Когда мы слышим слово «сверхпроводимость», перед глазами возникают картины будущего: парящие над рельсами поезда, квантовые компьютеры, выполняющие расчёты, недоступные для классических машин, сверхчувствительные томографы, обнаруживающие опухоль в зародыше. Что-то из этого стало возможным уже сейчас благодаря явлению, чья природа долгое время оставалась загадкой. Одной из ключевых личностей, проливших свет на эту головоломку, стал Алексей Алексеевич Абрикосов. Его имя известно каждому физику твёрдого тела, но за пределами научного сообщества оно звучит незаслуженно редко. Историю о скромном теоретике, для которого наука была прежде всего поиском точности, рассказал Тимур Хисамиев, член политехнического сообщества студентов-физиков PCPS.
Физик с самого детства
Алексей родился 25 июня 1928 года в Москве в семье прославленного врача-патологоанатома Алексея Ивановича Абрикосова. Семья была тесно связана с академической средой, и дома всегда веяло атмосферой строгости и точности, но сам будущий физик с детства тянулся не к медицине, а к физике — особенно к её фундаментальным вопросам. По воспоминаниям младшей сестры, он с юности любил математические загадки.
Алексей Абрикосов: «Я знал, что буду заниматься физикой. Просто потому, что хотел понять, как устроен мир — не поверхностно, а всерьёз».
Уже в школьные годы Алексей зачитывался Ландау и Лифшицем, а в 1945 году поступил на ФизФак МГУ. Его дипломная работа была посвящена проводимости металлов, и уже тогда Абрикосов интересовался тем, как упорядоченность на микроуровне влияет на макроповедение вещества.
Не просто научная школа, а инициация
Путь Абрикосова в науку по-настоящему начался после поступления в Институт физических проблем. Там царил Лев Давидович Ландау — строгий, язвительный и бескомпромиссный. Чтобы работать под его руководством, нужно было пройти через знаменитый «теоретический минимум» — экзамен, охватывающий всю теоретическую физику. За всю историю его сдали около 40 человек. И Абрикосов вошёл в этот узкий круг.
Илья Лифшиц: «Ландау не терпел приблизительности. Ты мог спорить, но только если у тебя был строгий расчёт. Алексей этим требованиям соответствовал как никто».
Он выделялся в группе своей сосредоточенностью и склонностью к строгому анализу. Коллеги вспоминали, что Алексей Абрикосов был невероятно точен в формулировках. Он мог неделю обсуждать один абзац статьи, потому что считал: «В науке ошибка начинается с неточного слова». Абрикосов часто молчал на семинарах, но если брал слово, спорить было бесполезно — всё уже было рассчитано.
Проблема вихрей: как родилась теория
Между первым знакомством Абрикосова с теорией сверхпроводимости и его прорывом 1957 года лежал сложный путь. Чтобы понять, как он пришёл к открытию вихревой решётки, нужно погрузиться в контекст послевоенной советской физики и учесть роль его учителей. К середине 1950-х теоретики столкнулись с парадоксом. Сверхпроводимость считалась почти решенной проблемой. Теория Бардина–Купера–Шриффера была опубликована только в 1957 году, но феноменологический подход Гинзбурга–Ландау уже давал мощный математический аппарат для описания сверхпроводящих фаз. Сам Ландау относился к сверхпроводимости как к «прикладной» задаче, его больше интересовала квантовая теория поля и ядерные взаимодействия. Однако в Институте физических проблем под руководством Петра Капицы, где работал Абрикосов, шла активная экспериментальная работа с реальными материалами. В частности, изучались сплавы и неидеальные сверхпроводники, которые вели себя не так, как предсказывал чистый эффект Мейснера. Он проявляется в том, что магнитное поле полностью нейтрализуется внутри сверхпроводящего материала ниже его критической температуры. Силовые линии магнитного поля вытесняются изнутри материала, поэтому сверхпроводник ведет себя как идеальный диамагнитный материал, но то была лишь теория, а на практике же магнитное поле в них проникало частично, но сверхпроводимость при этом не исчезала.
Абрикосова заинтересовала эта аномалия. Он подошёл к проблеме как к математической структуре. В течение почти двух лет учёный последовательно анализировал уравнения Гинзбурга–Ландау, вводил вариационные поправки, исследовал симметрии решений. По его собственным воспоминаниям: «Сначала казалось, что это просто артефакт. Потом стало ясно: это новый тип состояния, который требует своего языка». Так появилась идея, что магнитное поле проникает внутрь сверхпроводника не сплошным фронтом, а тонкими каналами — квантовыми вихрями. Каждому вихрю соответствует квант магнитного потока. Каждый вихрь представляет собой нить, пронизывающую сверхпроводник вдоль направления внешнего магнитного поля. Вокруг этой нити циркулирует сверхток — ток без сопротивления, создающий магнитный поток, строго квантованный. Абрикосов доказал, что такие вихри выстраиваются в регулярную решётку, подобную кристаллической. Это было не только математически строгое, но и физически красивое решение. В 1957 году вышла научная статья, где он впервые представил полное решение задачи о «смешанном состоянии» сверхпроводника второго рода. Эта решётка Абрикосова была вначале чисто теоретической конструкцией. Но в 1980-х её визуализировали при помощи магнитной и электронной микроскопии — и узор совпал до деталей с предсказаниями.
Не только вихри
Хотя именно вихри принесли Абрикосову мировую известность, он никогда не ограничивался одной областью. Исследователь занимался магнетизмом, квантовыми жидкостями, теорией фермионных систем, физикой сильных корреляций. Его статьи публиковались в ведущих журналах, а стиль их написания стал образцом строгости и научной честности. В 1970-х он вместе с Ильёй Дзиалошинским и Львом Горьковым работал над трёхтомником «Методы квантовой теории поля в статистической физике» — книгой, которая до сих пор используется в теоретических курсах. Алексей Алексеевич был также редактором сборников, членом редколлегий и наставником, но всегда оставался в тени.
Лев Горьков: «Он не любил, когда теоретики пускались в рассуждения без расчётов. Он говорил: “Сначала уравнение — потом слова”».
Запоздалое признание и Нобелевская премия
Когда в 1986 году открыли высокотемпературные сверхпроводники, стало ясно: они подчиняются модели второго рода, предсказанной Абрикосовым почти за тридцать лет до этого. Это стало моментом поворота — его теория обрела не только теоретическое, но и технологическое подтверждение.
К этому моменту он уже работал в Аргоннской национальной лаборатории в США, куда переехал в 1980-х. В 2003 году он получил Нобелевскую премию по физике, вместе с Гинзбургом и Леггеттом. На церемонии он говорил коротко и просто. В интервью, он признался: «Я не стремился к наградам. Если бы я хотел славы, я бы пошёл на телевидение, а не в теорию».
Сегодня решётка Абрикосова — это не абстракция. Это инженерный инструмент, учитываемый в проектах МРТ, ускорителей, квантовых процессоров. Динамика вихрей критически важна при разработке сверхпроводящих трансформаторов, линий передачи, криогенных систем.
Тихая уверенность и острая, как бритва, точность
Абрикосов ушёл из жизни в 2017 году. Он не оставил мемуаров, не вёл лекции на YouTube, не участвовал в полемиках. Но этот учёный оставил стиль — в расчёте, в аргументе, в молчании. Его ученики говорят, что он умел говорить «нет» с такой точностью, что вопросов больше не оставалось.
Коллега по Аргоннской лаборатории: «В нём не было жёсткости. Была мягкая, тихая уверенность. Он не навязывал — он показывал, как можно понять».
Когда мы сегодня говорим «решётка Абрикосова», мы говорим не только о квантовом состоянии вещества, но и о способности видеть порядок там, где другие видят шум. Мы говорим о науке, в которой главное — точность.
📌 Источник: журнал политехнического сообщества студентов-физиков (PCPS) «Постскриптум».
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы тоже видеть систему там, где другие видят хаос!
Что ещё почитать?