Случилась жизнь

Любовь Стрельникова
(«ХиЖ», 2021, №7)

Путевку в захватывающую и яркую научную жизнь ему выписала обычная советская школа в поселке Лебяжье Кировской области, где «не было ни одного плохого учителя». А сегодня Андрей Витальевич Наумов, доктор физико-математических наук, профессор РАН, сам учит и наставляет студентов и аспирантов. Ведь у него большое научное хозяйство — лаборатория в Институте спектроскопии РАН в Троицке и лаборатория и кафедра в Московском педагогическом государственном университете. Он с равным успехом занимается фундаментальной наукой, просветительством и образованием. О том, чему могут научить пчелы, как можно увидеть одну-единственную молекулу, что такое эпоха репутаций, зачем нужны российские научные журналы и о многом другом с гостем рубрики беседует главный редактор журнала Любовь Николаевна Стрельникова.


pic_2021_07_2.jpg

А.В. Наумов выступает на общем собрании профессоров РАН. Москва, 2020 


Физик, пчеловод, химик, музыкант, программист, стрелок, просветитель, тракторист-машинист — это все о вас, и список этот не полный. Давайте начнем с пчеловода. Чем привлекли вас пчелы?

Мои родители и их семьи всегда держали пчел, это была традиция. А кроме того, в моей семье было пятеро детей, я — самый младший среди братьев и сестер. Такой большой семье без натурального хозяйство было бы трудно. В детстве я жутко боялся пчел. Когда учился в старших классах, братья с отцом стали привлекать меня к работе с растущей пасекой (к концу школы было уже больше 60 ульев), научили терпеливому отношению к пчелам. За пчелами очень интересно наблюдать, их мир удивителен и чем-то похож на человеческий. Почему весной пчелы начинают роиться, когда часть их снимается с улья и улетает? Во-первых, это происходит, если в улье становится тесно. Тогда пчелы формируют новые маточники, и когда выходит новая матка, старая забирает старых пчел и улетает. А вторая причина — это отсутствие работы, когда из-за плохой погоды нет нектара. Тогда пчелы начинают бузить, и в результате происходит роение. Так что сепаратизм возникает из-за тесноты и безделья.

А мне пчелиные соты всегда напоминали конденсированные ароматические углеводороды. Правда, с недавних пор напоминают графен.

Кстати, о графене. Наши теоретики посчитали, как будет двигаться листочек графена на графеновой поверхности. Оказывается — никакого броуновского движения! Графену природой позволены только соразмерные движения, связанные с его симметрией. Но ведь и пчела по сотам не может ходить просто так на своих шести лапках. Я стал искать траекторию движения пчел по сотам, и выяснилось, что она похожа на траекторию движения графена по графену!


Тогда, может, вы объясните мне с точки зрения науки, почему сорвавшийся рой надо преследовать с металлическим ведром и железной палкой и постоянно стучать ими друг о друга?

pic_2021_07_5-1.jpg

Во время работы на пасеке. Кировская область, 2003

Мне эта картина хорошо знакома, потому что все свое детство каждой весной, в мае, я проводил на крыше с ответственным заданием «караулить пчел». А когда рой улетал, я бежал за ним с ведром и железной палкой и производил страшный грохот. И меня этот вопрос тоже очень интересовал — зачем я это делаю? Ответ нашелся на ВДНХ. В 1987 году мы с отцом оказались в Москве. Тогда путешествие в Москву включало обязательные пункты программы — посещение Мавзолея и ВДНХ. Без этого в село можно было не возвращаться — считай, что в Москве и не был. На ВДНХ мы обошли все павильоны, включая «Пчеловодство». И вот там-то нам и показали ультразвуковое устройство, которое заменяет ведро с палкой. Оказалось, что матка общается с пчелами с помощью ультразвуковых сигналов. Когда железом по железу бабахаешь, то в производимом звуке обязательно есть небольшая ультразвуковая компонента. Но ее достаточно, чтобы сбить пчел с толку. Из-за этой звуковой завесы они не слышат матку, поэтому тут же приземляются. И ты их забираешь.  А вообще занятия пчелами вырабатывают терпеливость и аккуратность — навыки, которые исследователю необходимы.


А чем еще, кроме пчел, вы интересовались и увлекались в юности?

Всем! Когда я перечисляю, какие возможности предоставляла нам обычная советская поселковая школа, да и сам поселок Лебяжье в Кировской области, где проживало всего три тысячи человек, мне никто не верит. Конноспортивная секция, секция вольной борьбы, секция гиревого спорта, лыжная секция, автошкола, мотоциклетная школа, военно-спортивный клуб. Я воспользовался всеми этими возможностями. Раз в неделю мы выезжали на стрельбы, у меня есть диплом победителя областных соревнований по стрельбе из автомата Калашникова. А по окончании школы я получил удостоверение тракториста-машиниста, то есть вышел из школы с профессией. У нас была своя поселковая музыкальная школа, и я ее закончил по классу баяна.


Родители заставляли вас ходить в музыкальную школу? Так частенько бывало.

pic_2021_07_3-2.jpg

Выступление на творческом конкурсе Всероссийского литературного праздника. Киров, 1985 

Да нет, все наоборот. По какой-то причине родители решили, что не будут меня туда отдавать. Музыкальная школа была напротив нашего дома, через дорогу. Я сам пошел туда и записался, ничего родителям не сказал. Отзанимался уже почти полгода, когда мой отец случайно встретился с директором школы и узнал, что давно уже пора платить за мое обучение. Тогда это были приличные деньги, особенно для многодетной семьи — 16 рублей в месяц. Тут как раз случился отчетный концерт, на котором я играл на баяне и пел. Мама с папой увидели, и вопрос был решен.

Учил меня музыке замечательный педагог Валерий Васильевич Михеев, он же директор моей музыкальной школы. Учил не только музыке. Мы играли в шахматы, вместе ремонтировали магнитолы, баяны, пианино. Я узнал от него много всего интересного и полезного.


Но вы ведь играете не только на баяне?

Да, играю еще на гитаре и корнете. В какой-то момент ко мне в музыкальную школу пришел учитель из Дома культуры и говорит: «Я начинаю собирать духовой оркестр. Видел тебя много раз на концертах, будешь играть на корнете». Это такая маленькая труба, промежуточный вариант между тубой и трубой. Он отобрал несколько человек из музыкалки, мы долго учились и все ждали, когда же нас на концерт поведут выступать. Однажды спрашиваю учителя — когда же концерт? А он мне — я вас вообще-то не для концерта учу. Будем на заказ играть, можно будет неплохо заработать. Заработки не получились, оркестр распался. Но я потом нашел, как применить новые навыки — мы открыли курсы горнистов и барабанщиков, а я стал руководителем. На учебу приезжали пионеры из разных школ района.

А еще в 80-е проходили Всероссийские литературные праздники, такая своеобразная олимпиада по литературе, истории, творческим дисциплинам. В 1985 году я стал победителем на таком мероприятии в Саратове, и меня наградили путевкой в Артек. В стране началась перестройка, и это была первая международная смена с участием детей из капиталистических стран. Я там выступал с песнями на баяне перед американской и западногерманской делегациями, перед высокими правительственными гостями Артека, был на этих мероприятиях и сам Горбачев. До сих пор во мне живет это очень яркое впечатление от общения с представителями совершенно другого мира.


Тогда в моде были музыкальные конкурсы самого разного уровня — для детей. Вы в них участвовали?

Конечно. Конкурсов и правда было много. Наш Киров — побратим города Седльце в Польше. Мы очень дружили в советские времена, и у нас регулярно проходил конкурс польской песни. Мне предложили выступить. Я поехал в областную библиотеку, нашел ноты и слова польской песни. Меня познакомили с поляком, который со времен войны осел в Кирове, он поставил мне произношение, так что текст песни я знал. Осталось выучить ноты, поэтому с листочком с нотами я не расставался, все время носил с собой. И тут, как на грех, мой друг зовет меня на речку купаться. Пока мы купались, его велосипед кто-то угнал вместе с моими нотами, потому что я положил листок в сумочку в его велосипеде. А я их еще не выучил!

Времени оставалось мало. Что делать? Пришлось самому сочинить музыку. Приехал на концерт в филармонию, спел, никто ничего не заметил. Мне вручили медаль, польские подарки и решили отправить в Польшу на гала-концерт. Я разволновался, подхожу к членам жюри и говорю — извините, тут казус случился. Песня польская, но музыку к ней я сочинил другую. Может получиться некрасиво, ведь в Польше песню знают. А мне говорят — так что же ты раньше-то молчал! Тогда бы у тебя точно гран-при был бы.

Интересно, что даже за пару-тройку месяцев до окончания школы я не был уверен, куда хочу пойти учиться. Рассматривал Институт культуры или консерваторию, потому что к тому времени я уже много где выступал, у меня были дипломы победителя всяких всесоюзных и всероссийских конкурсов, я пел с большим детским хором Гостелерадио, плюс профессиональное образование по классу баяна.


Но выбрали все же физику. Почему? Кто или что повлияло на ваш выбор?

Конечно — учителя, с которыми мне всегда невероятно везло. Мой замечательный учитель физики Алексей Михайлович Комлев буквально с первых занятий пустил меня к себе в лаборантскую — в святая святых. Я, конечно, сразу же отметился — сжег вольтметр, маленький еще был. Я его взял, засунул в розетку и увидел 220 вольт.  А потом вижу, что это не совсем вольтметр, а мультиметр, его можно повернуть на амперметр. Повернул рычажок, снова вставил, из прибора пошел дым.

Очень любил в технике копаться, смотреть, как все устроено. Мой отец был главным агрономом, ему положено было иметь радиоточку с обратной связью с военкоматом. Тогда, в начале 80-х, в поселках телефонов не было. Радиоприемник поставили, отец ушел на работу, и я тут же нажал кнопку. Из военкомата мне ответили — что случилось? Ничего, говорю, просто нажал кнопку. А мне говорят — больше не нажимай. Я удивился и тут же разобрал радиоприемник. Оттуда высыпался угольный порошок, образовалось много лишних деталей. Учился я тогда в первом или втором классе.

Учителя нас стимулировали и допускали такое исследовательское творчество. У Алексея Михайловича был помощник — лаборант. Он организовал нам кружок кинодемонстраторов, и в четвертом классе я уже научился управлять киноаппаратурой, показывал учебные фильмы.

Так что мой выбор определил учитель, и не один. В нашем Центре дополнительного образования для одаренных школьников в Кирове до сих пор работает Игорь Соломонович Рубанов, один из ведущих школьных математиков в нашей стране. Он до сих пор в олимпиадном движении. Он организовал летнюю математическую школу. Можно было сдать экзамен и в нее поехать. Я ездил туда четыре года подряд. А где математика, там и физика. И в олимпиадах, конечно, участвовал. Так что в 1991 году, в год окончания школы, у меня были письма-приглашения из МФТИ и МГУ имени М.В. Ломоносова.


Неужели родители отпустили в Москву? Это же был год путча!

Родители сказали: «На билеты в одну сторону мы тебе, конечно, денег наберем. А дальше уж как сможешь». В общем — испугались мы, и я поступил в Вятский педагогический институт. Это было своего рода продолжение династии учителей: моя мама и старшая сестра тоже работали в школе. А в Вятском пединституте работали преподаватели, которых я уже знал по олимпиадам, летней математической школе. Моя специальность называлась «Физика», а специализация — «Физика и информатика». Так получилось, что учился я не только на педагога, но и на исследователя.


pic_2021_07_4.jpg

А.В. Наумов с мамой К.Ф. Наумовой, школьной учительницей, на церемонии вручения медали в
честь Дня семьи, любви и верности. Киров, 2013


Вам нравилось программирование?

Программировать на разных языках я научился сам в 80-е годы, по книжкам — писал программы на бумаге. Компьютер Spectrum, первый в поселке, появился у меня — брат подарил. А потом в школу привезли компьютерный класс. Но оказалось, что в районе, кроме меня, никто не умеет программировать и вообще видят компьютеры впервые. Директор посовещался с учителем физики, и мне вручили ключи от компьютерного класса — занимайся. И два года, в 10—11 классах, я заведовал кабинетом информатики. Мне даже разрешили организовать кооператив: компьютерные игры и дополнительное образование по информатике. В РОНО мне выдавали билетики, я должен был их продавать и отчитываться. А программы к компьютерным играм писал сам. Так что выбор «физика-информатика» был логичным.


Понравилось в пединституте?

Да, это было очень интересное время. На физическом факультете тогда работала удивительно талантливый преподаватель — Людмила Ивановна Василевская. Она, в частности, курировала студенческие олимпиады по физике, благодаря которым удалось побывать в разных городах. Мы ездили в Горький, в Москву, в Красноярск, Адыгею. Несколько раз я побеждал, получал награды, а главное, все больше начинал интересоваться физикой. В Центре для одаренных детей мы открыли физическое направление, и я стал заниматься со школьниками-физиками. В результате мне предложили остаться на кафедре в институте. Но с условием — я должен защитить физико-математическую диссертацию. Я решил поступить в аспирантуру в Москве. А тут и случай подвернулся: двое моих школьников прошли отбор на международную олимпиаду по физике. Кстати, на этой олимпиаде один из моих учеников — Дмитрий Васильев — в тот год получил золотую медаль.

Я привез детей на сборы в Москву, в МФТИ. А сам осматривался. Походил по Физтеху, зашел в МГУ, в МИСИС, в Бауманку. А потом поехал в Пединститут. Дело было летом 1995 года. Везде все было закрыто — и ни души. А тут, в Педе, светят лазеры, кипит жидкий гелий, азот, молодежь снует туда-сюда, в общем — жизнь бурлит. К тому же завкафедрой Олег Николаевич Коротаев и замдекана Галина Николаевна Нерсесова отнеслись ко мне удивительно по-человечески, все объяснили, показали. Я был очень впечатлен и попросился в аспирантуру на эту кафедру. Давай, поступай, говорят, сдавай экзамены, готовь реферат по планируемой теме работы. Я полтора года читал книжки, научные статьи Персонова, в которых на тот момент мало что понимал. Ну а в 1996 году вместе со своей супругой Наталией мы поступили в аспирантуру МПГУ на кафедру, основанную Эдуардом Владимировичем Шпольским, выдающимся физиком, открывшим эффект возникновения квазилинейчатых спектров люминесценции и поглощения в специально подобранных матрицах при низкой температуре (эффект Шпольского). Шпольский 45 лет был главным редактором журнала «Успехи физических наук» и 43 года заведовал кафедрой теоретической физики в Педагогическом институте имени В.И. Ленина в Москве.

В 1998 году основные работы по теме диссертации я стал выполнять в Институте спектроскопии РАН, в отделе Романа Ивановича Персонова, ученика Эдуарда Владимировича Шпольского. Роман Иванович, которого я считаю своим учителем, сыгравшим принципиальную роль в моей научной жизни, был известным во всем мире выдающимся физиком-спектроскопистом. Он предложил присоединиться к работе его лаборатории в Троицком ИСАНе, где я и стал работать с конца 1996 года с непосредственным «шефом» Юрием Григорьевичем Вайнером и с еще одним аспирантом Михаилом Кольченко. Почти с самого начала своего научного пути жизнь меня свела с выдающимся физиком-теоретиком Игорем Сергеевичем Осадько, с которым мы проработали вместе вплоть до его безвременного ухода в 2020 году.


pic_2021_07_5-2.jpg

Л.И. Василевская, преподаватель курса общей физики в Вятском педагогическом государственном университете в 90-е годы, со своими учениками — А.В. Наумовым и Дмитрием Васильевым, завоевавшим золотую медаль на международной олимпиаде по физике в Осло в 1996 г., сейчас сотрудник ИТЭФ


90-е годы — тяжелое время и для науки, и для жизни. Вы не москвич, вам нужно было снимать жилье, у вас, видимо, семья уже образовалась, откуда деньги брали?

Подрабатывал, конечно. Начал зарабатывать еще в студенчестве — в Центре работы с одаренными школьниками и репетиторством. А на третьем курсе нам разрешили в общаге открыть фирму по остеклению балконов и лоджий. Мы с товарищем сами делали окна и стеклили ими квартиры в Кирове. Когда приехали в аспирантуру в Москву, вместе с супругой занимались набором текстов. У нас было хорошее конкурентное преимущество — компьютер. Мы жили на «Юго-Западной» в общежитии. Я вывешивал объявления, и мне приносили диссертации для набора. Набрал, наверное, под тысячу диссертаций, от теологии до квантовой теории поля. Польза была большая — много узнал интересного и научился пользоваться клавиатурой вслепую. А еще ходили в Олимпийскую деревню разгружать фуры.


В эти годы многие уезжали работать за границу. Вам удалось поработать в западных лабораториях?

pic_2021_07_3-1.jpg

Работа на установке по детектированию спектров одиночных молекул и криогенной флуоресцентной наноскопии в Байройтском университете. Германия, 2004

В 1998 году к нам приехали немецкие коллеги из Байройта. Это небольшой город в Баварии, где проходит ежегодный вагнеровский оперный фестиваль. В Университете Байройта была очень хорошая криогенная школа. Одну из лабораторий возглавлял Дитрих Хаарар, друг и коллега  Романа Ивановича Персонова. В то время многие сотрудники отдела Персонова ездили туда в командировки для проведения совместных работ.

Это было поразительное совпадение. Дело в том, что в детстве мы выписывали журнал «Наука и жизнь». Совершенно непонятно почему, но я запомнил малюсенькую заметку 1987 года про то, что советские физики вместе с западногерманским ученым Дитрихом Хаараром смогли разработать лазерную технику, которая позволит увеличить плотность оптической записи в миллион раз. Через 11 лет я попадаю к Персонову, и тут приезжают немцы от Хаарара!

Был август 1998-го, в стране дефолт, пока гуляли с гостями по Арбату, курс немецкой марки вырос в четыре раза. Потом поехали к нам в общагу. На 15-й этаж пришлось идти пешком, потому что лифт не работал. А угощали мы гостей «чем Бог послал». Немцы совершенно обалдели. Сотрудник Хаарара говорит мне: «У меня до конца года есть деньги, приезжай поработать к нам в лабораторию». — «Я за границей не бывал, английского не знаю, загранпаспорта нет». — «Вот на сколько успеешь приехать — все твое». Я успел, уехал туда в свой день рождения, 13 ноября.

Отработал до конца года, полтора месяца, вместе с Романом Ивановичем Персоновым и своим непосредственным шефом. Даже за столь малое время нам удалось получить интересные результаты, опубликовать статью. Так что числился я аспирантом в МПГУ, работал и делал диссертацию — в ИСАНе и в Университете Байройта. Наше сотрудничество продолжилось и после прихода на кафедру нового руководителя — профессора Келера, выдающегося специалиста в области спектроскопии одиночных молекул. До сих пор мы сотрудничаем и с ним, и с еще одним пионером в области спектроскопии одиночных молекул — Лотаром Кадором.


Не было желания уйти из науки? Многие тогда бросили ее, ушли в бизнес, надо же было семьи содержать, детей поднимать.

Честно говоря, не помню, чтобы хоть раз об этом всерьез задумывался. Научная работа была очень интересной. Меня родители учили, что тяготы жизни — это нормальное и естественное положение дел. Было очень много работы по домашнему хозяйству. Да и в школе постоянно приучали к труду. Мы с ребятами регулярно ездили на заготовку дров, на лесопосадки. Был у нас и пришкольный участок, где дети обязательно отрабатывали на посадках, прополке, уборке урожая. Мальчики учились работать на тракторе, девчонки шили на машинках. Тогда это называлось общественно-полезный производительный труд. Мне кажется, это то, чего сегодня детям катастрофически не хватает — и в школе, и дома. Слишком «однобоко» общество понимает права ребенка, а также перспективы развития робототехники.

Теперь неудивительно, что докторскую вы защитили в 35 лет — это рано для экспериментальной науки, да еще с учетом разрухи 90-х — и сразу же стали заместителем директора Института спектроскопии. Сегодня вы занимаетесь спектроскопией одиночных молекул. Молекулы — это главный объект исследования науки химии. Так вы физик или химик?

Вообще, на Западе спектроскопия как наука относится к химии. И когда мы встречаемся с коллегами на международных мероприятиях, то большая часть из них представляет химические кафедры и лаборатории. Одному из моих коллег, почетному профессору МПГУ, профессору Стэнфордского университета Уильяму Мёрнеру, когда он в 2018 году приезжал к нам читать открытую лекции, журналисты тоже задали подобный вопрос: «Вы физик, работали в IBM Research Laboratory, Нобелевскую премию получили по химии в 2014 году, а лекция на 99% была про биологию и медицину. Неужели границы между науками окончательно стерты?» Он сказал, что физика в первую очередь дает приборы и методики для исследования во всех естественных науках. И это одна из важнейших ее задач. Зайдите в любую химическую лабораторию, и вы найдете там масс-спектрометр, ЯМР-спектрометр, хроматограф, спектрофотометр, флуориметр… Все это пришло из физических лабораторий.

Я бы к этому добавил, что физика — это наука, которая ищет фундаментальные закономерности в природе и описывает их языком математики. Математический язык накладывается на процессы, явления, на молекулы, на их структуру, на то, как они взаимодействуют между собой, со светом. Это, на мой взгляд, отделяет физику от химии и биологии. Математика, конечно, царица наук, но служанка физики. Хотя сегодня в химии и биологии математики тоже много.

В общем, я — физик, хотя конкретные исследования моей лаборатории и моих сотрудников лежат в области химии и физической химии. Мы создаем методики исследования, которые используют в химии и биологии. Но для души — что-то описать математическим языком, решить какое-то уравнение, найти какую-то закономерность… Что касается замдиректорства, опыт административной и организационной работы я приобретал под руководством выдающегося спектроскописта, члена-корреспондента РАН Евгения Андреевича Виноградова — моего старшего коллеги и наставника, возглавлявшего ИСАН с 1989 по 2015 год».

Химия — исключительно творческая наука. Мне кажется, физика более строгая, на все пуговицы застегнутая, она держит себя в рамках законов и носом кверху. А химики так и норовят законы обойти: слил, смешал, подогрел, ужаснулся, восхитился… И это счастье. Химики — творцы, создающие своими руками объекты исследования.

Научный поиск — это всегда творчество. Недаром зарубежные академии сегодня называют Science and Art. Творчества в работе физиков очень много. Однажды мы приехали в Германию, в лабораторию к профессору Келеру — начинали совместный проект по исследованию димеров. Профессор рассказывает, показывает установки. А потом и говорит: «И последнее, что я хочу вам сказать, — no glue, no scotch!» (никакого клея и скотча!). Мы удивились, а он — да знаю я вас, русских, всю установку обмажете пластилином, обклеите скотчем, потом не отмоешь. Действительно, немцы все закажут в мастерских — на винтиках, на кронштейнах, чтобы аккуратно. А как мы зачастую работали в старые времена? Брали оптические элементы, крепили в определенном положении пластилином или изолентой, смотрели, получилось или нет. Если нет — крепили иначе. Чем не творчество? И вдруг, два года спустя, Гейму с Новоселовым дают Нобелевскую премию за открытие графена. А мы опять приезжаем в Германию, и я говорю: «Ну вот, Юрген, разрешил бы пользоваться скотчем, глядишь, чего-нибудь наотщепляли бы и Нобеля получили».


Наука всегда привлекала творческих людей, потому что была пространством свободы. Раньше свободы было больше. Сейчас на науку наложено множество ограничений: заявки, отчеты, еще раз отчеты, статьи, планирование фундаментальных научных результатов на годы вперед, какие-то новые сомнительные правила, по которым должно жить научное сообщество… Да идите к черту! Научное сообщество должно жить вне правил, кроме ограничений, накладываемых научной методологией и правилами научной дискуссии. Согласны?

Да. Кто-то из нобелевских лауреатов, к сожалению, не помню — кто, очень понятно разъяснил, как уничтожить науку в отдельно взятой стране. Вы должны придумать чрезвычайно разветвленную грантовую систему с многочисленными направлениями, поднаправлениями, кодами классификации, всех ученых заставить писать заявки. Причем грантовых программ должно быть много, а гранты должны быть небольшими и краткосрочными. Потом затребовать витиеватые отчеты и не забывать каждый раз менять правила написания заявок и отчетов, чтобы люди не могли привыкнуть, каждый новый конкурс должен отличаться от предыдущего. И поверх этого всех запугать строгими проверками и наказаниями за неправильное исполнение. Через 15 лет вы гарантированно обнаружите, что в стране исчезла наука.

Впрочем, в этой части у нас в стране появляется определенный оптимизм. Весьма разумно построена грантовая система Российского научного фонда, набирает обороты система экспертизы Российской академии наук, обновляется приборная база организаций. У меня, например, в лабораториях ИСАНа и МПГУ сейчас имеются фантастические возможности для проведения экспериментов по спектроскопии одиночных молекул и оптической наноскопии на самом высоком конкурентном уровне.


pic_2021_07_11.jpg

Директор Троицкого инновационного кластера В.В. Сиднев и А.В. Наумов на открытии технопарка в Троицке. 2015


Как увидеть одиночную молекулу?

Когда говорят «увидеть молекулу», человек обычно представляет себе шаростержневую модель, какие нам показывали в школе и рисовали в учебниках. Но увидеть молекулу сложно — она слишком мала. Однако если она будет светиться, люминесцировать, то эту светящуюся точку можно будет разглядеть даже в обычный микроскоп.


Здесь, наверное, можно провести аналогию со звездами во Вселенной. Если бы они не светились, мы бы никогда не увидели их на таких огромных расстояниях. А светиться может любая молекула?

В принципе — любая. Молекула может перейти в возбужденное состояние, а потом вернуться в основное, испустив при этом фотон.  Другое дело, что разные молекулы будут излучать по-разному — с разными скоростями, с разными эффективностями, на разных длинах волн, все зависит от структуры и локального окружения конкретной молекулы. Обычно, когда мы говорим, что видим молекулу, мы говорим о люминесценции в видимом диапазоне длин волн от 400 до 800 нанометров (как в радуге). Диапазон очень узкий с точки зрения физики, но чрезвычайно важный для человека.


Кто сформировал это направление в науке?

Каноническое определение люминесценции дал в 1948 году известный миру советский физик, лауреат четырех Сталинских премий Сергей Иванович Вавилов: «Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно 10−10 секунд и больше». Это определение позволяет отличить люминесценцию от теплового излучения, что особенно важно при высоких температурах. Но еще интереснее то, что люминесценция может происходить и при очень низких температурах, поскольку она не использует тепловую энергию и свечение у нее «холодное».

Одна из самых сильных в мире люминесцентных школ — это советско-российская, которая ведет свое начало от Петра Николаевича Лебедева (1866—1912), изучавшего свойства света. Он доказал, что свет оказывает давление на вещество, что свет, как и вещество, обладает не только энергией, но и импульсом. Он подчиняется аналогичным законам сохранения, как и вещество, и постоянно взаимодействует с веществом.

Затем школа начинает развиваться благодаря усилиям ученика Лебедева — Петра Петровича Лазарева, который начал работать с Лебедевым в 1905 году, после смерти Лебедева стал руководителем его лаборатории, а в 1916 году — директором первого Научно-исследовательского института физики в Москве, из которого вышли известные ученые С.И. Вавилов, А.Л. Минц, П.А. Ребиндер, В.В. Шулейкин, Э.В. Шпольский. Вавилов развивал это направление — взаимодействие света с веществом и природа люминесценции — в ФИАНе, а Э.В. Шпольский — в Педагогическом институте им. В.И. Ленина в Москве (сейчас МПГУ), в который перешел из МГУ. Он дружил с Петром Леонидовичем Капицей, поэтому привнес криогенную тематику в свои исследования. Это была изюминка Шпольского, здесь он и совершил свои основные открытия — эффект Шпольского и матрицы Шпольского. Он продемонстрировал, что люминесцентная спектроскопия становится гораздо более информативным инструментом, если ее использовать при криогенных температурах, особенно в случае сложных органических веществ.

Мне кажется, что в начале ХХ века люминесценция была очень модной, если можно так сказать, штукой. Тогда наш О.В. Лосев в Нижнем Новгороде впервые исследовал свечение кристаллов карбида кремния, полупроводника, при прохождении электрического тока.

Тогда был проявлен удивительный интерес к свету как таковому, потому что пришло понимание, что свет — еще одна форма существования материи. И ведь с самого начала было понятно, что если мы видим свечение молекул, анализируем его, раскладываем в спектр, то мы можем решить обратную задачу — сказать, глядя на спектр, как устроено это вещество, какова химическая природа этой молекулы. Бери щепотку соли, бросай в костер и увидишь яркие оранжевые вспышки — это всем известный оранжевый дублет натрия. Никаких квантовых технологий и сложной химии, ты просто видишь.

Когда мы говорим, что видим молекулу, мы подразумеваем, что видим люминесцентное свечение одной-единственной молекулы. Конечно, увидеть одиночную молекулу очень сложно. Число Авогадро нам известно со школы. Помните школьный пример? Берем кусочек сахара, растворяем в Женевском озере, зачерпываем воду чашкой, и в ней будет миллион молекул сахара.


Это если идеально перемешать.

Конечно, но это умозрительное упражнение. А вот практический вопрос — как теперь из этого миллиона выделить одну молекулу сахара? Вавилов, Шпольский, да и многие другие исследователи в разных лабораториях мира пытались это сделать. Оказалось, что при температурах жидкого гелия можно увидеть линейчатые спектры молекул, похожие на штрихкоды с квазилиниями. Собственно, это Шпольский с коллегами и сделали. Более того, он выявил, что существуют специальные материалы — матрицы, прозрачные замороженные кристаллы. В них надо помещать молекулы, которые мы хотим увидеть, в малой концентрации. А затем мы берем лазер и освещаем эту матрицу очень узкой, в спектральном смысле, линией, красной например. И оказывается, что во всем этом прозрачном материале мы можем возбудить селективно не все число Авогадро, а только маленькую порцию. А при низких температурах это и вовсе будет счетное число молекул.

И вот эту историю сделал Роман Иванович Персонов, ученик Шпольского. Он защитил диссертацию в Пединституте, в 1968—1969 году перешел в Институт спектроскопии АН СССР, лабораторию электронных спектров молекул. И уже в 1972 году они совершили открытие — показали, что с помощью узкополосного лазерного источника можно селективно возбуждать малые ансамбли молекул, а можно, наоборот, «фотовыжигать» их, из-за чего в спектре поглощения появляется дырка — спектральный провал. Эти открытия были отмечены Государственной премией СССР.


Однако Нобелевскую не получил?

Кто-то из великих сказал: «Чтобы получить Нобелевскую премию, нужно жить долго». К сожалению, Роман Иванович рано ушел — в 2002 году, спустя несколько дней после 70-летнего юбилея. А ведь в 70-е после опубликования его результатов началась большая международная гонка. Ее подстегивало желание создать оптическую память со сверхплотной записью. Считали, что можно в каждой точке оптического компакт-диска реализовать еще одну «спектральную» координату, выжечь линейку провалов, череда которых будет соответствовать битам информации. Теоретически это позволило бы увеличить плотность записи в миллионы раз.

В погоню за этой технологией бросились многие физические лаборатории, особенно близкие к технологическим гигантам. Будущий Нобелевский лауреат Уильям Мёрнер тоже пытался создать эту память, работая в IBM Research Laboratory. Но вместо разработки нового типа оптических дисков со сверхплотной записью ему удалось увидеть спектры одной единственной молекулы.

Постепенно понижая концентрацию пентацена в замороженной матрице — кристалле пара-терфенила, Мёрнер со своим постдоком Лотаром Кадором зарегистрировали едва различимый спектр поглощения, и у них хватило смелости заявить, что поглощает одна молекула. Это был конец 1989 года. А уже через несколько месяцев (в 1990-м) о регистрации люминесцентного свечения одной молекулы пентацена заявил Мишель Оррит в Университете Бордо. Кстати, в то время в Бордо на стажировке был Роман Иванович Персонов, и он, конечно, сыграл очень важную роль в этих работах.

Кандидатом в лидеры была еще и третья лаборатория, в Цюрихе, которую возглавлял Урс Вилд. При значительном финансировании эта лаборатория стала только третьей в гонке за одиночными молекулами. Любопытно, что на вопрос об отставании, профессор отвечал, что в те времена у него были значительные проблемы с поиском молодых сотрудников. Так что это еще одно подтверждение, что передовая наука делается руками молодых ученых.


Как доказали, что светится именно одна молекула?

В первых же экспериментах с фотолюминесценцией исследователи обнаружили квантовое поведение системы: то светит, то не светит, то на одной длине волны, то на другой. Такое поведение возможно только для одиночной молекулы, но не для ансамбля, где регистрируется интегральное свечение без скачкообразных изменений.


А каким было ваше место в этой гонке?

К сожалению — весьма удаленное от основных событий, потому что в 90-е годы такое дорогое оборудование мы не могли себе позволить. Свои первые эксперименты мы провели в Германии в 1999 году. Как я уже говорил, в то время многие сотрудники нашей лаборатории часто посещали Байройтский университет. Но мы знаем, и это признано мировой наукой, что корни этих открытий лежат в наших отечественных люминесцентных школах Вавилова, Шпольского, Персонова. Последние годы в России появляются лаборатории, но не так быстро, как могло бы быть. Еще в середине 2000-х мы были едва ли не единственной группой в России, кто занимался селективной лазерной спектроскопией и наблюдал люминесценцию одиночных молекул. Сейчас таких лабораторий в России — десяток, в мире — сотни.


Но вы же все-таки сказали свое слово в этой науке? Какое достижение вы считаете основным?

Я полагаю, что одно из наших основных достижений — это многопараметрическая флуоресцентная наноскопия с детектированием одиночных молекул. Мы научились не просто «пересчитывать» все примесные молекулы в тонкой пленке, но и восстанавливать их координаты (все три!) с нанометровой точностью, измерять спектры люминесценции и их зависимости от различных параметров (температура, внешние поля, интенсивность лазера). Чтобы реализовать технику наноскопии, нужно, чтобы в поле зрения микроскопа оказалось значительное количество примесных молекул маркеров — сотни тысяч, миллионы, но, при этом, визуализировать их необходимо раздельно. Мы придумали такую криогенную технику, в которой поочередно селективно возбуждаем отдельные молекулы, перестраивая длину волны возбуждающего узкополосного лазера. В каком-то смысле мы похожи на астрофизиков, которые «пересчитывают все звезды на небе» и изучают их свечение. Мы, в свою очередь, «пересчитываем» все излучающие молекулы в поле зрения микроскопа.

В последние годы мы начали работать и с другими люминофорами — полупроводниковыми квантовыми точками, центрами окраски в алмазе, микро- и нанокристаллами перовскитов. Сейчас подобные разработки во всем мире переходят из области фундаментальных исследований в практику. Медицина и биофизика, квантовые технологии и материаловедение требуют разработки методов дальнеполевой нанодиагностики различных материалов. С другой стороны, часто нужно иметь точечный источник на основе одного квантового излучателя (молекулы, квантовой точки, центра окраски в кристалле), например, для создания источника одиночных фотонов, неклассического света.


Сколько специалистов в этой области собирает ваша специализированная международная конференция?

Наша традиционная конференция называется Hole Burning Single Molecule and Related Spectroscopies. Впервые она прошла в Таллине в 1989 году. Это весьма «камерная» конференция, но приезжают туда практически все ключевые исследователи направления оптики одиночных квантовых излучателей. Конференция собирает примерно 150-20 0 человек. В 2018 году конференция впервые прошла в России, потому что мы наконец-то выиграли конкурс, на который подавали три или четыре раза. К нам приехало примерно 150 человек, включая пионеров направления профессоров Мёрнера и Оррита. Кстати, при поддержке МПГУ и Университета Тарту была учреждена международная награда — медаль Шпольского — Ребане — Персонова за выдающиеся результаты в селективной лазерной спектроскопии. Ее первым обладателем стал профессор Федор Борисович Железко, директор Института квантовой оптики в Ульме. Мы рассчитываем, что эта медаль будет вручаться каждые три года на конференции HBSM Конечно, есть и другие конференции. На самом деле, наше направление так или иначе представлено на всех смежных конференция, скажем — по квантовым технологиям и квантовой оптике, квантовой сенсорике, медицинской диагностике, всего не перечесть. Наши методы используют в самых разных областях науки.


pic_2021_07_10.jpg

Экскурсия ведущих ученых в области спектроскопии одиночных молекул и селективной лазерной спектроскопии сложных сред в лаборатории электронных спектров молекул ИСАН во время международной конференции HBSM—2018 в Москве.

Слева направо: Т. Баше (Майнц, Германия), У.Э. Мёрнер (Стэнфорд, США), М. Оррит (Лейден, Нидерланды), Ю.Келер (Байройт, Германия), А.В. Наумов, Р. Янковиак (Канзас, США)


Прошло 30 лет. Как изменился метод?

Метод изменился кардинально и во многих приложениях сегодня стал рутинным. Один из ключевых моментов был связан с развитием инструментария, когда появились высокочувствительные детекторы, которые позволяют с эффективностью почти 100% регистрировать одиночные фотоны. Причем это были не только точечные детекторы, так называемые лавинные фотодиоды, но и ПЗС-камеры, наподобие тех, что сейчас имеются почти в каждом смартфоне. Только они позволяют каждым пикселем зарегистрировать один-единственный фотон. Плюс развивалась оптика, появились хорошие объективы, хорошие светофильтры. Химики тоже не дремлют — синтезируют новые молекулы, например, с экстремально высоким квантовым выходом люминесценции. Мы начали совместный проект с группой член-корреспондента РАН Юлией Горбуновой, где умеют синтезировать макромолекулы — молекулярные наномашины с удивительными свойствами. Мы надеемся, что регистрация их свечения на одиночном уровне даст фундаментальные знания об их структуре и откроет направления их использования.

И вот когда стало ясно, что с помощью обычного микроскопа с двумя объективами, пзс-матрицы, фильтров и лазерного возбуждения можно увидеть свечение одиночных молекул не только в пленке, но и в жидкости, и не только при низких температурах, но и при комнатных, к нам пришло несметное количество исследователей из life science. С нулевых годов метод прочно вошел в биологию и в медицину. Химики и биохимики научились линковать к нужным местам биологических объектов молекулы, способные люминесцировать, например — порфирины и цианины. Так, например, можно визуализировать вирус и посмотреть, как он проникает в клетку. Или наблюдать, как молекулы лекарства с люминесцентными маркерами попадают в органы и ткани.

Мы можем взять нейрон, облепить его маркерами, визуализировать и посмотреть, что происходит в синапсах. И увидеть — вот это синапс человека, у которого начинается альцгеймер, а это синапс здорового человека. Или заняться оптической расшифровкой ДНК. Сейчас речь идет даже о том, чтобы секвенаторы ДНК встраивать в смартфоны. Десять лет назад это казалось фантастикой, а сейчас это почти осуществимо. Светочувствительные матрицы уже на потоке, плоская адаптивная оптика есть, лазеры — не проблема. У меня в часах есть лазер, видите? Мерцает. Пока что он измеряет только пульс. Кто бы мог подумать десять лет назад, что монохроматический лазер 532 нм будет встроен в часы! А сейчас «Самсунг» объявляет, что в умные часы следующего поколения будет встроен спектрометр комбинационного рассеяния. Лазер будет постоянно зондировать кожу, отслеживать изменения, например, в потовых выделениях. Если будут обнаружены те или иные «подозрительные» маркеры, часы будут сигнализировать владельцу о необходимости обратиться к врачу.

Сегодня метод стал настолько доступным, что его включают в университетские практикумы по спектроскопии на физических, химических, биологических факультетах университетов.


Итак, люминесценцию одиночной молекулы мы увидели. А можем ли мы увидеть свечение отдельного атома?

Да, уже умеют, благодаря лазерному охлаждению и пленению атомов в ловушках. Это было отмечено Нобелевской премией, но, к сожалению, пионер этого направления, наш выдающийся соотечественник Владилен Степанович Летохов премию не получил. Так вот, если взять атом, сильно охладить его в ловушке, то поскольку никакого теплового излучения нет, сам он не может перейти в возбужденное состояние. Тогда мы освещаем его лазером, переводим тем самым в возбужденное состояние и смотрим за его свечением. Сейчас эта техника уже перешла в область практики.

Сегодня свечение сильно охлажденных атомов в ловушке используют для создания стандартов частоты и времени. Они нужны, чтобы лучше стабилизировать и синхронизовать часы, которые установлены на орбитальных и наземных станциях. Тогда мы сможем с большей точностью восстанавливать координаты в системах навигации GPS и ГЛОНАСС. Этим сейчас занимается ФИАН и его директор Николай Николаевич Калачевский, академик Сергей Николаевич Багаев в Институте лазерной физики, коллеги в Институте спектроскопии.


Фундаментальные исследования, прикладные исследования и образование — вот три кита, на которых держится науки. Убери одно, и система рухнет. Что из перечисленного вам наиболее интересно?

У меня, к сожалению, нет большого опыта в R&D, хотя нас и призывают об этом думать — о пользе наших фундаментальных исследований для народного хозяйства. Но здесь, как мне кажется, есть системная ошибка. Предположим, у ученого появилась идея, которую можно внедрить в практику. Ее либо передают (продают) индустриальной компании, либо сами исследователи должны организовать стартап — уйти в технологическое предпринимательство. Но тогда должна быть гарантия возврата в фундаментальную науку. Насколько я знаю, в некоторых странах такая гарантия предусмотрена. Либо надо начинать заниматься инновациями, когда приближаешься к пенсии. Многие мои коллеги, западные профессора, как правило, начинают заниматься высокотехнологичным бизнесом, уже когда выходят на пенсию.

Тот же самый Дитрих Хаарер из Байройта перед пенсией стал вице-президентом компании Bayer AG, а уже будучи на пенсии придумал технологию маркирования продуктов с применением люминесценции. Эта маркировка должна была защитить потребителей от бесконтрольной перезаморозки продуктов питания. Такая перезаморозка может быть опасной для человека. После одного из инцидентов в магазинах Германии появился запрос на разработку некоего маркера, подтверждающего, что продукт ни разу не перезамораживали. Хаарер с коллегами нашли такое вещество, молекулы которого при однократном перемораживании переходят на более высокий энергетический уровень и начинают люминесцировать в другом спектральном диапазоне. Этот маркер, названный fresh matter, нужно размещать на упаковке рядом со штрихкодом. Когда кассир считывает лазером штрихкод, лазер захватывает и этот маркер, и вещество начинает светиться тем или иным цветом. В зависимости от цвета становится ясно, перемораживали продукт или нет.

Красивое решение, но внедрить его было крайне сложно. Первым делом к разработчикам пришли ребята и предложили выкупить технологию за круглую сумму, чтобы она никогда не появилась в магазинах. Так что трудности внедрения часто связаны не с технологическими проблемами, как мы видим, а с сугубо коммерческими, иногда переходящими в криминальные. Сейчас, спустя десять лет, к разработчикам обратилась компания McDonald’s, которой потребовались такие маркеры для маркировки полуфабрикатов. И она вроде бы прорвалась через этот барьер.

Когда нобелевского лауреата, академика Жореса Ивановича Алферова спрашивали, чем фундаментальная наука отличается от прикладной, он отвечал, что любая наука прикладная. Просто мы не знаем, когда мы получим практический выход — через два месяца или через 200 лет. А я бы эту фразу продолжил — …и мы никогда не знаем, где именно она будет приложена, где выстрелит. Люди хотели сделать оптическую память в миллион раз больше, а пришли к визуализации вирусов, синапсов и отдельных клеток.

Конечно, хочется осязаемой пользы для общества от нашей работы. Хотя ученики и образование — это тоже ощутимая польза. Особенно, когда мои ученики говорят, что благодаря мне им удалось добыть новое знание. А фундаментальная наука завораживает и привлекает больше всего, потому что там ты работаешь не ради результата, а ради интереса и процесса.


Какими свойствами должен обладать выпускник университета, чтобы стать успешным в науке?

Ключевые слова — «мотивация, целеустремленность, кругозор». Первое, что я спрашиваю студентов, когда они приходят к нам на физику — что читали и что читаете? И это катастрофа — не читают ни художественную, ни специальную литературу. Откуда возьмется кругозор? Интерес к жизни? Мотивация? Целеустремленность? До смешного доходит — человек может поехать, например, во Францию и ничего не знать об этой стране, ее людях, ее традициях, потому что не читали классиков французской литературы, которая дает представление обо всем этом. Ученому нужно воображение. Он должен уметь представлять, впечатляться, удивляться. Он должен уметь задаваться вопросами, потому что с них начинается наука. А для этого надо много читать.


pic_2021_07_14.jpg

На церемонии вручения медали и премии Academia Europaea с профессором С.П Капицей. Москва, 2004


Сколько у вас студентов и аспирантов и сколько статей вы публикуете в год?

В Институт спектроскопии ко мне в лабораторию традиционно приходят студенты и аспиранты из Физтеха, МГУ, Бауманки, в последние годы — ВШЭ, в лаборатории на кафедре МПГУ — свои студенты, там работает уникальная программа бакалавриата «Фундаментальная физика на английском языке». В среднем в нашей группе работает человек десять студентов и аспирантов. Если говорить об учениках, то тут я вспомню высказывание академика Гинзбурга, который говорил, что мало назвать кого-то учеником, нужно, чтобы он когда-нибудь назвал тебя учителем. В нашем коллективе сейчас работают талантливые молодые ученые — кандидаты наук Иван Еремчев, Камиль Каримуллин, Максим Гладуш, Константин Магарян. Камиль Каримуллин, например, приехал в наш коллектив из научной группы профессора Виталия Владимировича Самарцева из Казанского Физтеха. Такие межуниверситетские межрегиональные связи усиливают команду.

В год мы публикуем десяток статей, но таких, которые цепляют, — две-три. Хотя, в науке, так же, как в музыке, предсказать появление хита практически невозможно. Моя самая любимая статья, теоретическая, которую я долго вынашивал, имеет всего одно цитирование и интересуются ею крайне редко. Но цитирование — вопрос больше политический.


А как узнают, если публикуются миллионы статей, среди которых очень много мусора?

Искать действительно очень сложно. Вот эти миллионы статей, которые вы назвали мусором, поиск и затрудняют. Много мусора или нет? Не могу сказать. В США какое-то время назад было выполнено исследование. В ведущих университетах попросили воспроизвести результаты свежих статей из элитных журналов, включая группу Nature. И выяснилось, что 60% результатов не воспроизводится, в том числе и в Nature и в том числе по медицине. Ужасная история.

Вообще-то это уже и не наука вовсе, потому что воспроизводимость опубликованных результатов — обязательное условие научного поиска. Нет воспроизводимости — нет науки. Когда в науку проникает бизнес, она умирает. Так говорит нобелевский лауреат Джеймс Уотсон.

Тут можно пытаться разобраться, в чем дело — в плохих, недобросовестных ученых, непреднамеренных ошибках или в прямом жульничестве. Но кто будет это выяснять? В науке нет следственного комитета. Ведь один из ее базовых принципов — честность. Поэтому сегодня начинается эпоха репутаций. Есть группы, с которыми ты знаком лично, за которыми следишь, с которыми постоянно обмениваешься информацией и, как правило, сотрудничаешь. Конечно, система publish or perish — публикуй или погибнешь — заставляет мельчить результат. Но это уже у всех в зубах навязло.


pic_2021_07_6.jpg

А.В. Наумов с лауреатом Нобелевской премии по химии 2014 г. Эриком Бетцигом на конференции CLEO Europe. 2015


Да уж, давайте лучше о чем-нибудь приятном. Ваше музыкальное образование и любовь к музыке помогают вам работать в науке?

Как ни странно — помогают. Мне легче решать уравнения под музыку, будь то Моцарт, Вивальди, Шнитке, Вагнер, «Битлз» или «Квин». Помню, как мой научный учитель Роман Иванович Персонов пригласил меня к себе домой в выходной день обсудить мой первый научный доклад. Это был, кажется, 1998 год. Он проводит меня в большую комнату, сажает в кресло, открывает стенку, а там музыкальный центр, включает музыку и уходит. Кажется, это была Пятая симфония Малера. В полном недоумении я сидел минут пятнадцать и слушал, а он иногда заглядывал и смотрел на меня. Когда симфония закончилась, он пришел и говорит — рассказывай, чего слышал. Я что-то из себя выдавил. Ну хорошо, говорит, теперь можно и наукой заняться. Так я прошел проверку.

Он сам был профессиональным балалаечником, играл в Московском оркестре народных инструментов. Кстати, французский физик Альфред Кастлер, получивший Нобелевскую премию в 1966 году, играл на виолончели и не раз говорил, что любой настоящий физик должен профессионально играть хотя бы на одном музыкальном инструменте.


Вы — член дирекции Совета по квантовой электронике и оптике Европейского физического общества (QEOD EPS). Расскажите немного об этой работе.

Да, меня избрали в этот Совет в 2014 году, в этом году заканчивается второй срок моей работы в этой организации и можно подводить итоги. Вообще, Европейское физическое общество — мощная общественная организация, которая объединяет ведущих физиков со всей Европы, и не только Европы. Мой Совет, в частности, определят стратегию развития квантовой электроники и оптики, координирует научную работу и связь с правительственными структурами, университетами, научными институтами и национальными обществами. Мы организуем научные конференции, симпозиумы и научные школы под эгидой EPS, поддерживаем молодых ученых, издаем научную литературу, устраиваем самые разные международные конкурсы на соискание премий и медалей, в жюри которых я активно работал, проводим интересные мероприятия. Например, в 2015 году, который по решению ЮНЕСКО был Годом света и световых технологий, мы провели целую серию интереснейших мероприятий и учредили Международный День света — 16 мая. В нашей стране мы открыли две памятные доски Historical Site of the European Physical Society — в ИСАНе и Санкт-Петербургском Университете, учредили международную награду — медаль имени В.С. Летохова за выдающиеся работы в области лазерной спектроскопии. У нас в МПГУ появилась молодежная секция Европейского физического общества «Молодые умы» (Young Minds), которой руководит мой аспирант Артем Аржанов.


pic_2021_07_16.jpg

В лаборатории электронных спектров молекул с председателем молодежной секции Young Minds Европейского физического общества аспирантом А.И. Аржановым. Москва, Троицк, 2020


Вы руководите еще и двумя российскими научными журналами. Что скажете об их судьбе? И нужны ли нам российские научные журналы, если ученых заставляют публиковаться в западных?

В «Известиях РАН. Серия физическая» я заместитель главного редактора. Главный редактор — известный российский ученый, член-корреспондент РАН Дмитрий Рэмович Хохлов, сейчас активно занимается журналом. В 90-е все русскоязычные журналы сильно просели по совокупности причин. И мы сейчас тратим много времени, чтобы сохранить журнал, поднять его репутацию на новый уровень, потому что он, что называется, намоленный. В нем опубликовались все российские и советские нобелевские лауреаты, в общей сложности человек 50. Первым главным редактором был Сергей Иванович Вавилов. В журнале работали Тамм, Гинзбург, Капица, Гапонов-Грехов, опубликовались почти все академики РАН из Отделения физических наук. Журнал с богатейшей историей. Кстати, на Западе его очень любят и читают. Мы сейчас стараемся выводить его на новые позиции, активно пропагандировать как площадку для фундаментальных результатов в физике и смежных науках.

Конечно, российские журналы нужны. Во-первых, они сохраняют культуру научного русского языка, что очень важно. Во-вторых, это площадка, которая позволяет избегать политических проблем при опубликовании результатов. Другое дело, что позиция правительства и министерства очень странная. Вы правы — они фактически принуждают отдавать научные результаты в зарубежные журналы. Вот в этой части стоило бы поработать. Необязательно на 100% отдавать предпочтение той или иной стороне.


Если бы вас сейчас сделали министром, вы бы поменяли эту ситуацию?

Я думаю, что как минимум начал бы переговоры с компаниями, которые занимаются индексированием и рейтингованием научных изданий, чтобы процесс регистрации журналов стал более прозрачным. Недавно я стал соредактором в журнале «Фотоника», где основной главный редактор — Наталья Леонидовна Истомина. Отвечаю за фундаментальную часть, хотя журнал представляет и интересы индустриального сектора в части прикладных разработок в области фотоники. «Фотоника», как и «Известия» в настоящее время не индексируются в полной мере в зарубежных базах данных. Как человек, который проходил подачу таких заявок многократно, могу сказать, что процедура вхождения в эти базы не прозрачная. Решение, пускать журналы или не пускать, принимают частные компания Scopus и Web of Science. И вот интересно — почему наше министерство стимулирует западные базы данных, которые контролируются неизвестно кем, заставляя наших ученых отправлять туда свои научные результаты?

Наверное, если бы я был министром, я бы в первую очередь посмотрел, почему те или иные журналы не вошли в эти базы данных, и обратил бы на это пристальное внимание. А второе — надо создавать свою, российскую полнофункциональную базу данных, которую контролировало бы наше государство. При этом, конечно, она должна включать и зарубежные издания. В принципе это то, что создается на площадке РИНЦ, — e-library. Дело потихоньку движется в этом направлении, но слишком медленно.


Вы много времени и внимания уделаете школьным учителям физики. Какие качества сегодня необходимы учителю физики? Может, и физика должны быть другой?

Мне кажется, что учителю физики нужен широкий кругозор, чтобы рассказывать своим ученикам о современных технологиях. А во-вторых, в нем должна не угасать искра интереса к предмету. Тогда он неизбежно передастся школьникам. Приходит школьник и говорит — я буду врачом, поэтому мне физика не нужна. Хороший учитель сегодня скажет — как не нужна? Вся диагностика в медицине построена на физике: мрт, кт, узи, рентген, умные скальпели, роботохирургия, лазеры в офтальмологии и онкологии… Список можно долго продолжать. Школьники должны понимать, как работают современные устройства и техника всякого рода — ксерокс, самолет, айфон, автомобиль, компьютер, пылесос, микроволновка… Современный учитель должен быть актуальным, а его кругозор должен помогать ему отзываться на любой вопрос школьника.

Почему я, как и мои учителя, считаю важным привлечь студента, будущего педагога, к научным исследованиям, что мы и делаем в МПГУ? Потому что мы показываем ему процесс научного поиска, они посещают научные конференции, общаются с учеными, проникаются самим духом современной физики. Они с удивлением видят, что нобелевского лауреата по физике Мёрнера интересует болезнь Альцгеймера, а неделю назад он выпустил статью, которая касается анализа РНК в коронавирусе с помощью наших методов.

Широкое образование современным учителям просто необходимо. Учитель должен быть заслоном на пути мракобесия, чтобы, например, не было такого противостояния вакцинации, которое сейчас развернулось в нашей стране и которое демонстрирует фантастический уровень невежества части населения.


Видимо, вы для того и создали четыре года назад летнюю школу для учителей, чтобы актуализировать школьный курс физики и расширить кругозор учителя?

Троицк — уникальное место. Это наукоград, это девять институтов и по большому счету — вся физика, проникающая во все области естествознания: химию, биологию, медицину. Конечно, разрушительные 90-е годы прошлись по лабораториям и институтам катком. Но сегодня институты воспрянули, живут, есть очень сильные группы, опережающие мировую науку. Здесь довольно сильное местное самоуправление, поэтому интересная наукоградская жизнь, и довольно сильное школьное образование. Ведь идея летней школы повышения квалификации для учителей физики пришла не мне, а учителю физики и директору лицея Николаю Петровичу Кучеру.

История такая. При ЦЕРНе есть школа по ядерной физике, куда учителя со всего мира могут приехать на одну-две недели и прослушать лекции ведущих ученых. Много лет назад туда съездил и Николай Петрович, был впечатлен: «Приехать из Троицка в Швейцарию, чтобы послушать там лекцию троицкого ученого! Надо самим такую школу в Троицке организовывать». Эта идея долго варилась в наших головах, и вот четыре года назад мы пригласили учителей в первую летнюю школу. Спусковым крючком стало появление сообщества профессоров РАН в 2015 году. В этом сообществе я нашел единомышленников, которые помогли запустить проект вместе с нашими ведущими учеными — представителями троицких институтов: ИФВД, ИЯИ, ИЗМИРАН, ФИАН, ИОФ РАН, ИСАН, ТРИНИТИ, ТИСНУМ, ФИЦ «Кристаллография и фотоника». Сначала — для академического класса в московской школе. А сейчас этот проект активно поддерживает РАН в интересах своих базовых школ, их в нашей стране больше сотни.


pic_2021_07_12.jpg

Новогодний выход на Троицкую лыжную базу сотрудников научной группы А.В. Наумова.

В первом ряду, слева направо: И.Ю. Еремчев, А.Л. Щукина, И.С. Осадько, А.В. Наумов, М.Ю. Еремчев;

во втором ряду: К.А. Магарян, А.В. Голованова, А.И. Аржанов, К.Р. Каримуллин, Н.В. Лозинг, С.И. Кулик. Троицк, 2017


Что же вы рассказываете и показываете учителям целую неделю?

За неделю мы знакомим учителей со всеми девятью институтами, показываем, что и как работает и зачем оно нужно. Например, у нас в Троицке есть линейный ускоритель и синхротрон. И мы показываем, как эти ускорители помогают нам в обыденной жизни — в изготовлении трековых мембран для фильтров, очищающих воду, для изготовления полупроводниковых приборов, для медицинской диагностики. Мы показываем им токамак, сверхмощный лазер, которым на расстоянии километр можно распилить бетонный блок, самый мощный в Европе пресс, с помощью которого создают материалы для космоса. Они фактически знакомятся со всеми направлениями современной физики. Лекции им читают академики, члены-корреспонденты, профессора РАН, причем не только по физике, но и по химии, по медицинским направлениям, информатике.

Помню, как на лекцию учителям приехал директор ФИАНа Николай Николаевич Колачевский. «Я только что с совещания в правительстве, — начал он свою лекцию. — Мы писали дорожную карту развития квантовых технологий на 25 лет. Писали ее, по сути, для ваших учеников, потому что через 25 лет именно они будут делать то, что мы сейчас напишем. Вы должны об этом знать и рассказывать школьникам».



Почему бы такие школы не проводить в других городах? Больше 40—50 человек вы все равно не сможете принять.

К нам приезжают учителя из разных городов, но им приходится искать на эту поездку деньги. Так что своя летняя школа в своем городе была бы кстати, вы правы. В этом году мы поделились опытом с Нижним Новгородом. Осенью в Троицке будет школа по физике и астрономии, а в Нижнем — по химии и биологии. Ее организует университет в Нижнем при участии Института прикладной физики, Института физики микроструктур, Медицинской академии.


Сегодня, с позиций вашего опыта, что вы считаете самым главным в жизни?

Самое важное в жизни — человеческие взаимоотношения с родными людьми, близкими, с друзьями, коллегами, учениками. Пока что физика и химия слабо умеет это описать. Научиться слышать любого человека, уметь донести свои мысли и идеи. Вот эта тонкая настройка на другого чрезвычайно важна, потому что за единственным исключением мир состоит из других.


pic_2021_07_18.jpg

Во время велопрогулки по родным местам. Вид на реку Вятку с Лебяжского городища, памятника археологии федерального значения. Поселок Лебяжье, 2015


123

Разные разности

07.10.2022 14:00:00

Исследователи из Университета Британской Колумбии создали медно-цинковое нанопокрытие, которое помогает быстрее уничтожать бактерии по сравнению с чистой медью. Ученые надеются, что скоро в больницах такие покрытия появятся на дверных ручках и кнопках лифта, к которым чаще всего прикасаются персонал, пациенты и посетители.

>>
29.09.2022 12:00:00

Сегодня в живых клетках аминокислоты образуются из α-кетокислот с использованием азота и белков-катализаторов. Но как это происходило в ранние исторические времена, когда никаких клеток еще не было? Ученые из Исследовательского института Скриппса предположили, что роль фермента в превращении α-кетокислоты в аминокислоту может сыграть обыкновенный цианид.

>>
25.09.2022 14:00:00

Как вы думаете, что важнее — есть много фруктов или есть фрукты часто? Казалось бы, какая разница. А между тем разницу обнаружили исследователи из Астонского университета в Бирмингеме.

>>
23.09.2022 14:00:00

В Формуле-1 всегда бытовало твердое убеждение, что здесь работает «правило 80/20»: машина/команда отвечают за 80% успеха в гонке, а мастерство пилота — только за 20%. Но, как выяснили ученые из Университета Летбриджа, эта формула ошибочна.

>>
21.09.2022 16:00:00

Компания Virginia Tech вместе со специалистами из двух университетов США работает над перчатками для подводных манипуляций Octa-glove. Принцип их работы позаимствован у щупалец осьминога.

>>