http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=15d18d6b-c6da-42d3-8c22-486d2e7b0803&print=1© 2024 Российская академия наук
Четкое определение науки идет от Галилея. Считается, что наука началась с эпохи Ренессанса, со времен Галилея. В западном философском определении наука – scienсе – то, что связано с экспериментом, когда познание достигается в результате опыта. Сейчас это представление расширилось, в понятие эксперимента входит и компьютерный,
численный эксперимент. Все, что относится к наукам гуманитарным, квалифицируется как humanities
На самом деле это, конечно, тоже наука, так как гуманитарное знание связано с новыми познаниями. Несколько слов о том, как реализуется научная политика в нашей стране. К сожалению, здесь можно сделать довольно много критических замечаний. Как вы знаете, существует стратегия «Инновационная Россия–2020». Она должна вывести показатели науки на новый уровень модернизации и инноваций. Эта программа не реализована. В настоящее время сделана попытка создания новой государственной программы РФ «Развитие науки и технологий» до 2020 года. Этот документ еще не готов. Он должен учесть недостатки «Стратегии–2020». Например, среди направлений в ней отсутствовало «Создание новых материалов». А без них, как мы понимаем, вряд ли может что-то состояться. В.В. Путин в своей недавней статье в газете «Ведомости» правильно отметил, что в число приоритетных направлений должны быть включены фармацевтика, высокотехнологичная химия и новые высокотехнологичные материалы. Полагаю, это должно войти в госпрограмму РНТ. Тем не менее у меня есть сомнения, так как формировать РНТ поручено не тем, кто занимается наукой, а стратегам Высшей школы экономики и Академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ. Безусловно, они что-то знают о науке, но сами наукой не занимаются. Думается, перспективы у российской науки есть. Передо мной февральский номер журнал Королевского химического общества Великобритании со статьей «Россия резервирует место за столом держав высокого научного уровня». Согласно представленному здесь материалу, в течение следующего десятилетия Россия планирует довести ежегодные вложения в науку до 22,7 млрд долларов. Это намного больше, чем сейчас. В настоящее время РАН получает ежегодно 2 млрд долларов – столько же, сколько составляет бюджет на науку среднего американского университета. Конечно, 22,7 млрд долларов –значительно больше, чем было до настоящего времени. Пока доля России в мировых расходах на науку и конструкторские работы не превышает двух процентов, доля США – в 20 раз больше.
Чем же замечателен предыдущий год в науке? И в частности, несколько слов о нашем НИИ ФОХ ЮФУ и отделе физической органической химии Южного научного центра РАН. По традиции известные в мире журналы, например Scienсе, формируют подборку самых значимых научных событий года. То же самое начала делать Китайская академия наук совместно с Китайской инженерной академией. Прежде всего нужно отметить, в каких областях сделаны наиболее важные, по мнению этих источников, научные открытия. В первую очередь, это астрономия. Удалось обнаружить в межгалактическом пространстве газовые облака, чье происхождение, по всей вероятности, связано с первым временным периодом после Большого взрыва, в результате которого образовалась Вселенная. Изучение этих облаков сулит весьма интересную информацию.
С помощью телескопа НАСА «Кеплер», работающего в космосе, имеется возможность наблюдать более четкую картину того, что происходит в галактиках. Этот телескоп уже исследовал 156 тысяч новых звезд. Было обнаружено, что вокруг некоторых из них существуют планеты. Шесть определены точно, а три – газовые гиганты типа Юпитера. Если существуют так называемые экзопланеты, то вполне вероятно, что на них есть условия для жизнедеятельности, аналогичные тем, что имеются на Земле.
Колоссальный прорыв ожидается в астрономии, в связи с тем что в Чили, в пустыне Атакама, по международному проекту начато строительство самого крупного в мире телескопа.
Диаметр его зеркала 42 метра. Наш крупнейший телескоп находился в Зеленчуке, площадь его зеркала составляла 6 метров. Директор САО РАН, член-корреспондент РАН Ю.Ю. Балега в течение многих лет добивается средств на его обновление...
В области биологии достижением является создание антивирусной вакцины, которая позволит тормозить развитие СПИДа. Scienсе ставит это на первое место. Рядом – первые вакцины против малярии. В Африке это по-прежнему колоссальное бедствие. Важное открытие связано с исследованием процесса клеточного деления. Как известно, клетки находятся в постоянном процессе деления, при котором возникают некие поражения генома. Клетки устаревают. Оказывается, если устаревшие клетки убирать, то удается значительно увеличить продолжительность жизни. Пока это эксперимент на мышах; если он пойдет успешно, то найдутся желающие попробовать и на приматах. Есть и курьезное открытие в биологии. Как известно, человеческий геном состоит примерно из 30 тысяч генов. Открыто некое животное, которое имеет самый большой геном. Удивительно, но это речной рачок – дафния.
Замечательные открытия есть в наиболее близкой мне науке – химии. Два из них связаны с катализом.
Катализ – ускорение скорости реакций, снижение энергозатрат, которые требуются для этих реакций. Мировое сообщество занято тем, чтобы найти необходимое количество сырья для получения энергии. Пока это нефть, газ, атомная энергия и т.д. Но представьте себе: вдруг мы получили бы возможность расщепить воду на водород и кислород. Лучшего топлива, более калорийного и экологичного, чем водород, нет, потому что водород сгорает и превращается в воду. То есть никаких потерь для окружающей среды. Но вода – очень прочное соединение. Чтобы разложить воду, требуется больше энергии, чем можно будет получить при сжигании выделенного водорода. Но есть даровая энергия – солнечная. Если бы мы могли собирать на нескольких квадратных километрах поверхности солнечную энергию, то это превышало бы то, что весь мир получает от сжигания нефти и газа. Но ведь растения свободно разлагают воду на водород и кислород. Кислород, которым мы дышим, – из растений. Если бы мы нашли такие катализаторы, такую химию, которая позволила бы искусственным образом использовать солнечную энергию, для того чтобы разлагать воду на водород и кислород, то раз и навсегда решили бы проблему обеспечения человечества энергией – избавились бы от атомной энергетики, перестали бы портить атмосферу, сжигая нефть и газ. Необходимо разгадать, как это делают растения. Сегодня ясно, что во всем «виноват» некий белок в растениях. В прошлом году японским исследователям удалось выделить этот белок в чистом виде и определить его структуру. Главный каталитический узел, в котором вода разлагается на водород и кислород, достаточно прост: четыре атома кислорода, пять атомов марганца, один атом кальция. Теперь химики, зная эту структуру, в состоянии синтезировать что-то похожее, и, может быть, удастся получить вещества, которые помогут решить проблему. И такие исследования – настоящая фундаментальная наука, с которой начинаются любые инновации. Постоянно об этом говорю, даже имел возможность сказать об этом на совещаниях с участием Д.А. Медведева и В.В. Путина, когда они инспектировали наш федеральный университет. Принятая в настоящее время во властных сферах идея, что бизнес определяет вектор науки, в корне неправильная. Всеми силами нам пытаются насадить ее на разных уровнях. Это глубочайшее заблуждение, которое тормозит развитие наук. Фундаментальную науку нужно поддерживать и развивать, она окупит сторицей все затраты. Убежден, на создании названных катализаторов в мире будут сконцентрированы огромные ресурсы.
Другие катализаторы – так называемые цеолиты – алюмосиликаты, имеющие интересную пористую структуру. Размеры этих пор самые разные. Разработаны подходы, позволящие моделировать сложные цеолитовые сетки, получая такую архитектуру. Она нужна для мембран или для внедрения в их поры больших молекулярных объектов. Цеолиты – основа мембран, которые очищают воздух в космических аппаратах. Так как размеры их пор соответствуют размерам молекул кислорода, они не пропускают вредные вещества, обеспечивают «зеленый свет кислороду».
Любопытно, как смоделирована восточная китайская десятка достижений года. Там отдан приоритет работам английских нанотехнологов, которые с помощью современной микро-скопической техники научились делать одноатомные пленки. Хорошо известен графен (пленки из одного атома углерода). Английские ученые доказали возможность создания таких пленок из атомов других элементов. Они будут обладать другими свойствами, и возможности здесь колоссальные. Китайцы считают, что важнейшим достижением является также создание самого мощного на данный момент суперкомпьютера.
Японская фирмы Fudjitsu сделала суперкомпьютер, работающий со скоростью более 10 квадриллионов операций в секунду. Это 10 в пятнадцатой степени и еще умноженное на десять – так называемый пентафлопный компьютер. В физике мы пока не дождались открытий с помощью Большого адронного коллайдера (ЦЕРН), но, по крайней мере, одно замечательное достижение уже есть – получение антивещества, когда удавалось удерживать в течение нескольких минут антимолекулу водорода. Это означает, что ядра в этой молекуле заряжены не положительно, как в нормальном водороде, а отрицательно, а вместо электронов вращаются позитроны. Мы же удивляемся, почему наш мир не симметричен. Все построено так, как построено: положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. Почему бы не наоборот? Сделанная работа показывает, что могут существовать и антимиры. До бозона Хиггса на БАКе еще не добрались.
О некоторых результатах нашего института, которые нам кажутся значительными. Центральная тема исследований НИИ ФОХ ЮФУ и отдела физической и органической химии ЮНЦ РАН – фундаментальные исследования. В большой степени это компьютерная химия, и здесь у нас есть определенные достижения, отмеченные разными премиями. В первую очередь – моделирование новой молекулярной архитектуры.
В качестве примера скажу, что в 2003 году мы с Р.М. Миняевым и А.Г. Стариковым расчетным путем обнаружили исключительно богатую энергией гексагональную молекулярную систему, состоящую из атомов водорода и углерода. Это крайне неустойчивая система. Через год выдающиеся физики К.С. Новоселов и А.К. Гейм (нобелевские лауреаты за открытие графена) получили новое вещество графан, гидрируя графен. Графан отличается от графена тем, что к каждому атому углерода графена присоединен атом водорода. Оказалось, что графан состоит из набора шестичленных колец. Любопытное сопоставление из сферы молекулярной социологии: один шестичленный цикл абсолютно неустойчив. Его можно хранить какие-то доли секунды при очень низкой температуре. Когда же эти циклы объединяются в общей плоскости, они оказываются самой устойчивой системой, которую можно составить из углерода и водорода. Напрашиваются проекции: общество, индивид…
Кроме этого, мы занимаемся молекулярными переключателями. Это системы, которые могут менять свои свойства под внешним воздействием. Представьте, что такой выключатель мы закладываем в биологическую систему, например в мембрану. При облучении срабатывает молекулярный переключатель, и мембрана меняет свои свойства. Меняется, например, пропускаемость ионных каналов. Появляется возможность адресной доставки лекарств. Главное применение молекулярных переключателей – использование в будущих молекулярных компьютерах. Еще один пример использования достижений фундаментальной науки.
В Волгограде с участием академиков И.А. Новакова и В.И. Петрова создается химико-фармацевтический кластер. Там будут выпускать инновационные лекарства. Для этого отобрано шесть новых препаратов, полученных в нашем институте и Южном научном центре. Это большое достижение. В отделе прикладных исследований, который участвовал в свое время в программе запуска отечественного «челнока» «Буран», созданы высокотехнологичные препреги – ткани, пропитанные определенным составом и специальными клеями. Подшипники на основе препрегов обеспечивают безызносное трение. Они используются в авиации, автопроме, космосе и так далее. Новые наработки по этой тематике востребованы и начинают применяться в авиационной промышленности.
Определенные успехи достигнуты в лаборатории профессора В.А.Бреня, где получены хемосенсоры – вещества - детекторы различных токсикантов в очень малых концентрациях. Профессор И.Е. Михайлов разработал новые люминесцирующие вещества для светоизлучающих диодов (OLED).
В институте много молодежи. Более 15 лет функционирует утвержденная Президентом РФ ведущая научная школа. Вместе с научными сотрудниками над проектами НИИ ФОХ и ЮНЦ РАН работают 15 аспирантов и более двадцати студентов. По итогам всероссийского конкурса четыре молодых кандидата наук удостоены грантов Президента РФ.