Мы публикуем стенограмму передачи «Наука2.0» – совместного проекта информационно-аналитического канала «Полит.ру» ирадиостанции «Вести FM». Гость передачи – профессор Университета штата Нью-Йорки адъюнкт-профессор МГУ, почетный профессор Гуйлиньского университета АртемОганов. В апреле он выступит с лекцией в цикле «Публичные лекции Полiт.ua». Услышать нас можно каждую субботупосле 23:00 на волне 97,6 FM.
Дмитрий Ицкович: Здравствуйте,сегодня передача «Наука 2.0» выходит безосновного ведущего и хозяина студии Анатолия Кузичева..
Борис Долгин: Представителярадиостанции «Вести FM».
Д.И.: В студии представили портала«Полит.ру» - Дмитрий Ицкович и Борис Долгин, а в гостях у нас Артём Оганов,профессор университета штата Нью-Йорк, это на Лонг-Айленде, как мы выяснили. Непутайте с университетом Коламбия, который на Манхеттене. Кроме того, онпрофессор МГУ и почётный профессор Гуйлиньского университета в Китае.
Б.Д.: До недавних пор в этом списке ещёбыла Швейцария.
Д.И.: Артём Оганов уже дважды был у насна передаче, мы говорили о новом материаловедении и немножко об организациинауки. У Артёма уникальный опыт работы в разных странах. Более того, не тольков разных странах, но и в межстрановом таком, надстрановом научном коллективе,который занимается проблемами конструирования новых материалов под новые специфическиезадачи. И сегодня мы бы хотели основной акцент сделать именно на слове «новое».
Б.Д.: Хотя о материалах неизбежно тожеговорить будем.
Д.И.: О разном говорить будем, но вотесть будущее. Это будущее живёт в разных формах: живёт в прошлом, живёт сегодняи мы стараемся угадать, каким оно будет. Понятно, что время от временислучаются какие-то технологические прорывы, которые сильно меняют мир. И естьпредположение, что количество этих прорывов ускорялось: долгое время мир почтижил без новостей, но были такие большие новости, как изобретение пороха,изобретение бумаги, изобретение письма...
Б.Д.: Изобретение книгопечатания,наконец. Изобретение письма, когда оно было элитарным занятием, – это всё-такине совсем то же самое.
Д.И.: Боря, инновации просто медленноразворачивались. Понятно, что человечество дописьменное и человечество списьменностью – это разные человечества. Понятно и то, что разные человечества– это человечество с мобильными телефонами и без них. У нас был разговор сИгорем Рубеновичем Агамирзяном, руководителем Российской Венчурной Компании.Мы говорили о том, что инновации – это те новые внедрения в жизнь, которые, какмне кажется, меняют тело человека. Человек становится принципиально инымсуществом.
Б.Д.: Я помню, что некоторое времяназад у нас в эфире Константин Сонин высказал мысль о том, что одной изважнейших инноваций последнего времени является создание Старбакс и подобныхмест.
Д.И.: Это не так. Старбакс не меняеттело человека, и социальное в том числе. У Константина Сонина была идея, чтоинновации – это резкие конкурентные преимущества. Они действительно как-томеняют жизнь, но Старбакс не меняет тела человека, в отличие от машины,самолёта, телефона, книгопечатания, от пороха, от пистолета.
Б.Д.: Создаёт другое пристанище телучеловека для переговоров, встреч и так далее.
Д.И.: Давай спросим Артема, что ондумает о прошлом и о том, как ему видится то, что уже случилось, что будетпроисходить в ближайшее время и что нас изменит.
Артём Оганов: Вы знаете, оченьинтересно посмотреть на эволюцию науки и на отношение людей к науке. Оченьчасто можно встретить людей, которые считают, что всё основное знание, которыеможно было добыть в науке, уже добыто.
Б.Д.: И осталось только подчиститьчто-то чуть-чуть. Была известная дискуссия на тему конца науки.
А.О.: Да, и такие взгляды очень распространены, в том числесреди учёных, не только среди людей, не имеющих отношения к науке. Многиеучёные даже считают, что мы живём в пору, когда заниматься наукой, наверное, нетак интересно; как было в эпоху Ньютона, когда это было здорово, или вот вэпоху Эйнштейна было здорово. И что сейчас нам уже остались крохи со стола, накотором был большой пир. Но это, конечно, не так.
Д.И.: Почему «конечно»?
А.О.: Я вам сейчас попробую это объяснить.
Б.Д.: В единицу времени должнопоявляться гораздо больше открытий?
А.О.: Да, и так оно, в общем-то, ипроисходит…
Б.Д.: За счёт нового, более удобногоинструментария?
А.О.: За счёт инструментария, за счёттого, что уровень проблем, которые сейчас затрагивает наука, стал гораздо болеевысоким. За счёт того, что те явления, о которых мы даже не задумывались,сейчас становятся в центр плана. За счёт того, что то, что раньше даже невходило в круг проблем, рассматриваемых наукой, сейчас входит.
Б.Д.: Например?
А.О.: Математическое моделированиечеловеческого общества. Фондовые биржи...
Д.И.: И вообще математическоемоделирование человека…
А.О.: Психологии, нервных систем,восприятие человеком информации, - всё это теперь математически моделируется,создаются теории очень сложные, нетривиальные и безумно интересные.
Б.Д.: Это последние лет 50 как минимум,если не 60…
А.О.: Но это становится всё более иболее захватывающим. Если 50 лет назад это было почти маргинальной наукой, этимзанимались только смельчаки или сильно экстравагантные люди, то сейчас ужевозникают целые факультеты математического моделирования в экономике, и такдалее и тому подобное. Это становится уже мейнстримом, это возникает в техдисциплинах, которые трудно было себе представить как научные ещёнесколько лет назад. А сейчас создаютсяцелые кафедры под эти дисциплины, они становятся признанными, уже формулируютсязаконы, уже формулируется новое видение сквозь призму этих дисциплин.
Б.Д.: То есть принципиально меняетсядисциплинарное поле.
А.О.: Да, да. То есть новые законыприроды, новые законы общества, новые законы этих дисциплин возникают, и этовсё безумно интересно.
Д.И.: Артём, новые законы природы – этоочень сильное высказывание. Что такое «новые законы природы»?
А.О.: Посмотрите, что происходит,например, в теории элементарных частиц - что нам сейчас выдаст коллайдер.Смотрите, что происходит с астрофизикой, посмотрите на все более реальнуювозможность объединения, создания единой теории физики.
Б.Д.: Я понял, новыми законами природыАртём называет не новый способ поведения природы, а новое понимание человекомповедения природы.
А.О.: Конечно.
Д.И.: Нет, Боря, мне показалось, чтоэто новое поведение природы..
А.О.: Нет, природа ведёт себяпо-старому, но мы формулируем новые законы.
Д.И.: А имело ли это отношение к нам?Ведь наше тело меняется тогда, когда на него появляется новые приложения.Например, кто-нибудь придумает телепортацию, которая часто упоминается внаучно-фантастической литературе. Это не новый закон, так, наверное, всегдаможно было, но это не всегда имело отношение к нам.
Б.Д.: То есть осознание человеком,освоение человеком – это и есть формулирование нового закона и приложениеего к нашей деятельности.
А.О.: Да, Ньютон открыл свои законы, ноэти законы всегда существовали. Сейчас ситуация для науки уникальная, потому чтооткрываются совершенно новые поля для научной деятельности, и знание сейчасгораздо более захватывающее, чем оно было сто лет назад.
Б.Д.: Интересно, а почему этостановится все более захватывающим в ситуации, когда значительная часть теорийуже не может быть объяснена обычному человеку, не может бытьпродемонстрирована, не может быть визуализирована понятным образом с помощьюадекватных метафор?
А.О.: Вы знаете, тут есть некотораядиалектика. Во-первых, я думаю, что сто лет назад передовое научное знаниеобъяснить адекватным языком тоже было невозможно. Я думаю, что и во временаНьютона это было невозможно.
Б.Д.: Ну, рисовали модельки, где вцентре было ядро, вокруг летают электроны. Эти модельки были довольнопонятными.
Д.И.: Любимые наши старшие учителянапоминают нам, что во времена Пифагора даже простое знание о числах былонастолько сакральным, что до него не допускались непосвященные. А это былигипотенуза, катеты - ничего особенного.
А.О.: А если, например, взятьтермодинамику, а это наука даже не ХХ века, а XIX-го, я думаю, что тогда очень малокто понимал, что такое энтропия. И то, что для нас сейчас становится чем-тотривиальным, тогда было просто бомбой в мозгу у человека, и люди не моглипонять, что это за такая штука - энтропия.
Д.И.: Напоминаю, что в гостях у нассегодня профессор Московского университета, профессор университета штатаНью-Йорк, а также почётный профессор Гуйлиньского университета в Китае АртёмОганов.
А.О.: Речь у нас шла о том, что сейчаснаучное знание, производство научного знания, занятие наукой стало болеезахватывающим, чем когда-либо. Скажем, в легендарном начале ХХ века.
Б.Д.: В легендарное для квантовоймеханики время.
А.О.: Да, и теории относительности. ИБорис спросил: а как же то, что нынешнее знание невозможно адекватным языком объяснитьобычному человеку?
Б.Д.: Значительную часть теоретическойфизики - уж во всяком случае.
А.О.: Я бы привёл такое диалектическийаргумент: во-первых, сто лет назад объяснить передовое знание адекватнымязыком, я думаю, тоже было невозможно.
Д.И.: А может быть это связано с тем жеутверждением, что это меняет наше тело, а когда тело изменилось, оно более илименее легко понимает, что произошло?
А.О.: Я не знаю, насколько изменилосьтело. Наверное, изменился общий уровень образования и культуры людей. С другойстороны, вот что я могу сказать из своей собственной практики. Когда я что-тонахожу, получаю интересный результат, я пишу статью. Отправляю, статьяпубликуется, всё хорошо. Проходит два-три-четыре года, и я думаю: Господи, я жемог гораздо более простым и понятным языком все это изложить.
Д.И.: Улеглось.
А.О.: Улеглось. То же самое, я думаю,происходит на уровне всего научного сообщества. Если в 20-е годы людей простодоводила до отчаяния попытка понять, скажем, принцип неопределенностиГейзенберга, то сейчас люди более или менее поняли, как это можно объяснить исамому себе, и другим.
Это одна сторона вопроса, а вторая сторона, которую я неуспел затронуть, - это то, что всегда, во все времена можно объяснитьадекватным языком суть научной работы. И не только можно, но и нужно. В своёвремя академик Ландау, который у меня вызывает колоссальное уважение, да и нетолько у меня, но и среди многих моих коллег, в том числе западных, сказал,обращаясь к своим учёным коллегам, что если вы не в состоянии объяснить своейгорничной то, чем сейчас занимаетесь в науке, то ваши научные занятия мало чегостоят. Иными словами, хороший учёный, работающий над стоящей задачей, всегдаможет понятным языком объяснить, в чём ее суть.
Д.И.: Есть такое предположение, что втом числе и в этом проявляется класс учёного.
А.О.: Да, безусловно. Когда мнеприходится слышать от каких-то своих коллег, в том числе более молодых, чтонужно обязательно объяснять заумно, я спрашиваю: зачем? А ответ был такой:чтобы уважали, чтобы подумали, что я умный. Я всегда с этим борюсь и говорю: нет,друзья мои! Если вы хотите, чтобы вас уважали и считали умным, будьте добры,объясните всё просто, как можно более просто.
Д.И.: Артём, давайте вернёмся к теменашего разговора: объясните нам про будущее. Просто.
Б.Д.: Во всяком случае, в тех сферах,где оно вас прямо касается.
А.О.: Ятеоретик, моя работа связана с предсказанием новых материалов, с предсказаниемповедения вещества при необычных условиях и так далее. И это мы предсказыватьнаучились. Предсказывать будущее, наверное, я никогда не научусь, но могусказать, что у науки в принципе нет конца. Чем больше мы будем заниматьсянаукой, тем более интересным это будет становиться. И это не общая фраза,это не общая какая-то отмазка, это то, что я вынес из своего собственногоопыта. Я ведь тоже прошёл через такую стадию, когда в районе пятого курсауниверситета спрашивал, не ошибка ли, что я занимаюсь наукой: ведь всё давнооткрыто, остались какие-то штришки, объедки, какие-то крошки с великого пиранауки. Потом моё восприятие этого полностью изменилось.
Б.Д.: Молодой человек, выбирающийпрофессию, может не волноваться - на его век хватит.
А.О.: Безусловно.
Д.И.: Какое это было открытие?
А.О.: Удалосьоткрыть не более и не менее, как один из основных минералов Земли. Минерал,свойства которого оказываются очень необычными. Его назвали пост-перовскит.
Перовскит с составом силиката магния был известен давно, почти 40лет. Перовскит – это такой тип структуры кристалла. Силикат магния соструктурой типа перовскита является основным компонентом мантии Земли. Носвойства мантии Земли в самом её нижнем слое на границе с ядром оказывалисьочень странными. Это было известно геофизикам ещё с 50-х годов. Выдвигали самыефантастические гипотезы, откуда эти свойства происходят. А всё удалосьобъяснить буквально одним росчерком пера, когда была найдена новая минеральнаяфаза, вот этот самый пост-перовскит, который возникает после перовскита в болеенизко лежащих слоях мантии. Его необычная структура как раз и ответственна занеобычные свойства. Эти необычные свойства великолепно ложатся на те измерения,которые были проведены геофизиками на протяжении последних 60 лет.
Д.И.: Хоть чуть-чуть намекните, в чёмсвойства?
А.О.: Там был целый ряд экзотических свойств. Во-первых, внутри мантии Земли, близко к границе сядром, наблюдался разрыв в свойствах. Вот представьте себе какие-то свойства,скажем, плотность или скорость прохождения сейсмических волн резко менялась. Иглубина этого сейсмического разрыва тоже резко зависела от географическогоположения. То есть…
Б.Д.: Можно было чётко утверждать, что там находится что-тодругое, с другими несколько свойствами, но непонятно, что именно.
А.О.: Да, непонятно, потому что ещё эта граница очень резкоменялась, у неё есть очень сильная топография: в каких-то местах эта границавообще не прослеживается, в каких-то местах она на 300 км возвышается надграницей с ядром. Получаются такие горы высотой в 300 км, которые как бырастут с уровня границы «ядро-мантия». Этот слой геофизики называли такимнемножко загадочным словом D” - достаточно странное обозначение…
Б.Д.: А что обозначается D”?
А.О.: В своё время была геофизическая классификация недр Земли,как бы разделение Земли на разные слои. Там были слои А, B, С, D, D’,D’’ и так далее. Всеостальные слои со временем получили нормальные имена: верхняя мантия, нижняямантия, внутреннее ядро, внешнее ядро, а этот слой был настолько странный, чтоего никак не решались переименовать, так он и остался D’’до сих пор. Оказалось, что практически все странные свойства этого слоя с такимстранным названием, застрявшим во времени, объясняются этим новым минералом, осуществовании которого никто даже не подозревал.
Д.И.: Вы его описали или получили физически?
А.О.: И то, и другое. Мы его предсказали, а мой японский коллегаШигеаки Оно, а также другие японские ученые получили его экспериментально...
Д.И.: Создали.
А.О.: Да. Мы охарактеризовали его свойства, и параллельно с намиещё одна группа экспериментаторов в Японии тоже его получила. Поначалу,когда вышли статьи нашей группы, многие люди отказывались верить, потому чтобыли загипнотизированы традиционными моделями строения Земли, минерального составаЗемли. Но прошло два-три месяца, что для науки очень быстро, и всё научноесообщество оказалось загипнотизировано новыми результатами. И ни у кого уже невозникает никаких сомнений, что результат правильный.
Б.Д.: А удалось получить его неискусственным образом, не рассчитать и доказать числовым образом, а всё-такикаким-то образом получить его…
Д.И.: Живой.
А.О.: Это не удастся никогда. Есть образцы алмазов, которыепроисходят с глубин примерно границы «ядро-мантия» - это самые глубинныеобразцы вещества земли, где-то 2500-2700 км. И крошечные включения этого вещества валмазах говорят о химизме той мантийнойсреды. Но беда в том, что это вещество (пусть оно даже было пост-перовскитом),когда этот алмаз образовывался, пока оно идёт к поверхности, превращается всовершенно другие минералы из-за меняющихся условий температуры и давления.
Д.И.: Ужасно интересной у нас сейчасбыла история про первое большое открытие Артёма, которое вообще изменило,насколько я понимаю, представление о минеральной структуре того места, где мыживём, под названием Земля. И всё-таки из тех вещей, которыми вы сейчасзанимаетесь, что больше всего должно повлиять на нашу жизнь в ближайшиедесятилетия?
А.О.: Вы знаете, шесть лет назад яначал заниматься новым для себя направлением, которое, хочется надеяться, будетиметь огромные последствия. Это компьютерный дизайн новых материалов. Задачатут следующая:
Например, этоможет быть сверхтвёрдый материал, это может быть какой-то сверхплотныйматериал, может быть материал с очень высокой или очень низкойтеплопроводностью и так далее. Все эти свойства в принципе рассчитываются достаточностандартно и точно, если известна структура. Но беда в том, что предсказатьструктуру материала, который ещё не синтезирован,очень сложно, потому что существует астрономически большое количество вариантоврасположения атомов в пространстве. Число действительно колоссально большое, ипробежать все эти варианты на компьютере оказывается невозможным. Эта проблемапредсказания кристаллических структур долгое время считалась нерешаемой. Шестьлет назад я со своим аспирантом начал заниматься этой задачей. Примерночерез год нам удалось получить очень интересное ее решение. Нам удалосьразработать метод, основанный на идее эволюции, когда какие-то пробныекристаллические структуры эволюционируют до тех пор, пока не образуется самаяустойчивая структура.
Б.Д.: То есть это не чистый перебор, авполне осознанное движение, представление о закономерности.
А.О.: Да, это направленный перебор,направление задаётся вот этой эволюцией с целью повышения качества, с цельюповышения устойчивости кристаллической структуры. Мы перебираем далеко не всевозможные варианты, а лишь очень малое их число, и достаточно быстро получаемискомое решение. Этот метод, который после его выхода был назван нашимиколлегами не эволюционным, а революционным, позволяет проектировать новые материалы,открывать их на компьютере.
Потому что накомпьютере это может занять сутки, может занять неделю, ну, месяц, в то времякак в лаборатории люди тратят годы и даже десятилетияна то, чтобы получить новые материалы. Более того, для экспериментального,лабораторного получения новых материалов огромное значение играет удачаисследователя. Скажем, Эдисон был очень удачливым исследователем - он многочего понаоткрывал.
Б.Д.: Или изобрёл.
А.О.: Да, но это метод проб и ошибок. Эдисон сам признавал, чтодвигался методом проб и ошибок, где побеждает удачливый и терпеливый.Компьютерный же дизайн новых материалов позволит нам не надеяться на удачу(надеяться на удачу – это вообще последнее дело), не надеяться на чудеса, адвигаться систематически рациональным путём, причем более дешёвым путём.
Д.И.: А что это за материалы будут?Ткань? Ботинки? Кожа?
А.О.: Нет. Такие материалы тоже можнона компьютере прогнозировать, но это, конечно, не то, чем мы занимаемся.
Б.Д.: Я правильно услышал, что вызанимаетесь только кристаллическими материалами?
А.О.: Совершенно верно. И тутпрактически неограниченная сфера применения. Дело в том, что большинствоматериалов, которые нас окружают, именно кристаллические. Исключение составляютполимеры, такие как пластик и стёкла. Всё остальное: металлы, керамика,полупроводники, лёд, кварц в ваших кварцевых часах, рубин в рубиновых звёздахКремля, глина, цемент - это кристаллические материалы. Кристаллическиематериалы используются в самых разных технологиях. Это и лазерные технологии, итехнологии, связанные со сверхтвёрдым материалом: полировальные, шлифовальные,бурильные, режущие, колющие и так далее..
Б.Д.: И фармацевтические…
А.О.: И фармацевтические, иэнергетические технологии, связанные, скажем, с хранением водорода или оченьинтересное современное направление в энергии будущего. Я тоже немножко вовлечёнв эти исследования. Это производство энергии иногда называют фотосинтезом, анаучное название такое: фотокаталитическое расщепление воды. Идея такая: высоздаёте какую-то подложку из материала, какую-то поверхность, на которую садятся молекулы воды. Материал, поглощая солнечноеизлучение, переходит в возбуждённое электронное состояние и в этом возбуждённомсостоянии ломает молекулы воды, из них создаёт водород и кислород.
Б.Д.: С выделением энергии.
А.О.: Нет, с поглощением солнечной энергии, но молекулы водородаи кислорода вы можете собирать, и в этих молекулах запасена огромная энергия.Фактически вы производите из воды высокоэнергетическое топливо, просто поставивэту воду на солнце в контакте с правильно подобранным материалом.
Б.Д.: То есть это своего рода новый вариант солнечных батарей.
А.О.: Почти что - ведь солнечные батареи напрямую производятэлектричество.
Б.Д.: А здесь косвенным путем, понятно.
А.О.: Здесь же вы производите топливо. Скажем, топливо длядвигателя машины.
Д.И.: Топливо, которое на Земле, судя по всему, тоже солнечнойэнергией произведено?
А.О.: Да, но в течение геологического периода..
Д.И.: А здесь мы его сокращаем до технологического цикла.
А.О.: Да, и хотя это звучит фантастически, это совершеннореально. Уже сейчас существуют материалы, которые дают КПД порядка 2-3% втакого рода процессе. Это очень мало. Но есть материалы, которые в болеевысоких энергиях дают КПД в 40%.
Б.Д.: Вот это уже много.
А.О.: Да. Если удастся такое КПД достичь в энергиях, которыереально доминируют в солнечном спектре, мы сможем просто производить топливо,при этом это материал не расходующийся. В ходе катализа вещество нерасходуется. Грубо говоря, вы ставите этот материал на крышу с бочонком воды - исобираете оттуда топливо.
Д.И.: Только воду надо подливать.
А.О.: Да.
Д.И.: Но вода тоже ограниченный ресурс.
А.О.: Еёдостаточно.
Б.Д.: Но, может быть, воду можно заменить какими-то другимиматериалами?
А.О.: Я думаю, дешевле воды нам ничего не найти.
Б.Д.: Вода всё-таки действительно ограниченный ресурс, можетбыть - отходы каких-то производств…
А.О.: Речь идёт не о питьевой воде, можно использовать хотьканализационную воду, хоть морскую.
Д.И.: Это понятно: должна быть химическая вода.
А.О.: Её совсем не обязательно пить, главное, чтобы онасодержала кислород и водород. Что касается разработки технологии, о которой яговорю, то существует множество лабораторий, которые занимаются этимэкспериментально. Это очень тяжёлый, захватывающий и в то же времяблагодарный труд, потому что уходят годы, десятилетия, человек может всю жизньпотратить на поиск такого материала - и ничего не найти. А на компьютере этоможно ускорить на порядки. Я считаю, что за этим будущее, это изменит наш быт,это изменит наше научное мировоззрение, потому что в ходе поиска этих новыхматериалов мы открываем и новые явления природы.
Д.И.: В целом я понял, что нас изменит.Нас изменят не новые материалы, а доступность их открытия.
А.О.: Доступность их открытия сама по себе мало что значит.Нужно сделать открытие, а потом внедрить его.
Б.Д.: Серийность создания.
Д.И.: Дело не в серийности, а в том, что мы можемпопросить о том, о чём мы раньше никогда бы не попросили. Мы делаем запрос кприроде, природа становится не тем объектом, с которым мы раньше общались. Мыобщались с природой, которая состояла из леса, из реки, из неба, из притяженияземного. Сейчас мы общаемся с какими-то совершенно другими сущностями, которыетоже природа, но раньше у нас не было с этим контакта.
Д.И.: Не новая.
А.О.: Новая природа - в смысле, что онаискусственная, чего нет в природе, что мы создаём сами.
Д.И.: То, чего не может быть.
А.О.: То, чего пока нет, но что может быть сделано.
Д.И.: На этих прекрасных философскихсловах мы и попрощаемся с нашим сегодняшним замечательным собеседником АртёмОгановым. Напомню, что это выдающийся учёный, профессор Московскогогосударственного университета, профессор университета штата Нью-Йорк и почётныйпрофессор Гуйлиньского университета, что в Китае. Спасибо большое!
