн Хай повернул голову и спросил.
"Домой, и еще закажи мне билет на высокоскоростной поезд до Пекина".
В настоящее время в стране не так много людей, которые могут оказать ему помощь в математике, но есть один человек, который точно может, и к тому же он сейчас находится в стране.