Ученый из Владимира о гиках, телепортации и больших открытиях

Karen Mulleners / Wikipedia CC-BY-3.0

Ученый из Владимира о гиках, телепортации и больших открытиях

30 октября 2019, 15:20

Почему наука?

В детстве Антон Бурцев увлекался физикой и математикой, хотя учился в школе с гуманитарным уклоном. Кто-то занимается спортом, кто-то музыкой, а ему всегда хотелось добывать знания. Кроме точных наук еще и языки интересовали, история — все, во что можно углубиться. Высшее образование получал по манящей специальности «лазерная техника и технологии»: за плечами бакалавриат, магистратура.

К чему ведет прогресс и все о тех, кто им управляет. Владимирский физик-лазерщик Антон Бурцев развеивает мифы об исследователях и их деятельности

«Потом стал аспирантом, преподавал в университете. Работал на лазерном полигоне в Радужном с полупрозрачной керамикой — новыми лазерными средами. Затем оказался на производстве роботизированных лазерных станков, которые используются для обработки металлов, сварки и резки».

На производстве Антон был инженером, то есть выполнял технические задачи. Но с недавнего времени вернулся в науку, к экспериментам, став сотрудником НИИ РАН. Своему делу ученый посвятил 15 лет и утверждает — ничуть не надоело. Кроме того, сейчас Антон читает узконаправленные и научно-популярные лекции о науке. А еще помогает «Ключ-Медиа» развеять стереотипы о науке и ученых.

«Злые» лазеры

В фильмах мы видим, как грабители пересекают красные лучи на охраняемой территории банка, а роботы-киборги уничтожают ими человечество. Может ли такое быть на самом деле? Антон ответил на этот вопрос, ведь он работал с оптикой, то есть помогал лазеру «сфокусироваться» и попадать четко в цель.

«Первый материал для оптики лазера был получен Теодором Мейманом на кристалле рубина. Драгоценный материал: сапфир, в котором заключен оксид хрома, отсюда и красный цвет. Мейман отполировал одну сторону кристалла почти до зеркальной поверхности, а вторая сторона пропускала излучение. Казалось бы, элементарно».

Потом появилось жидкостные лазеры, газовые, полупроводниковые, на стекле и оптоволокне. Последние сейчас побеждают: применяются и в косметологии, и в промышленности, и где угодно. «Злой» лазер действительно может быть в оружии или при термоядерном синтезе, но стать оружием массового уничтожения он сможет только в связке с другими ответвлениями науки.

С помощью лазера, в рамках опыта по теории хаоса, Антон сделал даже снежинку из металла. Это «бытовое» открытие, которое звучит очень мило, предотвратило дефекты производства.

Телепортация и неслучайные случайности

Еррор 404. Она везде, стоит только приглядеться:

«Если мы рассматриваем взаимодействие различных механических агентов, то есть производство, посредников, продавцов и покупателей, возникает различного вида нелинейность. Это приводит к катастрофическим последствиям, таким как обвал фондовых рынков».

Это теория хаоса в действии, ставшая объектом третьей научной революции 20-го века. До нее была теория относительности Эйнштейна, вторая — открытие квантовой механики. К слову, без последней мы б не смогли пользоваться смартфонами, да и вообще собрать их не представлялось бы возможным. Но и для теории хаоса последствия можно предсказать, как вероятность любого события, — случайностей не бывает.

«По идее, мы будем делать покупки в магазине, где товар дешевле. А вдруг все-таки решим пойти в магазин, который ближе к дому или где продавцы хорошие? Кажется, все это мелочи, а распределение финансов будет иным. Теория хаоса учит нас, что незначительные факторы могут привести к масштабным последствиям».

Известнейший пример тому «эффект бабочки» Лоренца — взмах крыльев бабочки в Айове может привести к урагану на другом конце света. Задумайтесь. Бабочек много, и не известно, которая из них может стать причиной катастрофы. Но благодаря науке можно рассчитать вероятность подобного случая. Например, в теории даже телепортация возможна:

«Квантовая физика это допускает. Если я разбегусь и войду в стену, то пройду через нее, только ждать придется больше, чем вселенная будет существовать. То есть, так много попыток нужно предпринять, настолько это маловероятное событие. Чем больше объект, тем сложнее его так транспортировать. Неизвестно, как сохранить при этом в теле связи между атомами».

Становится страшно — мир шаток, благодаря науке осознание накрывает с головой. Антон уверяет: в этом ничего страшного нет:

«Нестабильность приводит к приспособляемости. Одна из самых распространенных болезней сердца — нарушение ритма, но самое сложное заболевание связано со строго заданным сердцебиением. Человек не может резко ускориться, бежать. Но благодаря тому, что в нашем сердечном ритме есть хаотическая составляющая, мы здоровы. И стандартная ситуация: долго готовили кофе, вышли из дома позже, чем обычно, а на остановке встретили свою вторую половинку».

Если бы не желание выпить кофе, жизнь сложилась бы иначе — как в сказке, но бывает же. У каждого из нас, рассказывает Антон, есть свой горизонт прогнозов, но чем дальше мы пытаемся заглянуть, тем хуже видно. Ведь всегда есть место для счастливой случайности.

Все уже открыли до нас

И это неправда. Огонь есть, велосипед есть, пенициллин есть — куда дальше? Все научные революции зародились из уточнений к уже имеющимся теориям. Малейшие детали для великих открытий порождают новые и меняют наши жизни.

«Происходит переосмысление. Если говорить о моей области, фотонике и плазмонике, то сейчас идет работа над созданием новых компьютеров. Мы приближаемся к пределу их возможностей, поэтому нужны новые методы и материалы. Раньше, когда я учился, это было из области фантастики — использование фотонов, то есть частиц света, на них будет строиться память компьютера. Есть уже прототипы квантовых компьютеров, которые многозадачнее и быстрее».

Прогресс до добра не доведет

Совсем недавно мы мучались с дискетами, включали в плеер магнитные кассеты и радовались черно-белому кинематографу, а сейчас возможно невозможное. Антиутопии двадцатого века маячат в памяти перспективами о захвате человечества машинами. Возможно ли это?

Кадр из фильма «Терминатор»

«В начале 19-го века ученые говорили, что со временем города перестанут расти из-за загрязнений. Повозки оставляют слишком много навоза, а если направить для уборки еще повозки, то его станет только больше. Это было правильно и обоснованно, но благодаря эволюции города изменились, не прекратились».

И вряд ли в будущем нам грозит восстание машин по той же причине. После появления адронного коллайдера друзья писали Антону: мол, скоро будет конец света. Образуется черная дыра, которая поглотит планету. К слову, мы с вами еще живы и ничего не случилось.

Ученые всегда спорят

Тут тоже не верно. Наука развивается только тогда, когда существует множество мнений, обоснованных и, может, даже ошибочных.

«Нильс Бор, основатель квантовой механики, сомневался в том, что возможно существование ядерного реактора. А ведь они при его жизни были построены. Эйнштейн говорил, что теория относительности особо не будет нужна как минимум лет 200, а сейчас вся наша спутниковая навигация без нее не работает — глонасс, GPS».

Именно взаимная критика позволяет ученым приходить к консенсусу: если ты у себя в вычислениях ошибки не нашел, то стоит дать материал на проверку коллеге. Конечно, при изучении научных статей возникает желание не только ознакомиться, но и отметить недочеты. Не так давно Антон с командой проводили исследования, связанные с лазером, но допустили ошибку из-за неучета погрешностей.

«Коллеги помогли нам найти ссылки на американских, польских ученых, публиковавшихся в ведущих журналах. У них была такая же ошибка. Потом наши статьи вышли, и они стали на них ссылаться. Это свобода критики, к которой все относятся лояльно».

Обыватели глупы

Люди разные, и ученые разные. «Каждый человек в своей области специалист», — говорит Антон. Невозможно знать все, даже если ночами корпишь над сложно произносимыми теориями.

«Кажется, этот стереотип описал Ландау: „Расцвет научной деятельности наступает лет в 80, когда ученый перестает напоминать человеческое существо и все время просиживает за старинными книгами“. На самом деле это не совсем правильно, ведь актуальная информация сейчас в свежих учебниках».

Основы есть, никто не спорит, пусть хранятся они в пыльных библиотечных фолиантах или просто в строке поиска гугла. Но читать «научных классиков», признается Антон, сложновато: задачи, которые рассматривали век назад, сейчас уже кажутся элементарными.

Ученых не интересует ничего, кроме науки

Клише-ориентиром в данном случае выступает герой американского ситкома «Теория большого взрыва» Шелдон Купер. Нелюдимый, придирчивый гик, как и многие его товарищи.

Кадр из телесериала «Теория большого взрыва»

«Даже там в одной из серий появлялся ведущий химик — мощный байкер, который играет в рок-группе. У меня в коллективе многие ребята тоже музыканты, занимаются спортом. От науки нужно отвлекаться, об этом есть множество историй. Например, Андре Пуаре работал 2 часа утром и 2 часа вечером, а весь рабочий день прогуливался по Парижу и ждал озарения».

Общение с друзьями, музыка, кино — эти вещи совсем не чужды строгим дядям в халатах. Серьезны они на производстве и в лаборатории, но когда есть свободная минутка, то можно и про фитнес поболтать, и про девушек.

Все вокруг состоит из формул

Тут стереотип попадает в точку, терабайты накопленных знаний не испаряются даже при виде прекраснейших картин. Но это отнюдь не минус, пришел к выводу еще в 20-м веке американский физик Ричард Фейнман (который, к слову, впоследствии был причастен к разработки атомной бомбы).

«В зрелом возрасте он заинтересовался рисованием и говорил: «Мой друг — художник — говорит, что может оценить красоту цветка. Я же, как физик, вижу только атомы. Но это неправда, он зазнается, ведь красота доступна всем, а я вижу структуру, биологические эффекты и то, что замечает не каждый. И когда мы смотрим на цветок, не думаем, что он эволюционировал для удобства насекомых. Разве от этого знания пропадает его очарование?»

По словам Антона, оно только добавляет поводов для восхищения миром. Его интересует квантовая физика, которая позволяет объяснить даже существование жизни и особенностей некоторых организмов:

«У птицы малиновки есть „встроенный компас“. Это происходит потому, что у нее в разных белках электроны могут находиться в квантово-запутанном состоянии. Очень трудно понять и объяснить, но это эволюция».

Чем больше узнаем, тем больше хочется узнать, подытоживает Антон.

Как делаются большие открытия?

Большая часть журналов научного сообщества публикует статьи на международном языке, английском. Тут Антону помогает опыт гуманитарной школы, с переводом проблем не возникает.

«Многие наши соотечественники говорят, что пишут и читают только на английском. Есть набор журналов, из которых мы узнаем о научных открытиях до того, как те просачиваются в прессу. Большая часть сначала осваивается в среде профессионалов, а уже потом, если открытие подтверждается и выстреливает, распространяется в массы».

Процесс «акклиматизации» идеи может длиться годами, а иногда занимает считанные дни. Случается, от задумки до реализации проходит и полвека. Направлений в науке много: ученые думают обо всем, что нас касается, даже если и не озвучивают. Поэтому сходу тяжело предсказать, какое открытие «выстрелит».

«Например, когда открыли сверхпроводимость, все гремели: „Уклад жизненный изменится, заживем по-новому через год-два!“. И нет. Сверхпроводимость достигается благодаря экстремальным температурам. Поэтому занимает лишь некоторые ниши, в большом коллайдере, допустим. А в массовом производстве вперед не шагнула, хотя периодически ученые выдвигают теории, но они не верны».

А важные открытия, по словам Антона, не всегда удостаиваются должной огласки. Многие века доктора боролись с серьезным заболеванием — язвой желудка, но лишь в 2005 году австралийские ученые смогли разобраться, от чего она случается и как с ней бороться. Барри Маршаллу, принимавшему в исследовании непосредственное участие, вручили Нобелевскую премию. Только вот СМИ об этом рассказали бегущей строкой, поэтому широкой огласки не вышло.

«Все знают Стивена Хокинга, который знакомил общественность с открытиями в области космологии. А многим важнее признание именно в научной среде. Например, космонавты. Все знают Титова, Гагарина, даже миссию „Аполлон“. Сколько сейчас в мире космонавтов? Всех и не запомнишь: наших, американских, китайских... Хотя уровень знаний у них сейчас должен быть выше, им гораздо сложнее. Но они уже не первые, поэтому космонавтика стала обычной профессией, как журналист».

Открытия не бывают плохими или хорошими, они просто есть и влияют на науку в целом. Например, работая с атомами, можно сконструировать бомбу или реактор. Первая способна уничтожить мир, а вторая — помочь его бесперебойному существованию.