— Как вы определились с карьерой? С детства знали, кем хотите быть?
— Я вырос в деревне в Иркутской области ― тогда в мои обязанности входило кормление свиней и куриц и обязательное занятие спортом, в остальном же можно было делать, что хочется. Помню такой случай: во втором классе, как раз когда выдавалось свободное время после уроков, я зачитывался большой детской энциклопедией «Хочу все знать». Там было много красивых картинок, но больше всего заинтересовал лазер. Я понял: чтобы его создать, нужно всего три ингредиента — кристалл рубина, зеркала и лампа. Последние два легко удалось найти дома, а вот с рубином пришлось повозиться. Но я вспомнил, что у мамы было кольцо с похожим камнем. И вот я, воодушевленный, собрал нужные предметы и принес папе со словами: «Давай сделаем лазер?». В ответ он внимательно посмотрел на меня и предложил всё-таки не портить кольцо, а то мама расстроится. Тем более, тот рубин все равно не подходил ― у него была совсем не та структура для лазера.
― А кроме лазеров еще что-то заинтересовало?
― Я вообще с удовольствием читал разную научно-популярную литературу. Например, опять же, еще в начальной школе узнал о существовании мнимой единицы в математике, но в той книге не рассказали подробно, что это такое. Тогда я решил выяснить это у школьных учителей. Кто-то отмахнулся и сказал: «Станешь старше и узнаешь», а один взрослый посоветовал подойти к преподавательнице старших классов. Помню, когда я в итоге узнал, в чем суть, удивился, что мнимая единица — это просто корень из минус единицы. Зато когда в средней школе начались уравнения с неизвестными, смог оценить всю прелесть алгебраических абстракций.
― То есть учителя всё-таки смогли поддержать тот интерес, который у вас и так был?
― Мне очень повезло с учительницей по математике ― Валентиной Ильиничной Причко. Сколько я ее помню, она ни разу не повышала голос, и при этом в ее классе всегда был порядок. Но самое важное — она давала задачи каждому по способностям. Мы с одним моим одноклассником начали проявлять интерес и стали делать успехи в математике, поэтому уже в пятом классе она решала с нами задачи для поступающих в вузы. Это мотивировало учиться больше.
Позже, в седьмом классе, нас распределяли по профилям, и я ― что логично ― собирался попасть в маткласс. Но меня не хотели брать из-за невысоких оценок по другим предметам ― так уж сложилось, что там, где мне было неинтересно, я учился неважно. Это меня так разозлило, что я решил весь план урока за десять минут. Другая учительница по математике, у которой я раньше не учился, удивилась и спросила: «А что ты здесь делаешь?». Через три недели после этого случая меня всё-таки перевели.
К тому времени мои новые одноклассники далеко ушли по геометрии, и мне пришлось их догонять. Помню, как, используя аксиомы, решил несколько задач из домашних задач и почувствовал настоящее удовольствие ― как будто сложил целую картинку из кусочков пазла.
Кроме того, еще в седьмом классе я не только выбрал профиль, но и определился, куда буду поступать после школы. Решение мне подсказал учитель физики: он посоветовал ехать в Новосибирск, а не в Москву. На физическом факультете Новосибирского госуниверситета (НГУ) почти все преподаватели были действующими учеными и работали над крупными научными проектами в профильных институтах РАН в Академгородке. Поэтому было здорово из первых рук узнавать, что происходит в науке прямо сейчас, знакомиться с разными лабораториями и выбирать специализацию.
Новосибирский Академгородок. Фото: AleksandrKondratov / Фотобанк Фотодженика
― Насколько знаю, в университете вы стали специализироваться на физике элементарных частиц. Чем вас заинтересовало теоретическое направление? Обычно многие говорят, что практика, эксперименты интереснее.
— На втором курсе бакалавриата мы пришли на экскурсию в Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ) ― тогда нас как раз распределяли по специализациям и надо было выбрать, чем ты хочешь заниматься дальше. И вот, помню, сидим в большой аудитории, физики рассказывают, какими исследованиями занимаются, и тут выходит профессор НГУ Иосиф Бенционович Хриплович и говорит: «Думаете, что работа физика-теоретика — это прийти и думать о великом? Нет, это прийти, взять ручку в руки и считать, считать, считать. Не получается — переходите на другую задачу. Здесь главное — дисциплина». Я вспомнил, с каким удовольствием в школе сидел за математическими задачками, и понял, что мне близок именно этот подход. Сейчас я каждый день провожу именно так, как говорил Иосиф Бенционович — считаю от рассвета до заката.
В бакалавриате я несколько раз менял специализацию. Сначала учился на кафедре физики плазмы в ИЯФ, но не захотел слушать по второму кругу уже изученные предметы и спустя месяц ушел на физику неравновесных процессов. Там я занимался теорией турбулентности, но надолго тоже не задержался — поскольку мне предложили неинтересную задачу.
В магистратуре вернулся к физике элементарных частиц и стал работать под руководством Александра Ильича Мильштейна. У него был интересный подход, который совпадал с цитатой одного классика: «Нет вдохновения — пиши музыку по телефонному справочнику». Это значит, что надо было заниматься вычислениями, даже если не хочется. Причем Александр Ильич всегда давал аспирантам реальную задачу, которую решал прямо сейчас сам. Если что-то не решалось напрямую, придумывали кунштюк — специальный трюк. Так я одновременно учился и работал.
Опыт в ИЯФ показал мне, что разделения физиков на экспериментаторов и теоретиков не существует. И те, и другие изучают одну и ту же природу, просто разными методами, поэтому нам нужно объединяться и общаться, а не разделяться. По этому поводу есть присказка: вычисление плотности воды с точностью до третьего знака после запятой не считается задачей теоретической физики, ее проще измерить.
Иван Терехов. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
— После университета вы стали активно работать в университетах Великобритании, Германии и Австралии. Что вам дал этот опыт?
— Два года с перерывом я работал в Университете Нового Южного Уэльса, и меня удивило, что английский язык, на котором говорили в университете, сильно отличается от «уличного» английского. Был случай: как-то раз я решил заказать пиццу. Пришел в кафе, подошел к кассе, а мне задали вопрос, который я совсем не понял. Я попросил повторить помедленнее, но всё равно даже не смог выделить предлоги во фразе. Зато стало понятно, что пиццы на ужин не будет.
Если серьезно, удивило, что физика в Университете Нового Южного Уэльса была непопулярным направлением ― студенты почему-то шли на любой факультет, кроме физического. Хотя в конце 1990-х в этот университет перешло работать много советских физиков, то есть было у кого поучиться. Противоположную ситуацию я наблюдал в Германии. В Институте ядерной физики Общества Макса Планка было достаточно специалистов, но мне показалось, что по уровню подготовки они уступают работникам ИЯФ.
— А как в вашей жизни появился Петербург и ИТМО? И почему вы решили участвовать в программе ITMO Fellowship?
— Как говорил мне профессор НГУ Давид Абрамович Шапиро, заниматься одной задачей больше пяти лет непродуктивно. Лучше переключиться на другую тему и вернуться к старой, если появятся новые идеи. Так я и поступил ― и решил присоединиться к ИТМО в октябре 2023 году.
Программа ITMO Fellowship привлекла понятными условиями работы и прогнозируемой зарплатой. Обычно уровень дохода ученых зависит от количества грантов, в которых они участвуют. Но чтобы выиграть конкурс и каждый год получать финансирование, исследователи должны гарантированно получить результаты за короткий срок и публиковать целый поток статей. Это невозможно, если вы занимаетесь фундаментальной наукой. Еще Нобелевский лауреат по физике Питер Хиггс говорил, что не смог бы предсказать одноименный бозон в современных условиях — просто не успел и не нашел поддержки. Некоторые задачи требуют очень много времени и вложений, особенно если не знаешь, как к ним подступиться. Ценность программы ITMO Fellowship в том, что я могу спокойно заниматься наукой, не боясь остаться без финансирования.
Также, как участник ITMO Fellowship, я могу напрямую работать со студентами. Зачем это ученым? «Настоящая причина, зачем университетам нужны студенты, в том, чтобы образовывать профессоров. Но чтобы учиться у студентов, нам нужно уметь задавать хорошие вопросы. В таком случае обучающиеся заинтересуются, станут рассказывать что-то новое и заставят вас задавать все новые и новые вопросы. Довольно скоро вы узнаете очень много», — так говорил Джон Уилер, учитель Нобелевского лауреата по физике Ричарда Фейнмана. Такого же мнения придерживаюсь и я.
Иван Терехов на общей встрече участников ITMO Fellowship. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
— Вместе с ведущим научным сотрудником физического факультета ИТМО Станиславом Батуриным вы выиграли грант на десять миллионов рублей в рамках программы «Приоритет 2030». Расскажите подробнее об этом проекте и других направлениях, которыми занимаетесь в ИТМО.
— Начну издалека. По дну мирового океана пролегают километры оптоволоконных кабелей, по ним передается сотня терабит данных в секунду. Чтобы обмениваться большим количеством информации, нужно увеличить пропускную способность оптоволоконных кабелей. Еще в 1947 году американский инженер Клод Шеннон придумал одноименную теорему, которая объясняет, как передавать больше данных в линейных каналах. Но проблема в том, что подводные оптоволоконные кабели — это нелинейный канал передачи данных. Сигнал взаимодействует с шумами и искажается, в итоге качество передачи информации снижается, а количество ошибок увеличивается. Чтобы понять, как передавать больше данных, нам нужно создавать теоремы, аналогичные теореме Шеннона, но для нелинейных каналов.
Мы уже нашли представление функции плотности условной вероятности в виде континуального интеграла. Эта функция показывает, с какой вероятностью получится определенный сигнал на выходе, если подать определенный сигнал на входе в канал связи. Пока мы сделали расчеты для бездисперсионного канала связи — идеального случая, где все частоты сигнала распространяются с одинаковой скоростью и сигнал не растягивается. Со Стасом Батуриным мы решаем более сложную задачу для дисперсионного канала связи.
Поперечное сечение подводного кабеля связи. Источник: Burgstedt / Фотобанк Фотодженика
Еще одно направление, которым я занимаюсь, — электро-электронное взаимодействие в двумерных материалах. Есть такие материалы-сверхпроводники, в которых возникают куперовские пары. Это связанные пары электронов, которые образуются из-за взаимодействия с фононами кристаллической решетки материала. Первым синтезированным двумерным материалом с уникальными свойствами стал графен. В нем электроны ведут себя так, как будто не обладают массой и при этом обладают ненулевым зарядом. Это поведение кажется странным, потому что, по идее, если есть заряд, должно появляться взаимодействие и, как следствие, масса у частиц, но этого не происходит. Это явление изучено, но возникает вопрос, как взаимодействуют такие электроны между собой.
Мы исследовали эту задачу, рассматривая взаимодействие двух дираковских частиц, имеющих одинаковый электрический заряд. Обычно они отталкиваются друг от друга, но в определенных условиях возникает связанное состояние типа куперовских пар, хотя в этом не участвует решетка — электроны связываются между собой без ее участия. Это достаточно нетривиальный факт. В итоге мы выяснили, что всё дело в поверхности Ферми, которая может существенно изменить характер взаимодействия между электронами.
Полученные знания в целом важны для предсказания свойств двумерных материалов, их реакции на примеси или проведения тока, а мы используем для исследования дихалькогенидов переходных металлов. Они используются как источники однофотонного излучения, например для нанолазеров, квантовой криптографии или вычислений.
— А чем вы занимаетесь в свободное время?
— Я увлекаюсь полетами на глайдере. Все началось банально — однажды меня позвали покататься, я попробовал и решил научиться летать сам. Первый раз поднялся в воздух в 2008 и с этого времени успел полетать в Австралии, Германии, Англии, и, конечно, дома.
Иван Терехов заканчивает обслуживание глайдера. Снимок предоставлен Иваном Тереховым. Автор фото — Олег Башкатов / Аэроклуб «Решёты»