«Главное – знать, где копать»

Можно ли предсказать, какие научные открытия будут сделаны в ближайшем будущем или даже конкретно в 2011 году?

Лауреат Нобелевской премии по физике 2010 года Константин Новоселов считает, что нет. «Я могу говорить о прошлом, но не могу предсказать будущее. Если вы можете предсказать открытие, то это уже не наука», – сказал Новоселов автору этих строк.

Биолог Елизавета Бонч-Осмоловская из Института микробиологии РАН (ИНМИ РАН), автор одной из статей, вышедших в 2010 году в Nature, также полагает, что довольно сложно заведомо сказать, каких успехов добьются ученые в будущем году. «Готовящиеся крупные открытия держатся в большом секрете, – говорит ученый. – Ведь самое главное – знать, где копать, дальше уже дело техники».

В свете мнений этих уважаемых ученых попробуем предположить, «где копать», воспользовавшись консультацией других представителей научного мира.

Для большей определенности пойдем, по аналогии с названием научно-популярной телепередачи, по мысленному маршруту «Человек – Земля – Вселенная».

Человек (биология, медицина и т. п.)

Коллега Елизаветы Бонч-Осмоловской, профессор, доктор биологических наук Михаил Гельфанд не очень верит в «открытия» в биологии, а скорее верит «в постепенный прогресс в понимании». Такого же мнения придерживается и Рауль Гайнетдинов, ведущий исследователь департамента нейронаук и технологий мозга Итальянского института технологий (Генуя).

«Как биологу-медику, мне представляется очень важным в будущем году переход накопившихся теоретических знаний в областях генетической инженерии и биологии стволовых клеток в практическое применение при различных заболеваниях человека», – считает ученый.

Нет сомнений, что в будущем году продолжатся исследования таких неизлечимых болезней, как, например, СПИД или рак. Но не менее актуальными являются усилия ученых-медиков в изучении методов борьбы и с другими заболеваниями. Например, для России актуальны исследования комплекса сердечнососудистых заболеваний, из-за которых в нашей стране происходит подавляющее большинство смертей. То, почему так происходит, является отдельной темой, сейчас же важно то, что мировая наука о сердце представляет собой одну из самых бурно развивающихся областей биомедицинских наук. По мнению профессора Вашингтонского университета Игоря Ефимова, в ближайшем будущем в мировой кардиологии следует ожидать прорывов в четырех направлениях – создании новых имплантируемых приборов коррекции нарушений ритма сердца; создании новых методов тканевой инженерии для лечения структурных заболеваний сердца, связанных с инфарктом миокрада и фиброзом; прорыв в перепрограммировании клеток для создания нового, здорового, миокарда и создание нанокапсул для адресной доставки макромолекул в больные ткани сердца.

Поскольку Игорь Ефимов упомянул пресловутый корень «нано», то следом приведем мнение крупного специалиста в области наномедицины, директора Центра доставки лекарств и наномедицины Университета Небраски и лектора «Газеты.Ru» Александра Кабанова.

Он хотел бы видеть в будущем году прорыв в создании терапевтических наночастиц, которые были бы способны проникать в очаг заболевания в человеческом теле.

Эти частицы должны быть точно в нужном месте и в нужное время и иметь возможность быть дистанционно активируемыми (например, внешним магнитным полем) для неинвазивного (то есть без нарушения кожных покровов) лечения заболевания. «Такие наночастицы (нанореакторы) можно было бы ввести в организм, дождаться, пока бы они «заняли правильное положение», например в очаге заболевания (в некоторых случаях следить за их положением с помощью методов дистанционной визуализации – магнитно-резонансной спектроскопии), а потом «включить» их внешним воздействием», – объясняет Кабанов.

Земля (геология, климатология, метеорология и т. п.)

В масштабах нашей планеты важнейший вопрос представляет собой изменение климата Земли. Многие россияне запомнили лето 2010 году за аномальную жару и дым от лесных пожаров, а МЧС уже прогнозирует увеличение числа природных катаклизмов и чрезвычайных ситуаций. «Сейчас происходит, так сказать, «мозговой штурм» по вопросу о происхождении, причинах и возможностях предсказания таких экстремальных погодных явлений, как жара лета 2010 года.

Уверен, что в следующем году в этом направлении будет достигнут значительный прогресс», – считает член бюро межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), заместитель директора Института глобального климата и экологии Сергей Семенов.

Ученый также заметил, что есть основания надеяться на прогресс в 2011 году в объяснении причин естественных колебаний глобального климата в масштабе столетия и в меньших временных масштабах. «Понимание этих причин очень существенно для выделения антропогенного (т. е. вызываемого деятельностью человека) вклада в наблюдаемые и ожидаемые изменения климата», – считает Семенов.

Сказать что-то более конкретное про возможные открытия в геологии, геоморфологии, сейсмологии и других наук о Земле достаточно сложно. Доцент географического факультета МГУ Андрей Панин объясняет это тем, что в редкой области науки «накал страстей таков, что все вот-вот ожидают открытий». «Обычно идет текущая работа, публикуются статьи, обсуждаются. А уж потом, после нескольких лет дискуссий, сообщество говорит: да, эта работа оказала большое влияние, открыла новое направление и т. п. Большое, как говорится, видится на расстоянии», – сказал Панин, отметив, что такие работы появляются «максимум две-три за десятилетие».

Для подтверждения своих слов Панин привел также следующий пример: «Иногда бывают идеи просто скандальные, но которые рождают всплеск интереса к проблеме, массу публикаций, конференций, проектов, направленных на то, чтобы показать, что это неправильно. Но в ходе всех этих дискуссий рождается интересное новое знание, часто противоречащее первоначальной идее. Вот у нас, например, в конце 90-х американский морской геолог Райан высказал идею о катастрофическом затоплении Черного моря в раннем голоцене: около 8 тысяч лет назад через Босфор хлестал водопад, который якобы быстро затопил котловину Черного моря (а оно тогда якобы стояло на уровне 100–130 метров ниже). Общественность поднялась, чтобы все это опровергать. Было реализовано несколько международных проектов, организована масса конференций, вышли спецвыпуски журналов и книжки. Так что все 2000-е прошли под знаком опровержения Райана. Вроде бы опровергли, хотя сам он с этим не согласен».

Вселенная (астрономия и т. п.)

О самых актуальных проблемах астрономии несколько дней назад в интервью «Газете.Ru» подробно рассказал академик РАН Рашид Сюняев. В частности, он отметил, что замечательным направлением является поиск новых планет: «Недавно мы имели только один пример планетной системы – Солнечную систему, а теперь открыто больше 400».

Добавим, что работы 2010 года, посвященные экзопланете, имеющей, вероятно, на своей поверхности условия, при которых может существовать жизнь, несомненно, получат свое развитие и в 2011 году.

Много нового можно ждать от космологии – раздела астрономии, который изучает свойства и эволюцию Вселенной в целом. Кроме того, рано или поздно ученые должны понять, что собой представляют темная энергия и темная материя. «С одной стороны, астрономические наблюдения однозначно свидетельствуют, что эти загадочные субстанции существуют. С другой стороны, мы не знаем, что это такое, не можем обнаружить их в лабораторных условиях. Нужно понять, что это за энергия, которая движет сейчас нашим миром и не играла практически никакой роли, когда Вселенная была в несколько раз моложе», – говорит Сюняев.

Где же физика и химия?

Как ни странно, но мы прошли по маршруту «Человек – Земля – Вселенная», ни разу не упомянув такие науки, как физика и химия, хотя именно за эти науки даются две из трех Нобелевских премий. Но это раньше «Нобель» по физике или химии присуждался за фундаментальные достижения, а сейчас премии чаще вручаются за методологию исследования или за не очень значимые открытия, и именно в этом состоит главный аргумент сторонников мнения, что эпоха великих открытий в фундаментальной науке завершилась.

В какой-то степени они правы: теперь зачастую для того, чтобы сделать важное открытие, нужно потратить огромное количество времени, сил и средств, чтобы, к примеру, построить Большой адронный коллайдер.

Зато с его помощью возможен ряд экспериментов, которые ранее человечество не могло провести, и венцом таких экспериментов станет обнаружение или необнаружение бозона Хиггса – «последнего кирпичика» в Стандартной модели Вселенной. Этому открытию пусть и не сразу найдется практическое применение, как, например, лучам, которые открыл Вильгельм Конрад Рентген, но по своему масштабу оно будет одним из самых великих, которое сделает человечество.

Но, когда это произойдет, не скажет никто. Даже ученые, работающие на коллайдере.

Изучение элементарных частиц – это как раз одно из направлений физики, где можно «копать» для открытия. Другим направлением физики для «копания» является, к примеру, область квантовых технологий, где все ждут реализации квантовых сетей и квантовых процессоров, работающих на твердотельных элементах логики и при комнатной температуре. Как говорит профессор Михаил Лукин из Гарварда, чья область научных интересов связана с квантовой оптикой и атомной физикой, в ближайшее время начнется реализация первых приложений маленьких квантовых процессоров. «Три возможных примера: магнитный резонанс на одной молекуле, квантовое моделирование сложного магнитного состояния, используя холодные атомы, и реализация однофотонного транзистора», – считает Лукин.

Можно привести не одно направление, где можно «копать», и для физики, и для химии, и для других наук. Для того чтобы охватить все такие направления, придется написать целую книгу и, может быть, не одну.

При этом есть большой риск пропустить, как кто-нибудь, по примеру Гейма и Новоселова, возьмет скотч и создаст еще один новый материал, обладающий, подобно графену, удивительными свойствами.

Прелесть науки, в частности, состоит в том, чтобы получать неожиданные результаты, и в 2011 году, несомненно, мы узнаем о таких результатах.