Добраться до ядра
Оригинально мыслящий химик — так говорят коллеги о демидовском лауреате академике Олеге Матвеевиче Нефедове. Одно из свидетельств тому — придуманный им простой и эффективный способ введения фтора в ароматическое ядро.
Если изложить простым языком, то суть технологии такова. Берутся легкодоступные газы бутадиен и хладон и нагреваются до 650 градусов. В результате из хладона образуется дифторкарбен, который, вступая в реакцию с бутадиеном, дает циклическое соединение, преобразуемое затем во фторарен — ароматическое соединение с одним или несколькими бензольными кольцами. Получаемые соединения широко применяются в самых разных сферах: при производстве растворителей, взрывчатых веществ, красителей, лекарственных средств, пестицидов, пластмасс.
Обычно фтор вводится в ароматическое ядро с большими трудностями, а благодаря методу Нефедова он входит туда “как по маслу”. Компания “Самсунг”, с которой сотрудничали московские химики, даже прислала в лабораторию Олега Матвеевича десант сотрудников, чтобы они ознакомились с новаторской технологией!
Академик Нефедов, основатель научного направления — химия карбенов, всю жизнь проработал на одном месте — в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН (Москва). При этом сфера деятельности Олега Матвеевича не ограничивалась фундаментальными исследованиями, он лично участвовал в разработке промышленных технологий получения синтезированных в его лаборатории соединений. Много времени ученый посвящал и научно-организационной работе: в 1988-1991 годах был академиком-секретарем Отделения общей и технической химии Академии наук, в 1988-2001 годах — вице-президентом РАН, активно работал в Международном союзе теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), в течение многих лет является председателем Национального комитета российских химиков. Академик Нефедов — основатель и главный редактор журнала “Mendeleev Communications”, который издается совместно РАН и Королевским химическим обществом Великобритании.
О новаторских работах, о международном сотрудничестве и о проблемах высшего химического образования Олег Матвеевич рассказал нам в ходе традиционного “демидовского” интервью.
— Чем интересна и полезна химия карбенов?
— Этот раздел химической науки открывает большие синтетические перспективы, позволяя создавать соединения с очень интересными свойствами. Карбены — соединения двухвалентного углерода, обладающие высокой реакционной способностью, а значит, очень нестабильные и короткоживущие. Чтобы соединение углерода стало стабильным, оно не должно иметь свободных валентностей. Достигается это с помощью специальных приемов. Например, карбены можно зафиксировать в низкотемпературной аргоновой матрице. В нашей лаборатории разработаны методы генерирования и стабилизации соединений двухвалентных углерода, кремния, германия и других карбеноидов, детально изучены структура и свойства этих короткоживущих молекул, исследованы их реакционная способность и механизмы превращений. А главное, получены необычные соединения, в том числе первый стабильный гермациклопропен с псевдоароматическими свойствами.
Вообще карбеновая технология универсальна. На ее основе мы с коллегами создали высокоэффективное синтетическое горючее для ракетно-космической техники, которое использовалось во многих космических аппаратах, а также синтезировали ценные соединения для фармацевтической промышленности и разработали оригинальные методы производства современных экологически безопасных для человека и теплокровных животных инсектицидов пиретроидного ряда.
— Вы всегда были активным участником международного сотрудничества. Пострадала ли эта сфера в результате резкого похолодания международного климата?
— В научной среде санкции практически не проявляются. Мы с зарубежными коллегами продолжаем общаться так же, как и раньше. Вот недавно, в октябре прошлого года, в рамках Недели химии в России конструктивно обсуждали совместные издательские проекты.
Вероятно, ученые за рубежом в той или иной мере испытывают давление негативных факторов нынешней международной обстановки. Поэтому сегодня так важно не потерять связи, поддерживать установившиеся формы сотрудничества, продолжать работать в международных научных организациях, таких как Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК). Кстати, с середины нынешнего года в качестве уже избранного президента — пятого от нашей страны — его возглавит член-корреспондент нашей Академии наук Наталия Павловна Тарасова.
— Вы организатор и председатель Высшего химического колледжа РАН. В чем его специфика по сравнению с другими вузами химического профиля?
— Таланты надо растить со школьной скамьи. Я сам стал химиком во многом благодаря нашей школьной учительнице химии. Родом я из Подмосковья, из Дмитрова, до которого во время Великой Отечественной войны дошел фронт. Тогда в нашей школе был госпиталь. Но мы продолжали учиться, а на уроках химии наша преподавательница даже демонстрировала опыты! Сейчас во многих школах нет реактивов, а у нас кое-что было даже в те суровые годы.
Сначала мы создали на базе одной из московских спецшкол с химическим уклоном лицей, в котором ребята обучаются последние три учебных года — с 9 по 11 класс. Наш институт над ним шефствует. Школьники по желанию посещают научные лаборатории химических институтов и присматриваются к настоящей химической науке. Многие из них по окончании лицея поступают в Высший химический колледж РАН, образованный в 1990 году совместным решением Президиума Академии наук и Госкомитета по народному образованию. Он на правах факультета входит в состав Института химии и проблем устойчивого развития Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева.
Наша главная задача — устранить разрыв между высшим образованием и практикой современных научных исследований. Мы отбираем талантливых ребят, победителей олимпиад. Занятия по всем химическим и физико-математическим дисциплинам в колледже проводят академические ученые и профессора ведущих вузов. Обучение идет по расширенной и усложненной программе, которая от классического химического образования отличается более тесной интеграцией с академической наукой и ранней научной специализацией студентов. Исследовательская работа — обязательная часть учебного плана, для нее выделяется как минимум один полный рабочий день в неделю. Так мы растим кадры для фундаментальной науки.
Селекция высшего сорта
Академик РАН, а совсем недавно — Академии сельскохозяйственных наук, лауреат Демидовской премии 2014 года Баграт Сандухадзе — селекционер с более чем полувековым стажем, специализирующийся на выведении новых сортов озимой пшеницы для зоны Нечерноземья. Вместе с коллегами из Московского НИИ сельского хозяйства “Немчиновка” он вывел уже 15 таких сортов, что для столь кропотливого и непростого с точки зрения предсказуемости результатов труда очень много.
И сегодня, прежде всего благодаря его усилиям, сорта озимой пшеницы селекции Немчиновка возделываются в России на площади более 3,5 млн га, причем ареал наиболее пластичного сорта Московская 39 — практически вся агрокультурная часть России, а также многие другие страны, в том числе Канада и Турция.
Если учесть, что в Нечерноземном регионе озимая пшеница, самая продуктивная среди зерновых культур, очень долгое время считалась бесперспективной, становится ясным, что Сандухадзе совершил в этой области настоящий прорыв. По существу, он создал в центре России, где проживает половина ее населения и где еще несколько десятилетий назад не было никакой пшеницы, огромный “озимый клин”. В результате возник новый регион производства продовольственного зерна не хуже ставропольского или краснодарского. Не случайно именно Сандухадзе в 2003 году избрали президентом Союза селекционеров России, причем авторитет ученого распространяется далеко за пределы страны, что подтверждают многие международные награды.
Родом Баграт Исменович из Западной Грузии, из села Орсания. С детства, пришедшегося на военные и послевоенные годы, знает, насколько тяжел крестьянский труд. После школы отслужил в армии, с отличием окончил сельскохозяйственный техникум и поступил в Тимирязевскую академию в Москве, учился у лучших селекционеров своего времени. А потом сразу попал в НИИ сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны (ныне “Немчиновка”), и с тех пор Россия стала его домом, а Нечерноземье — делом жизни.
Главное достижение, благодаря которому стало возможным появление уникальных, не боящихся дождя, холода, засухи и болезней сортов пшеницы, — преодоление двух отрицательных корреляций. Раньше считалось, что чем длиннее стебель растения, тем хуже оно зимует, и чем выше урожай — тем ниже качество зерна. Сандухадзе же с помощью принципиально новой схемы селекции, благодаря методу так называемых прерывающихся бекроссов (от английских слов back — назад, обратно и cross — скрещивание) удалось опровергнуть эти стереотипы.
В итоге родились получившие популярность сорта Инна и Памяти Федина, позже — Московская 39 и 70, Немчиновская 52 повышенного качества и другие. Московская 39 на международных сортоиспытаниях в Канаде в свое время была признана лучшей по сочетанию урожайности и качества зерна. На очереди — Московская 40.
Стоит добавить, что на преодоление названных отрицательных корреляций у академика ушло четверть века, на улучшение эффекта — еще десяток лет. Непросто представить, сколько упорства, профессионализма, увлеченности потребовалось, чтобы получить такие результаты.
— Наверное, не каждый даже очень талантливый биолог или агроном способен к столь кропотливому труду, — предположили мы в беседе с Багратом Исменовичем. — Вообще, с вашей точки зрения, селекция прежде всего — это наука, культура метода, ремесло?
— Убежден, что главным образом это — искусство. И очень интересная работа. Каждый год по законам генетики в гибридных растениях идет так называемое расщепление F2 по “матери” и “отцу”. Конечно, я заранее знаю, что из себя представляет “мать”, что — “отец”, но как поведут себя гибриды — могу только догадываться. То есть каждый год рождается некий сорт. Это примерно то же, как если бы в семье каждый год рождался ребенок. Но кто из него получится — литератор, певец, инженер — предсказать очень трудно. Каждый рождается со своим генетическим уклоном и идет своим путем, надо только умудриться понять, нащупать, направить этот естественный путь.
Один американский ученый на конференции в Турции, внимательно изучив опыт коллег со всего мира, сделал доклад под названием “От чего зависит успех селекционной работы”. Всего он выделил пять главных пунктов, я приведу один из них — первый по счету: “кто ходит — тот находит”. Генетики в зале начали возмущенно шуметь: “Зачем, мол, куда-то ходить? Ведь есть микроскопы, современные лаборатории, где все моделируется”.
А я сразу вспомнил своих учителей — они день и ночь находились в поле. Вот и я каждый день, как только кончается зима и до уборки, по четыре-пять часов, не считаясь с выходными, праздниками, хожу по делянкам, смотрю: как перезимовали растения, как развиваются, какие есть новообразования. Ведь перекомбинации генов предела нет, и никто и ничто, включая самые современные технологии, как бы ни хотели того уважаемые коллеги, ее не регулирует, все идет спонтанно. Поэтому никакие модели не заменят живых наблюдений, интуитивных выводов и находок — так же, как в искусстве.
Другая отличительная черта истинного селекционера — зрелый возраст. В среднем пик его мастерства приходится на 60-65 лет. До сорока пока еще никто ничего хорошего не вывел. Надо обязательно накопить необходимый опыт, переварить его, и только в этом случае возможен успех, и то не всегда. Ведь из ста селекционеров только три-четыре выводят продуктивные сорта, остальные получают лишь исходный материал для последующих опытов. Не случайно на Западе всерьез озабочены поиском хороших селекционеров (или их селекцией, как я говорю в шутку), чего не наблюдается у нас.
И третья важнейшая аксиома — надо обязательно следить за мировыми достижениями, постоянно обновлять семенные коллекции из разных стран. Без новых знаний и широкого кругозора добиться успеха очень сложно. Ну и, конечно, в таком деле необходимо везение, интуиция.
Баграту Исменовичу уже 83 года. Вот как академик объяснил секрет своего долголетия и поразительной работоспособности:
— Возможно, мои растения дают мне какой-то жизненный импульс, заряд энергии, бодрость духа. Вот и нынче, перед тем как выпал снег, я был на селекционных делянках, попрощался со своими питомцами до весны. Четыре месяца они будут находиться под снегом, и я сказал им: “Ребята, приду 10-15 апреля. Очень прошу, покажите, на что вы способны”. И я уверен: они сейчас стараются…
С видом на Вселенную
Лауреат научной Демидовской премии 2014 года академик Николай Кардашев — астрофизик с международным именем, один из пионеров отечественной радиоастрономии, основоположник целого ряда новых направлений в этой интереснейшей сфере знаний, руководитель уникального Астрокосмического центра Физического института им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН). Перечень его достижений более чем впечатляющ, специалистам он хорошо знаком. Наиболее масштабное и известное среди них — осуществление международного проекта “Радиоастрон”. Речь идет о системе радиотелескопов, объединенных в огромный космический интерферометр с общим размером порядка расстояния от Земли до Луны. Это — самый крупный и “зоркий” физический прибор, когда-либо созданный человеком.
Началось увлечение Кардашева астрономией еще в школе, в начале 1940-х, когда он записался в кружок при Московском планетарии. Теперь это может показаться удивительным, но во время войны, в тяжелейшие для страны годы, просвещению, образованию детей уделялось огромное внимание. Кружком руководили одержимые люди, настоящие ученые, в том числе из Астрономического института МГУ, и многим своим питомцам они сумели привить интерес к тайнам Вселенной на всю жизнь. Поэтому никаких сомнений, где продолжать образование, у Кардашева не было — он поступил на астрономическое отделение механико-математического факультета Московского университета. И сегодня самым большим несчастьем в сфере образования, случившимся за последние 20 лет, считает “абсолютно безграмотное” решение об исключении астрономии из школьных программ. “Это крайне негативно сказывается на развитии у молодежи интереса к науке, — убежден Николай Семенович. — Очень надеюсь, что ошибка будет исправлена”.
После МГУ он работал в названном институте под руководством выдающегося ученого Иосифа Шкловского, сподвижника великих Королева и Келдыша, потом — во вновь созданном Институте космических исследований АН (ИКИ), где были подготовлены и запущены первые космические радиотелескопы и телескопы, работающие в рентгеновском диапазоне.
Наконец, в 1990 году для совмещения и развития наземных и космических исследований, по предложению нобелевского лауреата академика Гинзбурга, было решено создать Астрокосмический центр ФИАН, объединяющий астрономический отдел ИКИ и крупнейшую радиообсерваторию в подмосковном Пущине. Кардашев его возглавил, приблизив тем самым реализацию “Радиоастрона”.
Сегодня это огромный действующий электронный комплекс, охватывающий всю планету, в котором участвуют несколько десятков стран, а Пущино — одно из двух мест в мире и единственное в России, где принимается информация с космического радиотелескопа (второе такое место находится в американской радиообсерватории Грин Бэнк). Причем антироссийские санкции, как констатирует Николай Семенович, на эту работу никак не повлияли. Ученые США и других стран очень заинтересованы в сотрудничестве и получении данных от уникального эксперимента.
— Сейчас мы готовим к реализации следующий этап — проект “Миллиметрон”, который позволит изучать самые далекие объекты Вселенной с еще большим, чем раньше (в 200 раз), угловым разрешением, — рассказывает академик Кардашев. — Смысл его в том, чтобы “ловить” еще более короткие волны, почти не приходящие на Землю из-за непрозрачности атмосферы.
“Миллиметрон” будет работать и в автономном (с очень высокой чувствительностью), и в интерферометрическом режиме. Для наземного плеча интерферометра потребуются радиотелескопы, расположенные высоко в горах с безоблачным небом. Для этого была выбрана международная обсерватория Южного полушария в пустыне Атакама (высота 5 км, Чили), а в Северном полушарии предполагается завершить строительство российско-узбекской радиообсерватории с телескопом диаметром 70 м на плато Суффа. Не так давно в Ташкенте был президент Путин, встречался с президентом Узбекистана Каримовым, и в пресс-релизе по итогам встречи было сказано, что создание обсерватории обязательно будет доведено до конца. Запустить “Миллиметрон” планируется в начале 2020-х годов.
— Кроме всего прочего, вы с коллегами развиваете гипотезу о возможном существовании принципиально новых космических объектов – “кротовых нор”. Что это за норы такие и насколько они реальны?
— “Кротовая нора” — некий физический объект, существование которого возможно исходя из законов современной физики. Этот объект создает геометрические свойства пространства, связывающие разные точки Вселенной, или даже точки разных вселенных. Для устойчивого существования таких объектов предполагается наличие материи с отрицательной гравитацией.
Идею “кротовых нор” разрабатывали еще Эйнштейн и Розен. Эти труды были опубликованы в 1930-х годах. Я же всегда больше размышлял не о том, чтобы придумать какую-то формулу, а о том, как найти подтверждение теоретической модели, и в данном случае очень хотел бы, чтобы она подтвердилась. Ведь “кротовые норы” крайне важны для дальнейшего развития не только астрономии. Их наличие — если, конечно, оно будет доказано — указывает на возможность перемещения из одной точки Вселенной в другую или даже в другие вселенные, за очень короткое время. Это могут практически использовать иные цивилизации, и наша тоже, если технически “подрастет”.
Но не стоит забегать вперед: пока такие объекты не открыты. Сегодня можно только предполагать, что некоторые источники, наблюдающиеся с помощью “Радиоастрона”, в частности так называемые черные дыры, могут быть входами и выходами из “кротовых нор” или бывшими “кротовыми норами” (по имеющимся моделям, при добавлении в “нору” большого количества обычного вещества, она “запирается” и превращается в черную дыру).
И еще об одном нельзя было не спросить человека с такими знаниями и опытом.
— Существуют ли они — внеземные цивилизации? На эту тему есть масса домыслов, фантазий, но что говорят современная астрофизика, радиоастрономия?
— Сейчас обнаружено уже более тысячи планет около других звезд. Неудивительно, что земляне начали искать следы других цивилизаций еще активнее, — ответил академик. — Тут два главных направления: поиск специально посылаемых сигналов из далекого космоса и поиск каких-то очень больших космических конструкций по их излучению. Есть некоторые данные, подтверждающие возможность существования так называемых сфер Дайсона (огромные гипотетические астрофизические сооружения, названные в честь автора их концепции американца Ф.Дайсона. — Прим. ред.). Если бы была обнаружена некая конструкция с геометрически правильными параметрами, то мы сразу взялись бы ее детально изучать и выяснять, не поступает ли оттуда каких-либо радио-, оптических или других сигналов. Пока таких сигналов не обнаружено, но предполагаемые объекты для исследования уже известны. Нужно двигаться вперед — ответ рано или поздно найдется. И на этом пути поддерживать общий язык с другими странами Земли. Ведь астрономия, астрофизика — одна из главных сфер знаний, которая может и должна по-настоящему объединять человечество.
Материалы подготовили
Андрей и Елена
ПОНИЗОВКИНЫ
Фото Сергея НОВИКОВА
ПОЛНОСТЬЮ МАТРЕИАЛ СПЕЦВЫПУСКА ДОСТУПЕН В ФОРМАТЕ PDF
Нет комментариев