О развитии нового метода исследования наноструктур, уровне современных студентов и проблемах российской науки в интервью "Газете.Ru" рассказал доцент кафедры теоретической ядерной физики Московского инженерно-физического института к. ф.-м. н. Сергей Попруженко.
— Сергей, вы преподаете в МИФИ. Расскажите, пожалуйста, какое у вас мнение о современных студентах?
— В МИФИ (ныне НИЯУ МИФИ) преподаю больше 10 лет. Ощущения от общения с нынешними студентами, конечно, разнообразные. Радует их значительно большая по сравнению с временами 10—20-летней давности мобильность, отсутствие страха при встрече с новой обширной информацией, умение быстро ориентироваться в информационном пространстве. Там, где прежний студент оказывался бессилен перед сложной задачей, разобранной в учебнике, который нигде не достать, нынешний может в несколько минут отыскать решение в интернете, не выходя за пределы аудитории. Очень хорошо, что, приходя в вуз, практически все хорошо владеют компьютером: здесь их не нужно почти ничему учить, напротив, есть чему у них научиться. Главных бед у нынешних студентов две: очень слабая, за редкими исключениями, школьная физико-математическая подготовка и отсутствие мотивации.
Второе вытекает из первого: если в школе физика и математика теперь часто рассматриваются как второстепенные дисциплины (что-то вроде обществоведения или экономической географии в наше время), то выбрать их в качестве своей будущей профессии школьник может разве что по настоянию родителей или по остаточному принципу, но в таких случаях серьезная мотивация возникает крайне редко.
Поэтому студенты большей частью приходят в вуз, в том числе к нам, в НИЯУ МИФИ, не затем, чтобы стать профессионалами в предмете, который им интересен, а потому что вуз, тем более элитный, в любом случае помогает человеку успешно встроиться в социум. В результате профессиональный уровень наших выпускников за последние 20 лет упал очень заметно. Но при этом они продолжают быть востребованными и вполне успешно поступают на хорошо оплачиваемую службу. Противоречия здесь нет: для работы в экономике и управлении глубоких знаний физики и математики в любом случае не нужно, а наши профессиональные работодатели — институты РАН и научно-исследовательские центры — пребывают в безвыходной ситуации: других студентов у нас для них нет, а обновлять штат сотрудников все равно нужно.
Официально это редко озвучивается, но нынешний студент уже не способен освоить тот объем физико-математических курсов, по которому мы готовили специалистов десятилетиями, и программу приходится постепенно упрощать.
В среднесрочной перспективе — уже сейчас — Россия утрачивает статус державы, готовившей специалистов экстра-класса в области теоретической и математической физики. Переломить негативную динамику пока не удается. Ясно, что создать оазис высокой науки и образования в отдельно взятом образовательном центре (даже таком мощном, как НИЯУ МИФИ) на фоне общей деградации невозможно — нужно решать проблему в целом, в масштабе страны, начиная с восстановления надлежащего уровня подготовки в средней школе.
— В МИФИ вы не только преподаете, но и ведете активную научную работу. Недавно в журнале Science была опубликована ваша статья "Пространственно-временная голография с фотоэлектронами". В чем заключается суть работы и насколько она актуальна?
— В последние годы в физике интенсивно развиваются несколько новых направлений, которые можно объединить общим названием Nanoscience. Повторять аргументы о пользе "нанонауки", думаю, излишне: сейчас о нанотехнологиях много говорят и пишут, в том числе в России. Чтобы сделать возможным широкое использование наноструктур в фундаментальной и прикладной физике и технологиях, нужно сначала научиться работать с объектами нанометрового (10-9 м) масштаба, управлять их свойствами. Но это значит на самом деле, что физики должны также уметь работать и на сверхкоротких временах, порядка одной фемтосекунды (1 фс = 10-15 с) — именно таковы характерные времена, за которые развиваются процессы в наноструктурах, каковыми могут быть, например, органические молекулы. Возможность изучать процессы, происходящие на столь коротких временах (которые сравнимы с периодом обращения электрона по боровской орбите в атоме), появилась в том числе благодаря использованию в эксперименте мощных фемтосекундных лазеров.
Лазерные установки, генерирующие импульсы электромагнитного излучения длительностью всего в несколько фемтосекунд, сейчас используются очень широко; есть они и в российских лабораториях.
При воздействии таких импульсов на вещество мощная лазерная волна высвобождает связанные электроны и разгоняет их до больших энергий, то есть происходит то, что называется нелинейной ионизацией. В отличие от столкновительной ионизации, которая обычно имеет место в плазме, ионизация лазерным полем — когерентный эффект (классический пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты. — примечание "Газеты.Ru"), поэтому спектры фотоэлектронов несут гораздо более полную информацию о строении и динамике облучаемой лазером системы, чем при иных способах воздействия. Эту четырехмерную пространственно-временную информацию можно "считать", анализируя интерференционную картину спектра.
Принципиальная возможность такой "фотоэлектронной голографии" и была продемонстрирована экспериментально в нашей работе.
Там мы показали, как из анализа интерференции (интерференция — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. — примечание "Газеты.Ru") в спектрах фотоэлектронов можно получить сведения о микроструктуре мишени.
Конечно, в случае атомарной мишени, использованной в нашем эксперименте, такой опыт не дает нового знания: строение атомов и простых молекул в настоящее время хорошо известно и может изучаться многими другими методами. Но для сложных, в том числе органических, молекул, а также нанокластеров, фуллеренов и т. п. такая методика "распутывания" их динамики может оказаться перспективной. Наша работа — один из первых шагов в разработке пространственно-временной голографии нанообъектов, не более пока, чем экспериментальная демонстрация того, что такое возможно в принципе. Следует также отметить, что наша работа далеко не единственная развивающая это направление, ставшее сейчас весьма популярным.
— В чем состоит ваш вклад в данную работу?
— Мой вклад состоит в разработке подходящей теории. Важно не только с высокой точностью измерить интерференционную картину в эксперименте, но и располагать методом, позволяющим извлечь информацию из голографической картинки, наподобие того, как врач узнает о состоянии пациента, изучая его кардиограмму. Такой метод был сформулирован в теоретической работе, опубликованной два года назад профессором Бауэром из Института им. М. Планка в Гейдельберге и мною.
Эксперимент, сообщение о котором опубликовано в Science, стал одним из первых подтверждений того, что наша теория действительно работает, позволяя понять и описать происходящее на количественном уровне и, конечно, предсказать результаты новых измерений.
Особо хочется отметить, что развиваемый нами подход базируется на работах известных российский физиков-теоретиков Л. В. Келдыша (ФИАН, в настоящее время — главный редактор журнала "Успехи физических наук") и В. С. Попова (ИТЭФ), сделанных ими еще в 60-е годы, на заре лазерной эпохи. На основе сформулированных тогда в основном отечественными физиками идей был, в частности, развит "метод мнимого времени", при помощи которого квантовая система описывается как классическая, но движущаяся в комплексном пространстве и времени. Этот весьма эффективный подход, который мы слегка усовершенствовали, помог разобраться и в нашей конкретной задаче.
— Какое практическое применение можно найти результатам вашей работы?
— О практическом применении результатов, представленных в работе, говорить пока рано. Как я объяснял выше, настоящая работа представляет собой тестирование нового подхода к пространственно-временному сканированию наносистем. Как всякое тестирование, оно выполнялось на системе, чьи свойства и так хорошо известны. В нашем случае эксперимент показал, что новый метод работает, что и стало основанием для публикации в престижном журнале. Теперь предстоит длительная работа над тем, чтобы научиться применять этот подход для извлечения новой информации о динамике сложных наносистем в лазерном поле. В случае успеха появятся возможности для приложений.
В качестве возможных кандидатов можно указать лазерный катализ сложных химических реакций и вообще фемтохимию (за работы по фемтосекундной химии Ахмед Зевейл получил в 1999 г. Нобелевскую премию).
Другая возможная область приложения — медицинская диагностика.
В последние годы была предложена и апробирована на эксперименте идея о том, что некоторые виды онкологических образований можно детектировать, используя анизотропное рассеяние света на внедренных в них нанокластерах золота.
Сейчас исследования в этих направлениях ведутся в значительной мере "вслепую", и поэтому велика потребность в таких теоретических методах, которые позволяли бы надежно реконструировать механические и оптические свойства наночастиц.
Предлагаемый нами подход может здесь оказаться полезным, но для этого его еще предстоит серьезно развивать.
— Расскажите, пожалуйста, подробнее о международном коллективе ученых, который работал над статьей.
— Эксперимент был сделан в Голландии, в институте FOM (Fundamental research Of Matter — "Фундаментальные исследования вещества"), на уникальной установке FELICE (Free ELectron Laser for IntraCavity Experiments — "Лазер на свободных электронах для внутрирезонаторных экспериментов"), в которой короткие и интенсивные электромагнитные импульсы высокого качества создаются при помощи лазера на свободных электронах. Кстати, лазеры на свободных электронах успешно развивались и в нашей стране, в частности в Новосибирске. В 60—80-е годы Советский Союз был в числе мировых лидеров в этом направлении.
Наш же коллектив, как это сейчас бывает почти всегда, вполне интернациональный, среди экспериментаторов есть и россияне.
Когда были получены первые результаты и стало ясно, что они высокого качества, руководитель экспериментальной группы профессор Враккинг (в настоящее время он один из директоров института им. М. Борна в Берлине) занялся поисками подходящей теории. О нашей работе он к тому времени уже знал — мы встречались на конференциях, и в итоге оказалось, что она действительно помогает интерпретировать данные эксперимента. Примечательно, что все необходимые расчеты экспериментаторы сделали самостоятельно, пользуясь предложенным нами подходом. В процессе нескольких совместных обсуждений в институте М. Борна в начале прошлого года нашими соотечественниками, теоретиками М. Ивановым (Имперский колледж в Лондоне) и О. Смирновой (Институт Макса Борна в Берлине), была предложена идея об использовании разработанной в эксперименте схемы и нашей теории для пространственно-временной голографии нанообъектов.
— Согласны ли вы с утверждением, что в российской науке сейчас настали трудные времена?
— Трудные времена, а проще говоря, времена упадка, наступили сейчас не только в российской науке, а и в мировой тоже. По крайней мере в физике.
Для того чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить уровень тех, кто работал в физике 100 или 50 лет назад, класс их работ, с тем, что есть сейчас даже в самых передовых научных центрах мира, и это при том, что уровень финансирования науки за последнее столетие возрос на порядки.
Но общие проблемы не отменяют частных. Кризис российской науки начался еще в 70-е, вместе с кризисом всей советской системы. Период 90-х оказался абсолютно катастрофическим: была разрушена одна из самых сильных в мире школ фундаментальной науки. В последние лет 10 ситуация начала улучшилась, делается немало, чтобы восстановить разрушенное и создать условия для роста. Появилось заметное финансирование. Сейчас молодые ученые сразу после аспирантуры или даже во время обучения в ней могут получать вполне достойную финансовую поддержку в виде грантов и специальных программ. Лично знаю немало таких примеров. У нас в НИЯУ МИФИ существует и реально работает программа поддержки молодых преподавателей. Помимо этого по числу выигранных грантов разного уровня мы занимаем лидирующие позиции среди вузов, находятся средства и на существенное обновление материальной и лабораторной базы, на проведение научно-образовательных мероприятий. Так, в частности, нам удалось возродить Школу МИФИ по теоретической физике, ведущую свою историю с 1970 года. На последней сессии школы в сентябре 2010 года собрался выдающийся состав лекторов, включая нескольких академиков и членкоров РАН, а также известных соотечественников, работающих в настоящее время в западных университетах.
— Насколько успешно вам удается заниматься наукой именно в России, не думая о возможности уехать за границу?
— Остаются очень серьезные проблемы, без быстрого решения которых долгосрочной перспективы у российской науки, по моему мнению, нет. Во-первых, нужно постараться вернуть наших коллег, переехавших за рубеж или ушедших работать в другие отрасли. Речь идет в основном о тех, кому сейчас от 30 до 50 лет — возраст в современной науке наиболее продуктивный.
Это не невозможно. Есть пример очень успешно работающей в Китае программы по возвращению соотечественников.
Более того, в китайские университеты едут сейчас на позиции приглашенных профессоров и известные европейские ученые. Не в последнюю очередь благодаря этому уровень и конкурентоспособность китайской фундаментальной науки растут на глазах. Аналогичную программу хотят запустить и у нас, в России, но реальных результатов пока немного. Для привлечения активно работающих исследователей мало высокой зарплаты — нужны условия для работы, а это включает и возможности быстро приобретать и устанавливать необходимое оборудование, и минимум бюрократических процедур на всех уровнях, и дружественное отношение администрации, и многое другое. Пока этого нет, никто к нам работать и учить не приедет — ни соотечественники, ни иностранцы. Здесь мы естественным образом переходим ко второй тяжелейшей проблеме — современные российские наука и образование крайне бюрократизированы.
Вузы и НИИ — это зачастую уже и не храмы науки вовсе, а скорее подразделения министерств, где принимают решения люди, ничего, кроме бумажной работы, в своей жизни не знавшие.
В результате создается атмосфера, далекая от творческой, стимулирующая не столько реальную работу, сколько ее имитацию. Если в ближайшие 5—10 лет не удастся справиться с этими проблемами, сделав так, чтобы наши НИИ и университеты стали привлекательными для сильных и активно работающих, наука и образование в России угаснут уже окончательно. Думаю, что возможности для борьбы за создание в нашей стране атмосферы, благоприятной для научного творчества, не исчерпаны. Поэтому переезжать на Запад (или на Восток) пока не собираюсь. Иное дело — кратковременные поездки на конференции, для установления научных контактов и обсуждения результатов — это вещь, безусловно, полезная. Я, например, провожу в Германии суммарно два-три месяца в году, посещая несколько университетов и исследовательских институтов, с которыми у нас развивается сотрудничество.
Новая волна массового отъезда ученых из страны означала бы, что наши образование и наука окончательно отдаются на откуп российской бюрократии.
Совсем не хочется делать ей этот подарок.
Источник: Газета.Ru
