Академик
Руденко Олег Владимирович
Олег Владимирович Руденко родился 25
сентября 1947 года в г. Тбилиси Грузинской ССР.
Окончив школу с золотой медалью и
выиграв республиканскую олимпиаду по физике, поступил вне конкурса на Физический
факультет МГУ имени М.В. Ломоносова и в 1971 году его окончил. Далее — в
Университете на кафедре волновых процессов: аспирант, младший научный
сотрудник, ассистент, старший научный сотрудник, доцент. С 1987 года — заведующий
кафедрой акустики Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. В 1990-1998
гг. — зав. Отделением радиофизики и электроники МГУ.
Одновременно— главный научный сотрудник
в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН, главный научный сотрудник в
Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Заведующий Лабораторией в Нижегородском
университете им. Н.В. Лобачевского.
Член-корреспондент РАН с 1997 года,
академик РАН с 2008 года — Отделение физических наук РАН.
Академик О.В. Руденко — выдающийся
физик, внесший всемирно признанный вклад в развитие нелинейной физики, акустики
и ряда связанных с ними прикладных направлений, обогативший науку значительными
результатами в области физики нелинейных волн, лазерной физики, механики,
гидро- и аэродинамики, геофизики, подводной акустики, взаимодействия света со
звуком, биомедицинской акустики, ультразвуковой медицинской техники, систем
передачи и обработки сигналов, математической физики. Создатель первой лазерной
установки для бесконтактного разрушения почечных камней — оптоакустического
генератора мощных импульсов. Разработал сверхчувствительный метод нелинейной
диагностики биотканей пульсирующим радиационным давлением. Дал объяснение
ультразвуковой стимуляции иммунного отклика больных некоторыми формами рака,
приводящего к исчезновению метастазов.
В 1973 году защитил кандидатскую диссертацию
«Смежные проблемы нелинейной акустики и гидродинамики», в 1981 году защитил
докторскую диссертацию «Взаимодействия модулированных слабо диспергирующих волн
большой интенсивности», профессор с 1987 года.
Когда О.В. Руденко учился на третьем
курсе, его взял к себе член-корреспондент АН СССР Рем Викторович Хохлов
(впоследствии — академик, ректор МГУ). Перед окончанием физфака в 1971 году
О.В. Руденко имел уже 10 публикаций. Его дипломная работа была признана лучшей
в МГУ, а затем удостоена 1-й премии на Всесоюзном конкурсе и медали Минвуза
СССР.
50 лет тому назад, будучи еще
аспирантом, О.В. Руденко (вместе с СИ. Солуяном) написал монографию
«Теоретические основы нелинейной акустики», которая в 1975 году была
опубликована на русском языке (издательством «Наука»), а в 1977 году вышла в
США (в издательстве «Пленум»). Книга появилась в те годы, когда физика мощных
акустических волн быстро превращалась из любопытного академического направления
в область прикладной физики. Она оказалась востребованной и собрала тысячи
ссылок. В книге был впервые систематически изложен математический аппарат
нелинейной акустики, развитый Р.В. Хохловым и его учениками, проанализированы
основные идеи и результаты этой области физики. В частности, впервые дана теория
интенсивных дифрагирующих пучков на основе уравнения, которое О.В. Руденко
предложил назвать уравнением Хохлова-Заболотской. Сейчас термин ХЗ общепринят и
не нуждается в комментариях. Было предложено нелинейное
интегро-дифференциальное уравнение для волн в средах с памятью, ядро которого
вырождается в потенциальное для простых релаксирующих сред типа
Мандельштама-Леонтовича. Сформировано общее представление о взаимодействиях
недиспергирующих волн и волн в искусственных средах со слабой дисперсией. При описании
параметрических взаимодействий впервые был использован подход, основанный на
комбинированном частотно-временном описании волновых полей, оказавшийся очень
эффективным для сильно искаженных волн, содержащих разрывы. Глава по
статистическим явлениям в нелинейной акустике, изучение которых было начато по
инициативе О.В. Руденко, появилась раньше соответствующих журнальных статей.
В последующие годы О.В. Руденко занимается
вопросами физики нелинейных явлений, акустики, лазерной физики, гидро- и
аэродинамики, геофизики, ультразвуковой медицинской техники, систем передачи и
обработки сигналов, прикладной математики. Он развил ряд новых направлений,
среди них: статистическая нелинейная акустика (физика мощных шумовых волн);
физика эффектов взаимодействия и самовоздействия пилообразных волн; физика
интенсивных пучков и параметрические гидроакустические приборы; возбуждение
нелинейных волн (лазерная генерация гиперзвука, мощных ударных импульсов для
связи, технологии, медицины); нелинейные методы диагностики в промышленности и
медицине; физика гигантских акустических нелинейностей.
О.В. Руденко получены конкретные
результаты:
- Предсказан и обнаружен эффект тепловой
самофокусировки пилообразных акустических волн, наблюдаемый в недиссипативных средах
(он не имеет аналогов в оптике и других разделах физики нелинейных волн);
- Наблюдены активное гашение шума
сигналом и затухание сигнала в шуме;
- Предсказан и обнаружен эффект
самоотражения волны на разрывах;
- Предложен способ реализации
эффективного энергообмена между волнами (за счет введения в среду селективных
поглотителей), принципиально отличный от волнового синхронизма (резонанса);
- Создан первый лазерный литотриптер —
оптоакустический генератор мощных импульсов для бесконтактного разрушения
почечных камней;
- Разработан метод эластографии (измерение
сдвиговой упругости тканей при дистанционном возбуждениеисдвиговых колебаний
пульсирующим радиационным давлением); промышленные эластографы широко используются
сегодня в медицинской практике);
- Дано объяснение ультразвуковой
стимуляции иммунного отклика больных некоторыми формами рака, приводящего к
исчезновению метастазов;
- Дано объяснение резонансным пикам в
сейсмическом отклике структур типа магматических камер, показано, что их
появление свидетельствует о подготовке к извержению;
- Обнаружен физический предел,
ограничивающий максимальные поля в фокусе и определяемый эффектами
самовоздействия;
- Предсказано и наблюдено несимметричное
искажение профилей дифрагирующих нелинейных волн, усиление пикового давления;
- Дано объяснение явлениям повышения
эффективности взаимодействий в шумовых полях, активному гашению шума действием
на него интенсивным сигналом и затуханию сигнала в поле мощного шума;
- Предложен и обоснован
сверхчувствительный метод нелинейной диагностики биотканей на основе
дистанционного возбуждения сдвиговых колебаний пульсирующим радиационным
давлением;
- Получен ряд новых нелинейных
эволюционных и кинетических уравнений, развиты асимптотические методы их
анализа, найдены точные решения;
- Изучены явления, связанные с
акусто-микро-флюидикой. Созданы сильно нелинейные элементы для включения в
структуру искусственных мета-материалов и устройств для звукопоглощения и
преобразования частоты;
- Решен ряд статистических задач.
Изучено распространение интенсивных шумовых волн в наследственных средах типа
биотканей и геоструктур. Найдены новые точные решения уравнений
Колмогорова-Феллера и Фоккера-Планка;
- Инициированы работы по решению
нелинейных обратных задач. В частности, восстановлена пространственно-временная
структура поля на излучателе для максимального теплового и радиационного
воздействия фокусированного ультразвука;
- Описаны принципиальные различия между:
(1) сильно нелинейными волнами и (2) слабо нелинейными волнами с сильно
выраженной нелинейностью. Проведена классификация истинно сильных волн.
Построены математические модели, даны примеры;
- Выдвинута гипотеза о том, что наряду с
основной функцией скелетной мышцы преобразовывать химическую энергию в
механическую она обладает способностью защищать кости и суставы от травм при
ударных нагрузках. Построены модели реакции напряженной мышцы на удар, а также
модель анизотропии ее упругих и диссипативных свойств. Результаты подтверждены
экспериментально;
- Построена теория нелинейностей твердых
тел с дефектами. Обнаружена связь между электрическими и механическими
характеристиками в области перехода жидкость-твердое тело, полезная при
дистанционном зондировании замерзающих природных сред и оценки прочности
грунтов в зоне вечной мерзлоты.
Работы О.В. Руденко по математической
физике посвящены нелинейным интегро-дифференциальным уравнениям и уравнениям с
неаналитическими нелинейностями, обобщающим уравнения Бюргерса, Кортевега-де
Вриза, Хохлова-Заболотский, Островского-Вахненко и ряд других. Сконструированы
точно решаемые модели, описывающие интересные нелинейные структуры и явления.
Среди них — устойчивые ударные волны разрежения, модульные солитоны,
трапециевидные пилообразные волны. Выяснен смысл решения Ландау-Слезкина для
затопленной струи и получено его обобщение, нужное для описания нелинейных
акустических течений и оптимизации работы струйных гидро-резательных машин.
Указан резонансный режим для технологии «линейной» сварки трением.
В области математической физики и теории
волн О.В. Руденко предложил новый принцип анализа нелинейных задач, основанный
на разумном усложнении математической модели. Этот подход (связанный, в
частности, с теоремой Н.Х. Ибрагимова о проекциях групп эквивалентности) по
смыслу противоположен обычным методам упрощения, однако он выявляет новые
симметрии, генерирующие точные решения. Предложено и решено нелинейное
уравнение 4-го порядка для волн в рассеивающей среде, продолжающее «знаменитую
цепочку» уравнений Бюргерса (2-й) и Кортевега-де Вриза (3-й порядок). Некоторые
математики считают О.В. Руденко одним из «лидеров» в нахождении точных решений
нелинейных задач, часть из которых приведена в справочниках и на
соответствующих сайтах в Интернете (см., например, книгу Нелинейные волны-2006,
Изд. ИПФ РАН, 2007).
О.В. Руденко опубликовал ряд статей, в
которых предложены точно решаемые нелинейные уравнения 2-го порядка (в
дополнение к известному уравнению Бюргерса), содержащие «квадратично-кубичную»
и «модульную» нелинейности. Найдены точные решения в виде волн, обнаруживающих
новые корпускулярные свойства. Начаты работы в новом направлении — теории
сильно нелинейных волн; соответствующие модели не допускают предельного
перехода к линейным задачам даже для исчезающе слабых возмущений. Сильные волны
обнаруживают ряд необычных эффектов, в числе которых — самозахват и полная
остановка, саморасщепление, взаимное поглощение и аннигиляция импульсных
сигналов.
О.В. Руденко получил и проанализировал
ряд новых нелинейных уравнений. Произвел работы по созданию специальной техники,
им создан ряд приборов и технологий.
О.В. Руденко также уделял немалое
внимание биомедицинским задачам. В частности, его исследования способствовали
пониманию механизмов иммунной реакции на раковые клетки, приводящие к
исчезновению метастазов. В 1998 году ученым была опубликована статья о
дистанционном наблюдении генерации сдвиговых волн под действием радиационного
давления модулированного ультразвука. Эта работа легла в основу широкого класса
приборов для диагностики мягких тканей, в частности, раковых опухолей.
Часть работ О.В. Руденко посвящена
геофизике. Так, им объяснено наличие добротных резонансов в регистрации отклика
вулкана Эльбрус на сейсмические сигналы различных источников, показано, что
наличие этих резонансов говорит о скором извержении вулкана. Кроме этого О.В.
Руденко развил теорию нелинейности гранулированных сред, насыщенных жидкостями,
а также нелинейную теорию волнового резонанса. Им построена теория гигантских
нелинейностей структурно-неоднородных сред и найден предел этой нелинейности.
Также среди конкретных результатов О.В.
Руденко: реализован новый способ эффективного обмена энергией между волнами;
обнаружено насыщение в фокусе, определяемое саморефракцией; создан
лазерно-акустический литотриптер для разрушения почечных камней; предложен
высокоточный метод диагностики биотканей при возбуждении волн сдвига
пульсирующим радиационным давлением; объяснена УЗ стимуляция иммунного отклика
на раковые клетки; предложены математические модели на основе нелинейных
эволюционных, интегро-дифференциальных и функциональных уравнений; развиты
групповые, асимптотические и численные методы их анализа; найдены точные
решения.
В 1977 г. Р.В. Хохлов поручил О.В. Руденко
организовать экспериментальную лабораторию нелинейной и лазерной акустики. С оснащением
лаборатории, расположенной в Корпусе нелинейной оптики МГУ, помогли партнеры —
промышленные организации. Здесь сформировался коллектив молодых учеников О.В.
Руденко. Удалось впервые наблюдать тепловое самовоздействие ультразвука в
вязких жидкостях, подавление нелинейного поглощения введением искусственных
линейных потерь, бистабильность резонаторов, несимметричное искажение
ударно-волновых профилей в дифрагирующих пучках. Были развиты методы
лазерно-акустической диагностики. Впервые наблюдалось искажение профиля волны и
формирование ударного фронта в твердом теле. Четверо аспирантов в разные годы
были удостоены Премий Ленинского комсомола.
В 2011 году О.В. Руденко оказался
победителем конкурса Мегагрантов — единственным из руководителей проектов, постоянно
живущим в России. На средства гранта им была создана Лаборатория «Биомедицинских
технологий, медицинского приборостроения и акустической диагностики (MedLab)» на
базе радиофизического факультета Нижегородского университета им. Н.И.
Лобачевского. Оказана финансовая поддержка разработке и созданию новых
приборов, часть которых уже выпускается серийно. Соруководитель проекта —
заведующий кафедрой акустики Университета Лобачевского С.Н. Гурбатов. В
лаборатории предложены новые нелинейные интегро-дифференциальные уравнения,
проведен их групповой анализ, найдены точные решения, развиты приложения — к
интенсивным волнам в биотканях и сосудах, к геофизике, опубликовано более 100
статей в индексируемых научных журналах
О.В. Руденко читает курсы «Динамика сплошных
сред», «Теория волн», «Физическая акустика», «Физика упругих волн», «Нелинейная
динамика», «Нелинейные явления в акустике», «Электродинамика». Вёл семинарские
занятия по радиофизическим дисциплинам. Студенты механико-математического
факультета МГУ признавали его лучшим лектором года.
Опыт преподавания был использован при
написании учебных пособий Теория волн («Наука», издания 1979, 1990, 2015 гг.,
вместе с М.Б. Виноградовой и А.П. Сухоруковым), Акустика в задачах («Наука»,
1996 г., вместе с С.Н. Гурбатовым и др.), Нелинейная акустика в задачах и
примерах (Физматлит, 2006, вместе с С.Н. Гурбатовым и К.М. Хедбергом).
В 1981 году результаты работ по
прикладной подводной акустике, проводившиеся в содружестве с Таганрогским
радиотехническим институтом, были оформлены в виде монографии Нелинейная
гидроакустика (Ленинград: «Судостроение»; совместно с Б.К. Новиковым и В.И.
Тимошенко); в 1987 году она издана в США. Эта книга, посвященная основам
проектирования гидролокаторов и приемников нового типа, до сих пор пользуется
популярностью в мире и широко цитируется, несмотря на ее «инженерную»
направленность.
В последующие годы к этой коллекции были
добавлены книги «Волны и структуры в нелинейных средах без дисперсии» (вместе с
Гурбатовым С.Н., Саичевым А.И., Физматлит, 2008; Higher Education Press,
Beijing, 2011; Springer, 2011), «Нелинейная акустика в задачах и примерах»
(вместе с Гурбатовым С.Н. и Хедбергом К.М., Физматлит, 2009; Trafford,
Victoria, BC, 2010), «Противолодочные подводные ракеты. Физические проблемы и
история создания акустических систем наведения» (вместе с Минаевым А.В.,
Романовским Ю.М., Изд. МГУ, 2011).
О.В. Руденко — руководитель ведущей
научной школы «Физика мощных акустических волн — нелинейная акустика», им
подготовлено 9 докторов и 16 кандидатов наук.
Он опубликовал более 500 научных работ,
из них 20 монографий и учебных пособий (часть издана за рубежом). Объекты
интеллектуальной собственности — 20 российских,
европейских и американских патентов, ряд которых использован в серийно
выпускаемых приборах.
Главный редактор журнала «Акустический
Журнал» (по 2021), и связанной с ним английской версии (Acoustical Physics), Главный
редактор журнала «Доклады Академии наук. Физика, технические науки» (по 2022) (Doklady-Physics),
заместитель главного редактора журнала «Успехи физических наук» (Physics-Uspekhi)
РАН, член редколлегии журнала «Известия высших учебных заведений. Радиофизика».
Член Бюро Отделения физических наук РАН (по 2022), председатель комиссии РАН
по премиям для молодых физиков.
С 1997 по 2003 год — председатель
Экспертного совета по физике, заместитель председателя Совета РФФИ; председатель
Экспертного совета по физике ВАК (1997-2013 гг.), член президиума ВАК.
Заслуженный профессор Московского
университета, Почетный доктор Нижегородского государственного университета
имени Н.И. Лобачевского, почетный профессор Токийского Технологического
Университета, Япония, почетный член Acoustical Society of
America, США.
Награжден орденом Дружбы, медалью ордена
«За заслуги перед Отечеством» II степени.
Лауреат Государственной премии СССР
(1985), лауреат Государственной премии РФ (1997).
Ему вручены: Ломоносовская премия МГУ за
научную работу, 1991; Ломоносовская премия МГУ за преподавательскую работу,
2019; премия издательства «МАИК/Наука» за лучшую научную статью, 1998; Главная
премия издательства «МАИК/Наука» за лучшее книжное издание, 2012; (Золотая)
медаль ВДНХ за учебник «Теория Волн», 1980; (Золотая) медаль Министерства
Высшего образования СССР, 1971 (за лучшую студенческую научную работу).
Получил гранты Президента РФ для ведущих
научных школ (с момента основания по 2017), Мега-Грант Правительства РФ, исследовательские
гранты ряда университетов США, Японии, Норвегии, Германии, Швеции.