John Cardy i Aleksander Zamolodczikow wyróżnieni Breakthrough Prize

Ufundowana ponad dekadę temu Breakthrough Prize zdążyła awansować i dziś jest na podium najbardziej prestiżowych nagród naukowych. Warta 3 mln dolarów wolna jest od wielu ograniczeń Nagrody Nobla i choć pewnie nadal większość naukowców wolałaby jechać do Sztokholmu, to lepszy Breakthrough w garści niż Nobel na dachu.

Ogłoszono właśnie, że w dziedzinie fizyki w tym roku nagrodę tę otrzymali Brytyjczyk John Cardy i Aleksander Zamolodczikow, urodzony w ZSRR, a pracujący od dekad w USA. Obu panów od wielu lat obstawiano w plotkach na korytarzach wydziałów fizyki, zaliczając ich do grona uczonych godnych najwyższych zaszczytów, więc trudno mówić o zaskoczeniu. Jest w tym jednak coś bardzo przyjemnego. Nagrodzeni zajmowali się fizyką matematyczną, działem na ogół pomijanym zarówno przez komitet noblowski, jak i przez gremia przyznające najważniejsze nagrody matematyczne.

Wybitny przedwojenny polski matematyk Stefan Banach powiedział podobno: „Dobry matematyk potrafi dostrzegać fakty, matematyk wybitny – analogie między faktami, a matematyk genialny – analogie między analogiami”. Cardy i Zamolodczikow są właśnie takimi geniuszami. Przerzucili pomost pomiędzy pozornie niezwiązanymi ze sobą ideami fizycznymi – kwantową teorią pola, czyli niezwykle wyrafinowanym połączeniem teorii kwantowej i szczególnej teorii względności, opisującym procesy z udziałem cząstek elementarnych, a fizyką materii skondensowanej, która zajmuje się układami, w których oddziałuje ze sobą bardzo wiele cząstek. Tak wiele, że nie zdołają ich opisać nawet największe komputery (klasyczne czy kwantowe). Nie będzie dużą przesadą stwierdzenie, że fizyka materii skondensowanej miała kolosalny wpływ na współczesną cywilizację (półprzewodniki, ciekłe kryształy, ogniwa fotowoltaiczne, tranzystory i układy scalone). Korzystam z jej osiągnięć, kiedy piszę ten tekst i państwo, kiedy go czytacie.

Opis układów wielu oddziałujących ze sobą cząstek jest na ogół tak skomplikowany, że badający je prawie zawsze zdani są na metody przybliżone. Cardy i Zamolodczikow zajmowali się układami dwuwymiarowymi, czyli takimi, w których cząstki uwięzione są wewnątrz bardzo cienkiej warstwy i mogą poruszać się tylko równolegle do niej. Nagrodzonym udało się zastosować w fizyce materii skondensowanej tak zwaną konforemną teorię pola – szczególny wariant kwantowej teorii pola w dwóch wymiarach, którego symetrie umożliwiają uzyskanie wyników ścisłych, a nie tylko przybliżonych.

Nagrodzone publikacje należą do standardowego zestawy narzędzi współczesnej fizyki. Używane są w tak odległych od siebie dziedzinach, jak termodynamika czarnych dziur, opis przepływów turbulentnych, czy zachowanie elektronów w grafenie. Zarówno John Cardy, jak i Aleksandr Zamolodczikow byli za swoje prace wielokrotnie nagradzani, choćby medalem Diraca, medalem Onsagera i Boltzmanna (najważniejsze wyróżnienia w fizyce statystycznej). Ze względu na położenie ich dziedzin – w połowie drogi między matematyką i fizyką – noblowskie zaszczyty ich jednak ominą. Tym większa radość z Breakthrough Prize.