Передний край теоретической физики: теплопроводность одномерного кристалла

Теоретическая физика, несмотря на многочисленные успехи, до сих пор сталкивается с задачами, которые она должна, но пока не может решить. Многие из таких задач возникают при попытке объяснить макроскопические свойства тел, исходя из их микроскопического строения. В этой заметке рассказывается о том, как выглядят исследования в этой области на примере, казалось бы, безобидной задачи о теплопроводности одномерной цепочки атомов.
Теоретическая физика и проблема микроскопического описания тел
Теоретическая физика интересна и сама по себе, однако, ее красота и сила проявляются в самой полной форме тогда, когда с ее помощью удается описать какое-либо наблюдаемое явления, какой-то кусочек нашего мира. Когда вместо эмпирических полуописательных формул, то работающих, то не работающих в той или другой области параметров, вдруг возникает единое простое уравнение, которое охватывает сразу все случаи. Когда вдруг приходит понимание, что какое-то непонятное ранее явление вовсе не "лишнее", а с необходимостью следует из общих свойств нашего мира. Когда из нескольких утверждений теоретическая физика форсированно выводит все наблюдаемые явления.
Хорошо бы, если бы так было всегда. Но, к сожалению, до сих пор есть много неуклюжих моментов, когда теоретическая физика, стартуя с простых и общих правил, запутывается в дебрях математики и не может "пробиться" к какому-то реально наблюдаемому явлению. В результате ученые временно вынуждены описывать такое явление с помощью мнемонических правил и приближенных формул. Оно может уже даже применяться в науке и в промышленности, но когда теоретик снова возвращается к этому эффекту, внутри него возникает грызущее чувство: приручить-то приручили, а понять толком не можем. Что-то ускользает.