Андрій Дмитрович Лінде (нар. 2 березня 1948, Москва) — радянський і американський фізик, один із головних авторів теорії інфляції у фізичній космології, а також теорії вічної інфляції та інфляційного мультивсесвіту.

Розпочав наукову кар'єру в СРСР, від 1990 живе й працює в США. Професор Стенфордського університету, леуреат Медалі Дірака (2002), Премії Грубера з космології (2004), Премії за важливе відкриття у фундаментальній фізиці (2012), Премії Кавлі (2014), член Національної АН США (2008) та Американської академії мистецтв і наук. Син радянських фізиків Ірини Ракобольської та Дмитра Лінде, чоловік радянсько-американської фізикині Ренати Каллош, підписант листів із засудженням російського вторгнення в Україну.

Біографія Андрій Лінде народився в родині радянських фізиків Ірини Ракобольської (1919—2016) та Дмитра Лінде (1919—2006). 1966 року він закінчив школу № 52 (нині ) у Москві, а 1972 року — фізичний факультет МДУ. У 1975 році Лінде захистив кандидатську дисертацію у Фізичному інституті імені П. М. Лебедєва в Москві, його науковим керівником був . 1984 року Лінде здобув ступінь доктора фізико-математичних наук. Від 1989 року він працював у CERN у Швейцарії, а 1990 року переїхав до США, де став професором фізики у Стенфордському університеті. Нині працює в .

У лютому—березні 2022 року Лінде підписав відкритого листа російських науковців із засудженням російського вторгнення в Україну, а також інший відкритий лист лауреатів Премії за важливе відкриття у фундаментальній фізиці з таким самим змістомAn open letter from Breakthrough Prize laureates.

Лінде одружений з Ренатою Каллош, випускницею МДУ, професоркою Стенфордського університету, фахівчинею з фізики елементарних частинок. Подружжя має двох синів.

Наукові результати

Космологічні фазові переходи та стара теорія інфляції У 1972—1976 роках Давид Кіржніц і Андрій Лінде розробили теорію космологічних фазових переходів. Згідно з цією теорією, у дуже ранньому Всесвіті майже не існувало відмінностей між слабкою, сильною та електромагнітною взаємодіями. Ці взаємодії почали поступово відрізнятися одна від одної лише після , які відбулися тоді, коли температура в розширюваному Всесвіті стала достатньо низькою. У 1974 році Лінде показав, що густина енергії скалярних полів, які здійснюють між різними взаємодіями, може відігравати роль густини енергії вакууму (тобто космологічної сталої) в рівняннях Ейнштейна. У 1976—1978 роках Лінде продемонстрував, що вивільнення цієї енергії під час космологічних фазових переходів може бути достатнім для нагрівання Всесвіту.

Ці результати стали основними складовими першої версії теорії інфляційного Всесвіту, запропонованої Аланом Гутом у 1980 році. Ця теорія побудована на припущенні, що Всесвіт спочатку був гарячим. Далі він зазнав космологічних фазових переходів і тимчасово «застряг» у переохолодженому метастабільному вакуумному стані (так званому хибному вакуумі). Після цього Всесвіт експоненційно розширювався аж доки хибний вакуум не розпався і Всесвіт знову не став гарячим. Ця ідея привернула значну увагу, оскільки могла запропонувати єдине розв'язання багатьох складних проблем стандартної теорії Великого вибуху. Зокрема, вона пояснювала, чому Всесвіт є таким великим і таким однорідним. Однак, як Гут зрозумів одразу, цей сценарій не працював належним чином: розпад хибного вакууму зробив би Всесвіт украй неоднорідним.

Нова теорія інфляції У 1981 році під час семінару Стівена Гокінга з квантової гравітації Лінде розробив іншу версію інфляційної теорії, яку він назвав «новою інфляцією». Він показав, що проблему незлиття бульбашок можна усунути, якщо існує бульбашка, яка містить нашу ділянку Всесвіту. Він також зазначив, що фазовий перехід мав відбуватися повільно всередині цієї бульбашки. Ця теорія розв'язала проблеми початкової моделі Гута, зберігши більшість її привабливих рис. За кілька місяців подібний сценарій запропонували і Пол Стайнхардт, посилаючись на роботу Лінде. Невдовзі стало зрозуміло, що й новий інфляційний сценарій має певні труднощі. Більшість із них виникала через стандартне припущення, що ранній Всесвіт спочатку був дуже гарячим, а інфляція відбувалася під час космологічних фазових переходів.

Хаотична інфляція 1983 року Лінде відмовився від деяких ключових принципів старої та нової інфляції й запропонував більш загальну інфляційну теорію — хаотичну інфляцію. Хаотична інфляція реалізується в набагато ширшому класі теорій і не потребує припущення про початкову термодинамічну рівновагу. Основні принципи цього сценарію увійшли до більшості сучасних версій інфляційної теорії. Хаотична інфляція змінила уявлення про початок інфляції. Згодом Лінде також запропонував можливу модифікацію механізму завершення інфляції, розробивши сценарій гібридної інфляції.

Утворення матерії у Всесвіті Згідно з інфляційною теорією, всі елементарні частинки у Всесвіті виникли після завершення інфляції в процесі, який називають розігрівом (). Першу версію теорії розігріву, яка по суті є теорією утворення матерії у Всесвіті, у 1982 році розробили і Лінде, а також Л. Ебботт, та . У 1994 році цю теорію переглянули Кофман, Лінде та Старобінський. Вони показали, що процес утворення матерії після інфляції може бути значно ефективнішим завдяки ефекту параметричного резонансу.

Інфляційний мультивсесвіт і вічна хаотична інфляція Мабуть, наймасштабніше передбачення Лінде пов’язане з тим, що нині називають теорією інфляційного мультивсесвіту або ландшафтом теорії струн. У 1982–1983 роках Пол Стайнхардт, Андрій Лінде та Олександр Віленкін усвідомили, що експоненційне розширення в сценарії нової інфляції, щойно розпочавшись, у деяких частинах Всесвіту триває нескінченно. На основі цього сценарію Лінде запропонував модель самовідтворюваного інфляційного Всесвіту, що складається з різних частин. Ці частини є експоненційно великими та однорідними завдяки інфляції. Тому для всіх практичних цілей кожна з них виглядає як окремий мінівсесвіт, незалежний від того, що відбувається в інших частинах Всесвіту.

Мешканці кожної з таких частин можуть вважати, що Всесвіт всюди виглядає однаково, а маси елементарних частинок і закони їхньої взаємодії є однаковими в усьому світі. Однак у межах інфляційної космології різні мінівсесвіти можуть мати різні закони низькоенергетичної фізики. Таким чином, наш світ замість одного сферично симетричної розширюваної «повітряної кульки» перетворюється на величезний фрактал — інфляційний мультивсесвіт, що складається з багатьох різних мінівсесвітів із різними властивостями. Це дало просте наукове тлумачення космологічного антропного принципу: наш світ може складатися з різних частин, але жити ми можемо лише в тих частинах мультивсесвіту, які здатні підтримувати життя в знайомій нам формі.

Ці ідеї тоді не привернули значної уваги, частково через непопулярність антропного принципу, а частково тому, що сценарій нової інфляції виявився не цілком працездатним і його замінив сценарій хаотичної інфляції. Однак у 1986 році Лінде з’ясував, що в багатьох версіях сценарію хаотичної інфляції процес експоненційного розширення Всесвіту також триває вічно в деяких його частинах. Лінде назвав цей процес вічною інфляцією. Квантові флуктуації, що виникають під час вічної хаотичної інфляції, є настільки великими, що легко переводять різні частини Всесвіту з одного вакуумного стану в інший і навіть можуть змінювати ефективну розмірність простору-часу. Це дало надзвичайно потужну реалізацію теорії мультивсесвіту.

Лінде та його колега зі Стенфорда Віталій Ванчурін обчислили кількість усіх можливих всесвітів приблизно як 10^10^16, якщо не враховувати обмежені можливості людини-спостерігача розрізняти різні всесвіти. Якщо ж це врахувати, кількість може сягати 10^10^10^7 всесвітів. Проаналізувавши механізм інфляції з повільним скочуванням, який спочатку породив квантові флуктуації, науковці оцінили кількість утворених всесвітів як 10^10^10^7.

Інфляція і теорія струн Значного поступу в цій галузі досягли тоді, коли теорію інфляційного мультивсесвіту реалізували в контексті теорії струн. У 2000 році і Джозеф Полчинскі запропонували використати режим вічної інфляції та переходи між багатьма різними вакуумами в теорії струн для розв’язання проблеми космологічної сталої. На той час не було відомо жодних стабільних або метастабільних вакуумів теорії струн фактично. Можливий механізм стабілізації вакуумів теорії струн у 2003 році запропонували , , Андрій Лінде та його дружина Рената Каллош. Вони також з’ясували, що всі ці вакууми, які описують розширюваний Всесвіт, є метастабільними, тобто зрештою мають розпастися. Згодом і його співробітники оцінили, що загальна кількість різних вакуумів у теорії струн може сягати 10500 або навіть більше, а Леонард Сасскінд розвинув сценарій ландшафту теорії струн, спираючись на дослідження космологічних фазових переходів між різними вакуумами теорії струн.

Одним з головних викликів цієї теорії є визначення ймовірності життя в кожній із цих різних частин Всесвіту. Однак після залучення теорії струн повернутися до попередньої картини єдиного Всесвіту вкрай складно. Для цього потрібно було б довести, що з багатьох вакуумів теорії струн реально можливим є лише один, а також запропонувати альтернативне розв’язання численних проблем, які в межах теорії інфляційного мультивсесвіту пояснюють із використанням космологічного антропного принципу.

Лінде продовжує працювати над теорією інфляційного мультивсесвіту. Зокрема, подружжя Ренати Каллош та Андрія Лінде разом зі своїми співробітниками розробили теорію космологічних атракторів. Вона охоплює широкий клас варіантів інфляційної космології, забезпечуючи гарне узгодження зі спостережними даними.

Нагороди й відзнаки

Медаль Дірака (2002), спільно з Аланом Гутом з MIT та Полом Стайнхардтом з Принстонського університету. Премія Грубера з космології (2004) за розвиток інфляційної космології, спільно з Аланом Гутом. Премія за важливе відкриття у фундаментальній фізиці (2012), спільно з Аланом Гутом. Премія Кавлі з астрофізики (2014) «за піонерський внесок у теорію космічної інфляції» спільно з Аланом Гутом і Олексієм Старобінським. Премія імені Георгія Гамова (2018) «за розробку нескінченної інфляційної моделі розширення Всесвіту». Медаль Оскара Клейна (2001) Медаль . Робінсонівська премія з космології () Університету Ньюкасла. Ломоносовська премія Академії наук СРСР. Член Національної академії наук США та Американської академії мистецтв і наук.

Бібліографія

А. Д. Линде. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. Москва: Наука, 1990. 280 с.

Примітки

Посилання Сторінка Андрія Лінде на сайті Стенфордського університету Линде Андрей Дмитриевич // Санкт-Петербургская школа

Андрей Линде. «У истока Вселенной». 1-я лекция, 2-я лекция из цикла «ACADEMIA» / tvkultura.ru «„Ночная ведьма“… Её муж и сыновья… Миры Андрея Линде» Документальный фильм