Феликс Студеникин. «Наука помогает сделать жизнь лучше…»

– Какое место, на Ваш взгляд, занимает физика в современной системе наук?

– Возможно, в моем ответе проглядывают следы профдеформации, но я бы сказал, что без физики сейчас никуда. Хотя это касается, наверное, всех отраслей науки и технологий, никуда и без математики, и без химии. В XX веке произошло в области физики произошло огромное количество открытий, имевших основополагающее значение. Стали появляться новые отрасли знания, направления. Ядерная физика дала начало новым технологическим направлениям, таким как атомная энергетика, лучевая терапия и диагностика в медицинской физике… Мне кажется, что физика и другие сопредельные с нею научные дисциплины – химия, биология, математика, компьютерные науки, добавившиеся к этому списку в XXI веке – составляют основу современного технологического прогресса в том виде, в каком мы его застали. Ни один из этих кирпичиков нельзя убрать без риска того, что наш технологический мир изменится до неузнаваемости. Бытовые устройства, гаджеты, оборудование, которое задействуются в промышленности – ничто не обходится без физики.

– Вас увлек физикой кто-то из старших или Вы самостоятельно обнаружили в себе такой интерес? Как это произошло?

– Не могу сказать, что на меня повлиял кто-то конкретный. Скорее, окружающая обстановка была подходящая. Моя семья довольно тесно связана с академической средой: мама и бабушка преподавали в институте, бабушка к тому же была директором филиала Московского открытого социального университета (МОСУ) в г. Бийске. А дедушка по профессии был инженером, работал технологом производства на одном из госпредприятий в Бийске. Он стал для меня первым популяризатором науки: рассказывал про бозоны и некоторые парадоксы физики... В общем, семья привила мне серьезное отношение к образованию.

Мне кажется, что в школе ты еще не понимаешь, кем хочешь стать, и все зависит от твоего интереса к изучению предметов. В школе мне всё было интересно и мама всегда поддерживала все мои начинания.  А в 10 классе, поскольку Бийский лицей, в котором я учился, был сильным, к нам приехали преподаватели из Новосибирского Государственного Университета, чтобы провести собеседование и отобрать ребят в летнюю школу. Среди тех, кого выбрали, был и я.

В этой летней школе я впервые погрузился в научную молодежно-студенческую среду. Все ребята были яркие, непохожие друг на друга, у каждого были очень интересные темы исследования. Я загорелся. Я увидел, что наука – это круто и интересно, хотя на тот момент у меня еще не было твердой уверенности, что я буду ученым. Физфак МГУ привлекал именно тем, что, задавая высокую планку, оставлял свободу для маневра. Ведь фундаментальное образование дает хорошую базу для самых разных карьерных траекторий. Не говоря о том, что на физфаке хорошо развито межфакультетское взаимодействие, можно соприкоснуться и с естественно-научными факультетами, и с экономическим. Изначально я просто хотел по максимуму воспользоваться всеми этими возможностями за те четыре года бакалавриата, что мне предстояли. А в науку как профессию меня вовлекла кафедра физики ускорителей и радиационной медицины, куда я попал на третьем курсе. Там я открыл для себя актуальные прикладные значения науки, ее практическую ценность, увидел, как научные исследования здесь и сейчас помогают сделать жизнь лучше: кафедра занимается подготовкой медицинских физиков для лучевой терапии, применяемой при лечении онкологических заболеваний. Тогда про такие щадящие методы лечения я даже не слышал. Мне все это казалось тогда сверхтехнологичным и очень важным, и это стало мощным стимулом, определившим для меня выбор специальности.

– В Вашем телеграм-канале Вы представляетесь как «Физик-ядерщик из МГУ. Сибиряк». Из этого логично сделать вывод, что родной город Бийск для Вас много значит. Вы часто ездите домой?

– Бываю часто, но, с учетом загрузки и интенсивного ритма работы в Москве, поездки стали менее продолжительными. Как и в студенческие годы, я приезжаю в Бийск несколько раз в год, но если раньше на каникулах удавалось поехать на месяц-полтора, то сейчас – всего на пару дней. Скажем, последний раз этим летом я был дома четыре дня, а прошлой осенью – всего сутки.   

– Изменилось ли Ваше восприятие родного города по сравнению с тем, каким оно было в детстве?

– Мне кажется, что нет. Возможно, дело в том, что я не живу в Бийске постоянно, а только изредка приезжаю провести время с семьей или отправляюсь в поездку по горному Алтаю, куда-нибудь далеко по Чуйскому тракту… Так что нет, для меня Бийск всё так же хорош и прекрасен, как и в детстве, а недостатки, которые могут быть у маленького города, я не успеваю замечать, проводя недолгое время с близкими и друзьями детства.

– А в слово «сибиряк» Вы вкладываете какой-то особенный смысл?  

– Наверное, мне хотелось таким образом дать понять, что на канале не будет каждый второй пост на тяжелоподъемную научную тему, и если я и стану говорить про науку, то это будет в доступной и увлекательной форме. С другой стороны, я хотел показать, что в Сибири, в нашем регионе, очень сильное школьное образование. Олимпиадное движение по физике преимущественно представлено столицей, но и Бийский лицей, в котором я учился, стабильно поставляет членов сборной России по физике и у нас каждый год бывают призеры всероссийской олимпиады.

– Что Вам больше нравилось во время учебы в университете: лабораторные работы или решение задач?

– Лабораторные работы – однозначно! Практикумы на физфаке, возможность отработать методику эксперимента – вот это мне нравилось больше всего. И при работе с нашей научной группой самым захватывающим для меня были подготовка к эксперименту, его проведение и обработка результатов.

– Один пожилой профессор, который читал у нас на философском факультете курс Концепции современного естествознания, был выпускником физфака. Он поделился с нами одной речевочкой, бытовавшей в годы его студенчества: «Только физика – соль, остальные все – ноль…». Вы в годы Вашей учебы тоже испытывали такую «шовинистическую» гордость за свой факультет и дошел ли до Вас этот «фольклор»?

– Это слова из юмористического гимна «Дубинушка». У строк, которые вы процитировали есть еще и продолжение: «… а филолог и химик – дубина. Если не ошибаюсь, это переделанный текст песни «Бурлаки на Волге», более известной как «Эй, ухнем». Его знают и на физфаке МГУ, и в ФизТехе, да и вообще всем российским физикам он известен. В период учебы я жил в Филиале дома студента МГУ. Представьте себе шесть корпусов-четырехэтажек друг рядом с другом, каждый корпус отведен под отдельный факультет: мехмат, геологический, физфак… И вот мы кричали друг другу из окна такие речевки. Но это, конечно, всегда носило юмористический характер, всерьез, разумеется, никто такого не имел в виду. Да, мы испытывали гордость и азарт, поэтому и такого устного творчества было очень много. Я помню, бытовала еще такая речевка: «Звонит телефон, взлетает ракета – заслуга физического факультета».

–  У Вас разряд по боевому самбо, Вы также участвовали в кибер-спортивных соревнованиях. Насколько сложно было сочетать это увлечение с учебой на физфаке? Или, наоборот, может быть, Вам это помогало?

– Со стрессом каждый справляется по-своему. Для меня спорт – это способ разгрузить голову, ресурс, который позволяет поддерживать хорошее самочувствие, воспитывать самодисциплину, что необходимо не только в спорте, но и в серьезной, нагруженной работе. Я пришел в самбо достаточно поздно, в старших классах. Мои друзья начали гораздо раньше лет с 10 и к том моменту занимались профессионально, участвовали во всероссийских соревнованиях, входили в сборную России. Бийскую спортивную школу я закончил с 1-м взрослым разрядом, а потом, уже в секции самбо МГУ под руководством тренера Игоря Владимировича Ковалевского стал участвовать в соревнованиях по-спортивному и боевому самбо. Потом перешел на универсальный бой, по которому мне даже удалось получить звание кандидата в мастера спорта. Но это всегда было для меня только хобби, способом отвлечения. Я, кстати, знал нескольких ребят с физфака и мехмата – довольно тяжелые факультеты! – которые получили «мастера спорта» будучи студентами. От учебы спорт не отвлекал, даже, я бы сказал, наоборот. Была забавная история. Когда пришло время защищать кандидатскую диссертацию, передо мной одновременно стояла масса задач – не только научные, но и общественные мероприятия в университете, и первые коммерческие проекты. Нужно было успевать везде. И в этот момент на тренировке разорвал крестообразную связку. Мне сделали операцию, 1,5-2 месяца я вообще не мог ходить, на реабилитацию ушел год. Но именно в этот период я больше всего продвинулся в написании диссертации, просто потому что не мог участвовать во многих мероприятиях и встречах. Товарищи мои потом смеялись, мол, если бы не эта травма, я бы защитился позже.

– Еще в годы учебы в МГУ Вы выиграли конкурс «Научная стажировка» с проектом «Разработка метода и инструментов модификации энергетического спектра пучка ускоренных электронов для увеличения равномерности радиационной обработки продовольственных продуктов». Расскажите, пожалуйста, про этот конкурс и конкретно про Ваш проект.

– Это было очень интересное направление. Я тогда учился в магистратуре. С 2015 года научная группа под руководством Ульяны Александровны Близнюк стала развивать направление по радиационной обработке продуктов питания и биообъектов. Это была инициатива Александра Петровича Черняева, заведующего кафедры физики ускорителей и радиационной медицины, на которой я учился. Я подключился к этой научной группе в 2016 году.

Перед нами стояла проблема обработки биообъектов – продуктов питания и медицинских изделий с целью уничтожения патогенных микроорганизмов. На тот момент этот метод был известен и широко применялся в промышленности за рубежом: в Японии, в Китае, в Европе и США. Но в России о нем только слышали – практического применения он еще не находил: мы обладали всеми научными знаниями, но не было разработано готовой технологии. В НИИЯФе под руководством Василия Ивановича Шведунова совместно с Научно-производственным предприятием «Торий» построили ускоритель электронов – установку, при помощи которой генерируется пучок заряженных частиц. В Обнинске в 2017 году на базе этого ускорителя построили первый в России промышленный центр, применяющий этот метод именно для обработки продуктов питания. Что касается научной группы Ульяны Александровны Близнюк, в которую входил и я, то мы занимались проблемой оптимизации пучка ускоренных частиц в ускорителе. То есть должны были решить, как подобрать нужный режим обработки, чтобы гарантированно уничтожить патогенные микроорганизмы, сохранив при этом продукт.

– Вы не могли бы кратко описать чертах принцип работы ускорителя?

– Ускорители бывают разные. Например, в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) работают ускорители для научных целей, работающие на очень больших энергиях, которые необходимы для исследования свойств материи. Мы работаем с гораздо меньшими энергиями до 10 МэВ – это ускорители электронов, используемые в промышленности и медицине. Как работает ускоритель электронов? Есть источник электронов – нагретый металл, в котором образуется большое количество свободных электронов, которые покидают металл и попадают в электромагнитное поле. А дальше все состоит из нескольких ускоряющих каскадов, где за счет электромагнитного поля увеличивается энергия электронов, и за счет магнитного поля весь этот сгусток электронов фокусируется в тот пучок, который нам нужен. Пучок можно либо фокусировать, либо, наоборот, за счет магнитного поля отклонять заряженные частицы так, чтобы получить «развертку». Представьте себе полоску толщиной 1 см и длиной примерно 40 см. Пучок пробегает такую полоску, которая падает на бегущий конвейер с облучаемыми объектами. Так это выглядит в промышленном применении. В медицине используется тонкий пучок или «развертка» под коллиматор – в зависимости от формы опухоли пациента. В общем, ускоритель – это установка, которая состоит из ускоряющего поля и магнита, который фокусирует пучок так, как нам нужно. Варьируя энергию пучка, можно решать множество различных задач. При лечении пациентов в центрах лучевой терапии энергии подбираются таким образом, чтобы поразить опухоль и минимизировать воздействие на здоровые ткани. Благодаря работе медицинских физиков это становится возможным, и эта технология уже прочно вошла в нашу жизнь: таких установок очень много по всему миру. Сейчас ни одно отделение лучевой терапии не обходится без ускорителя.

– А можно объяснить механику воздействия пучка ускоренных электронов на объект, скажем, на продукт питания?

– Это проходит в несколько стадий. Сначала – физическое воздействие: происходит передача энергии биологическому объекту. Следующая стадия – физико-химическая: ионизирующее излучение взаимодействует с водой, которая содержится в продукте, и в результате формируется неблагоприятная среда для патогенных организмов. Т.е. запускаются химические реакции, при которых разрываются молекулярные связи в этих микроорганизмах, и, кроме того, возникает неблагоприятная среда, уменьшающая их шансы на выживание. Эти процессы происходят на микроуровне, причем достаточно быстро. И если после обработки рассмотреть продукт в лабораторных условиях и сравнить его с необработанным продуктом, они не будут отличаться по химическому составу – за исключением того, что в первом уже не будет сальмонеллы или кишечной палочки.

– Эту тему, если я не ошибаюсь, Вы расширили в своей кандидатской диссертации, которая называлась «Модификация пучка ускоренных электронов для повышения равномерности радиационной обработки облучаемых объектов»?

– В основу моей кандидатской диссертации легла одна из проблем, которая проявилась и в ходе работы над этим проектом. Она состояла в том, что пучок ускоренных электронов передает энергию объекту неравномерным образом. И для обработки некоторых категорий продуктов питания и медицинских изделий необходимо обеспечить высокую равномерность облучения.

– Поясните, пожалуйста, что значит равномерность распределения энергии, передаваемой объекту?

– Скажем так, когда мы подвергаем объект облучению, на каких-то участках это воздействие будет сильнее, а на каких-то – слабее. Говоря о равномерном распределении, мы имеем в виду определенную разницу между верхней и нижней границей интенсивности воздействия. При этом воздействие не должно быть настолько сильным, чтобы испортить продукт, изменить его органолептику или уничтожить содержащиеся в нем питательные вещества. Но оно не должно быть и слишком слабым: есть и минимальный допустимый порог, ниже которого уже нельзя гарантировать, что все микроорганизмы будут уничтожены: где-то может остаться, например, кишечная палочка. Сложность в том, чтобы попасть в этот диапазон между верхней и нижней границей. Однородности в 70% иногда не хватает – в иных случаях нужна однородность в 80-90%. Так вот, когда мы столкнулись с этой проблемой, как раз возникла идея, что можно модифицировать пучок в зависимости от того, на какой объект он направлен.

– Как Вам удалось реализовать эту идею?

– Сначала это была абсолютно прикладная разработка, грантовый проект, в котором я участвовал от этапа зарождения идеи до внедрения. Нашу заявку поддержал Фонд содействия инновациям, программа грантов «Умник»: нам выделили 500 000 рублей и предложили пройти курс, где нас обучали, как коммерциализировать свой продукт. Позже мы еще получили финансирование от Фонда поддержки молодых ученых им. Геннадия Комиссарова. Там можно было отправить заявку на стажировку и выбрать компании, которые предлагал фонд или предложить свою идею по стажировке. Я предложил как раз тот центр, который работал на базе ускорителя НИИЯФ в Обнинске. Во время этой стажировки мы провели достаточно большой объем исследований на промышленном ускорителе, отработали прототип нашей технологии, позволяющей модифицировать пучок, увеличивая равномерность обработки продуктов. В конечном итоге мы разработали набор методов, которые позволяли увеличить равномерность распределения энергии пучка с 70% до 98%! Это был очень хороший результат. Хотя всё это проходило в рамках стажировки, все результаты имели научное значение и были опубликованы в научных журналах.

– А как возникают такие научные проекты? Кто их инициирует? Сами научные институты? Или промышленные предприятия обращаются с конкретным запросом, и проводимые исследования – ответ на такой запрос?

– Бывает по-разному. Например, сейчас у нас сейчас развивается ряд проектов по медицинской физике с индустриальными партнерами, которые запустили производство медицинских ускорителей в России. С ними же мы работает над проектом по диагностическим приборам. С этими партнерами у кафедры установилось взаимодействие еще до моего прихода. В первую очередь, кафедра помогла подготовить кадры, специализирующиеся на решении научно-технологических проблем, запуске новых производств и постоянном совершенствовании. Ведь зачастую, когда у индустриального партнера или бизнес-партнера возникает новая потребность, таких кадров вообще нет. Тогда на помощь приходят физики с фундаментальной научной подготовкой, занимающиеся междисциплинарными вещами. Они на месте разбираются с теми технологическими процессами, которые были необходимы, чтобы не только локализовать производство ускорителя, но и потом эффективно его использовать. Так что, да, бывает, что запрос поступает от индустриального партнера. С другой стороны, бывает и так, что взаимодействие с партнером начинается с того, что ему нужно решить какую-то свою конкретную задачу, но для ее решения требуется гораздо больше действий, чем предполагалось. Это влечет за собой проведение полноценных научных исследований на базе института и факультета. И дальше из этого может возникнуть отдельное исследовательское направление.

– В Вашем опыте есть такой пример?

– Да. Вот как раз с этими партнерами, которые занимаются производством и поставкой оборудования для лучевой терапии, у нас параллельно развиваются несколько проектов. Какие-то из их были запущены по инициативе заказчика, а какие-то были нашей инициативой: мы увидели, что технологию можно существенно улучшить, и предложили наш проект индустриальным партнерам. В России существует хорошая почва для применения искусственных нейронных сетей в медицинской диагностике. Индустриальные партнеры и государственное регулирование уже готовы к тому, чтобы в медучреждениях применялись не просто отдельные облачные сервисы, но и чтобы нейросети полностью интегрировались в медицинские устройства с официальным регистрационным удостоверением и проч. То есть врач будет не отдельно использовать диагностический аппарат, а потом загружать результаты в облачное решение, которое выдаст диагноз, а сразу сможет использовать устройство, в которое встроен такой механизм.

– Считаете ли Вы, что ученый всегда работает в области пересечения лабораторных, образовательных, промышленных, коммерческих и других практик, или для Вас собственно научная работа состоит в лабораторных исследованиях, написании статей и участия в конференциях, а все прочее – это «накладные расходы»?

– Здесь все зависит от ученого и от области исследования. Есть фундаментальные исследования, которые определяют технологическую отрасль на сто лет вперед, при том, что у людей, которые их проводили, не было таких планов. Когда в XX веке открыли радиоактивность солей урана и естественную радиоактивность, которая потом легла в основу строительства атомных электростанций, никто, конечно, не предполагал, что это открытие так радикально изменит технологии в энергетики, определив их облик на многие десятилетия. Мне кажется, что наука не должна быть «полезной», ей не нужно интересоваться в первую очередь прикладными значениями. Наука должна быть фундаментальной: она должна изучать, как устроен мир. А конкретные прикладные решения – это, скорее, следствие из этого основного действия, своего рода бонус. Если бы наука преследовала практические цели, я думаю, она бы и не развивалась так, как она развивается. Но лично мне интересна та часть науки, которая доходит до практического применения. С другой стороны, у меня не было бы возможности заниматься такими проектами, если бы в XX-м веке ученые не начали исследовать свойства материи, взаимодействие ионизирующего излучения с веществом, не конструировали для этой цели первые ускорители. Никто из них не предполагал, что при помощи ускорителей будут лечить опухоли или обеспечивать микробиологическую безопасность продуктов питания.

– На Вашей страничке сайта «Ломоносов» приведен немалый список интересов, в котором значатся востоковедение, африканистика, государственное управление… Как Вы успеваете распределять свое внимание между всеми этими вещами?

– Мне кажется, это какой-то технический сбой на страничке «Ломоносов» (смеется). По поводу востоковедения уж точно. Наверное, там была опция «выбрать всё», чтобы высвечивались все мероприятия. Так что настолько широких интересов у меня нет.

– Но чем-то из этого списка Вы все-таки интересуетесь?

– Пожалуй, помимо физики, это биология и медицина, поскольку, проекты, которые мы сейчас ведем, проходят совместно с факультетом фундаментальной медицины, и мы много взаимодействуем с медиками. И, если можно сюда включить что-то кроме естественнонаучных дисциплин, то еще экономика как отрасль знания, позволяющая сделать технологию не только совершенной, но и доступной. Скажем, когда мы предлагали первый метод модификации пучка, часть наших решений были нерентабельны, так что мы стали искать другой способ и в итоге нашли модификаторы, которые имеют практически бесконечный ресурс. Вот эти три сферы – биология, медицина, экономика – можно включить в список интересов, связанных с моей профессиональной деятельностью.

– Представьте себе, что Вас пригласили выступить перед старшеклассниками, которым предстоит выбрать профессию, и Ваша задача была бы заинтересовать их работой в науке. Что бы Вы им сказали?

– Я бы посоветовал вживую посмотреть на науку. Прийти к нам в гости в лабораторию, мы всё покажем… Это точно тот случай, когда лучше один раз увидеть. Энтузиазмом можно заразиться только от людей – увлеченных людей. Сейчас университеты активно взаимодействуют со школами и у старшеклассников есть возможность соприкоснуться с тем, чем занимаются разные специалисты. Есть дни открытых дверей, экскурсии, да и просто можно написать письмо в какую-то лабораторию или на факультет, могут дать пропуск или организовать даже персональную встречу с конкретным ученым. Так что мой совет – приходите в гости. А там уже увидите – ваше или не ваше.

– Есть мнение, что наука и «жизнь», в понятии частная жизнь и разнообразный досуг, несовместимы. Существует ли для Вас такая дилемма?

– Я понимаю, о чем речь. Конечно, когда занимаешься наукой всерьез, времени остается мало. Помимо рабочих часов есть еще звонки и обсуждения идей в нерабочее время… С другой стороны, это и не происходит каким-то принудительным образом, никто этого не требует – это твой собственный интерес. Наука захватывает и поглощает, становится не только профессией, но занимает и свободные часы, ведь когда ты туда погрузился, трудно найти еще что-то близкое по интересам. Так что да, наверное, в каком-то смысле для меня это так. Но когда Вы общаетесь с физиками, то понимаете, насколько это многогранные личности, у меня есть друзья, которые успевали играть в студенческом театре, заниматься общественной деятельностью или заниматься спортом на высоком уровне. В общем, можно успеть все. Было бы желание.