Еще раз об отрицательном индексе

В ряде статей, опубликованных в 2004 году в журналах «Вестник РАН» (74, № 11), «Успехи физических наук» (174, №№ 4, 6, 9) и других научных изданиях, затрагиваются вопросы, касающиеся использования индекса цитирования и некорректных приемов при цитировании научных работ. Поэтому мы решили в нынешний «год физики» продолжить обсуждение темы «отрицательного индекса», начатое в части III нашей статьи «Недоразумения и недобросовестность в науке». Мы считаем, что работники науки должны высказывать свое отношение к той нравственной атмосфере, которая складывается в сфере их основной деятельности, и надеемся, что такое мнение разделяет большинство научного сообщества.

«Снова к основам» — так назывался текст за подписью М. Компана, опубликованный 15 декабря 2003 г. в информационном бюллетене «Перспективные технологии» («ПерсТ») с указанием номера выпуска 23 на титуле и 22 на остальных листах, который был снабжен подзаголовком «Левши выходят из тени» и повествовал о так называемых материалах-левшах (left-handed materials). Ниже полностью воспроизводится весьма примечательный фрагмент этого текста.

Придуманные российским физиком В. Г. Веселаго в 1960-е годы [2] (Веселаго В. Г. // УФН. 1967. 92, вып. 3. С. 517 и ссылки в ней), эти вещества по некоторым своим свойствам действительно должны вести себя как антиподы привычных материалов. В 2000–2003 гг. прошла вторая волна публикаций, вызванная первой успешной (хотя и очень искусственной) реализацией «левшей», например [3] (Shelby R. A., Smith R. A., Schultz S. // Science. 2001. 292. P. 77). К этому сроку о первой волне публикаций уже помнили единицы, так что вторая волна для многих явилась неожиданным открытием. Отметим, что авторы открытия 2000 г. ссылались на работы В. Г. Веселаго, что давало повод гордиться успехами отечественной физики. Тогда же, в 2000 г., «ПерсТ» опубликовал интервью с Виктором Георгиевичем [4] (ПерсТ. 2000. 7, вып. 11. С. 1). В публикации упоминались некоторые парадоксальные свойства этих материалов, например: обратный знак эффекта Доплера, преломление света в обратную сторону (словно он испытывает отражение от нормали к поверхности) и уж совсем противоестественный обратный знак вектора Пойнтинга (так что волны должны бежать в сторону источника, возбуждающего волны).

Прежде чем комментировать этот фрагмент, приведем следующую выдержку из четвертой лекции Л. И. Мандельштама от 5 мая 1944 г., опубликованную в томе V собрания его трудов:

Пусть все эти условия выполнены и, следовательно, энергия перемещается с групповой скоростью. Но мы знаем, что групповая скорость может быть отрицательной. Это означает, что группа (и энергия) движется в сторону, противоположную направлению распространения фазы волны. Возможны ли такие случаи в действительности?

В 1904 г. Лямб придумал некоторые искусственные механические модели одномерных «сред», в которых групповая скорость может быть отрицательной. Сам он, по-видимому, не считал, что приведенные им примеры могут иметь физическое применение. Но, как оказывается, существуют и вполне реальные среды, в которых для некоторых областей частот фазовая и групповая скорости действительно направлены навстречу друг другу. Это получается в так называемых «оптических» ветвях акустического спектра кристаллической решетки, рассмотренных М. Борном. Возможность подобного явления позволяет с несколько иной точки зрения подойти и к таким, казалось бы, хорошо известным вещам, как отражение и преломление плоской волны на плоскости раздела между двумя непоглощающими средами. Протекание этого явления, при разборе которого о групповой скорости обычно вообще не упоминают, существенно зависит от ее знака.

Далее Л. И. Мандельштам приводит вывод формул Френеля для случая отрицательной групповой скорости и затем подчеркивает:

Вопросы, которые мы разобрали, являются чрезвычайно общими — это вопросы распространения колебаний. Как я уже подчеркнул, они относятся к колебаниям самого разнообразного типа. По существу, я бы сказал, это геометрия волнообразного движения, не связанная с той или иной физической природой объекта. Правда, распространение энергии уже несколько выходит из этого круга, так как это вопрос динамический.

При сравнении с этими выдержками из лекции Л. И. Мандельштама становится очевидной некомпетентность и недобросовестность автора текста в «ПерсТ», не потрудившегося хотя бы взглянуть на упоминаемые им же самим ссылки в статье [2], в том числе и на работу Л. И. Мандельштама, и не прочитавшего, по-видимому, даже статьи [2], в которой В. Г. Веселаго на с. 519 поясняет, что в дальнейшем он будет пользоваться термином «левое вещество» исключительно для краткости, имея в виду, что этот термин эквивалентен термину «вещество с отрицательной групповой скоростью».

В. Г. Веселаго мог бы подсказать восторженному М. Компану, бравшему у него интервью в 2000 г. для публикации в «ПерсТ», что искусственная среда с отрицательной групповой скоростью уже более чем полвека используется в лампах обратной волны (ЛОВ) и что в анизотропных средах, о которых написал М. Компан, несовпадение направлений фазовой и групповой скорости известно уже почти двести лет. Например, для двухосного кристалла еще в 1832 г. была предсказана У. Р. Гамильтоном и в 1833 г. экспериментально обнаружена X. Ллойдом так называемая коническая рефракция, при которой падающий на границу раздела луч распадается на бесконечное число лучей, направленных по образующим конуса с вершиной в точке падения луча на грань.

Но Виктор Георгиевич ничего этого не сделал и не выразил своего неприятия ложных утверждений М. Компана о том, например, что «американцы открыли необычный материал, выдуманный Виктором Веселаго». Между тем эти самые «американцы» в своей статье в Phys. Rev. Lett. (2000. 84, N 18. P. 4184) совершенно недвусмысленно пишут, что сконструированный ими материал «выдумал» отнюдь не В. Г. Веселаго: «Среда из расщепленных кольцевых резонаторов, недавно введенная Пендри и др. (IEEE Trans. MTT. 1999. 47. P. 2075), дала нам возможность сделать материал с отрицательной магнитной восприимчивостью, из которого левая среда может быть сконструирована, как это показано ниже». В то же время эти же авторы на той же 4184-й странице «Phys. Rev. Letters» со ссылкой на УФН 1967 г. (английская версия — 1968 г.) пишут, что Веселаго «теоретически исследовал электромагнитные свойства среды с одновременно отрицательными ? и ? и заключил, что такая среда имела бы качественно особые свойства для распространения волн, обязанные обращению знака групповой скорости, включая изменения эффектов Доплера и Черенкова, аномальную рефракцию и даже превращение радиационного давления в растяжение».

Подобное цитирование, без каких-либо упоминаний работ Л. И. Мандельштама и В. Е. Пафомова, который в 1959 г. (ЖЭТФ. 1959. 59, вып. 6) первый рассмотрел эффекты Доплера и Черенкова в случае отрицательной групповой скорости, может быть связано с тем, что американцы, по-видимому, и на самом деле думают, что до всего этого В. Г. Веселаго дошел своим умом и все перечисленные результаты принадлежат именно ему. В отличие от американцев В. Г. Веселаго эти работы знает — они цитируются в его статье 1967 года. Однако в последующих публикациях В. Г. Веселаго в «УФН», (2002. 172, № 10; 2003. 173, № 7) ссылка на В. Е. Пафомова при упоминании эффектов Доплера и Черенкова уже отсутствует — в полном соответствии с процитированным ранее указанием С. И. Мысловского в журнале «Письма в ЖТФ» (2003. 29, вып. 1) на то, что «основополагающей работой в теории отрицательно преломляющих сред следует считать работу В. Г. Веселаго, опубликованную в 1960-е годы». Прискорбно и то, что ссылок на работу В. Е. Пафомова не оказалось в публикациях К. Ю. Блиоха, Ю. П. Блиоха (УФН. 174, № 4) и В. М. Аграновича (УФН. 174, № 6), хотя в первой из этих публикаций затрагивается вопрос о цитировании предшественников в работах Пендри (J. B. Pendry).

Нам неизвестны работы, в которых бы обращалось внимание на явно неадекватное цитирование предшественников в статьях В. Г. Веселаго и других увлеченных этим потоком авторов.

Недостаточное внимание к нарушению норм научной этики при цитировании научных работ может содействовать развитию некоего специфического процесса, который способен приносить вполне определенные плоды для заинтересованных в этом деятелей.

9 ноября 2004 г. Президиум РАН постановил присудить премию имени В. А. Фока 2004 года Веселаго Виктору Георгиевичу (МФТИ Минобрнауки России) за цикл работ «Основы электродинамики сред с отрицательным коэффициентом преломления» со следующим обоснованием:

«В этом цикле, начатом еще в 1966–1967 гг. В. Г. Веселаго указал на весьма необычные электродинамические свойства сред, которые характеризуются одновременно отрицательными значениями электрической и магнитной проницаемостей. Эти свойства могут быть полностью объяснены и описаны, если принять, что такие вещества обладают отрицательным значением коэффициента преломления n. В своих первых работах В. Г. Веселаго особо подчеркнул, что электродинамика веществ с отрицательным значением n представляет несомненный общефизический интерес и очень логично дополняет привычную нам электродинамику веществ с положительными величинами n. Однако в то время еще не были известны вещества с отрицательными значениями n, и именно это обусловило достаточно спокойную реакцию на первые публикации В. Г. Веселаго, хотя значимость этих результатов уже тогда было очевидна. Положение резко изменилось в 2000 г., когда группа ученых из университета Сан-Диего (США) создала искусственный композитный материал, обладающий отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемости и соответственно отрицательным значением п. Уже в первых экспериментах группы американских ученых были подтверждены основные свойства этих материалов, указанные В. Г. Веселаго в его работах. Важно подчеркнуть, что американские ученые полностью сослались в своих публикациях на статьи В. Г. Веселаго и сейчас он является общепризнанным основателем этого направления. Сейчас эта тематика бурно развивается, количество публикаций в ней измеряется сотнями в год, ежегодно проводятся международные конференции по данной тематике, причем В. Г. Веселаго получает многочисленные приглашения на участие в них в качестве приглашенного докладчика. Эксперименты, проведенные в этой области, подтвердили предсказания В. Г. Веселаго о том, что плоскопараллельная пластина, выполненная из материала п = — 1, обладает фокусирующими свойствами подобно обычной выпуклой линзе. В настоящее время В. Г. Веселаго продолжает развивать данное направление. Им, в частности, обобщен принцип Ферма на случай распространения электромагнитной волны сквозь среду с отрицательным п. Можно с полным основанием утверждать, что заложенные В. Г. Веселаго основы нового направления являются выдающимся вкладом в электродинамику сплошных сред. Свидетельством этого служит начавшийся процесс проникновения электродинамики сред с отрицательным преломлением в учебно-научную литературу».

Процитированное «обоснование» показывает, к чему может приводить всего-навсего неадекватное цитирование. Если бы В. Г. Веселаго и другие вовлеченные в этот процесс авторы в своих публикациях всегда должным образом ссылались на Л. И. Мандельштама и других предшественников и вольно или невольно не способствовали проникновению ложных представлений в научное сообщество, то всей этой неприглядной истории могло и не быть. Мы считаем, что этот случай должен получить надлежащую оценку научного сообщества, поскольку в нем проявились не только некомпетентность и недобросовестность, но и неуважительное отношение к выдающимся ученым Л. И. Мандельштаму и В. А. Фоку, именами которых отечественная наука действительно может гордиться.

А. А. Рухадзе, А. А. Самохин

Сокращенный вариант этой статьи опубликован в газете «Научное сообщество», № 2, 2005 г.