Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

НАУКА И ОБЩЕСТВО: РЕПОРТАЖ С БЕРЕГОВ НЕВЫ

Кандидат химических наук Т. ЗИМИНА, специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь". Фото предоставлены агентством "Интерпресс" (Санкт-Петербург).

В марте этого года в Санкт-Петербургском научном центре Российской академии наук прошел Международный симпозиум "Наука и общество", на котором встретились ведущие ученые из России, США, Германии, Швеции, Италии, Испании и других стран. Приуроченный к 75-летию академика Ж. И. Алферова, петербургский форум ознаменовался "диалогом" нобелевских лауреатов и лауреатов премии "Глобальная энергия" по фундаментальным проблемам развития науки, проблемам, связанным с ростом народонаселения планеты, с экономикой, с поиском и развитием альтернативных источников энергии.

Нобелевский лауреат Карло Руббиа рассказал о поисках таинственных частиц, образующих темную материю Вселенной.
Нобелевский лауреат Карло Руббиа рассказал о поисках таинственных частиц, образующих темную материю Вселенной.
На симпозиуме состоялась презентация книги Жореса Алферова (он - в центре) "Наука и общество", в которую автор включил свои статьи и интервью, опубликованные в журнале "Наука и жизнь".
На симпозиуме состоялась презентация книги Жореса Алферова (он - в центре) "Наука и общество", в которую автор включил свои статьи и интервью, опубликованные в журнале "Наука и жизнь".
Академик Филипп Григорьевич Рутберг считает, что с помощью плазменных технологий можно решить сразу две важные задачи: переработки отходов и получения энергии.
Академик Филипп Григорьевич Рутберг считает, что с помощью плазменных технологий можно решить сразу две важные задачи: переработки отходов и получения энергии.
Нобелевский лауреат из Тайваня Ян Ли считает, что XXI век может оказаться критическим для человеческой цивилизации.
Нобелевский лауреат из Тайваня Ян Ли считает, что XXI век может оказаться критическим для человеческой цивилизации.
Нобелевский лауреат Айвар Джайевер советует ученым активнее заниматься бизнесом в области высоких технологий.
Нобелевский лауреат Айвар Джайевер советует ученым активнее заниматься бизнесом в области высоких технологий.

Среди нескольких десятков интереснейших докладов, прозвучавших на форуме в течение трех дней, специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь" остановилась на выступлениях "нобелевцев": физиков Карло Руббиа и Айвара Джайевера, химика Яна Ли, а также академиков Евгения Велихова, Дмитрия Львова, Александра Некипелова, Филиппа Рутберга, докторов физико-математических наук Вячеслава Андреева и Сергея Капицы. Размышляя о тайнах Вселенной и насущной необходимости поиска возобновляемых источников энергии, о жестком прессинге общества потребления на окружающую среду, о глобальном потеплении и угрозе биоразнообразию земного шара, ученые в который раз задаются тревожным вопросом: не оказывается ли человечество у последней черты?

ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ

Карло Руббиа, итальянский физик, нобелевский лауреат 1984 года, удостоенный премии за работы, которые привели к открытию элементарных частиц, служащих переносчиками слабого взаимодействия, - W- и Z-бозонов, рассказал об экспериментах последних лет, проводившихся в ЦЕРНе - Европейской организации ядерных исследований. В свое время, имея группу в 100 человек, Руббиа обеспечил реализацию грандиозного проекта ЦЕРНа - постройку сверхмощного протонного ускорителя, а также создание 1200-тонной детекторной камеры, позволяющей идентифицировать и определять свойства новых частиц, поисками которых занимаются ученые. В последние годы им удалось существенно продвинуться в понимании процессов, происходящих во Вселенной. Астрофизики уверены, что основную часть Вселенной заполняет пока еще неуловимая темная материя. В настоящее время наиболее вероятным "подозреваемым" на роль завладевших нашим миром невидимок считаются WIMPs - слабовзаимодействующие с обычным веществом массивные частицы ("вимпсы"). Они тяжелее протонов и нейтронов, из которых состоят ядра атомов, и способны взаимодействовать с ними только посредством гравитации. Никаким другим образом оказывать влияние на обычное вещество они не могут. Для регистрации очень редких столкновений между WIMPs и нормальными частицами физики устанавливают детекторы глубоко под землей, ограждая их таким образом от космических лучей, способных исказить картину. Несветящаяся темная материя предположительно образует гало, окружающее галактики наподобие облака и простирающееся в десятки раз дальше их видимой границы. Взаимодействие частиц темной материи, в первую очередь их аннигиляция, очень интересует физиков. Поток гамма-квантов, родившихся после аннигиляции разновидностей WIMPs, называемых нейтралино, может быть на порядок выше, чем считалось ранее. Для разработки моделей этих процессов используют теорию суперсимметрии (SUSY). Эксперименты, проводимые сейчас в ЦЕРНе по детектированию WIMPs и SUSY-эффектов, могут помочь экспериментаторам получить новые знания об устройстве мира.

Академик Евгений Павлович Велихов начал свое сообщение "Вращение во Вселенной" со слов, что российским ученым следует говорить о простых и дешевых вещах, учитывая взаимоотношения науки и общества в нашей стране. Он рассказал об изящных и недорогих экспериментах, проводимых в возглавляемом им Российском научном центре "Курчатовский институт". Цель этих экспериментов - моделирование в лабораторных условиях процессов, происходящих в галактиках.

Приблизительно 80% галактик высокой светимости (светимость галактик меняется от нескольких миллионов светимостей Солнца до нескольких сотен миллиардов - для галактик-гигантов) относятся к спиральным. Любую спиральную галактику можно представить в виде газового диска. Этот диск крутится дифференциально: в середине - быстрее, а по краям, на периферии, - медленнее. Поэтому ученые давно задаются вопросом, почему характерный симметричный спиральный узор дисковых галактик не исчезает, ведь, казалось бы, дифференциальное вращение должно растянуть и размыть его за несколько оборотов?

Ученые из Курчатовского института смоделировали спиральную структуру галактик, заменив газ водой. В специальной "сковородке" они крутили с разными скоростями налитую тонким слоем воду. Результаты опытов подтвердили, что движение воды и процессы в газовом диске галактики можно описать одинаковыми уравнениями гидроаэромеханики. Таким образом, модельный эксперимент подтвердил предсказанный теоретиками механизм образования галактик, так называемую гидродинамическую теорию формирования спиральной структуры галактик с быстро вращающимся ядром. За это исследование физики Курчатовского института получили Государственную премию. Сейчас ученые готовят другой оригинальный эксперимент, который будет моделировать процессы, определяющие солнечную активность, а также явления, происходящие при падении вещества на гравитирующий центр. Моделирование нестационарных гравитационных процессов представляет особый интерес, поскольку они служат основным источником энергии в космосе.

ПЛАЗМА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЕ

Академик Филипп Григорьевич Рутберг, директор Института проблем электрофизики (ИПЭФ) Российской академии наук, рассказал о разработках ученых института в области использовании биомассы в качестве возобновляемого, экологически чистого источника энергии.

Сегодня уже 14% мировой энергетики работает за счет возобновляемых источников энергии, в том числе 11% - за счет биомассы, запасы которой колоссальны. Ее использование может дать 92 миллиона тераджоулей энергии в год. По мнению академика, для этого надо заменить малоэффективные, экологически опасные методы переработки отходов, включающие реакцию с кислородом, на высокотехнологичные плазменные методы переработки биомассы. Новый метод обращения с отходами - высокотемпературный плазменный пиролиз - использует достижения физики плазмы и ракетной техники. Основа плазменной переработки отходов - разложение молекул на атомы при температурах от 1200 до 2000оС (для самых вредных соединений - до 4000оС). Последующее быстрое охлаждение, так называемое закаливание, не дает возможности соединиться им снова. Плазменный метод практически незаменим для переработки отходов сельского хозяйства, деревообрабатывающей, лесной, химической промышленности и медицинских учреждений. Такие отходы часто весьма токсичны или опасны с точки зрения распространения инфекции. Плазменный пиролиз позволяет опасные вещества необратимо перевести (без сортировки) из твердого состояния сразу в газовое и получить синтез-газ - смесь водорода с монооксидом углерода (СО), которая лишь немногим уступает по энергетической ценности природному газу.

Первая созданная в ИПЭФ РАН установка предназначена для переработки весьма специфичного смешанного вида отходов - медицинских. Установка производительностью 150-250 кг/ч (это потребности большого госпиталя) была сделана по заказу и на средства США. Позже в США построили другие установки, которые уже обогревают небольшие городки с населением порядка 30 тысяч человек. Наши плазмотроны работают также в Японии, на Тайване, колоссальные заказы сделал Китай.

Плазмотроны, сконструированные в ИПЭФ РАН, работают на переменном токе. Это делает их более дешевыми, эффективными и надежными по сравнению с установками такого типа, изготовленными в Германии, где электрическая дуга для превращения газа в плазму зажигается с помощью постоянного тока. В России плазмотроны петербургских ученых пока не востребованы. Но разработчики уже договорились с властями Ленинградской области о строительстве в Лодейном Поле крупного завода для утилизации отходов города и частично для его теплоснабжения.

БЛЕСТЯЩЕЕ БУДУЩЕЕ СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭНЕРГЕТИКИ

О достижениях солнечной фотоэнергетики - абсолютно чистого источника энергии - рассказал доктор физико-математических наук Вячеслав Михайлович Андреев, заведующий лабораторией Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе (ФТИ). Фотоэлементы нашли практическое применение лишь с середины 50-х годов, когда удалось достигнуть достаточно высоких значений кпд. Современная солнечная фотоэнергетика базируется на кремниевых фотоэлементах на основе гетерострук тур, мощность которых в последние годы растет с небывалой скоростью - 30-40% в год. В общей сложности в мире установки солнечной фотоэнергетики производят сейчас один гигаватт энергии в год. К 2030 году, как ожидается, эта цифра вырастет до 200 гигаватт. Переход от однопереходных фотоэлементов (содержащих один p-n-переход) к четырехпереходным дал трехкратное увеличение их кпд - до 33% при наземных измерениях. Для создания таких сложных структур в ФТИ построена современная техническая установка, на которой сейчас ведут работы с четырех-пятислойными фотоэлементами, и уже достигнут кпд более 35%. То есть ученые вплотную подошли к возможности создания экономически эффективных четырехпереходных элементов с кпд 45%.

Каскадные фотоэнергосистемы на основе As-Ge способны концентрировать солнечную энергию в сотни тысяч раз, благодаря чему их можно применять не только в космосе, но и на Земле.

Одна из задач солнечной фотоэнергетики - разработка эффективных концентраторов света, первые из которых были основаны на параболических зеркалах. В современных концентраторах, использующих панели, собранные из микролинз Френеля, удалось преодолеть основную проблему - тепловые потери и перегрев элементов.

Перспективное направление развития фотоэнергетики - солнечные термофотобатареи, позволяющие получать селективное излучение (излучение определенного спектра). Разработанные термофотобатареи уже имеют кпд 27%.

Суммируя достижения солнечной фотоэнергетики, профессор В. М. Андреев констатировал, что эффективность кремниевых элементов выходит на насыщение. Это требует поиска новых материалов для солнечных батарей. Фотоэлементы могут стать конкурентоспособными с другими источниками энергии, если стоимость вырабатываемой с их помощью энергии снизится до 0,5 евро за один ватт мощности. Как ожидают ученые, этого можно достичь к 2030 году, пока же солнечная энергия обходится в 3 евро за один ватт.

У ПОСЛЕДНЕЙ ЧЕРТЫ

Ян (Юань-Цзе) Ли, тайваньский физико-химик, получивший Нобелевскую премию в 1986 году за вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов, назвал XXI век критическим для человечества. На рубеже двух веков мы вступили в новую эпоху: на смену конкуренции, основанной на военной гонке, пришла конкуренция в области высоких технологий.

"Одни это поняли и начали богатеть, другие еще не поняли, и это скоро скажется на их благополучии", - считает ученый. По мнению Яна Ли, человечество уже в ближайшее время может столкнуться с проблемой голода из-за острой нехватки источников энергии, с экологическими катастрофами - из-за "сверхразвития", со страшными эпидемиями - из-за стремительного переноса по миру бактерий и вирусов, которые гораздо быстрее человека приспосабливаются к новым условиям существования. "Наш мир стремительно сжимается! Мы движемся к миру без границ", - утверждает Ян Ли.

Если тайваньский ученый говорил о сжатии пространства, то профессор Сергей Петрович Капица - о сжатии времени. Каждая последующая эпоха, переживаемая человечеством, становится все короче. Однако, согласно его теории, народонаселение планеты не будет стремительно увеличиваться бесконечно, и уже к 3000 году, в не столь отдаленном по меркам истории будущем, приблизится к своему пределу, который оценивается в 10-12 миллиардов человек (см. "Наука и жизнь" № 3, 1998 г.). Однако, по мнению профессора, лимитирующие факторы роста народонаселения - не среда и не ресурсы. Переход к стабильной популяции определяется пределами возможностей информационного общества, в эпоху которого мир уже вступил.

НАУКА И ЭКОНОМИКА

Ян Ли в своем выступлении отметил, что наука не может развиваться по плану. Практически все самые значимые достижения и открытия ХХ века не были предсказаны: ни полупроводники, ни компьютеры, ни космические исследования, ни успехи генетики. Диссонансом этому факту прозвучал доклад академика Александра Дмитриевича Некипелова о среднесрочной правитель ственной программе развития экономики в России, в том числе науки и наукоемких технологий. В планах правительства - финансирование науки по конечному результату, то есть переход на сметное финансирование, что, по мнению академика, для фундаментальной науки и здравоохра нения нереально и даже опасно. А. Д. Некипелов отметил резкое падение спроса в стране на наукоемкие технологии и существенную потерю потенциала в высокотехнологичном секторе экономики. Академик Дмитрий Семенович Львов привел подтверждающие это мнение данные. В 1992 году рост ВВП в наукоемком секторе России составлял 7,3% в год, а в 2000-м - 0,9%. Для сравнения: в США эти цифры составляли соответственно 28,1 и 33,9%.

По мнению академика А. Д. Некипелова, страна сейчас находится на некоем переходном рубеже, когда необходимо осознать опасность сырьевой модели, выработать стратегическую цель и найти средства для ее реализации. Без активных действий государства решить задачу модернизации экономики невозможно. Видит ли правительство в Академии наук "локомотив" перехода к инновационной экономике? С одной стороны, есть мнение о целесообразности перевода Академии на самоуправление, но одновременно рассматривается вопрос о назначении директоров институтов.

"Забудьте о грантах! Займитесь маркетингом, - посоветовал в своем докладе "Как начинать бизнес в области высоких технологий" лауреат Нобелевской премии американец Айвар Джайевер. - Правда, существует миф, что ученые - плохие бизнесмены, - добавил он, - и это сущая правда!"

Действительно, ученым есть чем заняться и помимо бизнеса. Ведь, как сказал Карло Руббиа, мы до сих пор не знаем, чем заполнены 95% Вселенной.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Человек и общество»