Лазерный мир

Вице-президент РАН, лауреат Нобелевской премии по физике, академик Жорес Алферов (возглавляющий Санкт-Петербургский научный центр и Санкт-Петербургский академический университет) вместе с другими признанными учёными, Нобелевскими лауреатами, выступил на площадке Санкт-Петербургского международного экономического форума. Исследователи рассказали о том, какой они видят науку будущего — корреспондент «Диалога» записал самые интересные высказывания.

«Для начала я бы хотел вспомнить двух выдающихся людей, которых я довольно часто цитирую. Первый – это мой старый товарищ (ныне, к сожалению, уже покойный) Джордж Портер, президент Лондонского королевского общества. Однажды он сказал, что вся наука – прикладная; разница лишь в том, что отдельные приложения возникают сразу, а другие – через столетия. Этим определением он чётко подчеркнул, что фундаментальные исследования всегда приводят к очень серьёзным приложениям, и развитие мировой цивилизации, в общем, всегда осуществлялось на основе научных исследований и разработок. Второго человека, которого я хотел бы процитировать, зовут Джеймс Хекман – это американский экономист, сотрудник Чикагского института мировой экономики. Он получал Нобелевскую премию по экономике в 2000 году: тогда же, когда ваш покорный слуга – свою, по физике. Обычно при вручении Нобелевской премии британская телерадиокомпания «Би-Би-Си» проводит круглый стол с участниками. Я часто цитирую то, что Хекман сказал тогда, отвечая на вопрос корреспондента: «Научно-технический прогресс второй половины XX века полностью определялся соревнованием СССР и США, и очень жаль, что это соревнование закончилось», — заявил Алферов.

Среди научных достижений XX столетия он назвал, в первую очередь, появление современной картины физики и научного мира в целом, созданной Эйнштейном, Дираком, Бором, Дебройлем, Планком и другими великими учёными. Она стала основой научного мировоззрения и всех достижений науки, которые привели потом к революции и в потребительской сфере, позволив создать всю современную электронику… и весь нынешний образ жизни. Главными технологическими открытиями XX века, по мысли Алферова, были освоение ядерной энергии в рамках «Манхэттенского проекта» США и его советского аналога, а также появление транзисторов, лазеров и мазеров.

«Приведу пример из XIX века: когда премьер Великобритании Гладстон посетил лабораторию Фарадея, он спросил учёного: «Вы открыли электричество – а что мы будем делать с вашим электричеством?» Фарадей на это ответил: «Вы будете получать налоги!» В XX столетии атомные проекты имели в основном политическое значение, но они породили множество фантастических технологий», — добавил он.

Учёный обратил внимание на то, что основы лазерной техники были заложены тем же Альбертом Эйнштейном в 1916 году – в его замечательной работе, посвящённой стимулированным переходам. Работы Басова, Прохорова и Таунса, отмеченные Нобелевской премией, стали основой всей отрасли. Полупроводниковые же приборы зародились на основе работы Шокли, Бардина (единственного в истории физика – двукратного Нобелевского лауреата) и Браттейна, приведшей сразу после войны к открытию транзисторов. Интересно, что этот революционный прибор разрабатывали и в СССР (над этим, в частности, трудился Абрам Иоффе), однако значительная часть лучших учёных-физиков была тогда переброшена на атомный проект. Они спасли страну от уничтожения – ценой некоторых упущенных возможностей. Кроме того, опытное производство полупроводниковых лазеров, светодиодов и солнечных батарей для космических кораблей в СССР появилось значительно раньше, чем в США.

«У нас сейчас редко цитируют работу Эйнштейна, опубликованную в мае 1949 года в появившемся тогда журнале «Месячное обозрение». Она называлась «Почему социализм?» В ней он обосновал, что будущее развитие экономической модели мира и общества в целом – это, конечно, социализм и плановая экономика. Пример такого блестящего развития общества дал Советский Союз. К сожалению, произошли печальные события… но к этому мы когда-нибудь вернёмся. «Перестройка» и реформы, которые привели к ликвидации высокотехнологичной промышленности в нашей стране, привели к потере этого важнейшего направления современной технологии», — добавил академик.

По его словам, для развития науки уже недостаточно того, что делал в сфере образования, например, московский Физтех – совмещать физико-математическое образование с решением технологических, инженерных задач. Теперь огромное значение приобрели также разработка программного обеспечения и использование электронных устройств в системе образования; также возросла роль исследований в области биологии и медицины. Таким образом, подготовка специалистов, которые станут основой развития технологий будущего, предусматривает очень серьёзное одновременное изучение и физики, и математики, и инженерного дела, и программирования, и биомедицинских наук. Собственно, такой же «синкретичной» становится в последние десятилетия вся мировая наука, в которой возникают дисциплины на стыке «классических» областей знания – и от этого прогресса важно не отставать.

«Учиться будет сложно – но мы это реализуем в нашем Академическом университете», — подытожил академик Алферов.

Ада Йонат: «Препараты для борьбы против резистентных бактерий нужны прямо сейчас»

Собственно, кажущийся контраст между фундаментальной и прикладной наукой в российском государственном управлении привёл к тому, что чиновники начали требовать от учёных как можно скорее приносить чуть ли не готовые коммерческие проекты, грозя урезанием «неперспективных» направлений, не несущих немедленной отдачи. Однако мысль о ложности такой дихотомии продолжила Ада Йонат – израильский учёный-кристаллограф, лауреат Нобелевской премии по химии 2009 года.

«В биохимии структура означает функцию. Протеины должны иметь правильную структуру – но что её определяет? Это делает ДНК; каждый ген указывает, в какой последовательности должны соединяться аминокислотные остатки, и делает он это при помощи «слов», состоящих из четырёх букв – A, G, C, U (аденин, гуанин, цитозин, урацил – тимин). Белки собирает рибосома – это настоящая машина по формированию протеинов, причём работает она практически одинаково у всех организмов. В каждой клетке человека их несколько миллионов, и каждая в секунду создаёт от 5 до 40 пептидных связей. Вероятность ошибки – один на миллион! Это настоящее чудо природы, тогда как химикам на создание одной пептидной связи между аминокислотами требуется не меньше двух часов. А тут – до 40 в секунду», — начала она.

Химикам потребовалось 20 лет на то, чтобы расшифровать этот процесс. Казалось бы, какой смысл в таких гигантских затратах времени и сил? Но дело в том, что около половины ныне применяемых антибиотиков работают именно через атаку на рибосомы бактериальных клеток – они разными способами останавливают синтез белка в организме болезнетворных микроорганизмов, убивая их или не давая им размножаться. Например, эдеин блокирует продвижение мРНК, которая является «программой» для сборки на рибосомах, тетрациклин мешает исходному материалу сопрягаться с «активной позицией» рибосомы, эритромицин забивает выходной канал протеинов, а клиндамицин препятствует образованию пептидных связей как таковых. Но и это не всё.

«Сопротивляемость микроорганизмов антибиотикам – одна из важнейших проблем для современной медицины. Полностью справиться с ней будет невозможно, потому что это естественный механизм борьбы бактерий за выживание, и специалисты ВОЗ уже предрекают возврат человечества в эпоху, когда вызываемые бактериями болезни – например, пневмония или туберкулёз – уносили огромное количество жизней, потому что не существовало эффективных способов борьбы с возбудителями», — заметила Йонат.

Она добавила, что из-за резистентных микроорганизмов в 2050 году человечество может потерять до 3,8 процента мирового ВВП. Что же делает в этой связи «Большая фарма»?.. Практически ничего. Во всяком случае, недостаточно.

«Новых антибиотиков сейчас разрабатывается очень, очень мало. Дело в том, что существует огромный разрыв между социальной значимостью этих лекарств и теми гигантскими затратами, которые компании должны понести для их разработки, испытания и внедрения. Поэтому гиганты отрасли предпочитают заниматься дорогими (для потребителя) препаратами от сердечно-сосудистых заболеваний, рака, диабета… Но смотрите, что получается: фармацевтические фирмы не хотят думать о том, что скоро люди будут умирать молодыми… и просто не будут доживать до того возраста, когда им понадобятся дорогостоящие лекарства от старческих болезней. За эту мысль меня не очень любят в фармацевтическом бизнесе», — пояснила Нобелевская лауреатка.

По счастью, правительства многих стран начали понимать опасность, которую несёт вероятное возвращение человечества в «тёмные века» медицины (пусть даже и неполное), и они увеличивают собственные вложения в поиск новых препаратов для борьбы с явлением, которое уже окрестили «супербактериями». В России, указала Йонат, используют интересную советскую разработку – применение для борьбы с микроорганизмами специальных вирусов, которые пожирают бактерии, так называемых бактериофагов. Однако средства для войны против резистентных возбудителей нужны срочно.

В этой связи будущее отрасли, считает Йонат, лежит в нескольких направлениях. Во-первых, химики ищут соединения, эффективные против конкретных видов микроорганизмов (ныне используемые антибиотики, как правило, «выкашивают» всю попавшую в зону их действия популяцию бактерий, в том числе и полезных). Во-вторых, учёные исследуют бактериальные рибосомы, чтобы найти новые уязвимые места, через которые могут подействовать доселе неизвестные соединения. В-третьих, их занимает экологическая проблема – ведь антибиотики выделяются из организма принимающего их человека, попадают в окружающую среду… и остаются там, потому что основа их молекул – сложные циклические ядра – не разлагаются и не потребляются более сложными, чем бактерии, организмами – эукариотами. На кону – вопрос о том, вернётся ли человечество в эпоху, когда бактериальные инфекции выкашивали тысячи и миллионы человек.

Риккардо Валентини: «Всем отраслям придётся становиться «зелёными»

Итальянский климатолог, лауреат Нобелевской премии мира Риккардо Валентини (возглавляющий лабораторию изучения климата Дальневосточного федерального университета во Владивостоке) обратился к другим важнейшим проблемам современности. С одной стороны, численность человечества растёт огромными темпами, и эти люди вырабатывают всё большее количество мусора; с другой, еды им требуется всё больше, тогда как площадь пахотных земель только сокращается – а для её увеличения необходимо уничтожать леса, зелёные лёгкие планеты. Вот ещё один из многочисленных углов, в которые загнал себя Homo Sapiens.

«Раньше у нас было представление, что человеческое население может расти без ограничений, без влияния на окружающую среду. Мы думали, что ресурсы – вода, воздух – бесконечны. Теперь мы понимаем, что это не так. Цифры поражают: за последние 50 лет численность людей выросла в два с лишним раза – с трёх до семи миллиардов, причём к 2050 году нас станет уже 9 миллиардов. 80 процентов из этого числа будут жить в городах – и как сделать эту жизнь устойчивой? Обеспеченность сельскохозяйственной землёй неуклонно падает – а как кормить такое количество людей? При этом в мире 1,2 миллиарда человек имеют излишний вес, а существенно большее количество – недоедают» — указал он.

Россия в этой ситуации глобального продовольственного кризиса может оказаться единственной страной, которая получит выгоду от глобального потепления – повышение температуры позволит вовлечь в сельхозоборот многие земли, которые сейчас неблагоприятны для земледелия. Соответственно, наша страна, скорее всего, станет следующей главной житницей мира, указал учёный. Шаги к этому уже давно сделаны – СССР был одним из крупнейших импортёров пшеницы, тогда как Россия превратилась в одного из главных её поставщиков на мировой рынок.

Другая серьёзная проблема – мусор: его, опять-таки, образуется всё больше, пропорционально росту населения (особенно – городского). По мнению Валентини, в этой ситуации не обойтись без глобальной программы переработки мусора (recycling), превращения его в компост и биогаз, а также усилий в области upcycling – то есть придания стоимости вроде бы бесполезной массе, каковой на первый взгляд являются отходы (скажем, в Италии появилось производство сумочек из отработанных автомобильных шин). «Зелёная химия» в Европе является одной из бурно развивающихся отраслей. Всё это должно снизить давление на окружающую среду – ещё и потому, что меньше сырья придётся добывать и использовать для создания потребительских товаров.

Рэ Квон Чун: «Человечеству нужно отказаться от старых инстинктов»

Наконец, лауреат Нобелевской премии мира 2007 года Рэ Квон Чун, бывший советник Генсека ООН по вопросам изменения климата и автор концепции «устойчивого развития» задался вопросом: что нужно для того, чтобы развитие человечества действительно стало устойчивым? И что этому мешает?

«Наука, политика и экономика обещали нам многое. Но теперь мы вступили в эпоху, когда мы сталкиваемся с вызовами, ставшими прямым следствием наших прошлых достижений. Резистентность антибиотиков – это интересный пример: возникновение этой проблемы стало результатом сделанного когда-то прорыва в борьбе с инфекционными заболеваниями. Глобальное потепление, о котором здесь говорилось – тоже пример этого, поскольку оно вызвано нашими успехами в создании цивилизации и развитии энергетики. Нужно переориентировать всю систему нашей цивилизации – науку, экономическую систему (капитализм) и политическую систему (демократию). Демократия и капитализм – не конец истории, как казалось ещё недавно: теперь мы понимаем, что и капитализм должен эволюционировать, чтобы справиться с созданными им проблемами», — заявил учёный.

Он добавил, что весь достигнутый человечеством к данному моменту прогресс основан на инстинкте: наука – на стремлении постигнуть и подчинить себе природу, экономика – на тяге к обогащению и лучшей жизни, демократия – на желании быть свободным. Ответы же на нынешние вопросы должны быть основаны на других принципах: морали, здравом смысле и нетрадиционном мышлении. Вопреки инстинкту, указал специалист, человечеству придётся осознанно отказаться от существующего порядка – отсюда, по его мысли, и отрицание глобального потепления на многих уровнях, вплоть до руководителей крупных государств, и уж тем более – отраслей экономики.

«Сможем ли мы изменить всю систему? Это зависит от того, сможем ли мы преодолеть естественные человеческие инстинкты», — подытожил Рэ.

Подготовил Илья Снопченко / ИА «Диалог»

Источник: http://topdialog.ru/2017/06/02/nashi-problemy-sledstvie-nashih-dostizhenij-nobelevskie-laureaty-o-budushhem-nauki-i-chelovechestva/