Логика космологии
Так случилось, что Демидовский лауреат 2016 года академик Валерий Анатольевич Рубаков (Москва, Институт ядерных исследований РАН) с некоторых пор больше известен как общественный деятель, один из участников нашумевшего клуба членов РАН “1 июля”, в 2013 году громко заявивших об отказе признать ликвидацию Российской академии наук и вступать в новую, которую предлагали создать авторы первого “реформенного” законопроекта. Хотя на самом деле прежде всего он — выдающийся ученый с международным именем, один из ведущих специалистов в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии, за достижения в которой и получил авторитетную награду. А еще Валерий Анатольевич — человек с активной позицией, искренне болеющий за судьбу отечественной науки и не скрывающий опасений за ее будущее.
Рубакова называют вундеркиндом, с ранних лет проявившим блестящие способности и доказавшим право на занятия большой наукой. Мировую известность он обрел в 26 лет — благодаря эффекту, названному его именем. Речь идет о монопольном катализе распада протона. Дело в том, что теоретически предсказано существование магнитных монополей — элементарных частиц с магнитным зарядом. “Я же показал, что если взять довольно широкий класс моделей элементарных частиц, то при взаимодействии с такими монополями протоны должны превращаться в другие частицы с большим энерговыделением, и что самое главное — вероятность этого процесса очень высока, чего не ожидал никто”, — поясняет академик. Не ожидали до такой степени, что авторитетный европейский журнал Physics Letters “отфутболил” первый вариант статьи с вердиктом “этого не может быть никогда”. Но вскоре статью напечатали в отечественном журнале, через год к сходным выводам пришел американский физик Куртис Каллан, работа получила большой резонанс, а много лет спустя в Кембридже сотрудник названного издания принес Рубакову свои извинения за недальновидность.
Интересно, что экспериментального подтверждения этого результата до сих пор нет, магнитные монополи не обнаружены. Отсюда — вопрос, в последнее время все чаще всплывающий в прессе, на телевидении, особенно от чиновников, берущих на себя управление наукой: зачем в принципе нужно такое теоретизирование, не приносящее конкретного результата, стоит ли государству его финансировать?
— Вопрос не новый и, мягко говоря, не очень умный, — отвечает на него Валерий Анатольевич. — В данном случае теоретическая состоятельность результата подтверждена, и это само по себе ценность. Могу добавить, что из всей этой истории с монополями вырос целый набор теоретических идей и результатов, часть из которых имеют прямое отношение, например, к ранней Вселенной. Если же очень сильно пофантазировать и представить, что монополи научились рождать на ускорителях, то они могли бы быть катализаторами процесса громадного выделения энергии, а их накопление способствовало бы решению энергетической проблемы человечества. Но такое может случиться через тысячу лет, а может и никогда не случиться. Теоретическая физика, как и вся фундаментальная наука, живопись, музыка, литература, — это часть общечеловеческой культуры, загонять ее достижения в конкретные сметы бессмысленно. Человечеству вообще невредно знать, как устроен мир, в котором оно живет. Одно из главных открытий 2016 года — экспериментальное подтверждение наличия гравитационных волн, предсказанных Эйнштейном сто лет назад. Но если бы их не обнаружили — заслуг Эйнштейна это бы не умалило. Его наследие — это прежде всего бесценный вклад в общую интеллектуальную копилку, открывший новые горизонты познания и заложивший базу для создания новых технологий. Эту базу нужно постоянно пополнять, для чего необходимы школы, традиции. И если такие традиции есть, как у нас в России, чем могут похвастать далеко не все страны, их надо беречь и поддерживать, а не заваливать бесконечными формами отчетности.
Сегодня физики знают Рубакова как автора идеи “мира на бране”. Это предположение о том, что наш мир может иметь не три пространственных измерения, а больше, а наша материя состоит из частиц, локализованных вблизи трехмерного многообразия, или доменной стенки, которую и называют браной. И сейчас эта идея, родившаяся применительно ко всей Вселенной, активно используется в физике конденсированного состояния, во многих фундаментальных теориях.
— Но это работы довольно давние, если же говорить о моих современных интересах, то сейчас меня захватила новая тема, — рассказывает Валерий Анатольевич. — Известно, что в истории Вселенной была горячая стадия с гигантскими температурами и очень быстрой скоростью расширения, но сегодня мы знаем, что она не была первой. Есть понятие космологической инфляции, определяющее основную гипотезу того, что было до горячей стадии. Инфляция — это вздутие, раздувание, когда что-то очень быстро растет, в данном случае все пространственные расстояния. Но можно пытаться искать и другие варианты развития событий. Например, что когда-то Вселенная была очень большая и разреженная — почти как наша сегодня, потом сжималась, потом была остановка сжатия, нагрев и переход к расширению. Дальше надо выяснить, возможно ли такое теоретически, и если возможно, то как это доказать практически, что называется, глядя на современные небеса? Вопросы очень нетривиальные, но рано или поздно на них будет получен ответ. Ведь речь идет о самых первых секундах формирования нашего мира, оставивших след на всем, что нас окружает.
Академик Рубаков — профессор МГУ, заведующий кафедрой физики частиц и космологии физфака ведущего университета страны. Мы спросили у него: какое впечатление производят современные студенты, не падает ли в условиях постоянного реформирования научно-образовательной сферы их уровень и не растет ли желание найти себе место в других странах?
— Студенты очень хорошие — по крайней мере, у меня. То есть кадровая перспектива есть, и это радует, — замечает Валерий Рубаков. — Сложнее с перспективой организационной и финансовой. Когда молодой ученый не знает, сохранится ли лаборатория и даже институт, в котором работают его учителя, естественно, он начинает думать о другом месте работы. Кроме того, в физике элементарных частиц огромное значение имеет уровень оборудования для экспериментов, оно дорого стоит, и, конечно, классному специалисту интереснее там, где оно есть. Что касается уезжающих за границу, то из моих студентов примерно половина ищет себе место там и, как правило, находит. Вторая половина, при всех минусах, остается здесь. Эта пропорция держится приблизительно на одном уровне — за исключением, пожалуй, девяностых годов, когда уехавших было больше.
— Были ли мысли уехать у вас? И были ли предложения?
— Были и мысли, и предложения, и еще какие. Не вдаваясь в подробности, скажу, что, когда я сообщил об одном из них коллегам, они решили, что я уезжаю — от таких предложений не отказываются. А когда узнали, что остаюсь, очень, очень удивились. Я много думал на эту тему, анализировал все “за” и “против” и в конце концов пришел к выводу, что мне комфортнее работать здесь. И о своем решении не жалею. Тут у меня выросли отличные ученики, которые теперь растят своих.
— Сколько их?
— Точно сказать не могу, но две футбольные команды наберется, не считая “запасных”, что для серьезной науки совсем немало. И это создает положительный настрой, несмотря ни на что, вселяет оптимизм.
Бонусы аналитики
Сегодня результатами химического анализа пользуются буквально все и всюду: с его помощью проверяют воду, которую мы пьем, воздух, которым мы дышим, не говоря уже о медицинской диагностике — вспомним хотя бы элементарное исследование крови. Демидовский лауреат 2016 года академик Юрий Золотов — крупнейший специалист в области химического анализа. Председатель Научного совета РАН по аналитической химии, главный научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН (директор ИОНХ в 1989-1999 годах), главный редактор “Журнала аналитической химии”, Золотов убежден в необходимости популяризации фундаментальных знаний. Его просветительская деятельность была отмечена специальной премией РАН за пропаганду научных достижений. И наша беседа с Юрием Александровичем началась с простого вопроса:
— Что такое химический анализ, с точки зрения ученого?
— Многие полагают, что химическим анализ называется потому, что выполняется исключительно химическими методами. На самом деле суть его в том, что он нацелен на экспериментальное определение химического состава веществ. А методы могут быть самыми разными — как химическими, так и физическими и даже биологическими.
Я начинал как специалист по экстракционным методам. Жидкостная экстракция (от лат. extraho — извлекаю) — это распределение компонентов между двумя несмешивающимися растворителями. После окончания Московского университета академик И.П.Алимарин пригласил меня в Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского АН СССР. Там я занимался аналитической химией трансурановых элементов, Моя кандидатская диссертация имела гриф “Секретно”. Я получал нептуний путем облучения урана на ядерном реакторе.
Экстракционный метод широко применяется в радиохимическом производстве, в частности на ПО “Маяк”, но он также необходим для выделения и разделения элементов в аналитической химии и цветной металлургии. Мне удалось обнаружить, а точнее, сначала предсказать, что в этом процессе происходит подавление экстракции одного элемента другим, и развить теорию взаимного влияния элементов при экстракции. Мы предложили ряд новых экстрагентов и разработали методики разделения сложных смесей веществ. Однако сейчас в аналитической химии экстракция занимает относительно скромное место. Требования к аналитическим методам постоянно растут. Во многих современных отраслях необходимы методики, позволяющие определять очень малые количества различных веществ.
— И какие методы в таких случаях используются?
— Очень тонкие. Мы развили общую методологию концентрирования микрокомпонентов для последующего определения их содержания в объекте и разработали новые методы концентрирования. Этот цикл работ я начал еще в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, а затем продолжил в Московском университете, где заведую кафедрой аналитической химии. Методы сорбции, то есть поглощения одних веществ другими, позволяют одновременно сконцентрировать все примеси в малый объем, чтобы потом их все сразу определить посредством, например, рентгенофлуоресцентной спектроскопии. По результатам этих исследований написано несколько книг, создан ряд новых сорбентов, в том числе в виде фильтров.
— Ваши разработки уже внедрены?
— Одна разработка нашей кафедры применяется более чем в 400 организациях для обнаружения примесей в водах, технологических продуктах, которые, как правило, содержат много токсичных элементов, и определять их все одновременно очень удобно. Число объектов химического анализа постоянно увеличивается. Взять ту же воду. Есть воды рек и пресных водоемов, морские и подземные, есть питьевые и сточные, и каждый тип вод нужно исследовать своими аналитическими методами. Если подходить к решению таких задач экстенсивно, то в будущем придется половине населения страны заниматься химическим анализом. Этот путь, понятно, бесперспективный, надо искать другие возможности. Одна из них — использовать интегральные показатели. К примеру, серьезная проблема — загрязнение воды высокотоксичными фенолами. Можно для определения каждого фенола разрабатывать свою методику. А можно обнаружить все фенолы сразу, подобрав химическую реакцию, позволяющую измерить так называемый фенольный индекс.
Еще один методический прием исследования воды на содержание вредных примесей — скрининг, то есть первичная оценка состава объекта как первая стадия многоступенчатого анализа. Это можно делать с помощью, например, биотеста, используя организмы, которые реагируют на сам факт содержания в воде нежелательных веществ. Предположим, дафнии не переносят присутствия тяжелых металлов. Если же они живы, значит, вода чистая и не нужно делать дорогостоящие анализы на каждый из металлов.
— Расскажите, пожалуйста, о ваших последних разработках в области химического анализа пищевых продуктов и медицинской диагностики.
— Совместно с коллегами из НИИ пульмонологии мы разрабатываем методику диагностики легочных заболеваний по содержанию пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха. Вообще, исследования состава выдыхаемого воздуха очень информативны, этим начал заниматься еще Антуан Лавуазье. Так, присутствие ацетона служит признаком диабета, а обнаружение этанола, как всем известно, свидетельствует о том, что водитель принимал алкогольные напитки.
Если говорить о контроле пищевых продуктов, то недавно молодая сотрудница нашей кафедры аналитической химии МГУ разработала оригинальный метод контроля молока на наличие остатков антибиотиков и сульфаниламидов, которые коровам добавляют в корм, чтобы избежать развития инфекций. Гораздо проще определять присутствие нежелательных примесей в исходном продукте, чем делать многочисленные пробы готовой молочной продукции.
— Вы один из рекордсменов по академическому стажу, который составляет уже 46 лет, а значит, были свидетелем и участником всех крупнейших событий в отечественной науке на протяжении полувека. Что вы думаете о перспективах химического образования и о нынешней реструктуризации РАН?
— Несмотря на негативные последствия введения ЕГЭ и постоянные пертурбации в вузовской сфере, “качество студента” остается еще достаточно высоким, по крайней мере в МГУ. И спрос на наших выпускников за рубежом не упал. К сожалению, мы по-прежнему теряем многих из них, особенно иногородних, — жилье в Москве приобрести невозможно, и молодые специалисты уезжают в западные университеты.
Что касается нынешней реформы РАН, то мое мнение не отличается от мнения большинства коллег. Разрушение академической системы — большая ошибка, а те, кто затеял масштабную “реформу” академии, должны когда-нибудь понести за это ответственность. Стремление переформатировать российскую науку по западному образцу происходит от незнания отечественной истории и наших традиций. У нас высшая школа создавалась академией, а не наоборот. Западная модель организации науки, когда фундаментальные исследования сосредоточены преимущественно в университетах, имеет свои плюсы и минусы. Но в любом случае копировать ее и насильственно насаждать у нас не стоит. И я очень надеюсь, что здравый смысл все же восторжествует.
Генетика сибирской Трои
Присуждение Демидовской премии выдающемуся археологу, заместителю директора Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН академику Вячеславу Молодину (Новосибирск) можно считать абсолютно закономерным: будущие лауреаты выбираются коллегами-экспертами по совокупности достижений, а у Вячеслава Ивановича только научных работ более 1400, в том числе 62 монографии (включая коллективные), причем добрая сотня трудов переведена и издана в 20 странах Европы, Азии и Америки. Открытия сибирского ученого — комплекс могильников пазырыкской культуры на плато Укок, протогородское поселение Чичабург в Здвинском районе Новосибирской области, пазырыкское захоронение воина в северо-западной части Монгольского Алтая — прекрасно известны и коллегам, и представителям прессы, отмечены российскими и международными премиями. И, что особенно ценят журналисты, с Вячеславом Ивановичем всегда интересно беседовать — романтика специальности проникает в его рассказы, а междисциплинарный подход к исследованию археологических памятников дает нетривиальный взгляд на древнюю историю человечества. С романтики мы и начали.
— Вячеслав Иванович, выбор вами специальности был осознанным? Когда вы поняли, что вас интересует археология?
— Скажу честно, мечтал стать летчиком, но, когда не взяли в аэроклуб из-за недостаточно хорошего зрения, пришлось задуматься о другой специальности. И в 11 классе мне повезло: попал на лекцию академика Алексея Павловича Окладникова в Новосибирском географическом обществе. Лекция меня потрясла — буквально влюбился и в ученого, и в археологию, которой уже начал интересоваться под влиянием книг. Конечно, учась на первом курсе Новосибирского педагогического института у профессора Татьяны Николаевны Троицкой, сподвижницы Алексея Павловича, я задумывался, туда ли поступил. Но только до первой экспедиции — после первого курса мы поехали в район села Чингисы на Оби. Там было великолепное поселение, размытое Обским морем: весь берег был завален археологическим материалом, который охотно собирало местное население. Герань у сельских жителей росла в горшках эпохи поздней бронзы, представляете? Мы раскапывали первый в моей жизни курган тюркского времени. И я окончательно понял: все атрибуты полевой работы — это мое, вплоть до комаров.
— В представлении на Демидовскую премию академик Николай Добрецов в качестве ваших основных достижений назвал открытие комплекса памятников пазырыкской культуры на алтайском плато Укок и исследование протогородского поселения Чичабург, которое он поэтично окрестил “новосибирской Троей”. Вы согласны с такой формулировкой?
— Когда мы с моим германским другом и коллегой Германом Парцингером (в 2016 году его избрали иностранным членом РАН) собирались начинать раскопки на берегу озера Малая Чича в Новосибирской области, мы знали, что там есть остатки древнего городища, но на поверхности была лишь малая часть укреплений. Профессор Парцингер пригласил к сотрудничеству немецких специалистов по геофизике из Мюнхенского центра геофизики — Й.Фассбиндера с коллегами, но из-за напряженного графика они смогли прилететь лишь на пару дней. Поэтому в первый вечер, когда мы все у костра отмечали встречу, геофизики расшифровывали результаты изысканий первого дня. Никогда не забуду: прибегает Йорг Фассбиндер с округлившимися глазами и зовет нас к компьютеру, с экрана которого выплывает улица древнего города с домами и переулками. Оказывается, огромная площадь рядом с цитаделью была занята крупной торговой факторией IX-VII века до н.э. (переходный период от эпохи бронзы к эпохе железа), внезапно покинутой жителями — то ли из-за стихийного бедствия, то ли из-за набега воинственных соседей, то ли из-за эпидемии. Раскопки показали, что в течение трех столетий в Чичабург сухопутным, а возможно, и водным путем стекались люди с севера и с юга, покинувшие насиженные места по причине мощнейшего похолодания в Западной Сибири, которое геологи назвали даже “малым ледниковым периодом”. В результате раскопок и дальнейших исследований керамики, металла, радиоуглеродных данных мы в значительной степени реконструировали образ жизни человека той эпохи.
Открытие уникальных комплексов пазырыкской культуры скифского времени (VI-III век до н.э.), сделанное в самые тяжелые для науки 1990-е годы Вячеславом Молодиным и его супругой Натальей Полосьмак, в июне 2005 года было отмечено Государственной премией. Именно на плато Укок найдена знаменитая “алтайская принцесса” и открыты древнейшие в истории человечества наскальные изображения. Когда из-за противодействия властей Республики Алтай раскопки на этом плато прекратились, с помощью президента АН Монголии академика Чадраа Вячеслав Иванович организовал экспедицию в Монгольский Алтай, где уже сибирские геофизики во главе с академиком Михаилом Эповым обнаружили несколько курганов с линзами вечной мерзлоты, в одном из которых археологи нашли великолепный погребальный комплекс пазырыкского воина, не имеющий аналогов по сохранности.
— Похоже, и работы на плато Укок, и исследование монгольских находок — яркий пример сотрудничества ученых разных специальностей — геофизики определяли, где копать, химики анализировали красители, генетики — ДНК…
— Да, именно тогда мы впервые начали заниматься палеогенетикой — по инициативе академиков Анатолия Деревянко (тогда директора нашего института) и Владимира Шумного (в то время директора Института цитологии и генетики). Образовалась исследовательская группа — Михаил Иванович Воевода (недавно стал академиком), Аида Герасимовна Ромащенко, “примкнувшая” талантливая молодежь. Я очень горжусь нашей коллективной монографией, изданной в 2013 году, “Мультидисциплинарные исследования населения Барабинской лесостепи V-I тысячи лет до н.э.: археологический, палеогенетический и антропологический аспекты”.
Сотрудничество с генетиками продолжаем и сегодня. Тем более что замечательные открытия ждут археологов буквально под боком. Тринадцать лет я исследовал могильник Сопка в Новосибирской области — очень информативный памятник, где были сосредоточены культуры разных эпох. Сейчас работаем недалеко от этой Сопки — на комплексе Тартас-1 в Венгеровском районе Новосибирской области. И каждый год приносит нам удивительные открытия — находки от эпохи неолита до позднего Средневековья.
Подготовили Ольга Колесова, Андрей ПОНИЗОВКИН, Елена ПОНИЗОВКИНА
Фото Сергея НОВИКОВА
Нет комментариев