Материалы портала «Научная Россия»

То, чего не может быть

Научным руководителем новой лаборатории медицинского материаловедения в Томском Академгородке станет нобелевский лауреат Дэн Шехтман

Научным руководителем новой лаборатории медицинского материаловедения в Томском Академгородке станет нобелевский лауреат. Число ныне живущих лауреатов Нобелевской премии вполне сопоставимо с числом действующих глав государств и сильно уступает числу долларовых миллиардеров. Несмотря на это, в аэропортах их не встречают роты почетного караула, а их машины не сопровождают толпы охранников. Рыцари науки значительно демократичнее, чем политики и бизнесмены, и их визиты проходят часто тихо и почти незаметно, хотя именно они вносят наибольший вклад в развитие человечества.

Незадолго до Нового года Москву посетил израильский ученый с мировым именем, лауреат Нобелевской премии по химии 2011 г. за открытие квазикристаллов Даниэль Шехтман. В столице России он пробыл всего один день. Такой короткий срок пребывания объяснялся тем, что Дан Шехтман, предки которого происходили из Украины и покинули Российскую Империю в самом начале прошлого века, был у нас проездом. Уже вечером он вместе со встречавшим его в столице директором Института физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ), членом-корреспондентом РАН Сергеем Григорьевичем Псахье улетал дальше, вглубь России, в Томский Академгородок. Там ему предложили стать научным руководителем лаборатории медицинского материаловедения, открывающейся на базе Томского государственного университета, Томского политехнического университета и ИФПМ. Однако нам удалось, несмотря на ограниченность во времени, встретиться с выдающимся ученым, поговорить с ним и записать небольшую лекцию. Встреча прошла в мемориальном доме-музее другого нобелевского лауреата, представляющего гордость российской науки, - академика Петра Леонидовича Капицы. Ученый рассказал нашему корреспонденту о том, как он пришел к своему открытию, как тяжело быть нобелевским лауреатом и чего не хватает его российским коллегам для мирового признания.

 

О материаловедении

– В середине 1980-х гг. были сделаны подряд, год за годом, три удивительных открытия, связанных со строением вещества и его свойствами. Все ученые, их совершившие, получили Нобелевские премии. В 1984 г. я открыл квазипериодические материалы, и мы с коллегами тогда же издали о них статью. Спустя год были открыты фуллерены, что положило начало исследованию наноматериалов, а в 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость. За свое открытие я получил премию последним. Давайте немного проанализируем ситуацию. Открытие квазипериодических материалов имеет отношение к металлургии, материаловедению и кристаллографии. Преимущественно к кристаллографии, но также и к устойчивости материалов и вопросу формирования атомного порядка в твердых веществах. Открытие фуллеренов, по сути, представляет собой открытие молекулы. C60 – это не структура, а просто молекула, в которой 60 атомов углерода. Она имеет икосаэдрическую симметрию. Что касается высокотемпературной сверхпроводимости, то она была известна за много лет до этого, еще в 1909 г. Но все считали, что она возможна только при температурах до 30˚ К, и сразу была открыта высокотемпературная сверхпроводимость - при температуре жидкого азота.

Многие материалы обладают крайне интересными свойствами. Кроме того, многие науки сейчас сводятся воедино. Физика, химия, биология и кристаллография становятся одной цельной наукой. Возможно, в будущем будет существовать только одна единая меганаука, поскольку взаимосвязи между отдельными ее направлениями очень тесные. Да, материаловедение – интересная отрасль, и, как вы знаете, многие достижения человечества зависят от открытий в этой области. То же самое касается и биологии, которая тесно связана с кристаллографией. Структура белка – удивительное поле для исследований, и сейчас их проводится очень много. От этого зависит качество нашей жизни, поэтому люди так заинтересованы в материаловедении и физических, химических и биологических свойствах материалов, в особенности структуре белков и их функциях. Квазикристаллы — это не только фундаментальная наука, но и прикладная материя. Я приведу вам пример использования квазипериодические материалов.

Многие квазикристаллы отличаются низкой поверхностной энергией, а значит, они обладают противопригарными свойствами. Если вы поджарите на сковороде с покрытием из квазипериодического материала омлет или филе-миньон, они не пригорят. Такое покрытие похоже на тефлон, только оно металлическое, а значит лучше и безопаснее. Другой пример – шведская сталь, которую производит фирма Sandvik. Это известная компания, она занимается производством невероятно прочной нержавеющей дисперсионно-твердеющей стали, которая, в свою очередь, используется в различной технике, так или иначе имеющей отношение к человеческому телу, например в электрических бритвах. Бреющая металлическая часть в них сделана с применением квазипериодических материалов. Так что эти материалы очень полезны.

 Об открытии квазикристаллов

Я не занимался специально поиском квазипериодических материалов, потому что во всех книгах было сказано о том, что такие материалы не могут существовать. Именно так. Это была счастливая случайность. Я сделал открытие, но возник вопрос: «А что теперь с ним делать?». Мы с коллегами провели исследования и обнаружили, что нашли новый класс материалов. Та же история была и с фуллеренами. Специально их никто не искал, ученые просто обнаружили в данных одного из анализов C60. Что же это за молекула, в которой 60 атомов?

Пришли к выводу, что она представляет собой шар с икосаэдрической симметрией. Однако в случае с высокотемпературной сверхпроводимостью все было по-другому. Ее именно искали. Йоханнес Георг Беднорц и Карл Александр Мюллер пытались найти доказательство существования высокотемпературной сверхпроводимости и собирали образцы различных материалов со всего мира. Но они тоже сделали свое открытие случайно, потому что один исследователь прислал им образец недавно созданного оксида бария, лантана и меди, который выступал сверхпроводником. Я не помню, как звали того исследователя, но Мюллер и Беднорц прославились благодаря своему открытию на весь мир. Иногда открытия делаются случайно, и весь фокус в том, чтобы эту случайность не пропустить, не посчитать за ошибку, обратить на нее внимание. В любом случае нужно проводить анализ, а иногда открытие просто становится результатом целенаправленной работы.

Когда я впервые увидел дифракционную модель, картину дифракции электронов в электронном микроскопе с десятикратной вращательной симметрией (впоследствии я выяснил, что симметрия пятикратная), я решил, что имею дело с двойникованием. Это такой дефект материалов, который иногда может быть причиной появления похожей дифракционной модели. Мне уже доводилось иметь дело с подобными явлениями: я видел двойники, которые образовывали особую дифракционную картину, и пытался их найти. Весь тот день, 8 апреля 1982 г., я работал с микроскопом, пытаясь отыскать этих двойников, но не мог их найти. Их не было. И я подумал: «Если двойников нет, тогда что же это такое?». На анализ потребовалось много времени. Я занимался им не один, а с моим коллегой профессором, Израильского технологического института (Техниона) Иланом Блехом (сейчас он живет в Калифорнии). Профессор разработал модель, которая объясняла, как такой материал мог сформироваться. Три года мое открытие критиковали самым серьезным образом. Большинство ученых говорили: «Нет, это невозможно. Чему вас только учат в Технионе? Разве вы не знаете, что такого не может быть? Почитайте книги, и вы убедитесь: то, о чем вы говорите, просто не может существовать». Я отвечал: «О моих материалах вы не прочтете ни в одной книге». Другие люди поддерживали меня. Например, мой старый друг Джон Кан. Тогда мы работали в Национальном бюро стандартов. Он мне сказал: «Данни, этот материал явно что-то хочет нам сказать, это для тебя вызов. Узнай, что именно он от нас скрывает». Кто-то поддерживал меня, кто-то относился к моим исследованиям отрицательно, большинство же занимали нейтральную позицию.

В 1984 г., когда вышла в свет наша публикация, многие молодые ученые во всем мире незамедлительно приступили к изучению квазипериодических материалов, и они превратили мое открытие в отдельную область науки. В их числе был молодой Сергей Псахье, сегодня директор Института физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ), член-корреспондент РАН. Вскоре квазипериодические материалы стали изучать сотни, тысячи людей. Я сделал свое открытие, исследуя три вещества - сплавы алюминия с марганцем, хромом и железом, но было обнаружено огромное множество, сотни других таких веществ. Это был самый настоящий триумф науки. С момента публикации нашей работы в 1984 г. началось замечательное время, продолжающееся до сих пор. Постоянно открывают все новые материалы. Недавно была обнаружена отдельная подгруппа устойчивых квазикристаллов с интересными магнитными свойствами. Другие подобные материалы обладают интересными оптическими и электрическими свойствами и необычной теплопроводностью. Наука удивительна. Нельзя сказать, что мое открытие привело к перевороту в ней. Все, что мы знали до этого, верно. Однако теперь в нашем распоряжении появилась и дополнительная информация о том, что существует группа не периодических, а квазипериодических материалов. Большинство кристаллов – периодические, и к ним применимы все известные правила. Я не говорил, что они неверны, - нет, все верно. До этого понятие квазипериодичности людям тоже было известно, но во всех книгах было написано, что такие материалы не могут существовать. Однако они существуют.

Давно известно двумерное замощение, открытое известным британским математиком Роджером Пенроузом. Другой знаменитый британский математик, Алан Маккей, доказал, что дифракционная картина этих двумерных моделей может образовывать в обратном пространстве острые пики, дифракционные картины с резкими линиями. Но они не говорили о том, что такие материалы могут существовать. После открытия теоретики в области термодинамики доказали, что они могут быть термодинамически стабильными, но до этого они только говорили о том, что о подобных материалах ничего не известно. После того как было совершено открытие, ученые заявили: «Да, это неоспоримое доказательство того, что они могут существовать. Мы теперь знаем, что они могут быть, но раньше мы этого не знали». Насколько мне известно, никто не высказывал гипотезу о существовании таких материалов.

 О получении Нобелевской премии

Я никогда не ставил своей целью получение Нобелевской премии. Но когда премии за исследования в области квазипериодических кристаллов стали выдаваться одна за другой и многие ученые получали престижные награды, в том числе премию Вольфа (это номер два после Нобелевской) и премию Аминоффа Шведской королевской академии наук, мне все стали говорить, что стоит номинироваться на Нобелевскую премию. Тогда я отказывался и говорил: «Если я получу ее, то буду рад, но если не получу, то прекрасно смогу жить и без нее». На все вопросы о премии я отвечал: «О ней нужно говорить после того, как ее получишь, а не до того». Теперь я могу о ней говорить. 5 октября 2011 г. я получил «важное сообщение». Для меня это было полной неожиданностью. Я сидел у себя в офисе за компьютером и работал. Было 11:15 утра. Позвонил телефон, и незнакомый голос сказал: «Здравствуйте, вас беспокоят из Шведской королевской академии наук, пожалуйста, не кладите трубку. Для вас очень важное сообщение». У меня в голове пронеслась мысль: «Ничего себе, что же это будет?» А голос сказал, что мне присудили Нобелевскую премию по химии. Председатель комитета по химии и президент Шведской королевской академии наук сказали: «Не разговаривайте ни с кем в течение получаса. В 11:45 мы сделаем официальное объявление». Всякое желание работать моментально улетучилось, я просто сидел за столом, глядел в пол, и думал: «А что теперь? Что мне делать? Что будет дальше?» Это была экстраординарная ситуация, к которой я совершенно не был готов. Мне нужно было что-то делать, но я не мог понять, что именно. Сидел и размышлял над тем, что теперь произойдет. Через 20 минут я, наконец, придумал, что делать, и позвонил жене. Она профессор нескольких университетов в Хайфе. Я сказал: «Ты одна?». Она: «Нет, со студентами». - «Я получил Нобелевскую премию по химии. Но в ближайшие десять минут никому об этом не говори». Она отпустила своих студентов и отправилась в компьютерный центр, чтобы посмотреть официальное объявление Нобелевской комиссии, а затем приехала в Технион. После объявления ко мне в офис с поздравлениями стали прибегать люди, приехали пресса, фотографы. Можете себе представить, что там происходило. Люди были полны энтузиазма. Это было потрясающе, как будто национальный праздник.

Разница между тем, кем я был до премии, и кем стал после - колоссальная. Из просто хорошего ученого я превратился в супергероя. Это удивительное преображение. Нобелевская премия дает вам возможность заниматься чем угодно. Я хочу способствовать развитию образования, и основного, и научного, и технологического предпринимательства во всем мире. Я встречался со многими людьми из разных стран, в том числе и с ключевыми фигурами. Пока не встречался с Владимиром Путиным, но уже разговаривал с Бараком Обамой, президентами Китая, Тайваня, Сингапура и Хорватии. Недавно общался с президентом Эквадора и другими государственными деятелями. И все они меня слушали меня со вниманием и обещали помочь. Так что люди теперь относятся ко мне совершенно по-другому, чем раньше. Хотя, конечно, в семье у нас все осталось по-прежнему.

 О том, почему среди нобелевцев так мало россиян

Русская наука в прошлом была очень сильной. Она и сейчас на хорошем уровне, но не существует отдельной русской науки, есть только наука мировая. У всех ученых в мире, получивших Нобелевскую премию, есть одна общая черта. Знаете, о чем я говорю? Все они очень хорошо владеют английским. Это язык науки. Мы должны общаться на нем, это единственный способ понять друг друга. Мой родной язык – иврит. Однако мне нужно говорить по-английски, чтобы вы могли меня понимать. Так что русским ученым следует учиться говорить по-английски, причем с правильным произношением, словом, вести себя так же, как и все ученые мирового сообщества. И вам нужно публиковать свои работы в международных научных журналах. Русский язык, безусловно, красив, но вы никогда не получите Нобелевскую премию, если будет публиковать свои работы на русском, потому что люди на Западе не умеют читать по-русски. Они не могут ссылаться на ваши работы и цитировать их, если вы пишете по-русски. Нужно писать на английском, потому что это международный язык. Это очень простой, но в то же время крайне важный тезис.

В России есть, были и будут прекрасные ученые, но им нужно интегрироваться в мировое сообщество. Ученый, который говорит только по-русски, не может поехать в Соединенные Штаты и работать там в лаборатории, потому что его никто не поймет. Я хочу еще раз подчеркнуть этот момент, потому что я бы очень хотел, чтобы русские ученые примкнули к мировому сообществу. Многие мои российские коллеги прекрасно говорят по-английски, но еще больше российских ученых вообще не говорят на этом языке или говорят очень плохо. В 1991 г., более 0 лет назад, я посетил Екатеринбург. Тогда он назывался Свердловск. Я читал там лекцию. Собралось очень много ученых, но никто из них не понимал по-английски ни слова. И там был переводчик. Он изучал язык по Шекспиру и переводил шекспировским языком. Было очень забавно. Я только в художественной литературе такие слова встречал. Я сказал ему, что в следующий раз, когда приеду, лучше обойдусь без переводчика. Вам нужно учить английский. Это крайне важно. Российские ученые должны общаться с мировым сообществом, а главное средство общения — это, конечно, язык.

 

Директор Института физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ), член-корреспондент РАН Сергей Григорьевич Псахье:

 «Для многих физиков, химиков, кристаллографов было совершенно неожиданно признать, что бывает порядок без трансляционной симметрии. И одна из заслуг Дана Шехтмана состоит в том, что он не побоялся увидеть то, о чем не писалось в книгах. Потом, конечно, все сразу стали находить, все увидели. Но увидеть первым — вот что самое главное»

 «Нобелевская премия — не забег на дистанцию, где меряют секунды, и распределение призов предельно объективно. Здесь имеет значение, насколько та или иная страна вообще вовлечена в научную среду, достаточно ли установлено контактов и т.д. Многие российские открытия, которые, возможно тоже были достойны Нобелевских премий, просто прошли фоном, будучи опубликованы в соответствующих (или в несоответствующих) журналах. Очень многие труды были признаны спустя значительное время — например, открытия Виталия Гинзбурга, Жореса Алферова, Петра Капицы. Но стать Нобелевским лауреатом — не цель ученого, а его мечта. Цель – узнавать что-то новое. Это его внутренняя потребность»

 «Сейчас, конечно, российская наука все больше вплетается в мировую. Если рассмотреть вопрос об академгородках, которые создавались прежде всего в Сибири, на Урале, на Дальнем Востоке, то это было сильным решением, т.к. позволило создать высокую плотность ученых на одной территории. Здесь очень важна концентрация. Многие результаты были получены впервые именно в академгородках. Первые эксперименты на встречных пучках, например, были проведены в Институте ядерной физики в Новосибирске под руководством академика Александра Скринского. Сейчас времена меняются, и будем надеяться, что теперь большие научные премии будут получать не только те российские ученые, которые уехали, как Андрей Гейм и Константин Новоселов, но и те, которые остались»

Подготовил Валерий Чумаков

даниэль шехтман квазикристаллы сергей псахье томский государственный университет

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий