Как вскипятить вакуум, вылечить рак и получить Нобелевскую премию

Директор Института прикладной физики РАН Александр Сергеев рассказал «Стимулу» о международном проекте создания в Нижнем Новгороде сверхмощного лазера, о значении мегапроектов для развития науки и о неожиданном функционале Академии наук
Как вскипятить вакуум, вылечить рак и получить Нобелевскую премию
Директор Института прикладной физики, академик РАН Александр Сергеев
Фотография: Мария Крючкова

Наука во всем мире все больше развивается на основе megascience-проектов. В России таковых запланировано шесть. Два уже реализуются. Четыре намечены на перспективу. Один из них проектов — XCELS1, создание сверхмощного лазера в Институте прикладной физики (ИПФ) РАН в Нижнем Новгороде. Директор Института прикладной физики, академик РАН Александр Сергеев — наш сегодняшний собеседник.

Институт прикладной физики, которому в мае этого года исполнилось сорок лет, известен широтой своих исследований: физика плазмы и электроника больших мощностей, гидрофизика и гидроакустика, нелинейная динамика и оптика — и вообще все то, что можно отнести к науке о колебаниях. Даже процессы, происходящие в человеческом мозге. Не случайно институт и находящиеся в тесном сотрудничестве с ним ведущие вузы Нижнего — рекордсмены по числу полученных мегагрантов, которые посвящены изучению реликтового излучения Вселенной, физике мощных лазеров и световых пучков, биологии мозга и раковых опухолей.

Сотрудничество с вузами касается не только науки, но и собственно образования. На базе института действует Высшая школа общей и прикладной физики (ВШОПФ) как факультет Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского.

Институт участвует в целом ряде крупнейших международных проектов. В частности, в проекте LIGO2 по обнаружению гравитационных волн и в проекте ITER3 по созданию международного термоядерного ректора.

magnifier.png В импульсе петаваттного лазера развивается мощность, которая в 50 раз больше мощности всех источников энергии, которые работают на Земле

Вокруг института создан целый пояс малых наукоемких предприятий, основная задача которых — доведение результатов научных исследований института до действующих образцов и прототипов, анализ рынка и коммерческая реализация наукоемкой продукции. Доходы от работы этих предприятий идут в том числе на поддержание научной и образовательной деятельности института.

Одно из главных направлений научных исследований ИПФ — сверхмощные лазеры, в создании и исследовании которых институт, если можно так выразиться, один из мировых чемпионов. Это, в частности, подтверждается тесным сотрудничеством ИПФ и руководителя французского проекта IZEST4 профессора Жерара Муру, который также был руководителем одного из мегагрантов, полученных в Нижнем Новгороде. В последнее время институт достиг серьезного прорыва в этом направлении.

Разработки ИПФ в области сверхмощных лазеров стали основой проекта создания Центра исследований экстремальных световых полей XCELS в Нижнем Новгороде, одного из предполагаемых megascience-проектов в России.

 

— Было много сообщений, что в вашем институте создан новый сверхмощный лазер. Это новая установка или продолжение предыдущих разработок, ведь вы уже давно занимаетесь мощными лазерами?

— И новое, и продолжение старого. В 2006 году мы создали первый в России лазер петаваттного уровня мощности. «Пета» — это 1015, значит, петаватт — это 1015 ватт. Для сравнения обычно приводится мощность, которую генерируют все источники электроэнергии на Земле, — где-то около 20 тераватт. Значит, в импульсе петаваттного лазера развивается мощность, которая в 50 раз больше мощности всех источников энергии, которые работают на Земле.

Но дело в том, что эту мощность лазер генерирует в течение очень короткого промежутка времени — порядка нескольких фемтосекунд. «Фемто» — это, наоборот, 10–15, и фемтосекундная оптика — это оптика, в которой исследуется генерация, распространение, усиление фемтосекундных импульсов и их взаимодействие с веществом. Сейчас человечество достаточно надежно освоило интервал длительности на уровне 10 фемтосекунд. Более того, в последнее время произошла существенная компактизация источников на базе волоконной оптики. То есть они могут быть уже вполне маленькими, мобильными, носимыми, возимыми, применимыми, надежными.

magnifier.png Появление фемтосекундной оптики дало возможность наблюдать воочию, как двигаются атомы в молекулах

Мощность — это энергия, деленная на время, соответственно, можно увеличивать мощность двумя путями: либо увеличивать энергию, которую вы закачиваете в лазерный импульс, либо укорачивать импульс при той же энергии.

Петаваттные импульсы удается получить даже при относительно небольших энергиях. Скажем, порядка 10 джоулей, это всего лишь энергия, которую тратишь на подъем килограмма груза на один метр.

— А для чего, кроме получения физического эффекта, такие лазеры нужны?

— Дело в том, что прогресс в современной физике определяется тем, что вы овладеваете новым инструментарием, который дает вам возможности проводить измерения на другом пространственном, временном, энергетическом уровне. Например, в физике высоких энергий с чем связан прогресс? С тем, что сделали новый ускоритель. Раньше разгоняли протоны до 10 ГэВ, а теперь на Большом адронном коллайдере (БАК) разгоняем до ТэВа (тераэлектронвольт). Это позволило обнаружить бозон Хиггса, новые элементарные частицы и так далее. Эта установка становится фабрикой фундаментального знания.

У Советского Союза ведь был такой проект серпуховского суперускорителя, от которого по причинам дороговизны отказались. Американцы захотели построить техасский суперколлайдер, тоже отказались. И уже все человечество вскладчину строило БАК, который позволяет получать уникальные параметры и двигать вперед рубежи физики. И это пример того, что сейчас называется крупномасштабной исследовательской инфраструктурой.

И на то, что касается физики сильных полей и фемтосекундной оптики, тоже можно посмотреть на этом языке исследовательских инструментов.

Фемтосекундные импульсы интересны, например, потому, что, если вы умеете получать такой короткий импульс, то у вас есть самые точные часы, с помощью которых вы можете измерять время течения очень коротких процессов. Процесс, который длится, например, одну пикосекунду, невозможно померить и изучить, если у вас нет фемтосекундного измерителя, нет фемтосекундной метрологии, и это одно из важных применений наших лазеров. Времена на уровне 100 фемтосекунд — пикосекунда, 10 пикосекунд — это характерные времена колебаний атомов в молекулах. Когда появилась фемтосекундная оптика, появилась возможность наблюдать, как говорится, воочию, как двигаются атомы в молекулах. И это был гигантский скачок в химии, ведь химия до изобретения фемтосекундных лазеров не могла наблюдать те процессы, которые она описывала и применяла в течение десятилетий, может быть, даже столетий, а тут получилась возможность увидеть это.

Александр Сергеев знает, как довести результаты научных исследований института до действующих образцов и прототипов
Александр Сергеев знает, как довести результаты научных исследований института до действующих образцов и прототипов
Фотография: Мария Крючкова

Первая Нобелевская премия за фемтосекунды была присуждена Ахмеду Зевейлу, калифорнийскому физику, в 1999 году. Интересно, что она была получена по химии. То есть инструмент физический, результат химический, а сам Зевейл — физик, но химики поняли, что для них это суперважно. Зевейл — первый исследователь, который увидел колебания атомов, например, в молекуле йода. Он с помощью коротких импульсов возбуждал эти процессы, а дальше, используя эти импульсы как зондирующие, смотрел на изменение положения атомов.

А в 2005 году была получена еще одна Нобелевская премия — ее вручили немцу Теодору Хеншу и американцу Джону Холлу за применение фемтосекундных импульсов для измерений с очень высокой точностью, где были использованы свойства фемтосекундных импульсов, причем не временные, а спектральные.

Чем короче импульс, тем шире его спектр в частотном пространстве. И это свойство широкого спектра, в определенных условиях очень стабильного, позволило этим ученым с помощью фемтосекундных лазеров исследовать такую фундаментальную проблему, как дрейф во времени фундаментальных физических констант.

А в 2014 году была получена еще одна премия за фемтосекунды, и эту премию Штефан Хелль получил по химии за работы в области биологии. Он использовал фемтосекундный лазер для получения изображений биологических клеток со сверхвысоким разрешением, на уровне нескольких нанометров. И там очень принципиальными были свойства короткости лазерного импульса. Причем короткости и во времени, и в пространстве. Если его сфокусировать в очень маленький световой сгусток, тогда можно очень аккуратно производить воздействия, которые можно потом наблюдать. С его помощью удалось сделать так называемую флуоресцентную микроскопию со сверхразрешением. Если вы работаете в оптике, а длина волны там около одного микрона, то очень трудно получить изображения более детальные, чем один микрон. А тут удалось получить разрешение в сто раз лучше.

То есть фемтосекунды оказались очень важными сразу в нескольких направлениях: и в физике, и в химии, и в биологии. А что касается получения сверхсильных полей с помощью такого лазера, я думаю, что там пока Нобелевская премия ждет своих соискателей. Овладение петаваттными лазерными импульсами и использование их в эксперименте приведет ко многим открытиям.

Когда в 2006 году мы сделали петаваттный лазер, то сразу встал вопрос, до какого уровня можно продвинуться дальше: позволяет ли современный уровень лазерных технологий, материаловедения, возможностей метрологии поднимать мощность дальше. Мы сформулировали проект, в 2011 году он получил формальную поддержку как один из шести российских проектов класса megascience.


Максвелл и Фарадей уже все оплатили

— И в чем суть проекта?

— На базе той архитектуры, которую мы реализовали для получения петаваттного импульса, мы работаем над созданием лазера мощностью до 15 петаватт.

— В каком состоянии сейчас эта разработка?

— Заканчивается создание прототипа мультипетаваттного уровня мощности. А дальше мы предполагаем создать установку, в которой будет объединено 12 таких каналов по 15 петаватт. То есть установка должна давать пиковую мощность около 200 петаватт. Это проект XCELS.

magnifier.png Чтобы разобраться в пространственно-временной структуре вакуума, его нужно разрушить. Но во что он превратится, мы не знаем. Возможно, он превратится в вещество-антивещество, электрон-позитронную плазму, а может быть, и нет

Для получения наиболее интересных из эффектов, на которые мы рассчитываем, — я еще о них скажу — необходимо когерентное суммирование излучения всех этих каналов. А когерентность — это свойство волновых колебательных процессов: когда вы складываете два колебания с амплитудой единица, то их мощность возрастает в квадрате. И следовательно, за счет когерентного суммирования 12 каналов, сфокусировав излучение в очень маленькое пятно, сравнимое размером с длиной волны этого излучения, вы можете в одной точке пространства получить интенсивность, которая где-то на восемь-девять порядков больше интенсивности внутриатомного поля.

Это значит, что под действием таких полей вещество мгновенно превращается в плазму в неизвестном состоянии, а исследование этой плазмы — очень интересная физическая задача.

Перед учеными на пути получения экстремальных световых полей встал вопрос: как с помощью каких-то оптических элементов — кристаллов, зеркал и тому подобного — получить поля, которые должны разрушить все, в том числе и эти элементы? И это как раз искусство лазерного приборостроения, когда используются различные схемы растяжения, например, импульса в длину, чтобы можно было уменьшить локальные значения мощности, чтобы это не приводило к порче установки, и ведется работа с широкими пучками. А потом, на последней стадии, — фокусировка излучения и в пространстве, и во времени.

Прогресс в лазерных технологиях уже позволяет мечтать о том, что мы с помощью нашей установки достигнем интенсивности 1025 ватт на квадратный сантиметр. Характерная интенсивность внутриатомного поля — где-то 3 на 1016 ватт на квадратный сантиметр. Сейчас в мире, может быть, в двух трех местах есть 1022 ватт на квадратный сантиметр. Предел мечтаний всех физиков добраться до 1029 ватт, а это интенсивность, которая соответствует так называемому швингеровскому полю.

Швингеровское поле — это поле, которое способно вскипятить вакуум. Вакуум, в соответствии с существующими представлениями, не пуст — это такой бульон из виртуальных частиц: электроны с позитронами создают, скажем так, квантовую пену. Но эта концепция теоретическая. Для того чтобы разобраться в пространственно-временной структуре вакуума, его нужно разрушить. Но во что он превратится, мы этого не знаем. Возможно, он превратится в вещество-антивещество, электрон-позитронную плазму, а может быть, и нет — это тот самый драйв, который сейчас движет всеми: появилась возможность приблизиться к тем полям, когда пустой вакуум будет неустойчив. И на этом пути точно лежат Нобелевские премии.

Схема оптической системы для фокусировки 12 каналов излучения установки XCELS
Две группы по шесть лазерных импульсов с различной поляризацией электрического поля (синие стрелки) заводятся с разных сторон на зеркала параболической формы (розовый цвет), которые обеспечивают фокусировку в единую точку в пространстве (круглая вставка) с когерентным сложением лазерных полей. В результате, как предполагается, будет достигнута интенсивность > 1025 Вт/см2 и амплитуда поля на уровне 0,01 от швингеровского поля, что даст возможность наблюдать эффекты разрушения вакуума      
Схема предоставлена ИПФ РАН

Но если мы с вами один петаваттный лазер умеем поместить в размер академической лаборатории, то для двухсотпетаваттного лазера уже нужен новый корпус, пусть не гигантских размеров, но тоже большой. Это проект уровня, скажем так, 10 миллиардов рублей, причем это даже скромно, если сравнить с проектами, которые идут в Европе. Если вы создаете такой проект, тогда ваши возможности на два-три порядка больше, чем у других, и вы становитесь фабрикой генерации фундаментального знания, за которой никто не угонится. И такой подход сейчас существует во многих странах, в том числе в Европе.

— Недавно заработал европейский лазер на свободных электронах.

— Да, лазер на свободных электронах в Германии, в Гамбурге, — European XFEL. Таким примером, конечно, является Большой адронный коллайдер, который строили всем миром. И тут начинаются вопросы даже не экономические, а научно-политические.

Что мы делали в постсоветское время? Денег мало, и на науку мало, особенно денег нет на крупные проекты. И мы стали активно участвовать в создании зарубежных коллабораций. Традиционно мы присутствуем в ЦЕРНе. Есть ИТЕР — это инженерный токамак-реактор в Кадараше, во Франции. Россия участвует, обеспечивая 10 процентов стоимости установки. На European XFEL Россия внесла четверть стоимости просто кэшем. Есть проект FAIR в Германии, где Россия тоже участвует на очень большом уровне. Это ускоритель тяжелых ионов, в который Россия вкладывается поставками оборудования. Вклад в них сравним с возможными затратами на XCELS. Все эти проекты называются megascience.

Нам лестно, что Россию приглашают и зовут вложиться в зарубежные установки, но если вы не хозяин, если это не на вашей территории, если вы не контролируете проект через работу научного совета, то вас берут в соавторы, но не в основные. И это первый момент.

И второй момент: вкладываясь в зарубежную инфраструктуру, мы стимулируем утечку мозгов. Потому что делаются установки, очень интересные для физиков. И они безотносительно всякой идеологии и политики хотят поехать туда и работать на этих установках. Это канал утечки мозгов. Да, можно говорить, что мы работаем по договоренностям, но вы знаете, сколько наших ученых работает в ЦЕРНе?

— Наверно, сотни?

— Думаю, несколько сотен. Поэтому мы в России должны создавать собственные исследовательские инфраструктуры мирового класса. Нам надо строить свои центры с тем, чтобы и заграница, признавая, что мы являемся лидерами в каких-то направлениях, тоже в этом принимала участие, чтобы создавать баланс, чтобы к нам шел встречный поток умов. Тогда будет нормальное равновесие и развитие.

magnifier.png Вкладываясь в зарубежные исследовательские инфраструктуры, мы стимулируем утечку мозгов. Мы в России должны создавать собственные исследовательские инфраструктуры мирового класса

Понимание этого, по-видимому, стало приходить, и в России появилось шесть собственных проектов megascience. И два из них сейчас реализуются. Первый — проект высокопоточного пучкового реактора ПИК в Гатчине, это проект Курчатовского института, он близок к завершению. Это источник нейтронов. И это очень важный проект, потому что сейчас европейцы закрывают свои реакторы из-за давления «зеленых», а наукой-то нужно заниматься. Второй проект, который недавно был принят, — проект НИКА в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне — строительство ускорителя тяжелых ионов. Это проект, который комплементарен проекту FAIR, но в FAIR эти ускоренные, тяжелые ионы будут биться просто о мишень, вызывая разные интересные процессы, а в Дубне будут на встречных пучках сталкиваться.

И четыре проекта стоят в очереди. Это синхротрон следующего поколения, это электрон-позитроннный коллайдер в Новосибирске, это токамак с сильным магнитным полем в Троицке и еще наш проект. Наш проект из этого набора является единственным лазерным проектом.

Я уже сказал о движении по направлению к швингеровским полям, исследованию свойств вакуума. Но есть очень много и других научных новелл, которые с помощью петаваттных лазеров тоже можно будет исследовать. В частности, используя очень большие лазерные поля, вы можете делать очень компактные ускорители заряженных частиц.

Что такое современные ускорители? Большой адронный коллайдер — это 27 километров. Немало, да? Линейные ускорители электронов имеют длину больше километра. Во всех них ускорение традиционное, то есть стоят СВЧ-источники и резонаторы со сверхпроводящими стенками. В резонаторах создаются большие переменные во времени поля, так что вектор напряженности электрического поля последовательно в цепочке из тысяч резонаторов поворачивается нужным образом тогда, когда в эти резонаторы влетает электронный сгусток. После пролета тысяч секций электронный сгусток набирает энергию порядка 10 ГэВ. Методом лазерного ускорения, который освоен во многих лабораториях, уже достигается ускорение электронов порядка 1 ГэВ на длине один сантиметр. То есть вы можете 10 ГэВ получить на длине в несколько десятков сантиметров, и это создает возможность грандиозной компактизации ускорителей. Если у вас есть такая компактная система, тогда вам не нужно строить XFEL. Такую компактную установку можно поместить в любую университетскую или академическую лабораторию и заниматься там физикой высоких энергий, грубо говоря, без поездок куда-то.

Есть еще очень интересные приложения, которые связаны с так называемой лабораторной астрофизикой, когда с помощью современных лазеров физики моделируют процессы, которые протекают в недрах звезд и планет. И никаким другим образом невозможно эти процессы моделировать: установки с петаваттной мощностью позволяют создавать плазму с параметрами, характерными для центра Солнца.

Производство крупногабаритных кристаллов в ИПФ РАН для создания сверхмощных лазерных комплексов (А. М. Сергеев и В. В. Козлов)
Производство крупногабаритных кристаллов в ИПФ РАН для создания сверхмощных лазерных комплексов (А. М. Сергеев и исполняющий обязанности президента РАН В. В. Козлов)
Фотография: ИПФ РАН

Это интересное направление, более фундаментальное. Еще жрецы движение звезд изучали. Вся история астрономии, а потом и астрофизики — это история о взаимоотношениях фундаментальной науки с властью. Ведь фундаментальная наука, о которой мы говорим, всегда финансируется просвещенным государством, которое понимает, что нужно все это финансировать, хотя это и не даст сиюминутных практических результатов. Максвелл и Фарадей в девятнадцатом веке писали теорию и делали эксперименты по электромагнетизму, которые, конечно, не сулили очень быстрого результата.

— Это любимый пример Людвига Фаддеева, который говорил, что Максвелл и Фарадей оплатили фундаментальную науку на все времена.

— Конечно, нужно просвещать общество, нужно рассказывать, нужно убеждать налогоплательщика, что это действительно очень интересно и даже полезно. Может быть, налогоплательщик далек от швингеровского поля, но ему, безусловно, будут интересны возможности, связанные с медициной, которые там открываются.

Протонная терапия — это уже не очень новая вещь, еще Советский Союз был мировым лидером в протонной терапии. С тех пор мы не сделали ничего нового для медицины, а наши наработки ушли за границу. И весь мир, в том числе на основе советских достижений, находок, стал делать специализированные системы для протонной терапии.

За рубежом протонная терапия вышла на уровень страховой медицины. Эти установки постепенно компактизируются, но они по определению большие. Поэтому вы должны, грубо говоря, привозить пациента к этому специально построенному ускорителю. А если бы у вас установка для протонной терапии была размером с две или три комнаты, тогда вы могли бы поместить такую установку в каждый онкологический госпиталь. А на основе петаваттных лазеров можно создавать компактные ускорители ионов, которые еще и дешевле и могут быть поставлены в гораздо большем числе. И это будет интересно не только ученым, но и обычным гражданам.

Другое направление медицинских исследований, использующее лазерное ускорение частиц, в данном случае электронов, — фазоконтрастная рентгеноскопия. При исследовании на традиционной рентгеновской установке изображения внутренних участков биоткани получают благодаря контрасту, связанному с различным поглощением рентгеновского излучения различными участками биотканей. При исследовании методом фазового контраста используется неоднородность показателя преломления, а не поглощения среды. Этот метод позволяет получать изображения лучшего качества и с гораздо меньшей дозой облучения.

Есть еще очень интересные идеи использования лазерно-плазменных ускорителей, связанные с обезвреживанием отходов ядерных станций.


Три фронта науки

— А заграница спокойно ждет, когда мы решим начать строительство такой установки?

— По европейской программе поддержки исследовательских инфраструктур, которая называется ELI, то есть Extreme Line Infrastructure, в трех восточноевропейских странах, Чехии, Венгрии и Румынии, сейчас строятся и уже близки к завершению три новых лазерных центра — три установки экстра-класса с мощностью излучения до 10 петаватт. Лет семь-восемь назад молодые члены ЕС получили довольно приличные деньги на структурные преобразования, это были деньги из богатой Европы, и этими деньгами они могли распоряжаться так, как они хотели. Они могли построить хайвеи, они могли построить супергоспитали или что-то еще. Но три страны предложили использовать часть этих денег для науки — для физики сверхсильных полей, хотя у них была возможность использовать эти деньги для любой науки. Эти центры являются комплементарными, отличающимися по тем применениям, которые в каждом из них будут развиваться.

magnifier.png Советский Союз был мировым лидером в протонной терапии. С тех пор мы не сделали ничего нового для медицины, а наши наработки ушли за границу

Это интересно тем, что правительства небольших восточноевропейских стран поняли, что нужно заниматься фундаментальной наукой, и именно этой наукой. И для нас опасно, что эти новые центры, в каждом из которых будут работать по 200–300 исследователей, расположены в Восточной Европе. Как вы думаете, кем будут заполняться эти центры? Да, туда будут привлекать ученых из богатой Европы, из Америки, но поедут ли эти ученые с удовольствием в страны Восточной Европы? А наши с удовольствием поедут. И вот теперь давайте решать, как нам отвечать.

Можно уверенно сказать, что, если у нас не будет построена установка, о которой я рассказал, мы потеряем много мозгов.

— У нас ведь тоже было постановление правительства о развитии этой тематики?

— Нет, постановления, как такового не было. Проекты были отобраны. И тут по дороге случилась реорганизация Академии наук. Разделение научных компетенций и управленческих функций между Академией наук и ФАНО очень больно ударило по крупным проектам. Из этих шести проектов наш и новосибирский попали в зону ответственности ФАНО. А у ФАНО нет задач финансировать новые, тем более крупные проекты. У ФАНО уставные задачи, которые прописаны, — это организационная и хозяйственная деятельность. И даже при желании помочь делать это не из чего.

Мы унаследовали от Академии наук в 2014 году бюджет ФАНО, по-моему, 100 миллиардов рублей, а в этом году он уже на уровне 70 миллиардов рублей. И без учета девальвации рубля. Какие крупные проекты-то? Все финансирование, которое распределяет ФАНО, — это маленькая базовая зарплата плюс коммуналка и налоги, больше ничего.

Сейчас мы находимся в области осторожного оптимизма, потому что, по крайней мере, услышали от руководителей ФАНО, что нужно выводить академические проекты megascience из спящего состояния и нужно их поддерживать. Посмотрим.

Необходимость появления в стране новых крупных проектов заставляет задуматься о структуре фундаментальных научных исследований в целом.

В советское время фронт фундаментальной науки был широким и практически сплошным. И мы серьезно двигались, это признавал весь мир. Да, мы где-то отставали, где-то были на уровне, в каких-то направлениях опережали. Если говорить о том, что сейчас, то мы сейчас не можем себе позволить двигаться сплошным и широким фронтом. Не можем, потому что если сверхдержава — Советский Союз — двигалась с трудом, то сейчас это просто невозможно. А что делать и нужен ли нам сплошной фронт? Скажем так, небольшие европейские страны, то есть не гранды вроде Германии или Франции, не помышляют ни о каких сплошных фронтах. У каждой из них есть какой-то кусок, где они говорят, что хотят быть передовыми. А что делать нам? Мы страна большая или маленькая?

— Все говорят, что большая…

— А по деньгам на науку вроде бы маленькая. Сплошной фронт поддерживать так, чтобы быть во многих направлениях мировыми лидерами, мы не можем. Но сплошной фронт держать нужно, и его нужно держать хотя бы из тех соображений, чтобы мы ничего не просмотрели. Будет беда, если у нас образуется какая-то брешь, где мы просто перестанем понимать, что происходит в мировой науке.

Создание мультипетаваттного прототипа усилительного канала установки XCELS
Создание мультипетаваттного прототипа усилительного канала установки XCELS
Фотография: ИПФ РАН

— И не сможем перестроить фронт науки вовремя.

— Они что-то изобретут такое, а мы это не поймем или поймем через несколько лет, когда это будет уже с выходом в экономику, в какие-то социальные дела, ведь это недопустимо. То есть, по крайней мере, мы должны оставить этот сплошной фронт так, чтобы понимать, что происходит. Он может быть сплошным, но, к сожалению, весьма тонким по нашим средствам. Его нужно поддерживать с помощью инициативных проектов, то есть финансирования без указки сверху, чем заниматься. Никто лучше ученых не знает, как это выстраивать, и пусть они это выстраивают, и пусть это будут инициативные проекты. Основным источником должна остаться государственная программа фундаментальных исследований, и ее надо заметно больше наполнять деньгами. Есть еще научные фонды: РФФИ и РНФ. Это классные инструменты, они должны быть, и они прежде всего должны работать для этого сплошного фронта. К сожалению, грантов, которые они выделяют, например, 500 тысяч — РФФИ или даже пять миллионов — РНФ, недостаточно для того, чтобы сделать что-то значимое на мировом уровне. Этого достаточно, чтобы работать на уровне понимания, может быть, поучаствовать в международном распределении труда, но не быть лидерами или даже конкурентами. Для конкуренции нужен другой уровень, уровень с относительно небольшим числом серьезно финансируемых проектов и программ. Этот фронт работ будет дискретным, сплошной не потянем. Сколько таких проектов мы можем себе позволить, необходимо обсуждать, несколько десятков или пару сотен, но они должны финансироваться на уровне, который типичен для развитых стран.


Академия как маркетолог

— Мы с вами обсудили все-таки в основном проблемы фундаментальной науки. Но в последнее время государство, в частности в «Стратегии научно-технологического развития России до 2035 года», делает упор на прикладные результаты, которые, что называется, оно может пощупать. Так, может быть, учитывая, что у нас прикладная наука в значительной мере исчезла в 1990-е годы, Академия наук должна внутри себя вырастить новую прикладную науку?

— Такой вопрос поставить можно. Но тогда дайте право академии участвовать в формировании научно-технической политики страны, не только фундаментальной, но и прикладной. Тем более что сейчас включили в «большую» академию бывшие академии сельскохозяйственных и медицинских наук, и это науки прикладные.

Ясно, что у фундаментальной науки промышленность не может выступать заказчиком, за редким исключением. А если говорить о прикладной науке, то заказчиком у нее должна быть в первую очередь промышленность или другие экономические агенты. Но у нас в стране дело плохо с таким заказчиком.

Уже «Стратегия научно-инновационного развития России» 2006 года предусматривала, что к 2015-му наша промышленность встанет на инновационные рельсы. И от 60 до 70 процентов вложений в науку будет идти из промышленности. А сейчас, наверное, реально меньше 10 процентов таких вложений.

magnifier.png Академия может действовать как инициатор и стимулятор прикладной науки и промышленности

Без создания и развития промышленности, инновационной и конкурентной, ничего мы в науку от промышленности не получим. Это тяжелейший вопрос. Не знаю, есть ли какая-то траектория, по которой мы в обозримое время сумеем что-то сделать.

Заказчик сейчас есть в военной науке, заказчик серьезный, заказчик требовательный, и это во многих случаях очень хорошо для академических институтов. Потому что это позволяет институтам не только держаться на плаву, но и часть этих средств использовать для поддержки фундаментальной науки. Так было всегда, и так обязательно должно быть.

— А не может ли Академия наук выступать инициатором развития высокотехнологической промышленности, предлагать свои решения? Быть своеобразным маркетологом и говорить: ребята, смотрите, это востребовано на мировом уровне.

— Я до такого слова даже не додумался. Но, безусловно, таким наводчиком Академия наук могла бы быть — это без всякого сомнения. И в гражданских, и военно-технических приложениях. Ученые часто знают, что происходит в мире, лучше, чем наши заказчики.

Может ли наука, Академия наук стимулировать развитие промышленности? В каких-то отношениях может. Я уже приводил примеры, как могут использоваться достижения, например, лазерной физики, которой мы занимаемся, в прикладных целях, и это, безусловно, может стать основой для развития соответствующей промышленности.

Другой свежий пример. Мы сейчас из-за всяких санкций здорово ограничены в продвижении нашей микроэлектроники в нанометровые масштабы. Для этого, в частности, нужны маски для фотолитографии. Масок этих сейчас нет, они из-за границы не поставляются. Что делать — непонятно.

Под влиянием в том числе нашего института сейчас разрабатывается дорожная карта проекта рентгеновской безмасочной литографии. Это хайтек, аналога которого в мире нет. Идея заключается в том, что можно рентгеновские зеркала устанавливать на маленьких подвижных микроэлектромеханических системах, МЭМСах. И тогда можно рисовать нужные схемы на подложках без масок за счет правильно позиционирования и движения этих МЭМСов. Сейчас такой проект готовится, и наш институт попросили дать свое видение, кто здесь должен представлять фундаментальную науку и как должна быть устроена промышленность. И это далеко не единственный пример.

Как видите, академия может действовать как инициатор и стимулятор прикладной науки и промышленности. Может быть, в этом надо быть настойчивее.

1 — Exawatt Center for Extreme Light Studies.

2 — Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

3 — International Thermonuclear Experimental Reactor.

4 — International Zetawatt — Exawatt Science and Technology.

5 — Extreme Light Infrаstructure.

Темы: Интервью

Еще по теме