«Ֆիզիկան ամեն ինչի հիմնաքարն է»․ ԵՊՀ ասպիրանտ Արեգ Գրիգորյանի ուղին՝ մանկության «ինչու»-ներից մինչև գիտական հետազոտություն

ԵՊՀ ֆիզիկայի ինստիտուտի ասպիրանտ Արեգ Գրիգորյանը «Որոշ քվանտային երևույթներ կոր տարածությունում կոսմոլագիայիում կիրառություններով» խորագրով գիտական նախագծի շրջանակում հետազոտություններ է կատարում՝ հասկանալու քվանտային դաշտերի վարքը կոր տարածություններում և տեսնելու, թե այդ դաշտերը ինչ հետևանքներ կարող են ունենալ։

«Ցանկանում ենք հասկանալ՝ արդյո՞ք այդ հետևանքները կարող են ազդել կոսմոլոգիական էվոլյուցիայի վրա, և արդյո՞ք այդ ազդեցությունները տեսականորեն հնարավոր է կապել դիտվող երևույթների հետ»,- ասում է նա։

- Արե՛գ, կարո՞ղ եք նշել՝ ինչո՞ւ է թեման կարևոր, և ի՞նչ նշանակություն կարող է այն ունենալ տիեզերքի կառուցվածքի և կոսմոլոգիայի համար:

- Ներկայում մարդկությունն ունի բնությունը նկարագրող մի շարք տեսություններ, որոնցից ամենահաջողվածներից են Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը (general relativity-GR), որը բնութագրում է զանգվածի և էներգիայի ազդեցությունը տարածաժամանակի վրա, և ստանդարտ մոդելը (standard model-SM), որը ցույց է տալիս՝ ինչպես են մասնիկներն իրենց դրսևորում, փոխազդում, ծնվում և անհետանում։ Այս տեսությունները առանձին-առանձին շատ լավ են աշխատում, սակայն բարդությունը ծագում է, երբ փորձում ենք այս երկուսը դիտել մեկ համընդհանուր տեսության շրջանակում։ GR-ը բնութագրում է գրավիտացիան՝ որպես տարածաժամանակի երկրաչափություն, իսկ SM-ը օգտագործում է քվանտային մեխանիկան և քվանտային դաշտի տեսությունը (QFT)՝ մասնիկների վարքը բնութագրելու համար։ Մեր ունեցած մոդելներն իրար հակասում են այն դեպքերում, երբ տարածաժամանակի կորությունը և քվանտային էֆեկտները դառնում են համեմատելի։

Այս խնդիրները ուսումնասիրելու համար մեր հետազոտության շրջանակում օգտվում ենք QFT-ից և ուսումնասիրում որոշ քվանտային էֆեկտներ կորացված տարածության ֆոնին։ Կոսմոլոգիայի ժամանակակից տեսությունները մեզ հուշում են, որ վաղ տիեզերքը եղել է շատ խիտ, տաք և արագ ընդարձակվող։ Այսպիսի պայմաններում GR-ի և QFT-ի միջև փոխազդեցությունները շատ կարևոր են, իսկ դրանց բնույթը՝ ոչ տրիվիալ։ Շատ հնարավոր է, որ այդ փոխազդեցություններն են «սերմ» դարձել այսօրվա տիեզերքի մեծամասշտաբ կառուցվածքի համար։

Հետազոտության շրջանակում GR-ի և QFT-ի մասին մեր գիտելիքները կիրառելով՝ փորձելու ենք հասկանալ, թե ինչպիսի քվանտային էֆեկտներ կարող են ի հայտ գալ կոնկրետ տարածաժամանակային որոշ կորացումների դեպքում, և արդյոք այդ էֆեկտները կարող են ունենալ դիտելի հետևանքներ։ Դրանք հասկանալով՝ հնարավոր է կարողանանք բացատրել որոշ չբացատրված երևույթներ, ինչպես նաև զարգացնել եղած կոսմոլոգիական մոդելները, որոնք ավելի լավ կհամապատասխանեն դիտվող տիեզերքին։

- Ո՞ր փուլում են ուսումնասիրությունները, և ի՞նչ ակնկալիքներ ունեք հետազոտությունից։

- Ուսումնասիրությունը սկզբնական՝ հետազոտական փուլում է։ Աշխատում եմ խորացնել և հղկել գիտելիքներս, ինչպես նաև շարունակում եմ ծանոթանալ այս ոլորտում ընթացող այլ աշխատանքների։

Հետազոտության վերջնանպատակն է պարզել, թե ինչպես են որոշ քվանտային դաշտեր իրենց դրսևորում որոշակի տարածաժամանակի երկրաչափության և տոպոլոգիայի պայմաններում։ Ակնկալում ենք, որ այս աշխատանքի արդյունքում կունենանք ավելի հստակ տեսական պատկերացում և հաշվարկներ քվանտային դաշտի վարքի վերաբերյալ։ Ի վերջո, ակնկալում ենք տպագրել առնվազն հինգ հոդված։

Ճիշտ է, արդյունքները գործնական կիրառություն չեն ունենա, սակայն կզարգացնեն մեր պատկերացումները GR-ի և QFT-ի խաչմերուկում տեղի ունեցող երևույթների մասին։ Ավելի լավ կհասկանանք, թե ինչ նոր մեխանիզմներով կարող են քվանտային դաշտերը ազդել վակուումի էներգիայի վրա, և թե դա ինչ ազդեցություն է ունեցել և կունենա տիեզերքի անցյալի և ապագայի վրա։ Կունենանք տեսական գործիքներ, որոնք հնարավորություն կտան ուսումնասիրելու քվանտային դաշտերը ոչ տրիվիալ երկրաչափություններում (ինչպիսիք են, օրինակ, FRW, AdS և լրացուցիչ կոմպակտ տարածությունները)։

ԵՊՀ ուսանողը, որը տարիներ առաջ համալսարան է եկել բազմաթիվ հարցերի պատասխաններ գտնելու նպատակով, նշում է՝ նմանօրինակ ծրագրերը խրախուսում են ուսանողներին ձևակերպելու լուրջ խնդիրներ, ինչպես նաև տրամադրում են անհրաժեշտ միջոցներ՝ օգտվելու միջազգային համագործակցության ընձեռած հնարավորություններից և ապահովելու հետազոտության արդիականությունը:

«Փոքրուց հետաքրքրվել եմ «ինչո՞ւ»-ով և ցանկացել եմ ստանալ հարցերիս պատասխանները, իսկ կամայական «ինչո՞ւ»-ն վերջում հանգում է ֆիզիկային։ Ուստի ֆիզիկան ընտրելը շատ բնական որոշում էր»,- ընդգծում է նա՝ հավելելով, որ ֆիզիկան ուսումնասիրում է բնության օրենքները, որոնք էլ դիտվող բոլոր երևույթների պատճառն են։

- Արե՛գ, ի՞նչն է Ձեզ գրավում Ձեր մասնագիտության մեջ և ոգեշնչում՝ գիտական հետազոտություններ կատարելու ընթացքում։

- Սիրում եմ, որ առօրյայում հանդիպող երևույթների մեծ մասը կարողանում եմ մեկնաբանել ֆիզիկայի հիմնարար օրենքներով։ Շատ հաճելի է, որ կարողանում եմ պարզեցնել երևույթների պատճառներն այնքան, որ բացատրեմ նաև այն մարդկանց, որոնք ֆիզիկայով չեն զբաղվում։ Սա նաև հնարավորություն է տալիս կանխագուշակելու որոշ գործընթացների ավարտը, ինչը շատ ոգեշնչող է։

Տեսնում եմ նաև ֆիզիկայի գրեթե բոլոր ոլորտների կիրառությունները ամենօրյա կյանքում՝ սկսած համակարգչային տեխնիկայում կիրառվող քվանտային ֆիզիկայից, GPS համակարգերում կիրառվող ընդհանուր հարաբերականության տեսությունից մինչև ինքնաթիռի շարժիչի թիակների նյութերի համար անհրաժեշտ պինդ մարմնի ֆիզիկան (այսպիսի օրինակներն անսահմանափակ են):

Անհայտը ուսումնասիրելու ճանապարհը լի է հետաքրքիր և օգտակար բացահայտումներով, ինչն էլ հենց ֆիզիկայով զբաղվող մարդու համար ամենահաճելի բանն է։ Հասկանում եմ, որ ֆիզիկան ամեն ինչի հիմնաքարն է։

- Որպես երիտասարդ հետազոտող՝ ո՞րն է Ձեր ամենամեծ դժվարությունը, և ինչպե՞ս եք խնդիրները հաղթահարում։

- Գիտությունն արագ տեմպերով զարգանում է, ինչի հետևանքով ընդլայնվում է այն գիտելիքի ծավալը, որն անհրաժեշտ է գիտությամբ զբաղվելու համար։ Գնալով ավելի է դժվարանում հայտնիի սահմաններում (այդ սահմաններն ընդլայնելու նպատակով) բոլոր կարևոր ոլորտներին տիրապետելը։ Ուսանողական տարիներին դժվար է հիմնովին հասկանալ այն ամենը, ինչ ուսանում ես։ Երբ սկսում ես իրական հետազոտությամբ զբաղվել, հաճախ ստեղծվում է տպավորություն, որ սովորածիդ այնքան էլ լավ չես տիրապետում, որքան կցանկանայիր: Այս ամենին զուգահեռ՝ առաջանում է նաև գումար աշխատելու անհրաժեշտությունը, ինչը լրացուցիչ բարդություն է ստեղծում։

- Եթե կարողանայիք փոխել ֆիզիկայի որևիցե օրենք, ո՞րը կլիներ դա, և ինչպե՞ս այն կփոխեր տիեզերքը։

- Աշխարհը հասել է արդի կայուն վիճակին ֆիզիկայի գործող օրենքների շնորհիվ։ Դրանց մեջ որևէ փոփոխություն միանշանակ կհանգեցնի անկայունության կամ աղետի։ Ըստ իս՝ ֆիզիկայի օրենքներում միակ փոփոխությունը, որից աղետ չի առաջանա, ժամանակի և լիցքի նշանները փոխելն է, ինչպես նաև «հայելային աշխարհ» մտնելը (զույգությունը փոխելը), քանի որ այսօրվա պատկերացումներով լիցք-զույգություն-ժամանակ սիմետրիան (CPT symmetry) պահպանվում է։ Այդ դեպքում աշխարհում ոչ մի փոփոխություն պետք է որ չլինի։

- Յուրաքանչյուր գիտնական ունի մի նոր բան բացահայտելու ցանկություն․ ո՞րն է Ձերը։

- Կարծում եմ՝ ժամանակակից կոսմոլոգիան մի շարք թերի կողմեր ունի, որոնք լրացնելու անհրաժեշտություն կա։ Կոսմոլոգիայի տեսությունը տրամաբանորեն այնքան էլ համատեղելի չէ ֆիզիկայի մյուս բաժինների հետ։ Այդ իսկ պատճառով կցանկանայի առաջ քաշել նոր, առավել համահունչ կոսմոլոգիական մոդել։ Միգուցե դա զուգորդվի ավելի ընդլայնված գրավիտացիայի տեսությամբ, որի արդյունքում քվանտային գրավիտացիայի տեսության անհրաժեշտություն չի էլ ծագի։

- Արե՛գ, որպես երիտասարդ ֆիզիկոս՝ ի՞նչ եք կարծում, ի՞նչ փոփոխություններ են անհրաժեշտ Հայաստանում գիտության զարգացման համար։

- Ամենակարևորը հանրության բոլոր մակարդակներում գիտության կարևորության գիտակցումն է։ Պետք է հասկանալ, որ այն պետությունը, որն ունի ուժեղ գիտություն և բարձրակարգ գիտնականներ, միաժամանակ ունի հուսալի հիմք՝ գիտական ձեռքբերումները տնտեսության մեջ կիրառելու և սեփական զարգացման ամուր սյուները կառուցելու համար։

Հայաստանը պետք է ակտիվորեն ներգրավված լինի միջազգային գիտական ծրագրերում, քանի որ դրանց միջոցով հնարավոր է ոչ միայն զարգացնել գիտական ներուժը, այլև ապահովել գիտելիքների և տեխնոլոգիաների շարունակական թարմացում։ Անհրաժեշտ է գիտակցել նաև, որ գիտության ներդրումների արդյունքները միշտ չէ, որ կանխատեսելի են, սակայն բոլոր դեպքերում դրանք ունեն զարգացման մեծ ներուժ։

Կարծում եմ՝ կարևոր է նաև կենտրոնանալ միայն մասնագիտական առարկաների խոր ուսումնասիրության վրա։

Նշենք, որ Ֆիզիկայի ինստիտուտի ասպիրանտը, հետազոտությանը զուգահեռ, ցանկանում է լրացնել չիմացածը, հղկել թույլ կողմերն ու սովորել արդյունավետ հետազոտություն կատարել։ Նրա նպատակն է ապագայում դառնալ այնքան հմուտ ֆիզիկոս, որ կարողանա ձևակերպել ճիշտ և խորքային հարցեր՝ ֆիզիկայի սահմաններն ընդլայնելու համար։

«Այժմ, հետազոտական աշխատանքի հետ համատեղ, ԵՊՀ ֆիզիկայի ինստիտուտի տեսական ֆիզիկայի ամբիոնում զբաղվում եմ իմ թեկնածուական (PhD) աշխատանքով»,- ամփոփում է Արեգը։