Очень большая наука

Проекты megascience: время, деньги и смысл жизни
Григорий Тарасевич    

Слово megascience ещё не вошло в массовый оборот. Неясно даже, как его писать: латиницей или кириллицей, слитно или через дефис, с большой буквы или с маленькой. Но понятие это важное, ибо речь идёт об очень крупных научных проектах вроде Большого адронного коллайдера. Среди megascience-проектов — ускорители частиц, космические телескопы, источники излучения и прочие очень сложные и дорогие штуки.

Теме megascience был посвящён прошедший недавно Фестиваль NAUKA 0+, в котором наша редакция принимала самое активное участие. Помимо прочего мы выпустили специальный номер «Кота Шрёдингера». Чтобы разобраться в сущности больших научных установок, журналистам пришлось прочитать тысячи страниц проектов и отчётов, побывать на десятках заседаний и конференций. А главный редактор даже научился произносить без запинки «генерация когерентного синхротронного импульса» и выучил, как пишется слово «ондулятор». Оценив сей подвиг, редакция попросила его (главного редактора, а не ондулятор) сформулировать мысли, возникшие по поводу проектов megascience.

Большая наука стоит больших денег


Проекты Megascience: «ЭкзоМарс»

Не люблю думать о деньгах. Эта область кажется мне скучно-одномерной. Возможно, поэтому я стал научным журналистом, а не бухгалтером. Но в этом номере деньги будут упоминаться чуть ли не на каждой странице. Научные проекты, о которых пойдёт речь, стоят очень дорого. К примеру, коллайдер NICA (который вот-вот достроят в Дубне) обойдётся примерно в 20 миллиардов рублей, а то и больше. Если разделить на всех налогоплательщиков страны, получится ощутимо — на обед в столовой хватит. Про Большой адронный коллайдер я вообще молчу — там счёт на миллиарды евро.

Но наука дошла до того уровня, когда для открытий требуются ещё более мощные (большие, точные, быстрые и т. д.) установки. Без них нельзя прорваться за существующую картину мира. По крайней мере так считают учёные, а я им верю.

Но что важно, основная часть этих денег идёт на оплату работы учёных, инженеров, программистов, строителей и прочих умных людей. Рубли и доллары конвертируются в интеллект. Поэтому лично мне не жалко пожертвовать обедом.

Эти установки дико сложные

Один физик как-то сказал мне, что экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР будет состоять из 10 000 000 деталей. Понятно, что оценка приблизительная, тут важен масштаб. При этом практически каждая деталь уникальна.

Проекты класса megascience — это ускорители заряженных частиц, плазменные установки, источники синхротронного излучения, мощные лазеры, научные корабли, космические телескопы. Это очень сложные штуки, гораздо сложнее наших смартфонов (хотя в современном телефоне спрятан как минимум десяток Нобелевских премий).

Они требуют много времени


Проекты Megascience: Марсоход Curiosity (часть проекта «Марсианская научная лаборатория»

В этом мне видится что-то экзистенциальное. Многие установки заработают в полную силу уже тогда, когда их создателей не будет в живых. Скажем, всё те же термоядерные реакторы. Работа над ними идёт с 50-х годов XX века. Экспериментальную установку ИТЭР начали строить в 2007-м, заработает она примерно в 2025-м, а ток в розетках от подобных реакторов появится не раньше середины XXI века.

Отдавать себя делу, финала которого не увидишь, — это подвиг, уж простите за пафос. Зато те, кто сейчас учится в средней школе, получают чёткие ориентиры, где можно приложить свои мозги после окончания магистратуры.

В таких проектах участвует вся планета


Проекты Megascience: Международная космическая станция (МКС)

Порой мне кажется, что проекты megascience — это воплощение мечты писателей-фантастов о единой планетарной цивилизации, в которой люди разных стран не конкурируют друг с другом, не пугают санкциями, а сообща работают над познанием Вселенной.

Такие затраты сложно потянуть в одиночку. Но дело ещё и в том, что в каждой стране специалисты умеют делать что-то лучше других. В России хорошо получаются детекторы X, в Германии лучше всех умеют делать контроллеры Y, а американцы владеют технологией сплава Z.

Вот читаешь список стран, откуда приехали специалисты, создававшие европейский суперлазер XFEL — Германия, США, Россия, Индия, Пакистан, Казахстан, Украина, Китай, Иран, Нигерия, Новая Зеландия, Мексика… — и начинаешь забывать слово «геополитика». Объединившись, можно сделать крутейшую установку!

Эти проекты для мира, а не для войны


Проекты Megascience: Большой адронный коллайдер (БАК)

Увы, огромная часть бюджетов на исследования и разработки сосредоточена в военно-промышленном комплексе. Государства тратят триллионы на создание всё новых систем, позволяющих одним homo sapiens прерывать жизнь других. Когда-нибудь наша цивилизация дойдёт до того, чтобы признать подобные расходы глупостью.

К счастью, у проектов megascience цели уже сейчас совсем другие. Может, когда-нибудь из стерильного нейтрино или кварк-глюонной плазмы и додумаются сделать оружие (не хотелось бы, конечно), но эта задача не является основной. Главное — познание Вселенной.

Большинство задач не является прикладными

От учёных часто требуют: «А ну-ка, расскажите, какая от вашей работы будет польза народному хозяйству? Нет пользы? Ну, может, она направлена на оборону страны? Тоже нет? Тогда зачем она нужна?!»

В случае с megascience-проектами приходится выкручиваться. Дескать, развитие научной инфраструктуры будет способствовать развитию инновационного потенциала… Но можно ответить проще. Человек тем и отличается от животного, что склонен ставить перед собой задачи чистого познания, не связанные ни с набиванием желудка, ни с истреблением врагов.

Неудача тоже может быть победой

На Большом адронном коллайдере всё-таки получили бозон Хиггса. Налогоплательщики вздохнули с облегчением. Но если бы эксперимент и не увенчался успехом, это тоже было бы важным научным результатом: значит, модель неверна и стоит пересмотреть теорию.

Но польза всё равно будет

Если кого-то смутил предыдущий пункт, спешу утешить. Фундаментальные установки всё-таки бывают полезны в быту. Классический пример — интернет. Технология WWW была разработана в ЦЕРНе для нужд физиков. А сейчас ею пользуются миллиарды людей. Но это побочный продукт. Есть и прямые прикладные задачи, которые решают большие установки. Их множество: от лечения рака до создания деталей для автомобилей.

Мегаинструменты одновременно выполняют много задач


Проекты Megascience: Многоцелевая нейтринная обсерватория

Я измучил учёных вопросом: «А для чего нужна ваша установка?» Мне казалось, что они уходят от ответа, выдавая размытые формулировки вроде: «Она позволит решить многие важные задачи в области физики элементарных частиц, космологии, материаловедения, а также в некоторых других областях знания…»

Но я был неправ. В рамках больших проектов работают, как правило, не над одной, а над десятками или сотнями научных проблем. Возьмём, к примеру, российский научный флот — по большому счёту это тоже megascience. У наших судов нет шансов открыть Америку или Антарктиду (говорят, кто-то уже сделал это). Но в ответ на мою просьбу кратко рассказать об исследованиях в море директор Института океанологии РАН выслал список тем на несколько десятков страниц. Каюсь, до конца не дочитал.

То же самое с Большим адронным коллайдером. Он нужен не только для получения пресловутого бозона Хиггса, но и для изучения топ-кварков, электрослабой симметрии, фотон-адронных столкновений и много чего ещё.

Эти задачи не всегда понятны публике


Проекты Megascience: NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility)

…«Измерения в области непертурбативной квантовой хромодинамики… Прецизионное изучение процессов рождения c-кварков и тау-лептонов, поиск четырёх- и пятикварковых состояний, глюболов, гибридных и других экзотических состояний и исследование их свойств…» — если вы гуманитарий, такие слова должны вызывать у вас ужас. Хотя это всего лишь упрощённое описание задач коллайдера под названием «Супер С-тау фабрика», который создают в Новосибирске.

Передний край науки уже настолько далёк от обывательского уровня знаний, что его не видно за туманом из терминов и формул. Школьная программа заканчивается серединой XX века. Да, есть популяризаторы, готовые объяснять проблему взаимодействия кварков через шарики и пружинки. Но всё равно приходится смириться: большинство научных задач неспециалисту не понять (и мне в том числе). Конечно, стоит учиться, разбираться, пытаться взять в толк. Но в некоторых случаях нужно просто довериться учёным и их красивой песне на незнакомом языке.

Без общества и государства, увы, не обойтись


Проекты Megascience: Российский научный флот

…Сложно сказать, когда именно люди начали вкладывать большие средства в научные инструменты. Есть версия, что первыми проектами класса megascience были обсерватории, которые халдейские звездочёты обустраивали на вершине зиккуратов. Дело было в Древней Месопотамии 25 веков назад (но это не точно).

Крупные исследовательские проекты были невозможны без прямого участия государства и бизнеса. Экспедиции, которые привели к Великим географическим открытиям XV–XVII веков, оплачивали короли и купцы. Алхимики проводили эксперименты при поддержке власть имущих. А знаменитая астрономическая установка, построенная в XV веке возле Самарканда, так и называлась — обсерватория Улугбека, в честь среднеазиатского правителя (внука Тамерлана), успешно сочетавшего государственные дела с занятиями математикой, астрономией и поэзией.

Сейчас решения о поддержке крупных проектов принимаются, как правило, на высшем уровне. Да, есть Илон Маск с его космическими кораблями, есть Юрий Мильнер, который собрался финансировать полёт аж к Альфе Центавра, но это исключения. Учёным всё так же приходится убеждать правителей, что наука и её инструменты требуют денег. А государство (при нормальном раскладе) периодически прислушивается к тому, о чём говорит общество. То есть к нам с вами.

Источники

Спецномер научно-популярного журнала «Кот Шрёдингера», октябрь 2018

Иллюстрации

iStock / wikipedia.org / shutterstock / CERN / ВНИИЭМ / IceCube / Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН