Оксана Онищенко
Слушали ли вы когда-нибудь лекцию по квантовой физике под звуки скрипки? Я побывала на такой. Это было на научном лектории «Необычные разговоры о науке». Как человек, который со школы не дружил с физикой и официально имел ярлык «гуманитарий», я сомневалась в том, что смогу что-то понять о квантовой теории, да еще и из уст ученой, которая занимается фундаментальной наукой. Мои стереотипы начали разбиваться вдребезги уже с первых минут, когда на сцену вышла хрупкая девушка в вечернем платье со скрипкой в руках. Ее рассказ о таинственном и запутанном квантовом мире завораживала. Это была Кристина Гнатенко — самый молодой в нашей стране доктор наук и профессор. Свою докторскую диссертацию она защитила в 28 лет, на ее счету — 120 научных публикаций.
Я слушала ее лекцию о загадочном квантовом мире, которая плавно перемешивалась с музыкой, и даже не заметила, как она пролетела. Подумала, что если бы в школе мне кто-то так рассказывал о физике, я бы ее точно полюбила. Как выяснилось, музыкальные инструменты пани Кристина хранит даже в своем рабочем кабинете на кафедре теоретической физики имени профессора Ивана Вакарчука Львовского национального университета имени Ивана Франко. Здесь есть не только скрипка, но и фортепиано и гитара. Девушка училась в консерватории, и музыка звучит даже на ее парах для студентов. А лекции и спецкурсы, которые преподает пани Кристина, сразу бросаются в глаза в расписании и на афишах: «О квантовой физике языком аллегории», «Природа музыки: от классической до квантовой».
Кроме работы в университете, пани Кристина ведет занятия в летней научной школе для детей, является вице-президентом Львовской областной Малой академии наук, главой секции по ядерной физике и астрономии экспертного совета МОН.
Несмотря на относительно небольшой стаж в науке, у нее уже есть несколько отличий и наград: премию L’Oréal—UNESCO «Для женщин в науке», победу в конкурсе Talents for Ukraine от KSE Foundation. Пани Кристина также является лауреатом государственных премий президента и Верховной Рады для молодых ученых.
И я не могла удержаться от соблазна расспросить ее о таинственном квантовом мире, музыке и физике, о том, где рождаются будущие научные светила.
ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ 
Феномен летних школ, или Наука о данных для молодых ученых
— Пани Кристина, почему именно физика?
— Я училась в экономическом лицее и любила много предметов: экономику, правоведение. Но физико-математические науки привлекали меня больше всего, потому что с их помощью можно описать мир, который нас окружает. Особенно нравилась физика, ведь она дает свободу мысли, поиска. Я шла в университет, чтобы стать ученым. Мне важно, что я, как и любой ученый, чувствую себя частичкой мировой науки, человеком, который создает то, что принесет в будущем практические результаты для общества. Я люблю науку, а наука любит меня.
— Как вы увлеклись квантовой физикой?
— Это было на третьем и четвертом курсах университета, когда мы изучали квантовую механику. Это относительно новая теория, передний край науки, и здесь много неразведанного. Но у меня еще была музыка, которую я обожала. Поэтому одновременно училась и на оркестровом факультете Львовской национальной музыкальной академии имени Николая Лысенко, и на физическом факультете университета. Музыка для меня — это не только возможность отдохнуть от рутины, она вдохновляет и помогает в науке. Я даже свои научные статьи пишу под музыку.
— Физика и лирика — это же едва ли не противоположности: эмоции и ум, ноты и формулы. Для вас они похожи?
— С одной стороны, они лежат на разных полюсах, но с другой — очень похожи. В обеих есть и творчество, и конкретность. Да, в физике творчество тоже важно — надо искать новые идеи и нестандартные решения задач, и тем самым двигать передний край науки вперед.
Наука объясняет музыку, в частности физика описывает процесс образования звуков, игру на музыкальных инструментах.
И в физике, и в музыке важны настойчивость, кропотливая работа, выдержка (в музыке это так называемая сценическая выдержка, борьба со страхами, координация движений и действий). Музыкант — это не тот, кто лишь попадает в ноты, а тот, кто чувствует себя и мир. Подобно тому, как чувствует его ученый.
— Вы рассказываете о науке с помощью аллегорий. С чем бы вы сравнили квантовый мир?
— Квантовый мир настолько фантастический, необыкновенный, что нет одной аллегории, которая бы описала все, что есть в нем. Поэтому под каждое свойство квантового мира я ищу свою аллегорию.
Например, возьмем одно из базовых понятий квантовой физики — «квантовую запутанность». Суть ее в том, что квантовые частицы чувствуют друг друга, даже если между ними огромные расстояния. Состояния квантовых частиц скорелированы, мы не можем говорить о состоянии каждой частицы отдельно, а лишь о состоянии двух частиц одновременно. И когда меняется состояние одной частицы, то оно моментально меняется и для другой. Это явление я сравниваю со связью между двумя людьми, близкими настолько, что могут чувствовать друг друга даже на расстоянии. Например, лучшие друзья.
Одно из важных понятий квантовой физики — «суперпозиция квантовых состояний». Квантовые частицы могут находиться одновременно в разных состояниях. С чем это можно сравнить? Например, если бы я была квантовой частицей, то могла бы одновременно сидеть с вами на встрече, читать лекцию студентам, гулять по Львову и посещать родителей — это была бы суперпозиция моих разных состояний: «сижу с вами на встрече», «читаю лекцию студентам» и других. Супер — потому что невероятная, непривычная. Вместе с тем в таких состояниях я могу находиться в разных пропорциях: скажем, была больше с вами, а меньше — где-то на лекциях или наоборот.
— Вы сказали, что когда мы стараемся измерить что-то в квантовом мире, мы разрушаем состояние квантовой системы. Почему?
— Когда мы измеряем свойства квантовой системы, то вмешиваемся в квантовый мир, взаимодействуем с ним. Этим вмешательством мы меняем состояние квантовых частиц. Интересно, что точно предусмотреть результат квантового измерения невозможно. Можно лишь сказать о вероятности какого-то результата. Например, если бы мы измеряли высоту комнаты в нашем классическом мире, мы бы назвали цифру — скажем, два метра. А если бы мы провели серию одинаковых экспериментов с измерением этой же комнаты в квантовом мире, мы бы каждый раз получали разные величины — это могло бы быть и метр, и три, и пять. Особенности квантового измерения можно также хорошо описать с помощью коробки с разными конфетами. Когда мы достаем по одной конфете, не заглядывая в коробку, то не можем предвидеть, какую именно конфету будем держать в руках, не можем достоверно сказать о результате эксперимента. Можно говорить лишь о его вероятности, то есть с какой вероятностью мы вытянем конфету определенного типа.
