Михаил Ковальчук, член-корреспондент РАН и президент Курчатовского института, выступил с публичной лекцией в МГУ, на которой рассказал о том, что ждет науку России в будущем и что ученые должны сделать, чтобы страна не попала в «технологическое рабство».
На этой неделе в Москве, Самаре и некоторых других городах России начался очередной всероссийский фестиваль «Наука 0+», на котором десятки ведущих ученых мира рассказывают публике о последних достижениях в мире технологий и науки, а также демонстрируют многие из этих открытий «вживую».
Одну из подобных лекций, проходивших в стенах Московского государственного университета, прочитал Михаил Ковальчук — член-корреспондент РАН, президент НИЦ «Курчатовский институт» и один из ведущих специалистов в области кристаллографии. На своей лекции он рассказал о том, как наука в последние годы совершила бесчисленное множество шагов вперед, сделав один важный шаг назад — в сторону Ньютона и других естествоиспытателей прошлого.
Научная стратегия и тактика
«Для развития науки, как и многих других вещей в жизни, нужно грамотно распределять ресурсы, которых, как мы все сегодня хорошо знаем, по определению не может хватить на все то, что нам хочется сделать или получить. Соответственно, нам нужно задавать приоритеты, и эти приоритеты можно разделить на два сильно взаимосвязанных блока — тактические и стратегические», — начал свой рассказ ученый.
Тактические приоритеты, объясняет Ковальчук, определяют эволюционное развитие науки и техники, направленное в первую очередь на получение новых продуктов и рынков. Стратегические приоритеты, наоборот, направлены не на получение прибыли, а на революционное развитие — смену технологических укладов, фундаментальные исследования и создание новых технологий.
Как подчеркивает ученый, не стоит думать, что тактические и стратегические приоритеты противостоят друг другу — без успешной реализации тактических задач у страны не будет ресурсов для достижения стратегических целей, а создание прорывных технологий и открытие новых законов природы неизбежно перетекает в их коммерческое использование и улучшение жизни людей.
«Советский Союз, как мы все знаем, смог выиграть Великую Отечественную войну, используя тактические приоритеты — за короткое время советским ученым и инженерам удалось создать самую оснащенную и боеспособную армию, сломившую силу гитлеровской Германии. Но затем, когда Соединенные Штаты сбросили атомные бомбы на Японию, нам пришлось решать стратегическую научную задачу. Если бы Советский союз не создал атомную бомбу в условиях послевоенной разрухи, то наше государство просто перестало бы существовать», — продолжает физик.
Эти стратегические успехи, в свою очередь, позволили решить массу других задач, уже связанных не с военным делом, а с экономикой и повседневной жизнью людей. Советские ученые, создав первую атомную бомбу в 1949 году и средства ее доставки в конце 1950-х годов, использовали полученные знания для создания первых атомных ледоколов, подводных лодок, ускорителей частиц, используемых сегодня для создания новых лекарств и методов лечения рака, вывода человека и спутников на орбиту, а также для разработки множества перспективных технологий, в том числе сверхпроводников.
«Сегодня в Курчатовском институте, как и в МГУ, есть свой собственный суперкомпьютер. Существование этих машин, позволяющих решать огромное число научных и практических задач, тоже является следствием решения стратегических задач. Дело в том, что в 1998 году и Россия и США согласились больше не проводить ядерные испытания и начали использовать компьютеры для просчета свойств будущих ядерных боеприпасов и улучшения их качеств», — приводит пример ученый.
Почему все это важно? Как отмечает президент Курчатовского института, сегодня мир переживает небывалый кризис, связанный с развитием глобализации и с тем, что количество доступных ресурсов резко сократилось в связи с увеличением населения Земли и ростом благосостояния в двух самых многолюдных странах мира — Индии и Китае.
«В прошлом страны вели войны для того, чтобы захватывать новые ресурсы, и подобной агрессии подвергались в основном страны третьего мира. Сегодня ситуация коренным образом поменялась: не нужно захватывать кого-то, чтобы получить его природные богатства или экономические активы, достаточно продать им свои технологии. В подобное „технологическое рабство“, как показывает пример Японии, может попасть даже развитая страна», — заявил Ковальчук.
Как можно выйти из этой ситуации? В данном случае директор Курчатовского института, по его словам, согласен с тем, что Владимир Путин излагал в своей речи в Париже перед подписанием соглашений по климату в декабре 2015 года. Он предложил не только перейти к экономике устойчивого развития, ограничивая объемы выбрасываемых парниковых газов, но и создавать «природоподобные» технологии, которые бы использовали в своей работе те принципы и феномены, которые уже есть в природе или являются полностью совместимыми с ней.
К примеру, мозг человека потребляет всего 30 ватт энергии, но при этом способен выполнять задачи, которые не под силу решить даже самым мощным современным компьютерам, потребляющим сотни киловатт тока. Все сегодняшние технологии, по мнению физика, являются лишь плохими копиями того, что есть в природе, и это необходимо исправить, чтобы человечество могло выжить.
Назад к Ньютону
Как это сделать? Для этого должна поменяться сама наука, что, как отмечает Ковальчук, уже происходит в реальности. В самом общем виде, по его мнению, это можно представить в виде своеобразного шага назад — наука сегодня становится все более похожей на натурфилософию Нового времени.
«Три сотни лет назад, во времена Ньютона и других великих естествоиспытателей, ученые одновременно занимались и изучением природы во всех ее проявлениях, и философией. Впоследствии натурфилософия разделилась на естественные науки — биологию, физику, математику и так далее, и на философию и гуманитарные науки. Относительно недавно появились два новых направления научной деятельности, которые не укладываются в эту «пирамиду знаний», — продолжил Ковальчук.
Первая из них — информационные технологии и все связанные с ними технические решения. Создание компьютеров и твердотельных микросхем, как считает Ковальчук, было одним из самых великих открытий и изобретений и стало поворотным пунктом в истории человечества.
Сегодня стало ясно, что вычислительная математика и IT являются не отдельной наукой, подобной физике, химии, биологии и прочим «классическим» дисциплинам, а принципиально новой методикой ведения исследований, которая объединяет все остальные научные дисциплины и находится над ними.
Вторая веха — появление первых нанотехнологий и машин. Как отмечает Ковальчук, их тоже нельзя отнести к какой-то конкретной научной дисциплине, так как конструирование машин на уровне отдельных молекул и атомов требует знаний и физики, и химии, и биологии, и множества других «классических» наук.
«Можно сказать, что сегодня мы движемся в сторону повторного объединения всех наук и создания новой версии натурфилософии, похожей на ту, что была три века назад, но уже на более глубоком уровне. Мы должны, образно говоря, собрать полную картину природы, комбинируя наши знания подобно кусочкам пазла», — подытожил свою мысль физик.
Сегодня подобные меры, как отметил Ковальчук, активно разрабатываются и предпринимаются и в рамках его института, и России в целом. Относительно недавно Курчатовский институт создал центр НБИКС-технологий, в котором ученые одновременно работают и над созданием нанотехнологий, и различных биотехнологий, и новых методик анализа информации и ее приложения в практических целях.
Сочетание сразу нескольких наук, по словам физика, помогает решать задачи, которые не под силу представителям лишь одной из этих дисциплин. В частности, сегодня российские физики, молекулярные биологи и инженеры активно изучают то, как устроены различные белки и как работают лекарства.
Как рассказал Ковальчук, специалисты центра выделяют исследуемые белки из живых клеток, замораживают, анализируют их возможную роль в организме и, «просвечивая» при помощи двух типов ускорителей частиц, которые есть в Курчатовском институте, раскрывают их атомную структуру за очень короткое время. Это позволяет значительно удешевить и ускорить исследования.
Другим примером такого вектора развития, но уже на международном уровне, является то, как Россия участвует в развитии физики высоких энергий и физики частиц. Как отмечает член-корреспондент РАН, после завершения холодной войны подобные эксперименты и связанные с ними ускорители и реакторы стали слишком дорогими и для России и для США, поэтому сейчас ученые проводят такие эксперименты только в рамках международного сотрудничества.
За последние годы, по словам физика, Россия и Курчатовский институт вложили около двух миллиардов долларов США в два крупных международных проекта: XFEL — европейский рентгеновский лазер на свободных электронах в Гамбурге, крупнейшую установку такого рода, и экспериментальный термоядерный реактор ИТЕР в окрестностях Марселя.
«Важно понимать, что и в том и в другом случае мы не только вкладываем деньги в технологии будущего, необходимые для нового технологического скачка, но и обеспечиваем нашу технологическую независимость. И в ИТЕР и в XFEL используются наши идеи и разработки. Более того, сама идея токамака была создана в Советском Союзе, и теперь важно не упустить этот шанс и не потерять лидерство», — заключил Ковальчук.